高層建筑燃氣管道設計的探析

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摘要：國家經濟建設的飛速發展，城市的基礎設施建設也跟著發展，建筑物也逐漸趨于高層化，人們對居住環境的要求也是越來越高，高層用于民用住房也是越來越多。國家相關法律規定，用于民用的住房必須安裝管道燃氣，嚴禁使用灌裝液化石油氣。基于考慮高層建筑物的相關特殊特性和管道燃氣供應的相關特點，在高層建筑物安裝管道燃氣必須要全面綜合的考慮消防安全要求、燃氣生產工藝等多種因素，文中，筆者對高層建筑燃氣管道安裝關聯的問題進行探析。

關鍵詞：高層建筑；管道燃氣；消防安全；燃氣工藝

1.前言

管道燃氣是屬于天然氣的一種，它是一種非常環保、高效的新型能源，基于它的這些優點，管道燃氣很快就受到全國人民的關注和認可[1]?，F在是管道燃氣時代，管道燃氣是居民一般生活中不可缺少的一種重要能源，伴隨著經濟的發展和城市格局的不斷放大，城市中新建的建筑物比以往相比迅速增多，管道燃氣供應布滿了市區的各個范圍，各個城市的氣化使用率逐漸增多，現階段，如何設計好高層建筑管道燃氣是城市安全供氣的一個關鍵課題。

2.高層建筑物燃氣安裝相關的消防安全要求

2.1設置緊急切斷閥系統

按照城鎮管道燃氣相關安裝規則，高層建筑物在安裝管道燃氣時必須在上升的總管內設置緊急切斷閥系統。當發生燃氣泄漏時，可以通過關閉緊急切斷閥，保證人員的安全。

2.2設置防雷、防電裝置

關于高層建筑物管道燃氣設置防雷防電裝置時，一定要有目的性的針對雷電感應、直接雷擊和雷電波及侵人采取必要的保護措施。在設置時，通常是要求天頂管道燃氣的閥門箱和天頂外墻的避雷區域鏈接，而且天頂管道與避雷區域的連接不能少于2處地方。避雷連接采用直徑DN>8mm的圓鋼雙面進行焊接，焊接的厚度必須超過圓鋼直徑的6倍以上，所有焊接過的地方都需要進行防腐處理。防雷接地的裝置其沖擊接地的電阻大小應<10Ω，而管道燃氣的接地的電阻大小應<100Ω，這樣設計是為了防止雷電對管道燃氣的沖擊，防止發生爆炸燃燒事故。

3.高層建筑物管道燃氣的相關生產工藝技術

3.1高層建筑物沉降量的影響和相應的補救方法

高層建筑物因為自身的重量會產生對應的沉降量。針對不同的燃氣生產工藝要采取不同的設計方式。對于高層建筑物液化石油氣管道的設計來說，通常是采用上行下給的方法，也就是燃氣從室內上升管至天頂樓層形成圓狀或者枝狀時，然后通過下降立管，經過中壓調節并計量后進入住戶內并延伸到燃氣裝置。按照高層建筑不同的管道燃氣供氣方式，在設計過程中應該考慮如下方法：一是上升管在離室內地面0.3-0.5米的地方管道要采用饒性接頭、2級補償器或是金屬軟管來進行補救高層建筑物的沉降。二是在安裝高層民用住宅的管道燃氣時，當上升管在離室內地面0.3-0.5米的地方要采用饒性接頭[2]。

3.2燃氣立管的壓縮應力計算公式和相應補救方法

考慮到高層建筑的上升管或下降管長度較長，管道自身的重量也重，使得管道上會產生一定的壓縮應力。同時受到環境中溫度的影響，各立管也會產生伸縮變形或是產生熱應力。這些應力對高層建筑管道燃氣的安裝影響是不能直接忽略的。

高層建筑燃氣使用的立管型號是10號或20號無縫鋼管。由于管道自身的重量所產生的壓縮應力公式為：ρ=G/S，其中，ρ就是壓縮應力，單位是MPa，G是管道自身的重量，單位N，S是立管的面積，單位是mm2。10號或20號無縫鋼管所能承受的應力對應是112MPa和130MPa，對于不同管道直徑的無縫鋼管其所能承受的應力大小，詳見表1。

表1 不同直徑無縫鋼管允許管長

管道直徑

Φ49×3Φ56×4Φ88×5.5Φ108×6.5

管道重量3.835.2410.3715.07

立管面積48966713201924

允許管長1455145614561455

由上述表格數據經相關計算得出：在沒有其他重量支撐時，立管的壓縮應力要達到可承受的應力，則管長需要大于400m，如此高長度的立管在現實中是不可能的。因此，一般的高層建筑物管道燃氣不會產生壓縮應力破壞。

對于燃氣立管壓縮應力其相應補救方法就是可以在每一層增設支架，避免立管底部所承受的壓縮應力過大，使得立管本身的重量能得到平均分布。

3.3管道燃氣支架設計和預留端口

安設支架：高層建筑物管道燃氣的立管安裝通常是在建筑物外墻進行敷設，每隔3m的高度就安設一個支架。除了在相應位置安設固定支架外，剩下都采用活動支架。

預留管道燃氣專屬端口：電氣設計在做相應的防雷接地設計時，一定要預留管道燃氣屬的端口和熱水器孔洞，燃氣管道通常是采用套管預留的形式，并安裝在套管的中心位置。

3.4空氣等附加壓力影響和氣源方式的選擇

考慮到燃氣的密度和空氣的密度不相同，而且隨著樓層的不斷增高，產生的附加壓力更大。如果附加壓力過大會導致高層用戶燃具的引燃壓力過高，出現燃燒不完全的現象，而對于底層的用戶燃具引燃壓力太小，出現了無法點火的情況。附加壓力對應的計算公式如下：P=H（ρa-ρb）g，其中P是附加壓力，H是氣管所處高度，ρa是空氣密度，ρb是燃氣密度，g是重力加速度。針對不同的供氣方式所產生的附加壓力也是不同的，詳見表2。

表2 不同的燃氣所產生的附加壓力

燃氣種類附加壓力（Pa）

H=30mH=340mH=60mH=80m

液化石油氣-354-475-712-948

天然氣145193289385

焦爐煤氣233310466620

根據上表數據可以得出：采用區域調壓低壓供氣的形式，當氣源是液化石油氣時，樓層越高，附加壓力值越小，這樣的方式建筑物樓層不能超過9層。如果氣源是天然氣，而本身天然氣的附加壓力會讓高層建筑物燃具灶的壓力加大，會超過允許范圍。采用中壓供氣的方式就可以改善此種情況，中壓供氣可以避免附加壓力的影響，確保燃具引燃壓力穩定。

4.結束語

在對高層建筑物設計管道燃氣安裝時采用中壓供氣的方案可以避免附加壓力的影響，確保燃具引燃壓力穩定。設計要考慮設置緊急切斷閥系統和設置防雷、防電裝置等安全措施。考慮到高層立管本身管道的重量大，產生一定的壓縮應力，因此可以采取每層增設支架平均分攤重量。同時應重視前期的預留孔洞工作。高層管道燃氣安裝應按照當地的氣源供應方式，全面考慮消防安全、建筑物自身結構特征等多方面原因，制定合理科學的供氣方案。

參考文獻：

[1]候玉平.淺析燃氣管道安裝施工當中的注意措施[J].科技致富向導.2012，01（17）：101-102.

[2]薛晟.高層建筑燃氣設計有關問題的探討[J].同煤科技.2011，12（01）：259-261.