Система бесперебойного питания для котла отопления

При установке отопительного котла с насосом и электронным управлением рекомендуется сразу приобретать источник бесперебойного питания (ИБП). Это устройство позволит продолжать согревать помещения даже при отсутствии электроэнергии.

Но не каждый ИБП для газовых котлов сможет обеспечивать работу оборудования длительное время.

Необходимость ИБП для отопительных котлов

Большинство современных газовых котлов требуют постоянного подключения к источнику электропитания. От сети работает циркуляционный насос, управляющий блок, система розжига, принудительная вентиляция, поэтому при отключении электроэнергии работа всего оборудования прекращается, а отапливаемое помещение начинает охлаждаться.

Проще установить ИБП и предотвратить возгорание электронных компонентов газового котла вследствие перегрузок, чем оплачивать последствия масштабного пожара

Электронные компоненты газовых котлов привередливы также к параметрам напряжения. Большая протяженность электросетей в загородных домах зачастую приводит к его понижению в сети, а также к ухудшению частотных характеристик тока. В результате котел может работать с перебоями или вообще не включаться.

Все электрические проблемы решаются путем установки ИБП, некоторые модели которых способны не только обеспечить резервное питание оборудования, но и исправить недостатки напряжения и частоты.

Автоматическая стабилизация напряжения бесперебойником позволяет снизить нагрузки на электропреобразователи платы газового котла и увеличить срок их службы

Преимуществами установки бесперебойника для газового котла являются:

1. Защита от перепадов напряжения. Стоимость ИБП в разы ниже, чем цена новой электронной платы для котла.
2. Простота монтажа, не требующая специальных навыков.
3. Автоматический контроль над электрическими параметрами сети.
4. Срок службы до 5-7 лет.
5. Отсутствие потребности в сервисном обслуживании.
6. Бесшумность работы.

При сильных морозах остановка отопительного оборудования даже на несколько часов может привести к разрыву труб, расположенных близко к улице. Поэтому обеспечение беспрерывности работы котла с помощью ИБП является не прихотью, а рациональным решением по экономии времени и средств.

Принцип работы бесперебойника

Главная задача работы ИБП – подача в сеть напряжения достаточной мощности при отключении света. Перевод на электропитание от аккумуляторных батарей (АКБ) должен произойти за доли секунды, чтобы подключенное оборудование не успело выключиться. Бесперебойники также способны стабилизировать напряжение, выпрямлять синусоиду и поддерживать частоту тока в пределах нормы. Но дополнительными функциями обладают не все модели.

При выборе бесперебойника для отопительной системы можно взять более мощное устройство, чтобы можно было при необходимости дополнительно подключать к нему другие приборы

Устройство ИБП неодинаково. В максимальной комплектации бесперебойник состоит из следующих элементов:

• корпус;
• аккумуляторная батарея;
• преобразователи тока и напряжения (инверторы, выпрямители и пр.);
• переключатель;
• управляющая микросхема.

Для работы подключенного оборудования важны такие характеристики ИБП:

1. Вид кривой выходного напряжения: аппроксимированная или обычная синусоида. Первый вариант менее предпочтительный, потому что является непривычным для большинства электронных устройств и приводит к их повышенному износу.
2. Потребляемая мощность. Двигатели насоса и вентилятора имеют высокие пусковые токи, поэтому максимальная производительность ИБП должна минимум в 2 раза превышать уровень потребления электроэнергии котлом.
3. Скорость переключения на резервный источник питания. Чем она выше, тем лучше для подключенного оборудования.
4. Электрическая емкость. От неё зависит время автономной работы всей отопительной системы. Для увеличения емкости к ИБП могут подключаться дополнительные внешние аккумуляторы.
5. Срок службы. Он зависит от режима эксплуатации и внутренней структуры батарей.
6. Диапазон входящих параметров сети, позволяющих бесперебойнику выдавать приемлемые напряжение, частоту и синусоиду без переключения на АКБ.
7. Наличие заземления («сквозного» ноля).

В автономном режиме ИБП способны выдавать 2 вида синусоиды:

• плавную;
• аппроксимированную.

Плавная синусоида является более приемлемой и всегда гарантирует нормальную работу подключенного оборудования.

Указанные сроки работы оборудования от бесперебойника являются ориентировочными. Точное время можно узнать путем тестирования конкретного комплекта оборудования

Стоимость бесперебойников напрямую зависит от емкости аккумуляторов, дополнительного функционала, а также соответствия выходящих параметров тока и напряжения нормативным значениям. Однако даже самый дешевый ИБП лучше, чем его полное отсутствие.

Виды источников бесперебойного питания

Производители бесперебойников выпускают устройства для любого финансового бюджета, но чем оно дороже, тем выше его функциональность и автономное время работы. ИБП по принципу действия можно разделить на три основные категории: непрерывные (on-line тип), линейно-интерактивные и резервные (off-line тип). Более подробно каждый вид бесперебойников будет рассмотрен далее.

Вариант #1: резервные

При наличии в сети электроэнергии резервный или off-line бесперебойник исполняет роль посредника, передавая напряжение и ток с теми же характеристиками, которые имеются на входе в устройство. Лишь при отключении электроэнергии или выходе её параметров за рамки запрограммированного диапазона ИБП переводит подключенное оборудование на питание от аккумулятора.

Элементы управления недорогих резервных бесперебойников обычно ограничиваются одной кнопкой, различные комбинации нажатий на которую позволяют регулировать работу устройства

Резервные бесперебойники обычно комплектуются батареями емкостью 5-10 Ач, которых достаточно для непрерывной работы котла в течение 10-30 минут. Основными их функциями являются предотвращение мгновенной остановки отопительного оборудования и предоставление времени для его корректной ручной остановки.

Преимуществами off-line ИБП являются:

1. Отсутствие шума.
2. Высокий КПД при питании от сети.
3. Низкая цена.

Минусы off-line бесперебойников:

1. Время переключения на батарею составляет 4-12 м.
2. Невозможность корректировки характеристик напряжения и тока.
3. Работа от бензогенератора опасна для котла, потому что параметры синусоиды не выдерживаются.
4. Небольшая емкость аккумулятора.

Многие модели резервных бесперебойников предполагают установку внешних батарей, за счет которых время их автономной работы может быть увеличено. Но даже с мощным аккумулятором они так и останутся просто переключателями питания котла с сетевого на автономное.

Вариант #2: линейно-интерактивные

Бесперебойники линейно-интерактивного типа более продвинутые, чем резервные. Помимо аккумулятора, эти устройства имеют стабилизаторы напряжения, что позволяет им обеспечивать на выходе 220 В. Более дорогие модели способны анализировать вид синусоиды и переключать питание на аккумуляторы при её искажении более чем на 5-10%. Корректировать форму синусоиды при работе от сети такие ИБС неспособны.

Управление линейно-интерактивным ИБП более сложное. Оно обычно позволяет выставлять границы диапазона входящего напряжения и устанавливать время задержки включения присоединенного оборудования

Линейно-интерактивные модели с большой выходной мощностью часто устанавливают на входе в дом. Обычно к ним подсоединяются ёмкие внешние аккумуляторы.

Преимущества линейно-интерактивных ИБП следующие:

1. Небольшой интервал переключения в автономный режим – 2-10 мс, что практически не отражается на работе подключенного оборудования.
2. Высокий КПД при питании от сети.
3. Возможность стабилизации напряжения даже без аккумулятора.

Недостатки линейно-интерактивных бесперебойников:

1. Неспособность влиять на форму синусоиды при питании от сети.
2. Емкость ограничена 5 кВА.
3. Отсутствие корректировки частоты тока.

Линейно-интерактивные ИБП покупают чаще резервных, потому что они дополнительно оснащаются стабилизатором напряжения, позволяющим отопительному оборудованию работать более корректно.

Вариант #3: непрерывные

Выходные параметры электросети у непрерывных (on-line) бесперебойников не зависят от их входящих характеристик. Подключенное оборудование всегда питается от батареи, независимо от наличия напряжения на входе. Обеспечивается это за счет преобразования электроэнергии в два этапа.

Сначала входящее напряжение понижается, переменный ток выпрямляется, и электроэнергия используется для подзарядки батареи.

Непрерывные ИБП имеют дорогостоящую многокомпонентную схему, которая экономически оправдывает себя лишь при высокой мощности подключаемого оборудования и соответствующей емкости батарей

При отдаче электричества происходит обратный процесс. Электроэнергия снимается с контактов батареи, ток преобразуется в переменный, напряжение повышается и подается на выход бесперебойника.

В результате подключенное оборудование работает в полностью автономном режиме со стабильными электропараметрами. Ему не страшны скачки напряжения, искажения синусоиды и даже удары молнии. Внешние факторы могут привести к повреждению ИБП, но не присоединенного к нему газового котла.

Преимущества непрерывных бесперебойников:

1. При отключении электроэнергии питание подключенных устройств не прерывается.
2. Стабильные параметры напряжения и частоты, правильная синусоида, что особенно важно при подключении газового котла.
3. Защита от неожиданного повышения напряжения.
4. Беспроблемное подключения к бензогенератору для пополнения заряда.
5. Возможность корректировки выходящего напряжения.

Основные недостатки on-line бесперебойников:

1. Повышенный шум и тепловыделение при работе вентилятора.
2. Низкий КПД (80-94%)
3. Стоимость непрерывных бесперебойников превышает цену линейно-интерактивных моделей в два-три раза.

Преимущества ИБП on-line типа очевидны. Эти бесперебойники являются довольно дорогими, но обеспечивают максимально возможную электрозащиту газового котла. При подключении к ним АКБ с большой емкостью можно не беспокоиться о нормальной работе отопительного оборудования даже при отключении электроэнергии.

Типы аккумуляторных батарей

Для ИБП производятся исключительно свинцово-кислотные аккумуляторы (СЛА), которые тяжелее и больше литиевых, но значительно дешевле их. В бесперебойниках используется герметизированные батареи, которые безопасны и не требуют сервисного обслуживания.

Герметичность свинцово-кислотных аккумуляторов может быть обманчива, поэтому не стоит испытывать судьбу и переворачивать устройства набок или вверх дном

В продаже можно встретить аккумуляторы для ИБП двух типов:

• гелевые (GEL);
• стекловолоконные (AMG).

В электролит гелевых аккумуляторов добавлены соединения кремния, за счет чего он очень густой. В результате содержимое батареи не выплескивается при тряске и не выливается при опрокидывании устройства. Выделяемые в процессе работы кислород и водород поглощаются гелем и медленно взаимодействуют между собой с образованием воды. Таким образом, обеспечивается полная безопасность аккумуляторов.

Гелевый аккумулятор внутри не имеет жидкости в привычном её понимании. Он состоит из нескольких независимых колб, внутри которых располагаются синтетические электроды, покрытые вязким веществом

Внутреннее пространство в батареях AMG заполнено пористыми стекловолоконными матами, которые также способствуют замедлению взаимодействия кислорода и водорода. Минусом таких АКБ является жидкий электролит, который всё-таки может вытечь при повреждении аккумулятора или при его опрокидывании вверх дном.

При механическом повреждении стекловолоконного аккумулятора категорически запрещено собирать тряпкой вытекающую жидкость. Она является сильной кислотой, которая способна обжечь кожу

Из-за большей безопасности гелиевые аккумуляторы дороже стекловолоконных на 10-20% при схожей емкости. Но если ИБП для отопительного оборудования будет спокойно стоять на полу, то смысла переплачивать лишние деньги нет.

На многих бесперебойниках предусмотрена возможность подключения внешних аккумуляторов. При параллельном использовании нескольких АКБ важно, чтобы они имели одинаковые технические характеристики. Это позволит аккумуляторам равномерно разряжаться и заряжаться и увеличит ресурс каждого из них.

Правила выбора ИБП

Капризность электроники газовых котлов не позволяет экономить на надежности и функциональности бесперебойников. Далее будут рассмотрены критерии, по которым необходимо выбирать ИБП для отопительного оборудования, а также представлен рейтинг лучших устройств.

Критерии выбора бесперебойника

Выбор ИБП для отопительного котла довольно сложен из-за разнообразия их технических параметров и множества производителей оборудования. Но существует ряд характеристик бесперебойников, которые необходимо учесть в первую очередь.

1. Длительность непрерывной работы в автономном режиме.
2. Полная и активная мощность.
3. Характер синусоиды на выходе.
4. Границы рабочих диапазонов напряжения.
5. Возможность подключения внешних аккумуляторов.

Длительность непрерывной работы ИБП в автономном режиме напрямую зависит от емкости батареи. Если нет уверенности, что встроенных ресурсов будет достаточно, то можно приобрести ИБП с возможностью подключения дополнительных аккумуляторов.

Емкость системы бесперебойного питания можно всегда увеличить за счет приобретения новых аккумуляторов. Желательно при этом выбирать идентичные батареи

В технических характеристиках бесперебойников указываются значения полной и активной мощности. Желательно, чтобы второй параметр был в два раза выше суммарной линейной мощности отопительного оборудования. Это позволит ИБП без негативных последствий выдерживать пусковые токи двигателей насоса и вентилятора.

Значения граничных диапазонов рабочего напряжения особенно актуальны для загородных домов. В вечернее время на удаленных от трансформатора линиях оно может падать до 160-170 В. ИБП при этом будет постоянно переключать питание на батарею, поэтому лучше приобретать бесперебойник со встроенным стабилизатором и низким порогом рабочего напряжения.

Аппроксимированная (1) и чистая (2) синусоида. Все электронное оборудование газового котла спроектировано под работу на чистой синусоиде, поэтому её аппроксимированный тип может нарушать работу отдельных компонентов

Аппроксимированная синусоида плохо влияет на работу электродвигателей: они гудят, падает производительность. Микросхема газового котла также может работать нестабильно, из-за чего оборудование может самопроизвольно включаться или выключаться. Поэтому для питания отопительных систем предпочтительна покупка ИБП с плавной синусоидой, которая не будет создавать проблем.

У бесперебойников есть множество дополнительных технических характеристик, но их значения не так критичны для работы газового котла.

Рейтинг лучших ИБП для котла

Составленный рейтинг опирается на общую функциональность ИБП, обеспечивающую длительную и стабильную работу газового котла.

1 место. Лучшим вариантом для газового котла будет бесперебойник с непрерывным действием и внешним аккумулятором на 50Ач и более. Он обеспечит круглосуточную стабильную работу отопительного оборудования и его автономное функционирование в течение 3-5 часов. Хорошими моделями в этой категории являются Legrand DAKER DK 1kVA , LogicPower LPY-WPSW-1000VA, CyberPower OLS1000E, Luxeon UPS-1000LE и Delta Amplon N1K.

Бесперебойник LogicPower LPY-WPSW-1000VA является устройством с двойным преобразованием напряжения и будет идеальным решением для котлов с потребляемой мощностью до 500 Вт

2 место. Середину рейтинга занимают линейно-интерактивные приборы с широким диапазоном рабочих напряжений, плавной синусоидой на выходе и возможностью подключения внешнего аккумулятора. Стоимость устройств, которых будет достаточно для работы газового котла, находится в пределах 100 долларов.

Обычно такие ИБП уже содержат аккумулятор, который обеспечит 5-20 минут работы отопительного оборудования. Для более длительного действия можно подключить к бесперебойнику дополнительную батарею, емкость которой ограничена лишь размером кошелька. Лучшими моделями в этой категории являются REALEL HOME UPS-1000, Luxeon UPS-1000ZY, PowerWalker VI 1000PSW, APC SmartUPS XL 1000VA и LogicPower LPY-BPSW-800.

Бесперебойник Luxeon имеет минималистичный дизайн и подойдёт для большинства внутриквартирных газовых котлов. К нему может подключаться внешняя АКБ

3 место. На нем разместились приборы резервного типа с минимальной мощностью, небольшой емкостью встроенных батарей и аппроксимированной синусоидой. Резкие подъемы напряжения могут передаться через такие ИБП на плату котла отопления и привести к её поломке. А емкости АКБ таких бесперебойников хватит лишь на 10-30 минут беспрерывной работы отопительного оборудования, после чего оно всё равно выключится.

Популярными моделями в этой категории являются устройства FSP DP 450VA, CyberPower Value500EI, Powercom WOW-500U и Mustek PowerMust 424EG SVEN Pro+ 400. Купить эти устройства для газового котла можно только при недостаточности средств для приобретения более подходящего устройства.

Небольшой резервный ИБП больше подходит для автономной работы компьютера, чем газового котла. Поэтому подобные устройства редко рекомендуют для обеспечения работы отопительной системы

При покупке ИБП следует обращать внимание на дату его выпуска, потому что расположенный внутри аккумулятор со временем теряет емкость. А ведь оборудование может лежать на складе до попадания на прилавок несколько лет. Не стоит пренебрегать и советами продавца, особенно если они основаны на опыте предыдущих покупателей.

Советы по эксплуатации ИБП

Установить ИБП довольно просто – достаточно прочитать инструкцию и подключить все внешние устройства по описанной в ней схеме.

КПД мощных бесперебойников снижается за счет постоянной работы вентилятора, который обеспечивает охлаждение расположенных внутри преобразователей тока и батарей

Работа бесперебойников проста и не требует вмешательства человека. Однако существуют неописанные в инструкциях нюансы эксплуатации, с которыми необходимо обязательно ознакомиться.

1. Нельзя располагать ИБП и внешние аккумуляторы вблизи друг друга и источников тепла. Оптимальная температура для работы этого оборудования 20-25 °C.
2. Помещение с бесперебойниками не должно быть влажным, особенно опасно образование в нем водяного конденсата.
3. Нежелательно использование на выходе ИБП сетевых фильтров и тройников.
4. Если конструкцией бесперебойника предусмотрено наличие заземления корпуса, то его необходимо обеспечить.
5. ИБП после ввода в эксплуатацию должен быть постоянно подключен к сети.

Следование этим простым правилам продлит срок службы бесперебойника и обезопасит дом от пожара и короткого замыкания.

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики помогут лучше понять принцип работы различных бесперебойников и оценить эффективность их работы.

Методика выбора ИБП для системы отопления:

Подключение и тестирование ИБП:

Обзор различных видов бесперебойников:

Подключение отопительного оборудования через источник бесперебойного питания продиктовано экономической целесообразностью. В случае запредельных сетевых перегрузок именно ИБП примет на себя основной удар, защитив от поломки более дорогой газовый котел. Поэтому в смете монтажа системы отопления всегда необходимо учитывать стоимость источника бесперебойного питания и идущих в комплекте АКБ.

Автономные системы отопления (далее – АСО) индивидуальных застроек, в схеме которых используются газовые, дизельные, электрические настенные или напольные двухконтурные твердотопливные котлы отопления с принудительным характером циркуляции теплоносителя, являются энергозависимыми объектами. Работа газовых горелок для котлов отопления, функционирование теплоаккумулятора твердотопливного агрегата, прямое или дистанционное управление запрограммированными на автоматический режим тэновыми двухконтурными настенными бойлерами не обходятся без электрического питания постоянного или переменного напряжения.

Блок ИБП и АКБ для котлов отопления

Но если в домах с централизованным отоплением отсутствие света в зимний сезон не сказывается на показаниях квартирного термометра, то в частном доме владельцы АСО рискуют замерзнуть из-за остановки циркуляционного насоса. Бесперебойную энергонезависимую работу оборудования автономных систем отопления в случае прекращения подачи сетевой электроэнергии или искажения ее характеристик удается организовать при помощи резервных источников электрического питания (ИБП), в обиходе называемыми бесперебойниками. На фото показан ибп для котлов отопления в соединении с аккумуляторными батареями (АКБ).

Предназначение ИБП

Оснащение своими руками бытовой техники, в том числе и отопительной аппаратуры (котел, насос, теплоаккумулятор или тэновые бойлеры косвенного нагрева и т.п.), многочисленными устройствами автоматического управления, предопределило некоторую энергетическую уязвимость АСО. Переставшие быть энергонезависимыми, системы обогрева жилища зависят не только от наличия электрического питания, но и от качества подаваемой сетевой электроэнергии, поскольку чувствительная автоматика на микропроцессорах негативно реагирует на нарушения параметров сетевого переменного тока. К числу неполадок питающей сети, влияющих на работу автоматики и оборудования АСО, в том числе термостата и термометра, относят:

• полное отключение напряжения в схеме электропитания элементов АСО;
• всплески и подсадки сетевого напряжения;
• частотные помехи и нелинейные искажения формы напряжения.

Дополнительная информация. ГОСТ 13109-97 определил следующие нормы параметров электропитающей сети:

• напряжение 220 В ± 5 %;
• частота 50 Гц ± 0,2 Гц;
• нелинейные искажения формы напряжения для длительных помех не более 8% и в кратковременных неполадках – не более 12%.

Только энергонезависимые русские печи на березовых дровишках способны выстоять перед натиском многочисленных сетевых дефектов центрального электроснабжения. Аппаратура АСО критична к соблюдению нормальных параметров сети, здесь уже не обойтись без бесперебойников. ИБП для АСО представляют собой вторичные источники электропитания заводского исполнения или собранные своими руками, которые предназначены для кратковременного энергоснабжения ее элементов (котел, насосная группа, теплоаккумулятор, автоматика с электронным термометром и термостатом) в случае полного или частичного отсутствия входного сетевого напряжения.

Массовое применение ИБП для приборов отопления перекочевало из области компьютерной техники, в которых необходимость в устройствах UPS (от англ. Uninterruptible Power Supply, дословно означающего «бесперебойный источник питания») мотивировалась корректным завершением работы и сохранением данных при аварийном обесточивании компьютера. Задачи для бесперебойников АСО частных домов ставятся несколько иные:

• обеспечение надежной работы автоматики АСО в целом и регулирующих функций в каждом отапливаемом помещении, где в комплекте с отопительными приборами (радиаторы, конвекторы, теплые полы) используются термостат с термометром, запорная арматура, точки горячего водопользования;
• обеспечение бесперебойной работы в номинальном режиме горелок и розжига для дизельных и газовых котлов;
• обеспечение бесперебойным питанием циркуляционных насосов в АСО с принудительным побуждением движения теплоносителя;
• осуществление правильного питания системы аварийного отключения газа (САОГ), контролирующей в автоматическом непрерывном режиме содержание метана в воздухе.

На рисунке показаны функциональные элементы котла отопления, нуждающиеся в подаче резервного электропитания.

Функциональные элементы котла отопления, требующие подачи резервного электропитания

Для технической реализации поставленных задач источники бесперебойного энергоснабжения должны выполнять следующие функции:

• осуществление подачи на вход котла, термоаккумулятора, насоса и другой запитываемой нагрузки переменного напряжения 220 В в пределах нормируемых отклонений параметров;
• стабилизацию на выходе формы напряжения в чистой синусоиде;
• обеспечение автономного электроснабжения на длительный период, то есть, котлы должны быть энергонезависимыми сроком до нескольких суток;
• осуществлять переход работы на ИБП с аккумуляторными батареями в минимальный временной период;
• возобновление питания котлов при включении сетевого напряжения.

В АСО частого дома нельзя использовать в качестве бесперебойника аппаратуру UPS, предназначенную для компьютерной техники. UPS выдают напряжение в виде прямоугольника, близкого к аппроксимированной синусоиде, что способно быстро вывести из строя автоматику и насосное оборудование. Кроме того, важен временной фактор – 10-15 минут автономной работы компьютерного UPS явно недостаточно для энергонезависимого периода работы котла с теплоаккумулятором без сетевой подачи напряжения.

На рисунке в наглядной форме отображены вышесказанные доводы против UPS в качестве ИБП для котла АСО.

Иллюстрация технических причин против использования UPS для компьютеров в системе отопления дома

АСО с использованием ИБП

Варианты применения ИБП в случае временного обесточивания системы отопления частного дома зависят от длительности периода, в течение которого отсутствует сетевой ток. Принцип работы бесперебойников основывается на изначальном накоплении электроэнергии в АКБ и последующей отдаче энергии в качестве питающего напряжения элементам схемы АСО.

В случае кратковременных отключений сетевого тока ИБП могут обеспечить энергонезависимую работу насосов, теплоаккумулятора и автоматики управления в течение ограниченного временного периода, однако с длительным замещением магистрального энергоснабжения бесперебойники не справятся. Общая концепция построения своими руками резервного питания для энергозависимых автономных систем отопления отводит ИБП роль вспомогательных устройств, считая их вторичными источниками электропитания. В зависимости от длительности вынужденного обесточивания резервное снабжение электрическим переменным напряжением 220 В с участием ИБП подразделяется на три варианта:

1. Для краткосрочного отсутствия сетевой электроэнергии (до 24 часов) достаточно применения ИБП с несколькими АКБ.

Функциональная схема подключения газового котла к ИБП

Газовому котлу современной конструкции с дистанционным управлением питающая сеть нужна лишь для поддержания работы маломощного насоса и блока автоматики с термостатом и термометром, суммарная мощность которых не превышает 200-300 Вт. Чтобы «продержаться» в энергонезависимом режиме с подключенным теплоаккумулятором 2-3 часа, достаточно бесперебойника на 300-600 В и батареи аккумуляторов емкостью до 50 А*ч.

1. Периоды отключения света длительностью от одного до трех дней можно перекрыть резервным питанием от ИБП в комплекте с АКБ, но уже с подзарядкой от дизельных или бензиновых генераторов.

Для электрических котлов и теплоаккумуляторов в составе схемы АСО с автоматическим управлением работы в соответствии с показаниями термометра подключение ИБП на длительный срок не используется, поскольку электрические котлы обладают достаточно большой мощностью, для обеспечения которой потребуется много внешних резервных аккумуляторов.

1. Отсутствие света более трех суток можно компенсировать только с помощью так называемых ИРП (источников резервного питания) жидкотопливных генераторов с инвертором. Между ИРП и автоматикой схемы управления АСО необходимо устанавливать своими руками блок ИБП в качестве стабилизатора напряжения, поскольку дизельные генераторы выдают на выходе пилообразное напряжение.

В регионах с частыми длительными перебоями с электрическим сетевым питанием владельцы частных домов предусмотрительно держат наготове дизельные генераторы с инвертором, но основным «подстраховочным» комплектом считается ИБП с аккумуляторными батареями.

Состав аппаратуры ИБП

Аппаратура ИБП состоит из следующих элементов:

1. Аккумуляторных батарей, из которых своими руками или заводским исполнением составляется блок АКБ. Предназначение АКБ – накопление заряда, чтобы при обесточивании АСО выполнять функции энергоисточника для зависящего от электрического питания оборудования топливной системы. АКБ составляется из специальных герметизированных свинцово-кислотных необслуживаемых батарей.
   

При оснащении своими руками блока АКБ для резервного питания газовых или дизельных котлов, следует учитывать следующие факторы:

• крайне нежелательно применение обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов из-за образования вредных кислотных паров;
• не рекомендуется подключение автомобильных аккумуляторов для энергообеспечения оборудования АСО, так как их предназначение заключается в быстрой передаче электротока большого ампеража для срабатывания стартера и запуска двигателя, то есть рабочий цикл отличается от ИБП для котла.

1. Зарядного устройства, предназначенного для зарядки аккумуляторных батарей от сетевого напряжения. Оно также выполняет другие функции:
   

• подачу постоянного электротока на инвертор;
• контроль наполнения батарей при зарядке;
• переключение питания котла от бесперебойника или от сети.

1. Инвертора для преобразования постоянного тока от АКБ в переменный электроток синусоидальной формы напряжением 220 В. Чаще всего в ИБП для котлов используются специальные инверторы с функцией зарядного устройства для батарей АКБ.
2. Стабилизатора напряжения, доводящего низкокачественное питание от электросети до уровня, необходимого для корректной работы схемы управляющей микропроцессорной автоматики. Стабилизаторы монтируются в общем блоке с инвертором, встречаются конструкции с отдельными устройствами.

По типу размещения аппаратуру ИБП разделяют на два типа:

• настенные приборы, укомплектованные АКБ небольшой емкости. Используются в схеме АСО с термостатом и термометром для управления оборудованием в малогабаритных помещениях;
  

Настенные ИБП менее уязвимы при размещении в помещениях с высоким риском подтопления грунтовыми водами или при авариях водопроводных систем.

На фото показан настенный бесперебойник марки ДПК-1/1-1-220-Н on-line типа (с двойным преобразованием электроэнергии).

ИБП марки ДПК-1/1-1-220-Н

• ИБП напольного исполнения, нередко блоки аккумуляторов размещаются не на полу, а на специальных стеллажах. Напольные ИБП более мощные, чем настенные аналоги, поскольку их мощность можно наращивать путем увеличения количества батарей в аккумуляторных блоках.

Принцип работы ИБП

Резервное питание от ИБП электрооборудования АСО и аппаратуры контроля, управления и регулирования рабочих параметров для котлов отопления реализуется в нескольких технических вариантах исполнения, каждый из которых имеет свои особенности:

1. Простейший вариант подключения аккумуляторов, если уменьшилось или полностью пропало сетевое напряжение, называется резервным или off-line (оффлайн) типом.

Схема резервного off-line подключения ИБП

При номинальном сетевом питании напряжение напрямую от сети (обозначено «ключ») поступает к аппаратуре АСО – на схеме обозначено «нагрузка». Параллельно от блока «выпрямитель/зарядное устройство» заряжается АКБ («батарея»). Затем постоянное напряжение 12 В от АКБ направляется к инвертору, а из него уже в форме переменного напряжения 220 В подается на нагрузку.

ИБП off-line типа для систем отопления частного дома НЕ ГОДИТСЯ! Оффлайн-бесперебойник пригоден для бытовой техники, пожарной автоматики, но для микропроцессорной автоматики и приборов АСО (термостат, электронный термометр, регуляторы расхода и давления) его использовать не рекомендуется. Причина кроется в нестабильном характере синусоидальной формы переменного напряжения, подаваемого на вход циркуляционного насоса или в схему управляющей электроники с термометром. Напряжение не откорректировано ни по частоте, ни по амплитуде.

График напряжения переменного электрического тока имеет синусоидальную форму. Чем ближе форма подаваемого питания к идеальной (математической) синусоиде, тем лучше характеристики тока, тем стабильнее работает оборудование и автоматика.

На рисунке показаны сравнительные графики изменения напряжения от различных видов источников переменного тока:

• график (а) – так называемая «грязная» синусоида, имеющая форму меандра – результат работы резервных источников импульсивного характера. «Грязная» синусоида провоцирует перегрузки в работе насоса и кавитационные процессы в системе. Оборудование натужно гудит и быстро выходит из строя;
• график (б) – аппроксимированная (ступенчатая) синусоида на выходе из инвертора либо дизельного генератора. Используя стабилизаторы напряжения, аппроксимированную синусоиду преобразуют в правильную («чистую») синусоиду;
• график (в) – «чистая» синусоида. Работа аппаратуры системы отопления при «чистом синусе» со стабильной амплитудой без скачков и провалов проходит без паразитных шумов в штатном режиме. Бесперебойник с инвертором и стабилизатором в общей схеме способен обеспечить чистую синусоиду подачи тока на АСО.

Графики изменения напряжения переменного тока от ИБП различных типов

1. Если в схему off-line подключения ИБП дополнительно разместить трансформатор, стабилизирующий напряжение на входе зарядного устройства, то получится бесперебойник линейно-интерактивного (Line-interfctive) типа.

Схема ИБП линейно-интерактивного типа

В числе достоинств интерактивного подключения отмечают два фактора:

• стабилизацию выходного напряжения (хотя она носит примитивный, квазисинусоидальный характер), что уже позволяет его использовать для запитывания оборудования АСО;
• обеспечение более долгой «жизни» АКБ до 8-10 часов.

1. ИБП двойного преобразования (on-line типа), представляющий собой устройство резервного запитывания оборудования АСО в автономном режиме.

Схема источника бесперебойного питания on-line типа

Принцип работы ИБП онлайн типа заключается в последовательном двойном преобразовании входящего переменного тока:

• выпрямитель трансформирует переменное напряжение сети в постоянное;
• инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное.

При двойном преобразовании электроэнергии получается чистая синусоидальная форма питающего нагрузку напряжения, что идеально подходит для оборудования АСО.

Бесперебойник для котла. Видео

О преимуществах бесперебойного электропитания газового котла рассказывает видео ниже.

Повышенный интерес владельцев частных домов к бесперебойникам различных модификаций, среди которых множество самоделок, вызван желанием организовать бесперебойное энергоснабжение бытовой техники и системы отопления.

Газовый котел с бесперебойником настенного исполнения

Кажущаяся простота конструкции ИБП может спровоцировать владельца дома на неправильный выбор аппаратуры резервного питания, что вызовет быстрый выход из строя отдельных механизмов и всей АСО в самый неподходящий холодный период. Стоимость ИБП онлайн-типа превышает цены на приборы других вариантов исполнения, но зато и надежность бесперебойников двойного преобразования намного выше.

Рекомендации экспертов по выбору оборудования для монтажа системы резервного питания котельной.

Статья подготовлена при участии компании CyberPower Systems

В преддверии нового отопительного сезона многие владельцы загородных домов задумываются над вопросом, что будет с системой отопления в случае отключения электропитания. Независимо от того, что явилось причиной блэкаута — обрыв проводов, перегрузка подстанции или масштабная авария, запоминаем главное правило. Современной системе отопления необходим надёжный источник бесперебойного электропитания, который, в случае необходимости, сможет заменить основную сеть.

Итак, из этой статьи вы узнаете:

• Для чего котельной требуется резервный источник электроэнергии.
• Как выбрать источник бесперебойного питания (ИБП/UPS).
• Какие нюансы нужно учесть при выборе аккумулятора для ИБП.

Особенности выбора ИБП для котельной

Котельная современного загородного дома — это сложная энергозависимая инженерная система. Для бесперебойной работы системы отопления требуется постоянное обеспечение электроэнергией котла и насосов, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя по трубам. В случае отключения электричества, циркуляционные насосы перестают работать, отключается блок управления котла, а система отопления останавливается.

При длительном отключении электроэнергии зимой это, помимо существенного снижения уровня комфорта в загородном доме, может привести к заморозке системы отопления или к возникновению аварийной ситуации. Например, если сердцем системы отопления является энергонезависимый твердотопливный котёл, то при исчезновении электричества сразу отключатся циркуляционные насосы.

Дровяной или угольный котёл, в силу своей конструкции, продолжит работу и будет нагревать теплоноситель, который уже не прокачивается по трубам системы отопления. В случае, если циркуляция жидкости в системе отопления осуществляется принудительным способом (теплоноситель прокачивается насосом), а не смонтирована система отопления с естественной циркуляцией (гравитационного типа), теплоноситель может закипеть или, в худшем случае, просто взорваться.

Избежать подобных неприятностей можно, если смонтировать систему резервного питания отопительного оборудования.

Сергей Ларин-ЧижМенеджер по продукции представительства компании CyberPower Systems в России и СНГ

Надёжная и бесперебойная работа современных отопительных котлов, например газовых, пеллетных или дизельных, так же, как и всей системы отопления, полностью зависит от наличия в доме электроэнергии. Электричество запитывает важнейшие узлы котла – циркуляционный насос и блок электронного управления. В случае отключения электроэнергии подача тепла прекращается.

На первый взгляд кажется, что смонтировать систему резервного питания для котельной — не очень сложно. Например, достаточно подключить к котлу недорогой «компьютерный» бесперебойник или смастерить систему на основе обычных автомобильных аккумуляторов. Это мнение ошибочно, т.к. для работы котла от ИБП нужно, чтобы он отвечал определённым требованиям.

Выбор правильного источника бесперебойного питания

Как уже говорилось выше, современный котёл — это сложное оборудование, снабженное микропроцессорным блоком управления, чувствительным к скачкам напряжения и, что особенно важно, — к качеству электроэнергии.

В зависимости от конструкции, бесперебойники обеспечивают выходное напряжение двух форм — чистый синус и аппроксимацию синусоиды. Причём, последнюю форму синусоиды — т.н. меандр (прямоугольная форма выходного сигнала) выдают недорогие бесперебойники, предназначенные, например, для использования с простым оборудованием, не чувствительным к форме входного напряжения.

ИБП этого типа, помимо малой ёмкости встроенной батареи, неспособной обеспечить долговременную работу котельного оборудования, совершенно не подходят для запитки микропроцессорных плат котлов, т.к. блок управления воспринимает меандр (или квазисинусоиду), как ошибку. Циркуляционный насос если и запустится, то будет работать с перебоями и повышенным шумом, также существенно сократится его ресурс. Кроме этого, дорогостоящее оборудование может просто выйти из строя.

Для работы котла, циркуляционных насосов, в целом, всех устройств снабжённых асинхронными двигателями, погружных, дренажных и канализационных насосов необходимо, чтобы ИБП обеспечивал только чистую синусоиду на выходе. Чистая синусоида требуется и для некоторых бытовых приборов, которые могут быть подключены к ИБП, например, холодильник, система видеонаблюдения.

И это лишь один из нескольких важных нюансов, которые необходимо учесть при выборе ИБП для котельной. Помимо формы выходного сигнала, надо учесть возможность ИБП выдерживать высокие пусковые токи. Это связано с тем, что многие приборы, к примеру, погружные насосы, сами по себе уже являющиеся достаточно мощными потребителями электричества, при старте увеличивают потребление в 2-3 раза превышающее свою номинальную мощность.

Отсюда: одна из важнейших характеристик, это возможность ИБП выдерживать 2-х/3-х кратное превышение мощности от номинала в течение 15-30 секунд. А в целом, всегда подбирайте ИБП для котельной с необходимым запасом как по мощности ИБП, так и по ёмкости аккумуляторов, исходя из расчёта достаточного обеспечения электричеством всех потребителей.

Идём дальше. Принцип действия резервного питания можно описать простым алгоритмом. При включении в сеть, через встроенное в ИБП зарядное устройство происходит зарядка аккумулятора или аккумуляторов (если используется несколько батарей). Одновременно через ИБП ведётся подача электроэнергии на потребители — котёл, циркуляционные насосы и т.д. При полной зарядке аккумулятора зарядник автоматически отключается, и питание системы происходит напрямую от электросети, через ИБП в т.н. штатном режиме.

В случае отключения электричества бесперебойник обеспечит подачу электроэнергии от аккумулятора (преобразовав его из постоянного в переменный 220 В, 50 Гц) на котельное и на другое подключенное оборудование. Подача энергии будет осуществлять до тех пор, пока не будет восстановлено электроснабжение дома, или пока не разрядятся аккумуляторы.

В отличие от бензинового или дизельного генератора, ИБП могут быть установлены в любом помещении, практически не требуют обслуживания, кроме замены раз в несколько лет аккумуляторных батарей, мгновенно восстанавливают электропитание и бесшумны в работе.

Если помимо котла нужно запитать насос локальной очистной станции, насос водоснабжения и т.д., мощность ИБП рассчитывается, исходя из совокупного потребления электроэнергии всеми потребителями.

Также, выбирая бесперебойник для котла, нужно определиться с рядом ключевых требований, которые предъявляются к этому оборудованию. По принципу работы все ИБП делятся на три больших группы.

1. Офф-лайн (off-line) ИБП.
2. Линейно-интерактивные устройства.
3. Он-лайн (on-line) модели непрерывного действия.

Чтобы сделать осознанный выбор, необходимо разобраться в отличиях между этими ИБП.

Офф-лайн бесперебойники не имеют встроенного стабилизатора, а в настройках аппарата зафиксирован диапазон допустимого напряжения сети, например от 180 до 250 В. При понижении или скачках напряжения за рамки диапазона входного напряжения (а это часто бывает в загородных поселениях), устройство расценит это как сигнал к переключению питания котельной от аккумуляторов. При возвращении уровня напряжения к установленным номиналам бесперебойник снова переключится на питание от основной сети. Т.е. при любых скачках будет происходить излишне частое переключение ИБП: сеть/аккумуляторы.

Помимо отсутствия защиты подключенного оборудования от перепадов напряжения, работа бесперебойника в этом режиме приведёт к частому циклу заряд/разряд аккумуляторов, что снизит срок их службы. Кроме этого, при выборе ИБП этого типа, к нему дополнительно придётся приобретать стабилизирующее устройство для защиты оборудования.

В отличие от off-line, линейно-интерактивные устройства, хотя и имеют граничные показатели допустимого напряжения, дополнительно снабжены стабилизатором напряжения, защищающим оборудование от скачков напряжения. Кроме простой подачи напряжения, ИБП этого типа позволяют скорректировать его в определенных пределах (около 20%), но обычно эта регулировка ступенчатая.

Он-лайн бесперебойники, или ИБП непрерывного действия, являются, на первый взгляд, самым оптимальным оборудованием, подходящим для использования в связке с отопительным котлом, требовательным к качеству напряжения и его частоте. ИБП этого типа, за счёт своих конструктивных особенностей, «вытягивают» напряжение до нужного нам качества, подавая на потребитель 220 В 50 Гц.

В таком бесперебойнике установлен инвертор, который работает по схеме двойного преобразования поступающего тока. Т.е. сначала переменный ток преобразуется в постоянный, далее он преобразуется ещё раз в нужный для работы оборудования переменный ток стабильного качества. При всех плюсах он-лайн топологии, есть один существенный минус, на который обязательно нужно обратить внимание.

Из-за того, что система работает по принципу двойного преобразования, подключенные батареи все время задействованы. Это в разы по сравнению с линейно-интерактивной топологией снижает ресурс батарей, а батареи, в свою очередь, являются достаточно дорогим удовольствием, в малых мощностях перекрывая по стоимости сам ИБП.

Для полноценной работы системы бесперебойного электропитания, для котельной, будет, более чем достаточно линейно-интерактивного устройства, так как по сумме потребительских характеристик это представляется оптимальным выбором.

Важный момент: обычно у ИБП начальной мощности с внешними батареями напряжение питания составляет 12 В или 24 В и далее по нарастающей — 36, 48 В, в зависимости от мощности, т.е. при 24 В требуется подключение как минимум 2-х батарей, что не всегда экономически целесообразно. Поэтому, выбирая качественный бесперебойник, смотрим в его технических характеристиках, сможет ли он работать на необходимом минимуме, т.е. от 1-й батареи на 12 В.

Вес оборудования также может служить косвенным признаком его заявленных характеристик, например, чистая синусоида достигается за счет выравнивания сигнала мощным трансформатором. То есть в силу конструктивных особенностей ИБП мощностью в 2.5 кВт не может весить, например 10 кг. Вес системы подобной мощности без батарей будет минимум 30 кг.

Также обращаем внимание на скорость перехода режимов переключения аккумулятор/сеть (время переключения не должно превышать 6 м/с — 10 м/с), максимальное количество батарей, которые можно подключить к ИБП. Последний параметр важен, если в дальнейшем планируется расширить возможности системы и, нарастив ёмкость батарей, подключить к системе резервного питания дополнительных потребителей или увеличить время автономной работы.

Выбор аккумулятора для источника бесперебойного питания

Стоимость аккумуляторов может составлять свыше 50% от цены всей системы бесперебойного питания. Поэтому к их выбору нужно относится так же ответственно, как и к выбору бесперебойника. При этом к батареям для построения системы резервного питания предъявляются особенные требования.

Игорь ГороховНачальник монтажной группы ТК Вольт

Обычные стартерные аккумуляторные батареи, требующие периодического обслуживания и выделяющие в процессе работы пары серной кислоты, не предназначены для использования в закрытом помещении в непосредственной близости от людей. Более того, стартерные АКБ не предназначены для автономного питания и моментально выйдут из строя после 2-3 раз разряда.

Возникает вопрос, что же выбрать? Запоминаем второе правило: для использования с ИБП лучше всего подходят гелевые батареи GEL (Gelled Electrolite) или аккумуляторы, построенные на технологии AGM (Absorptive Glass Mat). Несмотря на малопонятную на первый взгляд аббревиатуру, оба типа аккумуляторов являются свинцово-кислотными, но отличаются друг от друга типом использованной технологии.

В AGM аккумуляторах между свинцовыми пластинами находятся плотно сжатые с двух сторон стекловолокнистые маты — сепараторы (они действуют, как губка, не позволяя кислоте растекаться), пропитанные электролитом.

В GEL батареях электролит также находится между пластинами, но за счёт добавления двуокиси кремния он доведён до желеобразной массы — геля.

Отсюда — электролит в этих необслуживаемых батареях не расплёскивается. В ходе химической реакции газов, вода распадется на водород и кислород, но, при рекомбинации, ионы этих химических элементов не испаряются, а остаются в замкнутом герметичном пространстве батареи, «возвращаясь» обратно в электролит, который сохраняет свои свойства на протяжении 5-10 лет.

Это увеличивает срок службы резервной системы электроснабжения котельной, а оба типа аккумуляторов можно использовать в закрытых помещениях, снабжённых только естественной системой вентиляции.

Среди преимуществ аккумуляторов этих типов можно выделить: возможность эксплуатации в широком диапазоне температур от -30 до + 50-60 °C. Также их можно устанавливать в любом положении, кроме не рекомендованного производителем «вверх ногами».

Технология AGM новее, чем GEL. Надо учесть, что гелевый аккумулятор весьма чувствителен к перезаряду и выходит на номинальную ёмкость только спустя 15-20 циклов разряд/заряд, но, в отличие от AGM, выдерживает большее количество этих циклов, а также лучше выдерживает разряд при недозарядке. Например, если случилось повторное отключение электричества, а также полностью восстанавливают емкость после глубокого разряда.

В активе AGM аккумуляторов (при одинаковой ёмкости) – более низкая цена, чем у гелевых, более высокая мощность отдачи тока (что важно при запуске мощного оборудования, например насоса), высокая скорость зарядки. Но при этом аккумуляторы данного типа не «переносят» недозарядку и меньше работают при глубоком разряде. В случае разрядки недозаряженного аккумулятора (например, повторно отключили свет, и котёл снова работает от ИБП) ёмкость батареи необратимо снижается.

Выводы: при построении индивидуальной системы бесперебойного электроснабжения системы отопления коттеджа необходимо учесть множество нюансов, начиная от выбора оборудования, расчёта мощности ИБП и заканчивая монтажом оборудования. Всё это требует профессиональных знаний, которые можно приобрести, придерживаясь советов наших экспертов и изучая советующие темы на портале.

Прочитав статью «Что делать, если на участке нет электричества?» вы узнаете, как самостоятельно сделать систему резервного питания. В теме форума собран практический опыт монтажа автономной системы электроснабжения.

А из нашего видеоролика можно узнать, как увеличить электрическую мощность в доме.