加氣站設計的總體設計研究

上海燃氣工程設計研究有限公司　龐浩波

加氣站設計的總體設計研究

上海燃氣工程設計研究有限公司龐浩波

隨著我國CNG、LNG加氣站的建設的越來越多，從加氣站設計角度遇到的幾個關鍵問題入手，結(jié)合規(guī)范與實際逐一對其進行分析研究，并歸納總結(jié)，以求從中得出有益經(jīng)驗，為日后工程建設提供了良好借鑒。

加氣站總體設計加氣站道路設計加氣站建筑設計加氣站綠色建筑評價

0　前言

以天然氣作為燃料的汽車同燃油汽車相比，可綜合降低廢氣污染物排放量82.2%，環(huán)保效果明顯。以LNG車輛為例，比石油減少93%的灰分，99%以上的SO2，80%的NO2，94%的CO以及25%的CO2，燃料成本降低超過20%，但是我國的加氣站網(wǎng)絡尚未形成，制約了天然氣車輛的發(fā)展。全國汽車加氣站的網(wǎng)點建設腳步正越來越快。本文根據(jù)國家相關規(guī)范及各燃氣公司建設天然氣加氣站要求，并大量借鑒了加氣站的建設經(jīng)驗，從總平面布置、主要設備配置、主要建構(gòu)物設計、消防系統(tǒng)、內(nèi)部空間等多方面對加氣站設計進行一些總結(jié)。

1　總體設計指導原則

CNG加氣站主要針對城市出租車、公交車、短途巴士，站址宜選擇在城市周邊，便于車輛加氣。CNG儲氣設施，宜優(yōu)選選用儲氣井。LNG加氣站主要針對重載、貨運大型車輛及城際大巴，站址宜選擇在國道、省道，城市環(huán)線。LNG儲罐優(yōu)先采用臥式儲罐。加氣站用地均為商業(yè)用地，站址選擇應符合國家頒布的相關規(guī)范要求；應符合地方政府的建設規(guī)劃；應符合區(qū)域交通規(guī)劃、環(huán)境保護和防火安全的要求；應選擇在車流量較大、交通便利的地段；應避開地下構(gòu)筑物、管線、電(光)纜；不應選擇在工程地質(zhì)條件惡劣和自然災害頻發(fā)的地區(qū)；站內(nèi)工藝設備布置滿足與站外建、構(gòu)筑物的安全間距，不低于《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》(GB 50156—2012)(2014版)表4.0.8及4.0.9。

1.1LNG加氣站常規(guī)配置

各級LNG加氣站常規(guī)配置見表1。

表1　各級加氣站常規(guī)配置

1.2CNG加氣站常規(guī)配置

各類CNG加氣站常規(guī)配置見表2。

表2　各類CNG加氣站常規(guī)配置

2　總平面布置

總平面布置按功能主要分為加氣區(qū)、站房、輔助生產(chǎn)區(qū)及工藝設備區(qū)按站的類型、等級進行分類，根據(jù)其特點、適用范圍設計平面布置方案，加氣站布置及建筑設計宜模塊化。

站區(qū)平面設計應盡量減少建筑物的數(shù)量，設施盡量與站房或輔助用房合并。

加氣區(qū)按照靠近道路的原則，考慮行車通暢。

輔助生產(chǎn)區(qū)：包含消防泵房、壁掛爐間、發(fā)電機室及水處理間。

站內(nèi)建筑物、構(gòu)筑物、工藝設施的設置：

(1)站房：站房布置在罩棚后面或一側(cè)，在滿足工藝的前提下，有營業(yè)室的站房與罩棚宜有1 m以上的重疊區(qū)域，但結(jié)構(gòu)上相互獨立。

(2)輔助用房：站內(nèi)生產(chǎn)輔助設施宜集中設置；專設室內(nèi)變配電間，當室內(nèi)變配電間不滿足供電部門要求時采用室外箱變電，宜靠近站房或輔助用房設置。

(3)道路及場地：道路與場地按行車順暢、停車方便及大型車輛進出安全的原則布置。

(4)圍墻：站內(nèi)工藝設備區(qū)周圍的圍墻設置不燃燒實體圍墻，面向車輛入口和出口道路的一側(cè)可設非實體圍墻或不設圍墻。

(5)工藝設備區(qū)：對儲罐、低溫潛液泵、高壓柱塞泵、氣化器、壓縮機、儲氣井/儲氣瓶組等設備進行集中布置。嚴格遵循國標、布置簡明、功能區(qū)劃分清楚、設備之間距離盡量近；彎頭盡量少；管線盡量短。

(6)綠化滿足地方規(guī)劃管理部門要求，且站內(nèi)不應種植油性及容易積聚氣體的植物。根據(jù)地域及氣候條件，主要種植短草坪及矮灌木。

消防水系統(tǒng)在條件允許的情況下，LNG、LNG/L-CNG二級站及以上優(yōu)先設置消防水池。若場站條件不許可，可考慮其他方式，如將儲罐半地下設置的建站模式。

3　加氣站道路設計

加氣站路面結(jié)構(gòu)設計宜優(yōu)先采用《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》(JTG D40—2011)。施工設計時應考慮以下因素：

(1)根據(jù)規(guī)范，鋼筋網(wǎng)離面層頂面的距離在1/3～1/2面層厚度范圍內(nèi)。

(2)鋼筋網(wǎng)規(guī)格將考慮行車荷載和溫度梯度的綜合作用。

(3)為應付嚴重超載，部分路面將考慮鋪設雙層雙向鋼筋。

(4)考慮在面層的脹縫、施工縫、自由邊及縮縫的角隅配置角隅鋼筋。

(5)明確行車道路面橫向坡度及路肩表面的橫向坡度，充分考慮路面排水。

(6)縱向接縫的間距(即板寬)在3.0～4.5 m范圍內(nèi)，橫向接縫的間距在4.0～6.0 m范圍內(nèi)，平面面積不大于25 m2，縱縫平行于路中線，橫縫垂直于縱縫。

(7)減速帶分別設置于加氣站汽車出入口，材料為鑄鋼，色彩采用黃黑間隔；統(tǒng)一采用國內(nèi)道路交通設施成品。

輕型道路結(jié)構(gòu)選型：一般用于消防及檢修車道、輕型運輸車輛的水泥混凝土道路；參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，單后軸重P≤130 kN (13.26 t)的汽車(普通車)。

選型方法舉例：確定道路面層厚度：確定單后軸設計荷載P≤130 kN，確定道路使用壽命30年，最終確定道路面板厚度18 cm(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，P69)；水泥混凝土計算抗折強度為4.0 MPa；確定基層材料厚度：按照《公路自然區(qū)劃標準》(JTJ 003—1986)查找項目所在地區(qū)的區(qū)劃級別；查找項目所在區(qū)域的分界相對含水量(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，P62)；查找項目所在區(qū)域的土基回彈模量(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，P63～67)； 選擇基層材料，確定材料抗壓回彈模量和基層最小厚度(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，P69)；一般情況下選擇級配碎石材料，材料抗壓回彈模量為300/250/200 MPa，最小厚度不小于15 cm；最終確定基層材料厚度(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，P7)；查找輕型壓實路基的最小壓實系數(shù)(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—2)，P68)；

重型道路結(jié)構(gòu)選型：一般用于重型運輸車輛的水泥混凝土道路；參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4)，單后軸重P＞130 kN(13.26 t)的汽車(重型車)；我們常用的為單后軸重190 kN(20 t)。

選型方法舉例：確定道路面層厚度：確定單后軸設計荷載190 kN，確定道路使用壽命30年，最終確定道路面板厚度24 cm(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4)，P7)；水泥混凝土計算抗折強度為4.5 MPa；確定基層材料厚度：按照《公路自然區(qū)劃標準》(JTJ 003—1986)查找項目所在地區(qū)的區(qū)劃級別；查找項目所在區(qū)域的分界相對含水量(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4)，P82)；查找項目所在區(qū)域的土基回彈模量(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4），P83～87)；選擇基層材料，確定材料抗壓回彈模量和基層最小厚度(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4)，P89)；一般情況下選擇級配碎石材料，材料抗壓回彈模量為300/250/200 MPa，最小厚度不小于15 cm；最終確定基層材料厚度(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4)，P6)；查找重型壓實路基的最小壓實系數(shù)(參照國家建筑標準設計圖集《道路》(93J007—4)，P88)。

加氣站在設計時要考慮消防車的分類、消防車道路寬度、轉(zhuǎn)彎半徑、道路荷載考慮。加氣站消防車一般分為輕型消防車、中型消防車、重型消防車三種類型；輕型消防車、中型消防車轉(zhuǎn)彎半徑一般不小于9 m，重型消防車轉(zhuǎn)彎彎半徑不小于12 m。輕型消防車、中型消防車回車場地12×12 m，重型消防車回車場地18×18 m。

4　加氣站罩棚設計

罩棚常用結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)罩棚優(yōu)點：跨度最大，造價較低，建設時間中等，后期維護費用高，缺點：不適用于海邊、臺風、大風區(qū)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)罩棚特點：跨度較小，造價適中。建設周期長需養(yǎng)護、后期維護費用極少，適用于所有地區(qū)。罩棚凈高不應小于4.5 m，罩棚耐火等級不低于二級。

5　加氣站建筑設計

站房屬于公共建筑，設計原則：“適用、經(jīng)濟、綠色、美觀”。站房一般由辦公室、值班室、營業(yè)室、控制室、變配電間、衛(wèi)生間和便利店組成，站房內(nèi)可設非明火餐廚設備。站房一部分位于加油加氣作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)時，該站房的建筑面積不宜超過300 m2，且該站房內(nèi)不得有明火設備。站房走道尺寸根據(jù)《辦公建筑設計規(guī)范》(JGJ 67—2006)4.1.9辦公建筑的走道應符合下列要求：寬度應滿足防火疏散要求，最小凈寬應符合表4.1.9的規(guī)定：

表3　走道最小凈寬

走道設計中要考慮到人在建筑空間內(nèi)的舒適性和使用方便性。走道寬度滿足規(guī)范最小要求的基礎上適當多留100～300 mm的余量，并結(jié)合人的空間感受確定。在設計中要考慮到走道是否有吊頂以及吊頂高度。結(jié)合走道端部窗的設計，做好自然通風和自然采光設計。

站房層高根據(jù)《辦公建筑設計規(guī)范》(JGJ 67—2006)4.1.11辦公建筑分類，辦公室的凈高應滿足：一類辦公建筑不應低于2.70 m；二類辦公建筑不應低于2.60 m；三類辦公建筑不應低于2.50 m。辦公建筑的走道凈高不應低于2.20 m，貯藏間凈高不應低于2.00 m。根據(jù)我們實際項目狀況，一般加氣站站房的辦公類為普通辦公建筑，設計使用年限為50年，耐火等級不低于二級，即按照三類辦公建筑標準進行設計。一般建筑層高的計算：三類辦公建筑不應低于2.50 m，室內(nèi)梁高一般為0.6 m，考慮吊頂所占高度0.1 m，噴淋系統(tǒng)所占高度0.1 m，空調(diào)通風所占高度0.5 m；我們加氣站的站房按照規(guī)范很少需要室內(nèi)噴淋系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。優(yōu)化措施：

(1)對全是劃分小開間站房的層高定為3.3 m；

(2)對便利店等大空間的舒適性或者吊頂做些造型等，層高宜定為3.6 m或以上。

站房的辦公室一般分為封閉式和開放式。辦公室在布置吊頂上的通風口、照明、防火設施等時，宜為自行分隔或裝修創(chuàng)造條件，有條件的工程宜設計成模塊式吊頂；

站房無障礙設計：根據(jù)《無障礙設計規(guī)范》(GB50763—2012)8.11.1汽車加油加氣站附屬建筑的無障礙設計應符合下列規(guī)定：建筑物至少應有1處為無障礙出入口，且宜位于主要出入口處；女廁所的無障礙設施包括至少1個無障礙廁位和1個無障礙洗手盆；男廁所的無障礙設施包括至少1個無障礙廁位、1個無障礙小便器和1個無障礙洗手盆。

設備用房根據(jù)《辦公建筑設計規(guī)范》(JGJ 67—2006)4.5.3產(chǎn)生噪聲或振動的設備機房應采取消聲、隔聲和減振等措施，并不宜毗鄰辦公用房和會議室，也不宜布置在辦公用房和會議室的正上方。在場地條件允許的情況下，燃氣設備房間(如鍋爐房、發(fā)電機房、消防泵房等輔助用房)要與辦公、便利店、值班室等功能用房分樓建設，避免相互影響干擾；在場地條件不允許的情況下，要向業(yè)主說明混建的不利之處，除了相互功能影響外，對水、電等系統(tǒng)管線走向以及對建筑防火都是不利的；還有提醒相關專業(yè)在機房設備安裝時做好消聲、隔聲和減振等措施.

建筑立面設計站房及罩棚的外立面設計是整個加氣站的重點，立面設計宜簡潔、明快，建筑外形宜現(xiàn)代、罩棚及站房一般采用鋁板包覆。

綠色建筑評價：根據(jù)《住房城鄉(xiāng)建設部辦公廳關于綠色建筑評價標識管理有關工作的通知》(建辦科[2015]53號)、《上海市住房和城鄉(xiāng)建設管理委員會關于本市綠色建筑評價標識管理有關工作的通知》(滬建管[2015]947號)等文件要求，依據(jù)《綠色建筑評價標識管理辦法》(建科[2007]206號)、《綠色建筑評價標準》(GB/T 50378—2014)、《綠色建筑評價技術(shù)細則》(建科[2007]205號)、《綠色建筑評價技術(shù)細則補充說明(規(guī)劃設計部分)》(建科[2008]113號)、《綠色建筑評價技術(shù)細則補充說明(運行使用部分)》(建科函[2009]235號)、《綠色工業(yè)建筑評價標準》(GB/T 50878—2013)和上海市《綠色建筑評價標準》(DG/TJ 08—2090—2012)評價。

國家標準綠色建筑分為一星級、二星級、三星級3個等級。3個等級的綠色建筑均應滿足本標準所有控制項的要求，且每類指標的評分項得分不應小于40分。當綠色建筑總得分分別達到50分、60分和80分時，綠色建筑等級分別為一星級、二星級和三星級。上海地區(qū)要求站房最低能達到綠色建筑一星標準。

節(jié)能設計：站房屬于公共建筑需要進行節(jié)能計算。通過《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB 50189—2015)。

6　結(jié)語

隨著我國加氣站建設越來越多，人們對加氣站建設的安全要求、美觀要求和現(xiàn)代化管理要求越來越高。加氣站總體設計人員需要在前期、中間設計、施工驗收、服務運營全過程進行細致和全面的綜合考慮，才能設計出令人滿意的加氣站。

Research on Overall Design of Refilling Gas Station

Shanghai Gas Engineering Design and Research Co., Ltd.PangHaobo

With more and more construction of CNG、LNG station in our country, this paper makes an analysis of the gas station overall design from some key points, which combine the standard and the practice. Then makes a generalization and provides favorable reference for the construction projects in the future.

refilling gas station, overall design, road design, architectural design, green building assessing