Резервное питание для дома: ИБП, инвертор, генератор

Для котла отопления нужен онлайн ИБП с чистой синусоидой и внешним аккумулятором: котёл с насосом на 120 Вт продержится 8 часов на двух свинцовых батареях по 100 Ач или одной LiFePO4 на 110 Ач. Если отключения длятся сутками, добавьте генератор на 3-4 кВт, подключённый через переключатель или АВР, а не через розетку.

Сначала список: что должно работать без света

Резервное питание для дома начинается не с покупки, а с листа бумаги. Выпишите, без чего дом не проживёт несколько часов или суток. Для частного дома зимой список обычно такой:

1. Котёл отопления с циркуляционным насосом. Даже газовый и твердотопливный котёл без электричества останавливается или работает без циркуляции, а это риск закипания и размораживания.
2. Насос скважины или насосная станция.
3. Холодильник и морозильник.
4. Аварийный свет в нескольких комнатах.
5. Роутер, зарядка телефонов, охранная система и датчики протечки.
6. Компрессор станции биоочистки, если она стоит.

Электроплита, бойлер, тёплый пол, кондиционер и чайник в аварийный список обычно не попадают: они съедают мощность, которую резерв даёт с трудом. В квартире задача скромнее: роутер, свет, ноутбук, иногда холодильник.

ИБП, инвертор с аккумуляторами или генератор

Есть три класса оборудования, и они не заменяют, а дополняют друг друга.

Цены приблизительные: они сильно зависят от бренда, региона и комплектации. Логика выбора простая. Отключения на 1-4 часа случаются несколько раз за зиму - хватит ИБП. Аварии на сутки и больше бывают в вашей местности - нужен генератор, а ИБП оставьте как буфер на время, пока генератор запускается.

ИБП для котла отопления: какой брать

Электроника современного котла чувствительна к форме напряжения. Дешёвый резервный ИБП для компьютера выдаёт на батарее ступенчатый сигнал вместо синусоиды, и плата котла может уйти в ошибку, а насос гудеть и греться. Поэтому для котла подходят:

• Онлайн ИБП (двойное преобразование) с чистой синусоидой на выходе. Котёл всегда питается от инвертора, переключения на батарею он не замечает. Лучший вариант, особенно при плохой сети.
• Линейно-интерактивный ИБП с чистым синусом - допустимый вариант при нормальном напряжении в сети. Переключение на батарею занимает несколько миллисекунд.

На что смотреть в характеристиках

• возможность подключить внешние аккумуляторы и допустимый зарядный ток: если ИБП заряжает током 1-2 А, батарея на 200 Ач будет заряжаться сутками;
• напряжение батарейной сборки: 12, 24 или 36-48 В;
• запас по мощности: номинал ИБП в 2-3 раза выше реального потребления котла с насосом;
• фазозависимость котла: многим котлам важно, где фаза, а где ноль, поэтому вилку к ИБП включают в правильном положении или подключают стационарно.

Как устроены сами системы отопления и почему электронезависимый котёл тоже не всегда спасает, разобрано в статье отопление частного дома.

Расчёт: сколько часов продержится котёл на аккумуляторе

Паспортная мощность котла в киловаттах относится к теплу, а не к электричеству. Электрическая нагрузка у настенного газового котла обычно 80-200 Вт: насос, вентилятор турбокотла, плата. Точнее всего измерить её ваттметром из розетки в течение часа работы.

Формула ёмкости: Ач = P x t / (U x КПД x глубина разряда).

Пример. Средняя нагрузка котла с насосом 120 Вт, нужно 8 часов автономии.

1. Энергия: 120 Вт x 8 ч = 960 Вт·ч.
2. КПД инвертора ИБП примем 0,85.
3. Для свинцово-кислотных AGM и гелевых аккумуляторов глубину разряда берут 0,5, чтобы батарея жила долго. Ёмкость при 12 В: 960 / (12 x 0,85 x 0,5) = 188 Ач. Это две батареи по 100 Ач параллельно.
4. Для литий-железо-фосфатных (LiFePO4) допустима глубина разряда 0,8: 960 / (12,8 x 0,85 x 0,8) = 110 Ач. Одна батарея на 100-120 Ач.

LiFePO4 дороже свинцовых, примерно в полтора-два раза на единицу ёмкости, но выдерживают больше циклов, весят меньше и не боятся глубокого разряда. Если отключения частые, они окупаются. Проверьте только, что ИБП умеет работать с литиевыми батареями: у них свой профиль заряда.

Инвертор с аккумуляторами: резерв для всего дома

Когда хочется, чтобы при отключении в доме работали не только котёл, но и холодильник, насос, свет и интернет, ставят мощный инвертор (гибридный ИБП) на 3-6 кВт и аккумуляторную сборку на 48 В. Его включают в разрыв между вводом и щитом с резервируемыми группами.

• Резервируемые линии выделяют в отдельный щит: котёл, насос, холодильник, свет, розетки под роутер. Мощные нагреватели и духовку туда не включают.
• Сборка из LiFePO4 на 5 кВт·ч при экономной нагрузке 300-400 Вт тянет дом 10-14 часов.
• Гибридные инверторы умеют принимать генератор и солнечные панели, так что систему можно наращивать.

Это работа для электрика: проект щита, сечения, защита аккумуляторов. Своими руками безопасно только подключить готовые приборы в розетки резервной группы. Понять, сколько реально потребляет дом и что можно отключить без потери комфорта, помогают замеры из статьи как экономить электроэнергию.

Генератор для дома: какой выбрать и как посчитать мощность

Ошибка номер один - покупать генератор по сумме паспортных мощностей без учёта пусковых токов. Двигатели насосов и компрессоров холодильников при старте потребляют в 3-5 раз больше номинала.

Пример расчёта

• котёл с насосом: 150 Вт;
• холодильник: 150 Вт, при пуске до 600 Вт;
• насос скважины: 750 Вт, при пуске до 2 250 Вт;
• свет, роутер, телевизор, зарядки: 300 Вт.

Рабочая нагрузка: 150 + 150 + 750 + 300 = 1 350 Вт. Худший момент - пуск насоса, когда остальное уже работает: 150 + 150 + 2 250 + 300 = 2 850 Вт. Генератор нужен с длительной мощностью не меньше 3 кВт, лучше 3,5-4 кВт, чтобы он не работал на пределе.

Тип генератора

• Инверторный бензиновый - стабильное напряжение и чистая синусоида, тише, экономнее на малой нагрузке. Лучший выбор для котла и электроники.
• Обычный бензиновый с AVR - дешевле, громче, напряжение менее стабильное. Котёл с ним лучше питать через онлайн ИБП.
• Дизельный - для долгой работы и мощностей от 5 кВт, дороже и тяжелее.
• Газовый или двухтопливный - удобен, если есть газ в баллонах или газгольдер.

Если вы готовите дом к первой зиме, генератор стоит купить до морозов и проверить под нагрузкой. Остальная подготовка описана в материале как подготовить частный дом к зиме.

Безопасное подключение: что делает электрик, а что можно самому

Генератор нельзя подключать к домашней сети через розетку кабелем с двумя вилками. Если сеть в этот момент вернётся или генератор начнёт отдавать напряжение в линию, под ударом окажутся и техника, и электрики, которые работают на линии. Правильная схема одна: между сетью и генератором стоит устройство, которое физически исключает одновременное подключение.

1. Ручной переключатель на три положения (сеть, отключено, генератор) в щите. Дёшево и надёжно, но переключать нужно самому.
2. АВР (автоматический ввод резерва) - сам запускает генератор с электростартером и переключает нагрузку. Удобно, если дома часто никого нет.

Установку переключателя или АВР, работы во вводном щите и заземление генератора выполняет электрик с допуском. Самостоятельно можно: подключить котёл к ИБП через розетку, поставить аккумуляторы по схеме производителя, обслуживать генератор (масло, свечи, топливо).

• Генератор ставят только на улице или в проветриваемом навесе, минимум в нескольких метрах от окон и дверей. Выхлоп содержит угарный газ без запаха.
• Бензин хранят в канистрах вне дома, а генератор заправляют при заглушённом и остывшем двигателе.
• Раз в месяц генератор запускают под нагрузкой на 15-20 минут.

Если в доме есть умные датчики и реле, их полезно включить в резервную группу: тогда при отключении сети придёт уведомление. Как устроить такие сценарии, рассказано в статье умный дом с нуля.

Резерв в квартире: скромно, но полезно

В многоквартирном доме генератор не поставишь, а мощный инвертор обычно избыточен. Реальные задачи другие:

• маленький ИБП на 600-850 ВА для роутера и ноутбука: интернет и связь продолжают работать 1-3 часа;
• портативная зарядная станция на 0,5-1 кВт·ч: свет, телефоны, ноутбук, иногда холодильник на пару часов;
• ИБП для настенного газового котла, если в квартире поквартирное отопление: здесь всё как в частном доме, расчёт тот же.

Система защиты от протечек с электрокранами тоже должна получать питание при отключении сети, иначе краны не закроются в нужный момент. У многих контроллеров есть батарейный резерв, выбор описан в статье датчики протечки воды.

Частые вопросы

Нормативы и источники

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), 7-е издание, Минэнерго России, 2003
• ГОСТ 32144-2013 "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения", Росстандарт, 2013

Материал носит справочный характер. Цены, нормы и характеристики материалов меняются, а работы с электрикой, газом и несущими конструкциями выполняют специалисты.