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

Принцип действия и конструкция ИБП

Само название показывает назначение прибора – обеспечивать бесперебойное питание от резерва при отключении основного источника. Первые бесперебойники появились после создания компьютеров и предназначались для поддержания качественного электропитания и кратковременного продолжения работ после отключения основного питания. ИБП фильтрует входящее напряжение, а при его несоответствии требуемым параметрам или исчезновении, он автоматически подаёт электропитание потребителю.

Состоит бесперебойник из следующих основных узлов:

• силовая коммутирующая система (байпас);
• зарядное устройство;
• преобразователь постоянного тока в переменный;
• управляющий орган;
• аккумулятор.

Внутренние компоненты

Коммутатор необходим для переключения источника напряжения. Рабочим элементом могут быть силовое реле (в дешёвых моделях), тиристоры, а в последнее время стали использовать IGBT транзисторы. Время срабатывания колеблется в пределах 6–10 мс. Способность переключать ток определённой мощности сказывается на мощности всего устройства. В интерактивных схемах коммутатор используется также для переключения выводов обмоток автотрансформатора.

Блок зарядного устройства преобразует входное переменное напряжение сети в выпрямленное напряжение необходимой величины для зарядки аккумулятора. От этого устройства будет зависеть, какие аккумуляторы могут быть заряжены.

Конвертация постоянного тока аккумулятора в переменное напряжение осуществляется инвертором. Именно он отвечает за качество напряжения и мощность ИБП. Аккумулятор является источником энергии для такого преобразования, и от его ёмкости будет зависеть, как долго сможет бесперебойник давать энергию потребителям.

Принципиальная схема

В качестве управляющего органом выступают электрические компоненты, кнопки, переключатели. Для визуального контроля могут использоваться жидкокристаллические экраны. По принципу работы ибп для отопления бывают:

• резервные;
• интерактивные;
• двойного преобразования.

Чтобы понять, в чём их отличие, стоит разобрать каждую схему, в дальнейшем это поможет решить вопрос, как выбрать ибп?

 Резервные

Самая простая схема, на входе используется простейший фильтр, способный задержать высоковольтные и электромагнитные импульсы, выполняется в виде конденсатора (С) или катушки и конденсатора (LC). Нагрузка подключается непосредственно к сети. При значительном ухудшении качества электроэнергии или при его исчезновении напряжение питания поступает от ИБП. Используется в простых и дешёвых моделях. Часто применяется для питания компьютеров, имеет высокий КПД около 99%.

Внешний вид компьютерного ибп

Недостатком является полное отсутствие возможности изменения амплитуды напряжения и частоты сетевого тока. Схема инвертора максимально упрощена, что приводит к искажениям формы синусоиды. Вместо синусоиды, идут, как правило, сигналы прямоугольной формы. Для компьютера они не страшны, поскольку ток сразу выпрямляется.

Для осветительных и обогревательных приборов форма сигнала не имеет значения.

Линейно-интерактивные

Эта схема больше подходит источнику бесперебойного питания для всех насосов системы отопления. Главное отличие от предыдущей схемы заключается в способности менять входное напряжение. Для этого во входной цепи устанавливается трансформатор, первичная обмотка которого имеет несколько выводов, он исполняет роль стабилизатора.

При номинальном напряжении корректировка не вносится, а если равновесие нарушается — автоматически подключаются или отключаются дополнительные витки. Такое ступенчатое переключение позволяет меньше задействовать аккумулятор, что значительно продлевает его срок работы.

Схема интерактивного ибп

Используемые инверторы выдают прямоугольное, трапецеидальное, ступенчатое или синусоидальное напряжение, всё зависит от сложности прибора. Естественно, это сказывается на стоимости.

Инверторные

Инверторная или схема двойного преобразования сильно отличается от предыдущих двух. Прямого подключения нагрузки к сети нет, а подключение происходит по следующей схеме: напряжение сети проходит сетевой фильтр, выпрямитель, после чего часть энергии, если необходимо, идёт на зарядку аккумулятора, а остальная поступает на инвертор, преобразуется в переменный ток и выходит к потребителю.

Внешний вид инверторного ибп

Полностью автоматизированная система, способная контролировать амплитуду и частоту, форма выходного сигнала максимально приближена к синусоиде. При отключении напряжения сети ИБП продолжает работать от аккумулятора, что практически никак не сказывается на выходном сигнале.

Модификации источников резервного питания

Источники бесперебойного питания могут классифицироваться по разным критериям: тип аккумуляторной батареи, способ установки (напольные или настенные), назначение, безопасность и т. д. Общепринятое деление на виды осуществляется по принципу работы. ИБП делятся на три основных класса:

• линейные или офф-лайн (Off-Line);
• линейно-интерактивные (Line-Interactive);
• двойного преобразования или он-лайн (On-Line).

Каждая модификация источников резервного питания имеет свои преимущества и недостатки, которые определяют условия эксплуатации для каждого вида оборудования.

Линейные

Линейные ИБП относятся к бюджетной серии устройств данного типа. В их конструкцию не входит стабилизатор или автотрансфрматор. Они работают в заданном диапазоне напряжения от 170 до 270В. При скачках электроэнергии за граничные пределы заданного интервала происходит переключение питания с сети на аккумуляторную батарею.

Из-за отсутствия блока стабилизации выходное напряжение имеет такую же нестабильную синусоиду, как и входное. Это приводит к сбоям в работе электрооборудования газового котла. Время переключения питания составляет 15 мс в одном или другом направлении. Выбирая офф-лайновые источники бесперебойного питания, следует учитывать, что интенсивные перепады напряжения отечественных электросетей, особенно в зимнее время, оказывают негативное воздействие на устройство. Данный факт сокращает срок эксплуатации ИБП в несколько раз.

Совет. Off-Line источники резервного питания не приспособлены для работы в комплексе с генераторными установками, работающими на дизельном или бензиновом топливе.

Линейно-интерактивные

Основное отличие линейно-интерактивных ИБП от линейных является наличие в конструкции оборудования стабилизатора напряжения или автоматического напряжения. Данные модули способствуют выравниванию синусоиды напряжения до оптимальных параметров. Это обеспечивает работу газового котла в штатном режиме и продлевает срок эксплуатации. Крайние границы напряжения, при которых источник резервного питания работает в холостом режиме, равны 170 и 270 В. Переключение питания с АКБ и обратно осуществляется в автоматическом режиме.

Из практического опыта специалисты отмечают некорректную работу некоторых моделей устройства с генераторами бензинового или дизельного типа. Конструкция агрегата предусматривает подключение внешних аккумуляторных батарей.

Двойного преобразования

Источники бесперебойного питания типа On-Line, в отличии от двух других видов, имеют более сложную принципиальную схему работы и подключения. В конструкции аппарата предусмотрен инвертор двойного преобразования электрического тока.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Входное переменное напряжение 220 В от электрической лини инвертируется в постоянное 12 В или 24 В, в зависимости от модификации газового оборудования. В результате чего синусоидальный сигнал выпрямляется до стабильного значения, которым обладает постоянный ток.

На втором этапе стабилизированное постоянное напряжение инвертором преобразовывается обратно в переменное напряжение 220 В со стабильной частотой 50 Гц. ИБП двойного преобразования работают в диапазоне 110 – 300 В. Работа устройства в режиме он-лайн обеспечивают стабильную работу газового котла при заниженном или завышенном напряжении, не переключая питание на аккумуляторную батарею. Это способствует продлению срока эксплуатации АКБ до ее замены.

По типу монтажа приборы выпускаются двух типов: настенный и напольный

Аккумулятор

Во время выбора ИБП стоит обращать внимание на емкость аккумуляторной батареи. От ее параметров зависит время работы газового котла от источника резервного питания

При отключении электричества на продолжительное время АКБ, которой оснащен ИБП должен обеспечить бесперебойную работу котла до 10 часов. При наличии возможности подключения внешнего аккумулятора необходимо следить за тем, чтобы батареи были одинаковой емкости.

ИБП для циркуляционного насоса

В отопительной системе может быть один или несколько циркуляционных насосов. Они обеспечивают движение теплоносителя по трубам и радиаторам. При этом теплоноситель (вода) обеспечивает постоянный перенос тепла от газового котла к радиаторам, и остывшей воды обратно к системе подогрева.

Циркуляционный насос позволяет избежать застаивания воды в системе, что может привести к серьёзной аварии. Поэтому источником аварийного питания должна быть оборудована любая отопительная система.

Виды ИБП и принцип их функционирования

По своей конструкции и принципу работы блоки аварийного питания можно разделить на следующие группы:

• Резервные источники питания;
• Линейно-интерактивные устройства;
• Блоки двойного преобразования.

Резервные ИБП

Блок питания резервного типа относится к наиболее простым устройствам. Он состоит из следующих узлов:

• Пассивный фильтр подавления сетевых помех;
• Аккумуляторная батарея;
• Инвертор-преобразователь;
• Плата контроля и управления.

Если плата контроля определяет, что напряжение сети соответствует норме с учётом допустимых отклонений, то потребитель получает электропитание напрямую от сети. Как только девиация напряжения выйдет за пределы допуска, электроника переключает нагрузку на питание от аккумулятора.

Напряжение, снимаемое с батареи, поступает на простой инвертор, где преобразуется в 220 В. Предварительно напряжение сети проходит через индуктивно-ёмкостный фильтр, который позволяет блокировать большую часть импульсных высокочастотных помех и одиночные короткие выбросы напряжения.

Форма тока на выходе резервного источника отличается от ровной синусоиды и имеет ступенчатую форму. Обычно в системах отопления используются асинхронные электродвигатели, которым для корректной работы требуется гладкая синусоида, поэтому резервные источники питания не рекомендуется применять в системах автономных газовых котлов.

К достоинствам таких устройств можно отнести низкую стоимость и бесшумность в работе.

Недостатки:

• Искажённая синусоида;
• Большое время переключения;
• Узкий диапазон входного напряжения;
• Отсутствие коррекции напряжения и частоты.

Линейно-интерактивный источник питания

Линейно-интерактивный бесперебойник для насоса отопления имеет более сложную конструкцию. Схема такого блока питания выполнена на тех же узлах, которые имеются у резервного источника, кроме того, в линейно-интерактивных устройствах предусмотрен ступенчатый стабилизатор напряжения сети, обычно выполненный на трансформаторе с переключаемыми обмотками. Такая схема позволяет расширить диапазон напряжения на входе устройства. Но основные недостатки резервного блока остаются.

Только в некоторых моделях используются схемные решения, позволяющие получить на выходе не аппроксимированную синусоиду, а нормальный сигнал. Поэтому выбирая линейно-интерактивный блок аварийного питания, следует уточнить можно ли его использовать для подключения насоса. Время переключения на резервный режим у таких блоков значительно меньше, чем у резервных источников, но и КПД значительно ниже.

ИБП двойного преобразования

Верхнюю строчку рейтинга аварийных источников питания для насосов отопительных систем занимают ИБП двойного преобразования. По конструкции они принципиально отличаются от других типов резервных источников.

При отключении сети питание начинает практически мгновенно поступать от аккумуляторной батареи, поскольку она постоянно подключена на вход второго инвертора. В этом инверторе происходит процесс обратного преобразования постоянного напряжения в переменное с величиной соответствующей напряжению сети.

Инверторные преобразователи идеально подходят для питания циркуляционных насосов, а так же любой техники, где используются электродвигатели асинхронного типа.

Они обладают рядом несомненных достоинств:

• Отсутствие времени переключения на батарейное питание;
• Возможность коррекции напряжения и частоты;
• Неискажённая форма напряжения (ровная синусоида);
• Хороший КПД.

Применение ИБП для насоса отопления, выполненного по схеме с двойным преобразованием, можно считать оптимальным вариантом. Самый серьёзный недостаток такого прибора не имеет отношения к электрическим параметрам – это высокая цена. Кроме того элементы схемы, особенно мощные транзисторы инвертора, сильно нагреваются, что требует применения вентилятора. Отсюда небольшой шум при работе.

Чистый синус и его влияние на котел

В первую очередь при выборе ИБП для котла обращайте внимание на форму выходного напряжения. Существует 2 типа выходного напряжения:

Существует 2 типа выходного напряжения:

чистый синус

квазисинус (меандровый сигнал)

При выборе всегда делайте акцент на модели с чистым синусом

Почему это важно?. Котлы и его оборудование не любят как перепады напряжения, так и изменение частоты выходного сигнала

Если вы купите ИБП с квазисинусом, котел может определить данное напряжение как ошибку, и будет уходить в аварию

Котлы и его оборудование не любят как перепады напряжения, так и изменение частоты выходного сигнала. Если вы купите ИБП с квазисинусом, котел может определить данное напряжение как ошибку, и будет уходить в аварию.

Электронике конечно неправильный синус не страшен. А вот насосы отопительного оборудования, типа RS или UPS начинают гудеть.

Двигатель в насосах асинхронный и этот псевдосинус дает много гармоник, которые значительно понижают КПД и вызывают нагрев и гудение.

Кроме того, в самом котле имеется свой встроенный циркуляционный насос, а иногда и не один, отсюда и такие жесткие требования.

Всегда обращайте внимание на способность ИБП выдерживать большие пусковые токи (двух-трехкратные). Кроме самого котла, есть же еще и другое оборудование которое нужно запитать, например погружной насос

Выбор емкости аккумуляторов для бесперебойников для котлов

При выборе аккумуляторов для бесперебойников котлов надо сделать расчет необходимой емкости батареи, исходя из мощности газового котла и желаемой длительности работы в случае отключения электроэнергии.

1. Рассчитать ток потребления.
2. Умножить ток на желаемое время работы от бесперебойника.
3. Выбрать аккумулятор с ближайшим большим значением емкости.

• Для расчета тока потребления бесперебойника от аккумулятора надо мощность газового котла поделить на напряжение 12 Вольт (24 или 36 для двух/трех АКБ), а затем еще поделить на 0.8 — 0.85 (примерный КПД). Мощность газового котла можно узнать из его паспорта или посмотреть на шильдике устройства.
• Если ИБП должен обеспечить работу газового котла в течение минимум 9 часов, то умножаем ток на время, в часах. 10.4 А* 9 ч = 93.6 Ач.
• Выбираем AGM или гелевый АКБ 12В 100Ач для ИБП газового котла.

Для бесперебойника с двумя (тремя) АКБ расчет проводится аналогично. Мощность газового котла делим на 24 (36) Вольт. Полученная в конечном результате емкость относится к каждому из двух (трех) аккумуляторов.

Бесперебойное питание для котла в зависимости от ситуации

Итак, начнем разбираться по каждой ситуации, описанной выше, отдельно.

Когда сети изношены и кратковременные скачки потребления (мощный сварочный аппарат, подключение мощного отопительного прибора) способны на короткий срок оставить без электричества квартал или поселок, стоит подумать о резервировании питания котла при помощи источника бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторной батареей (АКБ).

Самый обычный компьютерный ИБП, к сожалению, в этой ситуации помочь не сможет ничем. Его батареи хватит для питания котла на 3-5 минут. Кроме того, на выходе он выдает не чистый синус, необходимый для питания котлового оборудования и циркуляционного насоса, а аппроксимацию синусоиды или меандр. Это такая форма выходного напряжения, которая может привести к поломке вашего котлового оборудования.

А потому потребуется ИБП, имеющий на выходе чистый синус и способный работать с подключенными АКБ.

Если срок аварийного отключения электроэнергии увеличивается до 6 часов, стоит подумать о том, чтобы использовать АКБ 100 А*ч как источник питания для котла и циркуляционного насоса. Эта емкость позволит горелке котла и автоматике котла работать до 8 часов без подзарядки АКБ.

Даже сутки, то есть 24 часа, не будут помехой для питания котла от аккумулятора, только стоит рассчитать емкость батареи на этот срок. Подойдет АКБ емкостью до 200 А*ч.

А вот отключение электроэнергии более суток должно заставить вас задуматься над тем, чтобы плюсом к ИБП и емким АКБ докупить бензиновый генератор.

Генератор лучше всего покупать инверторный, потому как только инверторный генератор имеет на выходе чистый синус, так необходимый современному котловому оборудованию.

Аварии длительностью более 3 суток не оставляют вам выбора – только генератор. Никакая система питания на ИБП с разумным количеством АКБ не выдержит такого срока, не сможет обеспечить автономное питание котла. Разве что вы готовы установить в своей котельной 5 аккумуляторов емкостью по 100 А*ч. И то, их придется заряжать все тем же генератором, так как суммарной емкости в 500 А*ч не хватит для питания котельного оборудования сроком в 72 часа.

Источник питания для котла, таким образом, вырисовывается следующий:

• Для кратковременных отключений до 24 часов — ИБП с АКБ.
• Для отключений от 1 до 3 дней – ИБП с АКБ с подзарядкой от бензинового генератора.
• Для отключений более 3 дней – только бензиновый инверторный генератор или генератор с отдельным инвертором.

Критерии, по которым стоит выбирать источник питания для котла отопления, весьма просты:

• Чистый синус на выходе.
• Возможность подключения внешних батарей.
• Возможность подключения АКБ большой емкости (в идеале суммарно до 600 А*ч).
• Надежность и простота исполнения.
• Развитая сервисная поддержка в вашем населенном пункте.

Последний пункт важен, потому что в случае аварии неисправный ИБП – это фактически «мертвый» котел, и, как следствие, замерзание системы отопления вашего дома.

Все указанные выше критерии применимы для всех современных котлов отопления – газовых, дизельных, твердотопливных, пеллетных. Резервировать электрический котел на случай аварии можно либо котлом на другом виде топлива, либо генератором, если мощность котла не превышает 5-8 киловатт. В противном случае, вам придется покупать слишком мощный бензиновый генератор.

Резервные модели

Среди всех резервных ИБП для отопительных котлов стоит выделить Теплоком от компании Бастион, wow 500 u, ИБПС 12 и electric back ups be700g rs.

Бастион teplocom 300

Российский ИБП резервного типа переключается за одну секунду. Он популярен за надежную сборку, небольшие размеры и стабильную работу.

Это ибп с внешними АКБ, которые нужно приобретать отдельно. Кроме того, если в доме скачет напряжение, производители рекомендуют установить стабилизатор на входе.

Впрочем, за свою цену прибор отлично справляется с задачей. Хотя иногда бывают задержки, и котел переходит на ИБП больше, чем через 1 секунду.

Powercom wow 500 u

Еще одно компактное устройство без аккумуляторов и с минимумом функций. Диоды светятся слабо, батарея имеет нестандартный размер. А мощность на выходе всего 250 Вт.

Впрочем, устройство оборудовано USB-портом, тремя евроразъемами под розетки, индикаторами, горячей заменой батарей. Его даже можно закрепить на стене.

СибКонтакт ИБПС 12 300N

Российский ИБП, подходящий для большей части газовых котлов, переключается за 0,8 секунды. Это прибор с внешним аккумулятором до 200Ач, который не входит в комплект и оборудованной системой защиты от аварий.

ИБП отличается надежностью. При сборке производитель использовал детали от мировых компаний, доказавших свой профессионализм.

APC by Schneider Electric Back UPS BE700G-RS

Выходная мощность в 405Вт выгодно выделяет этот ИБП среди прочих резервных ИБП. Он оборудован несколькими разъемами, ступенчатой аппроксимацией синусоиды, автопредохранителем.

Пользователи жалуются, что прибор издает шум при работе и не мониторит потреблённую мощность.

1 Применение аппарата

При отсутствии питания электропомпы прекращают перемещение рабочей жидкости по теплопроводу. Когда отсутствует постоянный поток рабочей жидкости, аппараты нагреваются, что приводит к поломкам. Для обеспечения нормального функционирования устанавливается ибп для насоса отопления. Аппарат заменяет источник электропитания. С помощью устройства преобразователя заменяет постоянный ток на переменный. Используется в газовых и твердотопливных котлах.

Бесперебойник с внешними аккумуляторами

Продолжительность работы аппарата зависит от емкости и количества аккумуляторов. Источник питания подает энергию, выравнивает напряжение, защищает от перегрева насос.

1.1 Какие основные виды иБП?

Устройства делятся на два вида:

• линейно-интерактивный распространенный бюджетный вариант, не имеющий стабилизатора. Плюсом аппаратов является самозаряжающаяся способность. Для функционирования устройств данного вида достаточно двух-четырех аккумуляторов;
• линейный-аппарат для двойного преобразования. Благодаря функции выравнивания напряжения, помпа может подключаться к генератору. При нарушении подачи электричества, аккумулятор начинает свою работу. При нормализации работы электричества аккумулятор отключается. Отличаются дороговизной.

По типу размещения:

• настенного расположения. Занимают минимум полезного пространства, благодаря чему пользуются популярностью для бытового пользования ;
• напольного размещения. Аппараты такого вида отличаются большой мощностью и крупными габаритами.

1.2 Преимущества

• высококачественная подача тока;
• высокий коэффициент полезного действия;
• простота монтажа;
• отсутствие звуковых эффектов при эксплуатации;
• работоспособность в автономном режиме до сорока восьми часов;
• защита приборов от скачков напряжения.

Все, что нужно для безопасной установки циркуляционного насоса

1.3 Как выбрать ибп для циркуляционного насоса отопления?

Качественное устройство отбирают по таким параметрам:

• мощность подбирается, основываясь на суммарном показателе всех единиц оборудования;
• количество фаз. Аппараты бесперебойного питания для насоса бывают с одной и тремя фазами. Для бытовых систем отопления применяются установки с одной фазой. Трехфазные применяются в промышленных отопительных системах;
• функция online продлевает срок эксплуатации;
• диапазон напряжения просчитывается на основании перепадов напряжения в используемой сети. Правило выбора подходящего диапазона: выбранный диапазон устройства должен быть на один процент больше, чем фактический в сети.При ошибочном выборе показателя, помпа часто будет работать в автономном режиме, в результате чего,ибп поломается.

Устройство может иметь дополнительные функции:

• экран;
• индикатор состояния устройства;
• старт при отключенном электричестве;
• микропроцессорное управление;
• запуск диагностики при включении прибора обеспечивает вовремя обнаружить и устранить ошибки и поломки;
• микропроцессорное управление;
• звуковой индикатор заряжения батареи;
• функция включения механизма при отсутствии электроэнергии;
• возможность крепления к стене освобождает полезное пространство;
• обозначениеLTподходит для помещений, в которых длительное время и часто отсутствует электричество. Такие аппараты подходят к батареям любой емкости.

При выборе аппарата нельзя оставлять без внимания мощность, поскольку при заниженной мощности, батарея не справится со своей функцией.

Чем больше батарей подключено к бесперебойнику, тем дольше он сможет обеспечивать электрические приборы

У моделей с внешне расположенной батареей можно варьировать их количество и подбирать время работы в автономном режиме.

Модели с внутренним расположением аккумулятора не могут длительное время автономно работать, поэтому не являются популярными.