现代高层建筑各种用气压力的用户燃气室内系统的设计.doc

现代高层建筑各种用气压力的用户燃气室内系统的设计随着国民经济的飞速发展，城市面貌也发生了根本的改观，各种用途的高层(超高层)建筑如雨后春笋般地涌现出来。由于高层建筑本身的特点所决定，为其配套的燃气系统也与以往有了很大差别。本文将结合以依兰煤气为气源的哈尔滨市区管网的用气参数就高层(超高层)建筑不同压力用户的燃气室内管系统的设计模式加以分析。依兰煤气是哈尔滨市燃气输配管网系统的主要气源，现行市区管网中的供气模式多为一级调压，即在管网末端通过箱式调压器对整栋楼(或用气设备)实行统一(压力下)的供气。-级调压作为一种供气模式其优点很多，缺点也不明显；后来出现高层建筑燃气配套系统的需求，一级调压的缺点相对突出出来。下面给出的是与本文有关的一些燃气的设计参数：管网压力范围：0.063(Kg/cm2)；用户压力范围：10010000(mmH2O)；哈依煤气密度：0.3786(Kg/m3)。高层建筑按其功能可分为民用住宅、宾馆(酒店)、写字楼等，相应地为其配套的燃气系统则分别用于：居民用户用气；食堂、餐饮业用气；采暖(锅炉)和空调(直燃机)用气。同样的用气情况下，与普通建筑比起来，高层建筑室内燃气配套系统的设计有很多的复杂性。例如：由于燃气立管的自重而对管道规格和材质的特殊要求、立管的承重、放散系统的特殊性、相对较大的沉降量对引人管和挂墙调压箱接管的影响、附加压头的负面效应、国内燃气设备的局限性、规范对高层建筑燃气系统的特殊要求-甚至还包括规范在这个领域的滞后等等。这其中最为困扰设计人员的就是附加压头的负面影响，这种影响在对、类用户的设计中表现得尤为严重。对于任何复杂的燃气系统的设计，理论计算作为一个步骤都是不可或缺的。在高层建筑燃气室内管系统的设计中，由附加压头引发的矛盾特别突出，因而高峰计算、低峰校和更是必要的。所谓高峰计算、低峰校和是指通过计算(主要是管径的选择)使得在用气高峰时配气系统中最低压力用气点的压力高于燃气用具额定压力范围的下限、在用气低峰时系统中最高压力用气点的压力低于燃气用具额定压力范围的上限。简言之，就是在正常的用气工况下，要使每一用户燃气用具的使用压力均在其正常的额定压力范围内。下面给出附加压头的计算公式：P=h(a-g)g(1)式中：P表示附加压头(Pa)；a表示空气密度(=1.2931Kg/m3)；g表示煤气密度(Kg/m3)；h表示最高与最低用气点位置的高差(m)；g表示重力加速度(=9.80m/s2)。将哈依煤气密度等具体数值代入(1)式得：P哈=8.9621h(2)式中：P哈表示哈依煤气的附力口压头(Pa)；h表示最高与最低用气点位置的高差(m)。式(2)即为针对哈依煤气的附加压头的计算公式。以下从平衡压力的角度出发对高层建筑三种用户燃气室内系统的配气模式分别加以研究。一、居民用户燃气系统的设计：居民用户用气的特点是用气压力低，负荷沿程分散，每个用气点(一户)的负荷小，用气不均匀性明显。众所周知，对于居民用户用气的极限情况(即仅有顶层一户居民用气)，若将附加压头的影响控制在燃气用具允许的压力波动范围内，则有：P哈=8.9621h0.75Pn(3)式中：Pn表示民用灶具的额定压力(Pa)。将民用灶具额定压力Pn=1000(Pa)代入(3)式得出：h83.68(m)(4)式(4)即是(在使用哈依煤气的前提下)对居民用户采用一级调压方式供气时，高层建筑的极限高度(理论值)，设为Hmax，则：(一)、当高层建筑内最高与最低用气点位置的高差超过Hmax值时，必须采用二级调压的方式供气。但由此又产生了新的问题：户内调压在国内仍处于实验阶段，尚未正式采用；国内产品的质量问题以及品种的单一、局限在实际的设计工作中，可以采用下面两种方式解决：(1)、二次盘管、调压：即在一定的楼层设置二次盘管，在水平盘管上(多设在楼梯间)设置二级调压装置。(2)、两套系统：上、下若干层自成系统，由室外调压器分别进行一级调压。其中，供给上层的调压器其出口压力将调得相对低一些。(二)、当高层建筑内最高与最低用气点位置的高差低于Hmax值时，原则上可采用一级调压的方式供气，但需做些调整。文献1中对于此种情况提出了调整方案：(1)、增大室内管树的根部管径、减小管树顶端立管的管径。(2)、每隔若干层设置一个阀门。二、食堂、餐饮业用气系统的设计：食堂、餐饮业用气的特点是用气压力低，负荷相对集中，用气量相对较大。由于仍然是低压供气，因而式(4)同样具有指导意义：(一)、当高层建筑内最高与最低用气点位置的高差低于Hmax值时，采用一级调压的方式、结合文献1所推荐的方法仍是可行的。(二)、当高层建筑内最高与最低用气点位置的高差超过Hmax值时，必须采用二级调压的方式供气。但是，鉴于现行规范(GB50028-93)对公共建筑进行室内调压的要求较为严格，二级调压装置只能设置在顶层三、采暖(锅炉)和空调(直燃机)用气系统的设计：采暖、空调用气的特点是用气压力高(多为中压B)，负荷集中，用气量大，用气时负荷均匀或有规律。由于是中压供气，附加压头的影响相对较小。但是高层建筑的建筑面积较大，采暖、空调的能耗也较大，相应的用气设备也较多，因此用气参数多半不尽相同。此时如仍采用一级调压方式，对应于每种压力参数都将设置相应的管道，如果用气设备在顶层(这是常见的)，将导致大量的管材浪费，而且极有可能在管道井内布置不开。这种情况下就应该在室内用气设备前采用二级调压。因此，对于中压供气，不应单纯地因附加压头的负面影响小而机械地采用一级调压，而应具体地分析情况，从而使设计更臻完美!四、典型高层建筑用气系统的设计：同时具备上述三种燃气用户的用气系统称为典型系统。对此种系统的设计，需灵活运用其各自的解决方法，并将这些方法有机地组合成一个整体的方案，从而最佳地解决设计问题。五、结语：高层建筑的燃气配套系统-尤其是室内管系统的设计较之于普通建筑有其特殊的