Электроустановки квартир и коттеджей. Характеристики и понятия.

Проектирование электроустановок квартир и коттеджей (Schneider Electric)

1.1. Категории квартир и коттеджей и их характеристики

В соответствии с нормативными документами установлены две категории по уровню комфорта жилищ:

- I категория - нормативные нижние и неограниченные верхние пределы площадей квартир или одноквартирных домов;

- II категория - нормируемые нижние и верхние пределы площадей квартир (жилых комнат). Исходя из этого, квартиры с улучшенной планировкой и коттеджи следует отнести к I категории

комфортности. Для примера, в г. Москве в соответствии с МГСН3.01-01 в жилищах I категории устанавливается тип квартиры, число комнат в зависимости от типа и площади квартир (без учета площадей балконов, лоджий, кладовых, веранд, тамбуров) (табл. 1.1).

Таблица 1.1 Данные, характеризующие количество жилых комнат и нижние пределы площади квартир (по МГСНЗ.01-01)

Количество жилых комнат и нижние пределы площади квартир

Характеристика площадей жилища I категории комфорта	Число жилых комнат
	1		2		3		4		5		6
	Типы квартир
	1М	1Б	2М	2Б	ЗМ	ЗБ	4М	4Б	5М	5Б	6М	6Б
Нижние пределы площади квартир, м2	33	38	44	54	62	68	74	83	89	96	103	109

Однако комфортность жилища определятся не только площадью квартир. В таких квартирах наряду с традиционными жилыми и подсобными помещениями (кухня, гостиная, спальня и т.п.) по желанию заказчиков, например, могут быть:

- в коттеджах и сблокированных жилых домах - бассейны, стоянки (гаражи) легковых автомобилей, столярная или механическая мастерская, лифты (при расположении коттеджа на трех и более уровнях);

- дополнительные помещения: игровая, детская, столовая, кабинет, студия, библиотека, помещения для хозяйственных работ (комнат для стирки, гардеробная), помещения физкультурнооздоровительного назначения (сауна, тренажерный зал, бильярдная) и др.;

- зимний сад.

Кроме того, уровень комфортности жилья определяют следующие показатели:

- объемно-планировочные решения, учитывающие общую площадь, состав и взаимное расположение помещений, их высоту;

- нормативные показатели естественного (КЕО) и искусственного освещения помещений;

- санитарно-гигиенические нормы, включающие уровень шума, количество и обустройство санузлов, температуру помещений, кратность воздухообмена, уровень воздействия электромагнитных полей и пр.;

- надежность, безопасность и экономичность электроснабжения и электрооборудования;

- уровень электрификации быта;

- уровень автоматизации инженерных систем (горячее и холодное водоснабжение, отопление, вентиляция, электрическое освещение, пожарная и охранная сигнализация и др.).

Все указанные показатели комфортности жилья оказывают влияние на применяемые в нем электроустановки. Так, от общей площади жилых и подсобных помещений, их состава, взаимного расположения и высоты зависит установленная мощность светильников электрического освещения, обеспечивающих нормативные показатели искусственного освещения. От требований по температуре в помещениях и кратности воздухообмена зависит установленная мощность приборов отопления и вентиляции. Требования по надежности и безопасности определяют выбор типа и характеристик электрооборудования, отвечающего этим требованиям.

В действующих нормативных документах (см. Приложение 1 п. 3.2) регламентируется четыре уровня электрификации быта: 

I - жилые здания с газовыми плитами;

II - жилые здания с электрическими плитами;

III - жилые здания с электрическими плитами и электроводонагревателями;

IV - жилые здания, полностью электрифицированные (электроплиты, электроводонагреватели, электроотопление).

Нормируемая классификация электрификации быта ориентирована на оснащенность жилья наиболее энергоемким оборудованием. Однако наряду с этим электрификация быта сопровождается широким использованием различных бытовых электроприемников - холодильников, телевизоров, стиральных машин, пылесосов, вентиляторов, кондиционеров, электрических кухонных приборов и многих других. Исходя из этого, жилище I категории не имеет верхнего ограничения уровня электрификации быта.

Как выше отмечалось, в понятие «жилище» входят помещения различного назначения, приусадебные постройки и наружные установки. В каждом из указанных помещений или построек в большей или меньшей степени используются различные электроприемники, для электропитания которых необходимы соответствующие электроустановки.

При проектировании электроустановок в помещениях необходимо пользоваться классификацией помещений, приведенной в ПУЭ (табл. 1.2).

Таблица 1.2 Классификация помещений по условиям окружающей среды

Классификация помещений по условиям окружающей среды

Категория помещений		Характеристика окружающей среды	Примеры помещений
Сухие или нормальные помещения		Относительная влажность воздуха до 60%	Отапливаемые жилые помещения
Влажные помещения		Относительная влажность воздуха от 60% до 75%	Неотапливаемые помещения, санузлы
Сырые помещения		Относительная влажность воздуха выше 75%	Комнаты для стирки, ванные, подвалы, террасы, гаражи
Особо сырые помещения		Относительная влажность воздуха близка к 100%	Бассейны, сауны, бани, теплицы, парники, наружные установки или установки под навесами
Жаркие помещения		Температура более 1 суток превышает +35°С	Котельные
Пыльные помещения	токопроводящая пыль	Технологическая пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п.	Механические мастерские
	нетокопроводящая пыль		Столярные мастерские
Помещение с химически активной или органической средой		Длительное время содержатся агрессивные пары, газы, жидкости и образуются отложения или плесень	Помещения для содержания животных и птицы, для дизельных установок

В отношении поражения людей электрическим током по ПУЭ определены следующие классы помещений:

1. Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

2. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

- сырости (влажность более 75%) или токопроводящей пыли;

- токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

- высокой температуры (выше 35°С);

- возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здания, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования с другой.

3. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

- особой сырости (влажность близка к 100%);

- химически активной или органической среды;

- одновременно двух или более условий повышенной опасности. 

4. Территории размещения наружных электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивают к особо опасным помещениям.

Проектирование электроустановок квартир с улучшенной планировкой и коттеджей осуществляется в соответствии с заданием заказчика. При этом все технические решения в проекте электротехнической части должны удовлетворять требованиям действующих нормативных документов.

1.2. Требования к электроустановкам современных квартир и коттеджей

Основные требования к электроустановкам жилых домов, квартир, коттеджей отражены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ), стандартах России и МЭК, Строительных нормах и правилах (СНиП), Сводах правил (СП), Московских городских строительных нормах (МГСН), инструкциях, рекомендациях, указаниях, выпускаемых Госстроем РФ, Энергонадзором, Энергосбытом и другими уполномоченными государственными органами. В Приложении 1 приведен перечень действующей на 2005 г. нормативной документации в рассматриваемой области.

Все требования направлены на обеспечение надежности, электро-, пожаробезопасности и экономичности электроустановок при соблюдении условий комфортного проживания людей.

Надежность электроснабжения жилых зданий должна соответствовать требованиям ПУЭ, СП31- 110-2003 и других нормативных документов. По классификации ПУЭ это, как правило, потребители II и III категорий надежности.

Для жилища I категории допускается повышение категории надежности электроснабжения по согласованию с органами Энергонадзора.

Для коттеджей по заданию заказчика допускается использование в качестве резервного источника электроэнергии автономного дизель-генератора.

Электроснабжение квартир и одноквартирных домов (коттеджей) с электроводонагревателем или полностью электрифицированных (III и IV уровни электрификации быта), а также с установленной мощностью электроприемников более 11 кВт следует, как правило, осуществлять от трехфазной сети. Неравномерность нагрузки при распределении ее по фазам не должна превышать15%.

При трехфазных вводах в квартиры и одноквартирные жилые дома (коттеджи) рекомендуется однофазную нагрузку, состоящую из нескольких нагревательных элементов (конфорки электроплит, нагревательные элементы электроводонагревателей и т.п.) подключать по трехфазной схеме. При заказе такого оборудования следует учитывать возможность подключения бытового электроприбора по трехфазной схеме, которая должна быть предусмотрена в конструкции прибора заводом- изготовителем.

В жилищах I или II категорий, как правило, предусматривается:

- установка приборов учета (однофазных и трехфазных счетчиков) на вводе в квартиру (одноквартирный дом);

- включение квартир и одноквартирных домов в автоматизированную систему учета электропотребления (АСУЭ) (по техническим условиям Энергосбыта);

- выключатели плавного регулирования или кратковременного включения с выдержкой времени для общедомовых внеквартирных помещений многоквартирных жилых домов;

- установка в кухнях не менее четырех розеток на ток 10 (16) А;

- установка в жилых (и других комнатах) квартир, одноквартирных домов не менее одной розетки на ток 10 (16) А на каждые полные и неполные 4 м периметра комнаты;

- установка во внутриквартирных коридорах, холлах, прихожих не менее одной розетки - на каждые полные и неполные 10 м2. Розеточная сеть выполняется трехпроводной (фаза, основной или рабочий нулевой проводник и защитный нулевой проводник). Штепсельные розетки, устанавливаемые в квартирах, жилых комнатах, а также в помещениях для пребывания детей, должны иметь защитное устройство, автоматически закрывающее гнезда штепсельной розетки при вынутой вилке; 

- установка в передней квартир (одноквартирных домов) электрического звонка, при входе в квартиру (одноквартирный дом) - звонковой кнопки;

- в ванных комнатах (совмещенных санузлах) розетки специального назначения, предназначенные для этих помещений. Вся сеть розеток обязательно подключается к системе распределительных сетей через автомат с УЗО;

- устройство рабочего и эвакуационного искусственного освещения.

При проектировании электроустановок жилища должны быть предусмотрены мероприятия и технические средства, обеспечивающие электробезопасность и пожарную безопасность. К таким мероприятиям и средствам относятся:

- применение устройств защитного отключения;

- применение электрических розеток с защитными шторками;

- заземление;

- защитное зануление;

- система уравнивания потенциалов.

Оболочки для установки автоматических выключателей, контакторов, реле и т.п., применяемые в отдельных помещениях жилища или в постройках на приусадебных участках по степени защищенности от влаги, пыли, химически активных веществ, и от поражения людей электрическим током должны соответствовать международному классификатору - IP-коду (Index of Protection) который определен в ГОСТ 14254-96 (стандарт МЭК 529-89).

IP-код представляет собой набор из двух цифровых и двух буквенных (дополнительных) символов. Первая цифра кода определяет степень защищенность оборудования от пыли и степень защиты человека от прикосновения к токоведущим и движущимся частям. Вторая - степень защиты от влаги. В табл. 1.3 приведены отличительные признаки защищенности, обозначенные цифрами. Буквенные обозначения кода защищенности приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.3 Цифровые обозначения кода защищенности

Цифровые обозначения кода защищенности

Степень защиты оборудования от пыли. Степень доступа людей		Степень защиты от влаги
0	Отсутствует защита от пыли. Нет защиты людей от контакта с токоведущими частями	0	Отсутствует защита от влаги
1	Защита частиц большого диаметра (более 50 мм). Защита людей от непосредственного контакта с большими областями токоведущих и движущихся частей оборудования	1	Защита от капель воды, падающих на оборудование вертикально
2	Защита частиц среднего диаметра (более 12 мм). Защита людей от контакта с токоведущими и движущимися частями (например, палец руки)	2	Защита от капель воды, падающих на оборудование наклонно (до 15° от вертикали)
3	Защита от частиц меньше среднего диаметра (более 2,5 мм). Защита людей от контакта с токоведущими и движущимися частями (например, при использовании инструмента диаметром более 2,5 мм)	3	Защита от водяных брызг, падающих на оборудование наклонно (до 60° от вертикали)
4	Защита от частиц малого диаметра (более 1,0 мм). Защита людей от контакта с токоведущими и движущимися частями (например, при использовании инструмента диаметром менее 2,5 мм)	4	Защита от водяных брызг, падающих на оборудование с любого направления
5	Частичная защита от воздействия пыли, не влияющая на условия работы оборудования. Полная защита людей от любого контакта с токоведущими и движущимися частями оборудования	5	Защита от водяной струи, бьющей из сопла со скоростью 12,5 л/мин. на оборудование с любого направления
6	Полная защита от воздействия пыли. Полная защита людей от любого контакта с токоведущими и движущимися частями	6	Защита от мощной водяной струи, бьющей из сопла со скоростью 100 л/мин. на оборудование с любого направления
		7	Защита от временного затопления. Оборудование выдерживает погружение в воду на глубину до 1 м на время до 30 мин.
		8	Защита от постоянного нахождения в воде

Таблица 1.4 Буквенные обозначения кода защищенности

Буквенные обозначения кода защищенности

Первая буква кода		Вторая буква кода
А	Защита от прикосновения рукой к опасным частям устройства	н	Устройство предназначено для работы при высоком напряжении
Б	Защита от прикосновения пальцами к опасным частям устройства	м	Устройство предназначено для работы при воздействии воды, в движении
С	Защита от прикосновения к опасным частям устройства инструментами диаметром более 2,5 мм и длиной более 100 мм	S	Устройство предназначено для работы при воздействии воды, в неподвижном состоянии
D	Защита от прикосновения к опасным частям устройства проводом диаметром более 1,0 мм и длиной более 100 мм	W	Устройство сохраняет работоспособность в условиях грозы

Как правило, для бытовых электроустановок используется оборудование, кодируемое только цифрами. Например, розетки устанавливаемые в теплых сухих помещениях могут иметь класс защиты IP20. Пылевлагозащищенные корпуса навесных щитов - IP55. Навесные корпуса щитов для жилых помещений - IP30.

Индивидуальные дома (коттеджи) должны быть оборудованы молниезащитой.

Проект электроснабжения должны обеспечивать энергоэффективность, эстетичность и функциональность электроустановки жилища.

Под энергоэффективностью подразумевается рациональное использование электроэнергии в быту. Квартиры повышенной комфортности и коттеджи следует отнести к жилищам III и IV уровней электрификации быта, что характеризуется высоким электропотреблением.

Энергоэффективность достигается, например:

- применением наиболее эффективных источников света, т.е. обладающих наибольшей световой отдачей и сроком службы;

- построением схемы сети искусственного освещения таким образом, чтобы обеспечивалось отключение части светильников;

- применением для домов с электроводонагревателями, как правило, аккумуляционных электроводонагревателей и аккумуляционных печей для электроотопления с автоматическими устройствами, которые осуществляют включение аккумуляционных приборов в ночное время в часы, определяемые энергоснабжающей организацией в зависимости от графика электрических нагрузок;

- оснащение терморегуляторами устройств электроотопления помещений.

Одним из условий комфортности жилища является архитектурно-художественное оформление интерьеров помещений, поэтому электроустановки в этих помещениях не должны нарушать общих дизайнерских решений. Это в первую очередь относится к электропроводкам, различным выключателям и розеткам, светильникам и пр.

Функциональность электроустановок определяется удобством их использования в быту. Учитывая этот фактор, при проектировании необходимо размещать различную электроаппаратуру в наиболее удобных для человека местах и максимально использовать возможности дистанционного управления.

1.3. Бытовые потребители электроэнергии, режимы работы, влияние на питающую сеть

Для пользования разнообразными электрическими приборами, создающими комфортные условия проживания, жилище оснащается электроустановками, включающими вводнораспределительные устройства, защитную и коммутационную аппаратуру, разветвленную сеть электрических проводок. Оснащенность бытовыми потребителями электроэнергии квартир повышенной комфортности в многоквартирных домах и в коттеджах имеет принципиальные отличия.

Так, в квартирах наиболее энергоемкими потребителями энергии являются электрические плиты 

(при оснащении квартир электрическими плитами); устройства, создающие комфортные климатические условия (кондиционеры, вентиляторы, обогреватели и т.п.); объекты физкультурнооздоровительного назначения (тренажерные залы, сауны, джакузи и т.п.). Как правило, это однофазные потребители электроэнергии.

В коттеджах наряду с перечисленными потребителями могут быть использованы различные насосные установки, водогрейные котлы, электроотопительные приборы и т.п. инженерные устройства. Кроме того, на приусадебных участках могут применяться механизмы: газонокосилки, электропилы и пр. Частично такие потребители являются трехфазными.

Во всех типах рассматриваемой категории жилищ используются привязанные к определенному месту бытовые приборы: холодильники и холодильные камеры, микроволновые печи, посудомоечные машины, кухонные комбайны, стиральные машины, телерадиоаппаратура и т.п. К этой же категории потребителей относятся и персональные компьютеры в комплекте с периферийными устройствами (принтеры, плоттеры, сканеры и др.).

Широкую гамму бытовых электроприборов составляют переносные периодически используемые приборы: пылесосы, утюги, электрофены, электробритвы, электрочайники, кофеварки, грили и пр.

При проектировании электроустановок квартир повышенной комфортности и коттеджей целесообразно разделить бытовых потребителей электроэнергии на четыре группы:

- I группа - электрическое освещение;

- II группа - потребители розеточной сети;

- III группа - потребители однофазные, требующие отдельного подвода электроэнергии;

- IV группа - потребители трехфазные.

Указанное разделение позволяет:

- рационально построить распределительную сеть;

- выбрать защитную и коммутационную электрическую аппаратуру, удовлетворяющую требованиям селективности, надежности и безопасности;

- обеспечить равномерную загрузку фаз (при трехфазной сети);

- рационально скомпоновать и разместить электрооборудование в жилище;

- выполнить электрические проводки наиболее экономичным способом, не нарушая архитектурных и дизайнерских решений в жилище.

При проектировании электроустановки в жилище важную роль играет знание режимов работы бытовых потребителей и их влияние на питающую сеть.

Под понятием «режим работы» подразумевается длительность времени включения в электрическую сеть, времени потребления электрической энергии, а также периодичность использования. В табл. 1.5 приведены данные, характеризующие режимы работы бытовых электроприборов.

Указанными данными рекомендуется пользоваться при определении расчетных электрических нагрузок, применяя коэффициенты спроса (Кс), использования (Ки), совмещения максимума нагрузок (Ксм).

Не менее важным для работы электроприемников жилища является качество электроэнергии, которое определяется, с одной стороны, питающей системой электроснабжения, а с другой, - влиянием бытовых потребителей на питающую сеть.

Нормы качества электроэнергии в системах общего назначения определены ГОСТ 13109-97. Среди этих показателей следует отметить отклонения и колебания напряжения питающей сети. Например, снижение напряжения приводит к заметному снижению светового потока ламп накаливания и резкому сокращению срока службы этих ламп. Увеличение напряжения приводит к росту потребляемой реактивной мощности люминесцентными лампами. К колебаниям напряжения очень чувствительны осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.

Колебания напряжения, вызывающие мигание источников освещения (фликер-эффект), приводят к утомлению зрения человека, что снижает производительность труда, а в ряде случаев может привести и к травматизму. Кроме того, колебания напряжения нарушают нормальную работу телевизоров, телефонной связи, компьютерной техники и т.д. 

Таблица 1.5 Режим работы бытовых электроприборов

Режим работы бытовых электроприборов

Режим работы	Параметры, характеризующие режим работы	Примеры	Примечание
Длительный непрерывный	Постоянно (более 1 ч) включен в электрическую сеть и потребляет электроэнергию	Электрическое освещение, телерадиоаппаратура, компьютеры
Длительный прерывистый	Постоянно (более 1 ч) включен в электрическую сеть; электроэнергию потребляет при отклонениях заданного параметра	Насосные установки - на период заполнения или опорожнения емкости Водонагревательные и отопительные приборы - на период нагрева до заданной температуры; Холодильники - на период включения компрессора до заданной температуры.	Работа в автоматическом режиме
Длительный эпизодический	Включен в электрическую сеть более 30 мин и потребляет электроэнергию	Пылесосы, стиральные машины, утюги, газонокосилки, сауны и т.п.
Кратковременный эпизодический	Включен в электрическую сеть менее 30 мин и потребляет электроэнергию	Чайники, кофеварки, электрофены, электробритвы и т.п.

Несимметрия напряжений значительно влияет на работу однофазных электроприемников, если фазные напряжения не равны. Так, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют меньший срок службы.

Несинусоидальность напряжения, обусловленная электроприемниками с нелинейной вольтамперной характеристикой, вызывает появление в сети высших гармонических составляющих тока и напряжения. Это приводит к дополнительным потерям активной мощности во всех элементах системы электроснабжения, а также к ухудшению или нарушению работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами электроники.

Влияние бытовых потребителей на питающую сеть определяется:

- коэффициентом мощности (cos9) потребителей с длительным режимом работы;

- генерированием третьей гармонической составляющей тока;

- неравномерностью загрузки фаз.

Это приводит к увеличению токов, протекающих в фазных проводниках, а наличие третьей гармонической составляющей может вызвать протекание в нулевом рабочем проводнике тока, превышающего токи в фазных проводниках.

Ниже приведены коэффициенты мощности отдельных бытовых электроприемников:

Типы потребителей cosφ / tgφ

Лампы накаливания 1,0/0

Люминесцентные лампы 0,92/0,426

Холодильники 0,65/1,168

Насосы, вентиляторы, кондиционеры при мощности двигателя до 4 кВт 0,75/0,882

То же, при мощности двигателя свыше 4 кВт 0,85/0,62

Телерадиоаппаратура 0,65/1,168

Водонагреватели, электроотопители 1,0/0

Сауны 1,0/0

Джакузи 0,8/0,75

Персональные компьютеры (для обеспечения электромагнитной 0,65/1,168

совместимости рекомендуется применять с блоками питания, оснащенными фильтрами высших гармоник) 

Указанные факторы влияния бытовых потребителей на питающую сеть необходимо учитывать при проектировании электроустановок в жилище, а именно:

- при выборе защитной и коммутационной аппаратуры;

- при выборе сечения жил проводов и кабелей и способов их прокладки;

- при распределении подключения отдельных электропотребителей по фазам.