Электроснабжение 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:

1. Бытовое электроснабжение с напряжением 220/380 V, включающее комплекс оборудования для системы электро-снабжения, розеточные сети и сети освещения.
2. Слаботочные системы. Включают в себя средства управления как конкретными потребителями – рольставнями окон, воротами - так и целыми системами (отопления, водоснабжения, электроснабжения, безопасности и т.п.).
3. 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).
4. 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.

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.

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).

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).

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).

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).

Рисунок 15