Tipos de sistemas de fornecimento de energia de backup de longo prazo para uma casa de campo ou chalé
A organização de uma reserva de energia elétrica para uma casa de campo justifica-se no caso de chegar regularmente com longas interrupções ou a tensão na rede não atender aos padrões. Os estabilizadores não lidam com violações potenciais graves, portanto, uma fonte de corrente adicional deve cobrir as necessidades básicas de iluminação e equipamentos auxiliares.
Normalmente, o fornecimento de energia de backup e o fornecimento ininterrupto de energia para as redes da casa são realizados com a ajuda de um UPS "ininterrupto" em baterias ou um gerador de gás. Por que gás? O fato é que essa escolha se deve aos baixos custos de combustível e regras de operação simples.
Equipamentos de alimentação adicionais devem apresentar uma resposta instantânea a uma queda de tensão ou falta de energia, além de garantir o funcionamento dos principais consumidores por um longo período de tempo. Os projetos ininterruptos são de dois tipos: estágio único e dois estágios.
Sistemas de estágio único para reservas de energia
Na verdade, este é um esquema comum de fornecimento de energia ininterrupta de emergência, com a única diferença de que baterias mais poderosas e espaçosas são usadas aqui. Especialistas dizem que uma solução tão simples ajudará onde as interrupções não são tão frequentes e os requisitos de energia da fonte não são tão categóricos.
Se os requisitos para a duração da operação do equipamento aumentarem, será necessário usar baterias de maior potência e capacidade. No entanto, esta solução vem com alguns problemas:
- As baterias de íons de lítio já são caras e, com o aumento da capacidade, o preço aumentará proporcionalmente.
- As baterias de placa de chumbo são mais baratas, mas ocupam muito espaço e exigem condições especiais de operação por conterem ácido.
- Para carregar rapidamente a bateria antes da próxima queda de energia, você precisa de uma grande corrente de carregamento e a energia da rede doméstica pode não ser suficiente.
- A vida operacional da bateria é de até 2.000 ciclos de carga e descarga, portanto, uma bateria cara terá que ser trocada a cada 2-3 anos.
Método de backup de energia de dois estágios
Um sistema de dois estágios para organizar uma fonte de alimentação de backup para uma casa de campo inclui um gerador e uma fonte de alimentação ininterrupta. O princípio de sua operação é simples - imediatamente após uma falha na fonte de alimentação padrão, o UPS é ligado, responsável pelo circuito de emergência. Em seguida, o gerador é iniciado.
Este design não precisa de uma bateria poderosa, porque liga apenas por um curto período de tempo e a carga é mínima. O recurso da bateria neste caso é gasto com moderação, portanto, sua vida útil é superior a 10 anos. Vale lembrar que a bateria do carro não é adequada para uso em UPS. A potência do gerador não é limitada e depende das necessidades do usuário.
Maneiras de conectar fontes de energia de backup
Para um curto período de desligamento, uma fonte de alimentação de backup em casa de um UPS com bateria é adequada
Os sistemas ininterruptos para fornecer alimentação de backup são de um e dois estágios. Um circuito de estágio único inclui um inversor e baterias de capacidade suficiente para fornecer energia suficiente por várias horas. As baterias são carregadas a partir da rede. No caso de um desligamento de emergência da fonte de alimentação central, o sistema muda instantaneamente para o modo de energia doméstica. Os inversores híbridos permitem adicionar energia. Se 5 kW vierem da rede, a saída pode ser de 9 a 29 kW.
Para quedas de energia longas, um método de dois estágios é adequado. O sistema consiste em uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS), bateria, gerador. Grupos geradores funcionam com gás, gasolina, diesel. Eles usam energia eólica e solar como combustível.
O equipamento vital é conectado ao sistema de backup - componentes de aquecimento, abastecimento de água, iluminação de emergência, uma ou duas tomadas para eletrodomésticos. A fonte de alimentação mínima para uma casa de até 300 metros quadrados será de 2 kW.
Gerador Inversor Honda EU10i
Você pode adquirir um sistema de alimentação de backup para conectar todos os equipamentos da casa. Sua configuração e custo dependerão da carga.
Para uma casa pequena, a melhor opção é usar fontes de eletricidade compactas e baratas.
- O inversor já possui uma função de partida automática. Com uma bateria, ele é colocado em uma sala de serviço. Funciona sem recarregar por 24 horas. Não é barato, mas silencioso, não requer investimentos e supervisão adicionais.
- Um gerador a diesel compacto e barato a gasolina pode simplesmente ser retirado da casa ou colocado em uma extensão de rua aberta. Eles não estão equipados com um circuito de inicialização automática, mas são ligados manualmente. Eles têm um custo pequeno. Bom para uma casa de campo.
- Se a habitação tiver um fornecimento de gás centralizado, um gerador de gás pode ser instalado em uma sala separada ou na rua.
Fontes de alimentação de backup para geradores domésticos particulares versus baterias
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Hoje, geradores com motor de combustão interna (geralmente geradores a diesel) e baterias de armazenamento (baterias) equipadas com um inversor - um conversor de corrente (de CC para CA e vice-versa) são usados como fontes alternativas de eletricidade na vida cotidiana. As baterias são conectadas à rede através de um inversor, com a ajuda do qual as baterias são recarregadas quando há eletricidade na rede.
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Uma fonte de alimentação ininterrupta, equipada com baterias e um inversor, não ocupará muito espaço na casa
Ambos os tipos têm suas vantagens e desvantagens. A principal desvantagem dos geradores é o ruído e os gases de exaustão produzidos durante a operação. Mas um motor a diesel teoricamente pode funcionar o quanto quiser, desde que haja combustível. Em qualquer caso, ele deve trabalhar por vários dias seguidos.
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Grandes UPSs com baterias exigirão um rack separado
Os sistemas baseados em bateria têm limitações de tempo de execução mais significativas. Geralmente de várias dezenas de minutos a várias horas. Para uma duração mais longa, serão necessárias baterias de capacidade considerável e, consequentemente, o sistema se tornará muito caro. Julgue por si mesmo: um gerador a diesel barato com potência de saída de 2 kW pode ser comprado por 25 a 30 mil rublos.
Um conjunto de baterias capaz de fornecer 2 kW por 2-3 horas custará cerca de duas vezes mais. Adicione a isso o custo do inversor - pelo menos 30-40 mil rublos. Uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS) totalmente montada por meia hora ou uma hora de operação custará pelo menos 100 mil rublos. Mas usar o UPS como fonte de backup é um verdadeiro prazer. Sem exaustão, sem ruído, sem combustível e a comutação ocorre quase instantaneamente (o gerador ainda precisa ser iniciado).
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UPS modular trifásica de potência média Trimod HE (Legrand) com microprocessador integrado e sistema modular de blocos de bateria
As baterias requerem uma área separada e bem ventilada com racks isolados. A temperatura nele não deve ser inferior ao recomendado pelos fabricantes de baterias (geralmente 15 ° C). Falaremos mais sobre como escolher o tipo e a marca das baterias, seu uso e armazenamento em um artigo separado.
Diagrama de um sistema de alimentação ininterrupta
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UPS monofásico compacto KEOR S 3 kVA 20 ′ (Legrand), potência de 3 a 10 kVA (de 133 mil rublos)
Todas as fontes de alimentação de backup são selecionadas dependendo da potência da carga conectada. Depende das necessidades dos proprietários. Para calculá-lo, você precisa somar a potência de todos os dispositivos que serão conectados à fonte de alimentação.Tenha em mente que quanto mais esse valor sair, mais caro será o UPS, então faz sentido limitar a carga, deixando apenas o mais necessário - iluminação de emergência, alimentação dos componentes do sistema de aquecimento e abastecimento de água (ventilação, bomba de poço, etc.). Mais uma ou duas tomadas para que você possa conectar uma TV ou outros eletrodomésticos.
Ao escolher um gerador ou instalar um sistema inversor, primeiro você precisa decidir com que frequência precisa usar uma fonte adicional de eletricidade. Então, se você estiver no país apenas nos fins de semana no verão, um gerador a gasolina é suficiente. Ao mesmo tempo, deve-se lembrar que os geradores a gasolina ou diesel criam muito ruído e um cheiro desagradável durante a operação. Portanto, eles devem ser colocados em salas ventiladas e com bom isolamento acústico. Os sistemas de bateria inversora são mais convenientes de usar, especialmente se você passa muito tempo no país e precisa de uma fonte de energia ininterrupta o tempo todo. Tal sistema, via de regra, consiste em um inversor, baterias, um carregador que fornece carga da bateria, um controlador que monitora a carga da bateria.
Ivan Khripunov
Especialista técnico da empresa "Kashirsky Dvor"
Recursos de fontes de alimentação de backup
geradores de gás
Se a casa for gaseificada, esta é a melhor opção. O combustível para tal dispositivo é o mais barato. A potência da maioria desses produtos começa em 7 kW, o que é suficiente para uma casa de campo com interrupções periódicas de energia na rede.
O custo aproximado é de 180.000 rublos. Mas se você considerar quanto será economizado em combustível (em comparação com gasolina ou solário) durante todo o período de operação, o preço será bastante aceitável. Além disso, quase não há emissões nocivas.
Geradores a gasolina
O tipo mais comum de dispositivos para fonte de alimentação de backup. Isso ocorre em parte porque somos mais versados nesses motores do que nos motores a diesel. De fato, muitos proprietários de casas de campo têm um carro pessoal, portanto, existe pelo menos um conceito geral do princípio do trabalho. Além disso, são mais fáceis de manter.
Unidades a diesel
Este nome refere-se a várias variedades de tais "equipamentos" - geradores a diesel, estações a diesel e assim por diante. Uma vantagem indiscutível é a possibilidade de operação de longo prazo (sem parar). Além disso, não há vapores de gasolina que exijam medidas especiais de segurança contra incêndio.
Demos apenas os dispositivos mais comuns para organizar reservas. Mas existem vários outros que, embora sejam usados com menos frequência, também merecem atenção. Por exemplo, UPS, painéis solares, sistemas inversores.
Conclusão
A prática mostra que, independentemente da forma de resolver o problema do sistema de alimentação redundante, ainda é necessário ter um gerador de backup. De acordo com as avaliações da maioria dos proprietários de casas de campo, as unidades a gasolina são mais convenientes tanto em termos de operação quanto de reparo. Por exemplo, eles sempre podem ser reabastecidos diretamente do tanque do carro.
Ao decidir sobre a organização da fonte de alimentação de backup, você não deve ser guiado pela opinião de outra pessoa, concentre-se em amigos ou vizinhos. A "dica" principal é a sua própria casa e a propriedade localizada nela (em primeiro lugar, os dispositivos técnicos e a localização das luminárias). Eles determinam a viabilidade de aquisição de uma determinada unidade.
Deve-se levar em consideração que UPS, painéis solares são de uso limitado tanto em termos de tempo quanto de dispositivos conectados (circuitos). Seu kit inclui baterias e requerem atenção constante (monitoramento de condições, recarga).Além disso, as baterias modernas (ao contrário dos modelos "antigos", nos quais as células individuais podem ser substituídas) não podem ser reparadas.
Se houver fundos disponíveis, é aconselhável montar um esquema de redundância combinado mais complexo, mas confiável. Por exemplo, ligar a fonte de alimentação de emergência do UPS, seguido pela partida automática do motor diesel. Isso é mais caro, mas as quedas de energia são excluídas.
Aquecimento do inversor de uma casa particular
Os sistemas de aquecimento do inversor estão gradualmente ganhando popularidade
O principal sistema de suporte à vida em qualquer casa é, obviamente, o sistema de aquecimento. Sem isso, é difícil imaginar a vida normal de uma pessoa moderna, especialmente no clima russo. A escolha do sistema de aquecimento é importante tanto em termos de eficiência quanto de economia. De fato, na maioria das vezes esse sistema é operado por mais de 6 meses por ano e, em alguns lugares, durante todo o ano. A instalação de uma caldeira de aquecimento inverter é uma boa alternativa a outras fontes de calor. A eletricidade está disponível em nosso país em quase todos os lugares (ao contrário, por exemplo, do gás). E o uso de aquecedores elétricos costuma ser muito importante, apesar do alto custo da eletricidade. Portanto, os últimos desenvolvimentos dos cientistas visam justamente a modernização dos equipamentos elétricos, a fim de aumentar sua eficiência e reduzir o custo do calor produzido. O aquecimento do inversor tem várias características em comparação com outros tipos de aquecimento elétrico. Vamos considerá-los com mais detalhes.
Caldeira de aquecimento inverter
Esquema do dispositivo da caldeira de aquecimento do inversor
A caldeira aquece o refrigerante convertendo a energia do campo eletromagnético em calor. Cada caldeira possui dois circuitos: magnético e trocador de calor. A primeira é uma bobina condutora em um dielétrico - um fio de cobre enrolado em um tubo. Um campo eletromagnético é gerado no circuito magnético. Este campo afeta o núcleo de aço, que está localizado dentro do circuito de troca de calor e aquece diretamente o refrigerante. As caldeiras de aquecimento por inversor elétrico são um tipo bastante promissor de equipamento elétrico, usado tanto em escala industrial quanto na vida cotidiana.
Prós e contras do aquecimento por inversor elétrico
Inversores são dispositivos que convertem corrente contínua em corrente alternada. As caldeiras inverter operam com o princípio da indução eletromagnética. Esta é a principal diferença das caldeiras TENovyh. E a partir daqui seguem as principais características e funcionalidades. Como qualquer equipamento, o inversor possui características funcionais próprias.
Instalação de aquecimento do inversor faça você mesmo
Caldeira de aquecimento do inversor
Então, você decidiu instalar equipamentos elétricos modernos em sua casa. Para salvar parte do trabalho, é bem possível fazer você mesmo. Depois de comprar uma caldeira inverter, o número necessário de tubos e radiadores, você pode prosseguir com a instalação do sistema de aquecimento. Como ninguém está imune a quedas de energia, você precisa cuidar da possibilidade de seu sistema operar em um modo de força maior. Para este efeito, são utilizadas baterias de aquecimento inverter, cujo preço é bastante elevado, mas a longo prazo a sua utilização justifica-se economicamente.
Desligar o equipamento em caso de falta de energia pode passar despercebido pelos proprietários se houver baterias de aquecimento do inversor. Em 10 milissegundos, a automação comutará o equipamento para alimentação de backup e o aquecimento da carcaça continuará. Caso seja retomado o fornecimento de energia elétrica à rede, a mesma automação realizará o procedimento inverso, e a caldeira será comutada para operação normal. Isso é especialmente verdadeiro se for necessário manter uma temperatura constante na casa e não houver como monitorar isso pessoalmente.
As baterias de aquecimento do inversor elétrico podem ser adquiridas além da configuração básica. Seu uso aumentará o tempo de operação offline do sistema.
Usando fontes de alimentação independentes
Durante o funcionamento, de vez em quando pode ser necessário transferir o sistema de aquecimento para uma fonte de energia alternativa. Mudar o sistema para operação com bateria é muito mais conveniente do que usar um gerador. Qualquer que seja o combustível que o gerador necessite, será necessário organizar sua entrega, armazenamento e reabastecimento ao gerador. Enquanto a transferência para a energia da bateria (e vice-versa) ocorrerá sem a participação pessoal de uma pessoa. Além de ser mais amigo do ambiente, este método também se justifica economicamente, apesar do investimento inicial significativo.
Caldeira inverter para aquecimento doméstico
Para aquelas áreas onde não há possibilidade de fornecimento de gás, uma das melhores maneiras de aquecer uma casa é comprar equipamentos elétricos. A eletricidade é o tipo de combustível que está presente em todas as casas.
Além disso, você não precisa preparar documentação e licenças especiais para instalar o dispositivo na eletricidade. Caldeiras deste tipo são acessíveis e de tamanho compacto.
Se você olhar do ponto de vista do consumo de eletricidade, muitos proprietários se assustam com seu alto custo de acordo com o plano tarifário. Mas, apesar disso, os fabricantes de sistemas de aquecimento se esforçam para aumentar a eficiência das instalações e reduzir as perdas de calor. Portanto, um dos dispositivos mais promissores para aquecer uma casa são as caldeiras inverter.
Abaixo, consideramos o princípio de operação de uma caldeira inverter, as desvantagens e vantagens de seu uso, bem como a organização desse sistema de aquecimento.
Caldeira de aquecimento do inversor
O princípio de funcionamento da caldeira inverter
Os equipamentos elétricos tradicionais funcionam com o princípio de transferir energia diretamente para o refrigerante através de elementos de aquecimento. Ao mesmo tempo, se o dispositivo tiver elementos de aquecimento na configuração, é necessário preparar um local para aquecer a água.
Os elementos de aquecimento também são altamente suscetíveis à corrosão, por isso devem ser protegidos de processos irreversíveis.
O equipamento inversor funciona com base na indução eletromagnética. A geração da própria corrente ocorre devido ao campo magnético alternado. Para isso, é necessário converter a corrente direta da rede em corrente alternada. O inversor lida perfeitamente com essa tarefa, cuja operação é possível tanto pela rede quanto pelas baterias.
Existem dois tipos de circuitos em uma caldeira inverter:
- Magnético, permitindo gerar um campo magnético de tipo alternado.
- Trocador de calor, que contribui para o aquecimento do refrigerante.
Com um fornecimento adequado de eletricidade alternada, a bobina começa a formar um campo magnético. Isso contribui para o aquecimento do líquido no sistema e sua posterior transferência através dos tubos.
Esquema do sistema de aquecimento por indução
Lados positivos e negativos da caldeira do inversor
Há uma série de vantagens que as instalações do inversor têm, incluindo:
- aumento dos parâmetros operacionais como resultado da ausência de elementos de aquecimento,
- pequena inércia durante o aquecimento, assim, na presença de uma bomba centrífuga, o refrigerante aquecerá mais rapidamente,
- a operação do sistema não é afetada pela composição química do refrigerante,
- a capacidade de instalar o dispositivo em qualquer lugar.
Como outros sistemas de aquecimento, a caldeira inverter tem várias desvantagens:
- custo bastante alto do equipamento inversor em comparação com dispositivos semelhantes que operam em elementos de aquecimento,
- tem um tamanho e peso impressionantes e, portanto, requer o reforço da base na qual a caldeira será localizada,
- o dispositivo precisa de um sistema de controle eletrônico para ajuste de potência posterior.
Apesar de pequenas deficiências, as caldeiras inverter são muito populares entre os consumidores e a demanda por elas está aumentando constantemente.
Dispositivo de equipamento inversor
Organização do aquecimento do inversor
As caldeiras inversoras são amplamente utilizadas não apenas para necessidades domésticas, mas também industriais. Os primeiros são compactos em tamanho e podem operar com baterias. Quanto às instalações industriais, têm dimensões volumétricas e uma enorme potência.
Dica: Se você planeja instalar uma caldeira inverter, precisa projetar cuidadosamente todo o sistema de aquecimento.
Durante a operação do equipamento de aquecimento, a carga na rede elétrica aumentará significativamente, portanto, todas as juntas e conexões devem ser feitas com uma grande seção transversal.
Sistema de aquecimento do inversor
Deve ser dada especial atenção à segurança da caldeira, que deve ser devidamente assegurada. É necessário instalar adicionalmente um bloco de proteção para desenergização automática em caso de picos de energia.
Variedades de geradores
Ao escolher um gerador para uma fonte de alimentação autônoma de backup, é necessário levar em consideração não apenas o custo de um conjunto de equipamentos, mas também o preço do combustível. Os parâmetros do local para colocação e operação devem estar de acordo com as normas e regulamentos. Este também é um grande investimento.
Geradores de gás
gerador de gás
Pode ser colocado em uma sala sem aquecimento. Eles fazem pouco barulho. Para gás liquefeito, são necessários recipientes especiais - um tanque de gás ou um cilindro. Uma garrafa de 50 litros é suficiente para 15 horas de fornecimento de energia para uma pequena casa. Se você usar o gás principal, você deve fazer corretamente a ventilação de exaustão na sala. Elaborar e coordenar com os serviços de gás um pacote de documentos para ligação da instalação.
Geradores a gasolina
Gerador a gasolina DDE GG3300P
Vantagens: a capacidade de trabalhar em temperaturas abaixo de zero, a disponibilidade de combustível. Eles têm um recurso motor para 5-7 horas de trabalho, então é necessário um intervalo de 1 hora. A automação não está incluída no pacote básico. Você precisa comprá-lo, instalá-lo, configurá-lo separadamente. Não é necessária licença de funcionamento.
Geradores a diesel
Pode trabalhar em quaisquer condições meteorológicas. Econômico - o consumo de combustível é 1,5 vezes menor que o da gasolina. Tempo de operação - 6-15 horas, dependendo da capacidade do tanque de combustível. Desvantagens: ruído, gases de escape, manutenção cara em comparação com a gasolina. Para iniciar em dias gelados, é necessário fornecer armazenamento de combustível em uma sala quente.
Fontes de energia não convencionais
Esquema de um gerador eólico caseiro
Isso inclui turbinas eólicas, que só funcionam em locais onde o vento sopra constantemente. Instalações geotérmicas usando água quente das entranhas da terra. Mas essa água está saturada de minerais e toxinas. Você não pode mesclá-lo em fontes abertas.
Painéis solares
A fonte de alimentação de backup de uma casa de campo com a ajuda de painéis solares é uma solução cara, mas boa para o problema. O equipamento é ecologicamente correto, silencioso. O kit é composto por módulos, controlador, unidade inversora, baterias. A desvantagem é o preço alto.
Opções para o uso combinado de diferentes fontes de energia de backup são possíveis.
