Як обрати ДБЖ для дому: сім параметрів, які справді вирішують
Більшість помилок при купівлі ДБЖ походить від того, що людина порівнює пристрої за ватами. Для домашнього резерву вати майже ніколи не є вузьким місцем.
Коротка відповідь
Порядок вибору ДБЖ для дому виглядає так, і жоден крок не можна переставити:
- Визначте перелік споживачів, які мають пережити відключення.
- Порахуйте їхню сумарну потужність і найбільший пусковий надлишок.
- Виберіть форму напруги. Для котла, насоса, холодильника – лише чиста синусоїда.
- Виберіть топологію за тим, наскільки чутлива техніка до розриву живлення.
- Порахуйте потрібну енергію в ват-годинах і лише потім переходьте до ампер-годин.
- Перевірте власне споживання ДБЖ: це стала витрата, яка йде цілодобово.
- Перевірте, чи витягне зарядний пристрій ДБЖ обраний банк за розумний час.
Крок 1: список споживачів, а не список приладів
Перша й найдорожча помилка – намагатися підтримати весь будинок. ДБЖ не для цього. Він для того, щоб не зупинилося опалення, не згас інтернет і не розморозився холодильник.
Реалістичний перелік для приватного будинку виглядає так:
- газовий котел із циркуляційним насосом: 60–150 Вт;
- роутер, ONU, комутатор: 15–40 Вт;
- освітлення на світлодіодах, увімкнена частина будинку: 30–80 Вт;
- холодильник: у середньому 40–60 Вт, у пікові моменти в кілька разів більше.
Разом це 150–330 Вт середнього навантаження. Для квартири цифра ще менша: часто 40–80 Вт, якщо мова про роутер, світло і зарядки.
Усе, що гріє (чайник, бойлер, праска, електроплита, тепла підлога), у цей перелік не входить ніколи. Нагрівальний прилад на 2 кВт витрачає за шість хвилин стільки ж енергії, скільки роутер за добу. Батарея, здатна прогодувати чайник хоча б годину, коштує як уживаний автомобіль.
Крок 2: пікова потужність і пусковий надлишок
ДБЖ має витримати не суму робочих ват, а найгіршу мить. Прилади з електродвигуном у момент пуску коротко споживають у кілька разів більше за номінал, і саме на цьому дешеві пристрої вимикаються за захистом.
| Споживач | Робоча потужність | Коефіцієнт пуску | Пік |
|---|---|---|---|
| Циркуляційний насос котла | 45–90 Вт | 2,5–3,5 | 120–320 Вт |
| Плата й вентилятор котла | 20–60 Вт | 1,0–1,3 | 20–80 Вт |
| Холодильник із класичним компресором | 100–150 Вт | 4,0–5,0 | 400–750 Вт |
| Холодильник з інверторним компресором | 60–120 Вт | 1,3–1,8 | 80–220 Вт |
| Насосна станція водопостачання | 600–1000 Вт | 3,0–4,0 | 1800–4000 Вт |
| Освітлення, роутер, зарядки | 45–120 Вт | 1,0 | 45–120 Вт |
Правило те саме, що й для генератора: складають робочі потужності всіх одночасних споживачів і додають пусковий надлишок лише одного, найважчого. Два компресори стартують в одну секунду настільки рідко, що закладати обидва означає купити вдвічі дорожчий пристрій без користі.
Насосна станція в цей список зазвичай не входить: її пік настільки вищий за все інше, що заради неї довелося б брати ДБЖ у кілька разів потужніший. Дешевше набирати воду в накопичувальний бак, поки є мережа.
Крок 3: форма напруги
Це та точка, де економія найчастіше обертається несправною технікою.
Чиста синусоїда повторює форму мережевої напруги. З нею працює будь-яка побутова техніка без застережень.
Модифікована (ступінчаста) синусоїда – це прямокутні сходинки, які лише приблизно нагадують синус. Резистивне навантаження (лампа розжарювання, паяльник) її не помічає. Проблеми починаються з усім іншим:
- асинхронні двигуни гріються сильніше і гудуть, ККД падає, ресурс скорочується;
- плати з іонізаційним контролем полум'я в газових котлах можуть не розпізнати полум'я і піти в блокування;
- імпульсні блоки живлення працюють, але з підвищеним нагрівом;
- деякі трансформаторні блоки і таймери показують неправильний час.
Практичний висновок простий: якщо в переліку споживачів є хоча б один двигун або газовий котел, форма має бути чистою. Компромісу тут не існує.
Крок 4: топологія
Три класичні топології різняться тим, що відбувається в мить зникнення мережі і що відбувається, поки мережа є.
| Топологія | Час перемикання | Що робить із поганою мережею | Власне споживання |
|---|---|---|---|
| Off-line (резервна) | 4–10 мс | нічого, поки напруга в допуску | 5–15 Вт |
| Line-interactive | 2–8 мс | коригує напругу автотрансформатором | 8–25 Вт |
| On-line (подвійне перетворення) | 0 мс | повністю перебудовує напругу і частоту | 30–80 Вт |
Для домашнього резерву в переважній більшості випадків достатньо line-interactive із чистою синусоїдою. On-line має сенс там, де мережа дуже погана або де навантаження не переживає навіть десять мілісекунд паузи. Плата за цей комфорт – у кілька разів більше власне споживання, а воно йде цілодобово.
Крок 5: ємність рахують у ват-годинах
Ампер-години самі по собі не є ємністю. Енергія = ампер-години × напруга банку.
- 100 А·год при 12 В = 1200 Вт·год номінально;
- 100 А·год при 24 В = 2400 Вт·год номінально.
Далі від цього числа треба відняти три речі: недоступну глибину розряду, втрати інвертора і власне споживання ДБЖ. Чому це саме так і як рахувати точно, розписано у статті ампер-години проти ват-годин.
Крок 6: власне споживання
Це найменш очевидна витрата і водночас та, що працює 24 години на добу. ДБЖ живить власну плату, дисплей, вентилятор і схему заряду навіть тоді, коли навантаження нульове.
При 15 Вт власного споживання за добу набігає 360 Вт·год. Для банку на 1200 Вт·год це означає, що майже третина запасу витрачається на сам пристрій, якщо мережі немає добу. Для on-line ДБЖ із його 40–80 Вт ситуація ще жорсткіша: без мережі він може розрядити невеликий банк за ніч, навіть не живлячи нічого.
Крок 7: зарядний пристрій
Останній параметр, який перевіряють в останню чергу і дарма. Зарядний струм ДБЖ визначає, чи встигне банк відновитися між відключеннями.
Приблизний час заряду = ємність банку в ампер-годинах × глибина розряду ÷ зарядний струм × 1,2 (поправка на фазу підтримки напруги).
Для банку 200 А·год, розрядженого на 80%, і зарядного струму 10 А це 200 × 0,8 ÷ 10 × 1,2 = приблизно 19 годин. Якщо мережа буває доступною по чотири години, банк не відновиться ніколи і система деградуватиме з кожним днем.
Для свинцевих батарей нормальний зарядний струм – 10–20% ємності, для LiFePO4 – 20–50%. Тобто для банку 200 А·год це 20–40 А для свинцю і 40–100 А для літію. Більшість недорогих ДБЖ дають 4–10 А і на такий банк просто не розраховані. Це один із головних аргументів на користь збірки системи з окремих компонентів, де зарядний пристрій обирають незалежно.
Типові конфігурації
| Сценарій | Розумний вибір | Чого уникати |
|---|---|---|
| Квартира, роутер і світло | Line-interactive, чиста синусоїда, банк 0,5–1 кВт·год | Купувати 3 кВт·год «на все» |
| Будинок, лише газовий котел | Line-interactive з чистою синусоїдою, банк 1–2 кВт·год | Модифікована синусоїда |
| Будинок, котел плюс холодильник | Потужніший інвертор із запасом на пуск, банк 2–4 кВт·год | Економити на перетині кабелю |
| Дуже нестабільна мережа, стрибки напруги | On-line або line-interactive з широким діапазоном входу | Off-line без стабілізації |
| Потрібні кухня і насос | ДБЖ у парі з генератором | Розраховувати лише на батарею |
Часті питання про вибір ДБЖ
Скільки ват ДБЖ потрібно для газового котла?
Дуже мало: більшість настінних котлів разом із циркуляційним насосом споживають 60–150 Вт, а в піку пуску насоса до 300–350 Вт. Тобто за потужністю підійде майже будь-який пристрій. Обмеженням тут є не вати, а форма напруги, дотримання фази й нуля і ємність батареї. Докладно: ДБЖ для газового котла.
Чи можна підключити до ДБЖ звичайний автомобільний акумулятор?
Технічно так, практично це погана ідея. Стартерний акумулятор розрахований на короткі потужні розряди і глибокий розряд руйнує його за десятки циклів. При допустимій глибині розряду близько 30% від нього доступно менш ніж 400 Вт·год на кожні 100 А·год, і навіть цей ресурс вичерпується за один опалювальний сезон. Порівняння хімій: типи акумуляторів.
Чим ДБЖ відрізняється від зарядної станції?
Комплектністю і сценарієм. Зарядна станція – це готовий пристрій із вбудованою батареєю, який зазвичай стоїть окремо і живить прилади через власні розетки. ДБЖ найчастіше продається без батареї, вбудовується у стаціонарну проводку і перемикається автоматично за мілісекунди. Для котла, вшитого в стіну, зручніший ДБЖ. Для мобільного сценарію – станція.
Що означає час перемикання і коли він критичний?
Це пауза між зникненням мережі і появою напруги від інвертора. Для лампи чи зарядки пауза в десять мілісекунд непомітна. Комп'ютер без власного блока безперебійного живлення її переживе, бо конденсатори блока тримають напругу довше. Критичною вона стає для деяких плат газових котлів і для обладнання з дуже чутливими схемами контролю.
Чи потрібен ДБЖ стабілізатор напруги окремо?
Якщо ДБЖ line-interactive або on-line, окремий стабілізатор зазвичай зайвий: вони вже коригують напругу. Для off-line пристрою в мережі з постійними просадками стабілізатор має сенс, інакше ДБЖ переходитиме на батарею при кожному відхиленні і швидко її зношуватиме.
Скільки ДБЖ витрачає, коли нічого не живить?
Від 5 до 80 Вт залежно від топології і потужності. Це не помилка вимірювання: пристрій живить власну електроніку, дисплей, вентилятор і схему підзаряду. Коли мережа є, ця витрата йде з мережі і майже непомітна в рахунку. Коли мережі немає, вона йде з вашої батареї і безпосередньо скорочує час автономії.
Чи можна поставити ДБЖ у неопалюваній котельні?
Сам ДБЖ зазвичай витримує, а батарея – ні. Свинець при мінус десяти віддає близько 70% ємності, а LiFePO4 заборонено заряджати при температурі нижче нуля. Якщо приміщення холодне, батарею або переносять у тепло, або беруть виконання з підігрівом. Докладно: акумулятор на морозі.
Джерела та нормативна база
- Методологія розрахунків «Пояснений»
- IEC 62040-3. Uninterruptible power systems (UPS). Method of specifying the performance and test requirements
- Правила улаштування електроустановок (ПУЕ), розділ 1.7 «Заземлення і захисні заходи електробезпеки»
Числові приклади на цій сторінці розраховані редакцією за відкритою методологією. Знайшли неточність? Повідомте про виправлення.