Бесперебойник для насоса отопления и котла характеристики устройств и советы по выбору

Конструктивные особенности и принцип работы ИБП

Применяются агрегаты для выполнения ряда работ:

• автоматический переход на питание от аккумуляторов при перебоях подачи электроэнергии;
• фильтрация помех при импульсной подаче питания;
• при подаче постоянного напряжения в 12В преобразовывать ток в переменный в 220 В;
• стабилизировать сетевое напряжение при появлении скачков.

Автоматический переход на питание от накопителей, преобразование и фильтрацию импульсных помех выполняют все приборы, а вот стабилизировать могут только ИБП с нужным блоком автоматики.

В продаже представлены несколько видов ИБП для насоса отопления:

1. Резервные. Предназначены для обеспечения насосов электроэнергией при отключении центральной подачи. Приборы оснащены преобразователем напряжения, которое превращает ток в переменный и повышает до 220 вольт. Стабилизатора нет, для устранения помех применяется пассивный фильтр.
2. Линейно-интерактивные. Оснащены стабилизатором, который преобразует напряжение с небольшим отличием от номинального, преобразователем и фильтром.
3. С двойным инвертированием. Это более прогрессивное оборудование, которое может выпрямлять сетевое напряжение с запасанием части энергии в конденсаторе батарей. Второй инвертор преобразует постоянный ток в переменный, таким образом агрегаты выполняют двойную функцию – при поступлении большого напряжения сохраняют излишки, при недостаточности обеспечения, расходуют накопленный резерв. Инверторы управляются микроконтроллером, кварцевый генератор которого обеспечивает точность напряжения и подаваемой частоты.

Виды ИБП

Выделяют три типа прибора.

Резервный

Источник аварийного питания обеспечивает систему электричеством от сети. Если в работе последней возникают неполадки, устройство переключается на аккумулятор.

Постоянное напряжение с последнего поступает в преобразователь, где медленно меняется на переменное. Величина постепенно возрастает с номинальной до 220.

Фильтр блокирует импульсные помехи, мешающие стабильной эксплуатации.

Резервный источник имеет три преимущества над аналогами:

• Коэффициент полезного действия порядка 95%, иногда выше.
• Тихая работа, малое выделение тепла в окружающую среду.
• Дешевизна устройства.

Но также есть недостатки:

• Долгое переключение после потери прямого питания.
• Искажение напряжения.
• Нет возможности настроить амплитуду или частоту.

Интерактивный источник бесперебойного питания

Также известен как линейный. Он имеет одно отличие от резервного: вместо преобразователя установлен стабилизатор.

В его схеме размещён автоматический трансформатор, задействующий различные обмотки при изменении напряжения на входе в устройство.

Это помогает получить почти идентичный начальному выходной показатель. Система более продвинута в плане эксплуатации, но также включает преобразователь и фильтр.

Преимущества интерактивного ИБП:

• КПД до 95%.
• Тихая работа.
• Применение автоматического трансформатора.

К минусам относят:

• Долгое включение устройства при аварии электросети.
• Малую точность устройства.
• Далёкую от синусоиды форму напряжения.
• Частотные отклонения в некачественных моделях.

ИБП с двойным преобразованием и подключением внешнего аккумулятора

Эта конструкция значительно отличается от предыдущих. Инверторный источник бесперебойного питания выпрямляет напряжение, откладывая энергию в конденсаторы.

Фото 1. Источник бесперебойного питания модели Smart 312 для циркуляционного насоса, мощность 300 Вт, производитель — «Ecovolt».

Вторая часть прибора повторяет преобразование, переводя постоянный ток в переменный. Батареи, содержащие заряд, начинают отдавать его при резком скачке напряжения. Процессом управляет микроконтроллер со встроенным генератором. Последний, обычно, делают из кварца. Это увеличивает точность прибора, стабилизирует частоту.

Важно! Двойное инвертирование способствует получению синусоидального показателя, что является весьма важным для длительной эксплуатации. ИБП также должен включать аккумулятор, который заряжается при питании от сети

Допускается конструкция с отсоединяемой батареей. Последнюю в этом случае наполняют отдельно, а бесперебойник просто пропускает ток

ИБП также должен включать аккумулятор, который заряжается при питании от сети. Допускается конструкция с отсоединяемой батареей. Последнюю в этом случае наполняют отдельно, а бесперебойник просто пропускает ток.

Источники этого вида имеют следующие плюсы:

• Устройство способно работать в широком диапазоне значений, преобразуя напряжение.
• Большая точность при стабилизации показателей.
• Быстрое включение при потере питания от сети.
• Совпадение с частотой работы насоса.
• Отсутствие помех, несмотря на отсутствие фильтра.
• Форма напряжения близка к идеальной.

Недостатки: дороговизна и сильный шум от вентилятора.

Как выбрать бесперебойник

Быть может, кто-то не желает заморачиваться и тратить время на изготовление бесперебойника для насоса отопления и решит купить уже готовый прибор. Для таких людей ниже будут советы о том, как выбрать подходящий ИБП.

Купить прибор вы сможете в любом сантехническом или теплотехническом магазине, в которых, как правило, представлено внушительное количество разнообразных моделей. А дальше я расскажу про то, как правильно выбрать блок бесперебойного питания для циркулярного насоса.

Выбор по типу

Инверторный бесперебойник.

Обеспечение так называемой непрерывной синусоиды (подача тока на выходе не прерывается во время переключения с электросети на АКБ) является главным достоинством инверторных блоков бесперебойного питания.

Наилучшими характеристиками из вышеперечисленных ИБП являются инверторные модели (с двойным преобразованием). Из достоинств моделей – правильная форма выходного напряжения (синусоида, а не её формы вроде аппроксимационной или ступенчатой) и хорошая стабилизация. Из-за отсутствия высокочастотных помех на выходе бесперебойники с двойным преобразованием можно использовать для питания котлов с чуткой электроникой на борту. Из недостатков то, что они сильно шумят из-за установленных внутри кулеров.

Линейные бесперебойники.

Из достоинств этого вида то, что у них самый высокий КПД из всех перечисленных видов ИБП, а также то, что у них наименьшая стоимость.

Из недостатков – они не стабилизируют сетевое напряжение, питая насосы системы отопления. Циркулярный насос может выйти из строя, а вы останетесь без отопления из-за того, что в них используются самые простые преобразователи (форма тока от таких преобразователей не лучшего качества).

Выбор по мощности

Выбирая ИБП для циркулярного насоса, изучите мощность моделей и насоса. Для этого перед выбором прибора посмотрите в техпаспорт насоса и узнайте потребляемую им мощность. Результат умножьте на 3 для получения максимальной мощности бесперебойника. Это объясняется тем, что помпа отопления – это реактивная нагрузка, а значит, что при старте она потребляет мощность в 2-3 раза выше, чем номинальная. Поэтому при выборе ИБП предусмотрите хороший запас по мощности.

Емкость аккумуляторов

Если же в вашей местности отключения электроэнергии достаточно часты и продолжительны, то рекомендуется выбрать ИБП с аккумуляторной батареей на 100 ампер. Ведь небольшие бесперебойники могут работать на своих аккумуляторах лишь несколько часов из-за того, что бортовые батареи обладают небольшой ёмкостью, а такой прибор сможет проработать сутки или более, в зависимости от мощности используемого насоса.

Поэтому выбирайте бесперебойники с внешними подключаемыми аккумуляторами для обеспечения продолжительной работы системы отопления от резервного источника питания. Лучше всего подойдут гелиевые, необслуживаемые, АКБ.

Критерии выбора резервного источника питания

Когда возникает вопрос, какой бесперебойник выбрать для насоса отопления, следует подумать вот о чём. Как часто отключают электроэнергию, и на какой срок? Будет ли ещё что-то питаться от бесперебойника? Какое качество питаемой энергии? Какую сумму можно будет потратить на ИБП? Некоторые, возможно, сочтут нужным рассматривать определённые модели или производителей

Уже находясь в торговой точке, будет возможность обратить внимание на дизайн и цвет, габариты и вес будущей покупки

Определение требуемой мощности ИБП

Для определения мощности решают, какие потребители будут подключены. В паспортах этих устройств находят нужный показатель и складывают. Современные ИБП имеют запас мощности для запуска двигателей, об этом, как правило, указывают в паспорте. Длительность пиковых нагрузок небольшая, но этого вполне хватает для запуска насоса. Обычно запускать не приходится, так как автоматика срабатывает быстро, и насос продолжает крутиться.

Ёмкость батарей

Продолжительность работы ИБП напрямую зависит от энергии, запасённой аккумулятором. Казалось бы, чем больше ёмкость батарей, тем лучше, однако, здесь есть свои подводные камни.

На какой ток рассчитано зарядное устройство, должно быть указано в документе или на самом ИБП. На этот ток можно подбирать один аккумулятор или несколько. Если выбирается несколько, то зарядный ток каждого аккумулятора суммируется. Некоторые всё равно приобретают такие батареи, но заряжают их отдельно через дополнительный выпрямитель.

Аккумуляторы разделяются на две группы:

• стартовые;
• тяговые.

Стартовые способны быстро отдавать заряд, но после этого их необходимо как можно быстрее зарядить. Примером являются аккумуляторы на подвижном составе. Их отличие заключается в наличии заливных отверстий с пробками, через них доливают воду или кислоту (щёлочь)

Они стоят значительно дешевле тяговых, поэтому привлекают внимание

Стартовый аккумулятор

При установке таких батарей возникает необходимость следить за плотностью электролита. Размещать их можно в нежилых помещениях, подальше от отопительных котлов. Срок службы батарей будет напрямую зависеть от того, как долго они будут находиться в разряженном состоянии.

Тяговые аккумуляторы, напротив, специально разработаны на терпимость к длительным разрядкам. Их не нужно контролировать на предмет наличия и плотности электролита, можно устанавливать в жилых помещениях и работают они при высоких температурах. Недостатком является высокая цена.

Тяговый аккумулятор

Входное напряжение

В том случае, когда ИБП выполнен по резервной или интерактивной схеме, входное напряжение, при его наличии в сети и соответствии допустимым характеристикам, напрямую подаётся к нагрузке. Во второй схеме напряжение может регулироваться в достаточно широких пределах, в первом случае оно не регулируется совсем. Небольшие всплески напряжения небольшой продолжительности гасятся конденсаторами.

Напряжение на выходе и его форма

На выходе напряжение более стабильно благодаря постоянному источнику и неизменной нагрузке, а вот форма, за исключением инертной схемы, отличается от синусоидальной. Объясняется это работой электронного ключа, на котором выполнен генератор частот. Транзисторы ключа находятся в двух положениях: включено, выключено. Поэтому форма сигнала имеет прямоугольную форму. Добавляя сглаживающие конденсаторы её можно слегка изменить, преобразовав в трапецеидальную. Более сложные схемы позволяют добиваться приближённой формы синусоиды, но стоят они дороже.

Рис. 9. Синусоидальный и трапецеидальный ток

Комплектация

Комплекты ИБП с внешними АКБ

Большинство моделей (особенно российского производства) продаются как с батареями, так и без них. Это дает возможность приобрести достаточно дорогостоящее устройство в два подхода, собрав необходимую сумму на вторую покупку.

Покупать дешевые автомобильные или другие маломощные батареи не стоит – они не гарантируют стабильную работу онлайн-активной системы.

Офлайн-активная система (используется чаще для твердотопливных котлов) может какое-то время проработать на автомобильных аккумуляторах, но они в течение нескольких месяцев выйдут из строя, потому что не рассчитаны на такие большие нагрузки.

Приобретать АКБ отдельно лучше всего у тех же производителей, у которых был куплен электронный блок.

Если вы покупаете аккумулятор у другого продавца, убедитесь в правильности расчета мощности батарей. Для газовых котлов мощность должна быть не меньше 1000 ВА. Это ориентировочная цифра, — для каждой отопительной системы должен быть свой индивидуальный расчет.

Если он не проводится, покупать у другого производителя батареи нельзя.

В комплект также входит набор кабелей, которые понадобятся для подключения к газовому котлу. К инструкции по эксплуатации и гарантийному талону должен прилагаться документ по правильному монтажу.

Лучше всего выбирать модели со встроенными аккумуляторами, чтобы источник бесперебойного питания занимал меньше места, и не было лишней проводки, которую можно случайно повредить или отключить. Не зря у электриков считают, что чем больше проводов скрыто под корпусом, тем дольше устройство проработает.

Если у вас нет финансовой возможности сразу купить бесперебойник с полной комплектацией, лучше сначала приобрести малогабаритный ИБП (когда аккумуляторы выносные, а не встроенные).

А потом постепенно докупить батареи.

Это можно сделать, к примеру, в течение того времени, пока не нужно отопление и нет счетов за газ. Чтобы к наступлению холодов успеть вмонтировать в систему отопления резервное оборудование.

Достоинства и недостатки ИБП разного вида

Каждый прибор имеет плюсы и минусы:

1. Резервный ИБП. Отличается повышенным КПД, практически не шумит и не нагревается, недорого стоит, но при этом занимает много времени при переключении и искажает форму напряжения на выходе. В таких приборах нет возможности корректировать амплитуду и частоту тока.
2. Линейно-интерактивный источник. Не шумит и поддерживает высокий КПД, стабилизирует напряжение посредством автотрансформатора. К минусам относят низкую точность, длительный период переключения и трапециевидную форму напряжения. Также недорогие модели могут давать отклонения по частоте.
3. Инверторные агрегаты. Достоинства – точность стабилизации, работа в большом диапазоне сетевого напряжения, моментальное переключение и отсутствие помех на выходе с идеальной формой подачи напряжения. Но такой прибор дорого стоит и постоянно шумит вентилятором.

Чтобы насос отопления работал нормально, ИБП должен выдавать сигнал синусоидальной формы, а если на выходе сигнал преобразуется в форму меандра, ступенчатой синусоиды или трапеции, то двигатель насоса будет перегружен, что приведет к быстрому выходу оборудования из строя. Нужный параметр сигнала выдает только инверторный агрегат, поэтому если в доме часто отключают электропитание, стоит приобрести именно такой ИБП. Резервные источники подходят для строений с редкими перебоями подачи центрального электропитания.

Как выбрать ИБП для газового котла

Газовый котел отопления оснащен «капризной» электроникой, поэтому ИБП должен быть надежным и функциональным. Но выбрать его не так просто ввиду разнообразия технических параметров и того факта, что производят такие устройства многие компании.

Тип

ИБП для газового котла делятся на две разновидности: с аккумулятором и без. Первые легко устанавливаются и подключаются, но выбор энергоемкости АКБ ограничен, и если выбирать, то с более емким источником питания.

Резервные

Классификация ИБП.

Когда с подачей электроэнергии все в порядке, резервный ИБП, который еще называют off-line, работает как посредник – передает напряжение и ток с теми же параметрами, что и на входе. Если свет отключат, или на выходе изменятся параметры, бесперебойник переводит котел на работу от аккумуляторной батареи.

Энергоемкость АКБ, устанавливаемых в резервные ИБП, в среднем 5 – 10 Ач. Это 10 – 30 минут автономной работы отопительного оборудования. У них есть полезная функция – не дают выключиться подключенной технике, и дают время на ручную остановку.

Плюсы off-line устройств:

• не шумят;
• высокий КПД, если работают от сети;
• доступны.

Минусы:

• переключаются на АКБ за 4 – 12 минут;
• нельзя корректировать параметры напряжения и тока;
• энергоемкость батареи.

Офлайн модели – переключатели питания котла с сетевого на автономное.

Линейно-интерактивные

Более продвинутые устройства, оснащенные аккумулятором и стабилизаторами напряжения, поэтому на выходе дают 220 В. Модели подороже умеют «читать» синусоиды, и если она отклоняется на 5 – 10%, переключают оборудование на работу от батареи. А вот корректировать синусоиду ИБП не умеет.

Плюсы:

• переводят оборудование в автономный режим за 2 – 10 мс;
• КПД;
• стабилизируют напряжение и без АКБ.

Минусы:

• не корректируют синусоиду и частоту тока;
• предельная энергоемкость – 5 кВА.

Непрерывные

Это on-line ИБП, обеспечивающие стабильные выходные параметры сети независимо от входящих

Неважно, есть напряжение на входе или нет – котел        всегда будет работать от аккумулятора. Принцип: двухэтапное преобразование электроэнергии

На первом этапе входящее напряжение снижается, переменный ток выравнивается, и энергия идет на зарядку аккумулятора. Второй этап – обратный процесс, когда электричество отдается. Оно снимается с контактов АКБ, ток делается переменным, напряжение поднимается и идет на выход ИБП.

Что все это дает – котел работает от бесперебойника, полностью автономно, с установленными параметрами. Перепады напряжения, изменения синусоиды и даже удары молнии оборудованию не страшны. Из-за внешних факторов может испортиться ИБП, но не котел.

Плюсы:

• подключенные устройства продолжают получать питание, даже если отключают свет;
• стабильные электропараметры;
• подзаряжаются от бензинового генератора;
• можно корректировать выходное напряжение.

Минусы:

• шумные и выделяют много тепла;
• КПД – 80 – 94%;
• в 2 – 3 раза дороже линейно-интерактивных бесперебойников.

On-line модели дорогие, и актуальны, если к ним подключается высокомощное оборудование и аккумуляторы повышенной энергоемкости.

Компьютерный УПС для газового котла не подойдет по следующим причинам:

• малая энергоемкость батареи, что дает немного времени автономной работы;
• нет защиты от перегрева;
• аппроксимированная синусоида повлияет на нормальную работу оборудования.

Мощность

В описаниях встречается два параметра – полная и активная мощность. Смотрят на второй – он должен в два раза превышать суммарную линейную мощность подключаемого оборудования. Так ИБП сможет без проблем выдержать пусковые токи электронасоса и вентилятора. Это компенсация возможной перегрузки.

По советам профессионалов, надо учитывать не только пусковую мощность насоса и вентилятора, но и класс их энергоэффективности (от A до G). Для всех, за исключением A, мощность потребления увеличивают в пять раз (для A – в 1.3).

Классы энергоэффективности.

ИБП обеспечивает котлоагрегату резервное питание на определенный промежуток времени. Его должно хватать, чтобы котел смог работать какое-то время, пока не будет устранена неисправность электросети или не запустится генератор. Время работы источника бесперебойного питания зависит от двух факторов: количества и энергоемкости аккумуляторов, и потребляемой мощности подключенного оборудования. При этом одна и та же модель ИБП, в зависимости от нагрузки, характерна разным временем автономности.

Принцип действия и конструкция ИБП

Источник аварийного энергоснабжения, в зависимости от конструкции, может выполнять следующие функции:

• Автоматическое переключение на питание от аккумулятора;
• Преобразование постоянного напряжения 12В в переменное 220В;
• Фильтрацию сетевых помех;
• Стабилизацию сетевого напряжения.

Переход питания циркуляционного насоса на аккумулятор, инвертирование напряжения и фильтрацию от импульсных помех выполняют все ИБП, а стабилизацию осуществляют только устройства,  оборудованные соответствующим блоком.

В системах электроснабжения могут использоваться следующие модели аварийных источников питания:

• Резервные ИБП;
• Линейно-интерактивные;
• ИБП с двойным инвертированием.

Резервные

Аварийные источники в нормальных условиях обеспечивают электропитание потребителя непосредственно от сети, а при её отключении осуществляют автоматический переход на аккумулятор. Постоянное напряжение с аккумулятора сначала поступает на преобразователь напряжения, где оно становится переменным и повышается до 220 вольт. Сетевое напряжение не стабилизируется, а чтобы блокировать сетевые импульсные помехи, в устройстве используется пассивный фильтр.

Линейно-интерактивные

Линейно-интерактивный блок резервного питания имеет одно существенное отличие. В нём для выравнивания напряжения сети используется простой стабилизатор. Он выполнен по схеме с использованием автотрансформатора, где при изменении напряжения на входе электронный коммутатор подключает соответствующие обмотки. Схема стабилизации позволяет получить на выходе напряжение лишь немного отличающееся от номинального. Преобразователь напряжения и фильтр в этом устройстве так же имеются.

Инверторные

Источник питания с использованием двойного инвертирования представляет собой конструкцию принципиально отличающуюся от двух предыдущих. В этом устройстве сетевое напряжение выпрямляется, при этом часть энергии запасается в батарее конденсаторов. Во втором инверторе происходит вторичное преобразование постоянного тока в переменный ток.

Конденсаторы выполняют двойную функцию. Если напряжение слишком велико, то в них хранятся её излишки, а в случае снижения напряжения, нехватка восполняется накопленной энергией.

Всем процессом преобразования управляет микроконтроллер с кварцевым генератором, что обеспечивает высокую точность не только напряжения, но и частоты. Каждый бесперебойник для циркуляционного насоса отопления содержит в своей конструкции зарядное устройство для подзарядки аккумуляторной батареи.

Как правильно выбрать ИБП и определить мощность

• Важным, но не основным параметром является тип выходного сигнала преобразованного напряжения. Переменное напряжение имеет форму синуса. Поскольку преобразователи ИБП не являются аналоговыми генераторами, кривая напряжения на выходе имеет неправильную форму.
  Получается так называемый меандр (рис. 1). Электроника модифицирует его, и на выходе мы получаем модифицированный синус (рис. 2), который нормально воспринимается электроникой котла, но не подходит для аналоговых обмоток двигателя. Поэтому ИБП для циркуляционного насоса должен выдавать синус, максимально схожий с аналоговым (рис. 3 на иллюстрации).Такой источник питания стоит дороже, но переплата продлит жизнь насосу.
• ИБП для насоса должен обеспечивать заданную мощность. Электрика системы отопления работает в двух режимах: дежурном и пусковом. Мощность насоса в реальном времени зависит от команды контроллера. При расчете параметров системы принимается, что эта величина в 2 раза выше дежурной. Соответственно, бесперебойник для насоса должен иметь такой же запас.
• При выборе ИБП для отопления резервного или интерактивного типа, учитывается еще один параметр: время перехода на аккумуляторы. Если планируется подключение к ИБП котла, то в паспорте необходимо узнать, как долго контроллер может удерживать систему включенной при пропадании питания.

Как подключить ИБП к котлу

Точная последовательность действий приведена в сопроводительной документации.

Стандартный алгоритм:

• отключают общее питание в щитке;
• монтируют электрические цепи по предварительно подготовленной схеме;
• устанавливают бесперебойник и АКБ;
• подсоединяют заземление;
• включают питание, проверяют работоспособность системы мультиметром;
• подключают нагрузку (без применения тройников, удлинителей).

Обвязка с АКБ и бесперебойником

ИБП для котлов отопления эксплуатируют в подходящих условиях с учетом:

• рабочего диапазона температур;
• максимального уровня влажности;
• ограничительных параметров входного сигнала.

Обычно АКБ подсоединяют последовательно. При параллельном подключении выбирают модели одного производителя с одинаковыми техническими характеристиками. Такое решение обеспечит равномерный разряд и восстановление емкости без нарушения технологии.

Применение представленных рекомендаций на практике обеспечит высокий уровень безопасности, сохранит плановый ресурс оборудования.

Определение параметров ИБП

Определить какого типа источник бесперебойного питания для газового котла вам необходим — это еще не все. Надо знать еще как минимум два параметра: мощность ИБП и емкость аккумуляторов, которые он может зарядить.

Пример технических характеристик источника бесперебойного питания для газового котла

Как определить мощность бесперебойника

Чтобы определиться с тем, какой мощности вам нужен источник бесперебойного питания, ищите в паспорте газового котла строку «потребляемая мощность». В среднем она составляет 150-170 Вт. Если в системе стоит второй циркуляционный насос, его потребляемую мощность надо прибавить к этой цифре.

Бесперебойники надо подбирать по мощности подключаемого оборудования

Чтобы работало все без проблем необходим запас по мощности не менее 20-30%. Если есть возможность, при выборе ИБП полученный результат можно удвоить — на всякий случай. Рано или поздно вам захочется добавить в нагрузку пару приборов, так как это действительно удобно — когда при отсутствии электричества у вас хоть что-то работает. Это и будет минимальная мощность источника бесперебойного питания для газового котла.

Определяемся с емкостью АКБ

Многие модели бесперебойников имеют встроенные АКБ. В этом случае вам нет необходимости что-то считать. Если же батареи подключаются отдельно, необходимо найти в технических характеристиках строчку «максимальный ток заряда». Данную цифру умножаем не 10, получаем емкость АКБ, которые может зарядить этот UPS. Подключить батареи большей можно, но в таком случае они не будут заряжаться полностью, что сокращает срок их службы.

Зависимость емкости аккумуляторных батарей и длительность работы котла

Как же подобрать ИБП со встроенными батареями? По времени автономной работы, которая вам необходима. Зависимость времени работы от емкости аккумуляторов и потребляемой мощности приведена в таблице. По ней подбирать источник бесперебойного питания для газового котла вообще несложно.