Енергопостачання приватного будинку – малобюджетне рішення

У цій статті хочу розпочати опис концепції розумного будинку в моєму розумінні та розглянути деякі аспекти її реалізації. Відразу зазначу, що я практично не бачу застосування поняття «Розумний дім» до квартири, оскільки в ній практично відсутні системи, які потребують автоматизації. Зовсім інша справа – приватна садиба. Він містить безліч систем, які можна і потрібно автоматизувати - починаючи від водопостачання та закінчуючи освітленням саду. Отже, моє визначення. Розумний будинок - це набір автоматичних систем, що функціонують за мінімальної участі його мешканців, забезпечуючи при цьому максимальний комфорт, безпеку та енергозбереження. При цьому реалізація має бути по можливості простою та доступною. Почну я з реалізації енергопостачання будинку.

Резервне енергопостачання будинку

На відміну від квартири, будинок значно сильніше залежить від наявності електроенергії, адже за її відсутності автоматично втрачаємо практично всі системи — освітлення, опалення, вентиляції, гарячу воду і часто взагалі водопостачання, якщо використовується насосна станція. Тому в рамках комфорту розумного будинку необхідно передбачити резервне енергопостачання. Найпростіше рішення – це використання автономного генератора. Але його потрібно ще правильно підключити, щоб при поновленні подачі енергії нічого не згоріло, вибрати його потужність, щоб не перевантажити та визначитися з його запуском. Звичайно, можна встановити електростанцію потужністю від 10кВт, з автоматичним запуском та зі схемами узгодження з електромережею, але ціна її непомірно висока. Та й встановити її не так просто. Ну і залишається питання, коли його запускати — одразу при відключенні електрики, через півгодини чи вручну. Адже ходіння з ліхтариком в очікуванні запуску якось не дуже комфортно, а миттєвий запуск часто незручний, особливо в нічний час або за 15-ти хвилинного відключення. Так що найпростіший варіант виходить дорогим і не дуже зручним. Це призвело до пошуку раціональнішого рішення.

Опишу коротко основну ідею. Складається вона з кількох рішень:

Живлення всього освітлення будинку через ДБЖ. Це дозволить завжди мати освітлення протягом кількох годин, залежно від акумулятора, часу доби, кількості та типу включених ламп.
Наявність додаткового розведення під розетки із резервним живленням. Це дозволить забезпечити резервним харчуванням критичні системи генератором мінімальної потужності. Без потреби відключати всіх споживачів від розеток, щоб не перевантажити генератор. Розетки бажано зробити іншим кольором, щоб їх можна було легко ідентифікувати.
Наявність схеми, що автоматично підключає генератор до мережі, у разі її відсутності та відключає генератор від мережі при поновленні подачі електроенергії.
Запуск генератора. Це можна вирішити на вибір автоматично, по таймеру, вручну. Я віддаю перевагу ручному запуску.
Автоматичне глушіння генератора.

Деталі реалізації

Все ж, відключення електроенергії — це позаштатна ситуація, немає сенсу витрачатися на повністю автономну систему. Тому розіб'ємо споживачів на групи. Це освітлення, критичні системи (котел, насос), некритичні системи (холодильник, вентиляція, телевізор). Щозавдає найбільшого дискомфорту при відключенні живлення? Зазвичай це відсутність освітлення. Без освітлення складно обійтися, та й споживає воно небагато. Тому його резервуємо насамперед, за допомогою ДБЖ. Конкретну модель потрібно вибирати виходячи з кількох умов - кількість і тип ламп, тип і ємність акумулятора. Найчастіше досить звичайного комп'ютерного UPS, вартістю $200. Підключається він у щитку, у розрив лінії освітлення. Час роботи від акумулятора повинен становити не менше 30 хвилин, щоб покрити короткочасні вимкнення та дати час запустити генератор, у разі потреби. Звукову сигналізацію бажано відключити, щоб не будити будинок уночі.

Наступне питання – вибір потужності генератора. Зазвичай 2500 Вт більш ніж достатньо. А це звичайна споживча модель вартістю близько $400. Цього вистачить, щоб забезпечити живленням насоси котла та свердловини, освітлення, холодильник та комп'ютер. Живлення всього від акумуляторів, за аналогією з освітленням, вкрай невигідне. По-перше — потрібна велика вихідна потужність інвертора, по-друге — велика ємність акумуляторів і висока ціна їх заміни, по-третє — інвертор повинен видавати правильну синусоїду, оскільки до її форми чутливі деякі двигуни і пальники котла, що модулюються. Генератор видає чисту синусоїду, автономен не менше 15 годин на одній заправці, дешевий. Також, він найчастіше комплектується стартером та власним акумулятором, що дозволяє за бажання реалізувати автозапуск.

Далі – розведення живлення з резервуванням від генератора. До неї підключаються насоси та котел. Необхідно забезпечити щонайменше по одній розетці в кожну кімнату. Це дозволить підключати за бажанням решту побутової техніки.

Ну і останнє – підключення.

Схема підключеннясистем резервного харчування.

На схемі: EL1 - освітлення в будинку, Кл1 - клема підключення до не зарезервованих розеток Кл2 - клема підключення до зарезервованих розеток Кл3 - клема, включена до розриву запалювання генератора. К1 - реле керуюче контактною групою К1.2, К1.3, К1.4 G - генератор UPS - джерело безперебійного живлення Коли є напруга в мережі, обмотка реле знаходиться під напругою та живлення подається безпосередньо до мережі. У разі відключення напруги контакти перейдуть у вихідне положення, позначене на схемі, і підключать до мережі генератор. Висвітлення продовжуватиме живитися деякий час від акумулятора UPS. У разі потреби, генератор можна запустити, що забезпечить живленням освітлення та резервні розетки, підключені до клеми Кл2. Коли зовнішнє живлення буде відновлено, реле К1 спрацює, відключивши генератор від мережі та розірвавши ланцюг запалювання генератора, тим самим заглушивши його. Система повернеться у вихідний стан. Схема підключення є лише демонстрацією ідеї, а чи не принципової схемою. У результаті вартість всієї системи становить близько $600 + робота з прокладання проводів. Але в деяких випадках можна використовувати вже існуючу проводку, якщо вона грамотно виведена на щиток.

Післямова

У статті описано базову схему. Її за бажання можна і потрібно покращувати. Особливо коли з'явиться можливість інтеграції з віддаленим управлінням, моніторингом та іншим. Як мінімум, у майбутньому можна додати сповіщення про відключення електроенергії, віддалений запуск та відключення генератора, інше. Також, разом з освітленням можна забезпечити резервним живленням через ДБЖ сигналізацію, роутер і сервер, але зазвичай цього не потрібно. Оскільки вони найчастіше комплектуються власними резервнимиджерелами живлення.

Достатньо включити їх у розетку, підключену до лінії живлення від генератора. Також, я не розглядав підключення сонячних панелей та вітрогенераторів. Це дорого та погано підходить саме для резервного харчування. Вони видають малу потужність протягом усього терміну служби, а для резервного харчування потрібна відносно велика потужність на короткий період — кілька десятків годин на рік.