楼宇地下式分布能源站远程散热设备布置结构设计探析

2015-03-11蒙雪俏

科技创新导报 2014年36期

蒙雪俏

摘要：天然气分布式能源系统，是国家鼓励优先发展的新能源项目，以天然气为原料，并建在用户端的冷、热、电三联供综合能源系统，它能实现对能源的梯级利用，达到很高的能源综合利用效率。该文结合华电产业园分布式能源工程实例，总结楼宇地下式布置的燃气分布式能源站远程散热设备布置结构设计的一些体会，以及设计中应注意的一些经验，为同类工程在电力行业的应用提高作参考。

关键词：地下分布式能源站远程散热设备结构设计

中图分类号：TU194 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（c）-0059-01

天然气分布式能源系统，是国家鼓励优先发展的新能源项目，以天然气为原料，并建在用户端的冷、热、电三联供综合能源系统，它能实现对能源的梯级利用，达到很高的能源综合利用效率。本着节约集约用地原则，华电产业园分布式能源站采用地下式布置形式，燃气内燃机等主设备的散热设备远程布置、冷却水管管架及散热设备基础等结构设计，须结合工程实际需要采用相应的设计方案，该文从工程实践总结此方案优点与存在的不足。

华电产业园位于北京市丰台区花乡四合庄，分布式能源站是华电产业园的供能中心，可满足园区25万m2的办公、酒店、商业建筑综合体的全部空调冷热、生活热水及部分电力需求。能源站于2013年11月15日建成投产，是目前国内已投产的规模最大的楼宇式分布式能源项目。该项目将成为建设绿色北京的重点示范项目。

1 设计总方案

能源站厂址选择在华电产业园内部，东侧绿化带地下。能源站地下布置，防爆泄压口、吊装口设置在绿地地带。烟囱沿临近建筑物竖井引至C、D座屋顶，通过屋面小间对烟囱做好外观美化处理。远程散热设备布置在产业园东侧的C、D座屋顶上，冷却水管通过临近建筑物竖井输送到屋面管架。

2 结构设计心得分析

远程散热设备布置结构的设计主要包含两部分：管架及屋面设备基础结构设计。以下将从这两方面进行分析。

2.1 管架

（1）能源站的主要热力设备是内燃机、溴化锂余热机、直燃机。通过散热设备完成冷却系统的循环。散热设备需要布置于室外，而室外地坪主要用于绿化，因此散热设备只能放置于相邻的楼宇C、D座屋面。C、D座高约50米，冷却水管从地下负三层侧墙穿出，通过C、D座竖井直通屋面小间，管路出小间后分配到各个散热设备。管道竖井为框架结构，管道支撑点通过H型钢梁简支在竖井框架梁上，竖井总高约65 m，管道支撑点分别设在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，单根钢梁最大总荷载为36t。通过计算H型钢梁的强度和稳定，截面定为HM550X300。

（2）冷却水管出了屋面小间，通过屋面管架输送到各个散热设备。管架之间的距离是由管道的最小支撑点距离所决定的。管架选用门型支架，管道支撑点直接设在支架梁上。门架两柱基础相连做成一个整体性、刚度较好的整体条形基础，在柱顶用通长钢梁连接，加强了管架上部结构的整体刚度。型钢选用轧制H型钢，因为轧制H型钢质量向翼缘分布，在同等用钢量的情况下，比工字钢具有更大的抗弯模量。

（3）管架宜采用1-2层的低层支架，主要原因为：

①散热设备回水靠重力自流，管路标高直接决定散热设备的基础设计高度，过高的管架会造成散热设备的基础加高，不仅增加基础土建工程量，且加大了屋面荷载，势必造成结构设计的浪费。

②相同数量、相同管径的管路，低层管架相对高层管架，受风荷载与地震荷载的影响小，按2层布置管架，与按5层布置管架传到屋面板最大荷载对比如表1所示。

2.2 屋面设备基础

屋面散热设备及管道总荷载达到约650 t，屋面梁采用井字梁结构，梁间距3 m，屋面板厚为200 mm。考虑冷塔等散热设备属于带转动振动设备，为提高楼顶住户的舒适度，设计时增加了散热设备基础的刚度和配重，采用条形基础，若设备设计安装标高大于条基高度，采用钢筋混凝土短柱支撑设备地脚。

3 结语

从本工程建设实践总结出来的认识和经验有以下几点。

（1）由于热机系统设计往往稍晚于结构设计，结构工程师大都按常规经验值进行荷载预留，因此屋面设备、管道及烟道竖井荷载提资应在相应的建筑物结构设计前提出，避免出现结构局部大荷载超标。

（2）屋面散热设备条基可以优化条基高度，以减轻屋面荷载，条基布置形式应采用单向布置，不让基础形成封闭的凹槽，防止屋面积水。

（3）屋面管架可以采用全钢结构形式，降低屋面荷载。

（4）屋面散热设备的废水应采用屋面管道有组织排水，而不是利用屋面自身的散水方式排水。

参考文献