高层建筑室内燃气管道设计若干问题分析

祝亚军

（信阳市鸿利达安装工程有限公司，河南 信阳 464000）

高层建筑室内燃气管道设计若干问题分析

祝亚军

（信阳市鸿利达安装工程有限公司，河南 信阳 464000）

高层建筑是经济快速发展和人口急剧增长的产物，现代高层建筑中一般都建设有室内燃气管道，以便于家庭生活。高层建筑室内的燃气管道安装具有比较高的技术性，在进行管道设计时也容易出现很多问题。本文基于此主要探讨了室内燃气管道设计中的一些问题，然后给出了一些高层建筑燃气管道的安全措施，有一定的借鉴意义。

高层建筑；燃气管道；设计

0　引 言

经济的快速发展、人口的快速增长，使本来就很严重的用地紧张问题愈加严重。在这种情况下，城市逐渐兴起了高层建筑，高层建筑在现代社会发展很快，已成为建筑领域非常重要的一部分。在高层建筑建设中，室内燃气管道问题是非常重要的问题，室内管道安装工作也是技术含量非常高的工作。现代的高层建筑多为集居住、办公、商贸为一体的综合性建筑，所以在室内燃气管道设计就需要考虑如附加压力、计量问题、用气安全等问题，以下对其进行分析。

1　高层建筑室内燃气管道设计的附加压力问题

1.1附加压力的计算

在《城镇燃气设计规范》中，对高层建筑燃气灶具的额定压力规定为Pn=2 000 Pa。但是因为高层建筑燃气管道内部阻力和低压管网沿程阻力的影响，燃具前压力在一定范围内还是允许变动的，这个范围一般就是0.75～1.5 Pn，当超过这一波动范围时燃具的热效率就比较低了，在这种情况下其燃烧也不稳定且噪声比较大，有时还会出现回火或是脱火现象的发生；因为燃气不能充分燃烧，所以其燃烟中的CO含量一般都是超标的，这样就容易引发CO中毒事故。

1.2附加压力的消除

高层建筑附加压力对燃气管道设置有非常大的影响，所以在进行燃气管道设计时一定要重点考虑建筑的附加压力，采取适当的措施，尽量减少建筑附加压力对燃气管道设计的影响。对于附加压力影响的消除，主要有以下几种：①附加压力是根据建筑的自重变化的，所以高度较低的高层建筑其附加压力就比较小，这样就可以采用分段阀或缩小立管管径来增加燃气管道阻力的方法，通过增加管道阻力来减少附加压力；②对于自重大的高层建筑，也就是高度较高的高层建筑，其附加压力也非常大，这种情况下就要在用户表前设置一些低压调压器来调节燃气压力，还可以采用中压进户表前调压的方法，设置中低压调压器，使燃气灶具前的压力接近2 000 Pa，适应附加压力；③采用中压进户的方法，从中压庭院支管开始，通过燃气引入管、用户中压支管、燃气管道阀门、调压器等，最后到达用户的燃气灶具，这样就可以充分的利用燃气的压力，在管径条件和输气量不变的情况下将燃气输送最远的距离；中压进户所使用的立管平均管径也比较小，可以有效的降低安装成本。

2　高层建筑室内燃气管道设计的建筑沉降问题

高层建筑的沉降问题是燃气管道设计时考虑的重要问题，建筑本身的沉降对燃气管道有非常大的影响，因为高层建筑本身质量就大，沉降量也是非常大的，所以在进行燃气管道设计时一定要考虑建筑本身的沉降量。高层建筑本身就是用地紧张的产物，所以有很多高层建筑并没有建设在硬质土地上，为减少土地购置成本，部分高层建筑都在鱼池、洼地上建设的，在这种松质土地上，自重大的高层建筑会在未来五年内发生比较大的沉降量，如果燃气管道设计不考虑建筑沉降量就极为容易造成燃气管道引入管切向应力过大，从而造成引力管的弯折和破损，造成燃气泄漏，引发安全事故。针对这类问题首先就是在燃气管道设计时充分研究分析建筑本身的沉降量，预测出最精准的沉降量，然后根据此在引入管上设置不同的补偿器，利用其随外力发生挠变的物理特性来降低引入管承受的应力，从而有效地防止引入管的破损，预防燃气泄漏，减少燃气事故的发生。

3　燃气立管的应力计算及补偿器的选择

3.1燃气立管的应力计算

在高层建筑之中燃气立管较长，环境温度以及自重的变化极易致使管道产生应力以及热应力。在应力达到相应的程度之后，就会导致燃气管道发生断裂或者扭曲，进而导致安全事故的发生。

3.1.1 燃气管道自重产生的压缩应力

燃气管道自重所产生的压缩应力可以用公式表示为：

在这一公式之中：σ表示的是压缩应力，单位是MPa；g表示的是重力加速度，单位是m/s2；q表示的是燃气立管单位重量，表示为kg/m；l表示的是燃气管道长度，单位是m；f表示的是燃气立管截面积，单位是mm2。

比如说：对于100米的高层住宅，应用D57×3.5无缝钢管作为燃气立管，此时燃气立管的截面面积f是588.3 mm2，燃气管道的单位管重q是4.59 kg/m，在这些条件之下，再由上述公式可以得出：σ=7.65 MPa.

通常而言无缝钢管的许可应力σ是127 MPa，所以对于100米的高层建筑来说，其燃气立管自重所导致的压缩应力较小，一般不会导致破坏问题的出现，所以可以不考虑压缩应力对管材产生破坏的可能性。

3.1.2 燃气管道因温差导致的伸缩量燃气管道因温度差异导致的伸缩量可以用公式表示为：

在上述公式之中，△L表示的是管道的伸缩量，单位是mm；α表示的是管材的线膨胀系数；L表示的燃气管道的长度，单位是m；t2表示的是燃气管道在计算状态之下的温度，单位是℃；t1表示的是管道安装时的温度，单位是℃。

3.1.3 燃气管道的热应力

在燃气管道的伸缩被完全约束的条件下，可以用以下公式进行

在上述公式之中，σt表示的是热应力，单位是MPa；△t表示的是设计温差，单位是℃；E表示的是管材的弹性模量，单位是MPa。

3.2补偿器的选择

通过一系列调查研究发现，在室内燃气管道设计的时候通常应用波形管补偿器以及II形补偿器。这两种补偿器的具体选择要视具体的施工情况而定。

4　高层建筑燃气管道的安全措施和燃气计量

4.1高层建筑燃气的计量

燃气使用量的计量是高层建筑燃气管理的重要内容，在燃气管道设计时就要确定后期的燃气使用计量方法，从而在进行管道安装工作时就可以直接设计计量传感器、无线数据传输、单片机等设备，以便于后期的计量。在燃气管道设计中采用传感和网络技术进行计量更便于对高层建筑燃气的管理与收费，大大减少了燃气计量的工作量，从而提高燃气管理收费的效率；同时还可以实现燃气计量信息的远距离传播，让使用者随时知道使用情况，也便于对燃气使用数据进行动态分析。所以，在室内燃气管道设计时也要重视燃气的计量设计问题。

4.2安全措施

燃气虽然极大地方便了人们的生活，但是燃气也是人们日常生活的一个重大的安全隐患。燃气漏气引发燃气中毒、燃气泄漏造成爆炸、燃气泄漏引发火灾等都是重大安全事故，所以一定要安全使用燃气。要加强高层建筑室内的燃气使用安全性，管理方可以通过设置天然气泄漏报警器来预警燃气泄漏，以此降低安全事故发生的可能性；另外，家庭也应该选用自带熄火功能的燃气灶具，在使用燃气灶具时还要仔细检查与燃气连接的软管是否安全，尽量采用不锈钢金属软管，这样也可以有效地避免燃气事故。除此之外，在进行室内燃气管道设计时最好设计紧急自动切断阀，在出现燃气事故时选用旋塞阀或是球阀来切断燃气的供应，以此减少经济损失；同时也要加强高层建筑燃气管道的管理，对于民用建筑室内燃气管道以及各种燃气设备都要进行定期的检查与维修，确保燃气设备的安全性。

5　结 语

现代高层建筑的建筑高度还在不断增加，所以室内燃气管道设计也愈加困难和重要；在进行高层建筑室内燃气管道设计工作时，一定要综合考虑建筑高度、当地自然条件、气压等因素，依据高层建筑所在地的气源、地理环境等选取最佳的设计方案，在进行安装时也要采取对应的安全措施，这样才能保证高层建筑室内燃气管道设计及安装的质量。

主要参考文献

［1］朱艳红.高层建筑对燃气管道影响及解决措施［J］.上海煤气，2010（1）.

［2］刘松林.高层建筑燃气系统设计指南［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［3］董丽.高层建筑室内燃气管道设计的探讨［J］.河南科技，2007（4）.

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.16.047

TU996.7

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1673-0194（2016）16-0072-02

2016-07-12