Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Классификация образовательных учреждений, их систем электроснабжения и электроприемников. Постановка задачи исследования 10
1.1 Классификация образовательных учреждений и их электроприемников 10
1.2 Обзор работ по теме диссертации и постановка задач исследования 13
Выводы по главе 1 22
Глава 2. Исследование электропотребления образовательных учреждений 23
2.1 Разработка методики энергоаудита образовательных учреждений 23
2.2 Исследование электропотребления высших учебных заведений 34
2.3 Исследование электропотребления средних специальных учебных учреждений .43
2.4 Исследование электропотребления общеобразовательных учреждений .49
2.5 Исследование электропотребления дошкольных образовательных учреждений 55
2.6 Исследование законов случайных изменений удельных расходов электрической энергии 56
2.6.1 Основные предпосылки 56
2.6.2 Дошкольные образовательные учреждения 60
2.6.3 Общеобразовательные учреждения 64
2.6.4 Средние и начальные специальные учебные учреждения J65
2.6.5 Учреждения высшего образования 69
2.6.6 Сравнение гистограмм изменения удельных расходов электроэнергии с графиком нормальной плотности вероятности .72
Выводы по главе 2 85
Глава 3. Разработка методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями 89
3.1 Постановка задачи 89
3.2 Расчет нормативов потребления на уровне образовательного учреждения 90
3.3 Разработка программного продукта для нормирования базового расхода электрической энергии ОУ на ЭВМ 108
3.4 Разработка методов расчета нормативов потребления электрической энергии ОУ на уровне района (города), региона, федерального округа и министерства образования 121
Выводы по главе 3 124
Глава 4. Разработка методов оценки и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях 126
4.1 Критерии оценки эффективности использования энергоносителей 126
4.2 Разработка методов ранжирования образовательных учреждений по их энергетической эффективности 132
4.3 Основные направления экономии электрической энергии 136
4.4 Повышение энергетической эффективности систем освещения 152
4.5 Определение потенциала энергосбережения и очередности внедрения энергосберегающих проектов и мероприятий 168
4.6 Разработка программного продукта для оценки потенциала энергосбережения 185
4.7 Разработка структуры и содержания программы энергосбережения в образовательных учреждениях 189
Выводы по главе 4 190
Заключение 192
Список использованных источников 193
- Классификация образовательных учреждений и их электроприемников
- Разработка методики энергоаудита образовательных учреждений
- Расчет нормативов потребления на уровне образовательного учреждения
- Критерии оценки эффективности использования энергоносителей
Введение к работе
Актуальность темы. Образовательные учреждения (ОУ) России входят в группу государственных учреждений. По данным проекта федеральной программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в РФ на 2010 - 2020 годы» в 2009 году государственные учреждения России потребили 41 млрд. кВт-ч электроэнергии. По оценкам разработчиков программы потенциал энергосбережения в этих учреждениях составляет 38% от существующего уровня потребления.
Среди государственных учреждений России крупнейшими потребителями энергоресурсов являются образовательные учреждения (ВУЗы, техникумы, ПТУ, школы, лицеи, гимназии, дошкольные учреждения и т.д.).
Исследования энергопотребления образовательных учреждений показывают, что разбросы удельных расходов электроэнергии даже для аналогичных образовательных учреждений существенны.
Затраты энергоносителей в наших ОУ в 2-3 раза выше, чем в Норвегии, Дании и других странах.
Новый Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» №261 ФЗ от 23.11.09г. обязывает все бюджетные учреждения начиная с 2010г. снижать потребление энергоносителей, в том числе электрической энергии, не менее чем на 3% в год. До 31 декабря 2012г. они должны провести энергетические обследования и разработать программы энергосбережения и повышения энергоэффективности.
Решению проблемы повышения энергоэффективности в государственных учреждениях посвящен ряд публикаций, как в нашей стране, так и за рубежом. Среди них можно отметить работы Аметистова Е.В., Асланяна Г.С, Башмакова И.А., Балыхина Г.А., Бобрякова А.В., Вагина Г.Я., Вакулко А.Г., Данилова О.Л., Директора Л.Б., Доброхотова В.П., Зенютича Е.А., Злобина А.А., Клименко А.В., Кудрина Б.И., Кузнецова А.В., Ливийского А.П., Лоскутова А.Б., Мастепанова A.M., Михайлова С.А., Солнцева Е.Б., Шпербер X. и других.
Однако, несмотря на большую актуальность проблемы повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях, она решается очень медленно, в виду отсутствия исследований закономерностей их электропотребления, методов нормирования расходов электроэнергии на различных уровнях иерархии и определения резервов энергосбережения. Решению этих вопросов и посвящена настоящая диссертация.
Связь работы с научными программами. Диссертационная работа выполнялась в рамках следующих Государственных контрактов по приоритетному направлению «Экономия энергоресурсов»:
1) «Разработка методологии формирования нормативов потребления энергоносителей объектами бюджетной сферы с учетом специфики их функционирования» №25.516.11.6080 от 25.07.07 г. с Федеральным агентством по науке и инновациям.
Проект Рособразования № 2.2.1.2/5597 «Разработка и исследование научно-методических основ формирования комплексной программы повышения энергоэффективности образовательных учреждений».
«Разработка отраслевой методики проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений» № П1519 от 04.09. 2009 г. с Федеральным агентством по образованию.
4) «Разработка научных и технологических основ диагностики
энергобезопасности и энергоэффективности использования энергоресурсов в
бюджетной сфере» № 09/04110816900012/02/235 от 17.08.2009 г. с Минэнерго
России.
Объект исследования - системы электроснабжения и электроприемники образовательных учреждений.
Предмет исследования - электропотребление, методы нормирования и повышения эффективности использования электроэнергии.
Цель работы - исследование закономерностей электропотребления, разработка методов расчета нормативов потребления и повышения эффективности использования электроэнергии в образовательных учреждениях.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные и практические задачи:
1. Классификация образовательных учреждений, их систем
электроснабжения и электроприемников.
Энергоаудит большой группы различных образовательных учреждений и исследование законов изменений удельных расходов электроэнергии.
Разработка методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательных учреждений на различных уровнях иерархии.
4. Разработка методов оценки потенциала электросбережения и
повышения эффективности использования электроэнергии.
Методы научных исследований. Для решения поставленных задач использовались методы инструментального исследования (энергоаудита) большой группы различных образовательных учреждений, аппарат теории вероятности и математической статистики, методы технико-экономического анализа.
Научная новизна работы.
1. Определены законы изменений удельных расходов электроэнергии
различных типов образовательных учреждений, что позволяет их ранжировать
по энергоэффективности, определять очередность проведения энергетических
обследований и их сертификации.
Разработаны методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями с учетом результатов их инвентаризации, что позволяет повысить точность расчета нормативов и проводить нормирование в системе электронного документооборота.
Разработаны методы оценки потенциала экономии электроэнергии в образовательных учреждениях, позволяющие составлять программы
энергосбережения и выполнять требование федерального законодательства по снижению потребления электроэнергии не менее чем на 3% в год. Практическая ценность результатов работы.
Проведенные энергетические обследования энергопотребления большой группы (около 500) образовательных учреждений различного профиля в 10 регионах России позволили получить закономерности изменения их электропотребления и определить основные направления энергосбережения.
Разработанные методы расчета нормативов потребления электроэнергии доведены до практического применения и уже используются в образовательных учреждениях Приволжского федерального округа.
Разработанные методы повышения эффективности использования электроэнергии позволяют снизить электропотребление образовательных учреждений на 20-30% за счет внедрения энергосберегающих проектов со сроком окупаемости до двух лет и дополнительно на 30-40% за счет внедрения мероприятий со сроком окупаемости 5 лет и более.
Достоверность полученных результатов подтверждается результатами инструментальных исследований большой группы ОУ различного профиля, хорошим совпадением результатов расчета нормативов потребления по предлагаемой методике с данными фактических замеров и результатами внедрения энергосберегающих мероприятий в большом количестве ОУ.
Реализация результатов работы.
1. Разработанные в диссертационной работе рекомендации по экономии
электроэнергии были использованы ООО «Нижегородский Инвестиционный
Центр Энергоэффективности-НН» при энергетических обследованиях около
200 образовательных учреждений. Расчетный экономический эффект от
внедрения энергосберегающих мероприятий составил 20 млн. руб.
2. Материалы диссертации были использованы при разработке
региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение
энергетической эффективности Нижегородской области на 2010-2014 годы и на
перспективу до 2020 года» с расчетным экономическим эффектом 27 млн. руб.
3. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе
НГТУ при чтении курса лекций «Экономия энергоресурсов» и дипломном
проектировании.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Результаты энергетических обследований (энергоаудита)
образовательных учреждений различного профиля.
2. Закономерности изменения удельных расходов электрической энергии.
3. Методы расчета нормативов потребления электроэнергии
образовательными учреждениями на различных уровнях планирования.
4. Методы расчета экономии электрической энергии и оценки потенциала
электросбережения в образовательных учреждениях.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских научно-технических конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 2003 г.) и «Российский энергоэффективный город», (г. Казань,
2010 г.), на международных конференциях «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2003 и 2010 гг.), «Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений» (г. Москва, 2009), на совещании-семинаре «Энергоэффективная школа», (г. Москва, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, 2 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 158 наименований, 8 приложений и содержит 177 страниц основного текста.
Классификация образовательных учреждений и их электроприемников
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные и практические задачи: 1. Классификация образовательных учреждений, их систем электроснабжения и электроприемников. 2. Энергоаудит большой группы различных образовательных учреждений и исследование законов изменений удельных расходов электроэнергии. 3. Разработка методов расчета нормативов потребления электроэнергии образовательных учреждений на различных уровнях иерархии. 4. Разработка методов оценки потенциала электросбережения и повышения эффективности использования электроэнергии. Методы научных исследований. Для решения поставленных задач использовались методы инструментального исследования (энергоаудита) большой группы различных образовательных учреждений, аппарат теории вероятности и математической статистики, методы технико-экономического анализа. Научная новизна работы. 1. Определены законы изменений удельных расходов электроэнергии различных типов образовательных учреждений, что позволяет их ранжировать по энергоэффективности, определять очередность проведения энергетических обследований и их сертификации. 2. Разработаны методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями с учетом результатов их инвентаризации, что позволяет повысить точность расчета нормативов и проводить нормирование в системе электронного документооборота. 3. Разработаны методы оценки потенциала экономии электроэнергии в образовательных учреждениях, позволяющие составлять программы энергосбережения и выполнять требование федерального законодательства по снижению потребления электроэнергии не менее чем на 3% в год. Практическая ценность результатов работы. 1. Проведенные энергетические обследования энергопотребления большой группы (около 500) образовательных учреждений различного профиля в 10 регионах России позволили получить закономерности изменения их электропотребления и определить основные направления энергосбережения. 2. Разработанные методы расчета нормативов потребления электроэнергии доведены до практического применения и уже используются в образовательных учреждениях Приволжского федерального округа. 3. Разработанные методы повышения эффективности использования электроэнергии позволяют снизить электропотребление образовательных учреждений на 20-30% за счет внедрения энергосберегающих проектов со сроком окупаемости до двух лет и дополнительно на 30-40% за счет внедрения мероприятий со сроком окупаемости 5 лет и более. Достоверность полученных результатов подтверждается результатами инструментальных исследований большой группы ОУ различного профиля, хорошим совпадением результатов расчета нормативов потребления по предлагаемой методике с данными фактических замеров и результатами внедрения энергосберегающих мероприятий в большом количестве ОУ. Реализация результатов работы. 1. Разработанные в диссертационной работе рекомендации по экономии электроэнергии были использованы ООО «Нижегородский Инвестиционный Центр Энергоэффективности-НН» при энергетических обследованиях около 200 образовательных учреждений. Расчетный экономический эффект от внедрения энергосберегающих мероприятий составил 20 млн. руб. 2. Материалы диссертации были использованы при разработке региональной целевой программы «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности Нижегородской области на 2010-2014 годы и на перспективу до 2020 года» с расчетным экономическим эффектом 27 млн. руб. 3. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе НГТУ при чтении курса лекций «Экономия энергоресурсов» и дипломном проектировании. Основные положения, выносимые на защиту. 1. Результаты энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений различного профиля. 2. Закономерности изменения удельных расходов электрической энергии. 3. Методы расчета нормативов потребления электроэнергии образовательными учреждениями на различных уровнях планирования. 4. Методы расчета экономии электрической энергии и оценки потенциала электросбережения в образовательных учреждениях. Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийских научно-технических конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 2003 г.) и «Российский энергоэффективный город», (г. Казань, 2010 г.), на международных конференциях «Будущее технической науки» (г. Нижний Новгород, 2003 и 2010 гг.), «Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений» (г. Москва, 2009), на совещании-семинаре «Энергоэффективная школа», (г. Москва, 2010). Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ [14-18, 58, 70], 2 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ [16,18]. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 158 наименований, 7 приложений и содержит 192 страниц основного текста.
Разработка методики энергоаудита образовательных учреждений
В соответствии с Федеральным законом №261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» все государственные учреждения должны до 31 декабря 2012 года провести энергетические обследования и определить имеющиеся резервы энергосбережения.
Большую часть государственных учреждений составляют образовательные учреждения, которые имеют свою специфику и большое разнообразие по исполнению.
Методики проведения энергетических обследований ОУ в РФ не было. В соответствии с Государственным контрактом с Федеральным агенством по образованию «Разработка отраслевой методики проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений»№ П1519 НГТУ совместно с учеными МЭИ при участии автора диссертации разработало «Методику проведения энергетических обследований (энергоаудита) образовательных учреждений» [59]. Методика опубликована тиражом 1000 экземпляров и направлена во все регионы РФ.
Этапы и содержание обследований. Энергетическое обследование образовательного учреждения выполняется в следующей последовательности: 1. Предварительный контакт с руководителем. Ознакомление с основными потребителями энергоресурсов, общим построением системы энергоснабжения. Заключение общего договора на последующую деятельность. 2. Сбор документальной информации об организации. 3. Инструментальное обследование систем энергоснабжения. 4. Обработка результатов обследования и их анализ. 5. Разработка мероприятий по энергосбережению. 6. Разработка программы по энергосбережению. 7. Разработка энергетического паспорта организации. Основными результатами энергетического обследования являются: - энергетический паспорт организации; - программа по энергосбережению. Проводится начальное ознакомление с системой распределения и энергопотребления в организации, выявляются места нерационального энергопотребления, оценивается потенциал энергосбережения, намечается состав бригады энергоаудита и оценивается объем предполагаемой работы. В сборе информации участвуют как обследующая организация, так и обследуемое учреждение. Информация фиксируется в типовых формах [59]. Необходимо собрать следующую информацию об организации за три года, предшествующих энергоаудиту: - общие сведения об организации: состав основных зданий и их характеристики (дата постройки, этажность здания, материал стен и крыш, площадь и вид остекления, кубатура, общая площадь); - динамику численного состава сотрудников организации; - динамику потребления и цен всех энергоносителей (электроэнергия, газ или другие виды топлива, тепловая энергия, водопотребление); - сведения об источниках энергоснабжения и параметрах энергоносителей; - сведения об установленной мощности электроприемников по направлениям использования; - сведения о приточно-вытяжной вентиляции; - сведения о системах освещения, типах светильников и ламп; - сведения о количестве душевых сеток, водоразборных кранов; - сведения о системах учета расходов энергоносителей. Визуальным осмотром определяется: - состояние строительных конструкций зданий и сооружений, степень утепления; - техническое состояние и работоспособность энергопотребляющего оборудования; - состояние трубопроводов, теплоизоляции запорной арматуры, осветительных приборов; - техническое состояние оборудования тепловых пунктов, вводов (воды, газа, электроэнергии). Осуществляется проверка: - технического состояния работоспособности приточно-вытяжных систем, укомплектованность их электродвигателями, запорной арматурой, регулирующими заслонками, приборами контроля; - наличия технической документации на энергопотребляющее оборудование (инструкции по эксплуатации). Инструментальное обследование. Инструментальное обследование применяется для восполнения отсутствующей информации, которая необходима для оценки эффективности энергоиспользования, но не может быть получена из документов или вызывает сомнение в достоверности. Для проведения инструментального обследования должны применяться стационарные или специализированные портативные приборы. При проведении измерений следует максимально использовать уже существующие узлы учета энергоресурсов, как коммерческие, так и технические. При инструментальном обследовании учреждение делится на системы или объекты, которые подлежат по возможности комплексному исследованию. Измерения при инструментальном обследовании подразделяются на следующие виды: 1. Однократные измерения - наиболее простой вид измерений, при котором исследуется энергоэффективность отдельного объекта при работе в определенном режиме. Примером может служить измерение КПД котла, обследование насосов, вентиляторов, компрессоров и т. д. Для однократных измерений достаточен минимальный набор измерительных приборов, оснащение которых записывающими устройствами необязательно. 2. Балансовые измерения применяются при составлении баланса распределения какого-либо энергоресурса отдельными потребителями, подразделениями или объектами. Перед проведением балансовых измерений необходимо иметь точную схему распределения энергоносителя, по которой должен быть составлен план замеров, необходимых для сведения баланса. Для проведения балансовых измерений желательно иметь несколько измерительных приборов для одновременных замеров в различных точках. Рекомендуется использовать стационарные приборы, имеющиеся на объектах организации, например, системы коммерческого и технического учета энергоресурсов. При отсутствии достаточного количества приборов обеспечивается установившийся режим работы всего оборудования, подключенного к распределительной сети, и исключается возможность изменения баланса вручную. На основе результатов балансовых измерений часто происходит уточнение схем энергоснабжения.
Расчет нормативов потребления на уровне образовательного учреждения
При проведении инструментального обследования вначале производится анализ осветительной установки (ОУ) на соответствие проекту. Особое внимание уделяется проверке укомплектованности светильников защитными стеклами, экранирующими решетками и сетками (если эти приспособления предусмотрены проектом), на соответствие мощности ламп, указанной в проекте, и на правильность расположения светильников.
При обследовании фиксируется также рациональность примененных типов светильников и их техническое состояние, в особенности степень запыленности, укомплектованность.
Перед измерением освещенности выбирают и наносят на план помещения (или исполнительный чертеж ОУ) с указанием размещения светильников и светопроемов контрольные точки для измерения освещенности. Контрольные точки для измерения освещенностей следует размещать в центре помещения, у его стен, под светильниками, между светильниками и их рядами, а также равномерно по площади измеряемой поверхности. Число контрольных точек для измерения освещенностей должно быть не менее 5. Освещенность следует измерять на плоскости указанной в нормах освещенности.
При измерении необходимо соблюдать следующие требования: -на фотоэлемент не должна падать тень от человека, производящего измерения освещенности; если рабочее место затеняется в процессе работы самим человеком или выступающими частями оборудования, то освещенность следует измерять в этих реальных условиях; -вблизи измерителя не должно быть крупных ферромагнитных масс и магнитных полей; - при измерении освещенности от источников света (или светильников), расположенных под небольшими углами к плоскости фотоэлемента (менее 30), возможно возникновение существенных ошибок. Поэтому, например, при измерении освещенности в горизонтальной плоскости от низко расположенного удаленного источника следует измерять освещенность в плоскости, перпендикулярной направлению силы света источника, а затем умножать полученное значение освещенности на косинус угла между нормалью к горизонтальной плоскости и направлением на источник света; - ежегодно производить градуировку фотоэлектрического люксметра, т.к. со временем наблюдается старение его интегральной чувствительности. Измерение значения напряжения в питающей сети в момент замеров освещенности производится путем установки анализатора параметров электрической энергии. Время использования искусственного освещения определяют путем анализа фактического режима работы в обследуемой системе освещения в течение дня, недели, месяца, года. Обработка результатов обследования и их анализ. Вся информация, полученная из документов или путем инструментального обследования, является исходным материалом для анализа эффективности энергоиспользования, который проводится в следующем порядке: 1) анализируется динамика расхода энергоносителей и финансовых затрат на них за три года, предшествующих энергоаудиту, и определяется структура потребления энергоносителей в процентном отношении; 2) строятся фактические балансы по всем видам энергоносителей по всем зданиям и в целом по организации; 3) определяются потери энергоносителей в различных элементах систем энергоснабжения; 4) рассчитываются нормативные расходы энергоносителей по всем зданиям и в целом по организации. Методика составления балансов и определения потерь энергоносителей подробно описана в [59]. Наиболее ответственным этапом анализа является расчет нормативных расходов энергоносителей по организации. Нормативные расходы энергоносителей определяются на основании удельных нормативных характеристик и строительных характеристик зданий, поэтому их называют также расчетно-нормативными расходами. Методика определения расчетно-нормативных расходов электрической энергии изложена в 3-й главе и в [59]. Разработка энергетического паспорта. Структура энергетического паспорта образовательного учреждения (ОУ) должна отражать специфику его энергохозяйства, учитывать особенности высшего учебного заведения (технического или гуманитарного профиля), наличие в его составе опытного производства, автономных источников энергоснабжения (котельная, компрессорная), а также сторонних потребителей (общежития, объекты социального и бытового назначения и т.п.), подключенных к системе энергоснабжения ВУЗа. Как правило, основное потребление энергоресурсов в ОУ (электроэнергия, тепловая энергия, топливо) направлено на обеспечение условий учебного процесса: освещение, отопление и вентиляция, функционирование компьютерной техники, лабораторного оборудования и т.д. Вода в основном используется для хозяйственно-бытовых целей и на питьевые нужды. Энергетический паспорт ОУ должен отражать энергопотребление всех используемых энергоносителей и воды. Структура энергетического паспорта ОУ с учетом специфики энергопотребления ОУ приведена в [59]. Оформление отчета. Отчет по энергоаудиту (расчётно-пояснительная записка к энергетическому паспорту образовательного учреждения) должен содержать описательную и аналитическую части. В описательной части представляется вся информация об обследуемой организации, имеющей отношение к вопросам энергоиспользования, а также общая характеристика организации. В аналитической части приводится анализ эффективности энергоиспользования, описываются энергосберегающие мероприятия и порядок их выполнения. Сводная таблица энергосберегающих мероприятий выносится в начало и конец отчета.
Критерии оценки эффективности использования энергоносителей
Данные группы ОУ представляют собой статистические совокупности. Совокупности состоят из отдельных ОУ, свойства которых в статистике описываются при помощи признаков, или переменных.
Статистические совокупности, в которых отдельные ОУ объединены по какому-либо одному или нескольким варьирующим признакам, делятся на генеральные или выборочные. Генеральная совокупность - это совокупность всех ОУ данной группы, относительно которых мы собираемся делать выводы при исследовании электропотребления. Совокупность ОУ отобранных из данной генеральной совокупности, для изучения закономерностей электропотребления, называется выборочной совокупностью (выборкой).
Объем выборки является важнейшей характеристикой при проведении статистических исследований. Он определяет с одной стороны достоверность исследуемых характеристик, а с другой стороны от объема выборки зависит трудоемкость проведения исследований. Определить объем выборочной совокупности можно с помощью таблицы достаточно больших чисел, монограммы достаточно больших чисел или с помощью аналитического выражения [88, 111]: где / - коэффициент достоверности, это заданная вероятность (р) того, что отклонение выборочной средней не превзойдет по абсолютной величине предельной ошибки выборки шдоп; шдоп - допустимая (предельная) ошибка выборки ( допустимая абсолютная величина отклонения выборочной средней от генеральной средней). По аналогии с нормированием потребления электроэнергии для коммунальных потребителей рекомендуется предельную ошибку выборки принимать равной 10% выборочной средней [77]. Это связанно с тем, что точность задания выборочных значений электропотребления отдельных ОУ в среднем составляет ±10 %; ах - среднее квадратичное отклонение выборочной совокупности. В том случае, когда исследование проводиться впервые и ничего не известно о среднем квадратичном отклонении, формулой (2.8) воспользоваться нельзя. В этом случае объем выборки определяется по таблице достаточно больших чисел в зависимости от заданной вероятности р и допустимой ошибки тдоп. В системах электроснабжения вероятность расчетных значений электрических нагрузок принимают равной 95 % [21]. Задаваясь данной вероятностью и тдоп=0,1 по таблицам достаточно больших чисел, [111] определяем, что объем выборки каждой группе ОУ должен быть не менее 96. Этот объем является предварительным, после определения закона распределения величин случайных выборок производиться уточнение объема выборки с использованием выражения (2.8). Следующим шагом исследования является определение необходимых единиц нормирования. В Постановлении Правительства РФ от 31.12.2009 г. № 1225 [76] в качестве целевых показателей в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в бюджетном секторе рекомендуют использовать удельный расход электрической энергии на 1 человека (кВт-ч/ 1 человека). Данный показатель удобен для определения текущих и прогнозных расходов электрической энергии, но имеет следующие недостатки: 1) потребление электроэнергии для существующих зданий мало зависит от числа людей, находящихся в здании, но зависит от размеров зданий, нормированной освещенности помещений, оснащенности зданий различными электроприемниками, климатической зоны, сменностью работы и самое главное санитарных норм; 2) в образовательных учреждениях в последние годы наблюдается постоянное изменение контингента учащихся при тех же площадях зданий. Нормирование потребления электроэнергии на 1 человека при этом может привести к тому, что в ряде ОУ будут нарушаться санитарно-гигиенические нормы. Анализ нормативных документов по нормированию расходов электрической энергии в различных странах (США, Германия, Норвегия, Дания и др. [62, 70, 116, 124, 133]) показывает, что во всех этих странах для офисных и государственных зданий нормирование производят на Г м общей площади зданий. Этот показатель является более стабильным, чем на 1 человека и обеспечивает соблюдение санитарных норм. В данной диссертации исследование законов изменения удельных расходов электрической энергии производится в кВт-ч/1 учащегося или ребенка и в кВт-ч/1 м" общей площади зданий образовательных учреждений. Статистическая обработка удельных расходов проводилась в соответствии с рекомендациями [33, 47, 88, 93, 103, 111, 117, 119]. Проведенные исследования удельных расходов электроэнергии ОУ дают основание предварительно отнести их к классу нормального закона распределения на основании следствия из теоремы Ляпунова [117]: «Если случайная величина представляет собой сумму большого числа взаимно-независимых случайных величин Хь Х2, ... , Xn , влияние каждой из которых на всю сумму ничтожно мало, то величина X имеет распределение вероятностей близкое к нормальному». Для всех групп ОУ удельные расходы электроэнергии отдельных ОУ не зависят друг от друга и их влияние на полный расход всех ОУ данной группы ничтожно мало. В процессе обработки статистических данных некоторые значения удельных расходов являются анормальными — то есть резко отличаются в большую или меньшую сторону от группы результатов наблюдений. В этом случае необходимо применить «Правила оценки анормальности результатов наблюдений» в соответствии с ГОСТ 11.002-83 [33], которые позволяют отсеивать эти анормальные значения.
