Оценка энергетического эффекта от перевода времени
Рассмотрим какое влияние оказывает перевод стрелок на электропотребление различных групп потребителей.
Все процессы потребления электроэнергии могут быть разделены на силовые, тепловые, электрохимические, электрофизические, освещение.
К силовым процессам относятся процессы, на которые расходуется механическая энергия, необходимая для привода различных механизмов и машин (насосов, вентиляторов, компрессоров, дымососов, металлорежущих станков, подъемно—транспортного оборудования и т.д.). В производственном секторе затраты электрической энергии зависят от объема производства.
К тепловым процессам относятся процессы, расходующие тепло различных потенциалов. Они разделяются на высокотемпературные, среднетемпературные, низкотемпературные и криогенные процессы. Высокотемпературные процессы, осуществляемые при температуре выше 500 0С включают:
а) термические (термообработка, нагрев под прокатку, ковку, штамповку, плавление металлов);
б) термохимические (производство стали, ферросплавов; выплавка чугуна, никеля; производство стекла, цемента и т.п.).
Среднетемпературные процессы, выполняются при температуре от 150 до 500 0С. Это процессы сушки, варки, выпаривания, нагрева, мойки. Низкотемпературные процессы осуществляются при температуре от —153 до 150 0С (отопление, горячее водоснабжение, кондиционирование воздуха и др.). Криогенные процессы происходят при температуре ниже —153 0С (разделение воздуха на составляющие, ожижение и замораживание газов и др.).
Электрохимические и электрофизические процессы выполняются при использовании электрической энергии; к ним относятся электролиз металлов и расплавов, электрофорез, электронно—лучевая и светолучевая обработка металлов, плазменная и ультрафиолетовая обработка металлов и др.
В зависимости от группы потребителей доля этих процессов будет значительно различаться.
Структура процессов потребления электроэнергии для групп потребителей «Население» и «Промышленность», выглядит следующим образом.
Таблица 4 – Структура процессов потребления электроэнергии различных групп потребителей
| Процессы потребления электроэнергии | «Население», % | «Промышленность», (машиностроительная промышленность), % | МУП «Новосибирский метрополитен» |
| силовые | 61,1 | ||
| тепловые | 15,8 | ||
| электрохимические | |||
| освещение | 23,1 |
Освещение в свою очередь разделяется на естественное и искусственное. Существуют нормативы по освещенности рабочих мест для предприятий, промышленности, учебных заведений и др. При отсутствии или недостаточности естественного освещения необходимо искусственное.
Расход электроэнергии на освещение промышленных предприятий составляет в среднем по отраслям промышленности 5 — 10% их общего потребления. По отдельным отраслям расход электроэнергии на осветительные установки существенно колеблется: в металлургических предприятиях — около 5%, горнорудная промышленность – 5%, химическая – 2%, нефтедобывающая — 5%,газовая – 2%, в машиностроении—15%, в легкой промышленности — и среднем 12%. На некоторых предприятиях легкой промышленности доля расхода электроэнергии на осветительные установки превышает 30%. В медицинских учреждениях доля расхода электроэнергии на освещение составляет— 30 — 60 %, в дошкольных учреждениях освещение потребляет от 10% до 15% от общего электропотребления, в учреждениях образования 50—70%, в административных учреждениях – 40—60%.
Как видно из выше приведенных данных потребление электроэнергии на освещение занимает значительную долю в общем потреблении коммунально—бытовых потребителей, многих отраслей промышленности и непромышленных потребителей. Так как доли данных отраслей в структуре потребления электроэнергии являются самыми значительными, снижение потребления электроэнергии на освещение, будет оказывать существенное значение на изменение графиков нагрузки.
Переход на зимнее и летнее время используется с целью наиболее оптимального использования светового дня, соответственно для снижения потребления электроэнергии на освещение в утренние и вечерние часы.
Большое влияние сдвига времени на уровень и характер потребления оказывает величина коммунально—бытовой нагрузки, а также совпадение светового дня с периодом максимальной бытовой активности. Изменения характера потребления связанного с переходом на зимнее и летнее время и использованием декретного время можно рассмотреть с помощью Рисунка 18
Рисунок 18 – График совмещения продолжительности светового дня с периодом наибольшей бытовой активности потребителей при переводе стрелок часов на летнее и зимнее время и отмене летнего и декретного времени
Из рисунка 18 видно, что сдвиг времени на летний период на 1 час позволяет более оптимально использовать световой день.На рисунке также приведены графики восхода и заката для вариантов возврата к поясному времени при сохранении летнего (отмены декретного времени) и варианта возврата к поясному времени при отмене декретного и летнего времени. Отмена декретного и летнего времени приводит к тому, что восход солнца в среднем будет приходиться на 2—3 часа ночи. При этом для июня (период самой большой продолжительности светового дня) темное время суток будет в первом случае наступать ориентировочно в 21:30, во втором — в 20:30. При отказе от декретного и летнего времени в большую часть года естественная освещенность будет прекращаться до завершения окончания периода рабочего времени (до 18:00).
Освещение
Освещение, создание освещённости поверхностей предметов, обеспечивающее видимость этих предметов или возможность их регистрации светочувствительными веществами или устройствами. Значение освещения определяется тем, что посредством зрения люди получают наибольший объём информации о внешнем мире. Освещение играет также большую роль как полезный обще физиологический фактор, который способствует появлению благоприятного для отдыха или работы психического состояния людей и имеет важное санитарно—гигиеническое значение. С улучшением освещения почти во всех случаях повышаются производительность труда (и иногда значительно — на 15% и более) и качество работы, понижается производственный травматизм, а на улицах и дорогах — аварийность транспорта. Затраты на улучшение освещения в большинстве случаев быстро окупаются экономически.
Освещение, удовлетворяющее гигиеническим и экономическим требованиям, называется рациональным. Гигиенические требования основаны на изучении важнейших характеристик зрения людей: остроты различения, контрастной и цветовой чувствительности глаза, скорости зрительного восприятия, устойчивости ясного видения. При создании освещения производственных помещений или рабочих мест необходимо учитывать степень точности выполняемой работы, контрастность объекта различения по отношению к фону, необходимость различения быстродвижущихся или удалённых деталей, продолжительность зрительной работы, а в ряде случаев — опасность травматизма, освещение должно обеспечивать достаточную и постоянную во времени освещённость поверхностей, необходимое распределение яркостей в окружающем пространстве, отсутствие слепящего действия источников света, благоприятный спектральный состав света и правильное направление его падения. Устройство рационального освещения часто является сложной инженерно—гигиенической задачей. Низкое качество освещения может быть причиной заболеваний (близорукость школьников, спазм аккомодации и др.), травм, зрительного и общего утомления. Хорошее освещение создаёт благоприятные условия для жизни и деятельности человека.
Единица освещенности — люкс (лк) — это освещенность поверхности площадью 1 м2 световым потоком 1 лм (лм/м2). Освещенность поверхности не зависит от ее световых свойств.
Установки электроосвещения различных видов выполняют во всех производственных и бытовых помещениях, в общественных, жилых и других зданиях, на улицах, площадях, дорогах, проездах. Кроме установок общего применения имеются специальные, например, для облучения растений в сельском хозяйстве, лечебных целей в медицинских учреждениях, регулирования и управления движением на транспорте и технологическими процессами на производстве и т.д.
При освещении производственных помещений используют естественное освещение, создаваемое светом неба(прямым и отраженным), искусственное, осуществляем с электрическими лампами, и совмещенное, при котором в светлое время суток недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.B спектре естественного (солнечного) света в отличие от искусственного гораздо больше необходимых для человека ультрафиолетовых лучей. Для естественного освещения характерна высокая диффузность (рассеянность) света, весьма благоприятная для зрительных условий работы.
Естественное освещение подразделяют на боковое, осуществляемое через световые проемы в наружных окнах; верхнее, осуществляемое через аэрационные и зенитные фонари, проемы в перекрытиях, а также через световые проемы в местах перепада высот смежных пролётов зданий; комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое.
По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на следующие виды: рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное, дежурное.
Основным видом освещения для обеспечения нормальной деятельности во всех помещениях и на открытых участках, где в тёмное время суток производятся работы или, происходит движение транспорта и людей, является рабочее.
Основная задача освещения на производстве — создание наилучших условий для видения. Эту задачу возможно решить только осветительной системой, отвечающей следующим требованиям:
1. Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеру зрительной работы, который определяется следующими тремя параметрами:
2. Необходимо обеспечить достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности, а также в пределах окружающего пространства. Если в поле зрения находятся поверхности, значительно отличающиеся между собой по яркости, то при переводе взгляда с ярко освещенной на слабо освещенную поверхность, глаз вынужден переадаптироваться, что ведет к утомлению зрения.
3. На рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени. Наличие резких теней создает неравномерное распределение поверхностей с различной яркостью в поле зрения, искажает размеры и формы объектов различения, в результате повышается утомляемость, снижается производительность труда. Особенно вредны движущиеся тени, которые могут привести к травмам. Тени необходимо смягчать, применяя, например, светильники со светорассеивающими молочными стеклами.
4. В поле зрения должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Блескость — повышенная яркость светящихся поверхностей, вызывающая нарушение зрительных функций (ослепленность), т. е. ухудшение видимости объектов.
5. Величина освещенности должна быть постоянной во времени. Колебания освещенности, вызванные резким изменением напряжения в сети, имеют большую амплитуду, каждый раз вызывая переадаптацию глаза, приводят к значительному утомлению. Пульсация освещенности связана также с особенностью работы газоразрядных ламп.
Коэффициент пульсации освещенности Кп—критерий оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.
6. Следует выбирать оптимальную направленность светового потока, что позволяет в одних случаях рассмотреть внутренние поверхности деталей, в других— различить рельефность элементов рабочей поверхности.
7. Следует выбирать необходимый спектральный состав света. Это требование особенно существенно для обеспечения правильной цветопередачи, а в отдельных случаях для усиления цветовых контрастов.
Правильную цветопередачу обеспечивают естественное освещение и искусственные источники света со спектральной характеристикой, близкой к солнечной. Для создания цветовых контрастов применяют монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.
8. Все элементы осветительных установок: светильники, групповые щитки, понижающие трансформаторы, осветительные сети, должны быть достаточно долговечными, электробезопасными, а также не должны быть причиной возникновения пожара или взрыва. Обеспечение указанных условий достигается применением зануления или заземления, ограничением напряжения для питания местных и переносных светильников до 42 В и ниже (36, 24, 12 В), выбором оборудования, соответствующего условиям среды в помещениях, и защитой элементов осветительных сетей от механических повреждений при эксплуатации. Кроме того, необходимо уменьшить до минимума теплоту, выделяемую осветительной установкой, и шум.
9. Установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.
Освещенность и качество освещения.
Нормы освещенности в помещениях и на рабочих местах и нормы качества освещения (равномерность освещения, ограничение ослепленности и пульсаций освещенности при использования для освещения разрядных ламп) должны выбираться по главе СНиП 23—05—95, по проектированию естественного и искусственного освещения, а при наличии отраслевых норм искусственного освещения для данной отрасли промышленности или вида производства, утвержденных в установленном порядке, на основании этих норм. При проектировании электрического освещения должны учитываться условия естественного освещения в помещениях. В случаях, предусмотренных нормами (СНиП 23—05—95 при отсутствии в помещениях естественного освещения должно предусматриваться повышение освещенности, а в помещениях с недостаточным по нормам естественным освещении предусматриваться совмещенное освещение, при котором недостаток естественного света дополняется искусственным.
Естественная и искусственная освещенность
Потребление энергии на освещение рассматривают с двух позиций – доля потребления на основное освещение, которое используется в любое время суток и не зависит от природной или естественной освещенности, изменение потребления энергии на освещение, которое зависит от естественной освещенности. Это связано с тем, что характер у процессов разный.
1)Длительность светлого времени суток. В отсутствии других факторов, можно предположить, что светлое время суток имеет следующий характерв соответствии с рисунком 19.
Рисунок 19 — Характер изменения светлого времени суток
2)Интенсивность светового потока, обусловленная природной облачностью. Процесс изменения облачности может иметь различный характер, например за 2005 год этот процесс представлен в соответствии с рисунком 20. Здесь облачность с баллом 1 соответствует наиболее облачному, а 5 — ясному дню.
Рисунок 20 — Годовой график частоты появления облачности различных баллов
3)Структура потребителей и график осветительной нагрузки. Известно, что наибольшее изменение наблюдается у коммунально—бытового потребления, так как по ГОСТам и СНИПам промышленное освещение непрерывное и мало зависит от естественной освещенности. Суточный график изменения осветительной нагрузки для коммунально—бытовых потребителей, который без учёта влияния облачности (например, ясный день) имеет вид в соответствии с рисунком 21:
Рисунок 21 — Суточный график изменения осветительной нагрузки для коммунально—бытовых потребителей
На данном графике можно выделить характерные периоды. В указанные периоды основное влияние оказывают следующие факторы:
· 1,5 периоды – Уличное освещение в ночное время суток;
· 2,4,5 периоды – Освещение в помещениях;
· 3 период – Отсутствие осветительной нагрузки.
Поскольку замеров фактических величин осветительной нагрузки нет, то можно только экспертно оценить эти интервалы времени таблица 6.
Таблица 6 – Длительность интервалов, час
| Период год | t1—t2 | t2—t3 | t3—t4 | t4—t5 | t5—t6 |
| Лето | |||||
| Осень | |||||
| Зима | |||||
| Весна |
В зависимости от оснащенности современными системами освещения будет меняться и величина электропотребления, т.к. сегодня все энергосберегающие приборы предполагают наличие датчиков уровня естественной освещенности.
Тело, излучающее свет в результате преобразования энергии называют источником света. Искусственные источники света, применяемые во всех областях деятельности человека, являются электрическими, так как первичной затрачиваемой энергией используют электрический ток. К источникам света относят не только приборы с оптическим излучением в видимой части спектра (длины волны 380—780 нм), но и в ультрафиолетовой (10—380нм), и инфракрасной (780—106нм) областях спектра.
Одним из главных и важных явлений природы является свет, и трудно представить жизнь без света. Более 80% информации об окружении человек получает через зрительные ощущения. Поэтому основным назначением электрических источников света является создание требуемых для человека световых условий.
Выводы по главе 2
Для анализа математического ряда электропотребления можно использовать статистический и факторный метод. Различия заключаются в методике расчета и выводам, которые в последствии получим. Статистический анализ считается более простым, но и выводы по нему не всегда могут в полной мере ответить на поставленный вопрос. При факторном анализе, при допущении ошибки на первом этапе (отбор факторов влияния) можно сделать в итоге не верные выводы. В связи с чем в третьей главе бакалаврской работы будет проведен анализ как статистическим, так и факторным методом.
Существует много различных источников света, которые мы часто, а точнее постоянно используем в нашей повседневной жизни. Более того, без них трудно представит наш сегодняшний мир. Основным является дневной свет, который, в свою очередь, имеет различные фазы: прямой солнечный свет, ясное небо, облачное небо и т. д. Помимо дневного света, существует большое количество искусственных источников освещения, например, лампы накаливания, люминесцентные лампы. Все вышеперечисленные источники освещения имеют различное спектральное распределение энергии.
Осветительную нагрузку начинают рассчитывать еще на стадии проектирования. Для обеспечения на рабочих местах нормируемой освещенности проводят светотехнический расчет. Его задачей является определение электрической мощности установки для получения заданной освещенности. Выбор расположения, количества и типа светильников общего освещения является одним из основных вопросов, решаемых при устройстве осветительных установок, влияющим на экономичность, качество освещения и удобства эксплуатации