加气站设计的总体设计研究

上海燃气工程设计研究有限公司　庞浩波

加气站设计的总体设计研究

上海燃气工程设计研究有限公司庞浩波

随着我国CNG、LNG加气站的建设的越来越多，从加气站设计角度遇到的几个关键问题入手，结合规范与实际逐一对其进行分析研究，并归纳总结，以求从中得出有益经验，为日后工程建设提供了良好借鉴。

加气站总体设计加气站道路设计加气站建筑设计加气站绿色建筑评价

0　前言

以天然气作为燃料的汽车同燃油汽车相比，可综合降低废气污染物排放量82.2%，环保效果明显。以LNG车辆为例，比石油减少93%的灰分，99%以上的SO2，80%的NO2，94%的CO以及25%的CO2，燃料成本降低超过20%，但是我国的加气站网络尚未形成，制约了天然气车辆的发展。全国汽车加气站的网点建设脚步正越来越快。本文根据国家相关规范及各燃气公司建设天然气加气站要求，并大量借鉴了加气站的建设经验，从总平面布置、主要设备配置、主要建构物设计、消防系统、内部空间等多方面对加气站设计进行一些总结。

1　总体设计指导原则

CNG加气站主要针对城市出租车、公交车、短途巴士，站址宜选择在城市周边，便于车辆加气。CNG储气设施，宜优选选用储气井。LNG加气站主要针对重载、货运大型车辆及城际大巴，站址宜选择在国道、省道，城市环线。LNG储罐优先采用卧式储罐。加气站用地均为商业用地，站址选择应符合国家颁布的相关规范要求；应符合地方政府的建设规划；应符合区域交通规划、环境保护和防火安全的要求；应选择在车流量较大、交通便利的地段；应避开地下构筑物、管线、电(光)缆；不应选择在工程地质条件恶劣和自然灾害频发的地区；站内工艺设备布置满足与站外建、构筑物的安全间距，不低于《汽车加油加气站设计与施工规范》(GB 50156—2012)(2014版)表4.0.8及4.0.9。

1.1LNG加气站常规配置

各级LNG加气站常规配置见表1。

表1　各级加气站常规配置

1.2CNG加气站常规配置

各类CNG加气站常规配置见表2。

表2　各类CNG加气站常规配置

2　总平面布置

总平面布置按功能主要分为加气区、站房、辅助生产区及工艺设备区按站的类型、等级进行分类，根据其特点、适用范围设计平面布置方案，加气站布置及建筑设计宜模块化。

站区平面设计应尽量减少建筑物的数量，设施尽量与站房或辅助用房合并。

加气区按照靠近道路的原则，考虑行车通畅。

辅助生产区：包含消防泵房、壁挂炉间、发电机室及水处理间。

站内建筑物、构筑物、工艺设施的设置：

(1)站房：站房布置在罩棚后面或一侧，在满足工艺的前提下，有营业室的站房与罩棚宜有1 m以上的重叠区域，但结构上相互独立。

(2)辅助用房：站内生产辅助设施宜集中设置；专设室内变配电间，当室内变配电间不满足供电部门要求时采用室外箱变电，宜靠近站房或辅助用房设置。

(3)道路及场地：道路与场地按行车顺畅、停车方便及大型车辆进出安全的原则布置。

(4)围墙：站内工艺设备区周围的围墙设置不燃烧实体围墙，面向车辆入口和出口道路的一侧可设非实体围墙或不设围墙。

(5)工艺设备区：对储罐、低温潜液泵、高压柱塞泵、气化器、压缩机、储气井/储气瓶组等设备进行集中布置。严格遵循国标、布置简明、功能区划分清楚、设备之间距离尽量近；弯头尽量少；管线尽量短。

(6)绿化满足地方规划管理部门要求，且站内不应种植油性及容易积聚气体的植物。根据地域及气候条件，主要种植短草坪及矮灌木。

消防水系统在条件允许的情况下，LNG、LNG/L-CNG二级站及以上优先设置消防水池。若场站条件不许可，可考虑其他方式，如将储罐半地下设置的建站模式。

3　加气站道路设计

加气站路面结构设计宜优先采用《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2011)。施工设计时应考虑以下因素：

(1)根据规范，钢筋网离面层顶面的距离在1/3～1/2面层厚度范围内。

(2)钢筋网规格将考虑行车荷载和温度梯度的综合作用。

(3)为应付严重超载，部分路面将考虑铺设双层双向钢筋。

(4)考虑在面层的胀缝、施工缝、自由边及缩缝的角隅配置角隅钢筋。

(5)明确行车道路面横向坡度及路肩表面的横向坡度，充分考虑路面排水。

(6)纵向接缝的间距(即板宽)在3.0～4.5 m范围内，横向接缝的间距在4.0～6.0 m范围内，平面面积不大于25 m2，纵缝平行于路中线，横缝垂直于纵缝。

(7)减速带分别设置于加气站汽车出入口，材料为铸钢，色彩采用黄黑间隔；统一采用国内道路交通设施成品。

轻型道路结构选型：一般用于消防及检修车道、轻型运输车辆的水泥混凝土道路；参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，单后轴重P≤130 kN (13.26 t)的汽车(普通车)。

选型方法举例：确定道路面层厚度：确定单后轴设计荷载P≤130 kN，确定道路使用寿命30年，最终确定道路面板厚度18 cm(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，P69)；水泥混凝土计算抗折强度为4.0 MPa；确定基层材料厚度：按照《公路自然区划标准》(JTJ 003—1986)查找项目所在地区的区划级别；查找项目所在区域的分界相对含水量(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，P62)；查找项目所在区域的土基回弹模量(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，P63～67)； 选择基层材料，确定材料抗压回弹模量和基层最小厚度(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，P69)；一般情况下选择级配碎石材料，材料抗压回弹模量为300/250/200 MPa，最小厚度不小于15 cm；最终确定基层材料厚度(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，P7)；查找轻型压实路基的最小压实系数(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—2)，P68)；

重型道路结构选型：一般用于重型运输车辆的水泥混凝土道路；参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4)，单后轴重P＞130 kN(13.26 t)的汽车(重型车)；我们常用的为单后轴重190 kN(20 t)。

选型方法举例：确定道路面层厚度：确定单后轴设计荷载190 kN，确定道路使用寿命30年，最终确定道路面板厚度24 cm(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4)，P7)；水泥混凝土计算抗折强度为4.5 MPa；确定基层材料厚度：按照《公路自然区划标准》(JTJ 003—1986)查找项目所在地区的区划级别；查找项目所在区域的分界相对含水量(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4)，P82)；查找项目所在区域的土基回弹模量(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4），P83～87)；选择基层材料，确定材料抗压回弹模量和基层最小厚度(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4)，P89)；一般情况下选择级配碎石材料，材料抗压回弹模量为300/250/200 MPa，最小厚度不小于15 cm；最终确定基层材料厚度(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4)，P6)；查找重型压实路基的最小压实系数(参照国家建筑标准设计图集《道路》(93J007—4)，P88)。

加气站在设计时要考虑消防车的分类、消防车道路宽度、转弯半径、道路荷载考虑。加气站消防车一般分为轻型消防车、中型消防车、重型消防车三种类型；轻型消防车、中型消防车转弯半径一般不小于9 m，重型消防车转弯弯半径不小于12 m。轻型消防车、中型消防车回车场地12×12 m，重型消防车回车场地18×18 m。

4　加气站罩棚设计

罩棚常用结构为钢结构或混凝土结构。钢结构罩棚优点：跨度最大，造价较低，建设时间中等，后期维护费用高，缺点：不适用于海边、台风、大风区。钢筋混凝土结构罩棚特点：跨度较小，造价适中。建设周期长需养护、后期维护费用极少，适用于所有地区。罩棚净高不应小于4.5 m，罩棚耐火等级不低于二级。

5　加气站建筑设计

站房属于公共建筑，设计原则：“适用、经济、绿色、美观”。站房一般由办公室、值班室、营业室、控制室、变配电间、卫生间和便利店组成，站房内可设非明火餐厨设备。站房一部分位于加油加气作业区范围内时，该站房的建筑面积不宜超过300 m2，且该站房内不得有明火设备。站房走道尺寸根据《办公建筑设计规范》(JGJ 67—2006)4.1.9办公建筑的走道应符合下列要求：宽度应满足防火疏散要求，最小净宽应符合表4.1.9的规定：

表3　走道最小净宽

走道设计中要考虑到人在建筑空间内的舒适性和使用方便性。走道宽度满足规范最小要求的基础上适当多留100～300 mm的余量，并结合人的空间感受确定。在设计中要考虑到走道是否有吊顶以及吊顶高度。结合走道端部窗的设计，做好自然通风和自然采光设计。

站房层高根据《办公建筑设计规范》(JGJ 67—2006)4.1.11办公建筑分类，办公室的净高应满足：一类办公建筑不应低于2.70 m；二类办公建筑不应低于2.60 m；三类办公建筑不应低于2.50 m。办公建筑的走道净高不应低于2.20 m，贮藏间净高不应低于2.00 m。根据我们实际项目状况，一般加气站站房的办公类为普通办公建筑，设计使用年限为50年，耐火等级不低于二级，即按照三类办公建筑标准进行设计。一般建筑层高的计算：三类办公建筑不应低于2.50 m，室内梁高一般为0.6 m，考虑吊顶所占高度0.1 m，喷淋系统所占高度0.1 m，空调通风所占高度0.5 m；我们加气站的站房按照规范很少需要室内喷淋系统和空调系统。优化措施：

(1)对全是划分小开间站房的层高定为3.3 m；

(2)对便利店等大空间的舒适性或者吊顶做些造型等，层高宜定为3.6 m或以上。

站房的办公室一般分为封闭式和开放式。办公室在布置吊顶上的通风口、照明、防火设施等时，宜为自行分隔或装修创造条件，有条件的工程宜设计成模块式吊顶；

站房无障碍设计：根据《无障碍设计规范》(GB50763—2012)8.11.1汽车加油加气站附属建筑的无障碍设计应符合下列规定：建筑物至少应有1处为无障碍出入口，且宜位于主要出入口处；女厕所的无障碍设施包括至少1个无障碍厕位和1个无障碍洗手盆；男厕所的无障碍设施包括至少1个无障碍厕位、1个无障碍小便器和1个无障碍洗手盆。

设备用房根据《办公建筑设计规范》(JGJ 67—2006)4.5.3产生噪声或振动的设备机房应采取消声、隔声和减振等措施，并不宜毗邻办公用房和会议室，也不宜布置在办公用房和会议室的正上方。在场地条件允许的情况下，燃气设备房间(如锅炉房、发电机房、消防泵房等辅助用房)要与办公、便利店、值班室等功能用房分楼建设，避免相互影响干扰；在场地条件不允许的情况下，要向业主说明混建的不利之处，除了相互功能影响外，对水、电等系统管线走向以及对建筑防火都是不利的；还有提醒相关专业在机房设备安装时做好消声、隔声和减振等措施.

建筑立面设计站房及罩棚的外立面设计是整个加气站的重点，立面设计宜简洁、明快，建筑外形宜现代、罩棚及站房一般采用铝板包覆。

绿色建筑评价：根据《住房城乡建设部办公厅关于绿色建筑评价标识管理有关工作的通知》(建办科[2015]53号)、《上海市住房和城乡建设管理委员会关于本市绿色建筑评价标识管理有关工作的通知》(沪建管[2015]947号)等文件要求，依据《绿色建筑评价标识管理办法》(建科[2007]206号)、《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378—2014)、《绿色建筑评价技术细则》(建科[2007]205号)、《绿色建筑评价技术细则补充说明(规划设计部分)》(建科[2008]113号)、《绿色建筑评价技术细则补充说明(运行使用部分)》(建科函[2009]235号)、《绿色工业建筑评价标准》(GB/T 50878—2013)和上海市《绿色建筑评价标准》(DG/TJ 08—2090—2012)评价。

国家标准绿色建筑分为一星级、二星级、三星级3个等级。3个等级的绿色建筑均应满足本标准所有控制项的要求，且每类指标的评分项得分不应小于40分。当绿色建筑总得分分别达到50分、60分和80分时，绿色建筑等级分别为一星级、二星级和三星级。上海地区要求站房最低能达到绿色建筑一星标准。

节能设计：站房属于公共建筑需要进行节能计算。通过《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2015)。

6　结语

随着我国加气站建设越来越多，人们对加气站建设的安全要求、美观要求和现代化管理要求越来越高。加气站总体设计人员需要在前期、中间设计、施工验收、服务运营全过程进行细致和全面的综合考虑，才能设计出令人满意的加气站。

Research on Overall Design of Refilling Gas Station

Shanghai Gas Engineering Design and Research Co., Ltd.PangHaobo

With more and more construction of CNG、LNG station in our country, this paper makes an analysis of the gas station overall design from some key points, which combine the standard and the practice. Then makes a generalization and provides favorable reference for the construction projects in the future.

refilling gas station, overall design, road design, architectural design, green building assessing