Выбираем источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления — излагаем обстоятельно

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).

Структура систем отопления

Источник бесперебойного питания для газового котла — виды, особенности и критерии выбора

Тонкие металлопластиковые и металлические трубы, применяемые в современных отопительных системах, не позволяют обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя. Также сказывается отсутствие уклонов, наличие большого количества соединительных фитингов, минимальный внутренний объем радиаторов и многие другие факторы. Чтобы теплоноситель смог беспрепятственно циркулировать по трубам и доставлять тепло во все уголки дома, в отопительных контурах устанавливаются циркуляционные насосы.

Используемые в отоплении насосы строятся по схеме с «мокрым» ротором. Благодаря этому достигается их компактность и бесшумность. Питание насосных узлов осуществляется от бытовой однофазной сети с напряжением 220 Вольт. Несмотря на то что веерные отключения электроэнергии уже не практикуются, стабильность поставки электричества в дома и квартиры остается больным отечественным вопросом.

В отсутствие бесперебойника каждое отключение электроэнергии приводит к затруднительной циркуляции или вовсе к ее прекращению. В доме становится прохладнее, а отопительный котел, диагностируя перегрев котловой воды, отключается. Если «свет» отключили на несколько часов, а теплоизоляция отсутствует, уже скоро температура воздуха начнет падать – условия для нахождения в комнатах станут не самыми комфортными. Вывод один – нужен бесперебойник.

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.

Что такое источники бесперебойного питания и зачем они нужны

Современные отопительные котлы управляются микроконтроллером, которому необходимо электропитание. Кроме того, требуется постоянное питание двигателя насоса.

Если управляющий модуль может поддерживать функции от небольшого аккумулятора, или вообще временно отключиться, то циркуляция теплоносителя прекратится.

Многие модели котлов самостоятельно управляют насосом: то есть, его установка в трубу с теплоносителем является штатной. С точки зрения ИБП – не имеет значения, как работает система: синхронно, или оборудование включается само по себе.

Его задача – не допустить потери управления котлом и насосом при отключении основного энергоснабжения.

Модельный ряд настенных и напольных онлайн ИБП «Штиль» для питания циркуляционных насосов

Использование рекомендуемых ниже моделей однофазных ИБП «Штиль» гарантирует высокий уровень бесперебойности электроснабжения и надежности эксплуатации не только циркуляционных насосов и отопительных котлов с электронным управлением, но и любого другого чувствительного к электропитанию электрооборудования инженерных систем городских квартир, частных жилых домов или офисов.

Настенные онлайн ИБП. Серия SW представлена достаточно компактными устройствами небольшой мощности — 500 ВА и 1 кВА. Такой выходной мощности даже с учетом высоких пусковых токов электродвигателей, превышающих номинальные в несколько раз, будет вполне достаточно для питания любого циркуляционного насоса системы отопления.

В зависимости от модификации, ИБП имеют встроенные аккумуляторные батареи (модели SW-SL) с возможностью подключения к ним дополнительных внешних АКБ или рассчитаны только на подключение внешних АКБ (модели SW-L). Последние оснащены более мощным зарядным устройством, что делает возможным индивидуальный подбор емкости батареи для требуемого времени работы «бесперебойника» в автономном режиме.

Напольные онлайн ИБП. Устройства серии ST с выходной мощностью 1-3 кВА устанавливаются в вертикальном положении и аналогично настенным имеют две модификации: ST-SL (во строенными АКБ) и ST-L (только с внешними АКБ). Большая, по сравнению с моделями ИБП настенной серии, мощность позволяет использовать данные устройства для питания сразу нескольких циркуляционных насосов и электроприборов с максимально высокими требованиями к надежности и качеству электроснабжения.

Независимо от исполнения, рассматриваемые здесь модели онлайн ИБП «Штиль» являются идеальными источниками питания для циркуляционных насосов. Они сочетают в своих технических характеристиках все преимущества схемы двойного преобразования, работающей в режиме онлайн:

• • идеальная синусоидальность выходного сигнала;
  • мгновенный переход на автономный режим работы;
  • широкий диапазон входного напряжения;
  • высокая точность стабилизации напряжения и частоты тока на выходе устройства;
  • автоматическая коррекция входного коэффициента мощности;
  • совместимость с внешними резервными источниками питания (например, дизель-генераторами);
  • электронная защита от короткого замыкания, перегрузки, перегрева и «глубокого» разряда батарей с восстановлением электроснабжения котла в автоматическом режиме после устранения причины аварии;
  • наличие сквозной нейтрали (важно для фазозависимого оборудования).

Модели оснащены всеми наиболее востребованными на сегодня коммуникационными интерфейсами (RS-232, USB, Ethernet, RS-485), «сухими» контактами для управления и мониторинга состояния ИБП и сети.

Ознакомиться с полным ассортиментом онлайн источников бесперебойного питания для циркуляционных насосов.

Как выбрать бесперебойник

Купить бесперебойник можно в любом магазине, где реализуется сантехника и теплотехника. Здесь представлено внушительное разнообразие моделей – впору растеряться. Давайте посмотрим, как правильно выбрать бесперебойный блок питания.

Выбор по типу

Главным достоинством инверторных бесперебойников является то, что они обеспечивают так называемую непрерывную синусоиду — при переключении с сети на АКБ подача тока на выходе не прерывается.

Из всех вышеперечисленных ИБП наилучшими характеристиками выделяются модели с двойным преобразованием (инверторные). Их плюсы – хорошая стабилизация, правильная форма выходного напряжения (синусоида, а не ее ступенчатая аппроксимация или другие формы). Также они характеризуются отсутствием высокочастотных помех на выходе. Благодаря этому инверторные бесперебойники могут использоваться для питания котлов с чуткой электроникой на борту. Но у них есть и минус – они шумят, так как внутри установлены кулеры.

Минимальной стоимостью обладают линейные бесперебойники. Питая насосы систем отопления, они не стабилизируют сетевое напряжение. За счет использования самых простых преобразователей форма тока на выходе далека от идеала – из-за этого может выйти из строя циркуляционный насос, а вы останетесь без отопления. Зато у этих ИБП самый высокий КПД.

Выбор по мощности

Здесь необходимо заглянуть в технический паспорт на насос и уточнить потребляемую им мощность. Полученное значение умножаем на 3 и получаем максимальную мощность бесперебойника. Необходимость в умножении объясняется тем, что помпа для отопления является реактивной нагрузкой. И в момент старта она потребляет мощность в 2-3 раза выше номинальной. Именно для этого мы и предусмотрели солидный запас.

Емкость аккумуляторов

Небольшие бесперебойники могут «протянуть» на аккумуляторах всего несколько часов. Бортовые аккумуляторные батареи чаще всего обладают маленькой емкостью. Если в вашей местности отключения электроэнергии носят частый и продолжительный характер, рекомендуем выбрать ИБП с аккумулятором на сотню ампер – в зависимости от мощности используемого насоса, он сможет отработать почти сутки и даже больше.

Для обеспечения длительной работы отопления от резервного источника питания выбирайте бесперебойники с внешними подключаемыми аккумуляторами. Оптимальный вид АКБ – гелевые, необслуживаемые.

Погрешность входного и выходного напряжения

Немаловажный параметр для бесперебойного блока питания. Чем меньше погрешность на выходе, тем лучше – в идеале не больше 5%. Наибольшие расхождения наблюдаются на входе, поэтому для корректной работы отопления следует выбрать бесперебойник, умеющий работать в большом диапазоне питающего напряжения – от 150 до 250 Вольт.

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.

Отечественные ИБП. Большой ассортимент инверторных источников бесперебойного питания для котлов и насосов отопления представлен отечественной компанией «Энергия», положительные отзывы о продукции которой вы можете без труда найти на просторах интернета. Ознакомиться с продукцией компании вы можете на сайте официального представителя Энергия.ру.

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.

Отечественные ИБП. Большой ассортимент инверторных источников бесперебойного питания для котлов и насосов отопления представлен отечественной компанией «Энергия», положительные отзывы о продукции которой вы можете без труда найти на просторах интернета. Ознакомиться с продукцией компании вы можете на сайте официального представителя Энергия.ру.

Возможные ошибки

Нередко покупатели недовольны работой приобретенных ИБП. Вероятнее всего, причиной этого стали ошибки, допущенные при выборе устройства. Например, при вычислении времени автономной работы человек взял за основу не емкость аккумулятора, а мощность насоса.

Иногда покупатель видит на приборе маркировку LT и надеется, что дополнительные батареи входят в комплект поставки. Это не так. Такое обозначение указывает на то, что аккумуляторы не входят в стоимость прибора. Их нужно докупать отдельно. Более того, без внешних АКБ устройство работать не будет.

Некоторые люди приобретают ИБП от неизвестных и даже сомнительных производителей. Это пустая трата денег. Обычно такие приборы не способны справляться с нагрузкой, поэтому следует воздержаться от подобных покупок. Лучше обратить внимание на продукцию брендов, успевших зарекомендовать себя: Fiamm, Delta, CSB, AQQU, Inel.

Параметры выбора

Выбирая резервные батареи для отопительной системы, следует учитывать ряд характеристик. Они напрямую влияют на срок службы и эффективность этих устройств. К ним относятся:

• Мощность мотора.
• Емкость АКБ.
• Длительность работы без сети.
• Подключение внешних АКБ.
• Диапазон напряжения на входе.
• Время переключения на АКБ.
• Форма сигнала на выходе.

Чтобы определить необходимую мощность ИБП, нужно посмотреть, какую реактивную нагрузку дает имеющийся насос. Эту информацию можно почерпнуть из документации к прибору. Производительность насоса указывается в ваттах. Имеющееся число следует разделить на Cos ϕ. Полученный результат умножается на 3. При отсутствии косинуса фи в документации мощность двигателя следует делить на 0,7.

Емкость батареи определяется временем бесперебойной работы системы при отсутствии тока в основной сети. Как правило, у встроенных аккумуляторов это значение небольшое. Чем компактнее устройство, тем меньше емкость. В тех случаях, когда ИБП придется работать в условиях частых отключений электроэнергии, тогда нужно выбирать приборы, допускающие возможность подключения внешних АКБ.

Диапазон входного напряжения должен составлять ±10%. Проще говоря, устройство должно работать как при 198, так и при 242 вольт. Здесь следует учитывать, что в сельской местности могут наблюдаться большие скачки питания. Поэтому при покупке прибора рекомендуется провести неоднократные замеры тока в течение 24 часов.

Напряжение на выходе не должно отличаться от требуемого насосом больше чем на 10%. А вот форма сигнала должна быть максимально близкой к гладкой синусоиде. Такие показатели имеет только один вид ИБП — инверторный.

Многие люди пытаются подключить циркуляционный насос к автомобильному аккумулятору или компьютерному бесперебойнику. Этого делать нельзя. Дело в том, что у ИБП, предназначенных для ПК, форма напряжения на выходе имеет вид прямоугольных зубцов. Это вызовет чрезмерный нагрев насоса.

Что касается аккумуляторов от автомобилей, то они имеют иной цикл заряда и разряда, который зависит от толщины расположенных внутри пластин. При их использовании ИБП будет считать, что аккумулятор постоянно не до конца заряжен. Это приведет к значительному снижению сроков автономной работы и приведет к уменьшению сопротивления. В итоге электролит в батарее может закипеть. К тому же не стоит забывать о том, что автомобильные аккумуляторы можно использовать только в помещениях с очень хорошей вентиляцией.

Разновидности ИБП

Схема подключения насоса теплого пола.

Источники бесперебойного питания существуют нескольких типов.

Линейный ИБП является представителем самой простой модели этих устройств. В нем нет стабилизатора напряжения. При отключении от электросети прибор самостоятельно подключается к питанию от аккумулятора.

Линейно-интерактивные ИБП оснащены простым стабилизатором напряжения. При подключении к аккумулятору на выходе образуется чистая синусоида, имеющая параметры 220В, 50 герц.

Бесперебойник двойного преобразования имеет систему стабилизации напряжения и возможность подключения к генератору.

Линейно-интерактивные приборы имеют меньшее внутреннее напряжение. Для их работы достаточно от 1 до 4 аккумуляторов. Такие системы самостоятельно осуществляют контроль уровня заряда аккумуляторов. При остаточной емкости 20% нагрузка от аккумуляторов отключается. В случае возникновения перебоев в электроснабжении приборы переводят питание на аккумуляторы. При возобновлении электроснабжения от магистральной сети все системы подключаются к ней.

Для обеспечения бесперебойной работы энергонезависимого котла подойдут маломощные инверторы CPS с индексами 2000 EI, 1500 PIE, 1000 EI, 1000 E, 600 E. Энергозависимый котел лучше комплектовать инверторами CPS с индексами 7500 PRO, 5000 PRO, 3500 PRO.

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:

1. Соединяем «+» и «–» пары аккумуляторов перемычкой в последовательную батарею, свободные клеммы подключаем к выходу импульсного блока питания.
2. К этим клеммам подсоединяем инвертор, а вход БП оборудуем проводом с вилкой для включения в сеть.
3. Выход инвертора соединяется с фильтром, на выходе которого получаем напряжение 220 В 50 Гц с «чистым» синусом.

Заводские модели

Купить подходящий по характеристикам бесперебойник вы сможете в магазинах теплотехники и сантехники. Также они реализуются в интернет-магазинах. Итоговые цены варьируются в зависимости от завода-изготовителя, типа оборудования и технических характеристик. Мы же рассмотрим самые популярные модели и приведем их ориентировочную стоимость.

Энергия ПН-1000 с аккумулятором на 75 А

Перед нами простой бесперебойник с неплохим аккумулятором емкостью 75 А/ч. При мощности насоса в 100 Вт время автономной работы составит около 8 часов. Пиковая мощность составляет 1000 Вт, чего хватит на любую реактивную нагрузку. На выходе аппарат дает чистую синусоиду. А относится он к линейно-интерактивным ИБП, отличающимся высоким КПД и доступной ценой. Стоимость модели на отечественном рынке составляет около 260000 рублей.

Также в продаже представлены модификации с другой емкостью аккумуляторов:

• На 100 А/ч – до 11 часов при работе с нагрузкой 100 Вт;
• На 55 А/ч – до 6 часов при работе с нагрузкой 100 Вт;
• На 200 А/ч – до 23 часов при работе с нагрузкой 100 Вт.

Если отключения электроэнергии в вашей местности носят частый и длительный характер, рекомендуем обратить внимание на последнюю модификацию – ее стоимость составляет 36-37 тыс. рублей.

SVC DI-600-F-LCD

Компактный бесперебойник, который может работать с котлами и насосами, обеспечивая непрерывную циркуляцию теплоносителя в системе отопления. Он относится к разряду линейно-интерактивных и дает на выходе чистую синусоиду без каких-либо искажений. Оборудование не требует вмешательства пользователей в свою работу и обеспечивает погрешность выходного напряжения не более 10% — для насосов это норма, а вот для котлов она могла бы быть и поменьше. Скорость переключения на работу от АКБ не превышает 20 мсек.

Встроенного аккумулятор здесь нет, к бесперебойнику подключается внешняя АКБ емкостью до 200 А/ч – это обеспечит до 24 часов автономной работы системы отопления. Пиковая нагрузка для данной модели не должна превышать 360 Вт. Ориентировочная стоимость модели – 6,5-7 тыс. рублей.

Tieber T-1000

Если нужен бесперебойник с максимальной емкостью, от которой насос сможет проработать до двух суток, следует обратить свой взор на эту модель. Она работает сразу с двумя аккумуляторами емкостью до 200 А/ч каждый. Производитель рекомендует использовать гелевые необслуживаемые батареи, так как они не выделяют в атмосферу вредных газов – это актуально для жилых помещений.

Максимальная мощность в нагрузке составляет 800 Вт. Бесперебойник может питать довольно мощные насосы и котлы отопления, а также узлы водяных теплых полов. Форма выходного напряжения – чистая синусоида, как того требуют двигатели насосного оборудования. Прибор ориентирован на напольную установку, рядом с ним ставятся аккумуляторы. Максимальный ток заряда составляет 12 А/ч.

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.

ИБП-технология

Бесперебойные системы, которые постоянно направляют мощность, необходимую для подключения оборудования, через выпрямитель и инвертор, известны как источники бесперебойного питания с двойным преобразованием.

Такие устройства преобразуют переменный ток в постоянный ток, а затем преобразуют постоянный обратно в переменный ток для питания подключенного оборудования. Этот способ эффективно защищает сеть переменного тока, отфильтровывая линейные шумы и другие аномалии. Дополнительное преимущество такой технологии заключается в непрерывности работы оборудования.

Технологические усовершенствования привели к существенному повышению эффективности, что придает этой технологии некоторые преимущества по сравнению с другими типами устройств.

Схема ИБП

Правильные критерии выбора ИБП с двойным преобразованием: кратко и понятно

Полезное видео

В видео рассказывается, какой ИБП лучше подключить к насосу для отопительной системы.

Повышение экономичности

Помимо контроля и реагирования на перепады напряжения в сети, современные ИБП обеспечивают 95–99% КПД, остальные 1–5% мощности расходуются на поддержание работы самого бесперебойника.

Традиционной технологией сбережения электроэнергии считается шунтирование (bypass). В таких конструкциях сетевой ток, не требующий дополнительной корректировки, передается в обход невостребованных компонентов. Тем самым повышается энергоэффективность систем ИБП/ UPS.