北京市燃气热水器夏季用气量与时不均匀性

摘 要

摘要：对北京市居民用户夏季使用燃气热水器洗澡的用气量及时不均匀性进行了调查研究。采用简单随机抽样方法建立样本，分析了天气、用户年龄对用户每周的洗澡次数、每次洗澡用气
摘要：对北京市居民用户夏季使用燃气热水器洗澡的用气量及时不均匀性进行了调查研究。采用简单随机抽样方法建立样本，分析了天气、用户年龄对用户每周的洗澡次数、每次洗澡用气量的影响，得到时不均匀系数曲线及小时高峰系数。
关键词：燃气热水器；用气量；时不均匀性；小时高峰系数
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
    随着我国经济的迅速发展以及人民生活水平日益提高，人们在日常生活中对天然气的需求持续增长。天然气负荷指标和用气规律的研究，对城市燃气规划、设计、调度等具有重要指导意义，近年来受到广泛关注[1～16]。笔者于2010年6月至8月对北京市燃气热水器用户进行调查，由于燃气热水器主要用于洗澡，因此在调查中着重获取居民夏季一周内各日的洗澡时间、洗澡耗时，并由此计算燃气热水器用气量，获得时不均匀系数。以一周为变化周期，分析北京市燃气热水器的用气量及时不均匀性。
1 抽样方法和样本数
    根据统计学原理，采用抽样调查的方法，从研究对象的总体中抽取一部分作为样本，对样本进行调查，获得有关总体目标量的了解。常用的抽样方法有简单随机抽样、分层抽样、整群抽样、系统抽样、多阶段抽样方法等，本文采用简单随机抽样方法。
    根据抽样理论，若只考虑调查精度对样本数的要求，则可以按统计意义对样本数进行定量的计算。此次抽样调查实际样本数为742个，高于由北京市天然气民用用户计算得到的计算样本数(450个)[17]，因此本课题研究满足样本数要求。
2 相关参数的计算方法
    ① 用气量
用气量V的计算式为：
 
式中V——用气量，m3
    Qw——洗澡热水耗热量，MJ
    QL——燃气低热值，MJ/m3，选取陕京一线天然气低热值为计算依据，取34.34MJ/m3
    η——燃气热水器热效率，取0.85
    cp——水的比定压热容，kJ/(kg·K)，取4.2kJ/(kg·K)
    q——1h用热水定额，m3/h，根据GB 50015—2003《建筑给水排水设计规范》，取0.14m3/h
    ρ——热水密度，kg/m3，取1000kg/m3
    t——洗澡耗时，h
    θh——热水温度，℃，取40℃
    θc——冷水温度，℃，取15℃
   ② 时不均匀系数、小时高峰系数
时不均匀系数表示一日内小时用气量的变化情况，时不均匀系数K的计算式为：
 
式中K——时不均匀系数
    V——该日某个小时用气量，m3
    Vave——该日平均小时用气量，m3
小时高峰系数Kmax的计算式为：
 
式中Kmax——小时高峰系数
    Vmax——小时最大用气量，m3
3 用气量及时不均匀性
3.1 用气量
   在被调查的燃气热水器用户中，仅有37%的用户选择洗澡的意愿不受天气影响，这说明居民的洗澡意愿与天气情况关系比较密切。在剩余63%的用户中，夏季4种天气情况下，选择洗澡的用户比例见表1。由表1可知，在本次调查中的4种天气情况中，闷热天气使得人们选择洗澡的意愿增强，而下雨天气使得人们选择洗澡的意愿减弱。
表1 夏季4种天气情况下选择洗澡的用户比例
天气情况
下雨
风沙
闷热
高温
比例/%
39.2
60.8
89.1
80.9
    不同年龄段人群人均每周洗澡次数、人均每次洗澡用气量见图1。由图1可知，对于不同年龄段人群，人均每周洗澡次数曲线呈两边低中间高的形态，20～55岁年龄段的人群洗澡比较频繁，65岁以上年龄段人群人均每周洗澡次数最低，这也与该年龄段的生理状况有关。人均每次洗澡用气量曲线呈中间低两边高相态，由此可知，洗澡次数越频繁，每次洗澡用气量越小。
 

3.2 时不均匀性
    夏季燃气热水器用户一周内各日的时不均匀系数曲线见图2。由图2可知，一周内各日的时不均匀系数变化情况基本一致。时不均匀系数大于5的时间集中在20：00—22：00，21：00达到峰值(即小时高峰系数)，8：O0前后出现两个小波峰，其余时段的时不均匀系数基本趋于0，这与夏季居民日常的生活习惯规律基本一致[18]。
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(本文作者：杨蒙 刘蓉 石磊明 北京建筑工程学院 北京 100044)