Система электроснабжения частного дома – лучшие варианты

Как правильно выбрать аварийный источник питания для центрального отопления или печного насоса?

Ответить на этот вопрос однозначно нельзя. Каждый дом, каждая отопительная установка индивидуальны. И здесь, в любом случае, нужно исходить из особенностей вашего дома (мощности котла, количества потребляемой энергии и пр.). Хотя, безусловно, есть определенные стандарты, которым должен соответствовать источник бесперебойного питания для домашних систем. Рассмотрим их более предметно:

• Мощность ИБП должна быть не менее 600 Вт — покупать устройство меньшей мощности для дома бессмысленно, поскольку неизвестно, какие устройства будут к нему подключены, а разница в цене не такая уж и большая. В магазинах продаются источники аварийного питания самой разной мощности (есть даже модели мощностью 5-15 кВт, но они стоят очень дорого);
• Форма выходного напряжения должна быть чисто синусоидальной, что позволит избежать повреждения приемников, которым требуется такая мощность после подключения к ИБП с приблизительной синусоидальной волной;
• Фильтры от перенапряжения. В большинстве случаев они не нужны, но с ними работа ИБП более безопасна;
• Время работы от батареи должно быть как можно дольше. Некоторые инверторы обеспечивают до 12 часов работы насоса или печи только на встроенной батарее (и это еще не пик возможностей);
• Количество выходных розеток для ИБП для отопительных и водопроводных систем должно быть не меньше 3-х. Этот тип источника питания должен быть максимально универсальным.

Наилучший выход – комплексное использование различных источников электроэнергии

Если владелец дома все же одержим желанием полной автономизации в вопросах электроснабжения, то оптимальным вариантом следует считать создание комплексной энергетической системы. Она будет включать в себя ветровой генератор (один или несколько), требуемое количество солнечных панелей, аккумуляторную станцию, всю необходимую аппаратуру коммутации и преобразования (контроллер, инвертор). И плюс к этому – резервный источник энергии в виде стационарно установленного дизельного или бензинового генератора.

При таком подходе полноценно используются все преимущества каждой из рассмотренных схем, сглаживаются имеющиеся недостатки. И в целом домашняя электростанция предстает полноценным «организмом», способным полностью удовлетворить энергетические потребности загородного дома.

Расширенная схема домашней электростанции с несколькими источниками энергии.

Нумерация позиций на этой схеме сохранена, по аналогии с рассмотренной в разделе солнечных электростанций. Но, как видно, есть и существенные отличия.

Итак, в качестве внешнего источника бесплатной энергии одновременно используются и солнечные панели, и ветровой генератор (поз. 1а). При идеальных условиях, то есть в ясный ветреный день они одновременно будут работать на заряд аккумуляторов. Ничего страшного – если уровень заряда достигнет верхнего предела, котроллер или выберет приоритет, отключив один из источников, или даже временно отключит оба.

Понятно, что в ночное время или при длительной пасмурной погоде работать будет только ветряк. Аналогично, при безветрии основным источником энергии становятся солнечные батареи.

Если же обстоятельства складываются таким образом, что ни один из источников не работает полноценно, а накопленного заряда становится недостаточно (аккумуляторы приближаются к нижнему допустимому пределу разрядки), автоматически запускается жидкотопливный или газовый генератор (поз. 6). Он, в зависимости от конкретных условий или произведенных настроек, будет работать или только на подзарядку аккумуляторного блока, или возьмет на себя одновременно и общее энергоснабжение дома.

В итоге хозяева (при наличии достаточного запаса топлива) получаются полностью застрахованными — электроэнергия у них будет при любых складывающихся обстоятельствах.  

Безусловно, создание такой универсальной «умной» системы требует профессионального подхода. При составлении проекта предстоит учесть множество исходных критериев, правильно подобрать оборудование, чтобы избежать возможных конфликтов между отдельными узлами и модулями. Реализация проекта потребует очень немалых затрат как в плане приобретения оборудования, так и для проведения монтажных и пусконаладочных работ.

Но зато на выходе будет система, которую при любом рассмотрении можно будет считать полноценной автономной домашней электростанцией.

*  *  *  *  *  *  *

В публикации были рассмотрены основные источники получения электроэнергии в условиях домашней автономной электростанции. Правда, «за скобками» остались еще несколько вариантов, которые на практике используются нечасто или даже просто существуют пока только в виде экспериментальных образцов. Так, если крупно вывезло, и через участок протекает речка или ручей, вполне можно установить водяное колесо или турбину, связанные с генератором. Учитывая то, что скорость потока обычно сохраняется стабильной, такой источник электроэнергии будет работать независимо о капризов погоды. Правда, в зимнее время года в условиях нашего климата большинство подобных водоемов замерзает, что затрудняет работу станции или даже делает ее полностью невозможной.

Если территорию участка пересекает ручей или речка, то почему бы не воспользоваться потенциалом движущейся воды?

Другие способы – более экзотичные. Так, в интернете можно найти и чертежи, и обсуждения проектов станций, вырабатывающих ток из атмосферного электричества. Другим направлением является использование неиссякаемой геотермальной энергии. Но говорить о серьезности таких подходов на современном уровне развития технологий и доступности требуемого оборудования – пока не приходится. Тем не менее, надо полагать, что в будущем подобные источники для получения электроэнергии станут обыденным делом.

Расчет необходимой мощности

Чтобы подсчитать мощность ИБП, необходимо рассчитать полную мощность, которая потребляется электрическим прибором. Она складывается из активной и реактивной нагрузки.

Активная нагрузка изменяется в квт, а реактивная в вольта-ампер. Активная нагрузка преобразуется в тепловое излучение. Ее испытывают такие приборы, как электроплиты, лампы, электрические нагреватели. К устройствам с активной нагрузкой относится большая часть бытовой техники.

Остальные электрические устройства испытывают реактивную нагрузку. Например, электрический двигатель. Полная (Ра) и активная(Р) мощности имеют зависимость благодаря коэффициенту cosФ.

Ра =cosФ х P Сначала придется вычислить мощность каждого из них, исходя из показателей паспорта или инструкции. Затем этот показатель необходимо суммировать и привести к общей единице измерения. Данное значение определяет мощность ибп, который потребуется для обслуживания электросети.

Подготовка к монтажу: расчет мощности потребления

При разработке схемы электроснабжения частного дома следует провести подготовительные работы. К таким работам относится и расчет мощности всех потребителей электроэнергии. Нужно учесть, какая бытовая техника будет подключаться, сколько энергии она потребляет. Данные берут из таблицы потребления и из технических паспортов каждого электроприбора и устройства. Рассчитывая общую мощность потребления, необходимо сложить все мощности и накинуть еще около 20% для запаса.

Так как одновременное включение всех приборов маловероятно, при расчете используют поправочный коэффициент (одновременного использования). Его величина зависит от общей мощности:

• при общей мощности до 14 кВт включительно – 0,8;
• до 20 кВт – 0,6;
• до 50 кВт – 0,5.

Полученный результат вносят в документы, с которыми идут в соответствующие госорганы, которые дают разрешение на подключение сети. Как правило, заявку удовлетворяют не в том виде, как она подана, а дают добро только на 5кВт мощности.

Устройство сетей освещения

Основной современный элемент освещения — электросветильники. Это может быть большая люстра в гостиной и столовой, бра на лестнице, переносной ночник в детской, торшер возле любимого кресла и многие другие элементы освещения дома.

Различают следующие виды светильников:

• наружные и внутренние — в зависимости от места размещения;
• потолочные, настенные, напольные — по степени освещенности;
• накладные и встраиваемые — по способу крепления;
• стационарные и переносные — по мобильности.

Выбрать стоит тот вариант, который более всего отвечает функциональным требованиями и эстетическим предпочтениям. Например для влажных помещений рекомендуются пылевлагозащищенные светильники.

Настенный пылевлагозащищенный светильник

Наружные светильники устанавливают при входе, для его освещения в темное время суток. Внутренние располагают во всех помещениях дома. Нормативы допускают не устанавливать электроосвещение на неиспользуемых чердаках. Светильники в доме разбиваются на отдельные группы в соответствии с расположением электрокабелей и режимами включения.

Уличный фонарь

Все электрооборудование дома запитывается от распределительного электрощита — устройства, предназначенного для обслуживания электрических сетей. Главный электрощит устанавливается на вводе электричества в дом, он принимает и распределяет электричество в здании. В его состав входят счетчики, УЗО (устройство защитного отключения), автоматические выключатели и другая противоаварийная автоматика.

Современный электросчетчик

Счетчики предназначены для учета электроэнергии, поступившей потребителю.

УЗО же обеспечивает отключение электрической нагрузки при условиях, опасных для пользователя или работы системы. Устройство защитного отключения препятствует поражению электрическим током и возникновению аварии, которую может вызвать утечка тока через некачественные соединения. Следует заметить, что это быстродействующий защитный выключатель, реагирующий на дифференциальный ток в проводниках электроэнергии к защищаемой электроустановке. Основные функциональные блоки УЗО представ лены на рисунке ниже.

Схема УЗО

Устройство защитного отключения в распределительном щите может быть установлено как на первом этаже, так и поэтажно.

Установка поэтажных распределительных щитов и УЗО

Поэтажные щиты предназначены для распределения энергии на отдельных этажах здания и обеспечивают возможность их раздельной эксплуатации. Такой вариант устройства актуален, если в доме живут несколько семей, которые ведут независимое хозяйство.

Проект электроснабжения

Все особенности планируемой системы электроснабжения загородного дома требуется отразить в проекте. Проект электроснабжения дома должен состоять из текстовой и графической частей.

Текстовая часть содержит:

1. характеристику источников электроснабжения в соответствии с ТУ на подключение объекта к сетям электроснабжения общего пользования;
2. обоснование принятой схемы электроснабжения;
3. сведения о количестве электроприемников, их мощности;
4. требования к надежности электроснабжения и качеству электроэнергии;
5. описание решений по обеспечению электроэнергией;
6. перечень мероприятий по экономии электроэнергии;
7. перечень мероприятий по заземлению;
8. сведения о типе проводов и осветительной арматуры.

Графическая часть включает в себя:

1. принципиальные схемы сетей электроснабжения и освещения;
2. схемы заземлений (занулений) и молниезащиты;
3. планы сетей электроснабжения, в том числе планы установки светильников и планы установки розеток;
4. однолинейную схему;
5. спецификации материалов и оборудования.

План установки светильников

План установки розеток

Однолинейная схема

Система современного резервного электроснабжения

Современное резервное бесперебойное электроснабжение частного дома возможно при помощи солнечных батарей. Система батарей является экологичным способом получения электрической энергии для питания сети. Элементы солнечной батареи состоят из фотоэлектрических модулей, которые покрывают стеклом. Данное стекло имеет определённую текстуру и позволяет поглощать много солнечного света.

Ветрогенератор можно применять в качестве источника получения электроэнергии только на территории, где есть ветер. Сейчас данный источник энергии редко используется в качестве резервного электроснабжения загородного дома по причине неблагоприятных для работы условий.

Газогенераторные электростанции для снабжения электроэнергией

Газогенераторные электростанции могут работать на природном и сжиженном газе. Они подключаются к газовой системе. Стоимость работы данных источников электропитания обычно значительно ниже, чем у других генераторов.

Газогенераторные электростанции имеют:

• Синхронный, асинхронный аккумулятор
• Встроенную систему автоматического управления

Чаще всего электростанции предназначены для бесперебойной длительной работы в авторежиме с возможностью контроля дистанционно. Вредных выбросов от данных приборов меньше.

Дизельные автономные электрогенераторы

Дизельный генератор Для компенсации последствий среднесрочных и длительных отключений более подходят дизельные установки, обладающие более высоким моторесурсом и допускающие эксплуатацию в непрерывном режиме.

При создании резерва питания на базе ДЭС (дизельных электростанций) для их установки понадобится отдельное помещение с принудительной вентиляцией, обшитое изнутри звукоизолирующими плитами, так как отличительной особенностью дизельных двигателей является повышенный шум.

В сравнении с бензиновыми резервными системами, дизельные установки более дорогие (на 25-45%), но обладают вдвое большим моторесурсом. Стоимость дизельного топлива на 10-15% меньше бензина при одинаковом расходе.

Учитывая вышесказанное, ДЭС более предпочтительны там, где крайне важен длительный период непрерывной работы (например, на объектах общественного питания в курортной зоне или в качестве резервного источника питания для серверных помещений).

Зачем нужен электропроект

Важная функция, которую выполняет проект электрики – точный расчёт пропускной способности внутренней сети, с учётом индивидуальных особенностей конструктивного строения небольшого дачного домика или двухэтажного коттеджа.

Согласно Российскому законодательству, а в частности «Правилам технологического присоединения к электрическим сетям», создание проекта энергоснабжения частного дома, с общей потребляемой мощностью до 15 кВт, включая предыдущие подключения, не требуется. При подаче заявления в энергоснабжающую организацию на технологическое подключение надо предоставить простой расчёт суммарной мощности потребления от всех источников и однолинейную схему энергоснабжения.

Однако, некоторые энергоснабжающие организации вносят в договор пункт о том, что заявитель обязан предоставить электротехнический проект, с указанием схемы электропроводки и с обязательным указанием точек потребления и учёта электроэнергии.

Основные характеристики ИБП для дома

При выборе оптимального источника бесперебойного питания для частного дома учитывают следующее:

• Номинальная мощность. Это среднее суммарное значение мощности всех потребителей электроэнергии с учетом поправочных коэффициентов. К примеру, для глубинного насоса это будет 3, для бытовой техники порядка 1,2-1,3. Учитывается тип нагрузки, а коэффициент используется для того чтобы при одновременном включении всех потребителей, в том числе с электродвигателями, не возникло сбоев в работе системы резервирования из-за нехватки мощности.
• Время резервирования. Требуемое время резервирование определяется исходя из того, на какой период в среднем происходит отключение сетевого электроснабжения. Здесь также учитывается среднесуточная потребность в электричестве основных потребителей (например, телевизор, холодильник, освещение, котел, насос автономного водоснабжения, освещение и пр.).
• Возможность расширения системы. Современные ИБП для коттеджа, дачи и иных объектов позволяют устанавливать дополнительные аккумуляторные батареи для увеличения времени автономного энергоснабжения. Лучше, конечно, сразу рассчитать потребность в электричестве, среднюю длительность отключения и подобрать систему с запасом по резерву.

Независимо от места установки требуется бесшумная работа источника бесперебойного питания для комфортного проживания в доме всех жильцов. При этом монтаж допускается в любом помещении со средней температурой от 5 до 30 С. Главное требование к помещению – отсутствие сырости, влажности.

К системе резервирования будут подключаться потребители с различной по типу нагрузкой, но в основном на выходе требуется получение чистой «синусоиды»

Это особенно важно для насосного оборудования, техники с электродвигателями

Что это за устройство

ИБП – это электронное устройство, которое обеспечивает бесперебойную, но кратковременную подачу электроэнергии для компьютера.

Инвертор и стабилизатор, которые регулируют подачу питания от аккумулятора

Основное предназначение данного механизма — сохранение важной информации, которая содержится на компьютере, во время несанкционированных отключений электричества или перебоев с его подачей

Этот механизм является вторичным источником питания и оборудован аккумулятором. Он может поддерживать работу не только компьютера, но и схемы управления котельной системой.

Для начала давайте посмотрим одно видео на эту тему

ИБП не подходит для постоянного питания механизмов, работающих от внешних источников питания. Для этого лучше выбрать резервный источник или генераторы.

Состав проекта

Проект энергоснабжение

В типовой рабочий проект снабжения дома электричеством обычно входят следующие документы:

• электрическая однолинейная схема (распределительного щитка);
• планы с указанием мест расстановки оборудования, схема розеток и светильников;
• схема установки автономных источников питания, выводы за пределы дома для подключения внешних приборов и хозяйственных построек;
• расчёт заземления;
• план молниезащиты;
• спецификация на оборудование;
• пояснительная записка;
• разрешительные документы, подтверждающие законность выполнения работ проектной организацией (если требуется согласование проекта.

Типовое решение и модернизация

Инвертор МАП SIN Энергия 48-220 18 кВт HYBRID

В зависимости от потребностей и частоты отключения тока приобретается один или несколько элементов, которые соединяются последовательно или параллельно.

Для установки конструкции внутри помещения лучше брать модели AGM и гелевые. Они герметичны, хорошо переносят полный разряд и не требуют обслуживания.

Изделия с жидким электролитом выделяют пары кислоты, опасные для здоровья. Их можно устанавливать только вне жилых помещений. Такие модели при частых разрядах быстро изнашиваются.

постоянно работает над усовершенствованием своей продукции. При этом она выпускается как серийно, так и под заказ.

Клиент может приобрести товар с такими модернизациями и характеристиками:

• мощность;
• емкость;
• сила тока;
• напряжение;
• продолжительность работы;
• количество фаз.

Исходя из внесенных изменений определяется конечная цена.

Частые ошибки и как их избежать

Чаще всего при монтаже электропроводки своими руками в частном доме встречаются такие распространенные ошибки:

• используют алюминиевые провода. При соединении с медными они через некоторое время перегорают вследствие переходного сопротивления;
• делают слишком слабую гидроизоляцию. Провода в помещениях, имеющих повышенную влажность, должны изолироваться с особой тщательностью. Чаще всего такая халатность наблюдается в ванной, кухне, террасе;
• готовят неглубокие штробы. Самой удобной глубиной является 2-2,5 см, иначе в этих местах трудно наносить штукатурку;
• неправильно работают с кабелем: например, нельзя делать диагональную прокладку, а для определения сечения провода учитывают данные всей системы;
• неверно выбирают место для распределительных коробок. По правилам они должны размещаться под потолком, таки образом их удобно обслуживать и они находятся там в порядке.

Дополнительные возможности

Подкачка с аккумулятора – когда не хватает выделенной мощности

Часто в коттеджных поселках приходится иметь дело с ограничением мощности, выделенной на участок, которая, например, может составлять 6кВт по 3 фазам (автомат на 10А), т.е. 2кВт на фазу. При превышении нагрузки происходит отключение питания дома (выбивает вводной автомат или срабатывает автоматический ограничитель), что приводит к дискомфорту проживания. Покупка дополнительной мощности может обернуться серьезными финансовыми затратами. Здесь на помощь может придти гибридный инвертор, который способен добавлять/”подкачивать” необходимую мощность с аккумуляторов в пик потребления, не допуская срабатывания вводного автомата.

Работа с генератором

В случае, если вы сталкиваетесь с отключениями электричества на длительное время (от 12 часов и более) или вы проектируете автономное электропитание, можно рассмотреть систему резервного электроснабжения и бесперебойного питание дома в совокупности с генератором . Тут возможны два варианта:

• Автоматический запуск генератора в случае, если заряд на аккумуляторах близок к минимальному: МАП даст сигнал на запуск электростанции и заглушит её, когда заряд АКБ закончится.
• Ручной запуск генератора. При минимальном заряде АКБ, при соответствующих настройках, МАП начинает издавать звуковые сигналы. Вы запускаете электростанцию и переключаете реверсный рубильник – питание пошло на инвертор, который продолжает питать ваш дом и параллельно зарядит АКБ.

КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТОВ С БЕСПЕРЕБОЙНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

При проектировании зданий, сооружений и предприятий, в обязательном порядке определяется категория энергообеспечения этих объектов. Весь свод правил обозначен в сборнике ПУЭ (правила устройства электроустановок). Этим сборником во время проектирования определяется и категория получателей электроэнергии. Все объекты разделены на три категории:

1-ая категория

– очень важные.

Остановка этих потребителей приводит к жертвам среди населения, разрыву важных технологических цепочек и срыву процессов, нанесению значительного материального ущерба, безопасности государства. На объектах этой категории гарантировано обеспечение бесперебойного электроснабжения потребителям.

Подача электроэнергии осуществляется от двух независимых источников. Не допускается для потребителей разрыва в электроснабжении. Для переключения с основной линии на резервную линию используется устройство АВР (автоматическое включение резерва).

2-ая категория

– важные потребители.

Прекращение поставок электроэнергии для этой категории приводит к общему недовыпуску товаров, неудовлетворительному качеству продукции, ненормированному простою рабочих, прерыванию технологических процессов предприятий.

Для этой категории может допускаться кратковременный перерыв в поставках электроэнергии, но только на время для включения резервной линии питания.

Получает электроэнергию предприятие также от двух независимых источников. Включение резервного источника производится вручную.

3-я категория

– остальные потребители, не входящие в 1-ую и 2-ую категории.

Снабжение этой категории происходит по одной линии. Отрезок времени в подаче электроэнергии не должен превышать 24 часов.

К потребителям, где обеспечивается бесперебойное электроснабжение объектов, относятся особо важные потребители. На объектах этой категории может находиться особая группа потребителей. Эта группа обеспечивается безостановочной поставкой электроэнергии в силу недопущения возникновения ситуаций опасных для жизнедеятельности.

К очень важным потребителям можно отнести:

• больницы;
• центральные ПС мощностью 10 МВт и выше;
• диспетчерские централизованной охраны;
• контрольные пункты ЖКХ обеспечивающие электроснабжение и освещение городов;
• музеи государственного значения;
• крупные гостиницы и государственные структуры;
• финансовые и банковские структуры;
• школы, ВУЗы, профтехучилища, техникумы;
• электрощитовые жилых комплексов с высотой более 16 этажей;
• крупные торговые центры, рестораны;
• ИВЦ и серверы, занятые обслуживанием токоприемников первой категории;
• городские насосные станции;
• подстанции горэлектротранспорта;
• ДК, спорткомплексы;
• котельные 2-ой категории.

Источники бесперебойного питания для другой техники в доме

ИБП могут быть эффективно использованы не только для защиты компьютеров от скачков энергии, но и для защиты любого другого оборудования, работа которого важна для обеспечения безопасности и комфорта дома. Сегодня во многих частных домах и коттеджах мы можем встретить установленные ИБП для печи или ИБП для насоса центрального отопления.

В большинстве случаев вы даже не поймете, какие устройства уже подключены к ИБП — это может быть печь, это может быть насос, но это может быть даже телевизор, освещение или что-то еще. Поскольку зачастую просто невозможно определить правильную форму выходного напряжения, безопаснее всего купить чисто синусоидальный ИБП, к которому можно подключить любое устройство.

При выборе правильного источника бесперебойного питания в свой дом сложности могут возникнуть и с определением значения потребляемой мощности домашних устройств. Как и с персональным компьютерами лучшим решением будет воспользоваться таблицей примерно потребляемой мощности бытовых устройств.

ИБП для печи или насосов, безусловно, отличаются от источников бесперебойного питания для ПК и бытовой техники. Они гораздо больше и мощнее, поскольку от работы котла, печи и насосов зависит теплоснабжение и водоснабжение дома. Как правило, внутри таких ИБП расположены мощные аккумуляторные блоки, очень большого размера. Если такой источник питания неудобно разместить рядом с котлом или насосной станцией, вы можете модель меньшего размера с возможностью присоединения внешних аккумуляторных батарей.

Еще одно отличие ИБП для отопительных и водопроводных систем — инвертору не нужно отключать питание контролируемым образом, а это значит, что при аварийном отключении электропитания печей или насосов в доме вам не придется беспокоится о внешних источниках питания, синусоиде напряжения и т. д. По этой причине в таких установках можно обойтись без сетевых фильтров (хотя, конечно, они не будут лишними).

Подбор устройств для аварийного электроснабжения

Время, в течение которого здание будет обесточено, зависит, главным образом, от причины и степени отказа линии питания. Сбои в подаче электроэнергии, вызванные сильным ветром и повреждением сети из-за упавших деревьев, являются особенно продолжительными.

Часто ремонт участков линии возможен только через несколько дней. Неудобство отсутствия электроснабжения начинает ощущать жители домов через 4-6 часов, особенно зимой, когда быстро темнеет и перестает работать отопление.

Трудности будут особенно велики в здании, оборудованном многочисленными системами управления домашним оборудованием, где отсутствие электричества будет препятствовать, например, открытию въездных ворот, ворот гаража, вентиляции или опусканию или поднятию рольставен. Планируя установку аварийного электроснабжения, нужно выбрать устройства, которые необходимы для относительно комфортного использования дома.

Подробнее об автономном энергоснабжении https://alteco.in.ua/technology/avtonomnoe-elektrosnabzhenie