3 просмотров

Как сделать резервное электроснабжение для частного дома

Как сделать резервное электроснабжение для частного дома

Природные факторы, нехватка инвестиций, ежегодное старение основных фондов систем электроснабжения часто приводят к поломкам и отключению электроэнергии. Обычно это случается в маленьких поселках, сельской местности. Поэтому для загородного коттеджа необходимо предусмотреть резервный источник электроснабжения. В современном доме все функционирует с помощью электричества. Если отключение котельной, водоснабжения произойдет при отсутствии хозяев, зимой, в морозы, коттеджу будет нанесен существенный ущерб. Поэтому без резервного электроснабжения загородного дома обойтись невозможно. Оно необходимо при скачках напряжения в сети выше нормы. Стабилизаторы не справляются с ними, бытовое оборудование выходит из строя. Надежный источник бесперебойного питания или инвертор автоматически удержит заданную величину.

  1. На какое время нужно рассчитывать источник
  2. Способы подключения источников резервного электроснабжения
  3. Разновидности генераторов
  4. Газовые генераторы
  5. Бензиновые генераторы
  6. Дизельные генераторы
  7. Нетрадиционные источники питания
  8. Солнечные батареи
Статья в тему:  Самодельные мини лодки для рыбалки. Самодельные лодки из фанеры: материалы и инструменты, чертежи и планировка, сборка корпуса, клеевые работы и окраска

Резервированное электроснабжение частного дома

По своей работе инженером-электриком приходилось иметь дело с ответственными потребителями энергии. В своей первой статье я хочу поделиться своим опытом создания распределительного электрощита с двумя независимыми вводами в очень важном для нашей семьи объекте — сельском доме. В процессе публикации беглым поиском была найдена схожая концепция. Личные ощущения подсказывают, что такие идеи не потеряли актуальности.

Предпосылки

Идея превратить дом в селе в «загородную резиденцию» родилась весной прошлого года, когда мы с женой и детьми сидели на самоизоляции в квартире, а предприниматели выстраивались в длинные очереди за спецпропусками для себя и своих работников возле зданий администраций. Ходить по травке на свежем воздухе и не бояться получить за это штраф было заманчиво, но реализация идеи оказалась не самым простым занятием. Дело в том, что более 10 лет назад родители жены переехали в областной центр, и дом использовался для постоянного проживания пауков складирования не очень нужных вещей, коммуникации износились, блага цивилизации пришли в негодность. Сейчас многое для нашей комфортной жизни уже сделано: в утепленном сарайчике возникла насосная станция, на стене в кухне повис двухконтурный газовый котел, под мойкой спрятался фильтр питьевой воды с насосом повышения давления, в комнате мигает лампочками WiFi маршрутизатор с 4G модемом и многое другое. Никому не секрет, сколько пользы приносит это и другое электрооборудование при пропадании электропитания. Стоит заметить, что подобные случаи за последний год носили единичный характер, но подпортили не один ветреный и/или дождливый вечер. Поэтому вопрос надежного электроснабжения назрел весьма остро, особенно с учетом мониторинга микроклимата в доме при отъездах в город, но это другая история.

Статья в тему:  Как оформить плакат с днем рождения. Праздничный сюрприз: как сделать плакаты «С днем рождения!» своими руками

Реализация

При решения этого вопроса я полагался на следующие основные тезисы:

Решение должно быть доступным. Компоненты системы приобретались в магазине электротоваров в районном центре, на известном интернет магазине с доставкой из России за разумные деньги.

Простота и автономность. Система должна функционировать без нашего участия с ограниченным функционалом и с минимальным участием — при расширении функционала.

Компактность и безопасность. Пояснения считаю излишними.

В результате пары посиделок перед компьютером родилась следующая схема. Несомненно она не лишена недостатков, но это компромиссный вариант.

Работа схемы

4 амперные автоматы QF1 и QF2 защищают цепи управления, их наличие скорее способ заполнить ряд в щитке. Переключатель приоритета вводов SA1 устроен так, что может замыкать только один из своих контактов или не замыкать их вовсе. Для его размещения на DIN рейке использовал основание от реле с известной китайской торговой площадки, которое при тестах жутко нагревалось. Реле контроля KV1 при нормальном напряжения сети включает таймер, который с 5 минутной задержкой включает контактор KM1 всегда и КМ2, если отсутствует питание с резервного ввода или выбран приоритет сети. При отклонении напряжения выключение настроено на минимальную задержку. KM2 и KM3 имеют электрическую и механическую блокировки одновременного включения. Переключение на приоритетный источник обеспечивается промежуточными реле KL1 и KL2. Резервный ввод контролируется на выходе из источника. Автомат защиты ввода электросети установлен на фасаде в щите учета.

Статья в тему:  Способы соединения труб при монтаже отопления. Трубные соединения отопления

Первым делом бросается в глаза, что одна розеточная группа подключается только к щиту учета. Бесперебойная работа этих устройств для нас не критична, например кондиционер, стиральная машина. Однако их защита от ненормального напряжения все же выполнена. Для размещения трех контакторов с приставками пришлось доработать щиток, после монтажа скреплю жгуты нейлоновыми стяжками.

Щиток в процессе сборки.

Наиболее важным являются система отопления (она же нагрева горячей воды) и освещения, тем более что энергопотребление этих систем существенно ниже предыдущих. Ну и часть розеток будет всегда под напряжением, к ним подключится роутер и электроподжиг плиты (когда не работает электрочайник и СВЧ печь очень кстати). Судьба холодильника окончательно не предрешена, с одной стороны он может несколько часов существовать автономно, с другой — пропавшие продукты это не только неприятный запах, но и время и деньги на поездку в магазин за новыми, так что его работа скорее важна.

Внешний вид без крышек

В качестве резервного источника выбран и приобретен инверторный преобразователь с чистым синусом номинальной мощностью 1800Вт, более мощные устройства обойдутся существенно дороже. Он с аккумулятором и зарядным устройством разместится в утепленном помещении.

Насосная станция снабжена дополнительным гидроаккумулятором. Ее работа достаточно важна, но из-за достаточно большого потребления будет обеспечена бензогенератором, который дополнительно подзарядит аккумулятор.

Заключение

Данное решение считаю оптимальным для своих условий, однако приветствую конструктивную критику. Планирую к написанию статью про решение по управлению настенным газовым котлом через устройства умного дома от Xiaomi. Отопительный сезон подходит к концу, существенных недостатков не выявлено.

Статья в тему:  Белая фиалка дома. Народные приметы о фиалках в доме

UPD. Данное решение реализовано для личных целей, автор осознает риски и оценивает свой ущерб. Если считаете свои риски высокими, то рекомендую использовать сертифицированное оборудование.

Типы систем резервного электроснабжения длительного действия для загородного дома или коттеджа

Организация резерва электрической энергии для коттеджа оправдана в том случае, когда она регулярно поступает с длительными перебоями или же напряжение в сети не соответствует нормам. С серьезными нарушениями потенциала стабилизаторы не справятся, поэтому дополнительный источник тока должен покрывать основные потребности в освещении и работе вспомогательного оборудования.

Обычно резервное электроснабжение и бесперебойное питание сетей дома осуществляется при помощи «бесперебойника» UPS на аккумуляторах или газового генератора. Почему газового? Дело в том, что этот выбор обусловлен незначительными расходами на топливо и простыми правилами эксплуатации.

Оборудование дополнительного энергоснабжения должно проявлять мгновенную реакцию на падение или отключение напряжения, а также обеспечивать работу основных потребителей довольно продолжительное время. Бесперебойные конструкции бывают двух типов: одноступенчатые и двухступенчатые.

Одноступенчатые системы для обеспечения резерва электроэнергии

Если требования к продолжительности функционирования оборудования будут увеличиваться, то возникает необходимость применения батарей большей мощности и емкости. Однако такое решение связано с некоторыми проблемами:

  • Литий-ионные АКБ и так недешевы, а с ростом емкости цена будет расти пропорцтонально.
  • Батареи со свинцовыми пластинами дешевле, но занимают много места и требуют особых условий эксплуатации, потому что содержат кислоту.
  • Чтобы быстро зарядить АКБ до следующего отключения сети, нужен зарядный ток большой величины и мощности домашней сети может быть недостаточно.
  • Эксплуатационный ресурс аккумулятора составляет до 2 000 циклов «заряд-разряд», поэтому дорогую АКБ придется менять через каждые 2-3 года.
Статья в тему:  Каким материалом можно покрыть крышу дома. Чем покрыть крышу дома недорого и качественно? Материал для стропил

Двухступенчатый метод обеспечения резерва электропитания

Двухступенчатая система для организации надежного резервного электроснабжения загородного дома включает генератор и источник бесперебойного питания. Принцип ее работы прост – сразу после сбоя штатного электропитания включается ИБП, отвечающий за аварийную схему. Далее запускается генератор.

Такая конструкция не нуждается в мощном аккумуляторе, потому как он включается только на короткое время и нагрузка минимальна. Ресурс батареи в этом случае расходуется экономно, поэтому ее срок службы составляет более 10 лет. При этом стоит запомнить, что АКБ от автомобиля не подойдет для использования в ИБП. Мощность электрогенератора не ограничивается и зависит от потребностей пользователя.

Пример 3: ИБП on-line типа

Клиент обратился с проблемой: в загородном коттедже постоянно моргают лампы освещения и периодически полностью пропадает напряжение. Условно причины подобного некачественного электропитания можно разделить на два вида – внешние и внутренние. К внешним можно отнести:

  • Старая и нестабильно работающая трансформаторная подстанция
  • Перегрузка, износ и аварийное состояние внешней питающей электросети
  • Помехи и наводки от работы промышленного электрооборудования или сварки
  • Сильный перекос по фазам
  • Малое сечение вводного кабеля
  • Плохой контакт нулевого проводника, неправильный режим нейтрали
  • Плохой контакт фазных проводников
  • Некачественные материалы и электромонтажные работы
  • Неисправная бытовая техника.

В результате диагностического выезда, наш инженер сделал заключение о внешнем характере проблем с напряжением и в этом случае самое оптимальное решение – ИБП двойного преобразования (on-line типа) с внешними аккумуляторными батареями. На вводе у нашего заказчика стоит автомат ABB S203 C40 мощностью 40А, в связи с этим мы подобрали мощность бесперебойника для фазы с гарантированным питанием – 10кВА (9кВт).

Статья в тему:  Взрыв крейсера мэн. Броненосный крейсер «Мэн

On-line ИБП на 10кВа

  • Однофазный ИБП on-line типа Lanches L900II-H 10kVa
  • Аккумуляторы типа AGM – Восток PRO СК-12100
  • Усиленный сборный стеллаж (д*ш*в: 50*60*200)

Наш батарейный банк запасает приблизительно 16кВт/ч, т.е. при постоянной длительной средней нагрузке в 1кВт время автономной работы составит более 16 часов. Экран источника отображает значения входного и выходного напряжения, мощность нагрузки в ВА и Вт, напряжение на шине постоянного тока, режим работы. Для удобства восприятия на экране в виде шкалы отображаются уровень текущей нагрузки и степень заряда АКБ:

Цена проекта для частного дома с монтажными работами:

Ещё один пример установки ИБП для дома на одну фазу on-line типа:

При плохой питающей сети лучше установить ИБП on-line типа с очень качественной стабилизацией напряжения

  • Подробнее разобраться в вопросе выбора типа источника бесперебойного питания поможет наша статья: ИБП On-line VS Инвертор
  • Типовые решения: ИБП для дома
  • Другие примеры работы
  • Трехфазные ИБП для всего дома

Построение схемы на многофункциональном АВР

Комфорт от применения ИБП достаточно высок, чтобы многие владельцы задумались о резервном питании всей электросети, а не отдельных потребителей. Для этого также есть несколько путей решения.

При невозможности установить генератор функцию резервного питания на себя берет сборка аккумуляторных батарей достаточной емкости. Тип аккумулятора определяется режимом работы: гелиевые имеют наибольшую цикличность и рассчитаны на частые включения, свинцово-кислотные AGM-аккумуляторы дешевле, их оптимально использовать для работы в режиме байпаса.

Статья в тему:  Женские платья осень зима. В тренде

Аккумуляторный парк собирается из нескольких параллельно подключенных необслуживаемых аккумуляторов емкостью в 100–200 А/ч. Суммарная емкость парка должна соответствовать общему энергопотреблению в пересчете на низкое напряжение, то есть в рассмотренном выше случае потребление приборов от сети 230 В составило 9,8 кВт/ч или кВА/ч. При напряжении 12 В это эквивалентно общему потреблению в 816 А/ч, так определяется суммарная емкость парка. При сборке нужно учитывать также собственное энергопотребление системы и потери в проводах низкого напряжения, это примерно 5–7% от первоначальной мощности. Все функции по управлению системой бесперебойного питания берет на себя инвертор с электронным управлением. Стоимость устройства надлежащего качества (MeanWell) на 1 кВт пиковой мощности составляет 400–600 $, от 3 до 5 кВт — 1200–1400 $. К слову, комплексные устройства с теми же параметрами обходятся как минимум в 2–3 раза дороже.

Резервная система с блоком АВР: 1 — сеть; 2 — генератор; 3 — аккумуляторный банк; 4 — щит автоматического ввода резерва (АВР); 5 — многофункциональный инвертор; 6 — потребители

При наличии генератора аккумуляторный парк можно существенно сократить до одного-двух часов бесперебойной работы. Но потребуется установка устройства АВР с функцией запуска генератора. Подойдут и простейшие щиты отечественного производства, такие как ЩАПг-3–1–50 «Техэнерго» (

20 000 руб.) или сборки АВР самостоятельного исполнения.

Аккумулятор для частного дома: схемы подключения


Литий ионный аккумулятор

Схема подключения АКБ

Статья в тему:  Справка для пособия в центр занятости. Справка для пособия по безработице

Резервное электроснабжения для загородного дома с использованием аккумулятора может монтироваться по двум основным схемам:

  1. Последовательное соединение АКБ. При этом напряжение будет увеличиваться кратно, например, при использовании батареи номиналом 12В два последовательно соединенных изделия образуют сеть, равную 24В, чем больше аккумуляторов, тем выше этот показатель;
  2. Параллельная схема. В данном случае кратно увеличивается не напряжение, а сила тока, при этом мощность остается равной 12 Вольт, не зависимо от количества приборов.

Схему подключения необходимо применять в зависимости от расчета потребляемой энергии на бытовые приборы и в соответствии с нужным напряжением.

Пример расчета системы

Если нет цели обеспечить резервное питание абсолютно всех приборов, а только наиболее важных устройств, то для частного дома площадью 150-300 м2 достаточно моделей общей мощностью 3-6 кВА, выдерживающих пусковую мощность до 9-12 кВА.

Рассчитать необходимую емкость аккумулятора довольно просто. Для этого объем потребления делят на напряжение аккумулятора с учетом коэффициента неполного разряда устройства.

Для гарантирования расхода электроэнергии в объеме 4,5 кВт-ч требуется 500 А-ч (4500 Вт / 0,75 × 12 В). Чтобы техника в доме проработала 4 часа, необходим аккумулятор емкостью 2000 А-ч (4 × 500 А-ч).

При этом рост емкости аккумулятора автоматически ведет к увеличению стоимости и повышению массы прибора, поэтому лучше установить несколько аккумуляторов меньшей емкости. Кроме того, при отключении внешнего энергоснабжения практически никто не использует всю технику одновременно.

Статья в тему:  Вулкан из бумаги. Как сделать вулкан из пластилина своими руками в домашних условиях с видео

Так что на деле указанные значения будут достаточны для обеспечения комфортного пребывания в доме в течение 8-10 часов.

Специалисты рекомендуют приобрести для такого здания восемь аккумуляторов напряжением 12 В на 200 А-ч каждый или десять аккумуляторов на 150 А-ч.

А при желании сэкономить достаточно будет и четырех таких аккумуляторов – они «продержат» дом 1-1,5 часа и обеспечат работу необходимого минимума устройств на 3-4 часа.

Если перебои с подачей электричества более затяжные, первым делом нужно просчитать, на работе какой техники можно сэкономить, и только потом планировать наращивание батарейных секций.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector