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【摘 要】随着人口的增长，外来人口的涌入，楼房的高度越来越高，为了满足高层的燃气需要，高层室内燃气管道设计也越来越重要，本文通过对东莞市现对高层建筑的燃气管道分析，试对高层室内燃气管道设计做一个探索。
【关键词】高层建筑；管道压力
随着人口的增长，外来人口的涌入，楼房的高度越来越高，前几年上20层都属于凤毛麟角，现在超过30层的都已数不胜数，像城区的景湖豪庭，长安的地王广场等等，为了满足高层的燃气需要，现对高层室内燃气管道做一个探索，不对之处，欢迎指点
1 高层建筑的附加压力
1.1 附加压力的计算
GB50028—2006《城镇燃气设计规范》规定，天然气燃具的额定压力Pn=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻力的影响，允许燃具前压力在一定范围内波动。当燃具前压力在0.75Pn~1.5Pn内波动时，仍能达到燃具燃烧的要求。若超出此范围，燃具的热效率低，燃烧不稳定，燃烧噪声大，出现脱火和回火等现象。另外由于不完全燃烧，烟气中的CO含量超标，导致引发事故。
东莞市高层建筑的燃气设计主要采用低压进户，在计算低压高层建筑的压力损失时，应考虑因建筑高度而引起的燃气附加压力ΔPadd。计算公式如下：
ΔPadd=9.81（PairPgas）h（1）
ΔPadd——燃气的附加压力，Pa；
Pair——空气的密度，kg/m3；
Pgas——燃气的密度，kg/m3；
h——燃气管道终、起点的高程差，m。
以大港油田天然气为例，Pgas=0.839kg/ m3，Pair-1.293kg/m3，由式（1），得：
ΔPadd=4.45h
下面分析一个特例。由于附加压力的作用，当超过一定高度时，必然使燃具前压力超过3000Pa。例如某高层引入管处压力P1=2000Pa，设定最不得工况，即只有几户用气，管道沿程阻力接近于0，而局部阻力仅为燃气表的阻力（约100Pa）。设用户燃具前的压力为P2，则
P2=P1+ΔPadd—100Pa=1900Pa+4.45h
当P2=3000Pa时，h=247m。但为了使用户燃具前的压力波动范围变小，更接近Pn，有必要用取措施，减小附加压力的影响。
1.2 附加压力影响的消除
（1）对于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道阻力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门来减小附加压力的影响。
（2）对于较高的高层建筑，可在用户表前设置低—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。
（3）对于超高的高层建筑，采用中压进户表前调压的方式，在每个用户表前设中—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。引入管、中压进户的流程从中压庭支管开始，依次通过引入管、中压立管、用户中压支管、阀门、用户调压器、燃气表、低压支管、旋塞，最后到达燃具。中压进户的优点：①具有稳定的燃具前压力。燃具全部在接近额定压力条件下工作，保证燃具的最佳燃烧工况。②充分利用燃气压力。在相同输气量、相同管径条件下，中压进户方案输送距离最远。③立管平均管径较小，降低成本。
2 高层建筑沉降的影响
随着市政建设的发展，在原来的许多低洼地、鱼池兴建了高层建筑。由于地基松软，高层建筑在竣工后的5年内沉降速度最大，以后沉降速度逐渐降低。高层建筑自重大，所以沉降量也比较大，可能导致引入管的切向应力大。而建筑基础处回填土地沉降也会导致引入管局部悬空，易引发事故。应在引入管上设置补偿器，利用自身随外力发生挠变的特点，减少燃气引入管处承受的应力，达到补偿沉降的目的。
3 燃气立管的应力计算与热补偿
3.1 管道应力计算
高层建筑立管长，自重和环境温度的变化导致管道受到重力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时，造成管道扭曲、断裂、引发事故。
（1）管道自重产生的压缩应力
K——比值，按经验取1；
L1——补偿器开口长度，mm；
当设计温差取20°C时，经计算，Ls=906mm。可选择一个补偿器伸出长度为906mm的Π形补偿器。
（2）波纹管补偿器的计算公式
n=ΔL/Lcom（6）
式中：n——波节数；
Lcom——个波节的补偿能力，mm，一般取20mm。
当设计温差取20°C时，100m的高层建筑需在15层处设1个双波节的补偿器，即可消除立管伸缩的影响。若更大限度地消除热应力，需适当增加补偿器的数量。
（3）补偿措施
在实际工程中，每隔5~7层设稳定的固定管座，以承受立管自重，同时避免底部压缩应力过大。并设1个波纹管补偿器和1个分段阀门，克服管道因温差而引起的应力和形变，便于维修。
4 高层建筑的燃气计量和安全措施
4.1 计量
东莞市过去采用人工逐户抄表收费的方式，这种方式劳动强度大、效率低、扰民、不便于管理。近年来出现的无线智能型燃气抄表系统，集成了传感计量、无线数据传输技术和单片机控制技术，具有以下优点。
①无需入户收费，保证了住宅的私密性。
②由于仅用数据采用集用户用气量，提高收费效率并减轻劳动强度，尤其适用于高层建筑。
③借助计算机收费管理系统，通过银行自动扣除相应气费，提高整体管理水平。
④传输信号稳定，接受信号快捷，实用可靠。
⑤实现了计量数据远传、测控及抄读，并具备数据动态分析的功能。
4.2 安全措施
由于高层建筑的特殊性，因此需采用相应的安全措施。引入管宜设快速切断阀，管道上宜设自动世断阀、燃气泄漏报警器和送排风系统等自动切断联锁装置。尤其是25层以上的高层建筑，宜设燃气泄漏集中监视装置和压力控制装置。
5 结语
高层建筑的天然气管道设计应综合考虑，尤其是对于高度逐步增加的高层建筑，更应根据当地的气源、压力、建筑、安全、地理、环境等特点综合考虑，选择最佳的设计方案。
参考文献
[1]李公番燃气工程便携手册[M].北京：机械工业出版社，2004
[2]燃气设计手册编写组燃气设计手册[M].北京：中国建筑出版社，1993
【关键词】高层建筑；管道压力
随着人口的增长，外来人口的涌入，楼房的高度越来越高，前几年上20层都属于凤毛麟角，现在超过30层的都已数不胜数，像城区的景湖豪庭，长安的地王广场等等，为了满足高层的燃气需要，现对高层室内燃气管道做一个探索，不对之处，欢迎指点
1 高层建筑的附加压力
1.1 附加压力的计算
GB50028—2006《城镇燃气设计规范》规定，天然气燃具的额定压力Pn=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻力的影响，允许燃具前压力在一定范围内波动。当燃具前压力在0.75Pn~1.5Pn内波动时，仍能达到燃具燃烧的要求。若超出此范围，燃具的热效率低，燃烧不稳定，燃烧噪声大，出现脱火和回火等现象。另外由于不完全燃烧，烟气中的CO含量超标，导致引发事故。
东莞市高层建筑的燃气设计主要采用低压进户，在计算低压高层建筑的压力损失时，应考虑因建筑高度而引起的燃气附加压力ΔPadd。计算公式如下：
ΔPadd=9.81（PairPgas）h（1）
ΔPadd——燃气的附加压力，Pa；
Pair——空气的密度，kg/m3；
Pgas——燃气的密度，kg/m3；
h——燃气管道终、起点的高程差，m。
以大港油田天然气为例，Pgas=0.839kg/ m3，Pair-1.293kg/m3，由式（1），得：
ΔPadd=4.45h
下面分析一个特例。由于附加压力的作用，当超过一定高度时，必然使燃具前压力超过3000Pa。例如某高层引入管处压力P1=2000Pa，设定最不得工况，即只有几户用气，管道沿程阻力接近于0，而局部阻力仅为燃气表的阻力（约100Pa）。设用户燃具前的压力为P2，则
P2=P1+ΔPadd—100Pa=1900Pa+4.45h
当P2=3000Pa时，h=247m。但为了使用户燃具前的压力波动范围变小，更接近Pn，有必要用取措施，减小附加压力的影响。
1.2 附加压力影响的消除
（1）对于较低的高层建筑，因附加压力小，可以用增加管道阻力的方法，如缩小立管管径和采用分段阀门来减小附加压力的影响。
（2）对于较高的高层建筑，可在用户表前设置低—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。
（3）对于超高的高层建筑，采用中压进户表前调压的方式，在每个用户表前设中—低压调压器，使燃具前压力接近2000Pa。引入管、中压进户的流程从中压庭支管开始，依次通过引入管、中压立管、用户中压支管、阀门、用户调压器、燃气表、低压支管、旋塞，最后到达燃具。中压进户的优点：①具有稳定的燃具前压力。燃具全部在接近额定压力条件下工作，保证燃具的最佳燃烧工况。②充分利用燃气压力。在相同输气量、相同管径条件下，中压进户方案输送距离最远。③立管平均管径较小，降低成本。
2 高层建筑沉降的影响
随着市政建设的发展，在原来的许多低洼地、鱼池兴建了高层建筑。由于地基松软，高层建筑在竣工后的5年内沉降速度最大，以后沉降速度逐渐降低。高层建筑自重大，所以沉降量也比较大，可能导致引入管的切向应力大。而建筑基础处回填土地沉降也会导致引入管局部悬空，易引发事故。应在引入管上设置补偿器，利用自身随外力发生挠变的特点，减少燃气引入管处承受的应力，达到补偿沉降的目的。
3 燃气立管的应力计算与热补偿
3.1 管道应力计算
高层建筑立管长，自重和环境温度的变化导致管道受到重力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时，造成管道扭曲、断裂、引发事故。
（1）管道自重产生的压缩应力
K——比值，按经验取1；
L1——补偿器开口长度，mm；
当设计温差取20°C时，经计算，Ls=906mm。可选择一个补偿器伸出长度为906mm的Π形补偿器。
（2）波纹管补偿器的计算公式
n=ΔL/Lcom（6）
式中：n——波节数；
Lcom——个波节的补偿能力，mm，一般取20mm。
当设计温差取20°C时，100m的高层建筑需在15层处设1个双波节的补偿器，即可消除立管伸缩的影响。若更大限度地消除热应力，需适当增加补偿器的数量。
（3）补偿措施
在实际工程中，每隔5~7层设稳定的固定管座，以承受立管自重，同时避免底部压缩应力过大。并设1个波纹管补偿器和1个分段阀门，克服管道因温差而引起的应力和形变，便于维修。
4 高层建筑的燃气计量和安全措施
4.1 计量
东莞市过去采用人工逐户抄表收费的方式，这种方式劳动强度大、效率低、扰民、不便于管理。近年来出现的无线智能型燃气抄表系统，集成了传感计量、无线数据传输技术和单片机控制技术，具有以下优点。
①无需入户收费，保证了住宅的私密性。
②由于仅用数据采用集用户用气量，提高收费效率并减轻劳动强度，尤其适用于高层建筑。
③借助计算机收费管理系统，通过银行自动扣除相应气费，提高整体管理水平。
④传输信号稳定，接受信号快捷，实用可靠。
⑤实现了计量数据远传、测控及抄读，并具备数据动态分析的功能。
4.2 安全措施
由于高层建筑的特殊性，因此需采用相应的安全措施。引入管宜设快速切断阀，管道上宜设自动世断阀、燃气泄漏报警器和送排风系统等自动切断联锁装置。尤其是25层以上的高层建筑，宜设燃气泄漏集中监视装置和压力控制装置。
5 结语
高层建筑的天然气管道设计应综合考虑，尤其是对于高度逐步增加的高层建筑，更应根据当地的气源、压力、建筑、安全、地理、环境等特点综合考虑，选择最佳的设计方案。
参考文献
[1]李公番燃气工程便携手册[M].北京：机械工业出版社，2004
[2]燃气设计手册编写组燃气设计手册[M].北京：中国建筑出版社，1993