Jak uniknąć skutków awarii zasilania?

Postępujące zmiany klimatyczne powodują między innymi coraz częstsze występowanie huraganowych wiatrów a w efekcie liczne uszkodzenia sieci elektroenergetycznej i przerwy w zasilaniu trwające niekiedy nawet dwa - trzy dni. Złagodzenie skutków braku dopływu prądu wymaga utworzenia własnego zasilania, a jego forma i parametry funkcjonowania zależeć będą od rodzaju urządzeń uruchamianych w trybie awaryjnym.

Jak uniknąć skutków awarii zasilania?

Chwilowe i długotrwałe przerwy w zasilaniu

Krótkie przerwy trwające do ok. 1 godziny nie stwarzają specjalnych utrudnień w użytkowaniu domu jeśli po zmroku możemy zapewnić zastępcze oświetlenie z latarki czy zasilanej bateryjnie lampy.

Problemem mogą być natomiast bardzo krótkie nawet kilkusekundowe wyłączenia sprzętu elektronicznego, skutkujące utratą niezapisanych plików w komputerze czy zresetowanie ustawień niektórych urządzeń.

Jednak bardziej dolegliwe będą zaniki napięcia trwające przez kilka-kilkanaście godzin, a nawet i dni gdy zerwaniu uległa sieć elektroenergetyczna.

Uciążliwości będą szczególnie odczuwalne w okresie jesienno-zimowym, gdy brak oświetlenia w czasie „krótkiego dnia” utrudnia wykonywanie podstawowych czynności, a brak zasilania automatyki kotła centralnego ogrzewania spowoduje wyłączenie ogrzewania domu i w instalacji i ciepłej wody użytkowej.

Warianty zasilania

Awaryjne zasilanie wrażliwych urządzeń np. komputerów powinno być realizowane przez samoczynne podtrzymanie napięcia i krótkotrwałe zasilanie robocze. Zapewniają to urządzenia UPS (uninterruptible power supply) zasilane z akumulatora. W zasadzie powinny być standardowym dodatkiem do każdego komputera, gdyż nawet domowe awarie czy spadki napięcia zakłócają jego pracę.

Zasilacz UPS z akumulatorem żelowym o pojemności 26Ah. fot. VoltON
Zasilacz UPS z akumulatorem żelowym o pojemności 26Ah. Fot. VoltON

Moc domowych UPS zawiera się w granicach 300-900 VA, a czas awaryjnej pracy nie przekracza kilkunastu minut, ale komunikacja z komputerem zapewnia ochronę danych również przed wyczerpaniem się baterii zasilającej.

Awaryjne zasilanie z wykorzystaniem akumulatora i falownika (inwertera) można też zastosować do umożliwienia pracy systemu ogrzewania, choć z reguły wystarcza to na kilka do kilkunastu godzin.

Awaryjne zasilanie dla podtrzymania pracy kotła centralnego ogrzewania. fot. A. Rembisz
Awaryjne zasilanie dla podtrzymania pracy kotła centralnego ogrzewania. fot. A. Rembisz

Przy przeciętnym zapotrzebowaniu mocy rzędu 100-150W akumulator kwasowy o parametrach 12V/100 Ah zapewni nieprzerwana prace tylko przez 6-10 godzin. W praktyce, zatem całkowitą niezależność od zasilania sieciowego w razie długotrwałej awarii zapewni jedynie wyposażenie instalacji domowej w agregat prądotwórczy o parametrach dostosowanych do potrzeb mieszkańców.

Bilans mocy

W przypadku awarii prądu powinniśmy zadbać przede wszystkim o zapewnienie zasilania urządzeń niezbędnych do funkcjonowania mieszkańców domu, a wiec podstawowego oświetlenia, ogrzewania, dostarczenia wody oraz uruchomienie sprzętów do pracy i łączności (telekomunikacja, komputer) czy chłodziarki.

Problemem może być umożliwienie równoczesnego gotowania, jeśli w domu nie korzysta się z urządzeń gazowych (jest kuchenka elektryczna) i przygotowania c.w.u., gdyż urządzenia te wymagają dostarczenia dużej mocy elektrycznej.

Problem gotowania - w takich przypadkach - może rozwiązać awaryjne wykorzystanie kuchenki zasilanej z butli gazowej, na której można też podgrzać wodę do mycia. W większości domów zapotrzebowanie mocy do zapewnienia minimalnych potrzeb mieszkańców najczęściej nie przekracza 1000 W.

Awaryjne zasilanie do podtrzymania pracy pompy obiegowej w instalacji grzewczej. fot. VoltON
Awaryjne zasilanie do podtrzymania pracy pompy obiegowej w instalacji grzewczej. fot. VoltON

Składa się na nie oświetlenie z LED-ów bądź kompaktów o łącznej mocy ok. 100 W, zasilenie chłodziarki mocą 150-200 W, pompy i kotła w instalacji c.o. ok. 150 W, telewizora z komputerem o zapotrzebowaniu mocy 300-400 W. Jednak przy korzystaniu z własnego źródła wody trzeba dodatkowo uwzględnić moc pompy hydroforowej wynoszącą najczęściej 500-1000 W.

Wybór agregatu

W rejonach narażonych na częste i długotrwałe awarie zasilania w energię elektryczną, a chcemy utrzymać wtedy względnie normalne warunki użytkowania domu niezbędnym wyposażeniem będzie zakup i podłączenie agregatu prądotwórczego o parametrach dostosowanych do naszych potrzeb.

Podstawowym kryterium jego wyboru będzie wytwarzana moc elektryczna oraz system zasilania jedno - lub trójfazowy, ale weźmy też pod uwagę sposób stabilizacji napięcia, system uruchamiana a także dodatkowe funkcje np. stałoprądowe wyjście 12 V do ładowania akumulatora lub zasilania niskonapięciowego.

Agregat prądotwórczy dna potrzeby zasilania domu jednorodzinnego. fot. Honda dla budujemyudom.pl
Agregat prądotwórczy dna potrzeby zasilania domu jednorodzinnego. fot. Honda dla budujemyudom.pl

Ze względu na wytwarzana moc, agregaty prądotwórcze można zakwalifikować do kilku kategorii co też w znacznym stopniu decyduje o zakresie ich wykorzystania. Moc nominalna podawana jest w kW w przypadku agregatów jednofazowych dla których współczynnik cos φ = 1, a w przypadku agregatów trójfazowych w kVA co uwzględnia tzw. prąd bierny przy współczynniku cos φ równy najczęściej 0,8, co obniża efektywną moc do 80%, zatem agregat trójfazowy o mocy np. 5 kVA wytwarza moc czynną o wartości 4 kW.

Najmniejsze o mocy 800-1000 W z reguły przeznaczone są do krótkotrwałego zasilania podstawowych urządzeń np. oświetlenia, instalacji grzewczej czy małego AGD. Napędzane są z reguły silnikiem dwusuwowym zasilanym mieszanką benzyny z olejem, co wpływa na ich stosunkowo niewielki ciężar i wymiary, choć ich rozruch bywa kapryśny.

Najtańsze modele nie mają skutecznej stabilizacji napięcia, co może utrudniać lub wręcz uniemożliwiać funkcjonowanie niektórych, wrażliwych na jakość zasilania urządzeń, ale są również wyposażone w AVR a nawet w stabilizacje inwertorowi. W praktyce wykorzystywane są głównie jako przenośne źródło prądu, do którego podłącza się bezpośrednio zasilane urządzenia za pomocą przedłużacza, a agregat ustawia na zewnątrz domu.

Agregat prądotwórczy o maks. mocy wyjściowej 2,2 kW. fot. Makita
Agregat prądotwórczy o maks. mocy wyjściowej 2,2 kW. fot. Makita

Do awaryjnego zasilania domu jednorodzinnego umożliwiającego wygodne korzystanie z niezbędnych urządzeń potrzebny będzie agregat o mocy nominalne przynajmniej 2,5-3 kW, choć w przypadku korzystania z prądożernych urządzeń np. kuchenki elektrycznej czy podgrzewaczy wody zapotrzebowanie mocy będzie znacznie większe rzędu 6-7 kW.

Oczywiście dobór wymaganej mocy agregatu wymagać będzie zsumowania obciążeń wytwarzanych przez równocześnie funkcjonujące urządzenia z uwzględnieniem prądów ich rozruchu oraz charakterystyki prądowo-napięciowej.

Nominalne moce podawane prze producentów nie zawsze odpowiadają faktycznym możliwościom obciążenia agregatu i przy zasilaniu odbiorników rezystancyjnych (np. urządzeń grzejnych, oświetlenia żarowego) jako bezproblemowe zasilanie przyjmuje się moc odpowiadającą 80% wartości nominalnej.

Na podobnym poziomie można zasilać odbiorniki, ale w przypadku niektórych urządzeń głównie silnikowych, konieczne jest uwzględnienie znacznego zwiększenia obciążenia podczas rozruchu (załączenia), które wielokrotnie przewyższa moc przy normalnej pracy.

Szczególnie prądy rozruchu występują przy uruchamiania urządzeń startujących pod obciążeniem (np. pompy, wentylatory), co niekiedy nawet przy znacznym zapasie mocy nominalnej może nie wystarczyć do uruchomienia urządzenia.

Standardowo przyjmuje się, że rozruch zwiększa pobór prądu przynajmniej trzy-krotnie, ale w praktyce możliwość uruchomienia zależeć będzie od indywidualnych własności prądnicy, jej zabezpieczenia jak i charakterystyki prądowej odbiornika

Wybór systemu zasilania awaryjnego

W domach jednorodzinnych większość urządzeń to odbiorniki jednofazowe zasilane napięciem 230V zatem nie ma większego uzasadnienia wykorzystanie do awaryjnego zasilanie agregatu wytwarzającego prąd trójfazowy, mimo tego, że z sieci doprowadzany jest prąd trójfazowy.

Wynika to z charakterystyki pracy takiego agregatu, który „nie lubi” niesymetrycznego obciążenia poszczególnych faz, a w skrajnych przypadkach może wywoływać awarie na niedociążonych obwodach.

Oczywiście nierówne obciążenie faz w przypadku zasilania sieciowego nie mają większego znaczenia , ale przy indywidualnym zasilaniu różnice obciążenia nie powinny przekraść 30% (lub wg zaleceń producenta), co w warunkach domowych i jednofazowym zasilaniu różnorodnych urządzeń jest praktycznie nieosiągalne.

Ponadto zmniejsza się możliwość wykorzystania pełnej mocy gdyż obciążenie każdej fazy to 25-30 % mocy nominalnej, co np. w agregacie trójfazowym o mocy 9 kVA pozwala na wykorzystanie 2,3 kW na fazę. Dlatego oprócz wyjątkowych sytuacji wymagających zasilania trójfazowego np. pompy studziennej, lepiej zakupić agregat jednofazowy niż trójfazowy o takiej samej mocy.

Jakość prądu z agregatu

Na prawidłowe funkcjonowanie odbiorników podłączonych do agregatu prądotwórczego może wpływać jakość prądu zasilającego związana z wartością napięcia i jego wahaniami, częstotliwością czy generowanymi zakłóceniami amplitudy przebieg.

Bazowa regulacja prądnicy dotyczy pracy silnika spalinowego, który powinien utrzymywać stałe obroty niezależnie od obciążenia oraz korygowania zasilanie magneśnicy.

Nie gwarantuje to jednak stabilności napięcia zasilania dlatego agregaty wyposażane są w elektroniczne układy regulacji AVR skutecznie utrzymujące napięcie na stałym poziomie. Jednak ze względu na sposób regulacji w zasilaniu pojawiają się też zakłócenia, które w przypadku podłączenia szczególnie wrażliwych urządzeń (głównie elektronicznych) mogą powodować wadliwe ich funkcjonowanie.

Problemów z jakością zasilania unikniemy wykorzystując agregat wyposażony w inwerterową regulację, która przekształca wytwarzany prąd do standardu sieciowego, choć znacząco wzrasta koszt jego zakupu.

Alternatywnie zasilanie wrażliwych urządzeń ze standardowego agregatu można realizować poprzez indywidualny inwertor o odpowiednio dobranej mocy.  

 

Podłączenie agregatu do domowej instalacji elektrycznej

Instalacja agregatu wymaga wybrania miejsca jego ustawienia i sposobu podłączenia zasilanych urządzeń. Można umieścić go na zewnątrz domu, na równym i stabilnym podłożu choć przy dłuższej pracy wytwarzany hałas będzie uciążliwy dla otoczenia. Lepszym rozwiązaniem będzie ustawienie go w budynku (w piwnicy, kotłowni, garażu) pod zapewnienia odprowadzenia spalin i dopływu powietrza do spalania jak i chłodzenia.

Najprostszym sposobem - ale traktowanym jako doraźny - na podłączenie elektryczne będzie bezpośrednie połączenie przewodem agregatu z odbiornikiem z ewentualnym użyciem przedłużacza i rozgałęźników.

Przełącznik zasilania SFT440 sieć-agregat. fot. Hager Polo
Przełącznik zasilania SFT440 sieć-agregat. fot. Hager Polo

Przy ustawieniu na stałe z pomocą elektryka warto przerobić instalacje wstawiając bezpośrednio za wyłącznikiem głównym instalacji przełącznik trójpozycyjny.

Umożliwia on bezpieczne przełączenie z zasilania sieciowego na agregat przy czym w przypadku instalacji trójfazowej agregat jednofazowy konfigurujemy jako podłączony do wszystkich faz.

Od strony sieciowej powinny też znaleźć się lampki sygnalizacyjne pozwalające na kontrolę przywrócenia zasilania, co będzie sygnałem do wyłączenia agregatu i przestawienia pozycji przełącznika.

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Aleksander Rembisz

Zdjęcia: budujemydom.pl, Honda, Hager Polo, VoltON dla budujemydom.pl, A. Rembisz

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE
Copyright © AVT 2020 Sklep AVT