北京市燃氣熱水器夏季用氣量與時不均勻性

摘 要

摘要：對北京市居民用戶夏季使用燃氣熱水器洗澡的用氣量及時不均勻性進行了調(diào)查研究。采用簡單隨機抽樣方法建立樣本，分析了天氣、用戶年齡對用戶每周的洗澡次數(shù)、每次洗澡用氣
摘要：對北京市居民用戶夏季使用燃氣熱水器洗澡的用氣量及時不均勻性進行了調(diào)查研究。采用簡單隨機抽樣方法建立樣本，分析了天氣、用戶年齡對用戶每周的洗澡次數(shù)、每次洗澡用氣量的影響，得到時不均勻系數(shù)曲線及小時高峰系數(shù)。
關鍵詞：燃氣熱水器；用氣量；時不均勻性；小時高峰系數(shù)
Gas Consumption of Gas Water Heater and Uneven Factor of Hourly Consumption in Summer in Beijing
YANG Meng，LIU Rong，SHI Leiming
Abstract：The gas consumption of gas water heaters used by residents for bath and the uneven factor of hourly consumption in summer in Beijing are investigated.The sample is established by simple random sampling method.The effect of weather and user age on weekly bathing frequency，and gas consumption per bathing is analyzed，and the curve for uneven factor of hourly consumption and the maximum uneven factor of hourly consumption are obtained.
Key words：gas water heater；gas consumption；uneven factor of hourly consumption； maximum uneven factor of hourly consumption
    隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展以及人民生活水平日益提高，人們在日常生活中對天然氣的需求持續(xù)增長。天然氣負荷指標和用氣規(guī)律的研究，對城市燃氣規(guī)劃、設計、調(diào)度等具有重要指導意義，近年來受到廣泛關注[1～16]。筆者于2010年6月至8月對北京市燃氣熱水器用戶進行調(diào)查，由于燃氣熱水器主要用于洗澡，因此在調(diào)查中著重獲取居民夏季一周內(nèi)各日的洗澡時間、洗澡耗時，并由此計算燃氣熱水器用氣量，獲得時不均勻系數(shù)。以一周為變化周期，分析北京市燃氣熱水器的用氣量及時不均勻性。
1 抽樣方法和樣本數(shù)
    根據(jù)統(tǒng)計學原理，采用抽樣調(diào)查的方法，從研究對象的總體中抽取一部分作為樣本，對樣本進行調(diào)查，獲得有關總體目標量的了解。常用的抽樣方法有簡單隨機抽樣、分層抽樣、整群抽樣、系統(tǒng)抽樣、多階段抽樣方法等，本文采用簡單隨機抽樣方法。
    根據(jù)抽樣理論，若只考慮調(diào)查精度對樣本數(shù)的要求，則可以按統(tǒng)計意義對樣本數(shù)進行定量的計算。此次抽樣調(diào)查實際樣本數(shù)為742個，高于由北京市天然氣民用用戶計算得到的計算樣本數(shù)(450個)[17]，因此本課題研究滿足樣本數(shù)要求。
2 相關參數(shù)的計算方法
    ① 用氣量
用氣量V的計算式為：
 
式中V——用氣量，m3
    Qw——洗澡熱水耗熱量，MJ
    QL——燃氣低熱值，MJ/m3，選取陜京一線天然氣低熱值為計算依據(jù)，取34.34MJ/m3
    η——燃氣熱水器熱效率，取0.85
    cp——水的比定壓熱容，kJ/(kg·K)，取4.2kJ/(kg·K)
    q——1h用熱水定額，m3/h，根據(jù)GB 50015—2003《建筑給水排水設計規(guī)范》，取0.14m3/h
    ρ——熱水密度，kg/m3，取1000kg/m3
    t——洗澡耗時，h
    θh——熱水溫度，℃，取40℃
    θc——冷水溫度，℃，取15℃
   ② 時不均勻系數(shù)、小時高峰系數(shù)
時不均勻系數(shù)表示一日內(nèi)小時用氣量的變化情況，時不均勻系數(shù)K的計算式為：
 
式中K——時不均勻系數(shù)
    V——該日某個小時用氣量，m3
    Vave——該日平均小時用氣量，m3
小時高峰系數(shù)Kmax的計算式為：
 
式中Kmax——小時高峰系數(shù)
    Vmax——小時最大用氣量，m3
3 用氣量及時不均勻性
3.1 用氣量
   在被調(diào)查的燃氣熱水器用戶中，僅有37%的用戶選擇洗澡的意愿不受天氣影響，這說明居民的洗澡意愿與天氣情況關系比較密切。在剩余63%的用戶中，夏季4種天氣情況下，選擇洗澡的用戶比例見表1。由表1可知，在本次調(diào)查中的4種天氣情況中，悶熱天氣使得人們選擇洗澡的意愿增強，而下雨天氣使得人們選擇洗澡的意愿減弱。
表1 夏季4種天氣情況下選擇洗澡的用戶比例
天氣情況
下雨
風沙
悶熱
高溫
比例/%
39.2
60.8
89.1
80.9
    不同年齡段人群人均每周洗澡次數(shù)、人均每次洗澡用氣量見圖1。由圖1可知，對于不同年齡段人群，人均每周洗澡次數(shù)曲線呈兩邊低中間高的形態(tài)，20～55歲年齡段的人群洗澡比較頻繁，65歲以上年齡段人群人均每周洗澡次數(shù)最低，這也與該年齡段的生理狀況有關。人均每次洗澡用氣量曲線呈中間低兩邊高相態(tài)，由此可知，洗澡次數(shù)越頻繁，每次洗澡用氣量越小。
 

3.2 時不均勻性
    夏季燃氣熱水器用戶一周內(nèi)各日的時不均勻系數(shù)曲線見圖2。由圖2可知，一周內(nèi)各日的時不均勻系數(shù)變化情況基本一致。時不均勻系數(shù)大于5的時間集中在20：00—22：00，21：00達到峰值(即小時高峰系數(shù))，8：O0前后出現(xiàn)兩個小波峰，其余時段的時不均勻系數(shù)基本趨于0，這與夏季居民日常的生活習慣規(guī)律基本一致[18]。
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(本文作者：楊蒙 劉蓉 石磊明 北京建筑工程學院 北京 100044)