
Енергопостачання приватного будинку
У цій статті хочу почати опис концепції розумного будинку в моєму розумінні і розглянути деякі аспекти її реалізації. Відразу обмовлюся, що я практично не бачу застосування поняття «Розумний будинок» до квартири, оскільки в ній практично відсутні системи, що вимагають автоматизації. Зовсім інша справа - приватний будинок. Він містить безліч систем, які можна і потрібно автоматизувати - починаючи від водопостачання і закінчуючи освітленням саду. Отже, моє визначення. Розумний будинок - це набір автоматичних систем, які функціонують за мінімальної участі його мешканців, забезпечуючи при цьому максимальний комфорт, безпеку та енергозбереження. При цьому реалізація повинна бути по можливості простою і доступною.
Почну я з реалізації енергопостачання будинку.
Резервне енергопостачання будинку
На відміну від квартири, будинок значно сильніше залежний від наявності електроенергії, адже за її відсутності автоматично позбавляємося практично всіх систем - освітлення, опалення, вентиляції, гарячої води 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 відновленні подачі енергії нічого не згоріло, вибрати його потужність, щоб не перевантажити і визначитися з його запуском. Звичайно, можна встановити електростанцію, потужністю від 10 кВт, з автоматичним запуском і зі схемами узгодження з електромережею, але ціна її непомірно висока. Та й встановити її не так і просто. Ну і залишається питання, коли його запускати - відразу при відключенні електрики, через півгодини або вручну. Адже ходіння з ліхтариком в очікуванні запуску якось не дуже комфортно, а миттєвий запуск часто незручний, особливо в нічний час або при 15-ти хвилинному відключенні. Так що найпростіший варіант виходить дорогий і не дуже зручний. Це призвело до пошуку більш раціонального рішення.
Опишу коротко основну ідею. Складається вона з декількох рішень:
- Харчування всього освітлення будинку через ІБП. Це дозволить завжди мати освітлення протягом декількох годин, залежно від акумулятора, часу доби, кількості і типу включених ламп.
- Наявність додаткової розводки під розетки з резервним харчуванням. Це дозволить забезпечити резервним харчуванням критичні системи генератором мінімальної потужності. Без необхідності 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 і відключає генератор від мережі при відновленні подачі електроенергії.
- Запуск генератора. Це можна вирішити на вибір - автоматично, за таймером, вручну. Я віддаю перевагу ручному запуску.
- Автоматичне глушіння генератора.
Деталі реалізації
Все таки, 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). Що доставляє найбільший дискомфорт при відключенні живлення? Зазвичай - це відсутність освітлення. Без освітлення складно обійтися, ну і споживає воно небагато. Тому його резервуємо в першу чергу, за допомогою ІБП. Конкретну модель потрібно підбирати виходячи з декількох умов - кількість і тип ламп, тип і ємність акумулятора. У більшості випадків достатньо звичайного комп'ютерного UPS, вартістю $200. Підключається він в щитку, в розрив лінії освітлення. Час роботи від акумулятора має становити не менше 30 хвилин, щоб покрити короткочасні відключення і дати час запустити генератор, у разі необхідності. Звукову сигналізацію бажано відключити, щоб не будити будинок вночі.
Наступне питання - вибір потужності генератора. Зазвичай 2500 Вт більш, ніж достатньо. А це звичайна споживча модель, вартістю близько $400. Цього вистачить, щоб забезпечити харчуванням насоси котла і свердловини, освітлення, холодильник і комп'ютер. Харчування 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, в третіх - інвертор повинен видавати правильну синусоїду, так як до її форми чутливі деякі двигуни і модульовані пальники котла. Генератор же видає чисту синусоїду, автономен не менше 15 годин на одній заправці, дешевши. Також, він найчастіше комплектується стартером і власним акумулятором, що дозволяє при бажанні реалізувати автозапуск.
Далі - розводка харчування з резервуванням від генератора. До неї підключаються насоси і котел. Необхідно забезпечити мінімум по одній розетці в кожну кімнату. Це дозволить підключати за бажанням решту побутової техніки.
Ну і останнє - підключення.
Схема підключення систем резервного харчування.
На схемі:
EL1 - освітлення в будинку,
Кл1 - клема з "єднання з неервованими розетками
Кл2 - клема з "єднання до зарезервованих розеток
Кл3 - клема, включена в розрив 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 і харчування подається безпосередньо в мережу. У разі відключення напруги контакти перейдуть у вихідне положення, позначене на схемі, і підключать до мережі генератор. Освітлення буде продовжувати харчуватися деякий час від акумулятора UPS. У разі необхідності, генератор можна запустити, що забезпечить харчуванням освітлення і резервні розетки, підключені до клеми Кл2. Коли зовнішнє харчування буде відновлено, реле К1 спрацює, відключивши генератор від мережі і розірвавши ланцюг запалювання генератора, тим самим заглушивши його. Система повернеться у вихідний стан. Схема підключення є лише демонстрацією ідеї, а не принциповою 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 описана базова схема. Її при бажанні можна і потрібно покращувати. Особливо, коли з'явиться можливість інтеграції з віддаленим управлінням, моніторингом та іншим. Як мінімум, в майбутньому можна додати оповіщення про відключення електроенергії, віддалений запуск і відключення генератора, інше. Також, разом з освітленням можна забезпечити резервним харчуванням через ІБП сигналізацію, роутер і сервери, але зазвичай цього не потрібно. Оскільки вони найчастіше комплектуються власними резервними джерелами живлення. Достатньо включити їх в розетку, підключену до лінії харчування від генератора. Також, я не розглядав підключення сонячних панелей і вітрогенераторів. Це дорого і 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.
UPD: Враховуючи це, перевага надається не тільки комфорту рішення ну і дотриманню балансу ціна-користь. Цю задачу можна вирішити масою способів. Мені дане рішення здається найбільш збалансованим. Подальше збільшення комфорту супроводжується значним зростанням вартості, що прийнятно не завжди.