Життя сучасної людини неможливе без застосування різних пристроїв. Кожен будинок наповнений електронної та побутовою технікою, інструментами та освітлювальними приладами. Але, на жаль, знову стали буденністю проблеми з електропостачанням.
Електрика можуть відключити за графіком або без жодного попередження, трапляються і прості аварії на мережах. А будь-які скачки напруги і перерви в надходженні "світла" не тільки порушують звичний плин життя, а й підвищують ризик виходу обладнання з ладу.
Пристрій системи резервного живлення (УРП) на основі акумуляторної батареї (АБ) дозволяє вирішити цю проблему раз і на довгий час. Важливо зробити це обґрунтовано, вдумливо і з належним підходом до якості виконання монтажних робіт.
Що підключати?
За допомогою УРП має сенс забезпечувати безперебійне живлення лише основних споживачів. що відрізняються або малою потужністю, або періодичною роботою протягом нетривалого часу. Це, зокрема, можуть бути:
- газове або твердопаливні опалення (автоматика управління, циркуляційні насоси);
- водопостачання (насос);
- чергове освітлення (3-5 електроламп на будову);
- 2-4 додаткові розетки для техніки (холодильник, комп'ютер, інтернет-роутер).
Резервувати тривалі навантаження від роботи потужних пристроїв (електричного котла, бойлера, кондиціонера або електричного духової шафи) не варто. Адже це спричинить за собою необхідність використання декількох акумуляторів великої ємності, та й супутня їм техніка також потребує посилення. Таким чином, для облаштування системи доведеться понести дуже великі і невиправдані фінансові витрати.
Оптимальний варіант - дотримуватися принципу розумної достатності, тобто встановити УРП потрібної продуктивності і використовувати тільки ту техніку, яка дійсно необхідна в даний момент. Це дасть можливість заощадити на початковому етапі і продовжити час автономної роботи техніки.
накопичувачі енергії
Акумулятори - найважливіший елемент УРП, оскільки забезпечують працездатність техніки при виникненні неполадок або відключень в мережі. Ці прилади застосовують для багаторазового накопичення і подальшої роздачі електроенергії.
Найбільш поширеними довгий час були кислотні (кислотно-свинцеві) акумулятори. принцип дії яких заснований на зануренні двох або більше пластин зі свинцю в розчин сірчаної кислоти (електроліту). Яка виникає між ними хімічна реакція і викликає накопичення електроенергії. Дані прилади також звуться тягових або стартерних, оскільки здатні забезпечити підвищені значення пускового (початкового) струму. У зв'язку з цим їх широко застосовують в автомобілях. А ось для створення домашньої автономної системи використовувати тягові пристрої не радять. Справа в тому, що рідкий кислотний електроліт при великих токах може закипати, тому корпус акумулятора роблять негерметичних. А це, в свою чергу, призводить до появи ризику загорянь і навіть вибухів в приміщенні.
На відміну від них гелеві акумулятори використовують кислоту, що знаходиться в стані тиксотропного гелю (схожого за своєю консистенцією на віск). Корпус приладів роблять цілісним, але навіть в разі його пошкодження гель не зможе розлитися. Відсутня будь-яка небезпека чи шкода для навколишнього середовища. З цієї причини гелевий акумулятор можна встановлювати в будь-якому приміщенні.
А найбільш сучасними є AGM-акумулятори (Absorbed Glass Mat). Електроліт в них пов'язаний за допомогою спеціального скловолокна. У цих пристроїв ті ж переваги, що й у гелевих. Та й вартість приблизно дорівнює (і в 2-з рази вище, ніж у кислотних). До того ж AGM-акумулятори практично не нагріваються, оскільки внутрішній опір в них незначно.
Істотна деталь: під час зарядки кислотних акумуляторів до 20% енергії переходить в тепловий стан, у гелевих даний показник становить близько 10-15%, а у AGM-моделей він дорівнює лише 3-4%. Тобто останні практично не нагріваються, а це - позитивна характеристика з точки зору безпеки і менша витрата електроенергії. Крім того, гелеві та AGM-прилади ефективніше керування протягом тривалого часу: вони втрачають не більше 1-3% енергії в місяць, а кислотні - до 1% в день.
Таким чином, для застосування в домашніх СРП можна рекомендувати гелеві та AGM-акумулятори. Тим більше що вони не вимагають періодичного додавання електроліту і взагалі будь-якого обслуговування в процесі роботи.
Щоб збільшити можливості СРП, набувають кілька АБ і встановлюють їх у вигляді поєднаної паралельно ланцюга для збільшення віддачі електроенергії.
Акумулятори різних типів зовні дуже схожі, тому важливо купувати обладнання у профільних компаній або в будівельних гіпермаркетах
Забезпечувати автономним живленням потрібно тільки саму необхідну техніку: насоси опалення і водопостачання, освітлювальні прилади. Недоцільно підключати до акумуляторів потужні прилади, без яких деякий час можна легко обійтися - кондиціонери, електричні духовки
важливі характеристики
АБ вибирають з урахуванням декількох параметрів. Маса важлива для визначення місця розташування батареї. Сучасні акумулятори важать близько 10-20 кг. Відносна тяжкість пов'язана з особливостями конструкції приладів, зокрема використанням електроліту в в'язкої консистенції. Тому легкі полиці для установки АБ не підійдуть - потрібна більш грунтовна опора, наприклад стелаж з металевих куточків. Вихідна напруга у більшості сучасних моделей становить 12 В. Є також варіанти: на 24 і 48 В. Для побутового застосування фахівці рекомендують вибирати АБ, які видають постійний струм з напругою В 12 В.
Максимальна величина пускового струму показує, чи зможе акумулятор виробити струм, необхідний для запуску двигунів. Справа в тому, що практично всі електропристрої в момент включення вимагають значно більше енергії, ніж в робочому режимі. Цю величину вимірюють в амперах (А). У домашніх умовах досить АБ з пусковим струмом в 200-400 А. Цього вистачить, щоб включити, наприклад, насос для свердловини або побутові моделі електроінструменту.
Ємність батарей - це величина заряду, який акумулятор здатний накопичити, а потім віддати в ході своєї роботи. Вимірювання ємності відбувається в ампер-годинах (А х ч), і чим вона більше, тим довше пропрацюють підключені до АБ пристрою.
Щоб з'ясувати, яка саме практична віддача у акумулятора, треба виконати простий арифметичний розрахунок. Наприклад, АКБ ємністю 200 А х ч і напругою 12 В накопичує 12 х 200 = 2400 Вт х год = 2,4 кВт х год. Однак у силу того, що виробники рекомендують розряджати АБ не нижче рівня 20-25% заряду, реально доступна потужність становить в даному випадку не більше 75-80% від номінальної, тобто близько 2 кВт х год. на практиці це означає можливість забезпечити висвітлення від чотирьох ламп по 50 Вт кожна протягом ю годин або роботу електроплити потужністю 2 кВт на 1 годину. Розрахунок необхідної ємності акумулятора ведуть в ув'язці з підбором інших пристроїв УРП, тому їх потрібно розглянути окремо.
приблизний бюджет
Один гелевий акумулятор ємністю 150-200 А х ч коштує близько 200-250 у. е. За відповідний ДБЖ треба буде заплатити 400-700 у. е. а додаткове обладнання "потягне" ще на 30-50 у. е. Таким чином, загальна вартість УРП складе близько 2500-2700 у. е. У той же час можна обмежитися покупкою простого ДБЖ потужністю 1 кВт та акумулятора ємністю 150 Ач. Загальні витрати в такому разі складуть приблизно 300-400 у. е. а система дозволить зберегти працездатність холодильника, комп'ютера і пари електроламп на 2-3 години. Правда, опалення від такої УРП працювати не зможе.
Малопотужні UPS в одному корпусі об'єднують акумулятор, інвертор, автоматику. Споживачі підключаються до них безпосередньо - через вилку. Таких систем вистачає на дуже короткий час (до години) і тільки на комп'ютер, зарядний пристрій, світильник.
Для забезпечення великої кількості споживачів використовують окремі складальні системи, що підключаються не в розетку, а до щитка електроживлення.
компоненти системи
Крім акумуляторів до складу УРП входять ще кілька дуже важливих пристроїв. Джерело безперебійного живлення (ДБЖ, або UPS) - допоміжний пристрій, яке працює в парі з АБ. Його застосовують для компенсації пікових навантажень і короткочасного електропостачання побутової техніки в разі різких стрибків і падінь напруги в мережі. Цей прилад постійно увімкнений у розетку, а всі інші живиться вже після нього.
Виділяють два конструктивних виду ДБЖ в залежності від електронної схеми управління - offline і online. Перші - простіше і дешевше, але забезпечать енергопостачання від АБ лише при відключенні або різкому падінні напруги в мережі. Крім того, час спрацьовування у них становить близько 30-40 мс. Другі - дорожче, але "випрямляють" навіть невеликі скачки. Таким чином, вони забезпечують найкращий захист підключених до них пристроїв, що особливо важливо не тільки для комп'ютерів, але і іншою сучасною високоточною техніки (наприклад холодильників, пральних машин, телевізорів з електронними блоками управління). Час спрацювання рідко перевищує 2 мс. Звичайно, краще і надійніше ДБЖ online-типу, хоча за часом спрацьовування цілком достатньо і offline-ІБП.
Крім того, УРП оснащують додатковими пристроями - контролерами заряду, а також інших електронних пристроїв автоматичного управління, регулювання та захисту. Останнім часом, як правило, всі вони розміщені в корпусі інвертора.
Підбір загальних параметрів
При розрахунку параметрів СРП потрібно визначити необхідну потужність обладнання і ємність АБ. Але перш ніж зайнятися підрахунками, слід уточнити різницю між двома схожими термінами. У загальному випадку потужність електрообладнання визначається в Ватах (Вт). Але вихідну потужність ДБЖ становить добуток значень струму і напруги, даний параметр вказують в вольт-амперах (ВА). Частина цієї енергії йде на роботу самого приладу, але левова частка приносить користь. Ось цю корисну потужність зазвичай додатково заносять в техпаспорт (вимірюється в Вт).
Для калькуляції необхідних значень спочатку підраховують статичну споживану потужність обладнання, яке працює постійно або регулярно (комп'ютер, холодильник, циркуляційний насос котла, електролампи), з урахуванням його кількості і середнього часу роботи протягом доби. До результату додають короткострокові запити силових споживачів (наприклад, насоса водопостачання, приводу воріт, електрочайника).
Правда, одночасне включення всіх цих приладів малоймовірно, тому до першої цифри додають потужність тільки самого сильного (в наведеному прикладі - насос). Нарешті, обов'язково слід врахувати динамічну (пускову) потужність питомого обладнання. Вона досягається в момент запуску пристроїв і може перевищувати статичні значення в 3-4 рази. Знову-таки складати всі пускові показники потреби немає, ймовірність їх спільного (до часток секунди) включення мізерно мала. Так що досить орієнтуватися на максимальний показник. У підсумку вибирають конкретні інвертор і ДБЖ.
Однак робити точний розрахунок зовсім необов'язково. Якщо немає мети забезпечити резервне живлення всіх приладів, а тільки найбільш важливих пристроїв, то для приватного будинку площею 150-300 м2 досить моделей загальною потужністю 3-6 кВА, що витримують пускову потужність до 9-12 кВА.
Крім того, при відключенні зовнішнього енергопостачання практично ніхто не використовує всю техніку одночасно. Так що на ділі зазначені вище значення будуть достатні для забезпечення комфортного перебування в будинку протягом 8-ю годин.
У загальному випадку фахівці рекомендують придбати для такого будинку вісім акумуляторів напругою 12 В на 200 А х ч кожен або десять акумуляторів на 150 A x год. А при бажанні заощадити досить буде і чотирьох таких АБ - вони "протримають" всю будівлю 1-1, 5 години і забезпечать роботу необхідного мінімуму пристроїв на 3-4 години. Якщо перебої з подачею електрики більш затяжні і можуть тривати 1-2 дні, насамперед потрібно прорахувати, на роботі якої техніки можна заощадити, і тільки потім планувати нарощування батарейних секцій.
Щоб додатково перестрахуватися і посилити автономність будинку, використовують генератори
При уявній складності УРП обсяг необхідних для її підключення електромонтажних робіт практично мінімальний. Адже всі домашні "навантаження" підводять до щитка електромережі. Треба лише встановити поблизу ДБЖ з АБ і інвертором і підключити останній в мережу між споживачами і щитом.
Для СРП потрібно невеликий простір. Досить приблизно 0,5-1 м2. Важливо правильно вибрати приміщення. УРП можна встановлювати в неопалюваних кімнатах, так як більша частина сучасних моделей акумуляторів спокійно переносить охолодження до -20 ° С. Однак вони гірше сприймають вогкість і конденсації вологи. Крім того, при зниженні зовнішньої температури ємність АБ падає на 10-20%. Збільшується і час зарядки. Так що краще розташувати СРП в тому місці, де забезпечується постійне підтримання температури близько 0 ° С і є хороша вентиляція. Це може бути гараж, правильно виконаний підвал, підсобне приміщення.
На стіні монтують інвертор і ІБП, поруч встановлюють акумулятори - найчастіше уздовж стінки або ж ланцюжком на полиці або стелажі. У продажу є спеціальні блоки джерела резервованого харчування з підготовленими місцями для розміщення обладнання. Також допускається установка СРП в закритий перфорований шафа, де вона заодно буде захищена від дітей і домашніх тварин.
В ході виконання робіт важливо забезпечити якісні дротяні з'єднання всіх компонентів - тоді УРП прослужить багато років. Після монтажу втручання в роботу системи протягом усього періоду експлуатації не знадобиться. Потрібно лише періодично протирати пил.
переваги системи
- Фактично миттєве спрацьовування (протягом мілісекунд) в разі відключення електрики. Більшість сучасних, навіть високоточних електроприладів не «помічає" переходу з стандартного режиму харчування на автономний,
- Здатність витримувати значні перевантаження.
- Захист техніки від перепадів напруги, перекосу фаз і інших "капризів" мережі.
- Можливість виконання своїх обов'язків при малих навантаженнях без шкоди для довговічності служби системи.
- Практично безшумна робота.
- Екологічність, відсутність шкоди для навколишнього середовища в порівнянні з застосуванням дизельних генераторів.