Нормирование расходов электроэнергии бюджетных учреждений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нормирование расходов электроэнергии бюджетных учреждений

Г.Я. Вагин, Е.Б. Солнцев, Е.Н. Соснина, А.Н. Фитасов, С.А. Бугров Вагин Геннадий Яковлевич - доктор технических наук, профессор.

Солнцев Евгений Борисович - кандидат технических наук, доцент.

Соснина Елена Николаевна - кандидат технических наук, доцент.

Фитасов Анатолий Николаевич - ассистент.

Бугров Сергей Александрович - ассистент.

Нижегородский государственный технический университет,

603950, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24

Рассматриваются вопросы определения показателей, характеристик и норм электропотребления для бюджетных образовательных учреждений на примере технических вузов и техникумов Приволжского федерального округа. Даны методики расчета норм расхода электрической энергии на основе фактического потребления и характеристик режимов работы ЭП с учетом их специфики, в частности, для учебного комплекса, общежитий, предприятий общественного питания и т.д.

Ключевые слова: бюджетные учреждения, расход электроэнергии, нормирование потребления электроэнергии, эффективность.

Measuring electrical energy expenses of budgetary institutions. G.Y. Vagin, E.B. Solncev, E.N. Sosnina, A.N. Fitasov, S.A. Bugrov

Questions of indices, characteristics and standards of power consumption definition are considered for the purposes of budgetary educational institutions by the example of technical universities and technical schools of the Privolzhskij federal district. Calculations methods of standards of electrical energy expenses calculation based on actual consumption and operating conditions characteristics of the electrical appliances taking into consideration their specificity, especially for educational complex, dormitory, public catering enterprise and so on are given.

Key words: electrical energy expenses, budgetary institutions, effectiveness, measuring of consumption.

Группу бюджетных учреждений (БУ) России составляет широкий круг различных организаций. Это - учреждения административные, здравоохранения, детские дошкольные, общеобразовательные, высшие, средние и специальные учебные заведения, а также учреждения культуры и искусства, физкультуры и спорта, МВД, ФСБ, МЧС, Минобороны и т.д.

Расходы на коммунальные услуги всех бюджетных организаций России превышают 300 млрд рублей в год и ежегодно увеличиваются на 15-20% [1].

Объекты бюджетной сферы являются довольно энергоемкими и потребляют ежегодно около 360 млн Гкал тепловой энергии и более 100 млрд кВт·ч электроэнергии, что составляет 20 и 10% от всей вырабатываемой в стране тепловой и электрической энергии соответственно [1].

Исследования, проведенные для 10 технических вузов и 47 техникумов Приволжского федерального округа, свидетельствуют, что удельный расход электроэнергии на 1 м2 общей площади зданий имеет значительный разброс и составляет: для технических вузов от 32 до 75 кВтч/м2, для техникумов - от 18 до 110 кВтч/м2. Удельный расход электроэнергии на одного студента составляет: для технических вузов - от 300 до 700 кВтч/чел., для техникумов - от 125 до 1580 кВтч/чел. Большие разбросы удельных расходов электроэнергии объясняются отсутствием в РФ научно обоснованных методов нормирования электропотребления для БУ.

В настоящее время основным документом для определения потребности в ТЭР существующими зданиями БУ является методика, разработанная Роскоммунэнерго [2]. В этой методике для расчета потребности в энергии на отопление и вентиляцию используются удельные отопительные характеристики qo, ккал/(м3·ч·оС), и удельные вентиляционные характеристики qв, ккал/(м3·ч·оС). Эти характеристики были получены в восьмидесятых годах прошлого столетия и даже не учитывают характера ограждающих конструкций (бетон, кирпич, дерево). Использование этих характеристик в методике расчета приводит к значительным погрешностям в определении потребности зданий в тепловой энергии, а методика определения норм расхода электроэнергии (НРЭ) в настоящее время отсутствует.

Для БУ сложность определения НРЭ заключается в отсутствии данных по электроприемникам (ЭП) и их режимам работы. Предлагаются два подхода к расчету НРЭ для БУ: первый подход - на основе фактического потребления за последние три года; второй подход - на основе характеристик режимов работы ЭП.

При первом подходе определяется базовая величина годового потребления каждого энергоносителя по выражению

(W1 + W2 + W3) / 3, (1)

где W1, W2, W3 - фактическое потребление электроэнергии за три предшествующих года.

Годовая норма потребления электроэнергии определяется из выражения

, (2)

нормирование расход электроэнергия учреждение

где ДWЭ - величина снижения потребления электроэнергии за счет внедрения мероприятий по энергосбережению. Для определения ДWЭ необходимо провести энергоаудит БУ. Данный подход может давать завышения НРЭ, если будет неправильно определена составляющая ДWЭ.

Второй подход дает большую точность расчета нормативов потребления электроэнергии. Для более широкого применения данного подхода необходима инвентаризация всех БУ и определение на основе инвентаризации необходимых исходных данных для расчета нормативов.

На данном этапе нормирования оптимальным будет сочетание обоих подходов для расчета нормативов потребления электроэнергии. Система норм и нормативов потребления электроэнергии БУ должна строиться по иерархическому принципу и охватывать следующие уровни: I уровень - БУ; II уровень - район (город); III уровень - региона (область, республика, край); IV уровень - федеральный (федеральные агентства, министерства).

Проведенные исследования показывают, что в группе БУ наибольшее количество электроэнергии потребляют образовательные учреждения (ОУ). Рассмотрим методику расчета норм электропотребления для ОУ.

Норма расхода электроэнергии для ОУ () рассчитывается для годового интервала времени и определяется по формуле:

, (3)

где n - количество зданий ОУ; - НРЭ силовой нагрузкой i-того здания; - НРЭ системой внутреннего освещения i-того здания; - НРЭ для наружного (уличного) освещения ОУ; - расчетные потери электроэнергии в питающей электрической сети ОУ.

Норму расхода электроэнергии по каждому помещению учебно-лабораторных корпусов можно определить суммированием НРЭ силовой нагрузки и освещения помещения , кВт:

. (4)

Норма расхода электроэнергии силовой нагрузкой по каждому помещению рассчитывается из выражения, представленного в следующем виде:

, (5)

где n - количество типов ЭП, шт.; - установленная мощность ЭП i-того типа, кВт; - число ЭП i-того типа, шт.; - коэффициент использования установленной мощности ЭП i-того типа; - число часов работы в год ЭП i-того типа, ч.

Норма расхода электроэнергии осветительной нагрузкой по каждому помещению зависит от количества ламп в помещении n , шт.; установленной мощности одной лампы, кВт; числа часов работы в год системы освещения помещения, ч. и определяется следующим выражением:

. (6)

Перед расчетом норм в ОУ проводится инвентаризация помещений по назначению и электрооборудованию. При этом электрооборудование делится на три группы: освещение (внутреннее и наружное); силовая нагрузка (ее составляют все ЭП, кроме осветительных); электрооборудование для передачи и преобразования электроэнергии (линии электропередач и трансформаторы ТП). Инвентаризация электрооборудования осуществляется по каждому помещению всех структурных подразделений учебно-лабораторных корпусов, а по общежитию - по зданию в целом.

При инвентаризации учебно-лабораторных корпусов вуза проводится их структурная классификация по направлениям использования электроэнергии: административные помещения (ректорат, деканаты, бухгалтерия и др.); места общего пользования (коридоры, туалеты, раздевалки, фойе и др.); помещения с общетехническим электрооборудованием зданий ОУ (сантехническое оборудование, лифты и др.); лекционные аудитории; кафедры; буфеты, столовые (при условии, что они не являются юридическим лицом); котельные, в том числе и электрокотлы (если они находятся на балансе ОУ); другие подразделения ОУ (поликлиника, клуб, спортивный комплекс и т.п.).

Аналогичная структурная классификация может быть рекомендована при инвентаризации для общежитий вуза: административные помещения (кабинеты директора, коменданта и т.п.); места общего пользования (коридоры, туалеты, кухни, фойе и т.п.); помещения с общетехническим электрооборудованием здания общежития ОУ (сантехническое оборудование, лифты, электрооборудование мастерских механика, электрика и т.п.); жилые комнаты; буфеты, столовые (при условии, что они не являются юридическим лицом); котельные, в том числе и электрокотлы (если они находятся на балансе ОУ); другие подразделения общежития (поликлиника, клуб, спортивный зал, библиотека, лекционные аудитории и т.п.).

Норма расхода электроэнергии по учебно-лабораторному корпусу рассчитывается суммированием норм электропотребления по всем помещениям. Такие расчеты выполняются для каждого учебно-лабораторного корпуса ОУ и по аналогии для «прочих» зданий. При необходимости рассчитываются потери электроэнергии в питающих линиях и трансформаторах. Для решения этой задачи, как и в целом при анализе электропотребления ОУ, целесообразно применение информационно-вычислительных комплексов (например, ИВК «Пегас - СамГТУ»). ИВК «Пегас - СамГТУ» объединяет в себе широкие возможности графического описания схем электроснабжения, непосредственно состыкованных с развернутым набором блоков по анализу электрических режимов и гибкими базами нормативно-справочной информации [3].

Расчет числа часов работы в год ЭП. Число часов работы в год силовых ЭП зависит от их режимов работы и рассчитывается по следующей методике. Для ЭП, используемых административно-хозяйственным персоналом и преподавательским составом при фиксированной длительности рабочей недели (например, 40 часов в неделю для административно-хозяйственного персонала, 36 часов в неделю - для преподавательского состава):

, (7)

где Тн - число часов работы в неделю; Nн - число недель в году.

Для общетехнического электрооборудования зданий при фиксированной длительности рабочего дня (например, учебно-лабораторный корпус работает с 7-00 до 21-00, то есть 14 часов в день):

, (8)

где Тдн - продолжительность рабочего дня; Nдн - число рабочих дней в году.

Для ЭП лекционных аудиторий - по плану учебного отдела; для лабораторий, учебных мастерских, спортзалов - по учебным планам соответствующих кафедр.

Нормы времени использования осветительной нагрузки для служб и отделов определяются в соответствии с табл. 1 в зависимости от режимов работы и наличия естественного освещения.

Таблица 1. Нормы времени использования осветительной нагрузки служб и отделов ОУ

Для помещений общего пользования, лабораторий, учебных мастерских и лекционных аудиторий в зависимости от времени начала и окончания работы расчет норм производится в соответствии с табл. 2.

Нормы времени использования осветительной нагрузки наружного (уличного) освещения (Тг, ч) устанавливаются в зависимости от режима работы: для включенного всю ночь - 3500 ч., для выключаемого в час ночи - 2350 ч.

Таблица 2. Нормы времени использования осветительной нагрузки помещений общего пользования и учебных аудиторий ОУ

Определение НРЭ для системы освещения. Норма годового расхода электроэнергии для системы освещения ОУ рассчитывается для наружного и внутреннего освещения:

, (9)

где - норма годового расхода электроэнергии системой внутреннего освещения i-того здания, кВтч; n - число объектов (зданий), входящих в состав ОУ; - норма годового расхода электроэнергии системой наружного освещения ОУ, кВтч.

Внутреннее освещение. Годовую НРЭ системой внутреннего освещения здания рекомендуется определять по выражению

 , (10)

где Wi - годовая НРЭ на освещение i-того помещения, кВтч; m - количество помещений в здании; Кс - коэффициент спроса.

Расход электроэнергии на освещение конкретного помещения зависит от назначения помещения, его площади, высоты и других факторов.

Годовая НРЭ на освещение помещения рассчитывается по фактической мощности установленных в помещении светильников или методом удельных мощностей. Метод удельных мощностей рекомендуется использовать в случае планируемой реконструкции системы освещения с заменой светильников. Расчет нормы на освещение методом удельных мощностей ведется по формуле

, (11)

где - удельная установленная мощность искусственного освещения помещения при выполнении норм освещенности, Вт/м2 [4, 5]; F - площадь помещения, м2; - годовое число часов работы источников света помещения, ч.

Годовое число часов работы источников света зависит от специфики работы ОУ и принимается в соответствие с рекомендациями [4, 5].

Наружное (уличное) освещение. Годовая НРЭ системой наружного освещения ОУ, кВтч, рассчитывается по формуле

, (12)

где Руст - установленная мощность ламп в одном светильнике; Nс - суммарное количество светильников; Кс - коэффициент спроса.

Определение НРЭ для силовой нагрузки учебно-лабораторных корпусов. Силовую нагрузку учебно-лабораторных корпусов составляют пять групп ЭП.

1. Общетехнические ЭП зданий ОУ: лифты, сантехническое оборудование (вентиляторы, насосы); офисная и бытовая техника отделов, служб, деканатов, кафедр ОУ (компьютеры, принтеры, факсы, и т.п.); станочное и другое оборудование мастерских службы главного инженера; нагревательные установки (кипятильники, титаны).

2. ЭП учебного процесса зданий ОУ: офисная техника (компьютеры, принтеры и т.п.) лабораторий, библиотек и компьютерных залов; станочное и сварочное оборудование учебных мастерских; лабораторные стенды и установки серийного производства (имеющие технические паспорта); лабораторные стенды и установки без технических паспортов с неизвестной мощностью потребления.

3. ЭП столовых и буфетов.

4. Электроотопление.

5. ЭП, определяющие прочие статьи расхода электроэнергии силовой нагрузкой учебного корпуса.

Годовая НРЭ для силовой нагрузки учебно-лабораторных корпусов ОУ определяется суммированием норм расхода пяти групп. Годовая НРЭ силовой нагрузкой ЭП определяется по выражению (5).

Установленная мощность ЭП второй группы определяется следующим образом:

· по паспортным данным;

· на основании величины потребляемого тока.

Установленная мощность определяется по паспортным данным для следующих ЭП: оргтехника (компьютеры, принтеры и т.п.); станочное, сварочное и другое электрооборудование учебных мастерских; лабораторные стенды и установки серийного производства (имеющие технические паспорта).

Для лабораторных стендов и установок без технических паспортов определение мощности, потребляемой ЭП, производится по статистическим данным [6], экспериментально или ориентировочно - на основе информации об аналогичных стендах, выпускаемых серийно.

Силовую нагрузку общежитий составляют шесть групп ЭП.

1. Общетехнические ЭП здания общежития: лифты, сантехническое оборудование (вентиляторы, насосы); офисная и бытовая техника отделов и служб общежитий (компьютеры, принтеры, факсы и т.п.); станочное и другое электрооборудование мастерских; нагревательные установки (кипятильники, титаны).

2. Бытовая нагрузка жилых комнат - ЭП, подключенные к розеткам в жилых комнатах.

3. ЭП кухонь общего пользования (электроплиты, холодильники и т.п.).

4. Электроотопление.

5. ЭП столовых и буфетов.

6. ЭП аудиторий, библиотек, компьютерных залов и т.п.

Годовая НРЭ силовых ЭП общежитий определяется путем суммирования норм шести групп ЭП. Для 1 и 3 групп расчет проводится по выражению (5). НРЭ для ЭП второй группы, подключенных к розеткам в жилых комнатах общежитий коридорного типа (бытовая нагрузка), предлагается рассчитать по формуле

, (13)

где РУД - удельная мощность на одну розетку; NР - суммарное количество розеток в жилых комнатах общежитий; ТО - годовое число часов использования максимума бытовой нагрузки (ТО = 3000 час); КО.Р - коэффициент одновременности для сети розеток, который определяется по табл. 3.

Таблица 3. Коэффициент одновременности для сети розеток

При числе розеток в общежитии: до 100 удельная мощность РУД принимается равной 0,1 кВт, свыше 100 - РУД = 0,06 кВт.

Определение НРЭ для силовой нагрузки столовых и буфетов. Годовую НРЭ силовых ЭП столовых и буфетов ОУ рекомендуется определять по выражению (5).

Расчет потерь электроэнергии в электрической сети. Он производится в случаях, если на балансе ОУ имеется одна или несколько трансформаторных подстанций (ТП) 10(6)/0,4 кВ или на балансе ОУ имеются линии электропередач (ЛЭП) 10(6) кВ от городского центрального распределительного пункта до трансформаторной подстанции (ТП), или ЛЭП напряжением 0,4 кВ от городской ТП до ввода в здание ОУ.

Считая, что годовые потери электроэнергии в электрической сети ?Wр в основном определяются процессами в ЛЭП и трансформаторах, для их оценки можно использовать выражение

, (14)

где - годовые потери электроэнергии в i-том трансформаторе ТП, кВтч; n - количество трансформаторов ТП, шт.; - годовые потери электроэнергии в j-той ЛЭП, кВтч; m - число ЛЭП, шт.

Допустим, что конкретный трансформатор на годовом интервале находится во включенном состоянии в течение времени (час.) и работает с постоянным коэффициентом загрузки по мощности Кз.Т., т.е. в течение времени (час). Тогда потери электроэнергии можно определить по формуле

, (15)

где Рх..х и Рк..з - потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора, кВт.

Если допустить также, что конкретная ЛЭП на годовом интервале работает только в двух (условно постоянных) рабочем и минимальном (без основной нагрузки) режимах со средними продолжительностями соответственно , то потери электроэнергии для нее составят величину

. (16)

, - потери электрической мощности в рабочем и минимальном режимах, а также энергии в целом на годовом интервале целесообразно определять с помощью расчетных информационно-вычислительных комплексов [3].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Башмаков И.А. Повышение эффективности использования энергии в бюджетной сфере // Энергоэффективность. Опыт. Проблемы. Решения. - 2005. - Вып. 2-3.

2. Методика определения потребности в топливе, электрической энергии и воде при производстве и передаче тепловой энергии и теплоносителей в системах коммунального теплоснабжения. - М.: ЗАО «Роскоммунэнерго», 2003.

3. Гольдштейн В.Г. и др. Применение графических систем для оперативной оценки состояния электрооборудования электрических сетей: Сб. тр. XI Междунар. конф. по электр. машинам и энергосистемам; София, 2005 г. - София: Болгарская секция IEEE, 2005. Том 1. - С. 69-71.

4. Электротехнический справочник. Т. 4 // Под общ. ред. В.Г. Герасимова, А.Ф. Дьякова, Н.Ф. Ильинского, В.А. Лабунцова, В.П. Морозкина. - М.: МЭИ, 2004.

5. Методические указания по нормированию потребления тепловой и электрической энергии в учреждениях и организациях социальной сферы. - Минск: УВИЦ при УП «Белэнергосбережение», 2003. - 82 с.

6. Степанов В.П. и др. Методы вероятностного моделирования в расчетах характеристик электрических нагрузок потребителей. - М: Энергоатомиздат, 2007. - 258 с.

Размещено на Allbest.ru