建筑燃气系统设计说明书.docx
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建筑燃气系统设计说明书
1.工程概况及设计依据
1.1工程概况
本工程为某一建筑的燃气系统设计，该建筑地上6层，地下1层。
地上第1层为商铺，层高4.8m；2-4层为标准层，5-6层为复式层,层高为3m。
标准层每层有7个用户，每个用户有一台双眼灶和一个热水器。
第5层与标准层相同，第6层不供应燃气。
燃气选用人工燃气，室内燃气管道采用镀锌钢管。
通过对该建筑燃气系统的设计，学习对燃气输配系统方案的确定与绘制，管线的布置，水力计算的步骤，文档编辑。
1.2设计依据
[1]《燃气输配工程》冶金工业出版社
[2]《城镇燃气设计规范》GB50028-2006中国建筑工业出版社
[3]《燃气管道工程设计手册》中国建筑工业设计手册
[4]《燃气工程设计手册》中国建筑工业设计手册
[5]《建筑燃气设计手册》中国建筑工业设计手册
2.燃气分类及性质
2.1燃气分类
燃气按气源分可分为天然气、人工燃气、液化石油气和生物质气等。
天然气主要由低分子的碳氢化合物组成的混合气体，根据气源可分为气田气（或称纯天然气）、石油伴生气、凝析气田气和煤层气。
人工燃气是指固体、液体（包括煤、重油、轻油等）为原料经转化制得，且符合现行国家标准《人工煤气》GB/T13612质量要求的可燃气体。
人工燃气按人工燃气的制造原料和加工方式分为固体燃料干馏煤气、固体燃料气化煤气、油制气、高炉煤气；按制取方法不同可分为重油蓄热热裂解气和重油蓄热催化裂解气两种。
液化石油气是开采和冶炼石油过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物，主要来自炼油厂的催化裂化装置，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。
这些碳氢化合物常温常压下呈气态，当压力升高或温度降低时，很容易转变为液态。
生物质气是以生物质为原料通过发酵、干馏或直接气化等方法产生的可燃气体。
如蛋白质,纤维素,脂肪,淀粉等,在隔绝空气的条件下发酵,并在微生物的作用下产生的可燃气体,叫做沼气。
各种燃气的成分和低热值见表2-2
本工程采用人工燃气作为居民生活燃气，其容积成分见表2-1。
表2-1人工燃气组分
燃气种类
CH4
CO
H2
O2
N2
CO2
人工燃气
27
8
56
1
5
3
表2-2燃气的组分及低热值
2.2燃气性质
（1）平均相对分子质量
混合气体相对分子质量按公式（2-1）计算：
（2-1）
式中
——混合气体平均相对分子质量
——混合气体各组分的体积分数
——混合气体各组分平均相对分子质量
（2）混合气体平均密度与相对密度
A.混合气体平均密度按公式（2-2）计算：
（2-2）
式中ρ——混合气体的平均密度，kg/m3；
——燃气中各组分的容积比，﹪；
ρi——燃气中各组分在标准状态时的密度，kg/m3。
B.相对密度
混合气体相对密度是指气体的平均密度与标准状态下空气密度的比值，按公式（2-3）计算：
（2-3）
式中
——混合气体相对密度；
1.293——标准状态下空气的密度，kg/m3。
常见燃气的平均密度和相对密度见表2-2
表2-3几种燃气的平均密度和相对密度
（3）黏度
物质的粘滞性用黏度来表示。
黏度可以用动力黏度和运动黏度来表示。
一般情况下，气体的黏度随温度的升高而增加，混合气体的动力黏度随压力的升高而增大，而运动黏度随压力的增高而减小。
A.动力粘度
混合气体的动力粘度可以近似按式（2-4）计算：
（2-4）
式中μ——混合气体的动力黏度，Pa·s；
——混合气体中各组分的质量成分，%；
μi——混合气体中各组分的动力黏度，Pa·s。
B.运动黏度
混合气体运动黏度计算按式（2-5）计算
（2-5）
式中ν——混合气体的运动黏度，m2/s；
μ——混合气体的动力黏度，Pa·s；
ρ——混合气体的密度，kg/m3。
（4）临界参数
当温度不超过某一数值时，对气体进行加压可以使气体液化；而在该温度以上，无论加多大的压力也不能使气体液化，这一温度就称为该气体的临界温度。
在临界温度下，使气体液化所需要的压力称为临界压力；此时气体的各项参数称为临界参数。
A.混合气体平均临界温度
（2-6）
式中
——混合气体的平均临界温度,K；
——各组分容积百分比，%；
——各组分临界温度，K。
B.混合气体平均临界压力
（2-7）
式中
——混合气体的平均临界压力，MPa；
——各组分容积百分比，%；
——各组分临界压力，MPa。
根据以上公式计算可得人工燃气的特性参数为表2-4
表2-4人工燃气特性参数
燃气种类
相对分子量
平均密度
相对密度
动力黏度
运动黏度
临界压力
临界温度
人工燃气
10.72
0.45kg/m3
0.35
11.25×10-6m2/s
25×10-6m2/s
2.697MPa
97.84k
3.燃气流量计算
3.1用气设备流量
根据设计依据[5]查得用气设备热负荷和不同燃气的用气量见表3-1
单眼灶
双眼灶
8升热水器
10升热水器
11升热水器
16升热水器
热负荷（MJ/h）
14.4
28.8
57.6～61.2
72～75.6
79.2
115.2
天然气（m3/h）
0.4
0.8
1.65
2.06
2.21
3.21
液石油气化（m3/h）
0.12～0.16
0.240.31
0.5～0.63
0.62～0.78
0.65～0.86
0.95～1.25
人工燃气（m3/h）
0.78～0.98m
1.56～1.96
3.22～4.06
4～5.06
4.30～5.42
6.25～7.88
表3-1用气设备热负荷用气量估算
本建筑每户用户有一双眼灶和一8升热水器，其用气量分别为1.8m3/h和3.2m3/h。
3.2管道流量计算
独立居民小区、庭院燃气支管、室内燃气管道计算流量，由于燃气用具的种类和数量已知，因此可用同时工作系数法，按式（3-1）计算
（3-1）
式中
——燃气管道计算流量，m3/h；
——不同类型用户的同时工作系数，当缺乏资料，可取
=1；
——燃具的同时工作系数，居民生活用燃具可按表3-2确定，商业和工业燃具可按加
热工艺要求确定；
——同一类型燃具的数目；
——同一类型燃具的额定流量，m3/h。
表3-2居民生活燃具的同时工作系数
注：
1.表中“燃气双眼灶”是指一户居民装设一个双眼灶的同时工作系数，当每户居民装设两个双眼灶时，可按表计算
2.表中“燃气双眼灶和快速热水器”是指一户居民装设一个双眼灶和一个快速热水器的同时工作系数。
4.燃气管道敷设及绘制
4.1燃气灶的安装要求
4.1.1对安装燃气灶的厨房要求：
（1）安装燃气灶的厨房净高不得低于2.2m，应具有自然通风和自然采光，房顶必须采取防火措施；
（2）厨房内宜设排气装置和可燃气体报警装置。
4.1.2家用燃气灶的安装位置应方便用户使用,符合下列要求
（1）采用硬管连接时，灶边距墙壁净距不应小于100mm；
（2）采用软管连接时，其连接软管的长度不应超过2m，并不应有接口，且软管不得穿墙、窗和门。
（3）与水池净距不应小于200mm；
（4）距门框边不应小于200mm；距外开门不应小于200mm；距内开门，在门全开时，距门边不应小于200mm；
（5）与可燃或难燃烧的墙壁之间应采取有效的防火隔热措施，燃气灶的灶面边缘和烤箱的侧壁距木质家具的净距不应小于200mm，燃气灶与对面墙之间应有不小于1m的通道。
4.2热水器的安装要求
4.2.1热水器的分类
燃气热水器按给排气方式分为三类：
直排式、半密闭式、密闭式。
其中直排式为逐步淘汰产品，故此类燃气热水器不在设计范围之内。
半密闭式燃气热水器分为自然排气式和强制排气式两种类型；密闭式燃气热水器分为自然给排气式和强制给排气式两种类型。
4.2.2热水器的安装要求
（1）严禁安装在卧室、浴室、地下室、易燃易爆物品的堆放处，有腐蚀性介质的房间，楼梯和安全出口附近（5米以外不受限制），不具备通风条件的房间。
（2）应安装在通风良好的靠外墙的房间（严禁的场所除外）、过道、封闭阳台和带封闭阳台的厨房或敞开式阳台内；敞开式阳台可采用隔间方式安装热水器。
在无采暖设施的阳台或房间安装热水器，用户给水管阀后应装设进气阀或考克，热水器热水管最低点应设泄水阀或考克，以便冬季用户放水使用。
若热水器自身带有泄水阀，也可采用对冷、热水管道进行保温处理的方式。
（3）房间净高应大于2.4m；
（4）可燃或难燃烧的墙壁上安装热水器时，应采取有效的防火隔热措施；热水器安装在耐火墙壁上，热水器外壳距墙净距不得小于20mm。
安装在非耐火墙壁上，应采用金属隔热板隔热，隔热板与墙面距离应大于10mm，隔热板每边应比热水器外壳尺寸大100mm。
热水器侧面距用可燃或难燃材料装修的墙面距离不小于150mm。
（5）热水器上部不得有电力明线，电器设备和易燃物品。
与电器设备的水平净距应大于300mm。
（6）热水器宜安装在人的视线与火焰观察窗平齐的高度，即距地面1.6米左右。
（7）热水器与燃气表、燃气灶的水平净距不得小于300mm。
（8）热水器与对面墙之间应有不小于1m的通道。
4.3室内燃气管道布置
（1）室内明设燃气管道与墙面的净距应满足：
当管径小于DN25时，不宜小于30mm管径为DN25～DN40时，不宜小于50mm；管径等于DN50时，不宜小于60mm；管径大于DN50时，不宜小于90mm。
室内燃气管道与电气设备、相邻管道之间的净距不应小于表4-1。
表4-1燃气管道与电器设备及相邻管道之间的净距
序号
管道和设备
与燃气管道的净距（cm）
平行敷设
交叉敷设
1
明装的绝缘电线和电缆
25
10
2
暗装的活装在套管内的绝缘电线
5（从暗装槽或套管的边缘算起）
1
3
电压小于1000V的裸露电线的导电部分
100
100
4
配电盘或配电箱
30
不允许
5
上下水管
10
1.0
6
立管与水池
20
---
7
电器插座
5
不允许
8
电表
15
不允许
（2）燃气供应压力应根据用户设备燃烧器的额定压力及其允许的压力波动范围确定。
民用低压用气设备的燃烧器的额定压力宜按表4-2采用。
表4-2民用低压用气设备燃烧器的额定压力（表压kPa）
燃气
燃烧器
人工煤气
天然气
矿井气
天然气、油田伴生气、液化石油气混空气
液化石油气
民用燃具
1.0
1.0
2.0
2.8或5.0
（3）室内低压燃气管道应选用镀锌钢管，其质量应符合现行国家标准《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3091的规定。
低压宜采用普通管壁厚。
选用无缝钢管时，其壁厚不得小于3mm，用于引入管时不得小于3.5mm。
（4）室内低压燃气管道（地下室、半地下室部位除外）、室外压力小于或等于0.2MPa的燃气管道，可采用螺纹连接；管道公称直径大于DN100时不宜选用螺纹连接。
（5）管道公称压力PN≤0.01Mpa时，可选用段铸铁螺纹管件；管道公称压力PN≤0.2Mpa时，应选用钢或铜合金螺纹管件。
管道公称压力PN≤0.2kPa时，应采用现行国家标准《55O密封螺纹第2部分：
圆锥内螺纹与圆锥外螺纹》GB/T7036.2规定的螺纹连接。
（6）密封填料，宜采用聚四氟乙烯生料带、尼龙密封绳等性能良好的填料。
（7）燃气管道与采暖、给水、排水、管道交叉敷设时，一般燃气管道应在上面跨越。
（8）室内水平燃气管道应有不小于3‰的坡度。
水平盘管坡向立管；用户支管的表前管坡向立管，表后管坡向下垂管。
（9）立管的垂直度要求每层垂直偏差不大于±10mm。
装在总立管上的阀门一般距离地面0.8～1.0m，阀门上端设一活接头，系统中的所有阀门均采用燃气管道专用旋塞或球阀，阀门朝向应以便于开关操作为原则。
套管的安装
管道穿越建筑物基础、地沟、承重墙或楼板时，要设置钢套管，套管
内的燃气管道不得有接口，套管还应符合下列要求：
①穿建筑物基础或地沟时，套管两端应伸出200mm。
②穿承重墙时，套管两端应与墙面平齐。
③穿楼板时，套管下端应与天棚平齐，上端应伸出地面50～100mm。
④套管与燃气管道之间的空隙填塞沥青油麻或用热沥青封口，套管与墙、楼板间的空隙填塞水泥沙浆，并抹平。
⑤套管规格见下表4-3：
表4-3燃气管道的套管管径
燃气管道直径（DN）
25
40
50
80
钢套管直径（穿地基、地沟、实体墙用）
40
80
80
100
钢套管（穿楼板用）
40
50
80
100
（10）活接头的安装
①在立管上隔层设置活接头，设置高度距本层地面1.50m。
②水平直管段长度在3m左右时，应设置活接头，以便安装和检修。
（11）燃气表的安装
①燃气表安装高度，一般情况下，表底距地面1.7～1.9m。
②燃气表左右垂直偏差应不大于±20mm。
③表背与墙应保持25～50mm的净距。
④燃气表不宜安装在炉灶上面，其水平距离应大于0.5m。
如果有特殊情况必须安装时，则表底与灶台垂直距离应不小于1.2m。
管道的固定
①立管和下垂管均采用立管卡，立管上的立管卡每层设一个，高度距地面1.5～1.7m，下垂管上的管卡应设在平口两叉上方100mm处。
②水平管当管径不大于DN25时可采用钩钉，当管径大于DN40时应采用管托架，固定件间距不大于3m。
（12）其他未尽事宜
请参照《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）、《城镇燃气室内工程施工与质量验收规范》（CJJ94-2009）及《城镇燃气技术规范》（GB50494-2009）执行。
4.4燃气计量表的布置：
（1）燃气表宜设置在通风良好的非燃结构上，并满足便于施工、维修、调试和安全使用的要求。
本工程燃气表设置在厨房内墙上，符合安装和使用要求。
（2）本工程燃气表为明装低锁表，表底距地面50cm，表侧面与燃气灶净距为1m，表背面距墙面2cm。
4.5燃气图纸绘制图例
根据《燃气管道工程设计规范》查得管道图例、阀门图例、设备图例见下列图表
5.燃气管道水力计算
5.1低压燃气管道计算图表
为了方便工程应用，可依据燃气管道水力计算公式，绘制出不同种类燃气在不同情况下的管道水力图表，根据图表可以查得不同管径的燃气单位程度沿程阻力损失与燃气流量的关系。
在绘制图表时，有关参数取值如下：
燃气密度
；燃气温度
压缩因子
人工燃气运动黏度
。
图5-1人工燃气低压钢管水力计算图
在使用图表时，如果实际情况与上述情况不符，应根据实际情况进行修正。
一般城镇燃气管道内燃气温度接近
，管道中压力小于1.2MPa,即Z可取1，燃气的运动黏度变化也很小，因此上述参数需要修正的主要是不同燃气密度小的
、
，即
（5-1）
（5-2）
式中
——修正系数，
；
，
——从计算图表查得的燃气密度
时的数值；
，
——修正后，燃气密度为
时的数值。
5.2局部阻力损失计算
在庭院燃气管道、建筑系统室内燃气管道和工业企业厂区燃气管道水力计算中，局部阻力损失占有较大比例，在设计时应逐个管件计算，为了简化起见，可用当量长度法计算局部阻力损失，即
（5-3）
式中
——局部阻力损失，Pa；
——燃气密度，kg/m3；
——燃气流动断面的平均流速，m/s；
L2——局部阻力总当量长度，m。
——计算管段中各部分局部阻力系数总和；
燃气管网中一些常用管件的局部阻力系数见表5-1
表5-1局部阻力系数
值
为了计算方便，工程中将管道阻力系数
时，不同燃气管道局部阻力的当量长度
制成图表，如图5-1所示。
图5-2当量长度计算表（
）
a——人工燃气（标准状态
）b——天然气（标准状态
）
——管道外经，mm；
——管壁厚度，mm；
——公称直径，mm。
这样，管段的计算长度可由式（5-4）求得，即
（5-4）
式中
——计算管段长度的水力计算长度，m；
——计算管段的实际长度，m。
5.3附加压力
附加压力是由于燃气的密度与空气的密度不同，在管段有高程差变化时产生的。
在低压燃气管道阻力损失计算时，应考虑附加压力。
燃气的附加压力可按式（5-4）计算，即
（5-4）
式中
——燃气的附加压力，Pa；
——按气流方向，燃气管道终端和始端的高差，m；
——空气的密度，kg/m3；
——燃气的密度，kg/m3。
5.4建筑燃气系统水力计算
5.4.1水力计算步骤
（1）建筑燃气系统图见图纸，整个系统共有四根立管，其中三根立管每根立管供10户，一根立管供5户。
（2）管段编号和管段直径标注在一起，用如1DN20来表示，同时标注管段长度。
（3）求出个管段的额定流量，并按同时工作系数法，即式（3-1）计算各管段的计算流量Q，然后根据计算得的流量预选各管段管径。
（4）根据表5-1查得各管段局部阻力系数
，查图5-2得
时的l2值，求出总当量长度
从而可得管段的水力计算长度
。
（5）根据燃气种类、密度和运动黏度选择水力计算图5-1确定管段单位管长度的压降值
。
人工燃气密度
，需要进行密度修正，即
得打修正后的管段长度的压降值
，乘以管段的水力计算长度L,即得该管段的总压力损失。
（6）由式（5-4）计算各管段的附加压力
，即
（7）求各管段的实际压力损失，即
。
（8）室内燃气管道的总压力降不超过80～100Pa
（9）将室内燃气管道的总压力降与允许压力降比较，如不合适，则调节各管段管径，直至合格为止
5.4.2水力计算结果
立管1总阻力损失
最不利环路为24-25-26-27-28-29-30-23-9，总阻力损失为
立管2总阻力损失
最不利环路为16-17-18-19-20-21-22-23-9，总阻力损失为
立管3总阻力损失
最不利环路为10-11-12-13-14-15-8-9，总阻力损失为
立管4总阻力损失
最不利环路为1-2-3-4-5-6-7-8-9，总阻力损失为
水力计算详细结果见表5-2、5-3、5-4、5-5。
表5-2立管1水力计算结果
管道号
额定流量
Qn/m3·h-1
同时工作系数k
计算流量
Q/m3·h-1
管段长度L1/m
管径DN/mm
局部阻力系数Σξ
l2/m
当量长度L2/m
计算长度L/m
单位长度压力损失Δp/L
压力损失Δp/Pa
管道终端始端标高差h/m
附加压力Δph/Pa
管道实际压力损失Δp-Δph/Pa
管道段局部阻力系数
计算及其他说明
24
1.80
1
1.80
3.24
15
9.9
0.38
3.76
7.002
3.83
26.78
-1.5
-12.645
39.43
90°直角弯头2×2.2=4.4，旋塞=4，三通直流=1
25
5
1
5.00
0.7
20
7.2
0.53
3.82
4.516
2.03
9.14
0
0
9.14
90°直角弯头2.2，旋塞2，四通分流3
26
10
0.56
5.60
3
32
2.35
1.1
2.59
5.585
0.50
2.81
3
25.29
（22.48）
四通直流2，变径管0.35
27
20
0.38
7.60
3
32
2
1
2.00
5.000
1.04
5.18
3
25.29
（20.12）
四通直流2
28
30
0.31
9.30
3
32
2
0.8
1.60
4.600
1.71
7.87
3
25.29
（17.42）
四通直流2
29
40
0.27
10.80
3
40
2.35
1.2
2.82
5.820
1.13
6.55
3
25.29
（18.74）
四通直流2，变径管0.35
30
50
0.25
12.50
3.4
40
5
1.05
5.25
8.650
1.62
14.01
3
25.29
（11.28）
旋塞2，三通分流1.5×2=3
23
100
0.178
17.80
12.27
40
3.1
1.1
3.41
15.680
3.15
49.39
0.000
0
49.39
90°直角弯头1.6,三通分流1.5
9
175
0.17
29.75
5.3
50
3.5
1.48
5.18
10.480
2.25
23.58
5.3
44.679
（21.10）
旋塞2，三通分流1.5
立管1最不利环路24-25-26-27-28-29-30-23-9阻力损失
（13.17）
表5-3立管2水力计算结果
管道号
额定流量
Qn/m3·h-1
同时工作系数k
计算流量
Q/m3·h-1
管段长度L1/m
管径DN/mm
局部阻力系数Σξ
l2/m
当量长度L2/m
计算长度L/m
单位长度压力损失Δp/L
压力损失Δp/Pa
管道终端始端标高差h/m
附加压力Δph/Pa
管道实际压力损失Δp-Δph/Pa
管道段局部阻力系数
计算及其他说明
16
1.80
1
1.80
4.2
15
9.9
0.38
3.762
7.962
3.825
30.455
-1.5
-12.645
43.100
90°直角弯头2×2.2=4.4，旋塞=4，三通分流=1.5
17
5
1
5.00
1
20
5
0.53
2.650
3.650
2.025
7.391
0.000
0
7.391
旋塞2，四通分流3,
18
10
0.56
5.60
3
32
2.35
1.1
2.585
5.585
0.504
2.815
3
25.29
-22.475
四通直流2，变径管0.35
19
20
0.38
7.60
3
32
2
1
2.000
5.000
1.035
5.175
3
25.29
-20.115
四通直流2
20
30
0.31
9.30
3
32
2
0.8
1.600
4.600
1.710
7.866
3
25.29
-17.424
四通直流2
21
40
0.27
10.80
3
40
2.35
1.2
2.820
5.820
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