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0 引言
随着人民生活水平的提高,房地产业发展迅速,越来越多的家庭开始注重居室的美观与实用性。不仅要求户型设计人性化,也要求配套设施简洁集中,易于装修。新型住宅重视厨卫综合设计,实行整体厨卫是发展方向。《小康型住宅厨房卫生间设计通则》以及正在制定中的《家用厨房设备》标准规定:将各类管道统一协调布置、统一接口尺寸。因此,室内燃气管道的设计应充分考虑居民的装修需求和安全需求。
1 室内燃气管道的设计
1. 1 室内燃气管道的暗设
暗设室内燃气管道的要求,在符合规范要求的前提下,室内燃气管道可以暗设。镀锌钢管可设在管槽、管道井和吊顶内,同时须加强通风,也要便于检修。可以把表前后的水平管装在厨房吊顶里,使用难燃材质。为增强吊顶内的通风,可在吊顶内靠外墙处,安装一台排气扇与灶具、热水器联动。既可保证暗设的安全性,又可加强排烟。从国内外的设计及应用来看,室内暗设管道主要采用无缝钢管、塑铝管、铝塑复合管、铜管,后两种应用比较普遍,铜管应用历史最长。英国、美国的燃气公司在20世纪80年代就在室内燃气管道上采用铝塑复合管。美国和丹麦的燃气管道非金属化达90 % ,日本现在多采用不锈钢波纹管。我国四川、吉林、河南等地成功使用了铝塑复合管,佛山、上海等地成功使用了铜管,都有相应的标准(CJ / T 108 - 99《铝塑复合压力管》、GB/ T 18033 -2000《无缝铜水管和铜气管》) 指导应用。国内不锈钢波纹管的应用刚刚开始,建设部正在制定《燃气用不锈钢波纹软管》。CJJ 94 - 2009《城镇燃气室内工程施工及验收规范》对室内暗设燃气管道的安装和验收做出了具体规定。
铝塑复合管、铜管和不锈钢波纹管都具有耐腐蚀、耐压、耐高温、阻燃、内表面光滑、柔性抗震、安装方便、与住宅同寿命(50 a) 的特点,但也有在外力冲击下易破损(铝塑复合管最严重) 、费用高的缺
点。根据有关资料,室内暗设管道设计主要注意以下几点:
(1) 管材管件的质量一定要符合规范要求。竣工图上必须标明管道的位置及标高,燃气公司、用户须各留一份备查。
(2) 应整管铺设(中间不得有接头) 在专用沟槽(不得在承重墙、柱和梁上) 或套管内,管槽宽度为管外径加20 mm ,深度应保证覆盖层厚度大于10mm ,覆盖层上涂有黄色安全色标(色浆) 。槽顶应装有钢制保护盖,盖上也应有“燃气管道,注意安全”的标志,将来应考虑制造成型的专用沟槽。
(3) 穿越处、沟槽出入口处设套管,注意有一定的弯曲半径;铺设在管道井内时,应有明显的标志并靠近外层; 与其他管道特别是电线100
mm 以上的间距,保证绝缘。
(4) 管道布置原则上应置于天花吊顶、地板或墙体内。暗设于墙体时管道高度宜在2. 2 m 以上或0. 2 m 以下,以及墙角等不易钉钉子的地方,并做到橫平竖直,卫生间地板下不宜敷设管道。燃气灶及热水器前留阀门,外露墙外,灶前阀位于灶具侧面,距灶台面垂直间距100 mm 以上,水平间距150 ～ 500 mm ,热水器前阀位置在热水器下方150～300 mm 处。
1. 2 室内燃具的排烟设计
随着室内燃具增多,燃具排出烟气量增大,应采取专用烟道排烟。燃气灶的烟气通过排油烟机进入一般烟道排烟,热水器和供暖锅炉的烟气通过烟管进入专用烟道排烟。特别是高层住宅,专用烟道必不可少CJJ-12《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》规定了适用于密闭式自然给排气燃具的公用排气烟道(U 形和T 形) ,安全性大大提高,应该大力推广。连接燃具和烟道的烟管最好是整条无接头的管道,坡向燃具,长度不超过3m。当不采用建筑烟道排烟时,为增强排烟效果,增加进气抽力,也为了及时排出室内泄漏的燃气,建议在天花板下100mm 处,安装一台排风扇。严禁排油烟机烟管与热水器烟管连接。排烟的同时也要保证进气。建议直接从外墙开一个面积不小于0.02 m2 的进气孔,不单依靠从厨房门缝进气。进气孔位于厨房外墙立面0.1～0.3 m之间,开口位置避免直吹人,宜呈扁平状,加百叶窗和沙窗防鼠防蚊。
1. 3 室内燃气管道的安全设计
室内燃气事故主要有2 类: ① 燃气燃烧产生的烟气向室外排放不畅导致中毒; ② 燃气泄漏导致中毒或爆炸。前者主要由于排烟设计不完善,后者则是由于施工、管材、燃具本身或用户违章改动等原因造成的。预防事故一方面要完善排烟设计,另一方面要加强施工管理,同时加强管道和燃具安全设计。在加强管道安全设计方面,国内主要采取增加灶前保安阀,加设与电磁阀或排风扇联动的燃气报警器。保安阀是指当燃气软管意外脱落或老化龟裂发生泄漏时,阀内浮球动作,立即阻断燃气继续外泄,达到安全保护作用。天津已开始试用保安阀,而山东等地已强制推行安装燃气报警器,取得了较好的效果。《燃气燃烧器具安全技术通则》规定了在燃具安装处设置燃气报警器。在管材选择上,上海推广使用不锈钢波纹管,材质可靠并配有安全接头。安全设计还包括增加安全标志,在管道外表面涂黄色警示漆等。日本室内燃气管道的事故很少,主要因为普遍使用保安阀和多功能切断阀,这种多功能切断阀除了具备调压功能外,还具有防泄漏、防火、防震及定时等功能。多采用埋墙式不锈钢波纹管作为室内管道,使用智能型燃气表来监测燃具出现异常大流量,可自动关闭表内电磁阀并蜂鸣报警。燃气灶和热水器等燃具本身设有20多种安全保护,确保了用户安全用气。日本的燃具连接管多采用不锈钢波纹管,接头采用自锁的快速接头(国内也有类似产品) ,避免了接头松动,不使用耐油胶管和管卡。
1. 4 室外挂表
(1) 集中式挂表
集中式挂表就是引入管从室外引出地面,在底层楼外靠近厨房的位置进入表箱,箱前安装引入管阀门。引入管进入表箱后分别引支管与燃气表相连,表前设分支阀门,表后接用户支管,各表后用户支管形成管束引出表箱,可沿建筑物外墙垂直向上敷设,也可敷设在外墙槽、凹墙处、管井内,至各户所在楼层后在适当高度(建议距室内地面0.3 ～0.6m)进入厨房。对焦炉煤气,可在垂直向上敷设的管束下端分别设置一段0.1m长的短管,作为排水器。另外,也可以在屋顶集中布置表箱。引入管直接上屋顶表箱,由上而下分层敷设支管到户。对于小高层,可在6～8层处,再设集中表箱分层敷设。集中式挂表适合各种户型,但不适于18层以上高层。
(2) 分散式挂表
对多层建筑,分散式挂表是将燃气表装在各层的非封闭楼梯间,表宜高位设置,表后管过墙进入用户厨房,或穿墙沿楼外墙敷设,进入厨房,在用户室内适当位置设一球阀。分散式挂表适用于非封闭楼梯间的房型,若每层楼梯间带开放式前室,立管和燃气表装在前室则更安全。对于高层,立管和表可设在公共区域的管道井内。
(3) 室外挂表的注意事项
应考虑室外立管的布置和色彩,既不影响建筑立面美观,又方便配管。室外挂表的燃气表要安装在专用表箱内(CJJ 94中有相应规定) ,集中式挂表可多个表装在一个大表箱内,也可将2 ～3 个标准表箱(每个表箱内可装4 ～ 6 块表)组合在一起。分散式挂表每表一个表箱。表箱的位置既要避开人流集中的出入口、一楼用户门窗开口,又要便于抄表和维护。表箱要有通风口,以免泄漏的燃气积聚。在最低气温低于0 ℃的地方,表箱要有一定的保温性能。保温有两个目的: 一是按GB50028的要求,膜式表工作环境温度应高于0 ℃;二是对于焦炉煤气,避免水结冰和萘结晶导致堵塞。表箱的每个表盘处要有观察口,以便抄表员和用户观察读数。表箱的钥匙要由燃气管理人员保管,箱前引入管阀门可加锁或卸掉手柄,以防止非管理人员关阀停气。表箱材质采用镀锌钢板,也可使用玻璃钢材质(质量轻、耐腐蚀) 。集中挂表的表后管较长,进行管道设计时,设计压力降应选得稍大一些,可以减小管径。表后管可用镀锌钢管、铝塑复合管、不锈钢波纹管和塑铝管。从实际应用经验来看,镀锌钢管因易腐蚀且安装不方便而较少使用,铝塑复合管也存在强度不高、室外安装时易老化、不易固定等问题。在高层建筑可以使用不锈钢波纹管或衬不锈钢钢管,用排卡直接固定在外墙上。
1. 5 高层建筑室内燃气管道的设计
(1) 管材
管材宜采用无缝钢管或不锈钢钢管,焊接连接。高层建筑更重视防火,镀锌钢管焊接性能不佳,螺纹连接易腐蚀,不宜作为高层建筑燃气管道管材。仅当15 层以下时,可考虑用镀锌钢管螺纹连接。
(2) 管位
应布置在管道井中,15 层以下可考虑沿外墙敷设。每层管道井应设置与楼板耐火极限相同的防火隔离层,并配有检修门。管道井与消防电梯和走梯之间应有一定的缓冲空间。
(3) 管道的支撑
高层建筑燃气立管较长,管道自身重量在立管底部产生的压缩应力较大。应在立管底部设固定支座以承受立管自重,并在每层设管夹限定立管。高度超过100 m 时,可在50 m 处转换立管位置形成“与”字形,两段立管间用金属波纹管连接,立管底部分别设固定支座承重。
(4) 热补偿
立管因环境温度变化热胀冷缩,所以应以立管底部为固定端,顶端为自由端,使之有自由伸縮的余地。也可在立管适当位置设置方形或波纹管补偿器。立管穿楼板、楼梯平台、墙壁时应设置预埋套管,套管与管道之间用填料填实,这时套管部分相当于滑动支架,有利于轴向动。
(5) 建筑沉降
高层建筑本身自重大,必须考虑沉降问题。应尽量在建筑沉降一段时间后敷设引入管,可在管道穿墙处设置钢套管或预留竖槽,并保证管道上部间隙不小于建筑物最大设计允许沉降量的1.2倍,下部间隙不小于5mm。或者在引入管进口处采用柔性连接,如金属软管、波纹软管等。
(6) 附加压力
高层建筑立管较长,不能忽略燃气与空气密度不同而产生的附加压力。对焦炉煤气,经计算,一般25 层(80 m) 以下的高层,用户燃具前压力还在允许波动范围内,25 层以上则须消除附加压力。措施有: ①加大底层部分的立管管径,减小高层部分的立管管径。② 在立管上分段设置调节用阀门,可每隔6 层设置1 个以增大局部阻力。③设置调压器,在立管的适当位置设置,或在用户燃具前设低压用户调压器。④ 中压进户,在每户设中低压调压器,保证用户燃具前压力的稳定。
(7) 安全监控
GB 50028 和GBJ 16 - 87 要求引入管处设快速切断阀(最好是电磁阀,与室内燃气泄漏报警、火灾报警系统联动使用) ,25 层以上建筑设置燃气泄漏集中监控和压力控制室等。人工快速切断阀应设在易于操作且事故时不妨碍人流疏散的地方,并设置阀门井或阀门箱。
2 结语
随着房地产业的迅速发展,对室内燃气管道的设计提出了许多新要求。应树立以用户需求为中心、以人为本的设计理念。考虑到燃气设计和住宅设计的相互影响,应将二者作为一个整体考虑。借鉴国外室内燃气管道设计的先进技术和新材料,结合国内的情况,改进室内燃气管道的设计。
随着人民生活水平的提高,房地产业发展迅速,越来越多的家庭开始注重居室的美观与实用性。不仅要求户型设计人性化,也要求配套设施简洁集中,易于装修。新型住宅重视厨卫综合设计,实行整体厨卫是发展方向。《小康型住宅厨房卫生间设计通则》以及正在制定中的《家用厨房设备》标准规定:将各类管道统一协调布置、统一接口尺寸。因此,室内燃气管道的设计应充分考虑居民的装修需求和安全需求。
1 室内燃气管道的设计
1. 1 室内燃气管道的暗设
暗设室内燃气管道的要求,在符合规范要求的前提下,室内燃气管道可以暗设。镀锌钢管可设在管槽、管道井和吊顶内,同时须加强通风,也要便于检修。可以把表前后的水平管装在厨房吊顶里,使用难燃材质。为增强吊顶内的通风,可在吊顶内靠外墙处,安装一台排气扇与灶具、热水器联动。既可保证暗设的安全性,又可加强排烟。从国内外的设计及应用来看,室内暗设管道主要采用无缝钢管、塑铝管、铝塑复合管、铜管,后两种应用比较普遍,铜管应用历史最长。英国、美国的燃气公司在20世纪80年代就在室内燃气管道上采用铝塑复合管。美国和丹麦的燃气管道非金属化达90 % ,日本现在多采用不锈钢波纹管。我国四川、吉林、河南等地成功使用了铝塑复合管,佛山、上海等地成功使用了铜管,都有相应的标准(CJ / T 108 - 99《铝塑复合压力管》、GB/ T 18033 -2000《无缝铜水管和铜气管》) 指导应用。国内不锈钢波纹管的应用刚刚开始,建设部正在制定《燃气用不锈钢波纹软管》。CJJ 94 - 2009《城镇燃气室内工程施工及验收规范》对室内暗设燃气管道的安装和验收做出了具体规定。
铝塑复合管、铜管和不锈钢波纹管都具有耐腐蚀、耐压、耐高温、阻燃、内表面光滑、柔性抗震、安装方便、与住宅同寿命(50 a) 的特点,但也有在外力冲击下易破损(铝塑复合管最严重) 、费用高的缺
点。根据有关资料,室内暗设管道设计主要注意以下几点:
(1) 管材管件的质量一定要符合规范要求。竣工图上必须标明管道的位置及标高,燃气公司、用户须各留一份备查。
(2) 应整管铺设(中间不得有接头) 在专用沟槽(不得在承重墙、柱和梁上) 或套管内,管槽宽度为管外径加20 mm ,深度应保证覆盖层厚度大于10mm ,覆盖层上涂有黄色安全色标(色浆) 。槽顶应装有钢制保护盖,盖上也应有“燃气管道,注意安全”的标志,将来应考虑制造成型的专用沟槽。
(3) 穿越处、沟槽出入口处设套管,注意有一定的弯曲半径;铺设在管道井内时,应有明显的标志并靠近外层; 与其他管道特别是电线100
mm 以上的间距,保证绝缘。
(4) 管道布置原则上应置于天花吊顶、地板或墙体内。暗设于墙体时管道高度宜在2. 2 m 以上或0. 2 m 以下,以及墙角等不易钉钉子的地方,并做到橫平竖直,卫生间地板下不宜敷设管道。燃气灶及热水器前留阀门,外露墙外,灶前阀位于灶具侧面,距灶台面垂直间距100 mm 以上,水平间距150 ～ 500 mm ,热水器前阀位置在热水器下方150～300 mm 处。
1. 2 室内燃具的排烟设计
随着室内燃具增多,燃具排出烟气量增大,应采取专用烟道排烟。燃气灶的烟气通过排油烟机进入一般烟道排烟,热水器和供暖锅炉的烟气通过烟管进入专用烟道排烟。特别是高层住宅,专用烟道必不可少CJJ-12《家用燃气燃烧器具安装及验收规程》规定了适用于密闭式自然给排气燃具的公用排气烟道(U 形和T 形) ,安全性大大提高,应该大力推广。连接燃具和烟道的烟管最好是整条无接头的管道,坡向燃具,长度不超过3m。当不采用建筑烟道排烟时,为增强排烟效果,增加进气抽力,也为了及时排出室内泄漏的燃气,建议在天花板下100mm 处,安装一台排风扇。严禁排油烟机烟管与热水器烟管连接。排烟的同时也要保证进气。建议直接从外墙开一个面积不小于0.02 m2 的进气孔,不单依靠从厨房门缝进气。进气孔位于厨房外墙立面0.1～0.3 m之间,开口位置避免直吹人,宜呈扁平状,加百叶窗和沙窗防鼠防蚊。
1. 3 室内燃气管道的安全设计
室内燃气事故主要有2 类: ① 燃气燃烧产生的烟气向室外排放不畅导致中毒; ② 燃气泄漏导致中毒或爆炸。前者主要由于排烟设计不完善,后者则是由于施工、管材、燃具本身或用户违章改动等原因造成的。预防事故一方面要完善排烟设计,另一方面要加强施工管理,同时加强管道和燃具安全设计。在加强管道安全设计方面,国内主要采取增加灶前保安阀,加设与电磁阀或排风扇联动的燃气报警器。保安阀是指当燃气软管意外脱落或老化龟裂发生泄漏时,阀内浮球动作,立即阻断燃气继续外泄,达到安全保护作用。天津已开始试用保安阀,而山东等地已强制推行安装燃气报警器,取得了较好的效果。《燃气燃烧器具安全技术通则》规定了在燃具安装处设置燃气报警器。在管材选择上,上海推广使用不锈钢波纹管,材质可靠并配有安全接头。安全设计还包括增加安全标志,在管道外表面涂黄色警示漆等。日本室内燃气管道的事故很少,主要因为普遍使用保安阀和多功能切断阀,这种多功能切断阀除了具备调压功能外,还具有防泄漏、防火、防震及定时等功能。多采用埋墙式不锈钢波纹管作为室内管道,使用智能型燃气表来监测燃具出现异常大流量,可自动关闭表内电磁阀并蜂鸣报警。燃气灶和热水器等燃具本身设有20多种安全保护,确保了用户安全用气。日本的燃具连接管多采用不锈钢波纹管,接头采用自锁的快速接头(国内也有类似产品) ,避免了接头松动,不使用耐油胶管和管卡。
1. 4 室外挂表
(1) 集中式挂表
集中式挂表就是引入管从室外引出地面,在底层楼外靠近厨房的位置进入表箱,箱前安装引入管阀门。引入管进入表箱后分别引支管与燃气表相连,表前设分支阀门,表后接用户支管,各表后用户支管形成管束引出表箱,可沿建筑物外墙垂直向上敷设,也可敷设在外墙槽、凹墙处、管井内,至各户所在楼层后在适当高度(建议距室内地面0.3 ～0.6m)进入厨房。对焦炉煤气,可在垂直向上敷设的管束下端分别设置一段0.1m长的短管,作为排水器。另外,也可以在屋顶集中布置表箱。引入管直接上屋顶表箱,由上而下分层敷设支管到户。对于小高层,可在6～8层处,再设集中表箱分层敷设。集中式挂表适合各种户型,但不适于18层以上高层。
(2) 分散式挂表
对多层建筑,分散式挂表是将燃气表装在各层的非封闭楼梯间,表宜高位设置,表后管过墙进入用户厨房,或穿墙沿楼外墙敷设,进入厨房,在用户室内适当位置设一球阀。分散式挂表适用于非封闭楼梯间的房型,若每层楼梯间带开放式前室,立管和燃气表装在前室则更安全。对于高层,立管和表可设在公共区域的管道井内。
(3) 室外挂表的注意事项
应考虑室外立管的布置和色彩,既不影响建筑立面美观,又方便配管。室外挂表的燃气表要安装在专用表箱内(CJJ 94中有相应规定) ,集中式挂表可多个表装在一个大表箱内,也可将2 ～3 个标准表箱(每个表箱内可装4 ～ 6 块表)组合在一起。分散式挂表每表一个表箱。表箱的位置既要避开人流集中的出入口、一楼用户门窗开口,又要便于抄表和维护。表箱要有通风口,以免泄漏的燃气积聚。在最低气温低于0 ℃的地方,表箱要有一定的保温性能。保温有两个目的: 一是按GB50028的要求,膜式表工作环境温度应高于0 ℃;二是对于焦炉煤气,避免水结冰和萘结晶导致堵塞。表箱的每个表盘处要有观察口,以便抄表员和用户观察读数。表箱的钥匙要由燃气管理人员保管,箱前引入管阀门可加锁或卸掉手柄,以防止非管理人员关阀停气。表箱材质采用镀锌钢板,也可使用玻璃钢材质(质量轻、耐腐蚀) 。集中挂表的表后管较长,进行管道设计时,设计压力降应选得稍大一些,可以减小管径。表后管可用镀锌钢管、铝塑复合管、不锈钢波纹管和塑铝管。从实际应用经验来看,镀锌钢管因易腐蚀且安装不方便而较少使用,铝塑复合管也存在强度不高、室外安装时易老化、不易固定等问题。在高层建筑可以使用不锈钢波纹管或衬不锈钢钢管,用排卡直接固定在外墙上。
1. 5 高层建筑室内燃气管道的设计
(1) 管材
管材宜采用无缝钢管或不锈钢钢管,焊接连接。高层建筑更重视防火,镀锌钢管焊接性能不佳,螺纹连接易腐蚀,不宜作为高层建筑燃气管道管材。仅当15 层以下时,可考虑用镀锌钢管螺纹连接。
(2) 管位
应布置在管道井中,15 层以下可考虑沿外墙敷设。每层管道井应设置与楼板耐火极限相同的防火隔离层,并配有检修门。管道井与消防电梯和走梯之间应有一定的缓冲空间。
(3) 管道的支撑
高层建筑燃气立管较长,管道自身重量在立管底部产生的压缩应力较大。应在立管底部设固定支座以承受立管自重,并在每层设管夹限定立管。高度超过100 m 时,可在50 m 处转换立管位置形成“与”字形,两段立管间用金属波纹管连接,立管底部分别设固定支座承重。
(4) 热补偿
立管因环境温度变化热胀冷缩,所以应以立管底部为固定端,顶端为自由端,使之有自由伸縮的余地。也可在立管适当位置设置方形或波纹管补偿器。立管穿楼板、楼梯平台、墙壁时应设置预埋套管,套管与管道之间用填料填实,这时套管部分相当于滑动支架,有利于轴向动。
(5) 建筑沉降
高层建筑本身自重大,必须考虑沉降问题。应尽量在建筑沉降一段时间后敷设引入管,可在管道穿墙处设置钢套管或预留竖槽,并保证管道上部间隙不小于建筑物最大设计允许沉降量的1.2倍,下部间隙不小于5mm。或者在引入管进口处采用柔性连接,如金属软管、波纹软管等。
(6) 附加压力
高层建筑立管较长,不能忽略燃气与空气密度不同而产生的附加压力。对焦炉煤气,经计算,一般25 层(80 m) 以下的高层,用户燃具前压力还在允许波动范围内,25 层以上则须消除附加压力。措施有: ①加大底层部分的立管管径,减小高层部分的立管管径。② 在立管上分段设置调节用阀门,可每隔6 层设置1 个以增大局部阻力。③设置调压器,在立管的适当位置设置,或在用户燃具前设低压用户调压器。④ 中压进户,在每户设中低压调压器,保证用户燃具前压力的稳定。
(7) 安全监控
GB 50028 和GBJ 16 - 87 要求引入管处设快速切断阀(最好是电磁阀,与室内燃气泄漏报警、火灾报警系统联动使用) ,25 层以上建筑设置燃气泄漏集中监控和压力控制室等。人工快速切断阀应设在易于操作且事故时不妨碍人流疏散的地方,并设置阀门井或阀门箱。
2 结语
随着房地产业的迅速发展,对室内燃气管道的设计提出了许多新要求。应树立以用户需求为中心、以人为本的设计理念。考虑到燃气设计和住宅设计的相互影响,应将二者作为一个整体考虑。借鉴国外室内燃气管道设计的先进技术和新材料,结合国内的情况,改进室内燃气管道的设计。