Як правильно вибрати акумулятор для будинку та не помилитися

Правильно підібраний акумулятор для ДБЖ продовжує підсумковий термін служби «безперебійника», забезпечує стабільність роботи обладнання та автономність техніки, що підключається. Щоб вибрати відповідну батарею, слід розібратися в деяких ключових аспектах - які бувають технології виробництва акумуляторів, як розрахувати необхідні показники напруги та ємності, як правильно врахувати зарядні струми та підключити до ДБЖ кілька батарей, щоб збільшити запас автономності?

правильний вибір акумуляторів для будинку фото

У питанні вибору акумулятора для безперебійника потрібен творчий підхід. Звичайно ж, завжди можна купити акумулятор з аналогічними характеристиками тієї, яка вже була встановлена (робочою напругою, ємністю та габаритами). Такий крок виправданий, коли стара АКБ повністю влаштовувала, проте зносилася і потребує заміни. Набагато частіше виникає потреба наростити енергоємність складання, щоб продовжити час автономної роботи резервованої від «безперебійника» техніки. Рідше трапляються ситуації, пов'язані з необхідністю підбору акумуляторної батареї меншої ємності, щоб вона встигала зарядитись за графіками вимкнення світла.

Акумулятор більшої ємності для ДБЖ суттєво продовжує час роботи підключеного навантаження. Але тут важливо враховувати величину зарядного струму (про це повідомлено нижче у відповідному розділі). Говорячи коротко, «безперебійник» невеликої потужності з енергоємною батареєю просто не зможе видати належний зарядний струм і акумулятор буде занадто довго заряджатися. Заряджання малими струмами є найбільш щадним для АКБ і продовжує його експлуатаційний ресурс, однак при регулярних відключеннях світла користувач зіткнеться з проблемою постійного недозаряду акумулятора. Плюс до цього габарити батареї збільшеної ємності, напевно, будуть більшими, ніж у «рідної» АКБ — в корпус «безперебійника» акумулятор не поміститься.

Що ж до вибору меншої батареї, ніж передбачалося спочатку, не рекомендується урізати енергоємність надмірно — наполовину менший акумулятор може перегріватися через нештатні навантаження. Ємність АКБ бажано підбирати приблизно на 20 - 30% менше початкової, не більше.

Принцип роботи всіх АКБ для "безперебійників" однаковий - вони накопичують електричний заряд і віддають його у разі перебоїв з енергопостачанням від мережі. Відмінності полягають у конструктивних особливостях будови акумуляторів. На сучасному ринку представлено кілька поширених технологій АКБ. Давайте розберемося в їх особливостях, щоб легше було підібрати потрібне рішення технічно і з погляду товщини гаманця.

Технологія акумуляторів

Гелеві акумуляторні батареї (GEL)

гелеві акумулятори Toyama для будинку фото

Підвід класичних свинцево-кислотних акумуляторів, які багатьом знайомі за сегментом автомобільних АКБ. У батареях типу GEL використовують гелеподібний електроліт. GEL-акумулятори найкраще пристосовані під циклічний характер роботи, також вони спокійнісінько витримують глибокий розряд. Гелеві батареї можуть довго залишатися незарядженими і при цьому не втрачати своїх початкових властивостей.

У «безперебійниках» акумулятори типу GEL використовуються нечасто. Це пов'язано з тим, що вони заточені під схему роботи, коли батареї потрібно довго навантажувати з розрядкою майже до нуля, потім заряджатися і знову забезпечувати тривале автономне живлення. Для буферного режиму, який характерний для більшості ДБЖ, ця технологія з ряду причин особливо не годиться.

Придбавати гелеві батареї має сенс у тих випадках, коли «безперебійнику» доводиться вмикатися практично щодня і довго (наприклад, у нестабільних мережах з постійними та тривалими збоями у подачі електроенергії). Найкраще GEL-акумулятори поєднуються з просунутими ДБЖ типу Online, де батарея бере безпосередню участь у стабілізації напруги, а тому вона постійно задіяна.

До основних мінусів технології відносять підвищену чутливість до коротких замикань та досить дорогу вартість як для масового споживчого сегменту.

Склотканинні (AGM) АКБ

AGM акумулятори Toyama для будинку фото

Ще один різновид свинцево-кислотних акумуляторів типу, що не обслуговується. Всередині корпусу AGM-батарей знаходиться електроліт в абсорбованому стані (Absorbed Glass Mat). Відсіки такого акумулятора заповнені пористим скловолоконним матеріалом, який містить у собі кислоту. Така технологія дозволяє виключити виділення газів та зробити АКБ герметичною.

AGM-акумулятори добре вписуються в концепцію буферної роботи джерел безперебійного живлення, коли безперебійник довгий час стоїть напоготові, щоб у разі збою ненадовго підтримати енергопостачання. Їх характерними рисами характеру можна назвати тривалий термін служби (понад 10 років), відсутність «ефекту пам'яті», низький рівень саморозряду, придатність до встановлення батареї у будь-якому зручному положенні.

У мінуси технології AGM зумовлено погану переносимість перезарядів. Втім, при використанні якісного контролера живлення або вбудованої BMS-плати ця проблема повністю зводиться нанівець.

Корисно знати. Щось середнє між гелевими та AGM-батареями – це мультигелеві АКБ (MGEL або MG). Вони пористі пластини просочені гелевим електролітом, що дозволяє отримати експлуатаційні характеристики посередині між «чистими» GEL і AGM. Прокладання зі скловолокна в конструкції мультигелевих акумуляторів підтримує процес рекомбінації активної речовини, тим самим такі АКБ краще переносять глибоку розрядку.

Карбонові акумулятори

Просунута різновид свинцево-кислотних АКБ зі свинцевими пластинами, які збагачують вуглецем (карбоном). Це знижує ймовірність терморозгону – коли через нагрівання електроліту може статися коротке замикання. Карбонові батареї мають експлуатаційні ресурси до 15 років, але пред'являють дуже специфічні вимоги до режиму зарядки. Їх рекомендується розряджати не нижче 30% і заряджати не більше ніж на 90%. Підходять акумулятори карбонові тільки для ДБЖ з можливістю встановлення відповідних параметрів зарядки.

Літій-іонні (Li-Ion) акумуляторні батареї

Як електроліт акумулятори Li-Ion використовують тверду речовину, що містить в собі метал літій. Такі властивості дозволяють зробити батарею компактнішою і наділяють її стійкістю до постійної розрядки. Літій-іонні акумулятори для ДБЖ не схильні до «ефекту пам'яті» і здатні досить швидко заряджатися. Термін служби у літій-іонних АКБ теж пристойний - окремі екземпляри таких акумуляторів витримують понад 1500 циклів заряду/розряду.

Без недоліків у даного варіанта теж не обійшлося - перш за все, акумулятори Li-Ion виявляють підвищену чутливість до низьких або підвищених температур. А при перевантаженні батарея Li-Ion може спалахнути або навіть вибухнути. Спільно з такими АКБ важливо використовувати якісний контролер живлення.

Літій-залізо-фосфатні акумулятори (LiFePO4)

Літієві (LiFePO4) акумулятори Toyama для будинку фото

Розробка літій-залізо-фосфатних АКБ велася з метою усунення деяких недоліків оригінальної технології Li-Ion. Батареї типу LiFePO4 можуть похвалитися великою кількістю робочих циклів заряду/розряду, хімічною та термічною стабільністю, переносимістю низьких та високих температур в експлуатаційному режимі роботи, нетривалим часом заряду з використанням високих струмів. Заряджати акумулятори LiFePO4 можна до нульової температури за шкалою Цельсія.

Акумуляторам LiFePO4 не страшні перевантаження та перезаряди, вони чудово справляються з високими піковими навантаженнями і тримають стабільну робочу напругу майже до повного розряду. Також такі батареї видають високий ККД, мають тривалий термін експлуатації і мають низький рівень саморозряду. Складання з акумуляторів LiFePO4 підходять для резервного живлення за допомогою ДБЖ найрізноманітнішої електронної техніки.

Як розрахувати необхідну ємність акумулятора

Для визначення необхідної ємності АКБ важливо розрахувати сумарну потужність резервованого навантаження, що складається за паспортами електроприладів або таблицею потужностей:

Зразкове споживання електроенергії різною технікою

таблиця споживання електроенергії різною технікою фото

Знаючи, яке саме навантаження передбачається резервувати від «безперебійника», можна приступати до прорахунків ємності акумулятора на конкретний час роботи. Для цього використовується така формула:

E = (P • T) / (V • K),

E - це ємність батареї в ампер-годинник (Ач);
P - сукупна потужність устаткування, що підключається у ватах (Вт);
T - час резервування навантаження в годинах (год);
V - напруга акумулятора у вольтах (В);
K — коефіцієнт ємності, що використовується, який враховує частину витраченого заряду на енергопостачання навантаження; зазвичай, тут беруть усереднений варіант 0.8, рідше коефіцієнт приймають за «одиницю».

Припустимо, перед нами поставлене завдання налагодити від ДБЖ резервне живлення опалювального котла та його електроніки, що управляє, протягом до 4 годин. Потужність всього обладнання, що підключається, становить близько 100 Вт, напруга акумулятора - 12 В (одна 12-вольтова батарея або два акумулятори по 6 В, підключених паралельно):

(100 • 4) / (12 • 0.8) = 41.66 (Аг)

Для наших цілей пригодиться акумулятор ємністю до 50 Ач - це з урахуванням майже 20% про запас. Або можна придбати кілька батарей меншої ємності, які у сумі дають необхідний запас енергії. У опалювальних контурах із циркуляційним насосом додатково необхідно накинути від 50 до 100 Вт потужності зверху (залежно від конкретної моделі насоса) та виконати прорахунки під задані параметри потужності.

Корисно знати. Зазначимо, що при використанні у схемі кількох АКБ передбачається можливість наростити вольтаж або загальну ємність складання за способами підключення акумуляторів:

паралельне підключення підсумовує вольтаж батарей (три умовні акумулятори по 6 В дають у сумі напругу 18 В);
послідовна схема дозволяє збільшити загальну ємність складання (дві умовні батареї ємністю 40 Ач видають сумарну енергоємність 80 Ач).

Бувають і обернені ситуації, коли ємність АКБ відома, а необхідно прорахувати час резервного живлення навантаження. У такому разі формула трохи видозмінюється:

T = (E · V · K) / P,

T - час резервування навантаження в годинах (год);
E - ємність батареї в ампер-годинниках (Ач);
V - напруга акумулятора у вольтах (В);
K — коефіцієнт ємності, що використовується, який враховує частину витраченого заряду на енергопостачання навантаження; зазвичай, тут беруть усереднений варіант 0.8, рідше коефіцієнт приймають за «одиницю»;

P - сукупна потужність устаткування, що підключається у ВАТ (Вт). Припустимо, маючи ДБЖ з 12-вольтовим акумулятором ємністю 50 Ач, необхідно організувати резервне харчування холодильника. Скільки він протягне за відключення світла? Наприклад візьмемо, що компресор холодильного агрегату з потужністю споживання 200 Вт працює приблизно по 2 хвилини з інтервалом через 10 хвилин. Середнє значення енергоспоживання становить 200 Вт • 2 хв. / 10 хв. = 40 Вт. Цю цифру ми і беремо як величину P :

(50 • 12 • 0.8) / 40 = 12 (годин)

Підключаючи інше обладнання, потрібно приплюсувати до параметрів енергоспоживання холодильника та його потужність, після чого заново розрахувати час роботи сумарного навантаження.

Зарядний струм акумулятора

Важливим фактором при виборі акумуляторів для ДБЖ є зарядний струм. Це сила струму, яка подається на батарею від «безперебійника». Якщо ви ставите штатний акумулятор, про цей параметр можна не турбуватися, але все ж таки важливо його перевірити. В іншому випадку необхідно обов'язково врахувати струм заряджання. У характеристиках АКБ він вказується нечасто, проте приблизно розрахувати показник можна шляхом розподілу ємності акумулятора на 10. Тобто. для умовної батареї ємністю 100 Ач зарядний струм повинен бути близько 10 Ач (а отже зарядиться вона приблизно за 10 годин). Значне перевищення зарядного струму призводить до швидкого зношування АКБ, а зарядка малими струмами нічим поганим не обіцяє, але може надовго розтягнутися за часом.

Зазначимо, що сказане справедливо для нормальних умов. У ритмі життя з відключеннями світла за графіками та поза розкладом можна піти на поводі у компромісів. Заряджати батарею 10 годин часто буває недозволеною розкішшю. Відповідно, важливо правильно розставити пріоритети - зарядка акумулятора більшими струмами цілком допускається, хоч і відбувається на шкоду довговічності АКБ. Вдвічі урізати час зарядки умовного акумулятора на 100 Ач можна за умови використання зарядного струму 20 А, батареї ємністю 50 Ач — струмом 10 А тощо. Акумулятор у таких випадках "проживе" менше, але й ви не залишитеся без резервного живлення.

Приблизний час автономної роботи від акумуляторних батарей

час автономної роботи акб фото

У деяких моделях «безперебійників» з можливістю підключення до ПК або смартфону (наприклад, по мережі Bluetooth) є калібрувальний режим, що дозволяє вибрати і встановити оптимальну величину зарядного струму під акумуляторну збірку або власні переваги.

Чи можна використовувати ДБЖ стартерні (автомобільні) акумулятори?

Стартові або стартерні АКБ працюють у двох основних режимах: короткочасні розряди високим струмом під час роботи стартера та нечасті довготривалі розряди малим струмом при роботі споживачів на вимкненому двигуні. «Безперебійники» ж припускають дещо іншу схему роботи з частими глибокими розрядами акумулятора, чого традиційні автомобільні свинцево-кислотні батареї зовсім не люблять. Разом з ДБЖ їх робота цілком можлива, але лише за дотримання певних умов. Головне з таких – робоча напруга «безперебійника» має бути кратною 12 В. Якщо воно нижче (наприклад, 4 або 6 В), підключити автомобільний акумулятор не вийде; вище, але кратно 12 - можна зібрати збірку з декількох послідовно з'єднаних автомобільних АКБ, але ємність такого рішення може виявитися надмірно велика.

Ще один обмежуючий фактор застосування свинцево-кислотних автомобільних акумуляторів у зв'язці з ДБЖ - це пожежо та вибухонебезпечність процесу зарядки (при кипінні рідкого електроліту виділяються водень і кисень, а корпус у класичних стартерних АКБ зазвичай негерметичний і відведення таких «виділень» здійснюється буквально « вулицю»). Також автомобільні батареї мають трішки більшу робочу напругу, що обіцяє постійним недозарядом акумулятора, не розраховані на тривалу роботу та глибокі розряди (понад 50% від початкової ємності). У сухому залишку вони більше годяться як тимчасове рішення для авральних ситуацій, але ніяк не виглядають надійним варіантом акумуляторів для безперебійників. Все-таки стартові АКБ разюче відрізняються за характером роботи від тягових, які прийнято використовувати в ДБЖ.

ДБЖ із грамотно підібраною батареєю допоможе налагодити автономну роботу комп'ютерної та найбільш затребуваної побутової техніки при частих перебоях з електропостачанням. Як альтернатива їм навчилися робити збірки з автоінвертора та стартерної АКБ. Докладніше про такі розповіді у матеріалі «Як вибрати автомобільний інвертор для створення систем автономного живлення від автоакумулятора».

Вага та характеристики гелевих акумуляторів Toyama NPG

Модель	Напруга	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	Volt	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	(V)	(Ah)	мм	мм	мм	мм	кг
	C20
NPG7-12	12	7	151	65	94	100	2.1	F2
NPG9-12	12	8.5	151	65	94	100	2.5	F1
NPG18-12	12	18	180	76	167	167	6	M5
NPG26-12	12	26	166	125	175	175	8.5	M6
NPG35-12	12	35	195	130	159	172	10.5	M6
NPG45-12	12	45	197	166	174	174	13.5	M6
NPG60-12	12	60	229	138	208	213	17	M6
NPG70-12	12	70	350	171	180	224	20	M6
NPG80-12	12	80	260	169	211	215	24	M6
NPG90-12	12	90	331	175	216	233	27	M8
NPG100-12	12	100	331	175	216	233	28	M8
NPG110-12	12	100	331	175	216	233	30	M8
NPG120-12	12	120	331	175	216	233	32	M8
NPG130-12	12	130	407	177	233	233	34	M8
NPG150-12	12	150	485	172	240	240	44	M8
NPG200-12	12	200	522	240	218	224	60	M8
NPG240-12	12	240	522	240	218	224	65	M8

Вага та характеристики AGM акумуляторів Toyama

Модель	Напруга	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	Volt	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	(V)	(Ah)	мм	мм	мм	мм	кг
	C20
NPM7.5-12	12	7.5	151	65	94	100	2.6	F1
NPM12-12	12	12	151	98	94	100	4.3	F1
NPM22-12	12	22	180	76	167	167	7	M5
NPM35-12	12	35	195	130	159	172	11	M6
NPM40-12	12	40	198	166	172	172	14	M6
NPM55-12	12	55	226	139	211	216	17.2	M6
NPM85-12	12	85	260	169	215	225	25	M6
NPM105-12	12	105	307	169	215	216	30.5	M6
NPM120-12	12	120	331	175	216	220	33	M8
NPM145-12	12	145	341	173	281	287	44	M8
NPM220-6	6	220	260	180	251	251	30	M8
NPM225-6	6	225	244	190	275	275	32	M8

Вага та характеристики літієвих акумуляторів Toyama LFP (LiFePO4)

Модель	Напруга	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	Volt	Ємність	Довжина	Ширина	Висота	Висота з клемами	Вага	Тип підкл.
	(V)	(Ah)	мм	мм	мм	мм	кг
LFP100-12	12	100	329	172	214	220	11.2	M8
LFP135-12	12	135	329	172	214	220	13.5	M8
LFP150-12	12	150	406	173	217	225	18	M8
LFP50-24	24	50	329	173	214	220	11.5	M8
LFP100-24	24	100	521	262	218	225	21.7	M8

Висновок

При виборі акумулятора для будинку потрібно детально та чітко підходити до цього питання. Для цього потрібно звертати увагу на всі детелі виробу. В першу чергу треба дивитись на заявлену виробником ВАГУ АКУМУЛЯТОРНОЇ БАТАРЕЇ. В нашому досвіді бували випадки, коли в середині корпусу були залиті металеві пластини для збільшення ваги акумулятора. Також були випадки, що виготовляли більший корпус акумулятора та всередину його вмонтовували акумулятор меншої величини.

Ще потрібно звертати увагу на виробника акумуляторних батарей. Якщо Вам потрібно купити акумулятор для будинку, звертайтесь тільки в офіційні магазини виробників, в яких є офіційні документи та офіційна гарантія на придбаний пристрій, посилання. Оберігайтесь неофіційних та дешевих пристроїв, які Вам не прослужать навіть і року.

Сподобалася стаття? Розкажіть друзям