Электроснабжение в любых условиях

Статья от IDR group об электроснабжении частного дома в любых условиях

Современная комфортная жизнь в частном доме уже невозможна без электричества. От качества и надежности электроснабжения напрямую зависит функционирование не только бытовых приборов, но и инженерных систем: водоснабжения, отопления, систем безопасности, автономной канализации. Чтобы подключиться к пункту распределения электроэнергии и оборудованию системы электроснабжения дома, требуется провести следующий комплекс мероприятий:

заключить договор с компанией, поставляющей электроэнергию;
получить технические условия на подключение дома к линии электроснабжения;
сделать проект системы электроснабжения дома;
выполнить технические условия на подключение дома к линии энергоснабжения;
произвести монтаж системы электроснабжения;
завершить оформление разрешительной документации у поставщика электроэнергии.

Перед тем как начинать внутреннюю отделку и обустройство возведённого дома, необходимо тщательно проработать все аспекты энергопотребления. Очень важно произвести расчеты и определить самую рациональную схему энергораспределения в доме. В нее должны быть правильно интегрированы все источники энергии, все потребители, все элементы управления и элементы различных защит.

Классификация систем электроснабжения частного дома:

Бытовое электроснабжение с напряжением 220/380 V, включающее комплекс оборудования для системы электро-снабжения, розеточные сети и сети освещения.
Слаботочные системы. Включают в себя средства управления как конкретными потребителями – рольставнями окон, воротами - так и целыми системами (отопления, водоснабжения, электроснабжения, безопасности и т.п.).
Системы резервного (аварийного) электроснабжения дома. Включают в себя резервные и бесперебойные источники питания, системы повышающие напряжение, а также все виды резервных генераторов (бензиновые, дизельные, газовые).
Системы автономного энергоснабжения частного дома. Включают в себя все виды генераторов, рассчитанных на постоянную круглосуточную эксплуатацию, и альтернативные источники электроснабжения (солнечные коллекторы и батареи, ветряные электростанции, тепловые аккумуляторы)

1. Бытовое электроснабжение.

Система электроснабжения дома должна быть спроектирована с учётом эффективного использования электрической энергии, т.к. это позволит снизить затраты на эксплуатацию и продлить срок службы системы. Проект электроснабжения дома – это техническая документация, содержащая полную информацию о размещении электрооборудования, электропроводки, освещения, и других электротехнических приборов. Для этого разрабатываются системы управления электроснабжением, обеспечивающие работу электроприборов и инженерных систем по различным сценариям. Например, программируемое включение системы электрического отопления в зависимости от температуры, включение освещения от датчиков движения.

Схема бытового электроснабжения частного дома — Рисунок 1

Надежность и стабильность работы всех энерго- потребителей дома напрямую зависит от бесперебойного электроснабжения. Это обеспечивается Источниками Бесперебойного Питания (ИБП) и стабилизаторами. Они служат для поддержания постоянного уровня напряжения и защиты электросистем и электроприборов от его колебаний. К ИБП дома могут быть подключены либо все потребители, либо только основные инженерные системы (отопление, водоснабжение, вентиляция, автономная канализация), либо конкретные приборы (газовый котел, холодильник, телевизор и др.). Простейшая локальная схема подключения к ИБП как на (Рисунке 1).

Схема обеспечения бесперебойного энергоснабжения для всех потребителей в доме изображена на (Рисунке 2).

Помимо грамотного проектирования системы электро-снабжения, залогом её стабильной, долговечной и безопасной работы, является профессионально выполненный монтаж, с соблюдением Правил Устройства Электроустановок (ПУЭ).

Систему электропроводки в доме необходимо выполнять только медными кабелями. Алюминиевые кабели, по сравнению с медными имеют почти в 2 раза большее удельное электрическое сопротивление - 0,0271 Ом х мм2/м, против 0,0175 Ом х мм2/м.

Алюминий быстро окисляется на воздухе. Образующаяся тонкая пленка окисла, предохраняет его от дальнейшего химического разрушения.

Однако сопротивление этой пленки еще выше, чем у алюминия, что приводит к нагреву места контакта и еще большему увеличению сопротивления. Наиболее часто для монтажа электропроводки в частных домах применяется кабель ВВГнг - небронированный, защищенный кабель с медными жилами, поливинилхлоридной изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке. Обозначение "нг" в названии кабеля (ВВГнг) обозначает, что он не распространяет горение при прокладке в пучках (изоляция выполнена из огнеупорного пластиката).

Форма сечения и площадь сечения жил всегда указываются в проекте. Важно проверять реальную площадь сечения жил при покупке. Некоторые производители, чтобы сэкономить на дорогостоящей меди, делают жилы меньшего сечения, а изоляцию большего, чтобы провод выглядел толще. Вместо заявленных 2,5мм2 на упаковке, в реальности может быть всего лишь 2мм2. Это, безусловно, на 20% снизит уровень максимально возможной передаваемой им мощности (Рисунок 3).

Соединение проводов.

Все скрутки медных проводов должны быть длиной не менее 5-6см и иметь спайку концов, что исключит окисление в месте контакта на протяжении всего периода эксплуатации дома. Затем скрутки тщательно изолируются (Рисунок 4).

Устройство защитного отключения< (УЗО) (Рисунок 5). Это быстродействующий защитный выключатель, отключающий электрооборудование, если произойдет утечка тока на заземляющий проводник. Что происходит при возникновении неисправностей в потребителях, связанных с повреждением изоляции?

Заземление. Во избежание непредвиденных ситуаций и несчастных случаев, а также для защиты человека от поражения током, всё современное электрооборудование имеет заземляющий вывод провода. Все розетки, которые используются в настоящее время, имеют точку подключения к заземляющему контуру.

УЗО служит для защиты человека от поражения током в ситуациях когда токопроводящие элементы теряют изоляцию — Рисунок 6

Например: повреждается изоляция на сетевом шнуре, и на корпусе стиральной машины оказывается потенциал сети.

Причём это даже не поломка, и машина продолжает работать, но уже становится источником повышенной опасности.

Если дотронуться одновременно и до корпуса машины, и до металлической водопроводной трубы, мы через себя замкнём электрическую цепь.

Это может закончиться смертельным исходом. УЗО служит для защиты человека от поражения током в таких ситуациях(Рисунок 6).

2. Слаботочные системы

Назначение этих систем передавать сигналы в системах управления различными потребителями дома: бытовой технике, освещению, системам жизнеобеспечения, кабельным системам, системам безопасности и т.д. (Рисунок 7).

Наглядный пример максимального использования слаботочных систем в доме, - система «Умный дом». Это самая комфортная система управления домом на сегодняшний день. Благодаря специальному программному обеспечению, в которое заложены сотни сценариев различных ситуаций и алгоритмы работы в них она очень эффективно в автоматическом режиме, осуществляет функции управления всеми энергопотребителями.

Простейшим примером этого является функция имитирования присутствия владельцев. В разных комнатах, в соответствии с обычным, ежедневным укладом жизни семьи, будут включаться телевизор или музыкальный центр, а с наступлением сумерек, освещение в разных комнатах. Наблюдая со стороны, создается полная уверенность в том, что в доме есть люди (Рисунок 8).

функция имитирования присутствия владельцев в доме — Рисунок 8

3. Аварийное (резервное) электроснабжение дома.

Даже там, где установлены новые линии электропередач, иногда происходит обесточивание жилых домов. Чаще всего причиной этого является природная стихия. Особенно болезненными становятся аварийные отключенияэлектроэнергии в зимнее время. Решением этой проблемы является установка автономного резервного источника питания (генератора), правильно интегрированного в систему энергоснабжения дома.

Обычно в частных домовладениях используются газовые, бензиновые и дизельные генераторы. А также Источники Бесперебойного Питания (ИБП) с аккумуляторами (Рисунок 10).

Газогенераторы - самые экономичные и надежные системы. Их можно устанавливать только на улице, им не страшны морозы. Встроенное зарядное устройство постоянно заряжает пусковой АКБ от сети, а комплект для холодной погоды прогревает картер и АКБ. Цены на качественные газогенераторы номинальной мощностью 5кВт начинаются от 80 000 руб. На фото модель -Generac 5914, мощностью 7кВт, с воздушным охлаждением. Его цена 198 000руб.

Дизель генераторы отличаются неприхотливостью. Они успешно работают десятилетиями в самых сложных условиях. Их можно размещать как на улице, так и внутри помещений. К примеру, модель Hyundai DHY6000SE (образец надежности в своем классе), номинальной мощностью 5 кВт, временем автономной работы 10 часов. Цена от 70000руб. (Рисунок 11).

Бензиновый генератор Yamaha — Рисунок 12

Преимуществом бензиновых генераторов является доступность цены, мобильность, компактность и простота пуско-наладочных работ. Однако у них самая высокая стоимость вырабатывания 1кВт энергии и меньший моторесурс, чем у дизельных и газовых генераторов.

Цены на качественные бензиновые генераторы мощностью 5кВт начинаются от 1000$. На фото изображена одна из лучших в мире по надежности моделей - YAMAHA EF6600E. Номинальная мощность - 5кВт, время автономной работы - 9,3час, расход топлива - 2,6л/час, цена от 67000руб. (Рисунок 12).

4. Автономное электроснабжение загородного дома или коттеджа.

Вы решили возвести свое домовладение в живописном месте природы, где из окон будущего дома будет открываться великолепный вид на хвойный лес, или кристально чистое озеро у подножья гор, или завораживающую долину. Однако кроме проходящей в нескольких сот метрах дороги, больше нет никаких благ цивилизации, а в особенности главного – энергоснабжения. Эффективно решают эту проблему автономные источники энергии.

Классическое решение - установка дизель генератора в связке с накапливающими энергию аккумуляторами и инвертором, преобразующим постоянный ток от генератора в переменный.

Дизель генератор может работать непрерывно в течение 250 мото*часов, пока не наступит момент очередного техобслуживания. Средний срок эксплуатации дизель генераторов жидкостного охлаждения - 15 000 - 50 000 мото*часов, что эквивалентно 1,7 - 5,7 годам непрерывной работы генератора.

Поскольку потребление энергии происходит неравномерно в течение суток (ночью - минимальное, а утром и вечером - пиковые нагрузки), то генератор работает с перерывами, наступающими, когда потребление энергии в доме минимально и аккумуляторы полностью заряжены. Это значительно продлевает срок его межсервисного обслуживания и весь срок эксплуатации генератора (Рисунок 13).

автономное электроснабжение маломощных потребителей — Рисунок 14

Развитие энергетических технологий в 21 веке подняло эффективность применения альтернативных источников энергии: солнечных батарей, ветрогенераторов и гидрогенераторов. Они позволяют обеспечивать автономное электроснабжение маломощных потребителей в местах, где достаточно природных ресурсов: регулярного солнечного света, ветров или водных потоков (Рисунок 14)

Наиболее эффективными автономными источниками энергии на сегодняшний день являются гибридные комплексы, состоящие из: блока солнечных батарей, ветрогенератора, дизель генератора, инвертора, блока управления системой (контроллера).

Солнечные батареи и ветрогенератор заряжают аккумуляторы в периоды времени, когда достаточно солнца и ветра. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный и подает потребителям. При нехватке энергии от альтернативных источников, система управления включает дизель генератор, который восполняет ее и заряжает аккумулятор (Рисунок 15).

Дизель генератор, который восполняет недостачу энергии и заряжает аккумулятор

Рисунок 15