Рис. 1.28. Соединение проводов: а — скрутка
при подсоединении ответвления; б — последовательная
скрутка; в — скрутка двух жил;
1 — место припоя; 2 — участок расположения изоляционной ленты
ем (олово — 30-40 %). Место, где был сделан припой, заматывается изоляционной лентой.
Скрутка проводов тоже начинается с зачистки проводов — так, чтобы хватило минимум на пять витков. После этого сверху накладывается изоляционная лента.
В розетках и выключателях контакт с проводом соединяется с помощью удерживающего зажима, куда вводится зачищенный провод. Существует также вариант зажима с винтом. Для него провода зачищаются на расстояние, равное трем диаметрам винта.
Провода соединяются между собой в развет-вительной коробке из пластмассы или металла. Розетки и выключатели подсоединяются разными способами и вариантами, все зависит от их конструктивных особенностей.
Выключатели
На даче выключатели могут устанавливаться как открыто, так и закрыто. Чаще всего это зависит от типа проводки. Выключатели подразделяются на одноклавишные, сдвоенные и строенные. Они могут располагаться рядом с розетками, устанавливаться группой с дополнительными разъемами для телефона, компьютера или антенны (рис. 1.29).
На стене может быть сразу несколько выключателей.
Рис. 1.29. Группа розеток с силовыми разъемами, телефонным, компьютерным и антенным соединениями в одной рамке
б
Рис. 1.30. Установка открытого выключателя: а — вид сбоку в разрезе; б — вид сверху;
1 — корпус; 2 — подрозетник; 3 — шуруп
Для открытой электропроводки используются открытые выключатели, которые крепятся к деревянному подрозетнику толщиной 10 мм с помощью шурупов (рис. 1.30).
При монтаже скрытых выключателей применяется дополнительная деталь — металлическая или пластмассовая коробка, которая вмуровывается в стену. Потом к ней крепится выключатель распорными лапками и винтами (рис. 1.31).
Одноклавишные выключатели используются для включения одного светильника, спаренные — для больших люстр на пять и более лампочек. Одна клавиша включает две лампочки, другая — три, а вместе они включают всю люстру. Спаренные выключатели также могут использоваться для раздельных санузлов, когда одной клавишей включается свет в ванной, а другой — в туалете.
Чтобы включить или выключить свет на первом этаже, когда вы поднялись на второй, используется проходной выключатель. Продумать его месторасположение необходимо еще на стадии проектирования или строительства дома. Такой выключатель требует прокладки еще одного дополнительного кабеля (рис. 1.32).
б
Рис. 1.31. Установка закрытого выключателя: а — вид сбоку в разрезе; б — вид сверху после установки;
1 — стальная или пластмассовая коробка; 2 — корпус; 3 — распорные лапки; 4 — винт
Рис. 1.32. Схема проходного выключателя
а
Розетки
Сегодня рынок розеток довольно разнообразен. Идеальный вариант по соотношению «цена — качество» — розетки отечественного, турецкого или корейского производства. Итальянские стоят неоправданно дорого.
Розетки бывают двух видов: внешние и внутренние: первые (рис. 1.33) подходят для внешней электропроводки и устанавливаются на стену, вторые устанавливаются в специальные пластиковые коробки в стене, затем к разъемам подключаются провода.
Сейчас на рынке встречаются розетки с автоматически закрывающимся отверстием. Это особенно удобно в доме, где есть маленькие дети, которые могут попытаться засунуть в розетку какой-либо предмет.
Есть также вид розетки, оборудованной выталкивателем. Стоит только нажать на кнопку — и вилка выскакивает сама.
Не редкость теперь и розетки с маячком — мигающей лампочкой в темноте.
Рис. 1.33. Внешняя розетка
Существуют также розетки с защитным отключением. Если вы попытаетесь включить неисправный электроприбор, то розетка автоматически отключит подачу электричества.
Розетка с таймером (рис. 1.34) — непревзойденное новшество. Устанавливаемый рядом с ней таймер позволяет включать и выключать электроприборы по заранее заданным временным параметрам. Это помогает ограничить просмотр мультфильмов детям, не пропустить любимое кино, отключить в нужное время один из электроприборов. Стоит такое чудо техники китайского производства 400 руб.
На даче часто необходимо электричество на улице: для газонокосилки, электроинструментов, бассейна и многого другого. И обычная розетка здесь никак не подойдет. Розетка, предназначенная для работы на улице, будет функционировать в дождь, снег и зной. Она должна иметь высокую степень защиты (IP 55) и быть оборудованной специальной крышкой.
Для помещений с повышенной влажностью выбирайте розетки с серьезным уровнем защиты.
л
В
Рис. 1.34. Розетка с таймером
Помните: чтобы розетка прослужила долго, не перегружайте ее. Иначе она перегорит или станет причиной пожара.
Теперь давайте рассмотрим вариант, когда электричество есть, однако напряжения недостаточно или электричество поступает с перебоями.
Увеличение мощности трансформатора
Во многих садоводческих объединениях есть проблема нехватки мощности трансформатора (рис. 1.35). Большинство садоводческих кооперативов образовано несколько десятков лет назад, когда электричество использовалось для освещения и приготовления пищи. Сейчас электроэнергия нужна для подачи воды из колодца, полива растений летом, отопления дома осенью и зимой. Почти в каждом садоводчестве найдется десяток семей, которые живут там постоянно и из-за отсутствия газоснабжения обустраивают систему отопления с помощью электрокотлов и мощной бытовой техники.
Рис. 1.35. Трансформаторные подстанции
В летнее время к пользованию электричеством подключаются все оставшиеся садоводы.
Все это приводит к тому, что мощности существующего трансформатора становится недостаточно и в результате в садоводческом объединении возникают перебои с электричеством.
Конечно, в первую очередь стоит подумать об оптимизации энергозатрат. К примеру, заменить электроплиту на газовую, оборудовать газовое или печное отопление.
Оптимизировать затраты придется сообща, приняв решение об этом на общем собрании. Необходимо убедить расточительных соседей в нерациональности применения подогрева дорожек.
Если оптимизировать энергозатраты не удается, то единственный возможный вариант — увеличение мощности трансформатора. К примеру, когда на все садоводческое объединение выделено 100 кВт электроэнергии, можно по-
дать заявление в компанию по энергосбыту на увеличение мощности до 150 кВт. В случае одобрения просьбы членам садового кооператива придется разделить между собой траты, связанные с покупкой нового трансформатора, разработкой проекта, оплатой услуг за выделение дополнительной мощности, монтажом и установкой оборудования. Однако придется быть готовым к тому, что полная стоимость по замене составит от 200 тыс. руб.
Освещение
Если освещения нет, с наступлением сумерек жизнь на даче замирает. Есть еще несколько вечерних часов, когда можно, например, посидеть в беседке или завершить начатые днем дела, но делать это в темноте не очень удобно. Свеча в данном случае тоже не выход, поэтому следу-
ет позаботиться о фонарях, которые будут освещать гараж, дорожки и скамейки (рис. 1.36).
Помимо прямого назначения свет на участке может выполнять еще и эстетическую функцию подсветки цветов, водоемов и газонов.
Рис. 1.36. Садовое освещение вечером
Выбирая лампы для участка, следует обратить внимание не только на их дизайн, но и на технологию изготовления, способность к энергосбережению.
Отдельные объекты на участке хорошо освещать люминесцентными и галогенными лампами. Из последних технологий на дачах применяются светодиоды и волокнистая оптика. Правда, чтобы люминесцентные лампы (рис. 1.37) светили в саду, придется оборудовать их влагозащитным корпусом. Такие лампы крупные по размеру, их свет сложно регулировать от яркого до приглушенного. Однако преимущество в том, что они являются энергосберегающими.
Галогенные лампы (рис. 1.38) маленькие, они сильно нагреваются, поэтому срок их службы ограничен. Кроме того, разрушается краска, которой покрыты лампочки и светильники.
При разработке дизайна сада фонари для освещения водоемов и клумб нужно выбирать с особой тщательностью. К примеру, розарии должны быть освещены светильниками-прожекторами с люминесцентными лампами бледно-желтого цвета, а валуны альпийской горки — маленькими галогенными лампами. Водоемы подсвечиваются
Рис. 1.37. Люминесцентные энергосберегающие лампы
не только для того, чтобы любоваться растениями и рыбками, но и в целях безопасности. Важно не провалиться в них в темноте.
Устанавливая на участке садовые фонари, нужно помнить следующее. Определив их место один раз, будет очень сложно поменять его позже. Фонари на участке — это система, которая обустраивается во время строительства дома, разработки дизайна сада и прокладки инженерных коммуникаций. Ведь провода прокладываются под землей, поэтому еще на стадии проектирования в целом готовится чертеж-схема электрической цепи участка. Чтобы не портить ландшафт сада копкой траншей несколько раз, лучше оборудовать фонари на стадии строительства.
К основным местам освещения на участке электроэнергия подводится с помощью подземного кабеля, который проходит в защитной коробке или лотке. Можно также сделать открытую проводку, когда несущий трос подвешивается на креплениях, которые монтируются на стенах дачных построек или опорах. Разумно сделать два выключателя: у ворот, чтобы включить свет, когда входишь, и на крыльце, чтобы погасить свет, когда дошел до дома.
Рис. 1.38. Галогенная лампа
Сегодня рынок предлагает разнообразные по форме и дизайну фонари, а также чисто функциональные светильники. По этой причине существуют фонари декоративные и прожекторы. К первой группе относятся кованые и литые фонари (рис. 1.39), которые вновь стали популярны.
Они придают саду вид классического парка. Пользуются спросом сейчас и керамические японские светильники в виде пагоды (рис. 1.40). Многие хозяева выбирают вычурные и необычные формы: сферические, грибовидные, кубические и шаровидные. Фонари бывают высокие и низкие (рис. 1.41 их подбирают в зависимости от зоны, которую необходимо осветить. По способу установки фонари бывают настенные, подвесные (рис. 1.42), встраиваемые (к примеру, в дорожку или в стену), консольные и торшерные.
Для водоемов, бассейнов и водопадов используются подводные светильники. Они оборудова-
ны устройством, которое крепится к поверхности и способно регулировать уровень наклона. Экраны таких фонарей сделаны из прочного стекла. Такие светильники должны иметь водонепроницаемый корпус. Питание предусмотрено от электросети.
Приобретают популярность светильники, работающие от солнечных батарей. О них подробнее рассказывается далее (см. гл. 2, разд. «Солнечная энергия для света и тепла»).
Можно не гоняться за вычурностью и выбрать функциональные алюминиевые лампы, которые будут хорошо освещать участок.
Помните о том, что если вы постараетесь собрать все виды фонарей, а это настенные, высокие, низкие и прочие, то на участке может получиться полная неразбериха.
Для временного освещения отдельных предметов, например обеденного стола, в земле
Рис. 1.40. Керамический японский светильник пагода
Рис. 1.41. Низкий садовый светильник для подсветки альпийской горки
Рис. 1.42. Металлический подвесной фонарь
прокладывается кабель и выводятся влагостойкие розетки. Такие светильники с розетками можно легко переставить на новое место.
При выборе типа освещения для дачи важно следовать таким принципам:
□ низкие светильники зимой могут полностью оказаться под снегом;
□ свет по всему периметру участка будет вас ослеплять;
□ оптоволоконные светильники рациональны в применении, для их использования подойдет один генератор в доме, а на участке разводятся оптовые кабели;
□ основные зоны лучше оборудовать розетками, тогда светильники со временем можно будет заменить.
Работы по проводке электричества на даче ведутся специализированными компаниями, имеющими лицензию на данный вид деятельности.
Передвижные электростанции
Даже при наличии воздушных линий электропередач в садовых кооперативах возникают перебои с электроэнергией. Наверное, поэтому передвижные электростанции (рис. 1.43) как источники бесперебойного питания пользуются спросом среди дачников.
Основное их предназначение — быть аварийным источником электроснабжения. Однако есть варианты, когда передвижные электростанции становятся постоянным источником энергии, обеспечивая дом электричеством круглый год.
Рис. 1.43. Передвижная электростанция
Эти устройства генерируют электричество, обладая мобильностью, оставаясь компактными и мощными. Универсальные электростанции, работающие на бензине и дизеле, рассчитаны на напряжение от 200 до 400 В, поэтому они так активно применяются на объектах различного масштаба. Такие приборы достаточно просты в устройстве, поэтому довольно редко требуют ремонта или сервисного обслуживания.
Общие преимущества передвижных электростанций:
□ низкая стоимость вырабатываемой энергии;
□ большой ресурс и долговечность;
□ довольно низкий шум от работы;
□ использование также для получения тепла.
Передвижные электростанции стабильно работают при самых низких (до -50 °C) и высоких (+45 °C) температурах. Основные важные компоненты — двигатель внутреннего сгорания и генератор.
Передвижные электростанции различаются по типам генератора: бывают синхронные и асинхронные. Первые из них предназначены для аварийного использования. Во вторых асинхронный генератор способен поддерживать напряжение в сети с большей точностью и предназначен для подключения приборов, более чувствительных к перепадам напряжения.
Сегодня для дачи можно подобрать оптимальный вариант электроснабжения. Мировые марки по производству передвижных станций, такие как Endress (Германия), Gesan (Испания), Hitachi (Япония), готовы предложить разнообразные модификации в зависимости от потребностей покупателей.
Дизельная электростанция стоит от 30 тыс. руб., бензиновая — от 28 тыс. руб. Цены могут подниматься до 100-200 тыс. руб. в зависимости от мощности и комплектации станции. Выбирая данный прибор, важно обратить внимание на объем предполагаемого потребления энергии, возможные перегрузки, перебои с основным электроснабжением и запас мощности станции.
Выбор типа электростанции
Передвижные электростанции бывают бензиновыми (рис. 1.44) и дизельными (рис. 1.45). Первые служат аварийным источником электроснабжения в случаях частых перебоев с электричеством. Они могут обладать различной мощностью: от 0,5 до 12 кВт. Этого достаточно для выполнения небольших объемов работ. Генератор дополняется автозапуском, чтобы он начинал работать при отключении электроэнергии. Такая станция обойдется вам дешевле, нежели дизельная, но затраты на топливо будут выше. Бензиновые переносные электростанции обладают более низким уровнем шума (на 20-30 % ниже), немного весят
Рис. 1.44. Бензиновая передвижная станция
и легко перемещаются благодаря имеющимся колесикам, компактны в размерах.
Дизельная электростанция может служить постоянным источником получения электричества. Небольшие имеют мощность до 12 кВт, а самые мощные могут достигать показателя в 2,5 тыс. кВт. Они различаются по количеству оборотов в минуту. Станции с высоким количеством оборотов (3 тыс. об./мин) предназначены для интенсивного использования. Для постоянного энергоснабжения подойдет агрегат с низким числом оборотов в минуту (1,5 тыс. об./мин). Современные дизельные станции способны выдерживать нагрузку 24 ч круглый год.
Определение мощности электростанции
Выбирая мощность передвижной электростанции, определите для себя круг приборов, которые будут питаться электричеством. В первую очередь это объекты, постоянно требующие электроснабжения (холодильник, лампочки освещения) и периодически потребляющие энергию (электроинструменты, утюг и т. д.). Для расчета необходимого показателя сложите мощности активно используемых приборов
Рис. 1.45. Дизельная передвижная станция
и к ним прибавьте запас в 20 %. Так вы сможете определить необходимую мощность.
Можно заранее сказать, что для небольшого дачного дома, где работают три лампочки освещения, телевизор и холодильник, будет вполне достаточно 2 кВт мощности станции. Для благоустроенного загородного дома вам потребуется станция в 10-20 кВт (рис. 1.46).
При однофазной электропроводке прибора вам понадобится однофазная передвижная электростанция.
Рис. 1.46. Портативный генератор электричества
Молниезащита
Грозы в нашей стране случаются нередко. Как известно, молния — это природный разряд больших скоплений электрического заряда в нижних слоях атмосферы. Очень часто молния становится источником разрушения.
Сегодня устройство молниеотвода (рис. 1.47) ни для кого не в новинку. Однако, к сожалению, это стало редкостью. Иногда хозяева задумываются об установке этого устройства лишь после того, как дом построен и крыша
Рис. 1.47. Загородный дом, оборудованный молниеотводом. Установленное оборудование не портит внешний вид фасадов
сияет новой черепицей на солнце. Важно помнить, что молниеотвод должен планироваться еще на стадии разработки проекта дома, чтобы его конструктивные детали были максимально замаскированы и не портили единого архитектурного решения.
Молниезащита дома необходима при среднегро-зовой деятельности более 20 ч в год. К примеру, в средней полосе России активность молний составляет от 20 до 80 ч в год. Ущерб различается по степени активности грозовой деятельности в каждом регионе страны.
Молниеотвод состоит из нескольких элементов: молниеприемника, токоотвода и заземли-теля. Молниеприемник (рис. 1.48) принимает на себя основной удар, поэтому он должен выдерживать различные тепловые и динамические нагрузки. Для изготовления молние-приемника используется круглая или полосовая сталь. Длина элемента должна составлять не меньше 200 мм, а сечение — 60 мм2.
Токоотвод служит для направления принятого разряда в землю. Для его изготовления применяется круглая оцинкованная проволока из стали диаметром не менее 5-6 мм. Его можно соединить с молниеприемником с помощью сварки или припаять, прикрутить на болты. С заземлителем токоотвод можно соединить только сваркой или с помощью твердого припоя. Площадь контакта в данном случае должна быть не меньше двукратной площади сечения деталей, которые стыкуются. Токоотвод устанавливается в наиболее высоком месте, вероятном для удара молнии. Прикрепить его можно гвоздями, скобами или хомутами (рис. 1.49).
Заземлитель отводит ток молнии в землю и имеет малую долю электрического сопротивления. Он укладывается в удаленности от крыльца и дорожек на 5 м.
Если грунт сухой и подземные воды находятся глубоко, то можно соорудить вертикальный заземлитель (рис. 1.50), который имеет два стержня длиной 2-3 м. Они вбиваются на глубину 0,5 м и расстоянии друг от друга 3 м, соединяются перемычкой сечением 100 мм 2.
где
Рис. 1.48. Варианты изготовления молниеприемника (мм): а, б — из стальной проволоки; в — круглой стали; г — водогазопроводных труб; д — полосовой стали; е — угловой стали;
1 — бандаж из оцинкованной проволоки диаметром 1,5-2,5;
2 — сварка; 3 — болт; 4 — свинцовая прокладка
Рис. 1.49. Варианты присоединения токоотводов к металлической кровле и между собой (мм): а, б, в, г — изготовление токоприемника из полосовой стали; д — соединение металлической проволоки токоотвода сваркой; е — соединение металлической проволоки токоотвода с помощью тонкой проволоки;
1 — кровля; 2 — болт М8-М10; 3 — полосовая сталь; 4 — свинцовая прокладка; 5 — проволока диаметром 5-10 мм; 6—стальная пластина; 7 — болт М16; 8 — бандаж из оцинкованной проволоки диаметром 1,5-2,5 мм; 9 — сварка
3
Рис. 1.50. Вертикальный заземлитель (см): 1 — дорожка; 2— поперечная шина; 3 — токоотвод; 4 — вертикальный стержень
Если грунт влажный и глубина залегания грунтовых вод меньше 1,5 м, используются горизонтальные заземлители (рис. 1.51). Они представляют собой металлические трубы, которые уложены на глубину 0,8 м. В роли за-землителя может выступать и сам токоотвод, если его уложить на глубину не меньше 1 м. Эффективность работы будет напрямую зависеть от его длины. Чем длиннее токоотвод, тем лучше молниезащита.
300-500
Рис. 1.51. Горизонтальный заземлитель (см): 1 — токоотвод; 2 — водосточная труба; 3 — влагопоглощающая прокладка; 4 — горизонтальный заземлитель
Если у вашего дома крыша неметаллическая, нужно делать молниезащиту с молниеприемни-ками из стальной проволоки, которая натягивается вдоль конька крыши (рис. 1.52). Между стойками из дерева натягивается проволока, прикрепленная к фронтонам, на высоте 25 см от конька (рис. 1.53).
Молниезащиту можно устроить на деревьях. В этом случае она изготавливается из куска проволоки диаметром 5-8 мм, имеет односторонний спуск и одно заземление в виде петли.
Помните, что молниеотвод — это важный элемент в конструкции дома для безопасного проживания. Сконструировать его может каждый. Главное — иметь под рукой подходящий материал и инструмент.
Завершая данную главу, хотелось бы дать несколько советов.
□ При работе с электричеством не подвергайте свою жизнь опасности, если вы не уверены в своих способностях, к примеру, в прокладке внутренней проводки. В таких случаях лучше приглашать опытного электрика.
Рис. 1.52. Молниеприемник на крыше дома
□ Заранее продумайте схему расположения электричества в доме и на участке, чтобы потом не пришлось рыть траншеи и сверлить стены.
□ Помните об оптимизации энергозатрат и применяйте энергосберегающее оборудование, в особенности лампочки.
Помимо традиционных источников для получения электроэнергии в последнее десятилетие все чаще можно услышать о применении альтернативной энергии. Подробно о том, как ее получить, а также правильно использовать на даче, рассказывается в следующей главе.
а
Рис. 1.53. Крепление тросов на трубе (мм): а — общий вид; б — крепление «вилки» на трубе;
1 — стержневой молниеприемник; 2 — тросовый молниеприемник; 3 — стойки; 4 — отмостки; 5 — заземлитель;
6 — зона увлажнения; 7 — токоотвод
Глава 2. Альтернативные источники энергии
Альтернативные источники получения энергии (солнечные и ветряные) давно зарекомендовали себя в европейских странах как экологически чистые ресурсы. Человечество все больше стало задумываться об экологич-ности используемого оборудования. Ведь от этого напрямую зависит здоровье человека. Вот почему каждый год все больше внимания уделяется разработке альтернативных источников энергии, одними из которых являются солнце и ветер. Сейчас ветряные и солнечные установки дошли и до России. В некоторых регионах можно увидеть красующиеся изда-
лека лопасти ветряка или крыши, покрытые солнечными батареями.
В силу отсутствия электроэнергии на дачном участке бесплатный природный ресурс в виде ветра или солнца можно использовать для получения электричества. Начнем рассмотрение материала об альтернативных источниках энергии с ветряных установок. Применение ветряка даже небольшой мощности сможет обеспечить получение электроэнергии, которой хватит на телевизор, холодильник, ноутбук и прочую бытовую технику.
Ветроэнергетические установки
Если на участке есть источник обычной электроэнергии, можно использовать ветряк. Это будет дополнительной экономией на электричестве и большой пользой по сохранению природы. Энергия ветряка экологически чистая по сравнению с вырабатываемой теплоэлектростанциями, использующими в качестве топлива мазут, уголь или газ.
Одно из условий использования ветряной установки (рис. 2.1) — это наличие сильных ветров, чем, к сожалению, центральные регионы нашей страны не обладают. К примеру, в прибрежных районах скорость ветра может достигать 9 м/с, а в центральных — всего лишь 4 м/с, причем основные порывы приходятся на холодное время года.
Рис. 2.1. Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетические установки
Пригодными для дачных обустроенных домов будут считаться ветряки средней мощности от 1,5 до 4 кВт, им хватит небольших порывов. Можно приобрести ветряк и с минимальной нагрузкой 500- 600 Вт, тогда его будет хватать только на свет в доме, просмотр телевизора и ноутбук.
Принцип работы ветроэнергетической установки довольно простой. Под действием ветра лопасти, закрепленные на колесе, начинают вращаться. Колесо передает крутящий момент валу генератора, который является источником вырабатываемой электроэнергии. Чтобы это произошло, необходима определенная скорость колеса. Выработка энергии напрямую зависит от размеров колеса: чем оно крупнее, тем лучше удается захватить ветер, что позволяет выработать большее количество энергии. Выработанная энергия направляется в зарядное устройство, которое преображает ее в постоянный ток, применяющийся для зарядки аккумуляторных устройств.
Ветроэнергетическая установка (рис. 2.2) включает в себя мачту, ветроголовку, состоящую из трех лопастей, генератора, хвоста и опорно-поворотного узла, а также контроллер, зарядное устройство, аккумулятор и инвертор (рис. 2.3).
Контроллер управляет процессами, происходящими в ветряной установке. К примеру, следит за работой лопастей и аккумулятором, имеет защитные функции и т. д. Кроме того, контроллер преобразовывает переменный ток в постоянный, который используется для зарядки батарей аккумулятора.
Постоянный ток может быть также преобразован в переменный, на котором работают все бытовые приборы. Для этого используется инвертор.
Рис. 2.2. Устройство ветроэнергетической установки: 1 — головка ветроколеса; 2 — редуктор; 3 — электрогенератор; 4 — металлическая труба; 5 — обоймы на концах трубы; 6 — оребренный профиль внутри трубы; 7 — мачта
Рис. 2.3. Схема ветроэлектростанции
Инвертор может быть нескольких видов.
□ Модифицированная синусоида преобразовывает ток в переменный. Он имеет напряжение 220 В модифицированной синусоиды. Этот вид инвертора предназначен для нечувствительного к качеству напряжения оборудованию.
□ Чистая синусоида преобразовывает в переменный ток с напряжением 220 В.
□ Трехфазный инвертор преобразовывает в переменный ток с напряжением 380 В. Используется для трехфазного оборудования.
□ Сетевой инвертор работает без аккумуляторных батарей, используется для вывода электроэнергии в общественную сеть. Это самый дорогой вид инвертора, иногда может стоить дороже, чем вся установка.
Сегодня можно приобрести ветроэнергетическую установку отечественного производства. Их выпускают такие компании, как «Микроарт», «Сапсан — Энергия ветра», МБК «Радуга».
Перед монтажом ветряка готовится бетонный фундамент с закладным элементом в виде железобетонного кольца, которое заливается раствором. Мачта из стали, на которой находятся колесо и генератор, крепится с помощью тросовых растяжек. Необходимо заранее правильно определить высоту мачты. Так, ветер слабее на высоте 3 м, чем на высоте 10 м. В то же время, если мачта будет слишком высокой, это не даст больших преимуществ в получении силы ветра, зато существенно скажется на стоимости установки.
Перед покупкой ветроэнергетической установки (рис. 2.4) встает вопрос: «Насколько это экономически оправданно и когда окупятся потраченные деньги?» Давайте разбираться.
Рис. 2.4. Ветряная установка бытового назначения, дополнительно оборудованная солнечной батареей
Как уже было сказано выше, средняя скорость ветра в центральных регионах страны составляет 4 м/с. Если вы будете использовать ветряк мощностью 1 кВт, то в месяц получите 120 кВт»ч, что вполне достаточно для снабжения дома электроэнергией. В год эта величина достигнет 1440 кВт»ч, а за весь срок эксплуатации оборудования (20 лет) — 28 800 кВт»ч.
Самая компактная установка ветряка, мощность которой составляет до 300 Вт, будет стоить от 20 тыс. руб. Эту установку можно возить с собой для зарядки сотового, работы портативного ноутбука или просмотра телевизора.
Ветряная установка мощностью 1 кВт для дачи будет стоить уже от 35 тыс. руб.
Стоимость 1 кВт электроэнергии на ноябрь 2010 г. составила 2,36 руб. Отсюда можно сделать вывод, что ветряная установка мощностью в 1 кВт окупится примерно через 10 лет.
Солнечная энергия для света и тепла
Использование солнечных лучей в качестве источника добывания электричества — еще один успешный вариант, применяемый в западных странах. Конечно, солнечные лучи в нашем регионе не балуют нас круглый год, а облачная погода лишь уменьшает количество получаемой энергии. Тем не менее солнце способно проникать сквозь тучи. В сильную облачность мощность солнечной энергии составляет 100 Вт/м 2. Лишь при чрезмерно сильной облачности данная цифра может понизиться. Правда, для получении 10 кВт придется собрать энергию со 100 м 2 солнечных батарей.
Для этого используются элементы (рис. 2.5), которые преобразовывают солнечную энергию напрямую в электрическую. Такой процесс преобразования называется фотоэлектрическим эффектом.
Говоря об использовании солнечной энергии, можно отметить ряд ее преимуществ. Это экологически чистый, бесшумный способ получения электричества. Особой популярностью солнечные батареи начинают пользоваться
Рис. 2.5. Солнечная батарея на крыше дома
в местах, где отсутствует электричество. Их мощности хватает для снабжения целого дома, обеспечения работы холодильных установок и организации работы системы водоснабжения. Энергия, выработанная за день, может храниться ночью в аккумуляторных батареях.
Солнечные фотоэлектрические установки могут использоваться в работе автономно, снабжая электроэнергией предметы бытовой техники, компьютер и телевизор, а также в качестве резервных систем, когда возникают частые перебои с электроэнергией в сети или ее недостаточно.
Фотоэлектрический элемент и принцип его действия
В получении электричества от солнечных лучей используется модуль, который состоит из фотоэлектрических элементов (рис. 2.6). При попадании солнечных лучей на фотоэлемент часть света (фотон) поглощается. Фотон имеет очень небольшое количество энергии. В процессе поглощения в солнечном элементе освобождается электрон. С обеих сторон фотоэлектрического элемента имеются токоотводы.
Рис. 2.6. Фотоэлектрический элемент
В тот момент, когда фотон поглощается, в цепи возникает ток. Электричество, которое генерируется в солнечном элементе, либо используется сразу, либо хранится в аккумуляторной батарее.
Минимальный срок службы фотоэлектрических элементов — 20 лет, основной причиной выхода из строя оборудования считается воздействие окружающей среды.
Проведенный анализ работы батарей показал, что через 25 лет их эффективность начинает снижаться. Тем не менее солнечные батареи прослужат вам лет 30. Это касается поликристаллических модулей, батареи из аморфного кремния и тонкопленочные имеют срок службы от семи лет. Уже после первых двух лет работы тонкопленочные модули могут потерять 40 % своей эффективности. Аккумуляторные батареи, которые идут в комплекте с модулем, могут проработать от 2 до 15 лет.
Для изготовления солнечных элементов применяются материалы, способные проводить электричество напрямую. Большая их часть сегодня изготавливается из кремния, который является полупроводником.
В современном мире существуют солнечные элементы нескольких видов: монокристаллические, поликристаллические и аморфные. Они отличаются организацией атомов кремния в кристалле. Коэффициент полезного действия (КПД) преобразования энергии света в солнечных элементах также различен. Первые два вида имеют более высокий КПД по сравнению с третьим.
Солнечный элемент состоит из двух слоев кремния различной проводимости и заднего контакта. Сверху элемент покрыт металлическими контактами, антибликовое покрытие придает ему синий оттенок.
В последние годы появились новые виды солнечных элементов. Это тонкопленочные, из тел-лурида кадмия и медь-индий-диселенида.
Электричество в солнечном элементе образуется только в тот момент, когда модуль освещается светом. Принятая единица измерения — Вт/м2. Количество образованного электричества напрямую зависит от интенсивности солнечных лучей (рис. 2.7).
Для фотоэлектрических установок применяется понятие «номинальная мощность», которое измеряется в ваттах и обозначает количество вырабатываемой энергии при оптимальных условиях.
К примеру, солнечные батареи из кристаллических кремниевых элементов площадью 1 м2 имеют номинальную мощность 100 Вт. Стоит отметить, что продуктивность работы солнечного элемента падает при повышении его температуры больше +25 °C.
4
Рис. 2.7. Принцип действия фотоэлектрического элемента: 1 — свет; 2—фронтальный контакт; 3 — негативный слой; 4—слой p-n-перехода; 5—позитивный слой; 6—задний контакт
Фотоэлектрические модули и системы
Солнечные элементы, взятые по отдельности, не способны обеспечить нужным количеством электричества весь дом, поэтому они применяются в работе совместно и образуют панели. Такие панели (рис. 2.8) различаются по размерам и типам. Чаще всего используются кремниевые фотоэлектрические модули размером от 0,4 до 1,6 м 2, мощность которых от 40 до 160 Вт при хорошем освещении. Панели, объединяясь, образуют солнечные батареи для получения большой мощности. КПД выпускаемых панелей составляет от 5 до 15 %. Это означает, что из всего света, попавшего на модуль, только 15 % будет преобразовано в электричество. Сегодня ученые разрабатывают панели, КПД которых составит до 30 %.
Солнечные батареи вместе с дополнительным оборудованием, проводящим электричество в дом, контроллером заряда, аккумуляторной батареей и инвертором образуют фотоэлектрическую систему. По-другому она называется солнечной станцией.
аб в
при подсоединении ответвления; б — последовательная
скрутка; в — скрутка двух жил;
1 — место припоя; 2 — участок расположения изоляционной ленты
ем (олово — 30-40 %). Место, где был сделан припой, заматывается изоляционной лентой.
Скрутка проводов тоже начинается с зачистки проводов — так, чтобы хватило минимум на пять витков. После этого сверху накладывается изоляционная лента.
В розетках и выключателях контакт с проводом соединяется с помощью удерживающего зажима, куда вводится зачищенный провод. Существует также вариант зажима с винтом. Для него провода зачищаются на расстояние, равное трем диаметрам винта.
Провода соединяются между собой в развет-вительной коробке из пластмассы или металла. Розетки и выключатели подсоединяются разными способами и вариантами, все зависит от их конструктивных особенностей.
Выключатели
На даче выключатели могут устанавливаться как открыто, так и закрыто. Чаще всего это зависит от типа проводки. Выключатели подразделяются на одноклавишные, сдвоенные и строенные. Они могут располагаться рядом с розетками, устанавливаться группой с дополнительными разъемами для телефона, компьютера или антенны (рис. 1.29).
На стене может быть сразу несколько выключателей.
Рис. 1.29. Группа розеток с силовыми разъемами, телефонным, компьютерным и антенным соединениями в одной рамке
б
Рис. 1.30. Установка открытого выключателя: а — вид сбоку в разрезе; б — вид сверху;
1 — корпус; 2 — подрозетник; 3 — шуруп
Для открытой электропроводки используются открытые выключатели, которые крепятся к деревянному подрозетнику толщиной 10 мм с помощью шурупов (рис. 1.30).
При монтаже скрытых выключателей применяется дополнительная деталь — металлическая или пластмассовая коробка, которая вмуровывается в стену. Потом к ней крепится выключатель распорными лапками и винтами (рис. 1.31).
Одноклавишные выключатели используются для включения одного светильника, спаренные — для больших люстр на пять и более лампочек. Одна клавиша включает две лампочки, другая — три, а вместе они включают всю люстру. Спаренные выключатели также могут использоваться для раздельных санузлов, когда одной клавишей включается свет в ванной, а другой — в туалете.
Чтобы включить или выключить свет на первом этаже, когда вы поднялись на второй, используется проходной выключатель. Продумать его месторасположение необходимо еще на стадии проектирования или строительства дома. Такой выключатель требует прокладки еще одного дополнительного кабеля (рис. 1.32).
б
Рис. 1.31. Установка закрытого выключателя: а — вид сбоку в разрезе; б — вид сверху после установки;
1 — стальная или пластмассовая коробка; 2 — корпус; 3 — распорные лапки; 4 — винт
Рис. 1.32. Схема проходного выключателя
а
Розетки
Сегодня рынок розеток довольно разнообразен. Идеальный вариант по соотношению «цена — качество» — розетки отечественного, турецкого или корейского производства. Итальянские стоят неоправданно дорого.
Розетки бывают двух видов: внешние и внутренние: первые (рис. 1.33) подходят для внешней электропроводки и устанавливаются на стену, вторые устанавливаются в специальные пластиковые коробки в стене, затем к разъемам подключаются провода.
Сейчас на рынке встречаются розетки с автоматически закрывающимся отверстием. Это особенно удобно в доме, где есть маленькие дети, которые могут попытаться засунуть в розетку какой-либо предмет.
Есть также вид розетки, оборудованной выталкивателем. Стоит только нажать на кнопку — и вилка выскакивает сама.
Не редкость теперь и розетки с маячком — мигающей лампочкой в темноте.
Рис. 1.33. Внешняя розетка
Существуют также розетки с защитным отключением. Если вы попытаетесь включить неисправный электроприбор, то розетка автоматически отключит подачу электричества.
Розетка с таймером (рис. 1.34) — непревзойденное новшество. Устанавливаемый рядом с ней таймер позволяет включать и выключать электроприборы по заранее заданным временным параметрам. Это помогает ограничить просмотр мультфильмов детям, не пропустить любимое кино, отключить в нужное время один из электроприборов. Стоит такое чудо техники китайского производства 400 руб.
На даче часто необходимо электричество на улице: для газонокосилки, электроинструментов, бассейна и многого другого. И обычная розетка здесь никак не подойдет. Розетка, предназначенная для работы на улице, будет функционировать в дождь, снег и зной. Она должна иметь высокую степень защиты (IP 55) и быть оборудованной специальной крышкой.
Для помещений с повышенной влажностью выбирайте розетки с серьезным уровнем защиты.
л
В
Рис. 1.34. Розетка с таймером
Помните: чтобы розетка прослужила долго, не перегружайте ее. Иначе она перегорит или станет причиной пожара.
Теперь давайте рассмотрим вариант, когда электричество есть, однако напряжения недостаточно или электричество поступает с перебоями.
Увеличение мощности трансформатора
Во многих садоводческих объединениях есть проблема нехватки мощности трансформатора (рис. 1.35). Большинство садоводческих кооперативов образовано несколько десятков лет назад, когда электричество использовалось для освещения и приготовления пищи. Сейчас электроэнергия нужна для подачи воды из колодца, полива растений летом, отопления дома осенью и зимой. Почти в каждом садоводчестве найдется десяток семей, которые живут там постоянно и из-за отсутствия газоснабжения обустраивают систему отопления с помощью электрокотлов и мощной бытовой техники.
Рис. 1.35. Трансформаторные подстанции
В летнее время к пользованию электричеством подключаются все оставшиеся садоводы.
Все это приводит к тому, что мощности существующего трансформатора становится недостаточно и в результате в садоводческом объединении возникают перебои с электричеством.
Конечно, в первую очередь стоит подумать об оптимизации энергозатрат. К примеру, заменить электроплиту на газовую, оборудовать газовое или печное отопление.
Оптимизировать затраты придется сообща, приняв решение об этом на общем собрании. Необходимо убедить расточительных соседей в нерациональности применения подогрева дорожек.
Если оптимизировать энергозатраты не удается, то единственный возможный вариант — увеличение мощности трансформатора. К примеру, когда на все садоводческое объединение выделено 100 кВт электроэнергии, можно по-
дать заявление в компанию по энергосбыту на увеличение мощности до 150 кВт. В случае одобрения просьбы членам садового кооператива придется разделить между собой траты, связанные с покупкой нового трансформатора, разработкой проекта, оплатой услуг за выделение дополнительной мощности, монтажом и установкой оборудования. Однако придется быть готовым к тому, что полная стоимость по замене составит от 200 тыс. руб.
Освещение
Если освещения нет, с наступлением сумерек жизнь на даче замирает. Есть еще несколько вечерних часов, когда можно, например, посидеть в беседке или завершить начатые днем дела, но делать это в темноте не очень удобно. Свеча в данном случае тоже не выход, поэтому следу-
ет позаботиться о фонарях, которые будут освещать гараж, дорожки и скамейки (рис. 1.36).
Помимо прямого назначения свет на участке может выполнять еще и эстетическую функцию подсветки цветов, водоемов и газонов.
Рис. 1.36. Садовое освещение вечером
Выбирая лампы для участка, следует обратить внимание не только на их дизайн, но и на технологию изготовления, способность к энергосбережению.
Отдельные объекты на участке хорошо освещать люминесцентными и галогенными лампами. Из последних технологий на дачах применяются светодиоды и волокнистая оптика. Правда, чтобы люминесцентные лампы (рис. 1.37) светили в саду, придется оборудовать их влагозащитным корпусом. Такие лампы крупные по размеру, их свет сложно регулировать от яркого до приглушенного. Однако преимущество в том, что они являются энергосберегающими.
Галогенные лампы (рис. 1.38) маленькие, они сильно нагреваются, поэтому срок их службы ограничен. Кроме того, разрушается краска, которой покрыты лампочки и светильники.
При разработке дизайна сада фонари для освещения водоемов и клумб нужно выбирать с особой тщательностью. К примеру, розарии должны быть освещены светильниками-прожекторами с люминесцентными лампами бледно-желтого цвета, а валуны альпийской горки — маленькими галогенными лампами. Водоемы подсвечиваются
Рис. 1.37. Люминесцентные энергосберегающие лампы
не только для того, чтобы любоваться растениями и рыбками, но и в целях безопасности. Важно не провалиться в них в темноте.
Устанавливая на участке садовые фонари, нужно помнить следующее. Определив их место один раз, будет очень сложно поменять его позже. Фонари на участке — это система, которая обустраивается во время строительства дома, разработки дизайна сада и прокладки инженерных коммуникаций. Ведь провода прокладываются под землей, поэтому еще на стадии проектирования в целом готовится чертеж-схема электрической цепи участка. Чтобы не портить ландшафт сада копкой траншей несколько раз, лучше оборудовать фонари на стадии строительства.
К основным местам освещения на участке электроэнергия подводится с помощью подземного кабеля, который проходит в защитной коробке или лотке. Можно также сделать открытую проводку, когда несущий трос подвешивается на креплениях, которые монтируются на стенах дачных построек или опорах. Разумно сделать два выключателя: у ворот, чтобы включить свет, когда входишь, и на крыльце, чтобы погасить свет, когда дошел до дома.
Рис. 1.38. Галогенная лампа
Сегодня рынок предлагает разнообразные по форме и дизайну фонари, а также чисто функциональные светильники. По этой причине существуют фонари декоративные и прожекторы. К первой группе относятся кованые и литые фонари (рис. 1.39), которые вновь стали популярны.
Они придают саду вид классического парка. Пользуются спросом сейчас и керамические японские светильники в виде пагоды (рис. 1.40). Многие хозяева выбирают вычурные и необычные формы: сферические, грибовидные, кубические и шаровидные. Фонари бывают высокие и низкие (рис. 1.41 их подбирают в зависимости от зоны, которую необходимо осветить. По способу установки фонари бывают настенные, подвесные (рис. 1.42), встраиваемые (к примеру, в дорожку или в стену), консольные и торшерные.
Для водоемов, бассейнов и водопадов используются подводные светильники. Они оборудова-
ны устройством, которое крепится к поверхности и способно регулировать уровень наклона. Экраны таких фонарей сделаны из прочного стекла. Такие светильники должны иметь водонепроницаемый корпус. Питание предусмотрено от электросети.
Приобретают популярность светильники, работающие от солнечных батарей. О них подробнее рассказывается далее (см. гл. 2, разд. «Солнечная энергия для света и тепла»).
Можно не гоняться за вычурностью и выбрать функциональные алюминиевые лампы, которые будут хорошо освещать участок.
Помните о том, что если вы постараетесь собрать все виды фонарей, а это настенные, высокие, низкие и прочие, то на участке может получиться полная неразбериха.
Для временного освещения отдельных предметов, например обеденного стола, в земле
Рис. 1.40. Керамический японский светильник пагода
Рис. 1.41. Низкий садовый светильник для подсветки альпийской горки
Рис. 1.42. Металлический подвесной фонарь
прокладывается кабель и выводятся влагостойкие розетки. Такие светильники с розетками можно легко переставить на новое место.
При выборе типа освещения для дачи важно следовать таким принципам:
□ низкие светильники зимой могут полностью оказаться под снегом;
□ свет по всему периметру участка будет вас ослеплять;
□ оптоволоконные светильники рациональны в применении, для их использования подойдет один генератор в доме, а на участке разводятся оптовые кабели;
□ основные зоны лучше оборудовать розетками, тогда светильники со временем можно будет заменить.
Работы по проводке электричества на даче ведутся специализированными компаниями, имеющими лицензию на данный вид деятельности.
Передвижные электростанции
Даже при наличии воздушных линий электропередач в садовых кооперативах возникают перебои с электроэнергией. Наверное, поэтому передвижные электростанции (рис. 1.43) как источники бесперебойного питания пользуются спросом среди дачников.
Основное их предназначение — быть аварийным источником электроснабжения. Однако есть варианты, когда передвижные электростанции становятся постоянным источником энергии, обеспечивая дом электричеством круглый год.
Рис. 1.43. Передвижная электростанция
Эти устройства генерируют электричество, обладая мобильностью, оставаясь компактными и мощными. Универсальные электростанции, работающие на бензине и дизеле, рассчитаны на напряжение от 200 до 400 В, поэтому они так активно применяются на объектах различного масштаба. Такие приборы достаточно просты в устройстве, поэтому довольно редко требуют ремонта или сервисного обслуживания.
Общие преимущества передвижных электростанций:
□ низкая стоимость вырабатываемой энергии;
□ большой ресурс и долговечность;
□ довольно низкий шум от работы;
□ использование также для получения тепла.
Передвижные электростанции стабильно работают при самых низких (до -50 °C) и высоких (+45 °C) температурах. Основные важные компоненты — двигатель внутреннего сгорания и генератор.
Передвижные электростанции различаются по типам генератора: бывают синхронные и асинхронные. Первые из них предназначены для аварийного использования. Во вторых асинхронный генератор способен поддерживать напряжение в сети с большей точностью и предназначен для подключения приборов, более чувствительных к перепадам напряжения.
Сегодня для дачи можно подобрать оптимальный вариант электроснабжения. Мировые марки по производству передвижных станций, такие как Endress (Германия), Gesan (Испания), Hitachi (Япония), готовы предложить разнообразные модификации в зависимости от потребностей покупателей.
Дизельная электростанция стоит от 30 тыс. руб., бензиновая — от 28 тыс. руб. Цены могут подниматься до 100-200 тыс. руб. в зависимости от мощности и комплектации станции. Выбирая данный прибор, важно обратить внимание на объем предполагаемого потребления энергии, возможные перегрузки, перебои с основным электроснабжением и запас мощности станции.
Выбор типа электростанции
Передвижные электростанции бывают бензиновыми (рис. 1.44) и дизельными (рис. 1.45). Первые служат аварийным источником электроснабжения в случаях частых перебоев с электричеством. Они могут обладать различной мощностью: от 0,5 до 12 кВт. Этого достаточно для выполнения небольших объемов работ. Генератор дополняется автозапуском, чтобы он начинал работать при отключении электроэнергии. Такая станция обойдется вам дешевле, нежели дизельная, но затраты на топливо будут выше. Бензиновые переносные электростанции обладают более низким уровнем шума (на 20-30 % ниже), немного весят
Рис. 1.44. Бензиновая передвижная станция
и легко перемещаются благодаря имеющимся колесикам, компактны в размерах.
Дизельная электростанция может служить постоянным источником получения электричества. Небольшие имеют мощность до 12 кВт, а самые мощные могут достигать показателя в 2,5 тыс. кВт. Они различаются по количеству оборотов в минуту. Станции с высоким количеством оборотов (3 тыс. об./мин) предназначены для интенсивного использования. Для постоянного энергоснабжения подойдет агрегат с низким числом оборотов в минуту (1,5 тыс. об./мин). Современные дизельные станции способны выдерживать нагрузку 24 ч круглый год.
Определение мощности электростанции
Выбирая мощность передвижной электростанции, определите для себя круг приборов, которые будут питаться электричеством. В первую очередь это объекты, постоянно требующие электроснабжения (холодильник, лампочки освещения) и периодически потребляющие энергию (электроинструменты, утюг и т. д.). Для расчета необходимого показателя сложите мощности активно используемых приборов
Рис. 1.45. Дизельная передвижная станция
и к ним прибавьте запас в 20 %. Так вы сможете определить необходимую мощность.
Можно заранее сказать, что для небольшого дачного дома, где работают три лампочки освещения, телевизор и холодильник, будет вполне достаточно 2 кВт мощности станции. Для благоустроенного загородного дома вам потребуется станция в 10-20 кВт (рис. 1.46).
При однофазной электропроводке прибора вам понадобится однофазная передвижная электростанция.
Рис. 1.46. Портативный генератор электричества
Молниезащита
Грозы в нашей стране случаются нередко. Как известно, молния — это природный разряд больших скоплений электрического заряда в нижних слоях атмосферы. Очень часто молния становится источником разрушения.
Сегодня устройство молниеотвода (рис. 1.47) ни для кого не в новинку. Однако, к сожалению, это стало редкостью. Иногда хозяева задумываются об установке этого устройства лишь после того, как дом построен и крыша
Рис. 1.47. Загородный дом, оборудованный молниеотводом. Установленное оборудование не портит внешний вид фасадов
сияет новой черепицей на солнце. Важно помнить, что молниеотвод должен планироваться еще на стадии разработки проекта дома, чтобы его конструктивные детали были максимально замаскированы и не портили единого архитектурного решения.
Молниезащита дома необходима при среднегро-зовой деятельности более 20 ч в год. К примеру, в средней полосе России активность молний составляет от 20 до 80 ч в год. Ущерб различается по степени активности грозовой деятельности в каждом регионе страны.
Молниеотвод состоит из нескольких элементов: молниеприемника, токоотвода и заземли-теля. Молниеприемник (рис. 1.48) принимает на себя основной удар, поэтому он должен выдерживать различные тепловые и динамические нагрузки. Для изготовления молние-приемника используется круглая или полосовая сталь. Длина элемента должна составлять не меньше 200 мм, а сечение — 60 мм2.
Токоотвод служит для направления принятого разряда в землю. Для его изготовления применяется круглая оцинкованная проволока из стали диаметром не менее 5-6 мм. Его можно соединить с молниеприемником с помощью сварки или припаять, прикрутить на болты. С заземлителем токоотвод можно соединить только сваркой или с помощью твердого припоя. Площадь контакта в данном случае должна быть не меньше двукратной площади сечения деталей, которые стыкуются. Токоотвод устанавливается в наиболее высоком месте, вероятном для удара молнии. Прикрепить его можно гвоздями, скобами или хомутами (рис. 1.49).
Заземлитель отводит ток молнии в землю и имеет малую долю электрического сопротивления. Он укладывается в удаленности от крыльца и дорожек на 5 м.
Если грунт сухой и подземные воды находятся глубоко, то можно соорудить вертикальный заземлитель (рис. 1.50), который имеет два стержня длиной 2-3 м. Они вбиваются на глубину 0,5 м и расстоянии друг от друга 3 м, соединяются перемычкой сечением 100 мм 2.
где
Рис. 1.48. Варианты изготовления молниеприемника (мм): а, б — из стальной проволоки; в — круглой стали; г — водогазопроводных труб; д — полосовой стали; е — угловой стали;
1 — бандаж из оцинкованной проволоки диаметром 1,5-2,5;
2 — сварка; 3 — болт; 4 — свинцовая прокладка
Рис. 1.49. Варианты присоединения токоотводов к металлической кровле и между собой (мм): а, б, в, г — изготовление токоприемника из полосовой стали; д — соединение металлической проволоки токоотвода сваркой; е — соединение металлической проволоки токоотвода с помощью тонкой проволоки;
1 — кровля; 2 — болт М8-М10; 3 — полосовая сталь; 4 — свинцовая прокладка; 5 — проволока диаметром 5-10 мм; 6—стальная пластина; 7 — болт М16; 8 — бандаж из оцинкованной проволоки диаметром 1,5-2,5 мм; 9 — сварка
3
Рис. 1.50. Вертикальный заземлитель (см): 1 — дорожка; 2— поперечная шина; 3 — токоотвод; 4 — вертикальный стержень
Если грунт влажный и глубина залегания грунтовых вод меньше 1,5 м, используются горизонтальные заземлители (рис. 1.51). Они представляют собой металлические трубы, которые уложены на глубину 0,8 м. В роли за-землителя может выступать и сам токоотвод, если его уложить на глубину не меньше 1 м. Эффективность работы будет напрямую зависеть от его длины. Чем длиннее токоотвод, тем лучше молниезащита.
300-500
Рис. 1.51. Горизонтальный заземлитель (см): 1 — токоотвод; 2 — водосточная труба; 3 — влагопоглощающая прокладка; 4 — горизонтальный заземлитель
Если у вашего дома крыша неметаллическая, нужно делать молниезащиту с молниеприемни-ками из стальной проволоки, которая натягивается вдоль конька крыши (рис. 1.52). Между стойками из дерева натягивается проволока, прикрепленная к фронтонам, на высоте 25 см от конька (рис. 1.53).
Молниезащиту можно устроить на деревьях. В этом случае она изготавливается из куска проволоки диаметром 5-8 мм, имеет односторонний спуск и одно заземление в виде петли.
Помните, что молниеотвод — это важный элемент в конструкции дома для безопасного проживания. Сконструировать его может каждый. Главное — иметь под рукой подходящий материал и инструмент.
Завершая данную главу, хотелось бы дать несколько советов.
□ При работе с электричеством не подвергайте свою жизнь опасности, если вы не уверены в своих способностях, к примеру, в прокладке внутренней проводки. В таких случаях лучше приглашать опытного электрика.
Рис. 1.52. Молниеприемник на крыше дома
□ Заранее продумайте схему расположения электричества в доме и на участке, чтобы потом не пришлось рыть траншеи и сверлить стены.
□ Помните об оптимизации энергозатрат и применяйте энергосберегающее оборудование, в особенности лампочки.
Помимо традиционных источников для получения электроэнергии в последнее десятилетие все чаще можно услышать о применении альтернативной энергии. Подробно о том, как ее получить, а также правильно использовать на даче, рассказывается в следующей главе.
а
Рис. 1.53. Крепление тросов на трубе (мм): а — общий вид; б — крепление «вилки» на трубе;
1 — стержневой молниеприемник; 2 — тросовый молниеприемник; 3 — стойки; 4 — отмостки; 5 — заземлитель;
6 — зона увлажнения; 7 — токоотвод
Глава 2. Альтернативные источники энергии
Альтернативные источники получения энергии (солнечные и ветряные) давно зарекомендовали себя в европейских странах как экологически чистые ресурсы. Человечество все больше стало задумываться об экологич-ности используемого оборудования. Ведь от этого напрямую зависит здоровье человека. Вот почему каждый год все больше внимания уделяется разработке альтернативных источников энергии, одними из которых являются солнце и ветер. Сейчас ветряные и солнечные установки дошли и до России. В некоторых регионах можно увидеть красующиеся изда-
лека лопасти ветряка или крыши, покрытые солнечными батареями.
В силу отсутствия электроэнергии на дачном участке бесплатный природный ресурс в виде ветра или солнца можно использовать для получения электричества. Начнем рассмотрение материала об альтернативных источниках энергии с ветряных установок. Применение ветряка даже небольшой мощности сможет обеспечить получение электроэнергии, которой хватит на телевизор, холодильник, ноутбук и прочую бытовую технику.
Ветроэнергетические установки
Если на участке есть источник обычной электроэнергии, можно использовать ветряк. Это будет дополнительной экономией на электричестве и большой пользой по сохранению природы. Энергия ветряка экологически чистая по сравнению с вырабатываемой теплоэлектростанциями, использующими в качестве топлива мазут, уголь или газ.
Одно из условий использования ветряной установки (рис. 2.1) — это наличие сильных ветров, чем, к сожалению, центральные регионы нашей страны не обладают. К примеру, в прибрежных районах скорость ветра может достигать 9 м/с, а в центральных — всего лишь 4 м/с, причем основные порывы приходятся на холодное время года.
Рис. 2.1. Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетические установки
Пригодными для дачных обустроенных домов будут считаться ветряки средней мощности от 1,5 до 4 кВт, им хватит небольших порывов. Можно приобрести ветряк и с минимальной нагрузкой 500- 600 Вт, тогда его будет хватать только на свет в доме, просмотр телевизора и ноутбук.
Принцип работы ветроэнергетической установки довольно простой. Под действием ветра лопасти, закрепленные на колесе, начинают вращаться. Колесо передает крутящий момент валу генератора, который является источником вырабатываемой электроэнергии. Чтобы это произошло, необходима определенная скорость колеса. Выработка энергии напрямую зависит от размеров колеса: чем оно крупнее, тем лучше удается захватить ветер, что позволяет выработать большее количество энергии. Выработанная энергия направляется в зарядное устройство, которое преображает ее в постоянный ток, применяющийся для зарядки аккумуляторных устройств.
Ветроэнергетическая установка (рис. 2.2) включает в себя мачту, ветроголовку, состоящую из трех лопастей, генератора, хвоста и опорно-поворотного узла, а также контроллер, зарядное устройство, аккумулятор и инвертор (рис. 2.3).
Контроллер управляет процессами, происходящими в ветряной установке. К примеру, следит за работой лопастей и аккумулятором, имеет защитные функции и т. д. Кроме того, контроллер преобразовывает переменный ток в постоянный, который используется для зарядки батарей аккумулятора.
Постоянный ток может быть также преобразован в переменный, на котором работают все бытовые приборы. Для этого используется инвертор.
Рис. 2.2. Устройство ветроэнергетической установки: 1 — головка ветроколеса; 2 — редуктор; 3 — электрогенератор; 4 — металлическая труба; 5 — обоймы на концах трубы; 6 — оребренный профиль внутри трубы; 7 — мачта
Рис. 2.3. Схема ветроэлектростанции
Инвертор может быть нескольких видов.
□ Модифицированная синусоида преобразовывает ток в переменный. Он имеет напряжение 220 В модифицированной синусоиды. Этот вид инвертора предназначен для нечувствительного к качеству напряжения оборудованию.
□ Чистая синусоида преобразовывает в переменный ток с напряжением 220 В.
□ Трехфазный инвертор преобразовывает в переменный ток с напряжением 380 В. Используется для трехфазного оборудования.
□ Сетевой инвертор работает без аккумуляторных батарей, используется для вывода электроэнергии в общественную сеть. Это самый дорогой вид инвертора, иногда может стоить дороже, чем вся установка.
Сегодня можно приобрести ветроэнергетическую установку отечественного производства. Их выпускают такие компании, как «Микроарт», «Сапсан — Энергия ветра», МБК «Радуга».
Перед монтажом ветряка готовится бетонный фундамент с закладным элементом в виде железобетонного кольца, которое заливается раствором. Мачта из стали, на которой находятся колесо и генератор, крепится с помощью тросовых растяжек. Необходимо заранее правильно определить высоту мачты. Так, ветер слабее на высоте 3 м, чем на высоте 10 м. В то же время, если мачта будет слишком высокой, это не даст больших преимуществ в получении силы ветра, зато существенно скажется на стоимости установки.
Перед покупкой ветроэнергетической установки (рис. 2.4) встает вопрос: «Насколько это экономически оправданно и когда окупятся потраченные деньги?» Давайте разбираться.
Рис. 2.4. Ветряная установка бытового назначения, дополнительно оборудованная солнечной батареей
Как уже было сказано выше, средняя скорость ветра в центральных регионах страны составляет 4 м/с. Если вы будете использовать ветряк мощностью 1 кВт, то в месяц получите 120 кВт»ч, что вполне достаточно для снабжения дома электроэнергией. В год эта величина достигнет 1440 кВт»ч, а за весь срок эксплуатации оборудования (20 лет) — 28 800 кВт»ч.
Самая компактная установка ветряка, мощность которой составляет до 300 Вт, будет стоить от 20 тыс. руб. Эту установку можно возить с собой для зарядки сотового, работы портативного ноутбука или просмотра телевизора.
Ветряная установка мощностью 1 кВт для дачи будет стоить уже от 35 тыс. руб.
Стоимость 1 кВт электроэнергии на ноябрь 2010 г. составила 2,36 руб. Отсюда можно сделать вывод, что ветряная установка мощностью в 1 кВт окупится примерно через 10 лет.
Солнечная энергия для света и тепла
Использование солнечных лучей в качестве источника добывания электричества — еще один успешный вариант, применяемый в западных странах. Конечно, солнечные лучи в нашем регионе не балуют нас круглый год, а облачная погода лишь уменьшает количество получаемой энергии. Тем не менее солнце способно проникать сквозь тучи. В сильную облачность мощность солнечной энергии составляет 100 Вт/м 2. Лишь при чрезмерно сильной облачности данная цифра может понизиться. Правда, для получении 10 кВт придется собрать энергию со 100 м 2 солнечных батарей.
Для этого используются элементы (рис. 2.5), которые преобразовывают солнечную энергию напрямую в электрическую. Такой процесс преобразования называется фотоэлектрическим эффектом.
Говоря об использовании солнечной энергии, можно отметить ряд ее преимуществ. Это экологически чистый, бесшумный способ получения электричества. Особой популярностью солнечные батареи начинают пользоваться
Рис. 2.5. Солнечная батарея на крыше дома
в местах, где отсутствует электричество. Их мощности хватает для снабжения целого дома, обеспечения работы холодильных установок и организации работы системы водоснабжения. Энергия, выработанная за день, может храниться ночью в аккумуляторных батареях.
Солнечные фотоэлектрические установки могут использоваться в работе автономно, снабжая электроэнергией предметы бытовой техники, компьютер и телевизор, а также в качестве резервных систем, когда возникают частые перебои с электроэнергией в сети или ее недостаточно.
Фотоэлектрический элемент и принцип его действия
В получении электричества от солнечных лучей используется модуль, который состоит из фотоэлектрических элементов (рис. 2.6). При попадании солнечных лучей на фотоэлемент часть света (фотон) поглощается. Фотон имеет очень небольшое количество энергии. В процессе поглощения в солнечном элементе освобождается электрон. С обеих сторон фотоэлектрического элемента имеются токоотводы.
Рис. 2.6. Фотоэлектрический элемент
В тот момент, когда фотон поглощается, в цепи возникает ток. Электричество, которое генерируется в солнечном элементе, либо используется сразу, либо хранится в аккумуляторной батарее.
Минимальный срок службы фотоэлектрических элементов — 20 лет, основной причиной выхода из строя оборудования считается воздействие окружающей среды.
Проведенный анализ работы батарей показал, что через 25 лет их эффективность начинает снижаться. Тем не менее солнечные батареи прослужат вам лет 30. Это касается поликристаллических модулей, батареи из аморфного кремния и тонкопленочные имеют срок службы от семи лет. Уже после первых двух лет работы тонкопленочные модули могут потерять 40 % своей эффективности. Аккумуляторные батареи, которые идут в комплекте с модулем, могут проработать от 2 до 15 лет.
Для изготовления солнечных элементов применяются материалы, способные проводить электричество напрямую. Большая их часть сегодня изготавливается из кремния, который является полупроводником.
В современном мире существуют солнечные элементы нескольких видов: монокристаллические, поликристаллические и аморфные. Они отличаются организацией атомов кремния в кристалле. Коэффициент полезного действия (КПД) преобразования энергии света в солнечных элементах также различен. Первые два вида имеют более высокий КПД по сравнению с третьим.
Солнечный элемент состоит из двух слоев кремния различной проводимости и заднего контакта. Сверху элемент покрыт металлическими контактами, антибликовое покрытие придает ему синий оттенок.
В последние годы появились новые виды солнечных элементов. Это тонкопленочные, из тел-лурида кадмия и медь-индий-диселенида.
Электричество в солнечном элементе образуется только в тот момент, когда модуль освещается светом. Принятая единица измерения — Вт/м2. Количество образованного электричества напрямую зависит от интенсивности солнечных лучей (рис. 2.7).
Для фотоэлектрических установок применяется понятие «номинальная мощность», которое измеряется в ваттах и обозначает количество вырабатываемой энергии при оптимальных условиях.
К примеру, солнечные батареи из кристаллических кремниевых элементов площадью 1 м2 имеют номинальную мощность 100 Вт. Стоит отметить, что продуктивность работы солнечного элемента падает при повышении его температуры больше +25 °C.
4
Рис. 2.7. Принцип действия фотоэлектрического элемента: 1 — свет; 2—фронтальный контакт; 3 — негативный слой; 4—слой p-n-перехода; 5—позитивный слой; 6—задний контакт
Фотоэлектрические модули и системы
Солнечные элементы, взятые по отдельности, не способны обеспечить нужным количеством электричества весь дом, поэтому они применяются в работе совместно и образуют панели. Такие панели (рис. 2.8) различаются по размерам и типам. Чаще всего используются кремниевые фотоэлектрические модули размером от 0,4 до 1,6 м 2, мощность которых от 40 до 160 Вт при хорошем освещении. Панели, объединяясь, образуют солнечные батареи для получения большой мощности. КПД выпускаемых панелей составляет от 5 до 15 %. Это означает, что из всего света, попавшего на модуль, только 15 % будет преобразовано в электричество. Сегодня ученые разрабатывают панели, КПД которых составит до 30 %.
Солнечные батареи вместе с дополнительным оборудованием, проводящим электричество в дом, контроллером заряда, аккумуляторной батареей и инвертором образуют фотоэлектрическую систему. По-другому она называется солнечной станцией.
аб в
Комментариев нет:
Отправить комментарий