Україна
Во многих регионах мира нестабильное электроснабжение — обыденная часть жизни. Удаленные деревни, небольшие городки, фермы, острова и курортные зоны вне сезона — все эти места регулярно сталкиваются с внезапными или длительными отключениями электроэнергии, особенно во время ураганов или аномальной жары. Домовладельцы не имеют возможности закрыть базовые потребности, владельцы бизнеса теряют доступ к электронным замкам и камерам видеонаблюдения, фермерские хозяйства сталкиваются с остановкой работы автоматизированных систем для ухода за растениями и животными.
Резервные источники питания — генераторы, зарядные станции, аккумуляторы в сочетании с инверторами, альтернативные источники — выручают, но не всегда. Если подключить большое количество устройств одновременно, заряда может не хватить и на час. А еще есть риск перегрева или повреждения оборудования из-за перегрузки.
Система Ajax поможет не только защитить имущество во время длительных отключений, но и автоматизировать электропотребление. При необходимости устройства автоматизации Ajax отключат некритичные приборы или те, которые потребляют много электроэнергии. В этой статье мы расскажем, как система Ajax оптимизирует использование заряда и защищает резервный источник питания от перегрузки, а бытовые приборы — от скачков напряжения или тока и повышения температуры.
Как определить, какие устройства нуждаются в резервном питании
В условиях ограниченных ресурсов очень важны экономность и автономность. Поэтому для начала надо определить, какие устройства критически необходимы для жизни. Традиционно — это приготовление пищи, ее хранение, водоснабжение, интернет, поддержание температуры помещения в зимний период и минимальное освещение. В стандартной квартире с газовой плитой, центральным отоплением и водоснабжением можно запитать только роутер и холодильник, а освещение заменить на точечные источники, работающие от батареек. Однако для частных домов и новостроек необходимо также запитать газовый котел, насос и, возможно, электроплиту и обогреватель или кондиционер.
Когда критически необходимые устройства определены, остается выявить энерговампиров. Некоторые устройства работают в режиме ожидания и потребляют электроэнергию, даже если вы ими не пользуетесь. Например: ноутбук, стационарный компьютер, умная колонка, посудомоечная машина, стиральная машина и сушилка, микроволновая печь, телевизор и телеприставка, принтер. Простой способ сократить потребление энергии — автоматизировать отключение приборов-вампиров при переходе на резерв.
Также можно отказаться от использования приборов, потребляющих много электроэнергии. Это электрочайник, кофемашина, фен. Такими приборами лучше пользоваться запланировано, в часы запитки согласно графику отключений или заменить на автономные аналоги.
Как рассчитать потребление устройств
В характеристиках к каждому электроприбору производитель обычно указывает максимальную и среднюю мощность в ваттах (Вт, W) или киловаттах (кВт, kW), реже — только максимальную. Так максимальная мощность современных холодильников составляет примерно 200 Вт, поэтому за один час в режиме работы двигателя или компрессора такой холодильник потребляет максимально до 200 Вт или 0,2 кВт электроэнергии. Однако такие приборы, как холодильник, бойлер, обогреватель и т. д., работают циклично: периоды активности сменяются периодом ожидания или сна. Поэтому фактическое потребление всегда будет меньше указанного производителем.
Рассчитать фактическое (или среднее) потребление можно с помощью умных розеток Ajax1: просто подключите к ним нужные устройства и проследите за потреблением в приложении Ajax несколько часов.
Еще один способ узнать, сколько электроэнергии потребляют приборы, — это ваш электросчетчик. Как рассчитать потребление:
- Отключите все устройства, кроме тех, потребление которых хотите рассчитать.
- Запишите текущий показатель электросчетчика.
- Оставьте выбранные устройства включенными на несколько часов (например, 3—5 часов).
- Снова запишите показания счетчика.
- Вычтите начальное значение из последнего. Так вы получите значение общего потребления за предыдущие часы.
- Поделите полученное число на количество часов, которое проработали электроприборы. Так вы узнаете среднее потребление за один час.
Некоторые современные электросчетчики показывают текущее потребление электроэнергии в реальном времени. Это удобно, но не всегда показательно. Многие устройства работают циклично: включаются и выключаются с перерывами (например, холодильник, бойлер или насос). В момент считывания потребление может быть как нулевым, так и повышенным, что не дает объективной картины. Зато среднее значение за несколько часов позволяет точнее оценить фактическое потребление.
Как рассчитать желаемое время работы от резервного питания
Основным параметром всех альтернативных источников питания является мощность. Она измеряется в ваттах (Вт) и показывает, какое максимальное количество энергии источник питания может отдавать в единицу времени. Чем выше мощность, тем больше приборов можно подключить одновременно.
Для источников питания аккумуляторного типа также важна емкость: параметр измеряется в ватт-часах (Вт⋅ч) и показывает, сколько энергии аккумулятор может отдать и накопить за час. Это, по сути, показывает, на сколько хватит питания при заданной нагрузке.
Обычно производитель указывает два типа мощности. Номинальная мощность — та, с которой резервный источник питания может работать долгое время. Пиковая мощность — это максимальная нагрузка, которую может выдержать источник питания за короткий промежуток времени. Например для запуска устройств с высоким пусковым током.
Некоторые приборы имеют большой пусковой ток, то есть при запуске они требуют большей мощности и потребляют больше электроэнергии в первые минуты работы. К таким устройствам относятся холодильники, газовые котлы, насосы, индукционные плиты, микроволновая печь, пылесос, электроинструменты и тому подобное. Выбирая резервный источник питания, обязательно учтите это и сделайте запас мощности, кратный 1,5 или 2 запасам емкости. Тогда резервного питания хватит, даже если запуск таких устройств произойдет одновременно. Также учитывайте потери в преобразователях напряжения (обычно 10–20%).
Не рекомендуется полностью разряжать аккумулятор. Это значительно уменьшит срок его работы. Обычно инвертор или зарядная станция не допустит полной разрядки, однако стоит уточнить у производителя условия использования аккумулятора.
Превышение максимальной мощности резервного источника питания может привести к его неисправности.
Суммируйте потребление необходимых устройств и рассчитайте время работы от резервного питания по формуле ниже. Обратите внимание, что для устройств с высоким пусковым током лучше брать максимальное значение потребления, указанное производителем в технических характеристиках. В формуле добавлено 15% от суммарной мощности устройств для учета возможных потерь в преобразователях напряжения или периодического увеличения потребления приборов.
Иногда производители аккумуляторов, используемых в паре с инвертором, указывают только значение емкости аккумулятора в ампер-часах (А·ч). Чтобы узнать выходную мощность в ватт-часах (Вт⋅ч), в технических характеристиках аккумулятора найдите значение выходного напряжения в вольтах (В). Большинство доступных на рынке аккумуляторов имеют выходное напряжение 48 В⎓.
Определите выходную мощность аккумулятора по формуле:
Вихідна потужність акумулятора, Вт⋅год = Ємність акумулятора, А·год × Вихідна напруга акумулятора, В
Например, если емкость аккумулятора составляет 100 А·ч, а выходное напряжение 48 В⎓, то выходная мощность равна 4800 Вт·ч.
Пример расчета
Объект: квартира.
Резервный источник питания: зарядная станция с выходной мощностью 1000 Вт⋅ч.
Устройство | Максимальное потребление | Среднее потребление |
Холодильник | 170 Вт | 100 Вт |
Роутер | 20 Вт | 12,5 Вт |
Светодиодная лампа (LED), 4 шт. | 10 Вт | 10 Вт |
Всего: | 192,5 Вт | |
В таблице выше холодильник имеет высокий пусковой ток, поэтому для расчета необходимо выбрать значение максимального потребления (170 Вт). Для роутера и светодиодных ламп достаточно учесть их среднее потребление.
1000 ÷ (192,5 + 28,4) = 1000 ÷ 221,4 = 4,51
Выходная мощность резервного питания 1000 Вт обеспечит примерно 4 часа 30 минут автономной работы. Аналогично выходная мощность резервного питания 1800 Вт обеспечит примерно 8 часов 10 минут автономной работы для выбранной конфигурации.
Примеры
Приведенные примеры являются условными и содержат среднестатистический набор устройств со средними показателями мощности и потребления.
Частный дом
Комната | Устройства, работающие от основной сети | Устройства, работающие от резервного питания |
Техническое помещение | Основное освещение Газовый котел Насосная станция Стиральная машина Сушильная машина | Основное освещение Газовый котел Насосная станция |
Кухня | Основное освещение Дополнительное освещение Холодильник Микроволновая печь Духовая печь Газовая плита Посудомоечная машина Тостер Электрочайник | Основное освещение Холодильник Газовая плита |
Гостиная | Основное освещение Дополнительное освещение Торшер Телевизор Акустическая система | Основное освещение |
Офис | Основное освещение Настольная лампа Роутер Компьютер Ноутбук | Основное освещение Роутер |
Спальня | Основное освещение Дополнительное освещение Телевизор | Основное освещение |
Ванная комната | Основное освещение LED-подсветка зеркала Электрический змеевик | LED-подсветка зеркала |
Среднее потребление за 1 час | ≈9,69 кВт·ч | ≈0,47 кВт·ч |
Общая мощность устройств | ≈13,9 кВт | ≈1 кВт |
Чтобы обеспечить 4 часа автономной работы от резервного питания, в данном примере частный дом можно запитать с помощью зарядной станции или комплекта из инвертора и аккумулятора. Понадобится выходная мощность 1800 Вт·ч и емкость от 2500 Вт.
Кофейня
Зона | Устройства, работающие от основной сети | Устройства, работающие от резервного питания |
Барная стойка | Основное освещение Холодильник Холодильная витрина с подсветкой Микроволновая печь Кофемашина Кофемолка Кофеварка капельная (фильтр) Миксер Блендер Кассовый аппарат POS-терминал | Основное освещение (половина светильников) Холодильник Холодильная витрина (подсветка выключена) Кофемашина Кофемолка Кассовый аппарат |
Зал | Основное освещение Дополнительное освещение Система кондиционирования Телевизор Акустическая система | Основное освещение (половина светильников) Электроконвектор с термостатом (в холодное время года) |
Уборная | Основное освещение LED-подсветка зеркала | Основное освещение |
Подсобное помещение | Основное освещение Бойлер Роутер | Роутер Бойлер |
Среднее потребление за 1 час | ≈2,95 кВт·ч | ≈1,05 кВт·ч |
Общая мощность устройств | ≈9,05 кВт | ≈4,6 кВт |
В этом примере не учтен POS-терминал: обычно устройство является мобильным и может работать до 72 часов от встроенного аккумулятора, а заряжать терминал можно от основной сети в часы запитки. Вместо акустической системы можно использовать беспроводную портативную колонку и так же заряжать ее от основной сети, как и POS-терминал. В целом, для обеспечения до 6–8 часов автономной работы кофейни можно использовать инвертор с выходной мощностью 5 кВт·ч и аккумулятор емкостью от 10 кВт.
Продукты Ajax и их задачи
Автоматизировать отключение некритичных потребителей с помощью Ajax возможно только в случае, когда альтернативный источник питания подключен напрямую к распределительному щиту и переключается через АВР (автоматический ввод резерва). После восстановления питания систему можно настроить на автоматическое включение всех приборов, работающих от основной сети, или же включать все вручную.
Для подключения и настройки системы резервного питания обязательно обратитесь к профессиональному электрику.
Независимо от типа и размера объекта, для автоматического отключения некритичных устройств вам понадобятся:
- Хаб Ajax
- Модуль интеграции Ajax
- Устройства автоматизации Ajax
- Стороннее промежуточное реле
- АВР (автоматический ввод резерва) — при необходимости
- Резервный источник питания
Резервный источник питания нужно подключить к распределительному щиту. В щит устанавливается АВР (автоматический ввод резерва): при потере основного питания он переключает сеть 110—220 В~ на резерв и наоборот.
Хаб управляет всеми устройствами в системе Ajax. Он устанавливается в защищенном от любопытных глаз месте и работает от сети 110—220 В~. Большинство беспроводных моделей2 имеют встроенный резервный аккумулятор, который проработает до 16 часов при отсутствии основного питания. Гибридный хаб Superior Hub Hybrid, одновременно поддерживающий проводные и беспроводные устройства Ajax, имеет возможность подключения резервного аккумулятора стороннего производителя и проработает до 60 часов на резерве3.
Модуль интеграции (например, Superior Transmitter Fibra) необходим для отслеживания отключения основной сети электроэнергии. Он подключается к распределительному щиту через промежуточное реле. В приложении Ajax для модуля интеграции настраивается специальный тип события — Информационный. Этот тип события не поднимает тревогу и не отправляется на пульт мониторинга охранной компании.
Обычно АВР мгновенно переключает потребление с основной сети на резерв: можно и не заметить, что объект начал питаться от резерва. При потере основного питания модуль интеграции следит за состоянием контактов промежуточного реле. При изменении их состояния модуль уведомляет хаб о событии. Хаб, в свою очередь, запускает сценарии, по которым устройства автоматизации включают критические приборы, а некритические остаются выключенными. Хаб также мгновенно уведомляет пользователей о потере основного питания, предупреждая, что объект начал питаться от резерва.
Силовое реле WallSwicth Jeweller можно установить после автоматических выключателей сразу в распределительный щит с помощью крепления DIN Holder, если сеть разбита на отдельные линии. Таким образом реле будет контролировать каждую линию отдельно. Также WallSwicth Jeweller можно установить в удлинители.
Умная розетка Socket обычно вставляется в обычную розетку без каких-либо проводов. Электроустройство подключается непосредственно к Socket. А умные розетки Outlet и выключатели LightSwitch монтируются вместо имеющихся на объекте розеток и выключателей.
![Outlet [type F] Jeweller](/api/cdn-img/?img=%2Fupload%2Foutlet_type_f_9279034090%402.png&1701268519)
![SurfaceBox [55]](/api/cdn-img/?img=%2Fupload%2Fsurface_box_white_b87d6c6097%402.png&1732130888)
![Bypass (Dimmer) [55]](/api/cdn-img/?img=%2Fupload%2Fbypass_dimmer_a8ee1279a9%402.png&1723792907)
Реле WallSwitch Jeweller, а также розетки Socket и Outlet имеют защиту от скачков напряжения, перегрева и перегрузки по току. Например, при перенапряжении устройства Ajax выключатся, а подключенные к ним приборы не пострадают. Когда напряжение в сети стабилизируется, устройства включатся автоматически.
Защита от скачков напряжения, перегрева и перегрузки по току является дополнительной функцией устройств Ajax и не заменяет УЗО (устройство защитного отключения).
Виды резервного питания
Автоматизировать отключение некритичных потребителей с помощью Ajax возможно только в случае, когда альтернативный источник питания подключен напрямую к распределительному щиту и переключается через АВР (автоматический ввод резерва).
Не рекомендуется использовать самодельные устройства резервного питания, устройства неизвестных производителей и автомобильные аккумуляторы. Самодельные изделия угрожают вашей жизни и здоровью.
Для подключения и настройки системы резервного питания обязательно обратитесь к профессиональному электрику.
Используя резервные источники питания и освещения, обязательно позаботьтесь о пожарной безопасности и безопасности жизнедеятельности. Портфолио Ajax имеет пожарные датчики тепла, дыма и угарного газа, которые мгновенно оповестят об угрозе встроенной сиреной и уведомят об инциденте всех пользователей системы через приложения Ajax. В систему также можно интегрировать установку автоматического пожаротушения, противопожарный водопровод и электрозамки для разблокировки выходов. При пожаре интегрированное оборудование можно активировать одним нажатием кнопки ManualCallPoint Jeweller.
Альтернативное питание может накапливать энергию или генерировать. К накопительному питанию относятся зарядные станции, аккумуляторы, портативные батареи и тому подобное. К источникам, вырабатывающим энергию, относят топливные генераторы, солнечные панели, ветрогенераторы. Далее рассмотрим все упомянутые источники более подробно.
Зарядная станция или инвертор + аккумулятор
Условия использования резервного аккумулятора могут влиять на время автономной работы. Например, слишком низкая температура помещения может влиять на скорость разрядки и уменьшает время автономной работы. Придерживайтесь диапазона рабочей температуры аккумулятора, указанного производителем.
Зарядные станции — это готовое решение, не требующее лишних настроек. Все элементы собраны в один корпус. Такие станции компактны, мобильны, а также удобны и просты в использовании. Некоторые зарядные станции могут работать в режиме бесперебойной подачи питания. То есть, когда есть сеть, станция «пропускает» через себя электроэнергию и заряжается одновременно. При отключении основной сети станция питает необходимые устройства. Другие зарядные станции для подключения к электрощиту и бесперебойного переключения объекта на резервное питание требуют установки АВР (автоматический ввод резерва).
Главный недостаток большинства зарядных станций — небольшая выходная мощность и емкость. Обычно это до 2 кВт, но существуют конфигурации и большей мощности, стоящие дороже. Зарядная станция мощностью до 2 кВт идеально подойдет для питания критических потребителей в квартире.
Если нужна большая выходная мощность и емкость, обычно используют сочетание инвертора и аккумуляторов (ИБП, UPS). Выходная мощность может быть от 3 кВт, а емкость — увеличена за счет количества подключенных к инвертору аккумуляторов. Такое решение способно оживить целую квартиру, частный дом или даже небольшой офис. Принцип работы похож на принцип работы зарядной станции. Однако это сборная система из нескольких элементов, которую профессиональный электрик подбирает согласно запросу, комплектует и настраивает.
Классические зарядные станции не предназначены для режимов отключения света, подобным в Украине, но на практике они доказали свою суперсилу: очень быстро заряжаются, бюджетные и эффективные, когда есть необходимость запитать только несколько критических потребителей. Зарядная станция, по сравнению с комбинацией инвертор + аккумулятор, будет иметь большее количество циклов заряда и прослужит примерно столько же при условии использования аккумуляторов одного типа. Однако такое решение менее надежное. Поэтому специалисты рекомендуют приобрести инвертор вместе с аккумулятором даже для квартиры. Это стоит немного дороже, но обеспечивает бесперебойное питание в течение многих лет. К тому же, в такой конфигурации по истечении срока службы аккумулятора можно ограничиться его заменой вместо покупки новой зарядной станции. В долгосрочной перспективе это более выгодно.
Топливные генераторы
Топливный генератор работает по принципу конвертации топлива в электроэнергию. Он незаменим в условиях полного отсутствия электроэнергии, однако на практике часто используется как источник резервного питания. Существуют бытовые (с выходной мощностью от 1 до 20 кВт) и промышленные (до 2500 кВт выходной мощности) генераторы. Небольшие бытовые генераторы могут запитать частные дома, магазины, аптеки, кафе и рестораны. Промышленные же генераторы используются для резервного питания больниц, офисных зданий, торговых центров и т. д.
Главный плюс: генератор постоянно выдает статическую мощность, пока есть топливо и независимо от количества подключенных потребителей (в пределах номинальной мощности). То есть, если к генератору с номинальной мощностью 2 кВт подключить осветительные приборы и насосную станцию, суммарно потребляющие до 1 кВт, генератор все равно будет выдавать мощность 2 кВт.
Однозначно для квартиры невозможен вариант использования генератора: это опасное и шумное решение. Также существуют строгие нормы, регулирующие условия эксплуатации и место установки топливных генераторов. Поэтому генератор может не подходить для использования в аптеке или кофейне, расположенной на первом этаже жилого дома. Конечно, большинство промышленных генераторов имеют автоматический запуск при отключении основной сети. Бытовые чаще нужно запускать вручную. Еще один минус — для бесперебойной работы генератора его нужно регулярно заправлять топливом.
Солнечные панели
Генерация энергии с помощью солнца и ветра является экологически чистой, снижает выбросы углекислого газа и уменьшает зависимость от ископаемых видов топлива. Однако в городских условиях такие системы не смогут покрыть привычное потребление, особенно в осенне-зимний период: в наших географических широтах генерация солнечной энергии достаточно низкая и может достигать всего 5% от номинальной.
Такие решения больше подходят для частных домов, ферм, производств за пределами города, кемпингов, домов на колесах и в отдаленных местах, где нет доступа к электросети. Средняя мощность одной солнечной панели площадью от 1 до 2 м2 составляет 350—450 Вт. Летом солнечные панели с инвертором и аккумулятором могут полностью закрыть потребление в течение суток для частного дома. Но надо учитывать, что зимой выработка электроэнергии снижается вследствие отсутствия солнца.
В городских условиях эффективность солнечных панелей снижается из-за возможной тени от соседних зданий, деревьев или других препятствий, загрязнения воздуха и поверхности панелей, а также из-за ограниченной площади для установки. Однако в черте города солнечной энергией можно запитать отдельные портативные решения, например уличное освещение.
Как Ajax работает при обесточивании
Беспроводные устройства Ajax не требуют подзарядки или подключения к розетке (кроме умных розеток, выключателей и реле): предустановленные батареи обеспечивают до 7 лет работы4, а после разрядки их можно легко заменить. Беспроводные хабы и ретрансляторы радиосигнала оснащены резервными батареями, имеют функцию энергосбережения и возможность подключения альтернативныого источника питания через блок питания Ajax PSU. А беспроводная централь Hub BP Jeweller способна работать до 18 месяцев в режиме полной функциональности и до 69 месяцев — в режиме экономии заряда батареи при использовании воздушно-цинковой батареи 12 В⎓ емкостью 600 А⋅ч.
Видеорегистратор NVR подключается к резервному аккумулятору через альтернативный блок питания 12 V PSU for NVR: он заменяет стандартный блок питания 110/230 В~ внутри корпуса видеорегистратора. Проводные IP-камеры Ajax также необходимо подключить к резервному питанию. Видеозвонок DoorBell имеет встроенный резервный аккумулятор, что обеспечит работу устройства еще до двух часов после сбоя в электроснабжении. Все продукты Ajax для видеонаблюдения можно подключить к одному аккумулятору. Это позволяет обеспечить непрерывную запись видео во время отключений.
Проводные устройства Ajax питаются от хаба Superior Hub Hybrid или модуля Superior LineSupply Fibra. К хабу можно подключить резервный аккумулятор, который обеспечит все проводные устройства питанием во время отключений. Плата хаба имеет клеммы для резервного аккумулятора 12 В⎓, и в комплект входит кабель для его подключения. Аналогично можно обеспечить резервное питание для модулей интеграции MultiTransmitter и vhfBridge Jeweller.
Все хабы уведомляют о потере питания5 — пользователь точно знает, когда по факту отключили электроснабжение. При этом объект остается под охраной. Каждое устройство Ajax, подключенное к внешнему питанию, также может информировать о его потере. Это позволяет следить за состоянием отдельных приборов или розеток. Например, если они подключены к разным линиям или источникам резервного питания.
Дополнительно четырехканальное реле Superior MultiRelay Fibra и умные выключатели LightSwitch можно настроить таким образом, чтобы они не включали питание подключенных устройств после восстановления электроснабжения. Если свет выключили, и пользователь покинул дом, при восстановлении питания LightSwitch оставит свет выключенным, а подключенные через реле устройства не включатся снова. Можно быть спокойным — восстановление питания не повлечет за собой дополнительного потребления электроэнергии.
Дополнительные замечания
Инвестиция в энергонезависимость — необходимость в условиях нестабильного электроснабжения. Предложенные в статье решения имеют целью ознакомить пользователей с дополнительными возможностями системы Ajax и тем, каким образом она позволяет продлить время автономной работы приборов от резервного источника питания во время отключений.
В конце концов, выбор зависит от ваших индивидуальных потребностей, бюджета и размера собственности. Статья помогает разобраться в альтернативных источниках питания, понять их отличия и принять обоснованное решение, которое удовлетворит ваш запрос. Обращайтесь к официальным партнерам Ajax Systems за дополнительной консультацией, и они помогут выбрать необходимые устройства, собрать конфигурацию системы и запустить ее в работу.
Если устройство, подключенное к умным розеткам Ajax, потребляет менее 15 Вт, показатель потребления может быть неточным или вообще не учитываться.
Встроенный резервный аккумулятор имеют следующие модели хабов Ajax: Hub (2G) Jeweller, Hub (4G) Jeweller, Hub Plus Jeweller, Hub 2 (2G) Jeweller, Hub 2 (4G) Jeweller и Hub 2 Plus Jeweller. Все остальные хабы Ajax имеют возможность подключения внешнего аккумулятора 12 В⎓.
Superior Hub Hybrid с 30 проводными устройствами сможет работать до 60 часов от резервного аккумулятора 12 В⎓ емкостью 7 A·ч. Режим экономии заряда батареи позволяет увеличить время работы до 200 часов.
Срок службы батарей зависит от устройства.
Хаб уведомляет о потере питания, если он не подключен к системе резервного питания объекта.
