Встановлення акумулятора енергії на відкритому повітрі: температура, клас захисту IP та правила розміщення

Місце для акумулятора, придбаного разом із сонячною системою, рідко є очевидним: у багатьох будинках у гаражі чи технічному приміщенні просто немає вільної стіни. Тому перше питання завжди полягає в тому, чи можна встановити систему накопичення енергії на відкритому повітрі та які фактори навколишнього середовища можуть впливати на акумулятор, розміщений на відкритому повітрі.

У цій статті ми розглянемо, що означає ступінь захисту IP для систем накопичення енергії та який рівень захисту IP рекомендується для зовнішнього монтажу. Окремий розділ присвячено тому, в якому діапазоні температур зовнішній акумулятор працює безпечно: як холод впливає на продуктивність і заряджання, що відбувається при надто високій температурі, і при якій температурі нижче нуля за Цельсієм варто проектувати акумулятор з підігрівом.

Наостанок розглянемо з практичної точки зору, де і як можна безпечно розмістити акумулятор FoxESS на відкритому повітрі, коли необхідний механічний захист, яких відстаней та правил вентиляції слід дотримуватися під час зовнішнього монтажу, а також які найпоширеніші помилки при встановленні накопичувача енергії на відкритому повітрі. Викладене тут ґрунтується на технічних характеристиках виробника та відповідних стандартах, а не на загальних рекомендаціях.

Чи можна встановлювати систему накопичення енергії на відкритому повітрі?

Коротко кажучи: так, але не всі. Встановлення системи накопичення енергії на відкритому повітрі можливе лише в тому випадку, якщо виробник спеціально сертифікував дану модель для цього, і це зазначено в технічному паспорті. Значна частина сучасних побутових акумуляторів LiFePO₄ відповідає цим вимогам: згідно з заводським технічним паспортом FoxESS EP12, модуль має ступінь захисту IP65, охолоджується за допомогою природної конвекції, а місцем установки може бути як відкритий простір, так і приміщення. Це підтверджує й міжнародна дистриб’юторська документація: довговічна конструкція зі ступенем захисту IP65 робить модуль придатним як для внутрішнього, так і для зовнішнього монтажу.

Однак сама по собі класифікація не означає повної свободи дій. Згідно з міжнародною практикою монтажу, тривале сонячне опромінення не рекомендується, оскільки постійне теплове навантаження погіршує ККД, прискорює зношування та скорочує термін експлуатації, тому доцільно обирати затінене, добре провітрюване місце або захисну конструкцію. Також варто ще до укладення договору уточнити умови гарантії, оскільки більшість виробників акумуляторів пов’язують дію гарантії з дотриманням вимог щодо розміщення на відкритому повітрі.

Які фактори навколишнього середовища можуть впливати на акумулятор, розміщений на відкритому повітрі?

Акумулятор, що стоїть на відкритому повітрі, зазнає зовсім інших навантажень, ніж той, що знаходиться в опалювальному гаражі. Варто окремо розглянути чотири групи факторів впливу.

Тепло та пряме сонячне випромінювання. Пряме сонячне випромінювання в другій половині дня є найкритичнішим, оскільки воно може підвищити внутрішню температуру пристрою значно вище за температуру навколишнього повітря, а тривале термічне навантаження прискорює зношування та погіршує довгострокову продуктивність.

Холод. У холодну погоду знижується ємність акумулятора та погіршується ефективність заряджання, а система управління батареєю (BMS) може обмежити, уповільнити або навіть зупинити заряджання.

Волога та конденсат. Через щоденні перепади температури конденсат, що утворюється всередині корпусу, утворює шляхи проникнення між провідними поверхнями, що спричиняє корозію друкованих плат, роз’ємів, а також проводів датчиків температури.

Пил, сіль та забруднення повітря. У вологому середовищі з солоним повітрям частинки, що осідають, окислюють з’єднувачі та корпус, що збільшує перехідний опір, спричиняє локальне нагрівання та, зрештою, призводить до несправності з’єднання.

Жоден із цих факторів сам по собі не виключає можливості використання акумулятора на відкритому повітрі, але разом вони чітко пояснюють, чому кожен серйозний виробник рекомендує тінисте, добре провітрюване місце, захищене від опадів. Ризик механічного пошкодження розглядається в окремому розділі.

Що означає ступінь захисту IP для накопичувачів енергії?

IP-захист — це скорочення від англійського терміна Ingress Protection, що в перекладі означає «захист від проникнення». Класифікацію в Угорщині визначає стандарт MSZ EN 60529:2015, а на міжнародному рівні — стандарт IEC 60529, причому ступені захисту встановлюються за допомогою практичних випробувань.

Код складається з двох цифр: перша вказує на рівень захисту від твердих тіл та пилу, друга — від води, і в обох випадках чим вище число, тим сильніший захист.

Однак варто знати про одне обмеження. Захист за стандартом IP стосується виключно проникнення твердих тіл та вологи, він не надає інформації щодо стійкості до УФ-випромінювання, хімічної стійкості або вибухозахисту. Тому навіть корпус з високим ступенем захисту не робить затінення зайвим.

Який рівень захисту IP рекомендується для зовнішнього монтажу?

Для зовнішнього використання базовим рівнем є IP65: цей рівень забезпечує повний захист від пилу та захист від струменів води під низьким тиском, що надходять з усіх боків. З огляду на умови опадів у нашій країні це охоплює дощ, бризки води та пил.

У більш відкритих місцях IP66 забезпечує більший запас міцності, оскільки цей рівень захисту захищає навіть від сильного струменя води.

У побутових умовах зазвичай використовується клас IP65: у заводській специфікації FoxESS EP12 Plus також вказано саме цей клас захисту, при природному конвекційному охолодженні, настінному або підлоговому монтажі, як у приміщенні, так і на відкритому повітрі. Цього захисту достатньо, доки пристрій не потрапляє під постійний струмінь води, у яму, що може затоплюватися, або в засніжену нішу. Перед монтажем перевірте весь ланцюг, а не лише акумулятор: розподільна коробка, що використовується для з’єднання декількох модулів, також має клас захисту IP65, і кабельні вводи повинні відповідати цьому ж рівню.

У якому діапазоні температур зовнішній акумулятор працює безпечно?

У технічних характеристиках виробника ви знайдете два окремі діапазони, і все залежить від того, про який варіант йдеться. Згідно з технічними характеристиками FoxESS EP12 у базовій комплектації заряджання дозволено в діапазоні від 0 до 55 °C, а розряджання — від -10 до 55 °C. У моделі EP12 Plus з підігрівом цей діапазон значно ширший: як заряджання, так і розряджання можуть відбуватися в діапазоні від -25 до 55 °C, оскільки вбудований підігрів піднімає температуру елементів до безпечного діапазону ще до початку заряджання. Жодне з цих значень не вказує на ідеальні умови експлуатації, а лише визначає межі роботи: оптимальний діапазон для літієвих елементів значно вужчий — приблизно від 15 до 35 °C. 

Як холод впливає на продуктивність та заряджання акумулятора?

Розряджання та заряджання — це дві різні речі. Розряджати можна й у холоді, просто енергії ви отримаєте менше: при температурі нижче нуля ємність, яку можна отримати, може знизитися до 50–70 відсотків від номінальної, оскільки зростає внутрішній опір.

Заряджання ж має суворі обмеження. Під час заряджання при температурі нижче нуля літій-іони не вбудовуються належним чином в анод, натомість на його поверхні осідає металевий літій, що призводить до незворотної, накопичувальної втрати ємності та виходу елемента з ладу. Тому якісна система управління батареєю (BMS) блокує зарядку при температурі нижче нуля і відновлює її лише після того, як елементи нагріються.

Що відбувається з акумулятором при надто високій температурі?

У бік підвищення температури такої різкої межі немає, тут проблемою є повільний знос. Приблизно вище 35 °C хімічні процеси всередині елемента прискорюються, що означає швидшу деградацію та більшу теплову навантаження. Існують також дані вимірювань: при підвищенні робочої температури з 25 °C до 55 °C деградація максимальної ємності заряду через 260 циклів зросла з 4,22 % до 13,24 %. Пристрій компенсує це за допомогою захисних механізмів: у умовах сильної спеки, приблизно вище 40 °C, система управління знижує потужність заряджання та розряджання, а при досягненні верхньої межі в 55 °C — повністю зупиняє роботу. Це забезпечує безпеку під час експлуатації, але призводить до втрати корисної ємності саме в літні дні з найбільшим навантаженням. 

При якій температурі за Цельсієм варто проектувати акумулятор, що піддається нагріванню?

Відповідь проста: 0 °C. Це той поріг, нижче якого заряджання стає ризикованим і нижче якого більшість виробників категорично забороняє заряджання без ефективного опалення. Отже, на практиці питання полягає не в тому, скільки градусів становить найхолодніша ніч, а в тому, чи температура елементів регулярно опускається нижче точки замерзання у вибраному місці.

У неопалюваному зовнішньому приміщенні в умовах помірного клімату взимку це цілком ймовірно, тому тут потрібна батарея з підігрівом. Модель FoxESS EP12 Plus з підігрівом саме це і вирішує. Про реальний досвід встановлення та незалежні вимірювання можна прочитатив підсумковому звіті про тестування системи зберігання енергії FoxESS .

Де і як безпечно розмістити акумулятор FoxESS на відкритому повітрі?

Почніть з конструкції. Модуль FoxESS EP12 Plus має розміри 710 × 640 × 185 мм і вагу 98 кг, встановлюється на стіну або на підлогу; таку вагу може безпечно витримати лише міцна стіна або стабільна основа.

Далі розміщення акумулятора визначається трьома критеріями:

• Тінь і вентиляція: у затіненому, добре провітрюваному місці або під захисною конструкцією, де пристрій не перебуватиме цілий день під палючим сонцем.

• Вода та сніг: піднятий над рівнем ґрунту, на закріпленому консолі або на зміцненому фундаменті, подалі від місць, що можуть затоплюватися, та спринклерів.

• Пожежна безпека: згідно з міжнародною практикою встановлення, зовнішній накопичувач енергії не повинен розміщуватися ближче ніж на 0,9 метра від дверей та вікон, а в житлових приміщеннях та спальнях його взагалі не можна встановлювати. Не можна також розміщувати його на шляхах евакуації та в коридорах.

На сторінці продуктів акумуляторів FoxESS ви можете перевірити точну вагу та дозволений виробником спосіб монтажу для кожної моделі, перш ніж вибрати стіну. Уникайте також вузьких, закритих ніш: навколо пристрою з природним конвекційним охолодженням має циркулювати повітря.

H3: Коли необхідний механічний захист?

Механічний захист необхідний там, де облицювання може зазнати удару. Три типові випадки: автомобільний рух (місце для паркування, в’їзд у гараж, маневрування у дворі), фасад, доступний із громадського простору та не огороджений, а також траєкторія снігу чи льоду, що зісковзує з даху.

У таких випадках рішенням є протиударні стовпчики, металеві огорожі, бетонні бордюри або шафи, що зачиняються. Практика видачі дозволів на монтаж розглядає це як окремий пункт: на плані об’єкта необхідно вказати місце розташування акумулятора, відстані від вікон та дверей, а також засоби захисту від ударів. Ступінь захисту IP тут не допоможе, оскільки він стосується лише проникнення пилу та води. У разі використання шафи, що замикається, слід подбати про збереження вентиляції, інакше через тепловий захист відбудеться втрата продуктивності.

Яких відстаней та правил вентиляції слід дотримуватися під час зовнішнього монтажу?

Точні значення завжди вказані в інструкції з монтажу, але загальні вимоги на ринку є схожими. Інструкція з монтажу типового побутового накопичувача енергії передбачає вільний простір над і під пристроєм не менше 30 см, з боків — 10 см вільного простору, а перед фасадом — приблизно 120 см місця для монтажних та сервісних робіт; крім того, виключає евакуаційні шляхи та спальню, а також забороняє пряме сонячне опромінення.

При встановленні декількох модулів стандарт пожежної безпеки встановлює окреме правило: між побутовими пристроями має бути відстань не менше 0,9 метра, якщо тільки випробування виробника на вогнестійкість не допускають меншої відстані.

Якщо інвертор також розміщується назовні, не встановлюйте його безпосередньо над акумулятором. Інвертор, закритий у тісній, погано провітрюваній шафі, нагріває повітря, а акумулятор поглинає це тепло, тому система постійно бореться з підвищеною температурою. Тому під час вибору інверторів FoxESS зверніть увагу також на відповідні відстані між компонентами.

Закрита шафа сама по собі не є рішенням. У випадку з елементами LiFePO4 метою є не відведення газів, а відведення тепла, тому пасивна або активна вентиляція повинна постійно забезпечувати повітрообмін. На ділянці, схильній до затоплення, підніміть пристрій вище, навіть на один метр над рівнем ґрунту.

Поширені помилки при встановленні акумуляторної батареї на відкритому повітрі

Більшість помилок пов’язана не з самим виробом, а з проектуванням.

• Плутанина між класом захисту IP та стійкістю до погодних умов. Код IP стосується лише захисту від проникнення твердих тіл та вологи, не надає інформації щодо стійкості до УФ-випромінювання, а про тепловий вплив сонячного проміння взагалі не згадує.

• Модуль без системи обігріву для неопалюваного приміщення. Якщо взимку температура елементів опускається нижче нуля, система управління батареями (BMS) блокує зарядку, і частина зимової енергії безкорисно надходить у мережу.

• Закритий, невентильований корпус. Навколо пристрою з природним конвекційним охолодженням повітря має циркулювати, інакше система теплового захисту знизить потужність.

• Монтаж поблизу дверей або вікон. Правила пожежної безпеки передбачають мінімальну відстань 0,9 метра, і виправити це згодом буде дорого.

• Неперевірена статика. Модуль вагою майже 100 кг не можна встановлювати на гіпсокартонну стіну або на основу без бетонного фундаменту.

• Поспішний вибір моделі. У рамках Програми домашнього накопичення енергії можна отримати безповоротну субсидію в розмірі до 2,5 мільйона форинтів, і кошти можуть швидко вичерпатися, але пропущена через терміни перевірка технічного завдання може негативно відбитися на вас протягом багатьох років.

Перш ніж підписувати, попросіть надати виконавчий план із зазначенням точного місця розташування, відстаней та типу накопичувача.

Поширені запитання

Чи можна встановлювати будь-який накопичувач енергії на відкритому повітрі?

Ні. Тільки той тип, у технічному паспорті якого вказано «на відкритому повітрі» як місце встановлення. Технічний паспорт FoxESS EP12 дозволяє як зовнішнє, так і внутрішнє встановлення. Не приймайте рішення без технічного паспорта: від цього може залежати дійсність гарантії. Для неопалюваного зовнішнього місця завжди плануйте використання опалювальної версії.

Який рівень захисту IP необхідний для зовнішнього монтажу?

Для зовнішнього монтажу базовим рівнем є IP65: повний захист від пилу та захист від струменів води під низьким тиском, що надходять з усіх боків. У більш відкритих місцях рівень IP66 забезпечує додатковий захист, оскільки захищає навіть від сильних струменів води.

Чи заряджається акумулятор при температурі нижче нуля?

У стандартній комплектації — ні: при температурі нижче 0 °C виробники забороняють заряджання, а система BMS також блокує цю функцію. У версії з підігрівом — так, FoxESS EP12 Plus можна заряджати та розряджати в діапазоні від -25 до 55 °C, оскільки система підігріву попередньо нагріває елементи.

Покласти на сонячне місце чи в тінь?

У тінь. Тривале сонячне опромінення погіршує ККД і прискорює старіння, а при температурі близько 40 °C система управління знижує потужність заряджання та розряджання. Ідеально підійдуть карниз, навіс або стіна, орієнтована на північ.

Яку відстань слід дотримувати від дверей та вікон?

Міжнародні норми пожежної безпеки передбачають відстань не менше 0,9 метра від дверей та вікон, а також таку саму відстань між модулями. Не можна встановлювати в житлових приміщеннях, спальнях та на шляхах евакуації.