Снижение расхода электроэнергии в электроустановках зданий - Общедомовые электроустановки

Кроме внутриквартирного электрооборудования и бытовых электроприборов в жилых домах установлено различное электротехническое оборудование, которое обеспечивает нормальное функционирование здания. К нему относятся осветительные установки общедомовых помещений (лестничных клеток, тамбуров, поэтажных карманов и коридоров, подполий, чердаков, машинных помещений, лифтов и др.), электрооборудование лифтов, систем дымоудаления и пожарной сигнализации, усилители телеантенн коллективного пользования, а в ряде домов — и насосы подкачки, в том числе противопожарного оборудования. Потребление электроэнергии современными многоэтажными жилыми зданиями существенно повысилось. Если в пятиэтажных зданиях основным элементом общедомового электрооборудования являются осветительные установки со средней мощностью 20 Вт на квартиру и годовым электропотреблением примерно 100 кВт-ч, то в зданиях высотой 9—12 этажей средняя мощность установленного электрооборудования составляет 150—200 Вт, а годовое электропотребление — 200—300 кВт-ч на квартиру.
Инструкция СН 544-82 устанавливает минимальные нормы освещенности общедомовых помещений от светильников общего освещения. При расчете освещенности поверхности (преимущественно пола) обычно не учитывают свойства материала, из которого она выполнена. Освещенность равна отношению светового потока, падающего на эту поверхность, к ее площади и измеряется в люксах. Наименьшая освещенность на ступенях лестниц и в коридорах принята 50 лк при люминесцентных светильниках и 10 лк при светильниках с лампами накаливания, в вестибюлях и лифтовых холлах — соответственно 75 и 30 лк. В тепловых пунктах, насосных, электрощитовых, машинных отделениях и аналогичных помещениях наименьшая освещенность при освещении лампами накаливания составляет 30 лк, в шахтах лифтов, на чердаках и техподпольях — 5 лк. В домах до 5 этажей включительно проектируют одну систему рабочего освещения, в домах 6 этажей и выше — два вида: рабочего и эвакуационного освещения, которое должно обеспечивать по линиям основных проходов и на ступенях лестниц освещенность не менее 0,5 лк. Эвакуационное освещение должно быть включено в течение всего темного времени суток, рабочее освещение может отключаться на ночной период спада интенсивности движения людей по дому, обычно с 23—24 ч до 6 ч. Указанное функционирование систем освещения является значительным резервом экономии электроэнергии. Число часов горения светильников и расход электроэнергии при этом снижаются на 20—30 %.
Освещение общедомовых помещений может включаться вручную с помощью обычных выключателей. Однако это всегда связано с перерасходом электроэнергии из-за несвоевременного отключения светильников. С целью экономии электроэнергии освещение рационально включать автоматически. Для этого могут быть использованы фотореле, программные реле или реле времени. Наиболее рационально применение фотореле, которые управляют включением светильников в зависимости от уровня естественной освещенности.
Чувствительным элементом таких реле является фоторезистор, сопротивление которого зависит от уровня освещенности. Промышленность выпускает несколько типов фотореле (ФР-1, АО), которые применяют в жилых зданиях. В новых микрорайонах, в которых действуют объединенные диспетчерские службы (ОДС), управление внутридомовым освещением часто передается на пульт ОДС.
Для отключения рабочего освещения на ночные часы дополнительно к фотореле устанавливают реле времени, например типа 2РВМ, которые своими контактами отключают рабочее освещение в 24 ч и включают его в 6 ч утра. Эти реле допускают регулирование времени срабатывания, что позволяет использовать их в домах всех широт.
Стремление к прокладке для системы рабочего освещения одного стояка на подъезд часто приводит к установке на лестничной площадке одного светильника. Как показали расчеты, такая установка часто приводит к необходимости завышать мощность ламп и, следовательно, вызывает перерасход электроэнергии. Поэтому при проектировании освещения лестничных клеток всегда должен быть рассмотрен вариант с размещением не только одного, но и двух светильников, расположенных по оси лестничного марша.
С целью экономии электроэнергии светильники в запираемых поэтажных карманах и коридорах должны включаться через индивидуальные выключатели, выключатели следует предусматривать и у светильников мусоросбросов, мусоросборников и других светильников кратковременного пользования. Для жилых зданий также может быть применена система освещения с постоянно темной лестничной клеткой, освещаемой от устройств кратковременного включения только при нахождении людей на лестнице. Применение таких систем обеспечивает значительную экономию электроэнергии, однако не совсем удобно для жителей. Это неудобство связано прежде всего с тем, что при выходе из квартиры приходится открывать дверь на темную лестницу. Кроме того, постоянно темная лестничная клетка (за исключением светильника на первом этаже, который должен быть непрерывно включен), как показала практика, приводит к ухудшению санитарного состояния лестниц. Экономия электроэнергии системой с темной лестничной клеткой снижается по мере увеличения этажности зданий и увеличения числа проживающих в доме людей. Поэтому такие системы рационально устраивать только в малоэтажных домах (до 3—5 этажей). К сожалению, наиболее простые устройства — выключатели с выдержкой времени на отключение типа АВ-2, работающие на пневматическом принципе, — выпускаются в недостаточном количестве. Проектирование указанной системы на различных реле времени связано с доработкой существующих устройств и поэтому она не нашла применения в практике нового строительства.
Сильная зависимость срока службы ламп накаливания от напряжения питания привела к попыткам использования схем с полупроводниковыми диодами. В таких схемах в общий провод, питающий параллельно включенные лампы накаливания, включают диод. При этом лампы питаются выпрямленным током одной полярности. Действующее напряжение на лампах при этом снижается с 220 до 110 В.
Основным параметром, характеризующим экономичность источника света, является его световая отдача, т. е. затраты электрической энергии на создание единицы светового потока. Для ламп накаливания, работающих при напряжении ниже номинального, световая отдача снижается в (U/Uном)2 раз, где U — напряжение, при котором лампа работает; Uном— ее номинальное напряжение. В нашем случае при 17=0,5 Uном световая отдача ламп будет составлять 0,25 номинальной. Следовательно, для создания одного и того же светового потока в схеме с диодом необходимо затратить в 4 раза больше электроэнергии, чем в обычных схемах. Поэтому увеличение срока службы ламп накаливания путем их включения на пониженное напряжение нельзя признать рациональным из-за существенного перерасхода электроэнергии.
В домах выше 5 этажей устанавливают пассажирские лифты грузоподъемностью 320, 500 и 1000 кг со скоростью движения 0,71; 1; 1,6 и 2 м/с. Основным потребителем электроэнергии в лифтах является двигатель. Преимущественное распространение получили лифты с односкоростными и двухскоростными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. В схемах с односкоростным двигателем его пуск осуществляется подключением обмотки статора к напряжению сети, остановка — отключением от сети с одновременным наложением колодок механического тормоза. Такая система не обеспечивает высокой точности остановки кабины, так как длина тормозного пути определяется постоянной тормозной силы и переменной загрузкой кабины пассажирами. Более совершенной является схема с двухскоростным двигателем и двумя независимыми обмотками на статоре, обеспечивающими соотношение скоростей 1:3 или 1:4. Пуск таких лифтов осуществляется подключением к сети обмотки большей скорости. Перед остановкой эта обмотка отключается и включается вторая обмотка, уменьшая тем самым скорость подхода лифта к остановке в 3—4 раза. Окончательная остановка происходит при отключении обмотки малой скорости и наложении механического тормоза.
Современные лифты выполняют с противовесом, который должен уравновесить массу кабины и часть номинального поднимаемого груза (40—60 %). Это значительно снижает мощность двигателя и приводит к выравниванию графика нагрузки двигателя, вследствие чего сокращается его перегрев в процессе работы.
Производительность пассажирских лифтов в значительной степени определяется скоростью их движения и временем загрузки кабины. Для лифтов с автоматически действующими дверями суммарные потери времени, определяемые работой дверей и загрузкой кабины, составляют 6—8 с. С увеличением грузоподъемности кабины влияние времени загрузки кабины может быть значительным, в связи с чем высокоскоростные лифты грузоподъемностью 500 кг и более при режиме движения с остановками на каждом этаже теряют свои скоростные преимущества и увеличивают расход электроэнергии за счет частых пусков и торможений. Повышение производительности двух и более лифтов, работающих со скоростью более 1,4 м/с, при одновременном снижении удельного расхода электроэнергии может быть достигнуто организацией режимов остановки (через этаж или другого), вызова только одного лифта. В лифтах новых моделей блокировка вызова предусмотрена непосредственно в схеме управления. В более старых моделях такой блокировки нет, поэтому на каждом этаже кнопки вызова взаимно блокируют так, чтобы при нажатии одной из них цепь второй автоматически размыкалась и оставалась в разомкнутом состоянии до момента исполнения команды о приходе лифта на данный этаж. В домах высотой 9 этажей применение указанной блокировки позволяет экономить на каждом лифте около 6,5 % расхода электроэнергии.