樓宇地下式分布能源站遠(yuǎn)程散熱設(shè)備布置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

蒙雪俏

摘 要：天然氣分布式能源系統(tǒng)，是國(guó)家鼓勵(lì)優(yōu)先發(fā)展的新能源項(xiàng)目，以天然氣為原料，并建在用戶端的冷、熱、電三聯(lián)供綜合能源系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的梯級(jí)利用，達(dá)到很高的能源綜合利用效率。該文結(jié)合華電產(chǎn)業(yè)園分布式能源工程實(shí)例，總結(jié)樓宇地下式布置的燃?xì)夥植际侥茉凑具h(yuǎn)程散熱設(shè)備布置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些體會(huì)，以及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些經(jīng)驗(yàn)，為同類工程在電力行業(yè)的應(yīng)用提高作參考。

關(guān)鍵詞：地下分布式能源站 遠(yuǎn)程散熱設(shè)備 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU194 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（c）-0059-01

天然氣分布式能源系統(tǒng)，是國(guó)家鼓勵(lì)優(yōu)先發(fā)展的新能源項(xiàng)目，以天然氣為原料，并建在用戶端的冷、熱、電三聯(lián)供綜合能源系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的梯級(jí)利用，達(dá)到很高的能源綜合利用效率。本著節(jié)約集約用地原則，華電產(chǎn)業(yè)園分布式能源站采用地下式布置形式，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等主設(shè)備的散熱設(shè)備遠(yuǎn)程布置、冷卻水管管架及散熱設(shè)備基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，須結(jié)合工程實(shí)際需要采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，該文從工程實(shí)踐總結(jié)此方案優(yōu)點(diǎn)與存在的不足。

華電產(chǎn)業(yè)園位于北京市豐臺(tái)區(qū)花鄉(xiāng)四合莊，分布式能源站是華電產(chǎn)業(yè)園的供能中心，可滿足園區(qū)25萬(wàn)m2的辦公、酒店、商業(yè)建筑綜合體的全部空調(diào)冷熱、生活熱水及部分電力需求。能源站于2013年11月15日建成投產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)的規(guī)模最大的樓宇式分布式能源項(xiàng)目。該項(xiàng)目將成為建設(shè)綠色北京的重點(diǎn)示范項(xiàng)目。

1 設(shè)計(jì)總方案

能源站廠址選擇在華電產(chǎn)業(yè)園內(nèi)部，東側(cè)綠化帶地下。能源站地下布置，防爆泄壓口、吊裝口設(shè)置在綠地地帶。煙囪沿臨近建筑物豎井引至C、D座屋頂，通過(guò)屋面小間對(duì)煙囪做好外觀美化處理。遠(yuǎn)程散熱設(shè)備布置在產(chǎn)業(yè)園東側(cè)的C、D座屋頂上，冷卻水管通過(guò)臨近建筑物豎井輸送到屋面管架。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)心得分析

遠(yuǎn)程散熱設(shè)備布置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包含兩部分：管架及屋面設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以下將從這兩方面進(jìn)行分析。

2.1 管架

（1）能源站的主要熱力設(shè)備是內(nèi)燃機(jī)、溴化鋰余熱機(jī)、直燃機(jī)。通過(guò)散熱設(shè)備完成冷卻系統(tǒng)的循環(huán)。散熱設(shè)備需要布置于室外，而室外地坪主要用于綠化，因此散熱設(shè)備只能放置于相鄰的樓宇C、D座屋面。C、D座高約50米，冷卻水管從地下負(fù)三層側(cè)墻穿出，通過(guò)C、D座豎井直通屋面小間，管路出小間后分配到各個(gè)散熱設(shè)備。管道豎井為框架結(jié)構(gòu)，管道支撐點(diǎn)通過(guò)H型鋼梁簡(jiǎn)支在豎井框架梁上，豎井總高約65 m，管道支撐點(diǎn)分別設(shè)在0、5、9.2、13.2、17.2、21.2、25.2、29.2、33.2、37.2、41.2、45.2m等地方，單根鋼梁最大總荷載為36t。通過(guò)計(jì)算H型鋼梁的強(qiáng)度和穩(wěn)定，截面定為HM550X300。

（2）冷卻水管出了屋面小間，通過(guò)屋面管架輸送到各個(gè)散熱設(shè)備。管架之間的距離是由管道的最小支撐點(diǎn)距離所決定的。管架選用門型支架，管道支撐點(diǎn)直接設(shè)在支架梁上。門架兩柱基礎(chǔ)相連做成一個(gè)整體性、剛度較好的整體條形基礎(chǔ)，在柱頂用通長(zhǎng)鋼梁連接，加強(qiáng)了管架上部結(jié)構(gòu)的整體剛度。型鋼選用軋制H型鋼，因?yàn)檐堉艸型鋼質(zhì)量向翼緣分布，在同等用鋼量的情況下，比工字鋼具有更大的抗彎模量。

（3）管架宜采用1-2層的低層支架，主要原因?yàn)椋?/p>

①散熱設(shè)備回水靠重力自流，管路標(biāo)高直接決定散熱設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)高度，過(guò)高的管架會(huì)造成散熱設(shè)備的基礎(chǔ)加高，不僅增加基礎(chǔ)土建工程量，且加大了屋面荷載，勢(shì)必造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的浪費(fèi)。

②相同數(shù)量、相同管徑的管路，低層管架相對(duì)高層管架，受風(fēng)荷載與地震荷載的影響小，按2層布置管架，與按5層布置管架傳到屋面板最大荷載對(duì)比如表1所示。

2.2 屋面設(shè)備基礎(chǔ)

屋面散熱設(shè)備及管道總荷載達(dá)到約650 t，屋面梁采用井字梁結(jié)構(gòu)，梁間距3 m，屋面板厚為200 mm?？紤]冷塔等散熱設(shè)備屬于帶轉(zhuǎn)動(dòng)振動(dòng)設(shè)備，為提高樓頂住戶的舒適度，設(shè)計(jì)時(shí)增加了散熱設(shè)備基礎(chǔ)的剛度和配重，采用條形基礎(chǔ)，若設(shè)備設(shè)計(jì)安裝標(biāo)高大于條基高度，采用鋼筋混凝土短柱支撐設(shè)備地腳。

3 結(jié)語(yǔ)

從本工程建設(shè)實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有以下幾點(diǎn)。

（1）由于熱機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)往往稍晚于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)工程師大都按常規(guī)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行荷載預(yù)留，因此屋面設(shè)備、管道及煙道豎井荷載提資應(yīng)在相應(yīng)的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前提出，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)局部大荷載超標(biāo)。

（2）屋面散熱設(shè)備條基可以優(yōu)化條基高度，以減輕屋面荷載，條基布置形式應(yīng)采用單向布置，不讓基礎(chǔ)形成封閉的凹槽，防止屋面積水。

（3）屋面管架可以采用全鋼結(jié)構(gòu)形式，降低屋面荷載。

（4）屋面散熱設(shè)備的廢水應(yīng)采用屋面管道有組織排水，而不是利用屋面自身的散水方式排水。

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