Виды ИБП для отопительных насосов
Установка бесперебойного снабжения электроэнергией насосов котельной может быть выполнена самостоятельно, при условии грамотного подбора необходимого оборудования. Все предлагаемые бесперебойники можно разделить на три класса:
- Бюджетные ИБП – имеют максимально простое устройство. При достижении установленных верхних или нижних порогов напряжения, переключают источник питания циркуляционного механизма на аккумуляторы.
С AVR – аккумулятор встроен в корпус. При колебании напряжения в сети, включается стабилизатор. Собственной мощности для поддержания автономной работы после отключения электроэнергии хватит на 10-15 минут. Для увеличения продолжительности режима автономности, потребуется дополнительно подключить аккумуляторные батареи (данная функция доступна только приборам с маркировкой LT). Двойного преобразования – самые дорогие версии ИБП. Обычно устанавливаются для стабилизации работы всего котельного оборудования. Монтировать бесперебойники данного типа исключительно для циркуляционной установки нецелесообразно.
Компании-производители нередко предлагают потребителю, полностью укомплектованный автономный блок бесперебойного электропитания насосов котельной, что является оптимальным решением вопроса энергообеспечения.
Как подобрать ИБП для насоса отопления
Бесперебойная работа циркуляционных насосов котлов системы отопления зависит от нескольких факторов:
- Достаточная мощность UPS – сложнее всего рассчитать мощность, необходимую для работы насосного оборудования. Циркуляционное оборудование имеет высокий коэффициент пусковых токов. Для включения, им потребуется мощность, превышающая обычную, в три раза.
Емкость аккумуляторной батареи – согласно рекомендациям ведущих производителей отопительной техники, приобретать следует ИБП, аккумулятора которого хватит для обеспечения бесперебойного питания циркуляционного насоса в системе отопления, по крайней мере, на 12 часов без подзарядки. Оптимальным выбором будет приобретение моделей с функцией LT – Long Time, с возможностью подключения от 3 до 10 аккумуляторных батарей. Чистая синусоида на выходе – обеспечить стабильное напряжение с чистой синусоидой, может только бесперебойник On-line. Стоимость инверторных ИБП для насосов отопления достаточно высокая. Поэтому, решение установить ИБП с чистой синусоидой принимают при одновременном подключении к автоматике котла и циркуляционного оборудования.
Чтобы облегчить выбор, некоторые производители предлагают уже готовые комплекты ИБП для циркуляционных насосов отопления, с оптимальным подбором комплектующих по техническим параметрам. В комплектацию входит бесперебойник, стабилизатор и аккумуляторная батарея.
Как правильно подключить к ИБП насос отопления
В инструкции по эксплуатации приводятся подробные схемы подключения электроприборов к источнику бесперебойного питания. Автоматическое подключение ИБП к насосу отопления, когда отключают свет, произойдет только при правильном подсоединении АКБ и остального оборудования.
Подключение выполняется следующим образом:
- На корпусе есть разъемы, предназначенные для подключения к сети и для подачи напряжения на АКБ для бесперебойника. Подсоединяем все провода в согласии с указаниями и схемой, прилагаемой в инструкции по эксплуатации.
Соединяем источники потребления через выходной разъем. При необходимости подключаем отдельно циркуляционное оборудование и автоматику котла. Обязательно устанавливаем переключатель в режим, при котором АКБ будут постоянно включенными. Это позволит зарядить аккумуляторы, а также впоследствии запитать насос отопления через ИБП при отключении электроэнергии.
Установка бесперебойника обеспечит стабильную работу системы отопления, даже при отключениях электроэнергии. При использовании ИБП для энергозависимых котлов, защитит автоматику и насосное оборудование от выхода из строя, и соответственно предотвратит дорогостоящий ремонт.
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.
Критерии выбора резервного источника питания
Резервные источники питания, предназначенные для работы с насосами системы отопления должны выбираться по нескольким характеристикам:
- Мощность;
- Ёмкость аккумуляторной батареи;
- Время допустимой автономной работы;
- Возможность использования внешних батарей;
- Разброс входного напряжения;
- Точность напряжения на выходе;
- Время перехода на резерв;
- Искажения напряжения на выходе.
Выбирать ИБП для циркуляционного насоса следует по нескольким основным параметрам, определяющим из которых является мощность.
Определение требуемой мощности ИБП
Электродвигатель, являющийся составной частью насоса системы отопления, представляет собой реактивную нагрузку индуктивного типа. Исходя из этого следует рассчитывать мощность ИБП для котла и насоса. В технической документации на насос может быть указана мощность в ваттах, например, 90 W (Вт). В ваттах обычно указывается тепловая мощность. Чтобы узнать полную мощность требуется значение тепловой мощности разделить на Cos ϕ, который так же может быть указан в документации.
Например, мощность насоса (Р) равна 90W, а Cos ϕ 0,6. Полная мощность вычисляется по формуле:
Р/Cos ϕ
Отсюда полная мощность ИБП для нормальной работы насоса должна быть равна 90/0,6=150Вт. Но это ещё не окончательный результат. В момент запуска электродвигателя, его потребляемый ток возрастает примерно в три раза. Поэтому реактивную мощность следует умножить на три.
В итоге мощность ИБП для циркуляционного насоса отопления будет равна:
P/Cos ϕ*3
В приведенном примере мощность блока питания будет равна 450 ватт. Если косинус фи в документации не указан, тепловую мощность в ваттах следует разделить на коэффициент 0,7.
Емкость батарей
Ёмкость аккумуляторной батареи определяет время, в течение которого насос системы отопления будет работать при отсутствии сети. Встроенные в ИБП аккумуляторы обычно имеют небольшую ёмкость, определяемую, прежде всего, размерами устройства. Если источник резервного питания будет работать в условиях частых и длительных перебоев в электроснабжении, следует выбирать модели допускающие возможность подключения дополнительных внешних аккумуляторов.
Очень познавательный ролик о личном опыте человека, который столкнулся с приобретением инвертора для котла и насоса отопления, смотрите:
https://youtube.com/watch?v=-CrXgfcWRpQ
Входное напряжение
Стандарт сетевого напряжения 220 вольт предполагает допустимые отклонения ± 10%, то есть от 198 до 242 вольт. Это означает, что все устройства, используемые на территории Российской Федерации должны корректно работать в этих пределах. На самом деле в различных регионах, а особенно в сельской местности, отклонения и скачки напряжения могут значительно превышать эти величины. Перед приобретением ИБП для насоса отопления очень полезно будет выполнить замеры напряжения сети неоднократно, в течение суток. В паспорте на источник резервного питания указываются допустимые пределы напряжения на входе, при которых устройство обеспечивает напряжение на выходе близкое к номиналу.
Напряжение на выходе и его форма
Если параметры напряжения на выходе бесперебойника укладываются в допустимые 10 процентов, то для питания насоса системы отопления это устройство вполне подойдёт. Время, которое требуется плате управления, чтобы переключиться на питание от аккумулятора обычно не превышает десятков микросекунд. Для электродвигателя этот параметр не критичен.
Очень важным параметром ИБП, необходимым для корректной работы насоса системы отопления, является форма выходного сигнала. Электродвигатель насоса требует гладкой синусоиды, которую из всех моделей источников резервного питания может обеспечить только устройство двойного преобразования или on-line ИБП. Кроме идеальной синусоиды на выходе, данный источник так же выдаёт точную величину напряжения и частоты.
При установке ИБП для насоса отопления следует руководствоваться некоторыми правилами:
- Температура в помещении должна соответствовать величинам, указанным в документации;
- В помещении не должно быть паров едких реагентов и горючих жидкостей;
- Контур заземления должен быть выполнен в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок.
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.
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.
Структура систем отопления
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.
Как работает бесперебойник?
Главное назначение ИБП – осуществлять непрерывную подачу напряжения для корректной работы даже при кратковременном отсутствии электроэнергии. Чтобы это осуществить устройство должно меньше, чем за секунду подключить к отопительному котлу аккумуляторную батарею. Если перевод займет продолжительное время, то подключенное оборудование выключиться.
Дополнительные функции бесперебойника позволят поддерживать оптимальные электрические параметры, чтобы котел прослужил как можно дольше. Однако этот функционал редко доступен в бюджетных моделях.
Комплектация устройства выглядит следующим образом:
- Корпус;
- АКБ;
- Преобразователи;
- Коммутатор;
- Микросхема.
Для исправной работы отопительного устройства, ИБП должен отвечать следующим характеристикам:
Форма U вых. – чистая синусоида. Конечно, допускается и аппроксимированная, однако, такой вариант только увеличит износ оборудования. Потому что он непривычен для большей части электронных приборов;
Достаточная скорость переключения на аккумулятор;
Время автономной работы
Чтобы узнать этот показатель, стоит обратить внимание на емкость. Помимо этого, для увеличения времени работы, некоторые бесперебойники поддерживают подключение внешних АКБ;
Заземление.
На конечную стоимость влияет емкость аккумуляторных батарей, наличие дополнительных функций, а также соответствия нормативным значениям. Но, даже несмотря на это, бесперебойник за 900 рублей, гораздо лучше, чем его отсутствие.
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.
Когда требуется организация резервного питания?
Покупка даже самого дешевого ИБП для циркуляционного насоса отопления, это лишние затраты. Конечно, если отключение света или скачки напряжения в сети, для вас редкость – можно обойтись без него.
А значит, до вашего возвращения домой, система не включится. Как минимум, хозяева попадут в холодный дом. А в самом тяжелом случае – возможная разморозка системы.
Жители районов с проблемной энергетикой имеют автономное электроснабжение. Но генератор опять-же должен кто-нибудь запустить, и контролировать его работу. А если питающее напряжение пропало, когда никого нет дома, выручает лишь ИБП, питающий котел отопления от аккумулятора.
Обратите внимание
Любители сэкономить пытаются использовать «бесперебойники» от персональных компьютеров. Но эти устройства являются резервными источниками питания, без стабилизации.
Если подключить такой блок к циркуляционному насосу, емкости аккумуляторной батареи может хватить на 2-3 отключения. А дальше вы снова останетесь с неработающим котлом (до момента ручного запуска автоматики).
