Лучшие ибп для дома

Устройство системы резервного питания дома

Автономная система электрического питания может обеспечить бесперебойную работу всего оборудования дома. В случае сбоя стационарной электросети резервное электроснабжение сможет обеспечить необходимую для работы приборов мощность. Источники питания, обеспечивающие независимое от основной сети электроснабжение дома, различны между собой и представлены в большом разнообразии.

Для обеспечения электричеством частного загородного дома при незапланированном отключении энергии часто применяют:

Инверторы
Аккумуляторные батареи

Основная функция современных источников резервного электроснабжения дома — осуществление бесперебойного снабжения дома электричеством.

Резервные источники бесперебойного питания выполняют следующие функции:

Контроль за электросетью
Фильтрацию скачков напряжения
Зарядку аккумуляторных батарей

Когда значения питающей системы имеют критические параметры или электроэнергия совсем отсутствует, автоматика подключает инвертор, который берет ток от аккумуляторной батареи.

Для двигателей генераторов нужно:

Дизельное топливо
Бензин
Природный и сжиженный газ

Это интересно: Пленённое пламя: разбираемся тщательно

Выбор оборудования для автономного электропитания дома

От правильности выбранного оборудования для системы резервного электроснабжения дома зависит продолжительность и качество работы устройств. Подходить к выбору резервного источника электрического питания следует ответственно.

Для частного дома обычно выбирают следующие устройства:

Инверторы. Данные устройства отличаются и имеют свои особенности. Нужно знать, что инвертор с синусоидой на выходе даёт более качественное электричество и сможет питать все электроприборы
Аккумуляторы. Следует знать, что чем больше ёмкость аккумулятора, тем дольше можно будет использовать накопленную энергию

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

По сути это обычная аварийная схема бесперебойного питания, с той лишь разницей, что здесь применяются более мощные и емкие АКБ. Специалисты утверждают, что такое несложное решение поможет там, где перебои не столь частое явление, а требования к мощности источника не категоричны. 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.

Инверторное отопление частного дома

Инверторные системы отопления постепенно набирают популярность

Основная система жизнеобеспечения в любом доме – это, несомненно, система отопления. Без нее трудно представить себе нормальную жизнь современного человека, тем более в условиях российского климата. Выбор системы отопления – важен как с точки зрения эффективности, так и с позиций экономии. Ведь чаще всего эта система эксплуатируется более 6 месяцев в году, а кое-где и круглогодично. Установка инверторного котла отопления – хорошая альтернатива другим источникам тепла. Электричество доступно в нашей стране практически везде (в отличие, например, от газа). И использование электронагревательных приборов зачастую очень актуально, несмотря на высокую стоимость электроэнергии. Поэтому последние разработки ученых направлены именно на модернизацию электрооборудования, с целью повышения его КПД и уменьшения стоимости произведенного тепла. Инверторное отопление имеет ряд характерных особенностей по сравнению с другими видами электрического отопления. Рассмотрим их подробнее.

Устройство инверторного котла отопления

Схема устройства инверторного котла отопления

Котел производит нагрев теплоносителя путем преобразования энергии электромагнитного поля в тепло. Каждый котел имеет два контура: магнитный и теплообменный. Первый представляет собой катушку проводника на диэлектрике – намотанную на трубу медную проволоку. В магнитном контуре происходит генерирование электромагнитного поля. Это поле воздействует на стальной сердечник, который находится внутри теплообменного контура и нагревает непосредственно теплоноситель. Электрические инверторные котлы отопления довольно перспективный вид электрооборудования, которое используют как в промышленных масштабах, так и в быту.

Плюсы и минусы электрического инверторного отопления

Инверторами называют оборудование, преобразующее постоянный ток в переменный. Инверторные котлы функционируют по принципу электромагнитной индукции. В этом их основное отличие от ТЭНовых котлов. А отсюда вытекают и основные характеристики, и особенности. Как и любое оборудование, инверторное имеет свои функциональные особенности.

Установка инверторного отопления своими руками

Инверторный котел отопления

Итак, вы решили установить в доме современное электрооборудование. В целях экономии часть работ вполне можно провести самостоятельно. После покупки инверторного котла, необходимого количества труб и радиаторов, можно приступать к монтажу системы отопления. Поскольку никто не застрахован от перебоев электроэнергии, то нужно позаботиться о возможности работы вашей системы в таком форс-мажорном режиме. Для этой цели служат инверторные батареи отопления, цена на которые достаточно высока, однако в долгосрочной перспективе их использование оказывается экономически оправданным.

Отключение оборудования в случае прекращения подачи электроэнергии может пройти для хозяев незамеченным при наличии инверторных батарей отопления. В течение 10 млсек автоматика переведет оборудование на резервное энергоснабжение и отопление жилья продолжится. В случае же возобновления подачи электроэнергии в сеть, та же автоматика произведет обратную процедуру, и котел будет переведен в штатный режим работы. Особенно актуально это при необходимости поддерживать в доме постоянную температуру и отсутствии возможности следить за этим лично.

Электрические инверторные батареи отопления могут приобретаться дополнительно к базовой комплектации. Их использование увеличит время функционирования системы в автономном режиме.

Использование автономных источников питания

В процессе эксплуатации, периодически может потребоваться перевод системы отопления на альтернативный источник питания. Перевод системы на работу от аккумулятора намного удобнее, чем использование генератора. Какого бы топлива не требовал генератор, необходимо будет организовать его доставку, хранение и заправку в генератор. В то время как перевод на питание от батарей (и обратно) произойдет без персонального участия человека. Кроме того, что этот способ более экологичен, он и более оправдан экономически, несмотря на значительные первоначальные вложения.

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.

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.

Контроллер заряда

Предназначается для адаптации нестабильного электричества от возобновляемого источника к годному для заряда АКБ. Он так же выполняет функцию запорной арматуры и не допускает «переполнения» энергией аккумуляторной батареи. Он позволяет осуществлять зарядку АКБ по заданному режиму, препятствуя возникновению перенапряжения.

Для разных источников ВИЭ, контроллеры заряда имеют свои особенности.

Для солнечных панелей, наиболее современные контроллеры заряда — MPPT контроллеры. MPPT расшифровывается как Maximum Power Point Tracking (отслеживание точки максимальной мощности). Его задачей является максимальное использование вырабатываемой солнечной энергии в нагрузке.

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.

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.

Энергия ветра для автономного электроснабжения

В том случае, когда метеорологические или какие-либо другие объективные причины не позволяют установить солнечные батареи или коллекторы, есть смысл обратить внимание на сборку и установку ветрогенератора. Он представляет собой турбину, размещенную на высоких (от 3 метров) башнях

Она улавливает кинетическую энергию вихревого потока, преобразует ее в механическую энергию вращением ротора и потом превращает в электроресурс посредством специальных инверторов.

Владелец частного дома, запланировавший установку ветряного генератора мощностью более 10 кВт, должен тщательно изучить информацию об изменениях направления и силы ветра в своей местности за последние 20 лет

Статистику могут предоставить метеослужба и различные интернет-сервисы, позволяющие наблюдать за погодой в онлайн-режиме. Если ветра в регионе считаются редким явлением и не имеют нужной силы, монтировать «ветряк» будет нецелесообразно.

Галерея изображений

Фото из

Ветрогенератор на загородном участке

Контроллер для ветряных установок

Аккумуляторы для запаса заряда

Инвертор для преобразования получаемого тока

Агрегат отличается надежностью, ветрогенератор не создает вредных выбросов в атмосферу и не оставляет отходов производства, но для полноценной работы остро нуждается в постоянном ветре, дующем со скоростью не менее 14 километров в час

Это очень важное условие, и если его не соблюсти, прибор просто не справится с поставленными задачами

Виды АКБ для источника бесперебойного питания

Аккумулятор для шуруповерта

Аккумуляторы для дома, используемые как резервное электроснабжение или в качестве основной коммуникации с альтернативным источником питания, в зависимости от своей конструкции бывают нескольких видов:

Свинцово-кислотные АКБ – это блоки, в которых электролит расположен внутри металлической сетки, между которыми находятся синтетические волокна, пропитанные жидкостью. Данные батареи широко используются для источников бесперебойного питания, так как быстро заряжаются и выдают большее количество энергии. Но в связи с тем, что структура свинцовых пластин пористая, срок службы подобных деталей весьма ограничен и составляет не более пяти лет;
Гелиевые аккумуляторы – это сложно устроенный агрегат, накапливающий и отдающий электрический ток, внутри которого вместо жидкого электролита расположен пропитанный гель. Он контактирует со стержнем, возникает электрохимическая реакция, но, благодаря свойствам геля, побочного эффекта в виде газа не возникает, поэтому эти батареи изготавливаются в герметичном корпусе.

Свинцово-кислотный АКБ

Таким образом, исходя из физико-химических свойств перечисленных АКБ, можно сделать вывод, что резервное электроснабжение лучше устраивать, используя гелиевые батареи, так как они обладают глубоким разрядом, что очень важно при необходимости обеспечить электричеством частный дом во время отключения основной линии. А для организации источника бесперебойного питания по альтернативной схеме лучше подходит АКБ, созданный по свинцово-кислотной технологии

Важно! В обоих типах батарей, так как выделения газа являются минимальными, корпус изготавливается герметичным, и обслужить его не получится. После выработки своего ресурса изделие подлежит утилизации согласно техническим требованиям

Гелиевый АКБ в герметичном корпусе

Многие собственники индивидуального жилья, выбирая аккумуляторы для дома, используемые при отключении электричества, в целях экономии пытаются заменить более дорогие гелиевые или свинцово-кислотные АКБ простыми батареями с жидким электролитом, которые предназначены для автомобилей. Конечно, их стоимость значительно ниже, но и функции, которые они выполняют, отличаются. Данный агрегат предназначен для максимальной выдачи тока определенного номинала и мощности, чтобы раскрутить стартер двигателя и выполнить его запуск. Он обладает хорошими характеристиками по короткому импульсу, но для длительной работы не подходит, так как быстро разряжается. К тому же его подзарядка занимает значительно больше времени, чем гелиевые или свинцово-химические АКБ.

Банк АКБ

Аккумулятор предназначен для накопления и последующей отдачи энергии в сеть, поскольку эффективность работы источников энергии, использующих солнечный свет или ветер, зависит от интенсивности последних.

В резервных источниках электроснабжения используются аккумуляторы двух типов: AGM и гелевый.

AGM представляет собой абсорбирующие стеклянные маты, расположенные между положительными и отрицательными свинцовыми пластинами. В них в связанном состоянии находится электролит.

В гелевых аккумуляторах в качестве сепаратора применяется силикагель, которым заливается пространство между пластинами в процессе производства. После застывания он представляет собой твердое вещество с огромным количеством пор, в которых удерживается электролит. Благодаря тому, что силикагель полностью занимает всё пространство, в гелевых аккумуляторных батареях практически невозможно осыпание свинцовых пластин и как следствие, закорачивание и выход из строя.

При соединении аккумуляторов в батареи следует учитывать, что при последовательном соединении аккумуляторных батарей, ёмкость не меняется, а напряжение складывается, при параллельном – складывается ёмкость, а напряжение остаётся неизменным.

Важной характеристикой системы является максимальная глубина разряда банка аккумуляторов, которая задается при настройке системы. Чем больше глубина разряда, тем меньше циклов выдержит АКБ

Ориентировочные цифры приведены в таблице.

Таблица зависимости возможных циклов перезарядки АКБ от глубины разряда

Глубина разряда	Число циклов
Гель	AGM
100%	450	150
80%	600	200
50%	1000	370
25%	2100	925
10%	5700	3100