Система бесперебойного электроснабжения частного дома

Введение

Как правило, больше всего сложностей возникает именно на данном этапе обустройства загородного дома.

Пожалуй, главная проблема — стоимость подключения к электросетям и согласование проектной документации и разрешительных документов. Будьте готовы решать множество бумажных вопросов.

В первую очередь нужно получить технические условия (ТУ) на электроснабжение. ТУ содержат сведения о выделяемой электрической мощности, порядок выполнения работ по электроснабжению дома. В них перечислены и требования:

строго выполнять проект и согласовывать его возможные изменения с территориальным органом Госэнергонадзора;
выполнять монтажные работы с привлечением организаций, имеющих соответствующие лицензии;
проводить испытания системы энергоснабжения.

При выполнении всех условий, прописанных в ТУ, после окончания монтажа электроснабжения составляется акт допуска в эксплуатацию, который визирует инспектор Госэнергонадзора. Срок действия ТУ ограничен, как правило, одним годом. Если этот срок истек, а электрооборудование не подключено, придется получать новый комплект документов.

Следующий шаг — поиск подрядной организации, которая разработает проект электроснабжения дома. Идеальный вариант, когда проект электроснабжения и монтажные работы выполняет одна организация.

Итог работ — получение акта о допуске систем энергоснабжения в эксплуатацию. Дополнительно могут потребоваться согласования с Госэнергосбытом — организацией, которая занимается учетом потребления энергии и расчетами с потребителями.

В результате застройщик должен собрать комплект следующих документов:

договор на оказание услуг и выполнение работ между застройщиком и подрядной организацией;
проект электроснабжения, согласованный с Госэнергонадзором;
протоколы испытаний электрооборудования и электропроводки сертифицированной лабораторией;
акт выполнения электромонтажных работ организацией, имеющей соответствующую лицензию;
договор на электроснабжение между потребителем электроэнергии и Госэнергосбытом;
акт допуска в эксплуатацию электроустановки, завизированный инспектором Госэнергонад зора.

Еще до получения ТУ владелец загородного дома должен рассчитать, какой объем электроэнергии ему необходим, исходя из количества и мощности электроприборов. Усредненные значения потребляемой мощности некоторых электроприборов приведены в таблице ниже.

Усредненные значения полной потребляемой мощности некоторых электроприборов

Не забудьте учесть потребляемую мощность светильников. Обычно в таких приборах используются лампы накаливания мощностью 60–100 Вт, но их можно заменить более современными энергоэффективными лампами (25–35 Вт). Освещенность при этом останется прежней.

КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТОВ С БЕСПЕРЕБОЙНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

категория энергообеспечения

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.

Солнечные батареи

Альтернативное электричество от солнца в частном домостроении используется редко. Все дело в дороговизне солнечных элементов, которые устанавливаются в батареях. Отсюда и высокая стоимость всей установки. Хотя необходимо отметить, что это перспективное направление, от которого нельзя отказываться. Ведь ежегодно на один квадратный метр поверхности земли падает 1000 кВт энергии. Представляете, сколько человечество теряет. Если сравнить с другими видами топлива, то это 100 м³ газа или 100 литров солярки.

Конечно, таким способом получить электрический ток еще дорого. А вот нагреть так воду – это очень дешево. Вот почему солнечные коллекторы сегодня так востребованы у жителей загородных поселков.

Как получить электроэнергию из земли

Поскольку в почве есть и электричество, и электролиты, то её можно рассматривать не только как среду для живых организмов и источник урожая, но и как мини электростанцию. Кроме того, наши электрифицированные жилища концентрируют в среде вокруг себя и то электричество, которое «стекает» чрез заземление. Этим нельзя не воспользоваться.

Чаще всего домовладельцы применяют следующие способы извлечения электроэнергии из грунта, расположенного вокруг дома.

Традиционные источники

И если ограничиваться лишь традиционными технологиями, то схем энергоснабжения можно выделить всего две:

Подключение к ЛЭП

Централизованное – участок «запитываем» от проходящей на относительно небольшом расстоянии линии электропередач.
Автономное – в качестве источника выступает генератор.

Рассмотрим оба варианта более подробно.

Если говорить об использовании централизованного энергоснабжения, то основным плюсом является достаточно высокая предоставляемая мощность. Так, в этом случае можно даже организовать обогрев дачи электричеством, не разорившись на топливе для генератора.

Присоединение к проводам на столбе

С другой стороны, сам процесс подключения к ЛЭП связан с весьма утомительными бюрократическими процедурами. Даже в том случае, если провода проложены сравнительно недалеко, на этапе согласования могут возникнуть проблемы.

Даже компактное устройство может обеспечить освещение целого дома

Еще один вариант автономного энергоснабжения – монтаж газового генератора. Конечно, цена прибора будет выше, чем у дизельной установки, да и обслуживать его могут только специалисты, но себестоимость киловатта энергии при этом получится существенно ниже.

В итоге оптимальная инструкция будет следующей: если есть возможность – подключаемся к линии электропередач и используем ее мощности, но на всякий случай устанавливаем в доме или сарае генератор с небольшим запасом топлива. Если возможности подключения нет – просто покупаем более производительный генератор, и проектируем электросеть участка с оглядкой на ограничения по производительности установки.

Альтернативные источники

Впрочем, современные технологии позволяют получить электричество на халяву для дачи. Под «халявой» в данном случае имеется полная или практически полная независимость от цен на энергоносители. Конечно, само альтернативное оборудование нужно приобретать, причем за довольно большие деньги, но со временем (от двух до пяти лет) оно окупается, и дальше работает «в плюс».

Фото крыльчатки ветряного генератора на крыше дома

Несколько наиболее эффективных технологий можно выделить, и их особенности мы свели в таблицу:

Методика	Особенности выработки энергии
Геотермальная	На участке пробуриваем скважину, в которую погружаем зонд с теплоносителем. Поскольку в глубине грунта температура практически постоянна, то при прохождении по зонду охлажденный теплоноситель будет отбирать часть грунтового тепла. Извлеченная энергия может использоваться как для прямого обогрева дома, так и для выработки электричества.
Солнечная	На крыше устанавливаются либо солнечные коллекторы из стеклянных трубок, заполненных теплоносителем, либо солнечные батареи. Как и в случае с геотермальными установками, энергией солнца можно не только обогревать дом, но и питать инвертор для обеспечения электроснабжения.
Ветряная	На крыше дома или на отдельной мачте устанавливаем ветряк, соединенный с генератором. При вращении лопастей вырабатывается электричество, которое аккумулируется в батареях большой емкости и может быть использовано для решения самых разных задач.

Схема работы геотермального генератора

Впрочем, такое бесплатное энергоснабжение является достаточно капризным. Нет ветра или солнце зашло за тучи на целый день — и придется сидеть в темноте! Вот почему специалисты настоятельно рекомендуют комплектовать подобные установки емкими аккумуляторами, а в качестве резервного источника питания держать как минимум небольшой дизель-генератор.

Работа инверторов с альтернативными источниками резервного питания

Современные силовые инверторы вместе с аккумуляторами позволяют обеспечить автономную работу всех домашних бытовых приборов за счет использования альтернативных источников электроснабжения. В этом случае в гибридную систему включаются, помимо генератора, солнечные панели и ветрогенератор. Также система резервного электроснабжения может функционировать только с возобновляемыми источниками энергии.

Энергию солнца или ветра аккумуляторные батареи могут накапливать при помощи специальных контроллеров заряда в те моменты, когда она доступна. При достаточном уровне заряда АКБ инверторы преобразуют постоянный ток аккумуляторов в переменный с чистой синусоидой, который используется для поддержания работоспособности бытовых приборов и техники.

Еще один вариант применения инверторов — построение систем бесперебойного питания в ситуациях, когда подключение к сети есть, но не отличается стабильностью. Автономный источник питания на базе инверторов с аккумуляторными батареями и солнечными панелями в этой ситуации используется не только при исчезновении напряжения в стационарной сети, но и для приоритетного использования энергии солнца в целях экономии сетевой электроэнергии.

Для работы с альтернативными источниками энергии: солнечными панелями и ветрогенераторами хорошо подходят инверторы Victron серии Phoenix Inverter мощностью от 1,2 кВА до 5 кВА.

Инвертор Victron серии Phoenix представляет собой профессиональное техническое устройство для преобразования постоянного тока в переменный. Разработанный с применением гибридной технологии ВЧ, он рассчитан на соответствие самым высоким требованиям. Его функция заключается в обеспечении питанием любой автономной системы электроснабжения с необходимостью получения высокого качества тока на выходе со стабильным напряжением в виде чистой синусоиды. В быту напряжение с чистым синусом требуют такие приборы, как газовый котел, холодильник, микроволновка, телевизор, стиральная машина и прочее.

Полностью автономное электроснабжение частного дома с различными бытовыми электроприборами требует как высокого качества напряжения, так и возможности инвертора справляться с пусковыми токами трудных нагрузок (компрессор холодильника, электродвигатель насоса и т.п.). Удовлетворить эту потребность может функция SinusMax инвертора Phoenix. Она обеспечивает двукратную кратковременную перегрузочную способность системы. Более простым и ранним технологиям преобразования напряжения это не под силу.

Энергопотребление инвертора:

на холостом ходу: от 8 до 25 Вт в зависимости от модели;
в режиме поиска нагрузки: от 2 до 6 Вт, этот режим сопровождается регулярным включением системы каждые две секунды в течение короткого периода времени.
при постоянной работе в энергосберегающем режиме (AES): от 5 до 20 Вт.

Автономные системы электроснабжения позволяют осуществлять собственное управление и мониторинг через подключение инвертора к компьютеру. Для своих инверторов компания Victron Energy разработало программное обеспечение VEConfigure. Подключение осуществляется через интерфейс MK2-USB.

Инверторы Phoenix Inverter и Phoenix Inverter Compact могут работать как в параллельных конфигурациях (до 6 инверторов на фазе), так и в 3-х фазных. Оптимальные в соотношении «цена/качество» они подходят не только для дома, но и для автономного электроснабжения транспорта, мобильных комплексов.

Распределение электропитания по помещениям

Как мы уже упоминали, самыми энергоемкими помещениями можно считать

Кухню, где хорошая хозяйка использует массу электроприспособлений….
Ванную и прачечную со стиральной машинкой и электронагревателем
Бойлерную, где осуществляется разогрев отопителей при электрическом отоплении дома

Достаточно энергоемкими могут быть

Мастерская, где умелец пользуется мощными электроинструментами
Гостиная, где установлено много ламп, включен телевизор и пара компьютеров

Самыми экономными потребителями электричества являются

Спальни, детские
Санузлы
Подсобные помещения – кладовая, гардеробная, коридор
Чердак и подвал, куда хозяин заглядывает относительно редко

Очевидно, что на каждую группу помещений ставится автомат соответствующей мощности.

ИБП для компьютеров и серверов

Как уже было сказано выше, изначально источники бесперебойного питания начали применяться для компьютеров и серверов. Такое оборудование отличается от других видов ИБП, поэтому стоит выделить их как отдельный тип. В чем же их особенности?

При выборе устройства бесперебойного питания для ПК и ноутбуков нужно точно замерить потребляемую мощность — безусловно, для этой цели у вас должен быть счетчик. И хотя он стоит не так дорого, он не всегда показывает правильные значения. Как же понять потребление электричества конкретным устройством? Для простоты вы можете использовать следующую таблицу значений мощности отдельных устройств:

ЭЛТ-монитор: 80 -120 Вт;
ЖК-монитор: 30-70 Вт;
Рабочий (офисный) компьютер: 100-150 Вт, сейчас чаще более 200 Вт;
Мультимедийный компьютер: 200-250 Вт, сегодня часто около 350 Вт;
Игровой компьютер: 250-350 Вт, часто до 400-500 Вт;
Ноутбук: 50-80 Вт;
Нетбуки и маленькие ноутбуки: 20-50 Вт;
Графическая станция: 250-400 Вт, а в некоторых случаях 500 Вт;
Сетевой сервер: 300-600 Вт, но здесь разнообразие очень велико.

Конечно, вы можете просто прочитать значение электрической мощности на упаковке устройства, но на практике такие большие значения компьютерам нужны только для запуска. В действительности значения потребляемой электроэнергии зависят от множества различных факторов, и современное оборудование часто требует большей мощности для работы с приемлемой производительностью.

Сюда можно также включить мощность коммутаторов, концентраторов, периферийных устройств с питанием от портов USB и даже flash-дисков и накопителей. Поэтому округлять значение мощности «на глаз» — большая ошибка. Если вы не уверены в том, какое устройство подойдет для вашего домашнего компьютера, используйте ИБП мощностью 600 ВА — оно подходит практически для всех видов ПК.

Составление и согласование проекта

Наличие индивидуального проекта электропроводки для частного дома требуется в таких случаях:

электропроводка в здании монтируется впервые;
запланирована масштабная реконструкция дома с изменением существующей схемы прокладки проводов и мест установки мощного электрооборудования;
необходимо значительное увеличение потребляемой мощности.

Для объектов частной собственности, в которых суммарная потребляемая мощность составляет менее 10 кВт — допускается разработка упрощенного чертеж-проекта прокладки электропроводки; более 10 кВт – необходимо разработать полноценный электрический проект.

К разработке проектной документации приступают после получения технических условий (ТУ) от той организации, что содержит на балансе линию электропередач, от которой предполагается получать электроэнергию. Для разработчика проекта выполнение требований и рекомендаций, изложенных в ТУ, обязательны.

Чертеж-проект прокладки электропроводки и комплект документов

Проект электрики для частного дома В общем случае чертеж-проект должен наряду со схемой внешнего и внутреннего электроснабжения содержать достоверные данные о таких факторах:

тип и место установки защитных автоматов;
марки и сечения используемых проводов и кабелей;
величина расчетной токовой нагрузки;
приборы учета электроэнергии;
способ подключения электропроводки к питающей электросети.

Кроме того в комплект документации должны входить:

ситуационная схема размещения электрооборудования, прокладки кабельной продукции, а также заземляющих и зануляющих проводников;
перечни необходимых материалов, комплектующих изделий и электрооборудования;
пояснительная записка (при необходимости).

Пакет проектной документации должен содержать схему заземления дома Полный комплект проектной документации, разрабатывается для частного дома, в котором суммарная электрическая мощность электрооборудования превышает 10 кВт. Должен содержать:

схемы внешнего и внутреннего энергоснабжения;
схему внутренней электропроводки с указанием марок кабельно-проводниковой продукции и способа их прокладки;
схему устройств ввода;
схему заземления и/или зануления (при необходимости);
расчет электрических нагрузок;
расчеты, подтверждающие правильность выбранных автоматов и УЗО;
расчет учета электроэнергии.

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.

Шкаф учета и распределения энергии

В него входит питающий кабель от компании-провайдера, и уже из названия понятно, зачем он нужен – чтобы показывать, сколько кВт потрачено, и направлять ток к различным объектам здания.

Разводка в нем выглядит так:

устройство ввода – ЯРВ-рубильник или выключатель;
прибор, непосредственно фиксирующий потребление, – счетчик индукционного или электронного типа;
механизм экстренного отключения – УЗО;
элементы защиты от перегрузок и коротких замыканий – дифференциальная автоматика.

Без нюансов тут не обойтись. Так, все грамотно составленные проекты электроснабжения домов и коттеджей предусматривают обязательный монтаж (3), в то время как (4) является опциональным решением. Мы рекомендуем потратиться на (4), ведь скачки в сети бывают часто, особенно в случае с загородной недвижимостью. Поэтому стоит приобрести и установить УЗИП, который убережет оборудование в том числе и от импульсных перенапряжений, спровоцированных ударом молнии. Ну а для максимальной надежности и семейного удобства стоит также предусмотреть резервную линию подачи энергии.

Схема ШРУ с учетом внутренней проводки

Специалисты могут комплектовать шкаф индивидуально, принимая во внимание конкретные особенности объекта оснащения, а также его потребности. Поэтому заказчик должен отметить на предварительном плане все точки расположения розеток и каждый подключаемый прибор с актуальными показателями его мощности

На основе этого профессионал определит, какую разводку использовать, одно- или многолинейную.

О возможных опасностях рассказал автор ролика:

Сходным образом следует поступить и с элементами освещения: задать места, в которых будут располагаться ночники, люстры, бра, выключатели, указать их параметры. После согласования всех этих моментов можно сверяться со СНиП и ПУЭ, выбирать средства защиты и составлять окончательный проект схемы электроснабжения частного дома.

Крайне важно правильно приобрести не только кабель, но и пускорегулирующую аппаратуру к нему: приобретать ее нужно, учитывая текущие показатели длительно допустимого тока

Кроме того, необходимо принимать во внимание, как проложена линия: если используется ВВГ 3х1,5 и он спрятан в трубу или размещен под слоем штукатурки, ему понадобится только 15 А.. Теперь представьте, что в сети 32 А

Что произойдет? Розетка или проводка будет постепенно нагреваться под воздействием слишком высокой нагрузки, постепенно оплавится и рано или поздно загорится. Понятно, чем опасен пожар в загородном коттедже, особенно деревянном. Поэтому лучше не рисковать и обращаться к специалисту, который учтет такие моменты при проектировании.

Теперь представьте, что в сети 32 А. Что произойдет? Розетка или проводка будет постепенно нагреваться под воздействием слишком высокой нагрузки, постепенно оплавится и рано или поздно загорится. Понятно, чем опасен пожар в загородном коттедже, особенно деревянном. Поэтому лучше не рисковать и обращаться к специалисту, который учтет такие моменты при проектировании.

Тип и марка кабеля по условиям монтажа

Опять же, для жилых помещений наиболее подходящим вариантом является уже неоднократно упомянутый ВВГ, но, в зависимости от ситуации, возможны варианты.

Под перекрытиями и/или на сгораемом основании правильнее будет использовать уже ВВГнгз, то есть Не Горючий с Заполнением;
в административных зданиях, помещениях с высокой проходимостью, зонах с прямым воздействием солнечных лучей актуален NYM – аналог с улучшенными эксплуатационными показателями (который и стоит дороже).

Типы ИБП

Внешне все источники похожи друг на друга и используются одинаково. Это пластмассовая коробка, на которой установлена одна или несколько розеток. В них включаются электроприборы, нуждающиеся в защите от исчезновения напряжения, и из которой выходит шнур с вилкой для подачи напряжения на прибор.

В зависимости от мощности и конструкции могут оснащаться разными индикаторами или вольтметром. Имеют встроенный или внешний, а иногда оба, аккумулятора.

При исчезновении напряжения прибор питает розетки, установленные на корпусе, от аккумулятора. После его разрядки ИБП отключается.

Мощные ИБП иногда имеют встроенный вентилятор (кулер).

Отличия ИБП по принципу действия

Все источники бесперебойного питания делятся на три группы

off-line. Самые простые и дешевые приборы. Предназначены для не очень ответственного и бытового оборудования. Время срабатывания от 4 до 10 миллисекунд.
line interactive (линейно-интерактивные). Отличаются от off-line наличием встроенного стабилизатора. Дороже, чем ИБП off-line, но более бережно относятся к аккумулятору. Время срабатывания 2-5 миллисекунд. Это оптимальный выбор ИБП для дома.
online, double-conversion (двойного преобразования). Время срабатывания — нулевое. Самые дорогие, но обеспечивают наилучшую защиту.

Подробнее о типах ИБП, их предназначении и отличиях будет рассказано в статье «Типы ИБП«.

Различия по форме синусоиды

ИБП могут выдавать как ступенчатую (аппроксимированную), так и чистую синусоиду. Последние дороже, но только через них можно запитать холодильник или котел отопления со встроенным насосом. Электродвигатели переменного тока плохо работают при нарушениях формы синусоиды.

Если вы планируете подключать только освещение, компьютерную технику или другую с импульсными блоками питания, то можно выбрать более дешевые ИБП. В импульсных блоках питания входящее напряжение выпрямляется и в схему поступает постоянное напряжение 220V. В этом случае форма синусоиды не имеет значения.

Система электроснабжения частного дома – лучшие варианты

Введение

КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТОВ С БЕСПЕРЕБОЙНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

Солнечные батареи