住宅用電與節(jié)能

1、<p><b>　　住宅用電與節(jié)能</b></p><p>　　摘要 根據(jù)國家節(jié)能政策并結(jié)合最新《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ242-2011要求，針對一些地區(qū)片面放大住宅用電負荷情況，通過對中原地區(qū)一些典型住宅小區(qū)的用電負荷調(diào)查分析，提出符合實際情況和節(jié)約能源的住宅小區(qū)用電負荷設(shè)計選取的建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞住宅 用電負荷 變壓器負載率 節(jié)能

2、 </p><p>　　中途分類號：S210.4 文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ242-2011對不同面積的住宅最低用電負荷作出了明確規(guī)定：“建筑面積《60m2，3kW；60m2150m2,6kW+超出部分（按40~50W/m2計算）。”，通過對中原地區(qū)幾個典型規(guī)模小區(qū)實際住戶用電情況的調(diào)查，結(jié)合住宅建筑電氣設(shè)計標準的發(fā)展史（住宅負荷指標：7

3、0年代，2W/ m2；80年代，10W/ m2；90年代，10W/ m2；2000年后50～60 W/ m2），談談住宅、住宅小區(qū)用電負荷計算與節(jié)能的關(guān)系。 </p><p>　　1、住宅小區(qū)調(diào)查情況 </p><p><b>　　小區(qū)1 </b></p><p>　　某省會城市單位多層（5—7層，無電梯）住宅小區(qū)，為70～80年代興建的住宅小

4、區(qū)，總建筑面積約33300 m2，總戶數(shù)508，小區(qū)入住率95%。 </p><p>　　住戶用電實際配置標準（按當時的規(guī)范規(guī)定）如下：建筑面積60m2以下，202戶，1.5kW，戶內(nèi)配電箱主進斷路器為In=20A，電表5（20）A；60m2<建筑面積《90m2，284戶，2kW，戶內(nèi)配電箱主進斷路器為In=25A，電表5（20）A；90m2<建筑面積《150m2，12戶，2.5kW，戶內(nèi)配電箱主進斷

5、路器為In=32A，電表10（40）A。從變電所到每幢住宅樓有一路～220/380V電源（根據(jù)不同單元數(shù)，所用的電纜大小不等），每個單元（18戶）主進斷路器In=100A。 </p><p>　　住宅變壓器安裝容量630kVA（單位負荷指標約為18.9VA/ m2），運行20多年，平均負載率在81%左右，高峰時段也無過負荷跳閘事故。若要滿足現(xiàn)行《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》要求，按照需要系數(shù)法計算，住宅變壓器安裝容量需

6、要2*630kVA，計算負載率在83%。 </p><p><b>　　小區(qū)2 </b></p><p>　　同上城市某高層住宅小區(qū)，為2001-2004年建成的小區(qū)，建筑層數(shù)12~32層（建筑高度<100m），總建筑面積314290m2，其中住宅建筑面積245000m2，總戶數(shù)1463戶，小區(qū)入住率80%左右。 </p><p>　　戶

7、型比例分別為建筑面積60m2以下，360戶，戶內(nèi)配電箱主進斷路器為In=40A，電表10（40）A；60m2150m2，120戶，戶內(nèi)配路器In=80A，電表電箱主進斷20（80）A；建筑面積>150m2，考慮戶式中央空調(diào)，戶內(nèi)配路器為三相In=63A，電表電箱主進斷15（60）A（按照建設(shè)單位等方面對高檔小區(qū)的要求，每戶用電配置容量分別為單相6kW，8kW，10kW，12kW和三相8kW，另有樓王1戶，建筑面積600m2，按三相

8、12kW配電）。按每且單元分段電纜（每段不超過10層）進線，In=315～400A。 </p><p>　　住宅變壓器總安裝容量9020kVA（單位負荷指標約為28.7VA/ m2），住宅變電所均設(shè)置在高層住宅樓地下室，其中容量為630kVA變壓器4臺，容量為500kVA變壓器13臺，設(shè)計變壓器負載率為75%。（根據(jù)當?shù)毓╇姴块T的要求，住戶按照38VA/ m2計算，變壓器總安裝容量為9310kVA，計算負載率約7

9、2.7%。）實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，變壓器負載率平均約為35.6%，即使考慮另外20%全部入住，負載率為44.5%，不足50%。 </p><p><b>　　小區(qū)3 </b></p><p>　　同上城市西區(qū)的一個多層住宅小區(qū)，2006年按照國家“70-90”政策要求建設(shè)。小區(qū)共有住戶1092戶，住宅總建筑面積96900平方米，其中90平方米及其以下住宅占75.1%?，F(xiàn)小區(qū)入

10、住率達到85%。 </p><p>　　戶型比例分別為建筑面積60m2以下，280戶，用電負荷4kW，戶內(nèi)配電箱主進斷路器為In=32A，電表10（40）A；60m2<建筑面積《90m2，520戶，用電負荷6kW，戶內(nèi)配電箱主進斷路器為In=40A，電表10（40）A；90m2<建筑面積《150m2，292戶，用電負荷8kW，戶內(nèi)配電箱主進斷路器為In=50A，電表15（60）A。每個單元（12戶）獨

11、立進線，主進斷路器In=100～160A。 </p><p>　　設(shè)計住宅變壓器總安裝容量3000kVA（單位負荷指標約為31.0VA/ m2），選用容量為500kVA的箱式變電站6臺，設(shè)計變壓器負載率為81%。（住戶按照每平方米0.03VA設(shè)計，低于當?shù)毓╇姴块T每平方米0.038VA要求）實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，變壓器負載率平均約為35%，即使考慮另外15%全部入住，載率為41.2%，不足50%。 </p>

12、<p>　　表1小區(qū)2和小區(qū)3實際安裝容量統(tǒng)計 </p><p>　　2、變壓器損耗和成本分析 </p><p>　　以SCB10系列10kV級無勵磁調(diào)壓干式變壓器為例，500kVA、630kVA和800kVA三種住宅小區(qū)常用規(guī)格的損耗在負荷率40%、50%、65%和75%情況下的綜合功率損耗分析見表2。（本計算的技術(shù)參數(shù)參考一家公司10kV級無勵磁調(diào)壓干式變壓器系列產(chǎn)品說明書

13、，計算公式略） </p><p>　　表2變壓器損耗分析表 </p><p>　　從上表可以計算出：單臺干式變壓器，容量每提高1個數(shù)量規(guī)格，功率損耗增加16.1%～18.6%，年損耗耗電量增加17.2%～19.7%。 </p><p>　　某制造公司的SCB10網(wǎng)上報價：500kVA、13.65萬元；630kVA、15.98萬元；800kVA、19.55萬元（干式變

14、壓器的價格會因國際市場的銅、鎳等金屬價格和建筑市場的繁榮程度高低浮動，但不同容量規(guī)格的干式變壓器報價趨勢不會有大的變化）。可以計算出，容量每提高1個數(shù)量規(guī)格，價格增加17.1%～22.3%。 </p><p>　　研究結(jié)果表明，用于民用住宅建筑的10kV級干式變壓器的經(jīng)濟運行負載率為60%~75%。除上述小區(qū)1變壓器總安裝容量略低外，如果小區(qū)2和小區(qū)3的變壓器要達到60%以上經(jīng)濟負載率，變壓器總安裝容量可以減少2

15、0%以上；相當于變壓器容量規(guī)格降低1~2個級別（或減少變壓器數(shù)量），不僅可以節(jié)省直接投資，更重要的是節(jié)省每年的變壓器運行損耗，大大降低能耗。 </p><p>　　以小區(qū)2為例，可以選用12臺SCB10-500kVA變壓器，總安裝容量6000kVA（單位用電指標約為19.1VA/ m2），比現(xiàn)有裝機容量9020kVA減少3000kVA，變壓器負載率約為69%，在經(jīng)濟運行區(qū)間內(nèi)。小區(qū)可以減少變壓器損耗93407.2

16、千瓦，年節(jié)電252135.6千瓦時。 </p><p>　　同樣，小區(qū)3，可以選用4臺SCB10-500kVA變壓器，總安裝容量2000kVA（單位用電指標約為20.6VA/ m2），比現(xiàn)有裝機容量3000kVA減少1000kVA，變壓器負載率約為73%，在經(jīng)濟運行區(qū)間內(nèi)。小區(qū)可以減少變壓器損耗49799.6千瓦，年節(jié)電81398.05千瓦時。 </p><p>　　3、住戶用電設(shè)備調(diào)查分

17、析 </p><p>　　由于住宅建筑面積不同，住戶的家用電器及其他用電設(shè)備也有差異。城市家庭一般都有電視和音響、冷暖空調(diào)、電冰箱、洗衣機、電飯堡、微波爐、計算機、抽油煙機等家用電器，條件好的家庭還有電磁爐、浴霸、冷柜、電炒鍋、消毒柜、電熱水器、電吹風等大功率家電。見表3 </p><p>　　表3住戶用電負荷統(tǒng)計分析表 </p><p>　　上述小區(qū)所在城市的市政

18、府于2011年頒布“…新建住宅項目供配電設(shè)施建設(shè)管理辦法（試行）的通知”規(guī)定：“住宅項目居民用電負荷配置標準如下：住宅建筑面積50平方米及以下的，基本配置容量每戶5千瓦；建筑面積50平方米以上至90平方米的住宅，基本配置容量每戶7千瓦；建筑面積90平方米以上至120平方米的住宅，基本配置容量每戶9千瓦；建筑面積120平方米以上至160平方米的住宅，基本配置容量每戶11千瓦；建筑面積160平方米以上至200平方米的住宅，基本配置容量每戶1

19、3千瓦；建筑面積200平方米以上的住宅，不低于15千瓦；建筑面積每增加15平方米，基本配置容量增加1千瓦?！憋@然遠高于國家標準和上述調(diào)查分析的結(jié)果。 </p><p>　　在表2中，調(diào)查結(jié)果表明，在中原地區(qū)每個平均家庭用電設(shè)備的同時使用系數(shù)不到0.3，大功率用電設(shè)備同時使用概率更小一些。因此，在設(shè)計計算居民用電負荷時，按照建筑面積的大小可以分別選取3千瓦、4.5千瓦和6千瓦（見表3）?？梢钥闯霰?的數(shù)值與國家住宅

20、規(guī)范的最低用電負荷要求基本一致。 </p><p>　　表4住宅項目居民用電負荷配置參考值 </p><p>　　如果按照表4的建議設(shè)計取值，小區(qū)2和小區(qū)3的計算結(jié)果見表5： </p><p>　　表5小區(qū)2和小區(qū)3假定計算安裝容量 </p><p>　　表5的負載率計算結(jié)果與前面所述降低變壓器損耗的分析一致。同時，住宅單元（或高層住宅單元分

21、段）主斷路器可以降低1～2個規(guī)格數(shù)量級，進線電纜截面也可以可以降低1～2個規(guī)格數(shù)量級，實現(xiàn)滿足住戶用電要求前提下的投資節(jié)省。 </p><p>　　我國城鎮(zhèn)新建住宅面積從2006年的6.3億平方米，已經(jīng)發(fā)展到2011年的9億平方米。如果從現(xiàn)在起，住宅用電指標在現(xiàn)有設(shè)計采用的35～50VA/ m2標準減少5VA/ m2，每年將減少變壓器安裝容量45億伏安，相當于減少9000臺容量為500 kVA的變壓器，既節(jié)約大量

22、投資，又節(jié)省可觀的電能損耗。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　盡管存在地域的差別、大中小城市發(fā)展不均衡、城鄉(xiāng)生活方式不同等因素，但隨著當今世界由于微電子新技術(shù)、電子新技術(shù)、電氣新技術(shù)飛速發(fā)展，住宅用電設(shè)備的能耗也會越來越小；同時，太陽能等多種新能源的家電產(chǎn)品也會在家庭中越來越多見，即是說未來十數(shù)年中家庭用電負荷也不大可能有大的增加。

23、筆者認為，住宅項目一味追求高用電負荷配置標準不僅是與國家節(jié)能減排政策有悖的，而且會造成前期投資的增加和后期運行的浪費。按照國家規(guī)范《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ242-2011的最低要求設(shè)計選擇變壓器容量，完全能滿足未來幾十年不同家庭的用電需求，也真正實現(xiàn)節(jié)約能源、減少浪費的目的。 </p><p>　　作者：張將，男，1993年4月生，重慶大學電氣學院2011級1107班學生 </p><p

24、><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　國家標準：《住宅建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ242-2011 </p><p>　　國家行業(yè)標準：《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008 </p><p>　　任元會主編《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》（第三版） </p><p>　　《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措

25、施》（2003） </p><p>　　SCB-10系列10kV級干式電力變壓器技術(shù)說明書 </p><p><b>　　英文： </b></p><p>　　題目：Residential electricity & Energy conservation </p><p>　　作者：Zhang Jiang &l