天然气室内燃气管道设计计算书

PAGE1天然气室内燃气管道设计计算书（含附加压头与同时工作系数计算）工程名称××住宅小区室内燃气管道工程设计编号RQ-2026-×××设计阶段施工图设计文件类型室内燃气管道水力计算书设计压力低压（P≤0.01MPa）燃气种类天然气（二类燃气）编制审核批准设计日期×××××××××2026年10月

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1工程概况 12设计依据与标准引用 13燃气特性与设计参数 14燃具额定流量与同时工作系数 24.1燃具额定流量 24.2同时工作系数 25计算流量确定（同时工作系数法） 26附加压头计算 37管道水力计算（摩擦阻力损失） 47.1计算公式 47.2允许阻力损失 47.3管径初选与阻力验算 48管径选择与压力校核 58.1燃具前压力平衡 58.2压力校核结果 59安全核验 610结果分析与工程指导意义 611免责声明 71工程概况本计算书适用于××住宅小区6层单元式住宅室内低压天然气管道的水力计算。该单元每层2户、共12户；每户厨房设置双眼燃气灶一台，另设燃气快速热水器一台。燃气由室外低压庭院管道经单元引入管进入室内，沿立管竖向输送至各层，再经水平支管、燃气计量表接至燃具前阀门。本工程燃气为天然气，低压输送，燃具前额定压力为2000Pa。室内管道采用热镀锌焊接钢管，螺纹连接；燃气表采用膜式燃气表。计算以最远立管顶层燃具为最不利环路，按《城镇燃气设计规范》GB50028—2006（2020年版）规定的同时工作系数法确定计算流量，并计入管道摩擦阻力损失与附加压头，进行管径选择与压力校核。2设计依据与标准引用本计算书编制依据下列现行标准、规范及基础资料：（1）《城镇燃气设计规范》GB50028—2006（2020年版）；（2）《燃气工程项目规范》GB55009—2021；（3）《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》CJJ94—2009；（4）《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》CJJ12—2013；（5）《输送流体用无缝钢管》GB/T8163—2018；（6）《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091—2015；（7）《城镇燃气分类和基本特性》GB/T13611—2018；（8）建设单位提供的建筑专业施工图及用气设备清单。3燃气特性与设计参数本工程采用天然气，其物理特性与计算取用参数见表3-1。表3-1天然气物理特性与设计计算参数参数名称符号取值单位备注天然气密度（标准状态）ρ0.7174kg/m³甲烷为主，相对密度S≈0.60空气密度（标准状态）ρₐ1.293kg/m³0℃、101325Pa燃具额定压力（表压）Pₙ2000Pa天然气低压燃具灶前允许压力上限P_max3000Pa1.5Pₙ灶前允许压力下限P_min1500Pa0.75Pₙ管道内燃气温度T293.15K取20℃标准状态温度T₀273.15K0℃重力加速度g9.8m/s²附加压头计算4燃具额定流量与同时工作系数4.1燃具额定流量每户居民设置的燃具额定流量按产品铭牌及GB/T13611选取，见表4-1。表4-1居民生活燃具额定流量燃具名称单户数量（台）单台额定流量Qₙ（m³/h）单户合计（m³/h）双眼燃气灶10.350.35燃气快速热水器10.800.80单户合计——1.154.2同时工作系数根据GB50028—2006（2020年版）附录F，居民生活用燃具的同时工作系数k按“一户装设一个双眼灶和一个快速热水器”查表确定。本工程各立管管段承担的燃具户数N不同，对应同时工作系数k见表4-2。表4-2居民生活用燃具同时工作系数k（摘自GB50028附录F）燃具户数N（户）1234567891012同时工作系数k1.000.560.440.400.380.360.340.320.310.300.29注：N=12户对应k值按N=10户（k=0.30）与N=15户（k=0.27）线性内插取值，偏于安全。5计算流量确定（同时工作系数法）根据GB50028第10.2.9条，居民生活用燃气管道计算流量应按下式计算：Q式中：Qₕ——燃气管道的计算流量（m³/h）；k——燃具同时工作系数，按附录F确定；N——同种燃具或成组燃具的数目（户）；Qₙ——燃具的额定流量（m³/h）。本工程单户燃具总额定流量为双眼灶与快速热水器之和，即Qₙ=0.35+0.80=1.15m³/h。各管段计算流量Qₕ=k·N·Qₙ，计算结果见表5-1。表5-1各管段计算流量计算表管段编号服务户数N（户）同时工作系数k单户额定流量Qₙ（m³/h）计算流量Qₕ（m³/h）管段①（引入管/立管底）120.291.153.97管段②（立管1～3层）100.301.153.45管段③（立管3～5层）60.361.152.48管段④（立管5～6层）20.561.151.29管段⑤（六层水平支管）11.001.151.156附加压头计算天然气密度小于空气，在竖向立管中由于燃气与空气的密度差将产生附加压头。当立管向上输送燃气时，附加压头有利于燃具前压力；其方向沿燃气流动方向为正。根据GB50028及燃气工程计算惯例，附加压头按下式计算：ΔH=g式中：ΔH——附加压头（Pa）；g——重力加速度，取9.8m/s²；ρₐ——空气密度，取1.293kg/m³；ρ——天然气密度，取0.7174kg/m³；h——燃具与管道起点（引入管标高）之间的垂直高差（m）。本工程引入管位于室外地面下±0.00以下0.5m，六层燃具标高约15.0m，故最不利环路计算高差h≈15.5m。代入得：ΔH=9.8×即六层燃具处因密度差获得约87.4Pa的附加压头，方向为正（有助燃具前压力）。各层附加压头随高度线性变化，在压力校核时应与摩擦阻力损失叠加考虑。7管道水力计算（摩擦阻力损失）7.1计算公式低压燃气管道单位长度摩擦阻力损失按GB50028第6.2.6条（低压公式）计算：ΔP式中：ΔP——摩擦阻力损失（Pa）；l——管道计算长度（m）；λ——管道摩擦阻力系数；Q——燃气计算流量（m³/h）；d——管道内径（mm）；ρ——天然气密度（kg/m³）；T——燃气绝对温度（K）；T₀——标准状态绝对温度，273.15K。对于低压热镀锌钢管，当流态处于过渡区（混合摩擦区）时，摩擦阻力系数λ按CB50028附录A或实用公式确定；工程设计中亦可直接采用根据上式编制的低压天然气管道单位长度摩擦阻力损失表（水力计算表）查取。为便于报批与复核，本计算书按上式对初选管径进行验算。7.2允许阻力损失根据GB50028第6.2.8条，从调压装置到最远燃具的低压管道允许阻力损失为：ΔP代入Pₙ=2000Pa：ΔP_d=0.75×2000+150=1650Pa。该值为室外调压装置至最远燃具的总允许阻力损失（含庭院管、引入管、室内管及燃气表阻力）。本工程室内燃气管道及燃气表的允许阻力损失按室内部分分配，燃气表自身阻力损失一般取100～150Pa，室内管道摩擦阻力损失控制在约250～350Pa以内。7.3管径初选与阻力验算根据各管段计算流量，按低压天然气水力计算表初选管径，并计入局部阻力（按当量长度法，局部阻力取沿程阻力的10%～20%）。初选结果与单位长度摩擦阻力损失计算见表7-1。表7-1室内燃气管道水力计算表（最不利环路）管段编号计算流量Qₕ（m³/h）公称直径DN（mm）外径×壁厚（mm）内径d（mm）计算长度l（m）单位长度摩阻ΔP/l（Pa/m）沿程阻力ΔP_y（Pa）①引入管/立管底3.97DN5060×3.553.06.01.207.2②立管1～3层3.45DN4048×3.541.06.02.8517.1③立管3～5层2.48DN3242×3.535.06.03.9623.8④立管5～6层1.29DN2534×3.028.03.04.1212.4⑤六层水平支管1.15DN1522×3.016.04.548.6218.7沿程阻力合计ΣΔP_y=7.2+17.1+23.8+12.4+218.7=279.2Pa。计入局部阻力（按沿程阻力的15%计）：ΔP_j=0.15×279.2≈41.9Pa。室内管道总摩擦阻力损失为：ΣΔP=ΣΔP8管径选择与压力校核8.1燃具前压力平衡最不利环路燃具（六层最远燃具）前的实际工作压力应满足0.75Pₙ≤P≤1.5Pₙ，即1500～3000Pa。燃具前压力按下式校核：P式中：P_入——室内引入管处燃气压力（表压），取1800Pa（庭院调压后压力）；ΣΔP——室内管道总摩擦阻力损失，321.1Pa；ΔH——附加压头，87.4Pa；ΔP_表——燃气表阻力损失，取130Pa。代入得：P8.2压力校核结果表8-1最不利环路燃具前压力校核表项目数值（Pa）说明引入管压力P_入1800庭院调压后室内入口压力室内管道总摩阻ΣΔP321.1沿程+局部阻力附加压头ΔH+87.4密度差，有利方向燃气表阻力ΔP_表130膜式燃气表燃具前计算压力P_燃1436.31800−321.1+87.4−130允许压力下限0.75Pₙ1500规范要求允许压力上限1.5Pₙ3000规范要求校核结论偏低于下限约64Pa需调整入口压力或局部放大管径由表8-1可见，六层最远燃具前计算压力为1436.3Pa，略低于规范允许下限1500Pa。经分析，主要原因为五层水平支管（DN15）单位长度摩阻偏大。工程采取以下优化措施：将六层水平支管放大一级为DN20（内径约21mm），经复算该管段沿程阻力由218.7Pa降至约95Pa，室内总摩阻降至约197Pa，燃具前压力回升至约1560Pa，满足0.75Pₙ～1.5Pₙ的要求。同时建议庭院调压装置出口压力上调至1900Pa，以进一步裕量。9安全核验除水力计算外，室内燃气管道设计尚应进行下列安全核验，结果汇总见表9-1。表9-1室内燃气管道安全核验表核验项目规范要求本工程设计结论管道最高压力低压P≤0.01MPa入口1.8～1.9kPa合格燃具前压力范围0.75Pₙ～1.5Pₙ（1500～3000Pa）复算后约1560Pa合格燃气流速（低压）不宜大于6m/s（室内）最大约3.2m/s（DN15支管）合格管道材质热镀锌钢管/不锈钢管热镀锌钢管GB/T3091合格连接方式螺纹/焊接/法兰，严禁快接螺纹连接，生料带密封合格阀门设置引入管、燃具前设阀门入口总阀+各燃具前阀合格燃气表位置通风良好、便于检修设于厨房外墙合格与电气管线净距明装电线≥30cm按图施工≥30cm合格软管长度连接软管≤2m，不得穿墙金属波纹软管≤1.5m合格燃气加臭应具有警示性臭味符合CJJ/T148合格10结果分析与工程指导意义（1）计算流量方面：采用同时工作系数法后，12户引入管计算流量仅为3.97m³/h，远小于所有燃具额定流量直接叠加值（12×1.15=13.8m³/h），说明同时工作系数有效避免了管径过大，体现了居民用气“高峰不同时”的客观规律，具有显著的经济性。（2）附加压头方面：天然气密度（0.7174kg/m³）小于空气密度（1.293kg/m³），立管上升时产生约87.4Pa的正附加压头，对顶层燃具前压力有利；但对于向下供气或reversed立管（如地下引入后向下支管），附加压头为负，将叠加于阻力损失，设计中应予以不利方向考虑。（3）阻力分布方面：DN15水平支管虽流量小（1.15m³/h），但因内径小、单位长度摩阻高达约48Pa/m，成为最不利环路的控制管段。工程经验表明，住宅室内燃气管道的瓶颈往往不在立管而在末端户内支管，设计时应避免支管过度放大或过度缩小，建议末端支管不小于DN15、重要用户支管不小于DN20。（4）压力校核方面：初算燃具前压力略低于0.75Pₙ，通过放大末端支管与上调入口压力两项措施即可满足要求，说明水力计算应迭代进行，不能一次定管径。设计文件应保留完整的“初选—校核—调整—复算”链条，以指导施工与运行。（5）工程指导意义：本计算书所采用的同时工作系数、附加压头公式、低压摩阻公式及压力平衡校核方法，可作为同类多层住宅室内燃气管道设计的标准化模板；对于高层住宅（≥10层），附加压头显著增大，应分区或设置楼栋调压器，防止底层燃具前压力超上限。11免责声明本计算书系依据现行国家标准、规范及建设单位提供的建筑施工图与用气设备资料编制，仅作为××住宅小区室内燃气管道工程施工图设计的水力计算技术文件使用。文中所采用的燃气密度、空气密度、燃具额定流量、同时工作系数及局部阻力系数