книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

где Plt Р2, Рп — средние установленные мощности отдель­

ных электроприемников, кВт; Wt, W2, Wn — средние расходы энергии отдельными электроприемниками, кВт-ч; 7\, Т2, Тп — число часов использования установленной мощности отдельных электроприемников (коэффициенты регрессии расходов энергии отдельных электроприемни­ ков в натуральном масштабе).

Из выражения (2-1) следует, что, зная средние мощности электроприемников (по их паспортным данным), а также вычислив на основе теории корреляции коэффициенты регрессии, т. е. числа часов использования установленной мощности, можно определить как расходы энергии отдель­ ными электроприемниками в год, в месяц, в сутки и т. д., так и суммарный расход по квартире в целом. Планируя насыщение квартир различными электроприемниками, можно рассчитать ожидаемое потребление энергии на одну квартиру на расчетный период.

Остановимся в самых кратких чертах на начальных положениях корреляционного анализа.

К о р р е л я ц и я в математической статистике характеризует связь между явлениями, если одно из них входит в число причин, определяющих другие, или если имеются причины, воздействующие

дому значению х соответствует определенная величина у. Например, данной величине угла сдвига фаз <р соответствует определенное зна­ чение коэффициента мощности cos q>. Если же некоторой величине х

одно и то же количество руды может содержать различное количество примесей, полученных из опыта; одно и то же количество квартир может давать различные электрические нагрузки на шинах транс­ форматорной подстанции.

Чтобы математически описать характер корреляционной зави­ симости (связи) между явлениями, определяют среднее значение у по X (Ух) и среднее значение х по у (ху). Эти величины определяются из выражений:

При математической обработке результатов наблюдений состав­ ляются специальные таблицы и графики, на основе которых выяс-

30

с и и у на X. При прямолинейной зависимости двух величин урав­ нение регрессии может быть представлено в следующем виде: ух =

ших квадратов.

М е т о д н а и м е н ь ш и х к в а д р а т о в основан на том, чтобы сумма квадратов отклонений средних от расчетных значений

по формуле регрессии была наименьшей, т. е. чтобы с у м м а (ух —

Я

— У)3 = (9 — ах — Ь)2 имела наименьшее значение.

Для этого определяются частные производные приведенного уравнения и приравниваются нулю. В итоге получаем два уравне­ ния с двумя неизвестными, из которых определяются коэффициенты

Если бы связь между ужх была функциональной и притом линей­ ной, то вычисленные по уравнению регрессии значения у совпали бы с фактическими. Но в статистических измерениях функциональная зависимость уже становится корреляционной, поскольку сами пара­ метры меняются. Следовательно, фактические значения у будут отличаться от вычисленных по уравнению. Чем больше вариаций прочих условий, тем больше будут отклонения от вычисленных вели­ чин. В связи с этим вводится понятие тесноты корреляционной

где ах — Оу — среднеквадратические отклонения случайных вели­ чин X и у от их средних значений.

линейной связи, т. е. при некоррелированных величинах) до 1 при функциональной зависимости. При г = 0,2-т-0,3 можно считать, что величины находятся в корреляционной связи.

В несколько преобразованном виде формула для коэффициента корреляции имеет вид:

п

В практике часто приходится сталкиваться со статистическими связями между несколькими величинами одновременно. В нашем случае это ряд электроприемников со своими характерными режи­ мами работы. Наиболее простой формой связи является линейная, причем уравнение связи, например, между тремя величинами имеет вид: •

z= ах -)-by + с.

31

Принципиально задача получения уравнения регрессии решается методами, аналогичными приведенным выше. Такие связи носят название м н о ж е с т в е н н о й л и н е й н о й к о р р е л я-

ц и и.

Изложенные выше самые краткие сведения по корреляционному анализу приведены в книге для ознакомления читателя лишь с ос­ новами методики изучения процесса формирования электрических нагрузок и электропотребления. Корреляционный анализ широко применяется в самых различных отраслях техники. Для детального ознакомления с этими вопросами следует обратиться к специальной литературе [Л.16].

Натурные обследования и проведенные расчеты, вы­ полненные различными организациями в течение ряда лет, позволяют привести средние оценочные данные по расходам

Т аблица 2-6

Потребление электроэнергии по отдельным видам электробытовых приборов (средние оценочные данные)

* По данным обследований в Москве установленная мощность освети­ тельных приборов выше и составляет в среднем 600 Вт на квартиру.

электроэнергии отдельными электроприемниками и на квартиру (семью) в настоящее время. Их результаты сведены в табл. 2-6.

32

Приведенные в табл. 2-6 данные отражают средние ве­ личины удельного электропотребления для квартир, где относительно широко используются электроплитки для приготовления пищи. Для газифицированных квартир средние удельные расходы электроэнергии будут ниже примерно на 200 кВт-ч в год на квартиру за счет резкого уменьшения пользования электроплитками и некоторого сокращения пользования электроутюгами. Вместе с тем в домах с плитами на твердом топливе возможно увели­ чение среднего электропотребления на 10—15%.

Расходы электроэнергии, приведенные в табл. 2-6, могут быть значительно превышены отдельными семьями. Так, например, с вероятностью примерно 97% можно ожидать, что максимальное электропотребление превысит средние величины примерно вдвое при вариации 50—60%*.

Определение предполагаемых величин удельного элект­ ропотребления. Для определения предполагаемых величин удельного электропотребления в пределах десятилетнего периода рассмотрим перспективы изменения мощности отдельных электроприемников и насыщения ими квартир жилых домов.

О с в е щ е н и е к в а р т и р

При прогнозировании расхода электроэнергии на освеще­ ние, помимо насыщения, следует учитывать улучшение качества освещения, экономичность различных источников света и повышение норм жилой площади. Рассмотрим каждый из этих факторов.

У л у ч ш е н и е к а ч е с т в а о с в е щ е н и я достигается, в первую очередь, за счет повышения осве­ щенности. Несмотря на то, что нормированная в настоящее время величина наименьшей освещенности в жилых поме­ щениях составляет 30 лк (при лампах накаливания), обследованиями установлено, что фактический уровень освещенности в квартирах значительно ниже — примерно 20 лк. При этом величины освещенности в квартирах зави­ сят от возможностей и вкусов жильцов, и, таким образом, нормирование уровня освещенности в этом случае носит условный характер.

* Вариация — отношение среднеквадратического отклонения к среднему значению случайной величины, Она характеризует рас­ сеяние показателей.

За рубежом нормы освещенности жилых помещений, как правило, государством не устанавливаются, имеются лишь рекомендации различных инженерных организаций. Так, например, в западноевропейских странах, реко­ мендуемая норма составляет 35 лк, что близко к требова­ ниям норм в СССР, однако фактические величины тоже не превышают половины рекомендованного значения. Характерно, что в США энергоснабжающие организации, заинтересованные в увеличении сбыта электроэнергии, рекомендуют освещенность в жилых помещениях в раз­ мере 80—120 лк, что в действительности почти не реализу­ ется .

Для определения величины электропотребления на осве­ щение на перспективу целесообразно выяснить, какие величины освещенности будут обеспечивать необходимый зрительный комфорт, являясь одновременно оптимальными с технико-экономической точки зрения.

Гигиенический оптимум освещенности лежит в очень широких пределах. Рассеянный свет на белом фоне при освещенности 10 000 лк (естественная освещенность в хо­ роший день) обеспечивает наибольшую четкость восприя­ тия глаза. Если эту освещенность принять за 1, то при других уровнях освещенности четкость восприятия будет характеризоваться данными, приведенными в табл. 2-7 [Л. 17, 18].

Т а б л и ц а 2-7

Четкость восприятия глаза в зависимости от уровней освещенности

Освещенность, лк

Параметр

Как видно из табл. 2-7, человеческий глаз хорошо адап­ тируется к сильно отличающимся уровням освещенности. Так, при освещенности примерно 50 лк теряется только 20% четкости восприятия. Отсюда вытекает, что с точки зрения гигиенических требований нет необходимости в квартирах нормировать слишком высокие уровни осве­ щенности от общего освещения. По-видимому, наименьшая освещенность 30—40 лк является удовлетворительной,

34

если рабочие места в квартире (письменный стол, места для чтения, шитья, приготовления пищи и т. д.) будут иметь дополнительное местное освещение. Необходимость обеспе­ чения достаточно высоких уровней освещенности за счет местного освещения [Л.18] наглядно иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 2-1. Из рис. 2-1 следует, что при величинах освещенности на рабочей поверхности от 30 до 300 лк производительность труда возрастает

редачи, пока еще недостаточно высокое. Исходя из этих соображений, не следует ожидать в ближайшей перспек­ тиве широкого внедрения в быт люминесцентного освеще­ ния. Большее распространение люминесцентное освещение получит в общедомовых помещениях, таких, как лест­ ницы, вестибюли, холлы, коридоры и т. д.

Можно ожидать, что светоотдача ламп накаливания повысится на 10—15% и будет улучшен спектр их света благодаря применению специального стекла для колб, изменению состава газовой среды и некоторых других мер.

П о в ы ш е н и е н о р м ж и л о й п л о щ а д и . Большой размах жилищного строительства в ближайшее десятилетие позволит существенно повысить норму жи­ лой площади на человека. При этом, естественно, уве-

дичится освещаемая площадь. Однако повышение нормы жилой площади не вызовет роста электропотребления в той же пропорции, поскольку при этом снизится годовое число часов использования установленной мощности. Вместе с тем благодаря улучшению конструкций светильников можно ожидать некоторого повышения их к. п. д. и коэф­ фициентов использования светового потока.

Исходя из изложенных выше соображений, можно считать, что увеличение электропотребления на нужды освещения не будет значительным и на перспективу его можно оценить величиной 130—140 кВт-ч на жителя в год, или на среднюю семью 450—500 кВт-ч в год.

аппаратура, ранее выпускавшаяся на электронных лампах и потреблявшая относительно большую мощность, посте­ пенно заменяется аппаратами на полупроводниковых приборах. При этом мощность, потребляемая ими из сети, существенно уменьшается. В табл. 2-8 приведены данные института Энергосетьпроект, характеризующие тенденцию

Т е л е в и з о р ы :

Р а д и о п р и е м н и к и :

36

левизорами на перспективу примерно 10 лет, несколько откорректированные по оценке авторов.

Х о л о д и л ь н и к и . В настоящее время применя­ ются два типа холодильников: компрессионные (80%) и абсорбционные (20%). Наиболее экономичны компрес­ сионные холодильники с автоматическим терморегулиро­ ванием. По мере их совершенствования расход электро­ энергии на один холодильник существенно снижается. Так, в первоначальных моделях этих аппаратов емкостью 85—175 л годовой расход электроэнергии составлял 300— 400 кВт-ч. В дальнейшем усовершенствование компрес­ сионных холодильников пойдет по линии снижения мощ­ ности электродвигателя примерно на 30%. Абсорбционные холодильники без автоматического терморегулирования потребляют 620—850 кВт-ч в год, однако они примерно в 2—3 раза дешевле компрессионных. Такие холодильники получают распространение в районах с умеренно жарким летом. В настоящее время выпускаются абсорбционные холодильники с терморегуляторами на несколько сту­ пеней температуры. Расход электроэнергии такими хо­ лодильниками будет, естественно, ниже. В районах с жар­ ким летом целесообразно применять компрессионные холо­ дильники, имеющие существенно меньший расход электро­ энергии. В будущем серьезными конкурентами компрес­ сионным холодильникам, по-видимому, станут полупро­ водниковые холодильники.

Расходы электроэнергии на холодильники в различных районах страны могут значительно отличаться. По средней температуре наиболее жаркого месяца территория СССР

Т а б л и ц а 2-9

Коэффициенты расхода электроэнергии на холодильники по районам

37

делится на четыре группы, для которых в табл. 2-9 выве­ дены коэффициенты расхода электроэнергии.

При определении предполагаемого расхода электро­ энергии на один холодильник учтено, что вместе со сни­ жением удельного электропотребления будут расти емкости холодильников и морозильников. С учетом ска­ занного можно считать, что для II климатического района средний расход электроэнергии на один холодильник оста­ нется неизменным и составит 360 кВт-ч в год.

С т и р к а , с у ш к а и г л а ж е н и е б е л ь я . При заполнении машины холодной водопроводной водой для стирки 1 кг белья затрачивается на подогрев воды 1 100 ккал/ч, или 1,28 кВт-ч. Расход энергии на стирку и отжим белья составляет 0,15—0,20 кВт-ч на 1 кг сухого белья. Общий расход электроэнергии с учетом подогрева воды составляет 1,4 кВт-ч на 1 кг сухого белья. При использовании в таких машинах горячей воды от ТЭЦ или котельных расход электроэнергии значительно снижается до 0,5 кВт-ч на 1 кг белья.

Определение расхода электроэнергии на стирку в инди­ видуальных стиральных машинах ведется с учетом веса сухого белья, накопленного за год одним жителем. По данным АКХ в 1970 г. это количество равно 72 кг, а на перспективу примерно 10 лет — 95 кг на одного жителя

Таблица 2-10

Удельное годовое электропотребление на стиральную машину

в год.-С учетом того, что 40—50% белья в городах стира­ ется в прачечных, в табл. 2-10 приведены данные электро­ потребления в оценке авторов на одну стиральную машину в домашних условиях.

38

Принятые в табл. 2-6 величины электропотребления утюгами (на один прибор), относящиеся к 1970 г., по-ви­ димому, следует распространить и на последующие годы, поскольку, с одной стороны, возрастет до 1,2 кВт единич­ ная мощность прибора, с другой стороны, процесс глаже­ ния одежды и белья будет ускоряться и, кроме того, насе­ ление будет больше пользоваться мастерскими бытового обслуживания и химчисткой. Таким образом, расход элект­ роэнергии на один утюг оценивается в 120 кВт-ч в год.

П р о ч и е п р и б о р ы , характеризующиеся не­ большим расходом электроэнергии, предназначены для уборки помещений и ряда хозяйственных нужд (пылесосы, полотеры, кухонный привод, кофеварки и т. д.). К этой же группе можно условно отнести приборы, которые нахо­ дятся в стадии разработки или осваиваются промышлен­ ностью. Расход электроэнергии на эти приборы оценива­ ется ориентировочно на перспективу в размере 20% элект­ ропотребления основными приборами.

П р и г о т о в л е н и е п и щ и н а э л е к т р о ­ п л и т а х . Вопросам приготовления пищи на электри­ ческих плитах посвящен ряд исследовательских работ как в нашей стране, так и за рубежом (Чехословакия, ГДР, ФРГ и др.). Кроме того, известный опыт применения электроплит накоплен в Москве и некоторых других го­ родах. Как показали исследования, расход электроэнергии на приготовление пищи на стационарной кухонной плите оценивается в 320—350 кВт-ч на человека в год. Это при­ мерно соответствует расходу тепла на приготовление пи­ щевого рациона в размере І80 000 ккал на человека и до­ статочно близко подходит к следующим зарубежным данным [Л. 20]:

Полученные данные определены исходя из величины к. п. д. электроплиты с регулировкой мощности 0,75 и без регулировки 0,7 и учитывают потери тепла в результате излишнего нагрева конфорки и в окружающую среду. Потери тепла снижаются при применении специальной

39