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

 

Современные газовые котлы хороши тем, что при наличии нормальных условий работы они работают полностью автономно. Вмешательство человека обычно требуется только для корректировки параметров. Но для стабильной работы им необходимо определенное давление и качество газа, а также качественное и постоянное электропитание. С последней задачей справляется источник бесперебойного питания для газового котла. О их выборе и параметрах и пойдет речь.

Источник резервного питания в системе отопления

Любой обогрев, особенно в зимнее время, должен происходить без сбоев и остановок. Дело в том, что кроме электронной системы управления, электрическая энергия требуется циркуляционному насосу, который прокачивает теплоноситель по системе отопления.

Остановка циркуляционного насоса в сильные морозы может привести к самым серьёзным последствиям. Поэтому питание отопительной системы частного дома должно осуществляться с обязательным подключением источника аварийного питания.

ИБП с аккумуляторной батареей должен обеспечивать корректную работу системы отопления в течение нескольких часов. Для нормальной работы насоса и вентилятора, блок аварийного электропитания должен выдавать  синусоиду правильной формы без ступеней и искажений. В противном случае асинхронные электродвигатели будут  работать в жёстком режиме и могут выйти из строя.

В системах теплоснабжения могут использоваться разные типы источников аварийного питания, которые могут отличаться по техническим характеристикам.

От чего зависит мощность ИБП

Мощность ИБП зависит от величины подключаемой нагрузки: необходимо, чтобы её хватало на запуск котла и насосов, благодаря которым циркулирует вода в системе отопления.

Главное здесь — взять с запасом

Обычно с газовым котлом используется циркуляционный насос. У обоих приборов в паспортах указываются потребляемые мощности в Вт или ВА. Казалось бы, нужно сложить эти мощности и подобрать подходящий ИБП. Однако этого недостаточно — причина в особенностях работы насосов.

Насосы работают на электродвигателях, а значит для запуска им нужен большой пусковой ток. Иначе говоря, в момент включения насосы потребляют мощность больше той, что в характеристиках.

Как рассчитать мощность

1. Чтобы понять, во сколько раз пусковая мощность насоса больше потребляемой, найдите в паспорте класс энергоэффективности. Он обозначается буквами — от A до G. Специалисты рекомендуют умножать потребляемую мощность на 5 для всех классов энергоэффективности, кроме A: для него мощность умножается на 1,3.
2. Складываем потребляемую мощность котла и пусковую мощность насоса. Сумму умножаем на 1,2 — это коэффициент запаса.

Важно: различайте тепловую и потребляемую мощность котла. Первая мощность — сколько тепла котёл даст дому, варьируется от 1 до 80 кВт. Вторая — сколько электричества потребляет сам котёл, варьируется от 100 до 200 Вт.

В характеристиках, которые дают интернет-магазины, обычно указывается только первая мощность. Вторую можно найти в паспорте прибора. Именно она участвует в расчете мощности ИБП.

Например, котёл потребляет 200 Вт, а насос класса энергоэффективности C — 40 Вт. Полная потребляемая мощность составит: 200+40х5=400 Вт. С учётом коэффициента запаса получаем 400х1,2=480 Вт. Это минимальное значение мощности вашего ИБП.

Выбирайте line-interactive или on-line!

Наибольший интерес представляют линейно-интерактивные и on-line ИБП. Off-line ИБП используются редко из-за невозможности корректировать напряжение в сети. К тому же во многих приборах вместо гладкой синусоиды выходит меандр, который плохо влияет на чувствительную электронику котлов и двигатели насосов. Не советуем брать ИБП с меандром, чтобы не иметь лишних проблем.

Особенности выбора для газовых котлов

Источник бесперебойного питания для газового котла подбирать надо с таким условием, чтобы он подавал напряжение правильной формы — максимально приближенной к идеальной синусоиде. При этом еще важна синхронизация синусоиды по фазе.

Все эти требования необходимы для обеспечения нормальной работы блока управления. В большинстве импортных газовых котлов автоматика собрана на основе электроники, а она требовательная к качеству электропитания. Чтобы оценить насколько это требование важно, стоит сказать, что по статистике сервисных центров около 40-55% поломок газовых котлов связаны с выходом из строя платы управления. При этом платы практически никогда не ремонтируются. Они просто подлежат замене.

Примерно так выглядит блок-схема подключения ИБП

Стоит также помнить, что выход платы управления из строя из-за нестабильного питания — случай негарантийный (практически у всех производителей). Так что стоимость платы и ее замены приходится оплачивать из собственного кармана. Причем многие платы поставляются «под заказ», а это — несколько недель ожидания. Как в это время отапливать дом — вопрос интересный… Если еще вспомнить, что стоимость платы — это около 40-50% стоимости агрегата, поневоле задумываешься о приобретении качественного и надежного источника бесперебойного питания для газового котла.

Хорошая новость в том, что на один ИБП достаточной мощности можно «повесть» остальную технику, которая требует качественного и гарантированного питания или вы просто желаете обеспечить ее бесперебойную работу. Чаще всего это компьютеры, телевизоры и пара лампочек аварийного освещения.

Как выбрать ИБП для газового котла

Если с типом источника бесперебойного питания определится легко и выбирать следует качественный линейно-интерактивный или инверторный источник электропитания, то с техническими параметрами могут возникнуть некоторые вопросы.

Каждый ИБП имеет набор определённых параметров, по которым и следует выбирать устройство:

• Мощность ИБП;
• Ёмкость внутренней батареи;
• Возможность подключения дополнительного аккумулятора;
• Время работы в аварийном режиме;
• Форма выходного тока;
• Время перехода на аккумулятор;
• Дополнительные возможности.

Мощность ИБП для котлов отопления определяет, какие устройства могут быть без проблем подключены к конкретному устройству. Плата электроники газового котла является активной нагрузкой, и её потребляемая мощность обычно не превышает 20-40 ватт.

Другое дело циркуляционный насос и вентилятор. Они работают от электродвигателя и  представляют собой реактивную индуктивную нагрузку. Для того чтобы узнать полную мощность такого устройства нужно разделить указанную в паспорте мощность в ваттах на косинус фи (Cos ϕ) и умножить на пусковой ток, который в три раза превышает номинальный (Pw/Cos ϕ*3) Если косинус фи не указан в документации, нужно использовать коэффициент 0,6. Затем сложить полную мощность насоса или насосов, если их несколько, вентилятора и мощность платы управления. К сумме нужно добавить  30% мощности на возможные перегрузки.

Источники резервного питания могут комплектоваться аккумуляторными батареями. В отдельных случаях в технической документации указано, какой аккумулятор нужно приобрести для данного блока. Практика показывает, что самым оптимальным будет применение батареи ёмкостью 100 А/ч, и напряжением 12 вольт. Аккумулятор такого типа обеспечит электропитанием нагрузку 150 W в течение минут.

Некоторые ИБП для газовых котлов допускают подключение внешних аккумуляторных батарей. Тип и ёмкость таких источников указывается в технической документации. От ёмкости аккумуляторов зависит продолжительность работы в аварийном режиме.

Идеальную синусоиду, необходимую для корректного питания электродвигателей, вырабатывает только бесперебойный источник двойного преобразования и некоторые модели линейно-интерактивных источников электроснабжения. Выбирая ИБП для системы отопления, в которой используется насос, следует уточнить, обеспечивает ли  данный прибор требуемую форму сигнала. Так, например, обычный компьютерный ИБП имеет на выходе не чистую синусоиду, а меандр, поэтому применение таких ИБП недопустимо в системах отопления, где присутствуют циркуляционные насосы.

Мгновенное переключение на аккумулятор обеспечивает только инверторный блок питания. Самое большое время перехода наблюдается у резервных источников.

При выборе аварийного источника электроснабжения можно обратить внимание на некоторые сервисные возможности. Прежде всего, это устройства защиты аккумуляторов от глубокого разряда, защита самого блока от перегрузок и превышения напряжения на входе. Многие устройства имеют светодиодные индикаторы основных параметров и режимов работы.

Бесперебойное питание для газового котла с циркуляционными насосами может обеспечить только блок, выполненный по схеме двойного преобразования напряжения. Использование дешёвых аналогов может привести к полному выходу из строя дорогостоящего отопительного оборудования.

Линейно-интерактивные

Этот вид можно отнести к среднему сегменту как по эксплуатационным характеристикам, так и по стоимостному показателю. По сути, это все тот же оф-лайн бесперебойник, правда, в его конструкцию добавлен стабилизатор, который выравнивает выходное напряжение, доводя его до номинального 220 вольт. Этим самым увеличивается надежность всего отопительного оборудования, которое подключено к ИБП.

В дополнении можно сказать, что такие источники бесперебойного питания для дома, так же как и предыдущие, могут выдавать напряжение от 170 до 270 вольт. И также некорректно работают с генераторами.

Виды бесперебойников

Сегодня торговая сеть предлагает ИБП трех видов:

• off-line (он-лайн) ;
• on-line (оф-лайн);
• Line-Interactive (лайн-интерактив ли линейно-интерактивные).

Типы ИБП для газовых котлов и блок-схемы их подключения

Ofline ИБП (резервного типа)

Это самые простые и дешевые источники бесперебойного питания. Off-line с английского можно перевести я как «не в линии», что отображает принцип работы данного устройства. В бесперебойнике данного типа выставляется верхний и нижний предел напряжения, при котором котел работает нормально. Пока параметры сети находятся в этих рамках, питание подается напрямую — с линии.

Если напряжение становится больше или меньше, срабатывает реле переключения, питание подается через ИБП от аккумуляторов. Когда параметры сети возвращаются к норме, снова срабатывает реле, отключая источник бесперебойного питания. Для газового котла подобная защита, конечно, лучше чем ничего, но при включении/отключении в сети наблюдаются существенные скачки напряжения. Так что стабилизация в  данном случае не полная — нет больших провалов или пиков, но напряжение питание далеко не идеально. Второй недостаток бесперебойников офлайн типа — они не могут  исправлять форму синусоиды.

Схема работы оффлайн ИБП (UPS)

Потому оф-лайн источники бесперебойного питания для газовых котлов стоит использовать только в том случае, если у вас уже установлен стабилизатор на ломе или квартире. Он выдает идеальное напряжение, а ИБП в данной схеме просто при отсутствии напряжения подключает аккумуляторы. Эта схема является дорогой, но создает нормальные условия для работы оборудования, требовательного к качеству электропитания.

On-line ИБП (постоянного типа)

Данный тип называют еще блоками бесперебойного питания с двойным преобразованием. Все из-за принципа работы:

• Поступающее на вход переменное напряжение преобразуется в постоянное и используется для заряда подключенных к устройству аккумуляторных батарей.
• Постоянное напряжение преобразуется в переменное с синусоидой идеальной формы.

Получается электропитание преобразуется дважды. Этим гарантируется стабилизация напряжения и идеальная форма синусоиды.

Схема работы онлайн бесперебойника

Он-лайн бесперебойники подключаются в разрыв цепи питания. Пока напряжение нормальное, преобразуется линейное питание, при пониженном напряжении его недостаток восполняется за счет заряда батарей, при отсутствии электропитание подается от АКБ.

Недостаток данного оборудования — высокая цена и быстрой разряд аккумуляторов, который обусловлен тем, что он расходуется на выпрямление скачков. Тем не менее, если вам нужен лучший источник бесперебойного питания для газового котла — покупайте оборудование онлайн типа.

Line-Interactive (линейно-интерактивные)

Свойства и характеристики бесперебойников этого типа не так хороши как у онлайн моделей, но и не настолько плохи, как у агрегатов оффлайн. Имеются все те же аккумуляторные батареи и переключатель, который при понижении напряжения подключает ИБП. Но для стабилизации напряжения имеется специальный блок — автоматический регулятор напряжения (АРН на рисунке выше).

Как работает интерактивный источник бесперебойного питания

Недостаток линейно-интерактивных источников бесперебойного питания для газового котла — немоментальное переключение при изменении напряжения. Но оно намного меньше чем в аппаратах оффлайн, зато напряжение поддерживается постоянным (в определенных пределах). Это оборудование — оптимальный выбор, так как при относительно небольшой цене гарантирует неплохие результаты.

Критерии выбора

Определяющими параметрами при выборе являются:

• Суммарная потребляемая мощность оборудования, которое вы собираетесь защищать от перепадов напряжения;
• Длительность автономной работы оборудования.

Мощность

Мощность оборудования указывается в паспорте или инструкциях, здесь главное – определиться, что, собственно, вы собираетесь защищать. Кроме газового котла через ИБП можно подключить циркуляционные насосы, сигнализацию и прочие установки, обеспечивающие жизнедеятельность вашего жилища.

Смотрим видео, критерии выбора прибора:

Но в таком случае надо учитывать, что в момент запуска мотора потребление тока возрастает в несколько раз. Кратковременный перегруз большинство моделей ИБП для газовых котлов переносят нормально, однако не мешает подстраховаться и взять модель с 30%-ным запасом по мощности.

Время автономной работы

Временной период, в течение которого бесперебойник обеспечит автономное питание электрооборудования, зависит только от емкости аккумулятора. Обычно производитель указывает время автономии в технической документации. Но на практике данный показатель несколько отличается от заявленного из-за коэффициента глубины разряда и КПД преобразователя. Емкость аккумулятора, необходимую для конкретного случая, можно подсчитать по формуле:

С = (Т х Р)/(8,65 х N), где

Т – время автономии, необходимое вам (оно зависит от степени стабильности электрообеспечения вашего дома) – в часах;

Р – суммарная потребляемая мощность оборудования, которое вы планируете защитить от перепадов напряжения – в ваттах;

N – количество батарей, которыми оснащена выбранная вами модель бесперебойника;

8,65 – константа (постоянная величина).

Проделав несложный расчет, вы убедитесь, подходит для вашей цели данная модель ИБП или нет.

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.

Кислород и водород, выделяемые в процессе работы, 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.

Он-лайн ИБП

Все те минусы, которые присутствуют в первых двух позициях, полностью отсутствуют в он-лайн моделях. То есть:

• Происходит переход от переменного тока на постоянный в независимости от напряжения в сети.
• На выходе получается переменное напряжение номинальное стабилизированное.
• Прекрасно совмещены с любыми генераторами.

Но необходимо отметить, что по конструктивному наполнению эти приборы очень сложны, отсюда, в принципе, и высокая цена изделия. Поэтому их приобретение придется соотнести с качеством и ценой газового отопительного оборудования, в котором установлены очень чувствительные приборы (контроля, учета, настройки и так далее). то есть, для таких приборов нужно точное стабилизированное напряжение. Никаких скачков и некорректной работы, которые могут привести к выходу из строя всех систем газового котла.

Демонстрация работы ИБП для котла (видео)

Выбираем ИБП

Итак, подводим итоги. Выкладывать большие деньги за дорогие источники питания для газовых котлов отопления нет необходимости, если отключение электроэнергии случают редко и они непродолжительные. В этом случае рекомендуется приобретать и устанавливать ИБП оф-лайн или линейно-интерактивные. В большинстве случаев в загородных поселках так и поступают.

Но если электрический ток отключают часто, да к тому же надолго, то придется приобретать он-лайновский бесперебойник. Обойдется он дорого, но это гарантия работы котла и всей системы отопления. К тому же в такие минуты (или часы) обычно включается генератор, снабжающий электричеством загородный дом. А именно с этим ИБП для котла генераторы хорошо взаимодействуют.