1、高层建筑燃气供应,主讲：孔 川,四川省尺度设计公司：总经理、教授级高工 四 川 大 学：教 授,四川省燃气协会2008年年会技术论坛,高层建筑燃气供应 孔 川,内容 概 述 燃气供应方式 措施及特点 存在的问题,高层建筑燃气供应 孔 川,1 概 述 1.1 高层建筑 高层民用建筑的简称高层民用建筑设计防火规范GB50045（简称“高 规”）和建筑设计防火规范GB50016（简称“低规”/ “建规”）在其规范适用范围的条文中做出规定如下:高规GB50045 低规GB50016十层及十层以上的居住建筑 9层及9层以下的居住建筑 （包括首层设置商业服务网点的住宅） （包括设置商业服务网点的居住建筑）
2、 建筑高度超过24m的公共建筑 建筑高度小于等于24.0m的公共建筑 （单层主体建筑高度超过24m者除外） 建筑高度大于24.0m的单层公共建筑,高层建筑燃气供应 孔 川,1 概 述 1.2 燃气供应 引自城镇燃气设计规范GB50028用户室内燃气管道的最高压力不应大于下表的规定。 用户室内燃气管道的最高压力（表压MPa）,注：1 液化石油气管道的最高压力不应大于0.14MPa；2 管道井内的燃气管道的最高压力不应大于0.2MPa；3 室内燃气管道压力大于0.8MPa的特殊用户设计应按有关专业规范执行。,高层建筑燃气供应 孔 川,1 概 述 1.2 燃气供应 引自城镇燃气设计规范GB50028
3、与高层建筑相关的规定有：高层建筑沿外墙架设的燃气管道，采用焊接钢管或无缝钢管时其管道壁厚均不得小于4mm。 立管应考虑因高程差而引起的燃气附加压力。 高层建筑引入管不允许从楼梯间引入。 对于高层建筑等沉降量较大的地方，仅采取将燃气（引入）管道设在套管中的措施是不够的，还应采取补偿措施，例如，在穿过基础的地方采用柔性接管或波纹补偿器等更有效的措施，用以防止燃气管道损坏。 高层建筑的燃气立管应有承受自重和热伸缩推力的固定支架和活动支架。,高层建筑燃气供应 孔 川,1 概 述 1.2 燃气供应 引自城镇燃气设计规范GB50028与高层建筑相关的规定有： (水平干管)和高层建筑立管应考虑工作环境温度下
4、的极限变形。 燃气表严禁安装在高层建筑中的避难层及安全疏散楼梯间内。 当烟囱的位置临近高层建筑时，烟囱应高出沿高层建筑物45的阴影线。,高层建筑燃气供应 孔 川,2 燃气供应方式 2.1 低压供应方式 P 0.01MPa 流程框图,低压（干、支）管 用户调压箱（柜）,计量总表,庭院低压管 楼前低压管,引 分户 入 计量 管 表,立管,水平支管 户内总阀,燃气表,灶 前 管,燃气灶,热水器,高层建筑燃气供应 孔 川,2 燃气供应方式 2.2 中压供应方式 0.01 P 0.4 MPa 流程框图,中压（干、支、 庭院）管,计量总表,庭院中压管 楼前中压管,引 总 入 管 阀,中 压 立 管,用户调
5、 压装置,燃 气 表,炉 前 管,燃气灶,热水器,锅炉等,高层建筑燃气供应 孔 川,2 燃气供应方式 2.3 中低压供应方式 流程框图 为前两种独立方式的流程组合,中压供气流程 （调压装置前）,低压供气流程,调压装置 专用调压装置,中压供气流程 （调压装置后）,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.1 阀门设置 均要求为关、闭两态1）小区总阀要设置。功能：隔离小区与市政燃气管，以利维护、修理。2）庭院分支阀各楼栋独立管线总阀。一般不设置。3）设备阀 过滤、调压、计量设备设备前应设阀门，设备后宜设阀门。功能：检修设备时关断气源。4）引入管总阀 也叫室内管道总阀对高层建筑，均应外设置，且应
6、为快速切断阀，如开闭力矩较小的球阀。（低层低压可设截止阀或旋塞，或不设阀）5）表前阀 也叫户内管道总阀应设置。以利独立用户的管道维修和换表。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.1 阀门设置 6）灶前阀 也叫器具总阀应设置。功能：利于更换器具和器具接管(特别是胶管)脱落时的切断。7）紧急切断阀a 设备需要时在设备前设置。 多为无人值守设备。b 火灾危害时要求联动切断时设置。如高层建筑燃气表前。c 重要公共建筑和高层建筑的引入管处。8）其他阀门测压点测压计前；放散管起点；等,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.2 管道连接 1）熔接 焊接、热熔接或电熔接用于高层建筑户外立管，
7、室内暗埋管，穿越不利环境的部位。2）螺纹连接用于一般明管，暗封部位。多为锥管螺纹连接。3）卡接 专用卡具与螺纹连接同。4）法兰连接设备和阀门为法兰连接时。管径大于DN100时可法兰连接。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.3 防沉降措施高层建筑重量大，沉降也可能相对大。沉降对燃气管道的破坏，集中在引入管段。沉降使地下水 平管发生端点下降，会破坏管道。防沉降破坏，技术上要求将由沉降错位的管段得到有效补 偿。手段上要使错位区具有柔（挠）性，如软接或利用管道挠性。3.4 承重与固定 高层建筑燃气立管自重较重。虽不会因自重造成压力破坏，但必须做固定支撑。否则，引入管将承受200kg以上的重
8、力作用。若只考虑自重的支撑（如管井内），一般立管上下用锚固， 中间隔层用固定管卡即可。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.5 热应力影响的消除热应力是由管道热胀冷缩引起的，它与管道安装时刻和使用 极端时刻的温差有关。热应力产生的位移还与管长有关。GB50028推荐的计算补偿量的温差为20、 40、 70（管 道沿外墙和屋面敷设时），由此得到的碳钢钢管长度为30m（相 当于10层楼高）的热伸长量约为 7 25 mm，采用一般技术措施， 并不难克服其位移，但当管长为60m时，一般技术措施较难处理。此温差下产生的热应力，相当于DN40钢管下的作用力为1.2 4.2 吨的力，这就必须采用有
9、效的专门措施予以消除。消除管道热应力影响的有力措施就是将其位移吸收，即设置自 由端或热补偿。可用自由位移、弯管段自然补偿、补偿器等方法。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.5 热应力影响的消除分析认为，即使在外墙设立管，只要能获得最小的温差（如 安装时气温为20，管道不受强太阳辐射），采用中间固定支撑， 可使需补偿的热伸缩量降到最小。对于钢管立管，如果可自由伸 缩量可真正做到11mm，则24层的高层建筑可不加补偿器。实际工程中，要慎重采用上述补偿措施，或者说须在充分的 技术指导下采用此法。不然会造成不必要的麻烦。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.6 附加压力及其消减附
10、加压力是由于燃气密度于空气密度有差异，以及测压点或 用压点与测压基准点或供压起始点的高差引起的物理现象。其公 式（引自GB50028）为：H 9.8( k m ) h 式中 H 燃气的附加压力（Pa）；k 空气的密度（kg/m3）；m 燃气的密度（kg/m3）；h 燃气管道终、起点的高程差（m）。高层建筑天然气管道中的附加压力，会给上部用户“增压”。实际设计时，可得到类似于下图所示的参数曲线。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.6 附加压力及其消减某高层建筑立管设计压力参数曲线图,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.6 附加压力及其消减由上述分析可知，如果不重视附加压力对
11、高层建筑供气的影 响，将导致灶前压力偏高，远离额定使用压力，不单会造成灶具 等燃烧效率下降，甚至还会有安全隐患。为使管道摩擦阻力减小，只能用增大管径的办法；为使附加 压力影响降低，可以采用低-低压调压器，“消减”附加压力“增加” 幅度。前者是“粗犷”型或经验型做法，常在多层建筑中应用。后 者则较难实施，有时也就放弃了这样的处理。两者相加的结果， 将使用气工况恶化。对于多高的高层建筑可以不考虑设置低-低压调压器，是大家 “关心”的问题。回答只有一个：看如何做好摩阻损失与附加压力 的“消减”设计。比如，我们曾做到40层。,高层建筑燃气供应 孔 川,3 措施及特点 3.6 附加压力及其消减附加压力消
12、减专门设计（略，有机会专题讨论） 3.7 安保措施监控设施（检漏仪，地震感知器，视频监视系统，与防排烟、消防监控设施信息共享等）报警设施（声光报警设备，与防排烟、消防报警设备等联网，与燃气供应企业、消防部门的报警专用通道等）自控设施（自动切断及其控制，自动化处理平台等）设备固定（燃烧器具，燃气设施等）安全放散及防雷防静电等宣传与巡检等,高层建筑燃气供应 孔 川,4 存在的问题规范问题滞后。发达国家有相应的规定。设计问题问题较多，不多讲。技术问题目前难以叫做“先进”。应学习的较多。设备开发宜如此。管理问题重视。可操作性不强，监管也存在差距。今后的对策？呼吁尽快行动起来，进行深入地研讨和实践！,高层建筑燃气供应 孔 川,基于我省天然气利用的悠久历史，我省燃气界勇于开拓和积极创新的精神，我省燃气科技队伍的日益增大，我省高层建筑燃气供应的不断实践，有理由相信我们的高层建筑燃气供应会迈向新的高度！,谢谢大家！,孔 川教授级高级工程师,
