Комплексная система резервного электроснабжения загородного дома различными методами

Реструктуризация электроэнергетики России позволила полностью обеспечить потребности страны в электричестве. Однако в силу территориальных особенностей Российской Федерации надежность его подачи оставляет желать лучшего. По этой причине многие владельцы коттеджей ищут способы восполнить последствия падения напряжения и кратковременных отключений. Особенно этот вопрос волнует хозяев компьютерной техники, охранных систем и оборудования автономного газоснабжения и отопления.

Когда необходимо резервное электроснабжение и бесперебойное питание частного дома: классификация задач

• Микроотключения – случаются по причине проседания напряжения или пробоев в сети. Продолжительность таких отключений составляет от нескольких секунд до 2-5 минут. В таких случаях система резервного электроснабжения загородного дома не требует каких-либо сложных приспособлений, бывает достаточно одного ИБС.
• Краткосрочные – происходят из-за отключений на КТП (замыкания на ЛЭП, выгорание плавких вставок). Масштаб поломки носит локальный характер, поэтому ликвидация аварии производится за промежуток до 12 часов.
• Среднесрочные – такие отключения происходят по причине аварий на высоковольтных ЛЭП, которые инициированы коммунальными или газовыми службами. Устранение аварии этого типа происходит в промежуток 10-24 часа.
• Длительные – отключения из-за бедствий стихийного характера. Ликвидация аварии выполняется всеми службами, в том числе МЧС и коммунальщики. Однако масштабы и объем работ не позволяют выполнить ремонт ранее 2-4 недель.

Возможные варианты

Учитывая, какие из перечисленных видов отключения случаются в вашей местности, и следует подбирать вариант резервного электроснабжения и бесперебойного питания сетей частного дома или коттеджа. Для качественной аварийной системы обеспечения электротоком сегодня не достаточно установить генератор , понадобятся еще и силовые инверторы, способные на начальном этапе автоматически подключить оборудование.

Требования пользователя могут быть различны, например, некоторым достаточно задействовать только стратегически важные компоненты в виде холодильника или отопительного котла. Для этого достаточно пары аккумуляторов и одного инвертора. Для продления автономного функционирования инверторного комплекта можно применить ветрогенератор, солнечные панели или дизельгенератор.

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.

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.

Выбираем резервные источники электроэнергии

Выше уже были рассмотрены типы аварийных отключений электропитания в зависимости от временных промежутков, необходимых для их устранения. Теперь рассмотрим оптимальные решения по восполнению энергии для каждого из видов отключения:

• При перерывах в энергоснабжении до нескольких минут подойдет обычный бесперебойник ИБП, который способен выдержать минимальную, но обязательную нагрузку. Базовое требование к источнику – чистая синусоида на выходе для качественного питания автоматики и циркуляционного насоса отопительного котла.
• Для отключений сроком до 12 часов оптимальной считается система, состоящая из источника бесперебойного питания. В составе источника должно быть несколько мощных АКБ достаточной емкости, чтобы быть в состоянии обеспечивать питанием все оборудование. Нужно быть готовым увеличить емкость батарей до 300-400 Ач. При этом, кроме набора инструментов электрика , понадобится ИБП, который способен заряжать аккумуляторы.

• Среднесрочные отключения электричества на срок до двух суток потребуют более серьезного подхода. В данном случае резервные источники электроснабжения для дома должны включать генератор. Только такая схема позволит снабжать потребители на протяжении длительного времени. Основная нагрузка по обеспечению коттеджа электропитанием ложится на ИБП. Генератор заводится через каждые 3-6 часов для зарядки батарей, это гораздо экономнее, чем его постоянная работа.
• Длительные отключения перекрываются той же связкой – АКБ + ИБП + генератор. Разница состоит только в количестве горючего для электрогенератора.

Двухступенчатая система обеспечения резерва электрического питания домашнего оборудования представляет собой оптимальное решение не только для местности, где перебои случаются довольно часто, но и там, где нужно обеспечить большую мощность на длительное время. В любом случае, окончательный выбор компонентов зависит от грамотной оценки потребностей домовладельца в оборудовании, которое должно функционировать независимо от наличия электричества в штатной сети.

Резервное питание дома на аккумуляторах

В этом посте мы покажем примеры реализации резервного питания дома по одной фазе из трех. Часто это наиболее оптимальное решение с точки зрения бюджета: мы собираем в одну группу всю самую ответственную нагрузку в доме: систему отопления и водоснабжения, частичное освещение, холодильники, охранную систему и видеонаблюдение, роутер, некоторые розеточные группы.

Подобная схема позволяет исключить мощную нагрузку (электродуховки, стиральные и сушильные машины, электрические бойлеры и теплые полы и т.п.), что в свою очередь позволяет заметно увеличить время автономной работы или сэкономить на количестве и емкости аккумуляторных батарей.

Пример 1: инвертор на резервную фазу

Основной ввод в дом нашего клиента был сделан бронированным кабелем с прокладкой в земле, затем через подпол кабель заходил в главный распределительный электрощит на первом этаже. Следуя пожеланиям минимизировать вмешательство в интерьер, мы приняли решение осуществить подключение напрямую через “врезку” в этот кабель и прокладку нашей силовой линии до инвертора через подпольное пространство.

В результате инвертор с аккумуляторами был установлен в бойлерной:

Инвертор Bineos 5KF и 4 АКБ по 200Ач

В состав системы у нас вошли:

• Инвертор Bineos 5KF номинальной мощностью до 5 кВт, пиковая – 10 кВт.
• Щит ИБП с автоматом ввода резервной фазы, автоматами входа и выхода инвертора, ручной байпас
• Аккумуляторы по 200Ач MNB MM 200-12 – 4шт.
• Усиленный сборный стеллаж (д*ш*в: 50*60*100)

Наш ИБП питает одну фазу в доме, на которую мы собрали всю самую ответственную нагрузку, включая напольный газовый котел De Dietrich. Расчетное время автономной работы на средней длительной нагрузке 800Вт составит более 9 часов. Отметим, что инвертор также защищает вашу технику от резких скачков напряжения и ЭМИ.

Цена проекта с монтажными работами и всеми материалами:

В случае, если место ограничено, можно установить узкий стеллаж и компактно разместить систему на нём:

Размещение на узком стеллаже

Тут дополнительно обращу внимание на GSM-модуль Эктоконтрол, который у нас выполняет роль оповещения об отключениях электричества до инвертора, а также сообщит о том, что аккумуляторы сели. По-мимо этого, мы установили беспроводной температурный датчик, что позволило нам реализовать управление газовым котлом про определенной программе:

GSM-модуль для оповещения об отключениях электричества и управления системой отопления

Пример 2: инвертор и стабилизатор напряжения на основную резервную фазу

В проекте электрики загородного дома нашего заказчика была предусмотрена группа потребителей, которая должна иметь гарантированное и качественное электропитание. Для монтажа оборудования по нашему ТЗ уже была проложена силовая линия. Выбор был сделан в пользу комбинированной системы резервного электропитания: инвертор+стабилизатор напряжения:

Инвертор МАП Энергия PRO 6.0/48 и стабилизатор напряжения

• Энерготех Prime 9000 – высокоточный электронный стабилизатор напряжения, корректно работающий даже с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи
• Инвертор МАП Энергия PRO 6.0/48 – ИБП off-line типа с временем переключения на работу от АКБ за 10мс.
• Аккумуляторы Delta DTM 12200L
• Усиленный сборный стеллаж (д*ш*в: 50*60*200)

Самый важный электропотребитель в нашем проекте – напольный газовый котел Buderus Logano.

Экран нашего инвертора отображает нагрузку – 400Вт, а при такой мощности наш батарейный банк совокупной емкостью 800Ач обеспечит время автономной работы более 21 часа.

Инвертор МАП Энергия PRO 6.0/48

Стоимость решения с установкой:

Часто, распределительный электрощит находится в прихожей, в этом случае инвертор с аккумуляторами можно расположить прям внутри встроенного шкафа:

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).

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