Жизнь современного человека невозможна без применения различных устройств. Каждый дом наполнен электронной и бытовой техникой, инструментами и осветительными приборами. Но, к сожалению, снова стали обыденностью проблемы с электроснабжением. Электричество могут отключить по графику или безо всякого предупреждения, случаются и простые аварии на сетях. А любые скачки напряжения и перерывы в поступлении электричество не только нарушают привычное течение жизни, но и повышают риск выхода оборудования из строя.
Устройство системы резервного питания (СРП) на основе аккумуляторной батареи (АБ) позволяет решить эту проблему раз и на долгое время. Важно сделать это обоснованно, вдумчиво и с должным под-ходом к качеству выполнения монтажных работ. При помощи СРП имеет смысл обеспечивать бесперебойное питание лишь основных потребителей, отличающихся либо малой мощностью, либо периодической работой в течение непродолжительного времени. Это, в частности, могут быть:
- газовое или твердотопливное отопление (автоматика управления, циркуляционные насосы);
- в водоснабжение (насос);
- в дежурное освещение (3-5 электроламп на строение);
- в 2-4 дополнительные розетки для техники (холодильник, компьютер, интернет-роутер).
Резервировать продолжительные нагрузки от работы мощных устройств (котлы, бойлера, кондиционеры, духовые шкафы) не стоит. Ведь -это повлечет за собой необходимость использовать нескольких аккумуляторов большой емкости, да и сопутствующая им техника также нуждается в усилении. Таким образом, для обустройства системы придется понести очень большие и не-оправданные финансовые затраты.
Оптимальный вариант - установить CPП нужной производительности и использовать только ту технику, которая действительно необходима в данный момент. Это даст возможность сэкономить на начальном этапе и продлить время автономной работы техники.
Накопители энергии
Аккумуляторы - важнейший элемент СРП, поскольку обеспечивают работоспособность техники при возникновении неполадок или отключении в сети. Эти приборы при¬меняют для многоразового накопления и дальнейшей раздачи электроэнергии.
Наиболее распространенными долгое время являлись кислотные аккумуляторы, принцип действия которых основан на погружении двух или более пластин из свинца в раствор серной кислоты (электролита). Возникающая между ними химическая реакция и вызывает накопление электроэнергии. Данные приборы также носят название тяговых или стартерных, поскольку способны обеспечить повышенные значения пускового (начального) тока. В связи с этим их широко применяют в автомобилях.
А вот для создания домашней автономной системы использовать тяговые устройства не советуют. Дело в том, что жидкий кислотный электролит при больших токах может закипать, поэтому корпус аккумулятора делают негерметичным.
В отличие от них гелевые аккумуляторы используют кислоту, находящуюся в состоянии тиксотронного геля (похожего по своей консистенции на воск).
Корпус приборов делают но даже в случае его повреждения гель не сможет разлиться. Отсутствует какая-либо опасность или вред для окружающей среды. По этой причине гелевый аккумулятор можно устанавливать в любом помещении.
А наиболее современными являются AGM-аккумуляторы (Absorbed Glass Mat). Электролит в них связан при помощи специального стекловолокна. У этих устройств те же преимущества, что и у гелевых. Да и стоимость примерно равна (и в 2-3 раза выше, чем у кислотных). К тому же AGM-аккумуляторы практически не нагреваются, поскольку внутреннее сопротивление в них незначительно.
Существенная деталь: во время зарядки кислотных аккумуляторов до 20 % энергии переходит в тепло¬вое состояние, у гелевых данный показатель составляет порядка 15 %, у AGM-моделей он равен лишь 3~4 %. То есть последние практически не нагреваются, а это - положи¬тельная характеристика с точки зрения безопасности и меньший расход электроэнергии. Кроме того, гелевые и AGM-приборы эффективнее в слу¬чае длительного простоя: они теряют не более 1-3 % энергии в месяц, а кислотные — до 1 % в день.
Таким образом, для применения в домашних СРП можно рекомендовать гелевые и AGM-аккумуляторы. Тем более что они не требуют пери¬одического добавления электролита и вообще какого-либо обслуживания в процессе работы.
Чтобы увеличить возможности СРП, приобретают несколько АБ и устанавливают их в виде соединен¬ной параллельно цепи для увеличения отдачи электроэнергии.
Важные характеристики
АБ выбирают с учетом нескольких параметров.
Масса важна для определения ме¬ста расположения батареи. Современные аккумуляторы весят порядка 20 кг. Относительная тяжесть связана с особенностями конструкции приборов, в частности использованием электролита в вязкой консистенции. Поэтому легкие полки для установки АБ не подойдут — нужна более основательная опора, например стел¬лаж из металлических уголков.
Выходное напряжение у большинства современных моделей составляет 12 В. Есть также модификации на 24 и 48 В. Для бытового применения специалисты рекомендуют выбирать АБ, которые выдают постоянный ток с напряжением в 12 В.
Максимальная величина пускового тока показывает, сможет ли аккумулятор выработать ток, необходимый для запуска двигателей. Дело в том, что практически все электроустройства в момент включения требу¬ют значительно больше энергии, чем в рабочем режиме. Эту величину измеряют в амперах (А). В домашних условиях достаточно АБ с пусковым током в 200-400 А Этого хватит, что¬бы включить, например, насос для скважины или бытовые модели электроинструмента.
Емкость батарей - это величина заряда, который аккумулятор способен накопить, а потом отдать в ходе своей работы. Измерение емкости происходит в ампер-часах (А х ч), и чем она больше, тем дольше проработают подключенные к АБ устройства.
Источник бесперебойного питания (ИБП, или UPS) - вспомогательное устройство, которое работает в паре с АБ. Его применяют для компенсации пиковых нагрузок и кратковременном электроснабжения бытовой техники в случае резких скачков и падений напряжения в сети. Этот прибор постоянно подключен к розетке, а все остальные запитывают уже после него.
Выделяют два конструктивных вида ИБП в зависимости от электронной схемы управления - offline и online. Первые - проще и дешевле, но обеспечат энергоснабжение от АБ лишь при отключении при резком падении напряжения в сети. Кроме того, время срабатывания у них со¬ставляет порядка 4° мс. Вторые — дороже, но «выпрямляют» даже небольшие скачки. Таким образом, они обеспечивают наилучшую защиту подключенных к ним устройств, что особенно важно не только для компьютеров, но и другой современной высокоточной техники (напри¬мер холодильников, стиральных машин, телевизоров с электронными блоками управления). Время срабатывания редко превышает 2 мс. Ко¬нечно, лучше и надежнее ИБП onlinc-типа, хотя по времени срабатывания вполне достаточно и offline-ИБП.
Инвертор - это преобразователь тока. В нормальном режиме он по-требляет минимальное количество электроэнергии и обеспечивает зарядку аккумулятора При возникновении же аварийной ситуации инвертор автоматически переходит в режим компенсации. Необходимость в нем связана с тем, что АБ выдают постоянный ток с напряжением 12,24 или 48 В, а большинству электроприборов требуется переменный с напряжением 220В. Выделяют модифицированные (с модифицированной синусоидой) и синусоидальные приборы. Первые хороши лишь для видео- и аудиотехники, а для бытовых устройств необходимы вторые. Они стоят дороже, но и выдают, говоря простым языком, ток более высокого качества
Кроме того, СРП оснащают дополнительными устройствами -контроллерами заряда, а также электронными приборами автоматического управления, регулирования и защиты. В последнее время, как правило, все они размещены в корпусе инвертора.
Подбор общих параметров
При расчете параметров СРП нужно определить требуемую мощность оборудования и емкость АН. Но прежде чем заняться подсчетами, следует уточнить разницу между двумя схожими терминами. В общем случае мощность электрооборудования определяется в Ваттах (Вт). Для калькуляции требуемых значений сначала подсчитывают статическую потребляемую мощность оборудования, которое работает постоянно или регулярно (компьютер, холодильник, циркуляционный насос котла, электролампы), с учетом его количества и среднего времени работы в течение суток. К результату добавляют краткосрочные запросы силовых потребителей (на¬пример насоса водоснабжения, при¬вода ворот, электрочайника). Прав¬да, одновременное включение всех этих приборов маловероятно, по¬этому к первой цифре добавляют мощность только самого сильно¬го (в приведенном примере - на¬сос).
Наконец, обязательно следу¬ет учесть динамическую (пусковую) мощность питаемого оборудования. Она достигается в момент запуска устройств и может превышать статические значения в 3-4 раза. Опять-таки складывать все пусковые показатели надобности нет, вероятность их совместного (до долей секунды) включения ничтожно мала. Так что достаточно ориентироваться на наибольший показатель. В итоге выбирают конкретные инвертор и ИНП. Однако производить точный рас¬чет вовсе необязательно. Если нет цели обеспечить резервное питание абсолютно всех приборов, а только наиболее важных устройств, то для частного дома площадью 150-300 м3 достаточно моделей общей мощностью 3-6 кВА, выдерживающих пусковую мощность до 9-12 кВА.
Монтаж
При кажущейся сложности СРП объем требуемых для ее подключения электромонтажных работ практически минимален. Ведь все домашние «нагрузки» подводят к щитку электросети. Надо лишь установить по¬близости ИБП с АБ и инвертором и подключить последний в сеть между потребителями и щитом.
Для СРП нужно небольшое пространство БО. Достаточно примерно 0,5-1 м2. Важно правильно выбрать помещение. СРП можно устанавливать в неотапливаемых комнатах, так как большая часть современных моделей аккумуляторов спокойно переносит охлаждение до -20 "С. Одна¬ко они хуже воспринимают сырость и конденсацию влаги. Кроме того, при снижении внешней температуры емкость АВ падает на 20 %. Увеличивается и время зарядки.
Так что лучше расположить СРП в том месте, где обеспечивается постоянное поддержание температуры около 0°С и имеется хорошая вентиляция. Это может быть гараж, правильно выполненный подвал, подсобное помещение.
Па стене монтируют инвертор и ИБП, рядом устанавливают аккумуляторы — чаще всею вдоль стенки или же цепочкой на полке или стел¬лаже. В продаже есть специальные блоки источника резервированного питания с подготовленными местами для размещения оборудования. Так¬ же допускается установка СРП в закрытый перфорированный шкаф, где она заодно будет защищена от детей и домашних животных.
В ходе выполнения работ важно обеспечить качественные проводные соединения всех компонентов — тогда СРП прослужит много лет.
После монтажа вмешательство в работу системы в течение всего периода эксплуатации не понадобится. Нужно лишь периодически протирать пыль.
