Работа современных систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя напрямую зависит от подачи напряжения в электрическую цепь теплового агрегата.
При аварии в питающей электросети обесточивается насос отопления и котловая автоматика, что приводит к остановке котла ГВС.
Чтобы защитить автономные системы ГВС от внезапных отключений электросети, используются резервные источники питания. Наиболее популярны у владельцев «автономок» источники бесперебойного питания (ИБП).
Odnoklassniki
Преимущества бесперебойников для питания циркуляционных насосов
Нетрудно представить, к каким неприятным последствиям приведет замерзание воды в системе зимой. Одна только замена лопнувших труб и радиаторов обойдется владельцам в «копеечку».
Вывести из строя котельную электронику способны параметрические сбои в электросети. Это падение напряжения до 160–170 В (в однофазных агрегатах) в период пиковых нагрузок энергопотребления, скачки амплитуды и девиации переменного тока частотой 50 Гц.
Конструкция ИБП или UPS (Uninterruptible Power Supply) представляет собой устройство с аккумуляторной батареей и преобразователем типа DC – AC (постоянный ток -> переменный ток). Процессом инвертирования бесперебойника управляет микроконтроллер с кварцевым генератором.
От других альтернативных источников ИБП отличает:
- компактность устройств, что позволяет производить изделия в настольном/напольном исполнении;
- простота подключения и эксплуатации, бесшумность работы всей модельной линейки бесперебойников;
- относительная дешевизна большинства товарных позиций;
- базовая защита электродвигателя и электроники автономной системы ГВС;
- отсутствие расходов на техническое обслуживание в процессе использования;
- продолжительный срок эксплуатации (с подзарядкой батарей): от 3–5 лет и более;
- минимальная временная пауза или отсутствие таковой при переключении «резервное питание <-> сеть»;
- практически синусоидальная форма выходного напряжения с минимальными искажениями;
- возможность изменения частоты и напряжения на подключаемой нагрузке.
Виды ИБП
Источник бесперебойного энергоснабжения, в зависимости от поддерживаемых опций, осуществляет следующие функции:
- автоматическую коммутацию на питание от аккумуляторной батареи (АКБ) в экстренных ситуациях;
- инвертирование постоянного DС напряжения (12 В) в требуемое переменное (220 В) с корректировкой частоты 50Гц;
- сглаживание скачков напряжения и фильтрацию сетевых помех продолжительностью 10–100 мс;
- стабилизацию «транзитного» сетевого напряжения в штатном режиме.
Справка! Переключение питания насоса отопления на аккумулятор, преобразование напряжения и фильтрацию сетевых помех выполняют все ИБП/UPS. Стабилизацию напряжения производят только устройства, оснащенные блоком-стабилизатором.
Существуют три вида источников бесперебойного питания, которые используются и для работы с циркуляционными насосами отопительных систем.
Резервные
Простейшие бюджетные модели обеспечивают только переход на запасное питание. В обычном режиме напряжение сети уходит непосредственно в котел без стабилизации, пройдя один пассивный фильтр защиты от импульсных помех.
Фото 1. Резервный бюджетный бесперебойник может обеспечить только переход на запасное питание.
В случае отключения питания сети, выхода параметров за значения диапазона, коммутатор за 4–12 мс подключает штатную АКБ. Постоянное напряжение батареи сначала поступает на электрический преобразователь, где оно становится переменным, а затем повышается до требуемых 220 В.
Линейно-интерактивные источники
Эти ИБП более продвинутые, чем резервные. Они отличаются встроенным стабилизатором, корректирующим сбои напряжения в диапазоне 25% от номинального значения. Это позволяет работать при довольно больших скачках напряжения без подключения в процесс батареи.
Технически такая проблема решена установкой автотрансформатора, отслеживающего отклонение переменного напряжения от заданной величины. В приборах не предусмотрена корректировка синусоидальной формы сетевого напряжения.
Фото 2. Линейно-интерактивный источник бесперебойного питания со встроенным стабилизатором исправляет сбои в напряжении.
Инверторные бесперебойные устройства
В многокомпонентной схеме этих устройств реализован принцип двойного инвертирования. Обслуживаемое котельное оборудование, независимо от состояния сети, всегда питается от аккумулятора.
При отсутствии сетевого напряжения происходит обычное преобразование DC->AC аналогично резервным ИБП. Постоянный ток подается на клеммы аккумуляторной батареи для подзарядки.
Инверторные ИБП воспроизводят стабильные электропараметры, такой вид устройств оптимально подходит для питания тепловых насосов.
Фото 3. Инверторный бесперебойник производителя Cyber Power применяется для питания циркуляционных насосов отопления.
Модели бесперебойников
В продаже можно встретить большое количество устройств, различающихся конструктивными особенностями, габаритами и ценой. Основная классификация предусматривает деление оборудования на три типа.
Резервные
Бесперебойник для насоса для отопления обеспечивает подачу энергии от централизованной сети 220 В, при сбоях или прекращении подачи электропитания переключает оборудование на аварийный аккумулятор. Напряжение мощностью 12 В направляется с батареи на преобразователь, где его трансформируют в переменное с повышением. Стабилизация сетевого напряжения не выполняется, поскольку приспособление для этой цели не предусмотрено в оборудовании конструктивно. Для блокировки импульсных помех, способных навредить оборудованию, применяется фильтр пассивного типа.
Литейно-интерактивные
ИБП с трансформатором для поддержания нужного напряжения на выходе
Эти разновидности применяются чаще, отличаются повышенным удобством в эксплуатации и эффективностью. Главным отличием таких бесперебойных блоков является использование стабилизатора электроэнергии стандартной конструкции: он применяется для выравнивания параметров напряжения. В схему включен автоматический трансформатор, в котором при колебании показателей подключаются соответствующие линии обмоток с помощью электронного коммутирующего аппарата. В результате выходное напряжение незначительно отличается от номинальной характеристики. Кроме того, линейно-интерактивные бесперебойники комплектуются преобразователями и фильтрующими элементами.
С двойным инвертированием
Эта конструкция имеет существенные отличия от двух предыдущих разновидностей. Выпрямление параметров сетевого напряжения предусмотрено с учетом запаса электроэнергии в конденсаторных батареях. Второй инвертор блока обеспечивает повторное преобразование тока из постоянного в переменный. Сами конденсаторы оборудования имеют двойное назначение. Если параметры напряжения завышены, излишки подаются на эти элементы, а при снижении значений накопленная электроэнергия служит для восполнения и стабилизации.
Управление преобразовательными процессами выполняет микроконтроллер, оснащенный генератором кварцевой конструкции. За счет этого удается добиться максимальной точности параметров напряжения и частоты. Инверторные бесперебойные аппараты включают в структуру зарядные приспособления, позволяющие подзарядить аккумулятор.
Какой нужен ИБП для котла?
Основное назначение ИБП/UPS – обеспечение поступления электроэнергии через заряд встроенной аккумуляторной батареи. Распространены настольные модели бесперебойников, но они больше подходят для компьютеров.
С учетом обеспечения пускового тока одной зарядки батарей хватит на 30–40 минут непрерывной работы домашней сети ГВС.
Чтобы продлить время автономии до нескольких часов, выбрать лучше такую модель ИБП, в которой предусмотрена возможность подключения дополнительных внешних батарей.
Внимание! Следует выбирать оборудование с маркировкой LT (Long Time). Это означает, что к нему подключаются и контролируются внешние аккумуляторные емкости. В качестве дополнительных батарей незаменимы гелиевые аккумуляторы.
Одновременно бесперебойники повышают качество основного электропитания, препятствуя выходу параметров за допустимые пределы.
В нашем случае приемлема стабилизация напряжения в диапазоне 220 В ± 5% с поддержанием частоты 50± 0,2 Гц.
Отличие ИБП от источника резервного питания (генератора, мини-электростанции) состоит в том, что переключение устройства в батарейный режим происходит за 3–10 миллисекунд.
В случае применения бесперебойников с двойным преобразованием частоты коммутационная задержка отсутствует вовсе.
Использование устройства с такой минимальной продолжительностью/отсутствием «паузы» не приведет к сбою в работе автоматики или остановке насоса системы ГВС.
Важно! Циркуляционный насос котла чувствителен к форме подводимого напряжения. Требуется выбрать устройство, которое инвертирует 12 В постоянного напряжения аккумулятора в переменные 220 В 50 Гц с «чистой» синусоидой.
Последнее требование указывается производителями в товарных карточках оборудования. Оно означает, что коэффициент искажений синусоидального тока на выходе ИБП/UPS не превышает 8%. Соблюдение этого условия обеспечит бесшумную работу насоса и существенно продлит срок службы электродвигателя.
Как выбрать источник бесперебойного питания
Выбор прежде всего зависит от требований техники к питанию. Требования эти — не тайна: производители указывают, достаточно прочитать и сверить с паспортом ИБП. Обычный циркуляционный насос потребляет мало энергии, но есть и требовательные устройства, так что параметр важен не только для отопительных котлов.
Характеристики бесперебойников:
- мощность (выходная);
- напряжение (выходное);
- диапазон входного напряжения;
- время работы в автономном режиме (от батарей);
- время переключения с первичной сети на батареи;
- сквозной ноль.
Выбирая устройство по первому параметру списка, нужно учитывать, что для техники с мощным двигателем характерны так называемые пусковые токи, то есть в момент включения прибор потребляет раз в 5–7 больше электричества. Потребление это кратковременное, но выходная мощность ИБП должна соответствовать максимальному значению.
Необходим чистый синус — так и должно быть написано в инструкции. Не подходит квази-синус — отказывает автоматика.
Чистый синус
Бесперебойник для котла отопления
Схема «сквозной ноль» предназначена для устройств, использующих провод защитного заземления в своей работе.
Схема «сквозной ноль»
Нормы и правила не препятствуют проводить через провод микротоки. При работе от первичной сети это не вызывает ни малейших проблем, но когда питание идет от незаземленного и полностью изолированного бесперебойника (нет фазы, нет ноля, есть лишь два синуса в противофазе), — либо какие-то функции отказывают, либо весь прибор. Насосов отопления это не касается, а котлов — в полной мере. Причем им недостаточно сквозного ноля в случае отключения электричества — нужен резистор на выходе бесперебойника на случай прекращения подачи питания, срабатывания УЗО.
Для котла отопления использование ИБП без сквозного ноля — это как минимум отказ автоматики (сигнал «есть пламя» отсутствует), а как максимум — неработоспособность оборудования.
Важно! К ИБП в составе отопительной системы недопустимо подключение каких-либо других приборов, включая насосы (глубинный, например).
Остальные правила:
- Для котлов отопления обязателен ИБП с двойным преобразованием.
- «Фишка» некоторых котлов — зависимость от ориентации вилки относительно розетки (фазозависимость): они используют для цепи контроля пламени только один провод. Проблема в том, что не фазозависимый котел вполне может стать таковым, будучи подключенным к бесперебойнику с резистором. Нужно следить за вилкой.
- Внешний дополнительный стабилизатор — необходимость. Желательное расположение — после ИБП.
- Оснащение котла звуковой сигнализацией избавляет от множества проблем.
Как сделать ИБП для системы отопления своими руками
Собрать самостоятельно своими руками источник бесперебойного питания, способный в течение нескольких суток обеспечивать работу котла, поможет следующее руководство.
Необходимый набор компонентов
Для самостоятельного конструирования ИБП приобретают такие готовые модули и компоненты:
- 2 автомобильных аккумулятора на 12 В емкостью по 225 А?ч;
- импульсный блок питания (БП) 28,8 В на 50 А;
- инвертор-преобразователь 28,8 В с выходом типа «меандр» на 310 В;
- силовой резонансный фильтр высших гармоник 310/220 В
- сетевой шнур с вилкой, отрезки изолированного провода, коннекторы и разъемы, корпус.
Поэтапная сборка
Все комплектующие размещаются в корпусе, соединяются компоненты в следующем порядке:
- Соединяем «+» и «–» пары аккумуляторов перемычкой в последовательную батарею, свободные клеммы подключаем к выходу импульсного блока питания.
- К этим клеммам подсоединяем инвертор, а вход БП оборудуем проводом с вилкой для включения в сеть.
- Выход инвертора соединяется с фильтром, на выходе которого получаем напряжение 220 В 50 Гц с «чистым» синусом.
Обзор моделей
В продаже предлагается много вариантов ИБП для теплового насоса, самыми популярными считаются:
- Энергия ПН-1000. Это устройство со встроенным стабилизатором, который работает в диапазоне 120-275 вольт и обеспечивает номинал выходного напряжения в форме гладкой синусоиды. Дополненный аккумулятором Delta DTM 12100 L на 100А/ч источник выдает питание для насоса мощностью в 150 Вт и поддерживает беспрерывную работу в течение 8 часов. В наличии сетевой фильтр, информационный дисплей, интерфейс RS-232.
- Теплоком 222/500. Это небольшой резервный прибор питания, используемый в системе отопления от газового котла. Однофазный стабилизатор релейного типа поддерживает работу при нагрузке не более 230 Вт. Допустимые колебания в сети 145-260 В. При повышении нагрузки более 260 Вт и значении частоты в 50 Гц нагрузка отключается автоматически.
Выбирая резервный источник питания, нельзя пренебрегать показателями формы напряжения, запасом по мощности не менее 20%, быстрым автоматическим переходом на резервный источник. Устройство должно поддерживать работоспособность в определенном температурном режиме, дополняться устройством индикации режимов и физических величин.
Общие рекомендации, чтобы правильно выбрать ИБП
Надо учитывать, что газовому котлу с одним циркуляционным насосом и электронным блоком управления требуется до 300 Вт потребляемой мощности. ИБП нужно подбирать с расчетом, чтобы номинальная мощность не оказалась меньше этого значения.
Чтобы рассчитать продолжительность непрерывной работы бесперебойника, используется формула:
Время (часов) = Напряжение аккумулятора (В) х Емкость аккумулятора (А?ч) / Электрическую мощность котла (Вт). Например, для устройства с аккумулятором емкостью 150 А?ч и напряжением 12 В время непрерывной работы равно 6 часам: 12х150/300 = 6.
Что потребуется?
Если вы изготавливаете бесперебойник для газового котла или для циркуляционного насоса отопления своими руками, то одна из самых важных его частей — инвертор.
Инвертор — это и есть устройство, преобразовывающее постоянное напряжение аккумуляторной батареи в переменное напряжение 220 B. Понятно, что сам бесперебойник лучше делать из аккумуляторных батарей, они куда дешевле, чем разнообразные генераторы.
Чтобы котёл, зависящий от электрического тока, нормально функционировал, лучше всего ставить инверторы типа CPS (самые лучшие варианты индексов — 3500, 7500 и 5000 PRO).
Помимо инвертора, нужны и сами батареи, обеспечивающие бесперебойное питание для котлов/насосов, а также зарядное устройство.
