Системи резервного живлення для будинку

Мешканці багатоповерхівок, на превелику радість, зараз поступово починають забувати, що таке відключення електрики на тривалий термін. Сьогодні електричні мережі на порядок стабільніші, ніж були ще якихось двадцять років тому, оскільки технічний прогрес не стоїть на місці. Проте, для багатьох людей, які проживають у приватному секторі, така проблема усе ж таки залишається, й іноді вона стоїть вкрай гостро. Сьогодні ми поговоримо про те, яким чином за допомогою системи резервного живлення можна зробити приватне домогосподарство на порядок комфортнішим та захищеним від всіх неприємностей, пов'язаних з нестабільним електропостачанням.

Мабуть, основним фактором, який впливає на саму структуру резервного електроживлення, можна назвати наперед відому тривалість та частоту відключення енергії у районі. Відштовхуючись від неї, до проекту резерв-системи можна буде закласти необхідні потужності з урахуванням необхідної кількості світильників, базової побутової техніки, а також різних інших електроприладів та електроінструментів, які можуть потенційно стати необхідні господарям за час відсутності електроживлення.

Комплектація системи резервного електропостачання

Як відомо, надійність будь-якого пристрою прямо пропорційна його простоті. Тому для резервування, яке усе ж покликане служити аварійною мірою, вкрай важливою є безвідмовність. Сучасна інженерна думка зуміла звести таку систему усього до двох блоків:

1. акумуляторного (одна велика цільна батарея або комплект з декількох малих акумуляторних вузлів, які формують на виході напругу 12 В, 24 В, 36 В або 48 В);
2. інверторного (підвищувальний трансформатор, завдяки якому можна вихідний струм акумулятора перетворити з постійного на змінний, підвищивши його вольтаж до необхідної для техніки величини 220 В).

Важлива відмінність сучасних резерв-систем від усіх дотеперішніх полягає у тому, що саме резервування живлення сьогодні виконується у повністю автоматичному режимі, без участі людини. Ця, здавалося б, звична багатьом функція насправді істотно спрощує життя споживачам, адже відключення енергії у період їх відсутності здатне було призвести до неприємних наслідків. Тепер же, навіть якщо нікого немає вдома, холодильник не розморозиться та не потече, на іншій стаціонарно підключеної техніці не зіб'ються годинники та таймери, освітлення під'їзної дороги та території збережеться, створюючи враження, що у оселі усе ж хтось є.

З функціональної точки зору нинішні системи резервного живлення у цілому виконують три задачі. Перша – постійний фоновий контроль стану первинної електромережі, який нерідко також припускає фільтрацію стрибків вольтажу та електромагнітних перешкод. Друга функція – зарядка акумуляторів у режимі очікування та підтримання заряду на рівні, близькому до максимального. Нарешті, третя – стабільна та рівномірна за обсягом «видача» електрики, коли автоматика перемикається на живлення від резервної системи.

Слід зазначити дуже важливу річ: сьогодні застосування подібних комплексів резервування не завжди пов'язане тільки з відключеннями електроенергії. Такі вузли цілком можуть працювати нарівні з іншої захисною автоматикою, включаючись до ланцюгу, коли параметри струму у зовнішній мережі живлення виходять за якісь граничні значення. Наприклад, якщо у оселі не встановлено стабілізатор або напруга скаче більше, ніж на 10% у будь-який з боків, система сама може перейти на резервне джерело живлення, поки ситуація не нормалізується.

Принцип дії розглянутих систем досить простий: як тільки параметри струму основної електромережі виходять за допустимі рамки або ж напруга пропадає зовсім, контролер переводить споживачі на живлення від акумуляторного комплексу. Тепер навантаження проходить через побутовий трансформатор, який отримує живлення від акумуляторів та видає у мережу струм з необхідними характеристиками. У багатьох сучасних установках резервного живлення автоматика може бути незалежно включена відразу у кілька вузлів або бути багаторівневою. Також сьогодні не є великою рідкістю спосіб підключення споживачів енергії з розбивкою їх на групи: з прямою комутацією, з електродвигунами та з блоками живлення, які, в сутності, здійснюють зворотну трансформацію до низьких значень вольтажу.

Установки, які здійснюють постійний моніторинг стану мережі, називають активними. До їх задачі входить відстеження параметрів вхідного живлення та перепідключення джерела за виникнення необхідності. До недоліків даної конструкції можна віднести тільки те, що будь-який, навіть найбільш сучасній автоматиці, потрібен якийсь (нехай і вкрай малий) час для аналізу показників та здійснення підключень. У такі моменти формується струмова пауза, що часом здатна негативно позначитися на побутовій електроніці. Позбутися від подібного ефекту ніяк не вийде, адже мить перемикання усе одно залишатиметься при будь-якому наступному технічному удосконаленні конструкції системи резервування. Разом з тим, не варто лякатися цього явища – воно не настільки критично, як здається. Наприклад, пристрої з електродвигунами, ротор яких обертався до моменту перемикання, не відчують різниці, адже у рухомої частини є елемент інерції, якого вистачить, щоб повністю погасити паузу без електрики, не зупиняючись. Якщо ж казати про ту техніку, яка використовує мікропроцесори, то у принципах роботи її самої використовуються ті самі алгоритми підключення живлення, що й у резерв-системах, а тому короткострокова затримка взагалі ніяк не повинна позначитися на їх функціонуванні за наявності справних конденсаторів. Таким чином, ймовірність пошкодження електрозалежного майна у моменти перемикання живлення є вкрай малою та статистично оцінюється у 0,85-1%, але усе ж існує, а тому про це необхідно знати.

Оптимізація навантаження на резервну систему живлення

Якщо у Вашому домогосподарстві відключення електроенергії відбуваються з високою періодичністю, часто такі «цикли» можна передбачити: як за часом початку, так і за загальною тривалістю. Але у тих випадках, коли відключення трапляються часто, але не системно, існує потенційна загроза, про яку зазвичай прийнято вмовчувати – розрідженість батарей після попереднього циклу. Припустимо, Ваш комплекс резервного живлення для будинку розрахований на підтримку нормальної роботи пристроїв у житлі протягом 8 годин. Якщо електрику відключили о 6:00, а о 14:00 живлення було відновлено, акумулятори почнуть зарядку. Однак якби повторне відключення відбулося о 16:00, резерв-система ще не встигла б набрати достатньо енергії на наступні вісім годин роботи, а тому споживачам довелося самим оперативно обирати, які пристрої залишати підключеними до мережі на перед роботи резервної мережі, а які краще знеструмити. Звісно, про ті випадки, коли відключення тривало довше, аніж готовий забезпечити резервний комплекс у принципі, тут мова не йде.

Отже, оптимізацію навантаження на електромережу можна назвати одним з найбільш важливих функціоналів систем резервування. До того ж, вкрай важливо відзначити, що правильно налаштовані режими перемикання здатні продовжити ресурс служби самих акумуляторних батарей. Пріоритетів для оптимізації зазвичай декілька – це підтримка деякого мінімально комфортного для життя рівня освітленості приміщень та стабільність функціонування техніки, необхідної для побуту та роботи. Найпростіше оцінювати реальний стан речей за паспортною потужністю виробів, але при цьому завжди необхідно робити поправку на те, що далеко не кожен з пристроїв призначений для тривалого використання.

Фахівці рекомендують починати з питань освітлення. По-перше, це пов'язано з тим, що сучасні світлодіодні лампи споживають вкрай мало енергії, а тому даний об’єм можна заздалегідь оцінити з високою точністю та виключити з подальших розрахунків. По-друге, необхідність освітлення у тій чи іншій зоні житла часто є більш очевидною мешканцям, а тому й краще передбачуваною у порівнянні з застосуванням абсолютної більшості одиниць техніки.

Перехід на енергозберігаючі технології – перший крок до того, щоб зробити домашню електромережу менш витратною за потужністю. Відмовившись від лампочок розжарювання на користь світлодіодів, на одному лише освітленні можна заощадити до 90% потужності. Навіть за умови використання найбільш бюджетних LED-ламп та світлодіодних світильників, ваша економія становитиме не менше 70%, при тому, що кожен кіловат є пропорційним тим самим цифрам у фінансовому еквіваленті.

Незалежно від того, чи будуть застосовуватися енергозберігаючі джерела світла, усі прилади такого роду має сенс розділити на дві категорії: регулярного першорядного використання та другорядного (а іноді – й чергового). Як зрозуміло з назв, до перших слід віднести усі ті прилади, без яких життя буде вкрай некомфортним: люстри у вітальні та на кухні, світильник у ванній кімнаті, бра біля спального місця. До другої категорії включають освітлення у коридорах, у коморах, сараях та інших технічних приміщеннях, просто невикористовуваних зонах, на ґанку, підсвічування ділянки перед будинком, саду, прилеглої території та ін. Набагато раціональніше у умовно постійному режимі задіяти тільки невелику кількість джерел світла, а ті, що залишилися, застосовувати лише у міру виникнення необхідності у них.

Сьогодні велика частина побутової техніки, а особливо – електроніка, гаджети та комп'ютери – хоч і живляться від загальної мережі з вольтажем у 220 В, перетворюють її до зниженої напруги. Як зрозуміло зі сказаного раніше, у ланцюзі резервного електропостачання буде відбуватися подвійне перетворення: низькі величини, отримані від акумулятора, інвертор трансформує у 220 В, а блок живлення потім знову випрямляє синусоїду струму та знижує його напругу до 12 В. Сама собою напрошується ідея виключити зайві процедури, але зробити це можна далеко не завжди. Для того, щоб здійснити задуманий альтернативний спосіб живлення, у житлі має бути присутньою дублююча система дротів та кабелів, які підключаються безпосередньо до акумуляторів. У деяких будинках такі комунікації є, але їх усе ж можна назвати рідкістю на сьогоднішній день. Більший сенс навіть має такий підхід, при якому до проекту електропроводки житла спочатку закладаються розетки, що підключаються до акумуляторів стаціонарно. Навіть у штатному режимі гаджети, зарядні пристрої та ноутбуки працюють тільки через них, а у «сховищі» заряд заповнюється від зовнішньої мережі. Безумовно, загальний ресурс акумуляторної станції при цьому дещо знижується, але у цілому таке рішення набагато економічніше альтернативних комунікацій у стінах. Єдиним значущим недоліком можна назвати лише те, що до такої низьковольтної розетки не можна буде підключити звичайну техніку, навіть якщо роз'єми у ній розраховані на цілком звичайну вилку, а не USB-штекер.

При поділі усіх комунікацій на живлення від низьковольтних та звичайних ланцюгів, також знижується навантаження на сам інвертор: це означає, що він буде служити довше, а також зможе живити тільки ті вузли, які потребують вольтажу 220 В. З огляду на те, що переважна більшість таких пристроїв – це різні вироби з електродвигунами та нагрівальними елементами, струмова пауза для них не є дуже страшною, й загальна стабільність мережі підвищиться.

Наостанок важливо сказати, що ми навмисне у даному контексті не згадували генератори, як потенційні джерела резервного живлення побутової техніки. Це зовсім інший клас устаткування, який має свої особливості експлуатації. Комплект акумуляторних батарей на тлі генератора має меншим ресурсом підключуваної потужності та меншу автономність, але при цьому абсолютно не шумить при роботі та не виділяє шкідливих речовин у повітря. Зараз є й ще більш прогресивні, притому екологічно чисті технології – наприклад, зарядка акумуляторної станції від сонячних батарей, але це вже зовсім інша категорія виробів. У кінцевому підсумку кожен споживач сам для себе розставляє пріоритети у тому, що саме йому слід використовувати для підвищення стабільності енергопостачання житла, відштовхуючись від своїх уподобань, бюджету та особливостей ситуації.