книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

нение электроэнергии для освещения. В то время практи­ чески единственным потребителем электрической энергии в квартире была электрическая лампа с угольной нитью. Менее чем 100 лет, прошедшие с тех пор, характеризуются непрерывным ростом производства электроэнергии и по­ степенным появлением и внедрением в быт различных электрических приборов.

После Великой Октябрьской социалистической рево­ люции и принятия Ленинского плана электрификации России (план ГОЭЛРО) развитие электрификации страны пошло быстрыми темпами.Рост мощностей электростанций, развитие электрических сетей и систем, в том числе в го­ родах, способствовали наряду с массовым внедрением электропривода а промышленности все большему приме­ нению электроэнергии в быту. Однако темпы электрифи­ кации быта отставали от темпов развития промышлен­ ной энергетики из-за напряженного энергетического ба­ ланса городов. Относительно медленно также развивалось производство бытовых электроприборов. Значительный подъем в выпуске бытовых электроприборов был достигнут после окончания Великой Отечественной войны и приобрел особый размах в 60-х годах. Данные о росте производства электробытовых приборов приведены в табл. 2-1 [Л.7, 8]

1 До 1965 г. данных нет.

20

Массовый выпуск отечественной промышленностью разнообразных бытовых приборов способствовал широкой электрификации жилых квартир. Рост обеспеченности населения бытовыми электроприборами может характе­ ризоваться данными, приведенными в табл. 2-2 [Л. 8].

Приведенные данные по обеспеченности населения бы­ товыми электроприборами по стране в целом значительно превышены в крупных городах. Так, например, обследова­ ние ряда крупных жилых зданий в Москве дало следующие результаты [Л. 68] (табл. 2-3).

21

Наряду с широкоизвестными бытовыми приборами в ближайшие годы можно ожидать организации произ­ водства и появления в продаже многих новых приборов и увеличения их единичной мощности, что представляется целесообразным по технологическим соображениям (быст­ рое приготовление пищи и обработка продуктов, высоко­ качественная и быстрая стирка и т. д.).

В городах, где развиваются быстрыми темпами сети прачечных, химчисток, проката бытовых приборов и дру­ гих учреждений бытового обслуживания, рост количества приборов редкого пользования у населения будет относи­ тельно более медленным, чем приборов культурно-бытового и санитарно-гигиенического назначения. В сельской мест­ ности играет роль наличие специальных помещений для длительного хранения продуктов (погреба, ледники и т. п.), что снижает насыщение семей холодильниками. Вместе с тем рост числа стиральных машин будет повышенным. Насыщение приборами будет также зависеть от масштабов их производства, стоимости и климатических условий. Однако насыщение приборами в городах существенно выше, чем в сельской местности.

Для характеристики развития электрификации быта не безынтересно познакомиться в общих чертах с состоя­ нием этого вопроса в развитых зарубежных странах.

2-3. КРАТКИЙ ОБЗОР ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ БЫТА В ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАНАХ

Электрификация быта в зарубежных городах развитых капитали­ стических стран достигла в настоящее время высокого уровня. Од­ нако внимательное изучение вопроса показывает, что в этих стра­ нах во главу угла предприниматели ставят перед собой получение максимальных прибылей. Часто это приводит к нецелесообразному направлению развития электрификации быта, в частности к приме­ нению электроэнергии для отопления помещений, приготовления горячей воды и т. д. в ущерб экономическим интересам потребителей. Большую роль играет реклама, на которую затрачиваются колос­ сальные средства, предоставление кредита при покупке приборов, тарифная политика и т. п.

В нашей стране в условиях планового хозяйства развитие элект­ рификации быта подчинено общим народнохозяйственным интере­ сам, и в ряде районов применение электроэнергии ограничивается более экономичными решениями по централизованной теплофика­ ции, газификации на базе природного газа и т. д. Тем не менее со­ вершенствование процессов производства электроэнергии, развитие новой техники прямого получения электроэнергии (магнитно-гид­ родинамические генераторы, топливные элементы и т. п.), а также повышение к, п, д. электростанций и сетей, внедрение мощных эиер-

22

гоблоков, развитие атомных электростанций создают предпосылки для дальнейшего развития электрификации быта в нашей стране. В свете этого достигнутые уровни электрификации быта в зарубеж­ ных городах развитых капиталистических стран представляют инте­ рес с точки зрения возможных масштабов использования в быту та­ кого универсального энергоносителя, каким является электричество.

Интересны данные [Л. 9] о доле участия коммунально-бытовой нагрузки в общем электрическом балансе, приведенные в табл. 2-4.

Т а б л и ц а 2-4

Доля участия различных потребителей в электробалансе некоторых стран

* По данным [Л.59] расход электроэнергии на комму­ нально-бытовые нужды в 1970 г. составил около 11% общего

объема производства электроэнергии (а не от объема распреде­ ленной энергии, как это указано в табл. 2-4).

Во всех развитых странах наибольшее распространение имеют приборы, облегчающие домашний труд, а также приборы культурнобытового назначения. В Голландии, где этому вопросу уделяется большое внимание, разработан прототип электрифицированной квартиры 1975 г. (год условный). В этой квартире предусмотрено более пятидесяти бытовых электроприборов общей мощностью 37,5 кВт, не считая электроосвещения, мощность которого оцени­ вается в 6 кВт (в основном люминесцентное) [Л.10]. Расчетная на­ грузка на вводе в такую квартиру оценивается величиной 15 кВт, из них 3,6 кВт — освещение. Ввод в квартиру предполагается трех­ фазным.

В Австрии [Л.10] различают три уровня электрификации квар­ тир (А, В, С). Для первого уровня, кроме освещения, предусматри­ вают девять приборов общей мощностью 4,6 кВт. Второй уровень — 21 прибор общей мощностью 9,9 кВт. Для третьего уровня предпола­ гается полная электрификация. Здесь имеется в виду применение 40 приборов общей мощностью 34,5 кВт. Расчетные нагрузки на вво­

В США насыщение квартир некоторыми бытовыми электропри­ борами уже к 1965 г. приближалось к 100%. Это относится к таким приборам, как утюги, радиоприемники, холодильники и телевизоры. По литературным данным насыщение бытовыми электроприборами квартир в США характеризуется табл. 2-5 [Л.8 и 59].

23

Таблица 2-5

Насыщение бытовыми электроприборами в США

* В знаменателе указаны данные за 1970 г.

К 1966 г. в США было свыше 100 000 полностью электрифициро­ ванных зданий, тогда как в 1956 г. их было только 1 000. В 1967 г. 3 млн. жилищ, или 6% общего числа, были оборудованы электро­ отоплением. К 1980 г. в США предполагается довести это число до 14,5 млн., или до 30% общего жилого фонда.

Проведенное в 1962 г. в Англии снижение тарифов на электро­ энергию, потребляемую в ночное время, дало толчок к быстрому рас­ пространению электроотопления. Появились специальные програм­ маторы, включающие приборы электроотопления, водонагреватели, стиральные машины с 23 до 7 ч. Сравнительно недавно стали приме­ няться теплоэлектровентиляторы мощностью 3 кВт, позволяющие одновременно с нагревом очищать, увлажнять и парфюмеризировать воздух в квартире. В настоящее время в Англии до 50°/0 новостроек оборудуются аккумуляционным или полуаккумуляциошшм отоп­ лением.

В Норвегии 50% квартир имеет электроотопление, а в некоторых горных поселках все жилые дома отапливаются электричеством. Электроотопление довольно широко внедряется в Канаде, Бельгии и некоторых других странах.

Пожалуй самое широкое распространение в зарубежных странах имеет приготовление пищи на электроплитах, даже при наличии гази­ фикации, что объясняется их высокими санитарно-гигиеническими характеристиками и простотой автоматизации. Появились много­ численные новые конструкции плит с терморегуляторами и программ­ ным управлением, высокочастотные печи, на которых приготовление пищи длится несколько минут. Охват электроплитами к 1966 г.

составлял в США — 42%, Англии — 38%, ФРГ — 55%, Швеции — 80%, Финляндии — 50%.

24

Часто электроприборы конструируются в виде кухонных блоков, куда входят автоматическая электроплита, "водонагреватель, холо­ дильник-морозильник и другие мелкие кухонные приборы. Другой блок компонуется из приборов для обработки белья (стиральная машина, сушилка, гладильная и швейная машины). Процесс вытес­ нения других энергоносителей электроэнергией продолжается, хотя, по-видимому, по мере насыщения бытовыми электроприборами темпы роста электрификации квартир в будущем будут снижаться.

Характерной тенденцией дальнейшего развития производства бытовых электроприборов (США, Англия и другие страны) являются не только освоение новых видов приборов, ио также автоматизация их работы и увеличение единичной мощности.За последние 15—20 лет мощности электроутюгов выросли с 300 до 1 500 Вт, появились спе­ циальные гладильные машины. Мощности автоматизированных сти­ ральных машин достигают 3—4 кВт и более против применявшихся ранее машин мощностью 300—500 Вт. Мощность кухонных электро­ плит достигает 13 кВт.

Несмотря на то, что мощность некоторых приборов в процессе их совершенствования уменьшается (радиоприемники, радиолы, телевизоры, магнитофоны и т. и.), а также на то, что мощность, рас­ ходуемая на освещение квартир, возрастает незначительно благо­ даря повышению светоотдачи ламп накаливания и постепенному внедрению в быт газоразрядных ламп, удельное электропотребление

в три-четыре человека в развитых зарубежных странах составляет:

Всего на семью расходуется 3—4 тыс. кВт-ч в год.

В ряде случаев расход электроэнергии на бытовые нужды пре­ вышает вышеприведенные цифры и достигает, например в США, с уче­ том потребления шкафами для сушки белья 7—12,5 тыс. кВт-ч в год па семью [Л. 5].

Как ужо отмечалось выше, принципы, на основе которых разви­ вается электрификация быта в нашей стране, коренным образом отличаются от зарубежных. В СССР темпы роста бытового электро­

2-4. ХАРАКТЕРИСТИКА БЫТОВОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

Выше были рассмотрены общие характеристики уровней электрификации и тенденции их развития. Сейчас целе­ сообразно рассмотреть конкретные показатели электро­ потребления, закономерности их формирования и дина­

25

мики развития. Имеющиеся данные исследований этих вопросов различными авторами [Л. 8, 12—14] показывают, что процесс формирования и развития электропотребления в нашей стране шел быстрыми темпами. Это, несомненно, является результатом огромного размаха строительства электрических станций и сетей в стране, а также неуклон­ ного повышения материального благосостояния народа. Вместе с тем на темпах развития электрификации быта отразилось отставание в развитии производства бытовых электроприборов и известная напряженность энергетиче­ ского баланса в некоторых городах до 60-х годов.

Динамика развития электрификации быта лучше всего может быть охарактеризована величиной электропотреб­ ления на одного жителя в год. Ниже приведены показатели электропотребления на все виды коммунально-бытовых нужд по городам и селам нашей страны в год [Л. 8]:

Из приведенных данных виден значительный рост удельного электропотребления в целом и опережающий рост его в сельской местности, что объясняется высокими темпами электрификации сельских районов в эти годы. Приведенные данные отражают рост электропотребления на коммунально-бытовые нужды в целом, в том числе на внутриквартирное потребление, уличное освещение, водо­ провод и канализацию, торговлю, общественное питание, здравоохранение, административные учреждения, электри­ фицированный транспорт и т. д.

Переходя к собственно внутриквартирному электро­ потреблению, следует отметить, что темпы его прироста были значительными. Это следует из данных динамики роста внутриквартирного электропотребления (кВт-ч) на одного жителя.

Начиная с 1967 г., МНИИТЭП совместно с Московской кабельной сетью Мосэнерго проводил исследования элект­ рических нагрузок жилых зданий в Москве. Исследования проводились как в газифицированных домах, так и в домах с кухонными электроплитами. Исследования выполнялись инженерами А. А. Тушиной, М. А. Мартыновым, Ю. С. Вуколовым, Л. П. Усачевой и другими сотрудниками МНИИТЭП, а также инженерами Московской кабельной сети Б. М. Барановым, Н. В. Зайцевой, Ю. А. Проневич.

Несмотря на ограниченный объем измерений, можно отметить, что в Москве удельное электропотребление на внутриквартирные нужды выше (см. стр. 26). Так, по выборочным данным в ряде районов города оно соста­ вило к 1970 г. в газифицированных домах от 210 до 295 кВт-ч на одного жителя в год, а в квартирах с электро­ плитами 600—650 кВт-ч. На квартиру электропотребление составляет 800—900 кВт-ч в год в домах с газовыми пли­ тами, а в домах с электроплитами 2 100—2 300 кВт-ч.

Эти данные являются средними и в отдельных кварти­ рах составляют (округленно) при газовых плитах 2 000 кВт-ч в год и при электроплитах 5 000 кВт-ч в год и более. Расход электроэнергии на одну кухонную электро­ плиту составляет в среднем примерно 1 400 кВт-ч в год. По другим данным эта величина составляет 1 100—1 200 кВт-ч в год. При этом следует иметь в виду, что расход электро­ энергии на приготовление пищи снижается в тех случаях, когда жильцы обедают вне дома.

Как сказано' выше, удельное электропотребление на коммунально-бытовые нужды в городах существенно выше, чем в сельской местности. Однако в 1963—1964 гг. удель­ ное электропотребление в городе превышало электропот­ ребление в селе в 6—9 раз, а уже к 1970 г. только в 5 раз. Можно ожидать, что в дальнейшем разница между электро­ потреблением в городе и селе будет снижаться.

Удельное электропотребление в различных районах страны неодинаково. В центральных районах оно несколь­ ко выше благодаря наличию крупных городов и развитых электрических сетей; оно также выше в районах, где пользуются привозным топливом или сжиженным газом. В последних случаях население часто пользуется электро­ плитками для приготовления пищи и горячей воды. Весьма высоки уровни электропотребления в районах, где имеются избытки гидроэлектроэнергии. В этих районах находит частичное применение электроотопление.

27

Значительное влияние па величину электропотребле­ ния оказывает централизованное теплоснабжение при отсутствии газификации (дома с плитами па твердом топливе). Удельное электропотребление в таких домах примерно на 50—60% выше, чем в домах с печным отопле­ нием, что также объясняется применением электроэнергии для приготовления пищи и горячей воды [Л.15]. При гази­ фикации расход электроэнергии, естественно, снижается.

2-5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БЫТОВОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

Прогнозирование расходов электроэнергии на бытовые нужды основывается на результатах многолетних иссле­ дований фактического электропотребления, а также на оценке влияния на него отдельных электроприемпиков. Наиболее эффективным для расчетов на ближайшую

на основе достаточно большого объема обследований выя­ вить влияние отдельных электроприемников или их групп на суммарную величину электропотребления.

Как уже отмечалось выше, исследования электропотреб­ ления и электрических нагрузок выполнялись в течение ряда лет ЛИЭИ, АКХ, МНИИТЭП, Мосэнерго, институ­ тами Моспроект и Мосинжпроект и другими организациями в Москве, Ленинграде, Тбилиси, Красноярске, Новоси­ бирске, Омске, Тамбове, Златоусте, Смоленске и других городах. Это позволило получить относительно достовер­

потребления применяется [Л. 12] ряд методов. Из них рас­ смотрим три, наиболее распространенные:

1) определение величины электропотребления освети­ тельными-и бытовыми электроприборами исходя из пла­ нируемого насыщения квартир, существующего электро­ потребления каждым электроприемником и учета факто­ ров, на него влияющих (пользование общественными услу­ гами, повышение к. п. д. приборов и т. д.);

2) расчеты прогнозируемых величин электропотребле­ ния на базе статистических данных и определение по этим данным темпов прироста;

28

3) определение предполагаемого злектропотребления на основе уравнений, дающих корреляционную зависи­ мость между электропотреблением и суммарной установ­ ленной мощностью электроприемников.

Из перечисленных методов расчета наиболее эффектив­ ным и удобным является первый, учитывающий влияние отдельных электроприемников или их групп, которые могут характеризоваться одинаковыми или близкими ре­ жимами работы. При этом, как уже отмечалось выше, следует учитывать влияние ряда факторов, в частности таких, как пользование прачечными, предприятиями обще­ ственного питания, пунктами проката и т. д. Кроме того, следует оценивать в перспективе результаты технического прогресса, благодаря которому, с одной стороны, проис­ ходит снижение мощности отдельных приборов (например,

приборов, как стиральные автоматы с подогревом воды (до 3—4 кВт), посудомоечные машины и т. д.

Определяя расход электроэнергии одной семьей, сле­ дует иметь в виду, что мы ограничены относительным зна­ нием перспективы развития электрификации быта при­ мерно на 10 лет. В более отдаленный период в результате научно-технического прогресса можно ожидать появления принципиально новых приборов, - обслуживающих быт, рассмотрение которых в настоящее время может быть весьма приближенным.

Для прогнозирования расхода электроэнергии по п е р-

во м у методу надо знать потребление ее отдельными электроприемниками. Однако натурные измерения расхода электроэнергии в квартире практически возможны лишь путем записей показаний расчетного счетчика, учитываю­ щего общий расход по квартире в целом. Решение вопроса

вусловиях общего учета энергии возможно с помощью метода множественной корреляции. Применение этого метода закономерно, поскольку отдельные семьи имеют различные наборы бытовых электроприборов.

Уравнение множественной регрессии средних расходов электроэнергии (кВт-ч) семьей в зависимости от мощности отдельных электроприемников может быть представлено

вследующем виде:

29