Wyznaczenie mocy zapotrzebowanej Drukuj Email
sobota, 06 października 2012 21:26

2.5 Obliczanie mocy zapotrzebowanej

     5.1 Wstęp

       Zachodzące od wielu lat zmiany wymagań w elektroenergetyce przemysłowej i budownictwa mieszkaniowego sprowadzają się głównie do znacznego zwiększenia zapotrzebowania na moc, związanego przede wszystkim ze zwiększeniem efektywności energetycznej odbiorników energii elektrycznej i unowocześnieniem technologii procesów przemysłowych. Zmiany te wpłynęły niewątpliwie na weryfikację stosowanych dotychczas metod obliczeniowych.

      Warunki jakim powinny odpowiadać instalacje elektryczne w obiektach budowlanych zostały uregulowane:
      - w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków
        technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dział IV "Wyposażenie
        techniczne budynków". Rozdział 8 "Instalacje elektryczne" oraz
      - w wieloarkuszowej Polskiej Normie 60364 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.

      Wymagania dotyczące instalacji elektrycznych formułowane są w tych aktach prawnych w sposób ogólny, bez istotnych ustaleń dla planowania instalacji elektrycznych, zwłaszcza w odniesieniu do budownictwa mieszkaniowego, warunkujących przyjęcie podstawowych założeń projektowych oraz niektórych szczegółowych wymagań technicznych ustalających wymagania budowy instalacji elektrycznych. Jednym z takich istotnych założeń jest przyjęcie mocy zapotrzebowanej dla mieszkań i budynków mieszkalnych, niezbędnej do określenia długotrwałej obciążalności instalacji.

     Projektowanie instalacji elektrycznych w obiektach budowlanych i przemysłowych wymaga określenia mocy zapotrzebowanej i spodziewanej mocy szczytowej, zarówno w początkowym okresie użytkowania instalacji, jak i perspektywiczny wzrost poboru mocy. Obliczeniowe moce zapotrzebowane i szczytowe stanowią podstawę do doboru przekroju przewodów oraz rodzaju i wielkości zabezpieczeń.

      W Polskiej Normie PN-IEC 60364-3:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych -- Zakres, przedmiot i wymagania podstawowe część 3, pkt 311,1 określono: "Ze względu na nagrzewanie i dopuszczalne spadki napięcia, podstawą do zaprojektowania ekonomicznej i niezawodnej instalacji jest ustalenie mocy zainstalowanej". Przy ustalaniu mocy zapotrzebowanej instalacji elektrycznej lub jej części mogą być stosowane współczynniki jednoczesności.

      - Moc zainstalowana - to suma mocy zainstalowanych w obiekcie odbiorników energii elektrycznej.

      - Moc zapotrzebowana jest to przyjęta, umowna najwyższa wartość mocy pobieranej w określonej
       części instalacji elektrycznej budynku w warunkach obciążenia długotrwałego; moc tę ustala
       się najczęściej na podstawie sumy mocy odbiorników energii elektrycznej jakie mogą być
       zainstalowane w rozpatrywanej części instalacji elektrycznej, z uwzględnieniem spodziewanego
       współczynnika jednoczesności pracy tych odbiorników

      Norma N SEP-E-002 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Instalacje elektryczne w obiektach mieszkalnych. Podstawy planowania, jest dokumentem uzupełniającym niektóre wymagania prawne i techniczne, który stanowią podstawę do  ustalania założeń projektowych instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych w zakresie przyjmowanych mocy zapotrzebowanych mieszkań i szczytowych mocy obliczeniowych wewnętrznych linii zasilających i budynków. Podane w normie ustalenia mogą stanowić komentarz i zalecenia do punktu 311 normy PN-IEC 60364.

      Obliczeniowa moc szczytowa jest to moc zapotrzebowana określana zwykle dla wewnętrznej linii zasilającej lub całego budynku mieszkalnego. W tekście normy N-SEP-E-002 obliczeniowa moc szczytowa wewnętrznej linii zasilającej czy budynku oraz moc zapotrzebowana tych obiektów, to określenia równoważne.

      Określone w normie N -SEP-E-002 "Wytyczne wymiarowania i wyposażenia instalacji" podają zbiór podstawowych zasad wykonania poszczególnych elementów instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych z punktu widzenia poprawności technicznej jak i należytego komfortu ich użytkowania.

      W normie N SEP-E-002 nie różnicuje się wymagań dotyczących wymiarowania i zasad wykonywania instalacji elektrycznej w budynkach zgazyfikowanych i niezgazyfikowanych. Różnicuje się natomiast wymagania dotyczące instalacji elektrycznej w budynkach:
      - mających zapotrzebowanie w ciepłą wodę z zewnętrznej centralnej sieci ciepłowniczej,
      - nie mających takiego zapotrzebowania.

      Elektryczne ogrzewacze wody, zwłaszcza przeznaczone do zaopatrzenia w ciepłą wodę natrysków i wanien kąpielowych, wymagają odrębnego potraktowania w planowaniu mocy zapotrzebowanej ze względu na zaczną wartość swej mocy zainstalowanej, przeważnie rzędu od 18 do 27 kW. Moc zbiornikowych ogrzewaczy wody jest wprawdzie mniejsza, bo wynosząca od 1,5 do 6 kW zależnie od wielkości zbiornika.

      Obciążenia instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych można ustalić na podstawie zasad przedstawionych w normie N SEP-E - 002 lub opracowanych przez COBR „Elektromontaż”.

      5.2 Przy obliczaniu mocy zapotrzebowanej dla mieszkań lub budynków jednorodzinnych o podstawowym wyposażeniu należy przyjmować następujące minimalne wartości:
      — dla mieszkań bez centralnego zaopatrzenia w ciepłą wodę - 30 kVA
      — dla mieszkań z centralnym zaopatrzeniem w ciepłą wodę - 12,5 kVA
      — w przypadku instalacji modernizowanych - 7 kVA.

      Moc zapotrzebowaną przez n mieszkań lub budynek jednorodzinny przedstawiono w Tablicy 1.

     5.3 Moc zapotrzebowaną przez wielorodzinny budynek mieszkalny, zgodnie z N SEP- E- 002, należy obliczyć ze wzoru:

Pz = k j· n · PM1 + PA

      gdzie:
      PM1 - moc zapotrzebowana przez pojedyncze mieszkanie, w kW,
          n - liczba mieszkań zasilanych z jednej WLZ,
         kj - współczynnik jednoczesności określony w Tablicy 1,
        PA - moc zapotrzebowana przez odbiorniki administracyjne, w kW.

      Jeżeli w budynku będzie zainstalowane elektryczne ogrzewanie wody użytkowanej w łazienkach, moc zapotrzebowaną należy powiększyć o wartość mocy zapotrzebowanej przez urządzenia grzejne. Ze względu na dominujący udział w mocy obliczeniowej odbiorników grzejnych, współczynnik mocy w instalacjach w budynkach mieszkalnych jest bliski jedności.

Tablica 1 Moc zapotrzebowana w budynkach mieszkalnych

      W tablicy 1 została podana moc pozorna w kVA, która stanowi sumę geometryczną mocy czynnej i biernej.

      Z uwagi na to, że zapotrzebowanie mocy biernej w obiektach użyteczności publicznej jest bliskie jedności, przedstawiona w tablicy 1 moc w praktyce może być wyrażona w jednostkach mocy czynnej, w kW.


      Zapotrzebowanie mocy przez wielorodzinny budynek mieszkalny ogrzewany elektrycznie należy obliczyć ze wzoru:


     gdzie:
      Pz - moc zapotrzebowana przez wielorodzinny budynek mieszkalny zgodnie z N SEP - E - 002, w kW,
      kj - współczynnik jednoczesności określony w Tablicy 1,
     Pg - moc zapotrzebowana na ogrzewanie elektryczne, w [kW].


      Dokładne określenie mocy zapotrzebowanej do celów ogrzewania pomieszczeń wymaga szczegółowych obliczeń.

      5.4 Zgodnie z metodą opracowaną przez COBR „Elektromontaż” dla budynku bez instalacji siłowej, moc zapotrzebowaną przez jedno mieszkanie można określić z wzoru:

Pm = P1 + M P2

     przy czym:
      P1 — moc największego odbiornika zainstalowanego w mieszkaniu.
      P2 — moc zapotrzebowana przypadająca na jedną osobę (przyjmowana jako 1 kW).
       M — liczba osób, dla których zaprojektowano mieszkanie.

      Wyznaczenie sumarycznej mocy szczytowej czynnej dla grupy budynków należy określić na podstawie empirycznego wzoru:

      gdzie:
      Pz - moc czynna zapotrzebowana przez zasilany budynek, w kW

      W budynkach mieszkalnych należy przyjmować, zgodnie z N SEP-E-002, współczynnik mocy cosφ = 1

      Jako moc odbiornika o największym poborze mocy P1 należy przyjmować:
      — dla mieszkań w budynkach wyposażonych w instalację gazową — moc pralki automatycznej: P = 2÷3,5 kW,
      — dla mieszkań w budynkach bez instalacji gazowej — moc kuchenki elektrycznej z piekarnikiem: P = 7÷10 kW.

        Przy obliczaniu obciążeń wewnętrznych linii zasilających (wiz) w budynkach mieszkalnych należy zsumować wyznaczone w podany sposób moce wszystkich mieszkań zasilanych z danej wewnętrznej linii zasilającej, a otrzymaną wartość pomnożyć przez współczynnik jednoczesności odpowiedni dla liczby mieszkań zasilanych z tej wlz.

Pwlz = ∑PM ∙ kj

        5.5 Obliczenie mocy zapotrzebowanej w budynkach użyteczności publicznej (szkoły, szpitale, budynki biurowe, straży pożarnej, policji, jednostek wojskowych, urzędy państwowe, hotele),

        Moc zapotrzebowana przez budynek użyteczności publicznej należy wyznaczyć ze wzoru:

        gdzie:
      PZu - moc czynna zapotrzebowana przez budynek użyteczności publicznej, w kW,
        Pi - moc i-tej grupy odbiorników, w kW,
        kji - współczynnik jednoczesności i-tej grupy odbiorników (tab.2),

Tablica 2 Współczynniki jednoczesności

      5.6 Wyznaczanie mocy zapotrzebowanej w budynkach użyteczności publicznej metodą współczynnika zapotrzebowania:

      gdzie:
        kz - współczynnik zapotrzebowania z Tablicy 3,
      - suma mocy znamionowych wszystkich zainstalowanych odbiorników w obiekcie, w kW

 

      W metodzie współczynnika zapotrzebowania obciążenie szczytowe nie zależy w sposób jednoznaczny od liczby zainstalowanych odbiorników. Wynika ono z różnych wartości współczynnika zapotrzebowania kz dla takich samych obiektów, przy czym wartości mniejsze należy przyjmować dla dużych obiektów, o większym i bardziej różnorodnym wyposażeniu.

      W obiektach nieprzemysłowych (szkoły, szpitale, teatry, biura, hotele, itp.), w których dominują odbiorniki oświetleniowe oraz urządzenia grzejne, można przyjmować wartość współczynnika mocy cosφ = 1, jeżeli inne względy nie uzasadniają przyjęcia mniejszej wartości.

      Złącza w budynkach niemieszkalnych należy obliczać jako sumę obciążeń przewidzianych dla odbiorników w pomieszczeniach administracyjnych, handlowych, usługowych i innych zasilanych z tego złącza.

Tablica 3 Współczynniki zapotrzebowania mocy dla obiektów niemieszkalnych

     Moc bierną wyrażoną w kvar należy ustalić na podstawie danych katalogowych producentów urządzeń odbiorczych w budynku lub wyznaczyć ze wzoru:

     gdzie: tgφ1 - zastępczy współczynnik mocy i-tej grupy odbiorników

5.7 Wyznaczanie mocy zapotrzebowanej przez oświetlenie elektryczne

      Wyznaczania mocy zapotrzebowanej przez oświetlenie elektryczne dotychczas polegało głównie na metodach: punktowej, sprawności, strumienia jednostkowego, masy jednostkowej itp. Zaistniałe w ostatnich latach zmiany dotyczące dostępnych programów komputerowych, nowych technologii wytwarzania i stosowania energooszczędnych źródeł światła, a także planowanie zagospodarowania przestrzennego gmin i miast pozwala na precyzyjne określanie mocy zapotrzebowanej przez oświetlenie już na etapie projektowania.

      Na podstawie dobranej mocy oprawy oświetleniowej moc zapotrzebowana przez oświetlenie uliczne może zostać wyznaczona ze wzoru:

      gdzie:
      Pośw - moc czynna zapotrzebowana przez instalacje oświetlenia ulicznego, w kW,
       Pop - moc czynna pojedynczej i-tej oprawy, w kW.

      Moc bierną zapotrzebowaną przez instalację oświetlenia ulicznego wynosi:

     gdzie:
      Qośw - moc bierna zapotrzebowana przez instalację oświetlenia ulicznego, w kvar,
      Pośw - moc czynna zapotrzebowana przez instalację oświetlenia ulicznego w kW,
   tgφośw - współczynnik mocy dla grupy opraw.

      5.8 Dla określenia zapotrzebowanie na moc ze stacji transformatorowej, z której będą zasilane budynki użyteczności publicznej, budynki komunalne oraz oświetlenie uliczne należy zsumować poszczególne moce czynne i bierne, np.:

      gdzie:
         S - moc pozorna, w kVA,
      PZu - moc czynna zapotrzebowana przez budynek użyteczności publicznej, w kW,
      QZu - moc bierna zapotrzebowana przez budynek użyteczności publicznej, w kvar,
        Pz - moc czynna zapotrzebowana przez budynki mieszkalne, w kW,
     Pośw - moc czynna zapotrzebowana przez instalację oświetlenia elektrycznego, w kW,
     Qośw - moc bierna zapotrzebowana przez instalację oświetlenia ulicznego, w kvar.

Poprawiony: piątek, 14 czerwca 2013 14:38