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摘要：随着我国城镇化水平不断提高，城市人口日益庞大，城市土地资源越来越紧张，导致城市建筑被迫向高空发展，高层建筑在城市中也就越来越多。本文主要介绍了超高层建筑居民燃气工程附加压头的要求，附加压头的影响及存在的问题，并提出了相应的处理措施，每种措施都有各自的优缺点，设计施工单位要根据自身的要求来选择管路设计方法，因地制宜，保证管路设计经济使用的同时，还需要保障高层建筑居民的燃用气安全。
关键词：高层建筑；燃气工程附加压头；解决对策
一、概述
随着我国经济不断快速发展，城镇化水平日益提高，城市人口水平也在日趋增加，城市地面用地在逐年减少，被迫向高空发展，甚至现在某些地区已经向超高空发展，例如上海天津等城市都在建设高层建筑。在居民建筑燃气工程上，一般多层建筑的供气方式与高层或超高层建筑的供气方式是不一样的。因为高层建筑与一般多层建筑相比，高层建筑的燃气供应管道中存在附加压力，消除附加压力是高层建筑在设计供气管理时所必须考虑的问题。附加压力对高层建筑带来不小的难题，因为居民所用的燃气设备基本都是定压的，但是楼层越高，输出压力就越大，对居民所用燃气影响就越大。为了保证居民所用燃气的安全，特别是高层建筑居民用气安全，必须消除由于管路附加压力产生的危险，保证搞成建筑居民用气的稳定性，针对不同高层建筑产生的管路附加压力，有多种不同的降压方法，不同方法要根据建筑设计施工的不同需求来设计，保证管路即经济适用，又安全高效。本文查阅大量文献资料，对附加压力进行简要介绍[1]。
二、附加压头
在计算抵押燃气管道阻力损失量时，要充分考虑到地形或高建筑的高程差而引起的燃气附加压头。可根据公式（2-1）来计算附加压力值：
假定天然气为纯CH4，那么天然气密度为0.72g/m3，空气密度取1.293g/m3，利用公式可以得出建筑物每升高1m，附加压力就增加5.62Pa。不同气体密度不一样，燃气混合气与空气的密度存在一定的差异，建筑物的高度不断升高，燃气管道也不断升高，这导致附加压头不断增加。依据《家用燃气燃烧灶具安全管理规则》（下文简称《规则》），它对我国燃气供应系统中的压力提出了一定的范围要求，人工燃气、天然气的波动范围在0、75至1.5Pa之间。居民燃用气安全与居民生命财产安全紧密相关，《规则》对我国燃用气的严格限制，能够有效减少因为附加压头的故障而导致的燃气爆炸等事故的危害。在《规则》中也对燃气压力进行了说明，当压力高于1000Pa时，居民用火会出现回火或者离焰等现象发生，在压力加大到3000Pa时，居民用气时就会出现火焰燃烧不够充分黑烟或者晃眼等情况。所以居民燃用气都必须通过严格的控制，确保燃用气的安全使用是我国现有燃气制度中最为重要的部分。
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三、附加压头影响
如果城区小区中都设有调节压力的装置，高层建筑的供气也包括在内，调压装置的出口压力控制在2400左右，精度是按AC5，在最为极端的条件下，如果调压装置背后没有一个可用的燃气装置，那么我们将燃气装置的压力最高可承受最大值调高10%左右，这时的值为2640Pa，当压力管道的压力已经增强到调压装置必须关闭的时候，假如这个时候最高层的燃气用户打开燃气，这时候燃气量比较小，这时候基本可以忽略，允许高度在67.6米左右，高层居民立管长度已经超过这个数值，高层用户附加压力就会很大，导致压力已经很高了，这已经完全超出了燃气器具的最高压力限制。
四、具体处理措施
1、分开设置高层建筑供气系统和低层建筑供气系统，以满足不同高度的燃具工作压力。
这种方法虽然能有效地消除附加压头，但增加了天然气供应系统立管的数量，同时也增加了工程量和施工成本。
2、提高管道阻力
通过各种压力降的分配来配置不同直径的管路，另外一种方法是在立管上添加截止阀来增大管径阻力，这种方法对增大管路阻力来说，具有操作简单、费用低，缺点是压力能浪费比较严重，压力利用率较低。管道压力随管道内的流量变化而变化，当用户的用量增多时，会引起压力过高，管内流量供应不足等现象出现。只有高层建筑顶层用户用气时气量才会比较小，起到的作用就相当小了[3]。
3、用户端装备调压器
在用户端装备调压装置来降低压力，达到稳定最后输入端的压力作用。在用户所用燃气的终端安装调压装置，入口压力为中亚，通过调节后压力达到稳定状态。在《规范》中，终端为中压入户的压力可以达到0.2MPa，但是这种方法也有一定的确定，就是由于输出压力较高，在管路输送到高层时依然保持有较高的压力，所以管路需要用焊接的方法来连接，这就导致施工所用成本提高，施工的难度也提高了。这种方法虽然在高层用户的压力得到了保证但是安全性不高，没有低压的安全性强。低压入户的压力保持在7KPa左右，同样在用户端设置压力调节器。这种方法应用比较广泛。由于压力比较低，管路连接可以使用丝扣连接的方法，连接方法简单，有效降低了成本，在用户端设置调压器又保证了用户燃气的稳定性，保证了燃气的热效率以及燃烧率，降低对环境的污染，现国际上这种方法使用比较普遍。
4、在管路上装备低压调节器
在高层建筑中，不同楼层设置不同类型的压力调节器，来消除不同高度的附加压力，保证每个段的压力稳定，这种方法非常复杂、成本消耗高、实用性不强，因此使用的比较少。在状况最坏的情况下，管路压力达到了1.5Pa时就安装一个压力调节器，把调节器的出口压力设定为一个固定值，管路压力继续升高1.5Pa时，再安装一个调节器，再次把管路压力降低，这样持续把管路压力维持在一定的水平，这样从管路输出到每个楼层的压力都在燃气设备的稳定范围内。这种方法存在一定的缺陷，因为每一个压力调节器都是环环相扣的，只要一个压力调节器出现问题，其他处在低压位置的压力调节器都会按之前相同值降低压力，导致整栋楼的压力都出现异常。其次，管路压力调节器安装数量多，成本大，在出现异常时，维修比较困难，需要先找出故障调节器再进行检修。最后，压力调节器的出口压差要控制在0.5Pa以内，这对压力调节器的选型造成很大的麻烦，使产品精度很难达到要求。
5、降低调压器的最低出口压力
一是关闭等级较高的调压设备，消除高层建筑顶层的附加压力，但是效果不是非常明显。二是降低阿里调节器的出口压力，这样可以在一定程度上消除压力影响，但效果也不是非常明显。对复合式小区来说，需要花费较大面积的用地来安装降压管线，这样对开发商来说是非常不经济不实用的，特别是在高档别墅区，会大大增加成本消耗。如果是占地面积较小，楼层较高，可以选择选取这种方法。
五、结语
由于居民用燃气要求输出压力比较稳定，波动范围较小，高层减租的居民需要消除由于燃气密度与空气密度不同而产生的附加压力，最大限度的降低附加压力带给高层建筑居民的影响。采用以上几种方法能够达到一定的目的，特别是压力在7KPa左右的用户[4]，在用户端安装调压器具有非常重要的实用性。由本文的分析对比可知，本文提供的多种消除附加压力的方法都具有各自的优缺点，建筑设计施工时要根据自身特点来采取不用的方法，选择最适合自己的方案来设计高层建筑管路，最好做到即安全有经济实用。
参考文献：
[1]邵朋举，沈颖.附加压头在天然气高层建筑供气系统中的影响及对策[J].考试周刊，2012（78）：126-127.
[2]张文河.高层建筑燃气供应设计技术研究[D].重庆大学，2004.
[3]周相露，周志杰.城市高层建筑对燃气管道的影响研究[J].中国房地产业，2012.
[4]陈相杰.城市燃气管道受高层建筑的影响因素及应对措施[J].科技研究，2013（11）：206-207.
[5]城镇燃气设计规范.GB50028-2006
[6] 段常贵.燃气输配.中国建筑工业出版社，2011.
论文作者:陈汝虹
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/15
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