Частотные насосы в системе отопления. Чем лучше обычных?

В современных системах отопления всё чаще используется насосы с частотным регулированием потока теплоносителя, или их еще называют — частотными насосами. Многие пользователи стараются выяснить преимущества данных устройств перед обычными насосами, поскольку частотные насосы стоят немного дороже, чем их классические аналоги. Чем оправдана повышенная стоимость циркуляционных насосов с частотным регулированием? Давайте разбираться.

Достоинства частотных насосов

Насосы с частотным регулированием имеют два основных преимущества перед обычными. Главными преимуществами насосов с частотным преобразованием можно считать:

• Они могут работать в режимах, пропорциональных давлению теплоносителя;
• Меньший расход электроэнергии, поскольку частотный работает более рациональней, чем классический.

На самом деле этих преимуществ гораздо больше, но об этом — ниже.

Работа в режиме пропорционально давлению очень важна в системах отопления, где расход теплоносителя регулируется терморегуляционными вентилями, которые установлены на радиаторах. Эти вентили еще называют термостатическими вентилями и с помощью данных устройств можно регулировать подачу теплоносителя в радиатор. Закрывая вентиль проток через радиатор уменьшается, тем самым увеличивая нагрузку на циркуляционный насос, поскольку пропускная способность отопительного контура немного снижается.

В чём разница между частотным насосом и классическим

Обычный циркуляционный насос в условиях повышенной нагрузки продолжает работать в стандартном режиме, тем самым создавая избыточное давление на выходе, что влечет за собой повышенный расход электроэнергии. Частотный насос, в условиях снижения пропускной способности отопительного контура, снижает обороты при помощи частотного преобразователя, тем самым препятствуя созданию избыточного давления на выходе насоса, что существенно экономит электроэнергию.

При использовании обычных циркуляционных насосов в системах отопления, наряду с термостатическими вентилями, возникают посторонние шумы, связанные с перепадом давления в системе отопления. Эти посторонние шумы наиболее отчетливо слышны в ночное время, и оказывают раздражающее действие во время отдыха. Закрытие вентилей создаёт паразитные гидравлические сопротивления, которые увеличивают нагрузку на циркуляционный насос обычного типа, что не лучшим образом сказывается на его долговечности.

Принцип работы частотного насоса

Использование циркуляционного насоса с частотным управлением может решить массу проблем. Он сам определяет для себя режимы работы, поскольку моментально адаптируется под перепады давления в отопительном контуре. Частотный преобразователь внутри управляет оборотами двигателя, и как только сопротивления в системе отопления начинает увеличиваться, с помощью частотного преобразователя, сразу же уменьшаются обороты двигателя. Это позволяет стабилизировать давление на выходе и поддерживать данное давление на заданном уровне. В таких условиях частотный насос работает в щадящем режиме, что положительного сказывается на сроке его службы, и не ведёт к неоправданному расходу электроэнергии.

С помощью частотного насоса достигаются идеальные параметры работы системы отопления, в которой применяются термостатические вентили. Также отсутствие перепадов давления положительно сказывается на сроке службы трубных соединений и фитингов, а также на состоянии самих труб и теплообменника. Также такие насосы имеют некоторые конструкционные особенности, которые отличают данные устройства от обычных циркуляционных насосов. Насосы с частотным преобразованием изготовлены с применением постоянных магнитов, что позволяет существенно снизить потребление электроэнергии.

Частотник можно сравнить с энергосберегающей лампой, которая хоть и дороже обычной, но приносит ощутимую экономию при длительном использовании. Насосы частотного типа также экономят бюджет пользователя, хоть и сам насос стоит немного дороже, чем его классический собрат. При использовании частотного насоса в системах отопления на долговременной основе, экономический эффект — очевиден. Частые перепады давления в отопительном контуре могут со временем вывести обычный циркуляционный насос из строя, а данный элемент системы отопления является одним из самых дорогостоящих. Частотный же насос работает в оптимальных условиях, и имеет вдвое больший срок эксплуатации.

Дополнительные возможности частотного насоса

Насосы с частотным преобразованием имеют специальный дисплей, на котором отображается информация об объёме перекачиваемого теплоносителя — в час. Также насосы данного типа имеют органы управления в виде кнопок, с помощью которых можно задавать вручную режимы работы насоса. Частотный насос, с помощью кнопок управления, можно настроить на обычный режим, что позволит использовать это устройство, как обычный нерегулируемый насос. Это делается по желанию пользователя, а также при необходимости установки частотного насоса в системах отопления, где не используется термостатические вентили. Режимы работы частотного насоса также отображаются на светодиодном дисплее.

Энергопотребление и нагрев

В условиях максимальной нагрузки циркуляционный насос частотного типа расходует не более 20 Вт электроэнергии. И всё это благодаря тому, что в данном насосе используются постоянные магниты. При минимальном снижении оборотов частотный насос расходует всего 12-13 Вт, в то время как обычный циркуляционный насос постоянно расходует около 50 Вт — в среднем.

В условиях снижения пропускной способности отопительного контура, в силу закрытия термостатических вентилей, обычный насос продолжает работать на штатных оборотах, пытаясь преодолеть сопротивление. На выходе насоса растет давление, и вместе с тем повышается нагрев самого насоса, что также негативно сказывается на сроке его эксплуатации. Циркуляционный насос с частотным регулированием не имеет таких недостатков, поскольку он подстраивается под сопротивление отопительной системы, и его двигатель работает в комфортных условиях без излишнего нагрева. Частотный насос рассчитан для работы десятилетиями.

Положительное воздействие на элементы отопительной системы

Также нивелирование частотным насосом перепадов давления в отопительном контуре благотворно сказывается на сроке службы расширительного бачка. Перепады давления заставляют резиновую мембрану, которая используется в расширительных бачках, сжиматься и растягиваться, что со временем приводит к выходу расширительного бачка из строя.

Отсутствие перепадов давления, которое гарантировано при использовании насоса с преобразователем, позволяет работать расширительному бачку практически в одном режиме, который не влечет за собой растягивание или сжимание резиновой мембраны. Всего лишь нужно чётко следить за давлением воздуха в расширительном бачке, и периодически подкачивать его. Это должен делать специалист, который обслуживает вашу систему отопления.

При использовании циркуляционного насоса с регулированием, гораздо дольше служат радиаторы. Это также связано напрямую с отсутствием перепадов давления в отопительном контуре, которые способствуют деформации радиаторов, что со временем приводит к появлению микротрещин, а затем и свищей.

Заключение

Циркуляционные насосы с частотным преобразованием завоевывают всё большую популярность, невзирая на немного большую стоимость, чем у обычных насосов. Преференций от такого оборудования гораздо больше и все затраты на покупку данного устройства с лихвой компенсируется — экономией электроэнергии и работой системы отопления в правильном режиме. Также использование такого оборудования несёт пользователю повышенный комфорт, поскольку работа системы отопления становится практически бесшумной.

Циркуляционный насос с частотным преобразованием не только задает правильные параметры функционирования отопительного контура, но и положительно отражается на работе отопительного котла. Отсутствие перепадов давления, в первую очередь, очень благотворно отражается на теплообменнике, избавляя его от постоянных деформаций, которые вызваны скачками давления в системе отопления. Такие насосы — это очень полезная инновация в отопительных системах и за этой инновацией — будущее.

Как грамотно подобрать инвертор для котла отопления

С каждым годом энергонезависимых моделей становится все меньше, заменяют их котлы с более сложной автоматикой, более эффективной закрытой камерой сгорания, встроенным циркуляционным насосом и прочими модулями, требующими подключения к электросети. При временном отключении электроснабжения или даже сильном падении напряжения, работать энергозависимые котлы не могут. Кроме того, нестабильное электроснабжение может привести к серьезной неисправности электронной платы и прочих модулей котла или вовсе к аварийной ситуации.

Чтобы в случае проблем с электроснабжением отопительный котел без вмешательства человека продолжил свою работу, используется инвертор, он же – преобразователь напряжения – в большинстве случаев наиболее дешевый, но эффективный способ обеспечения автономности системы отопления.

Читайте в статье

Что собой представляют и для чего нужны инверторы для котла отопления

Инвертор – это преобразователь постоянного тока в переменный с изменением величины напряжения. Он питается от встроенного или внешнего аккумулятора с напряжением 12, 24 или 48 В и генерирует на выходе напряжение 220 В, характерное стандартной однофазной бытовой электросети. Современные инверторы для котлов отопления также выдают стабильную синусоиду частотой 50 Гц, именно такая частота требуется для работы энергозависимых котлов.

Пример установленного и подключенного инвертора с двумя внешними аккумуляторами (12 В) в котельной с газовым котлом и буферной емкостью.

Хотя оборудование не является обязательным, его важность часто недооценивают. Инвертор необходим, чтобы:

• в автоматическом режиме, без перебоя в работе обеспечить нормальное питание любому энергозависимому котлу в случае перебоя в электроснабжении;
• восстановить нормальное напряжение 220 В в случае падения напряжения в сети ниже критической отметки, необходимой для работы котла;
• предотвратить замерзание системы отопления и ее повреждение вследствие отключения котла (если в качестве теплоносителя не используется антифриз);
• предотвратить выход из строя комплектующих котла вследствие скачка или падения напряжения, чаще всего это электронная плата управления (автоматика). Особенно уязвимы дорогостоящие котлы со сложной автоматикой такие, как Viessmann , Vaillant, Lamborgini , Ferroli , но также это касается и котлов российского производства, например энергозависимых моделей Лемакс . В таком случае инвертор отключит внешнее питание от электросети и на определенное время обеспечит нормальные характеристики электрического тока.

Многие производители оснащают современные модели инверторов дополнительными модулями: зарядным устройством, контроллером и т.д.. Это стирает многие отличия от ИБП (источников бесперебойного питания, имеющих более широкий функционал) и вызывает путаницу. В зависимости от модели, современный инвертор может иметь даже больший функционал, чем ИБП, хотя в классическом виде преобразователь напряжения – это лишь один из элементов источника бесперебойного питания.

Поэтому выбор между приборами неоднозначный, мы рекомендуем всегда сравнивать не разницу между приборами в целом, а возможности и стоимость конкретной модели преобразователя с возможностями и стоимостью конкретной модели источника бесперебойного питания.

Но в целом главное знать, что самый простой инвертор обеспечивает более длительное питание (от 2-4 часов и более), чем самый простой ИБП (от 20 до 30 мин). При этом стоимость бюджетного преобразователя даже с учетом покупки аккумулятора в среднем в 2 раза ниже, чем стоимость бюджетного бесперебойника.

Устройство и принцип работы

Принцип действия инвертора как отдельного элемента довольно прост. Чтобы обеспечить питание работающего от переменного напряжения потребителя (котла), подключив источник постоянного тока (аккумулятор), необходимо подключить источник сначала одной полярностью, затем отключить и подключить его уже обратной полярностью. Соответственно, чтобы получить требуемую частоту 50 Гц, необходимо произвести алгоритм переключения 50 раз в секунду, что и делают современные инверторы.

Функции переключения выполняет электронная плата с набором транзисторов или тристоров, работающих в ключевом режиме. Преобразователи мощностью свыше 300 Ватт выделяют при такой работе большое количество тепловой энергии, поэтому дополнительно оснащаются системой охлаждения.

Схема, отображающая принцип работы инвертора напряжения.

Рассмотрим принцип работы инвертора на примере схематического изображения выше. Слева изображен аккумулятор U_А с клеммами 1—2 и котел R_HL_H1 активно-индуктивного характера с клеммами 3—4. В момент времени I котел клеммами 3—4 подключается к клеммам 1—2 U_А, при этом напрвление тока – от U_А к L_HR_H1. В следующий момент времени II клеммы 3—4 изменяют свое положение и направление тока меняется на противоположное относительно котла – потребителя электрической энергии.

Как грамотно выбрать и подключить генератор для газового котла

Просто и доступно о видах преобразователей напряжения

Вид инвертора – это основной критерий при выборе, с которым необходимо определиться в первую очередь. Каждый из видов обладает определенными свойствами, алгоритмом работы и характеристиками.

Off-line

Off-line инверторы также называют резервными, они имеют наиболее простую конструкцию и алгоритм работы:

1. При нормальном напряжении в электросети, инвертор бездействует, а котел работает в штатном режиме, исключительно от электросети.
2. Как только напряжение в электрической сети снижается ниже критической отметки (обычно 175-190 В) или пропадает вовсе, инвертор мгновенно переключает питание котла на подключенный к преобразователю аккумулятор. Переключение происходит незаметно, в современных моделях за 4-8 мс, чего достаточно для бесперебойной работы котлоагрегата.
3. Как только напряжение в электрической сети восстанавливается, инвертор переключает питание на основную сеть и переходит в режим ожидания.

Также большинство приборов рассчитаны и на превышение напряжения, обычно они срабатывают при значениях свыше 260-300 В. Off-line инверторы наиболее простые и недорогие, цены на них начинаются от 4 тыс. руб.

Однако их лучше не использовать, если напряжение в электросети скачет слишком часто или постоянно. При такой нестабильности преобразователь производит переключения с основного источника питания на резервный слишком часто, что приводит к очень быстрому износу аккумуляторов.

Line-interactive

Линейно-интерактивные (Line-interactive) преобразователи напряжения являются наиболее оптимальными и универсальными для современного котла отопления. Помимо преобразователя и переключающего реле, как в Off-line приборах, в линейно-интерактивных моделях используется стабилизатор напряжения.

В стандартном режиме котел все так же потребляет электроэнергию из основной сети, однако напряжение выравнивается встроенным стабилизатором, некоторые более технологичные модели оснащены дополнительными фильтрами, сглаживающими шумы, устраняющими помехи в сети и т.д. При такой работе аккумулятор используется реже, а эффективность использования электроэнергии (КПД) гораздо выше.

Линейно-интерактивные модели часто имеют встроенный аккумулятор, способный обеспечить работу котла на протяжении 20-120 минут, при этом также возможно и подключение внешних дополнительных аккумуляторов, способных продлить автономность до нескольких дней.

Line-interactive инвертора достаточно всегда будет достаточно для любого газового, твердотопливного или маломощного электрического котла. Однако недостатки у такого оборудования также есть – слабое сглаживание синусоиды при помехах, нарушение ее равномерности при глубоких просадках или перепадах (время переключения 4-6 мс не защищает слишком чувствительные модули).

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

On-line

Наиболее технологичные и дорогостоящие инверторы с двойным преобразованием. Упрощенный алгоритм работы выглядит так:

1. На входе инвертор преобразует переменное напряжение электрической сети в постоянное, величиной 12 В.
2. На выходе инвертор преобразовывает 12 V в 220 V с идеально чистой синусоидой частотой 50 Гц.

Аккумуляторы в таком устройстве выполняют роль буферной емкости, необходимой для выравнивания параметров тока. Преимуществом технологии является то, что котел не контактирует с электрической сетью напрямую и при любых параметрах тока в сети получает идеальную, чистую синусоиду, выдаваемую инвертором. Однако в виду двойного преобразования, КПД такого оборудования ниже, до 90%.

Как выбрать инвертор для котла отопления

Определившись с видом, необходимо подобрать подходящие параметры преобразователя и определиться с необходимостью дополнительных возможностей.

Критерий выбора	Оптимальные параметры	Описание
1. Минимально необходимая мощность	300-600 Ватт (от 3 кВт для электрокотлов)	Максимальная потребляемая мощность котла всегда указывается в его паспорте. Например, для газовых котлов это в среднем 130-140 Вт. Большие всего электроэнергии используется при розжиге, в этот момент потребление может вырасти еще на 100 Ватт свыше максимального. Также мы рекомендуем закладывать 25-30% запаса мощности. Итого, для газового котла нужен инвертор мощностью 300, лучше – 600 Ватт.
2. Диапазон входного напряжения	От 180-190 до 250-260 В	Диапазон входного напряжения определяет критические значения, при достижении которых преобразователь будет переключать питание на аккумуляторы. Соответственно, чем меньше отклонения от 220 В, тем безопаснее такие параметры для работы котла.
3. Амплитуда искажения синусоиды и выходного напряжения	Частота: 50 Гц +- 0,5-1% Напряжение: 220 В +-8-10%	Амплитуда отклонений на выходе определяет качество работы инвертора, встроенного стабилизатора и фильтров помех. Соответственно, чем меньше отклонение, тем более «чистым» и «безопасным» будет питание котла.
4. Коэффициент полезного действия при преобразовании	КПД – 80-90%	Указывается в технических характеристиках далеко не всегда и отображает насколько эффективно прибор использует электроэнергию.
5. Наличие дополнительных защит	Защита от перегрузки Защита от всплесков напряжения Защита от молнии Фильтрация	Базовой и необходимой считается защита от перегрузки, которая реализована во всех современных инверторах, дополнительные защиты повышают безопасность и расширяют возможности, но и повышают стоимость прибора.

Также стоит обратить внимание на наличие встроенного аккумулятора и возможность подключения внешних источников питания (также их количество). Некоторые инверторы имеют возможность подключения солнечных панелей с напряжением 12 или 24 В.

Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены

CyberPower SMP550EI

Один из наиболее распространенных и известных, проверенных производителей. Модель SMP550EI является одной из лучших в соотношении «цена-качество», представляет собой резервный инвертор с оптимальными для отопительного котла параметрами, необходимым минимумом защит. Имеется встроенный аккумулятор, возможность подключения внешних. Согласно отзывам покупателей работает практически бесшумно. Также отличается приятным дизайном.

Стоимость: 6 200-7 900 руб.

Exmork NB-Y300W LCD DC12V

Линейно-интерактивная модель российского производства, совмещающая в себе достаточной широкий функционал и оптимальные параметры за крайне доступную цену. Встроенный стабилизатор подразумевает чистый, хотя и не идеальный в сравнение с on-line моделями синус. Оснащен зарядным устройством. Отличается наличием большого количества защит: от перегрузки, короткого замыкания, перенапряжения, низкого напряжения, избыточного нагрева и т.д. Имеются версии мощностью 300, 600, 800 и 1000 Ватт

Стоимость: 6 100-6 500 руб.

POWERMAN ONLINE 1000

On-line преобразователь напряжения, один из лучших инверторов для котла отопления. Форма выходного напряжения – всегда чистая синусоидальная, не зависящая от параметров электросети. Имеются два встроенных аккумулятора по 9 Ач. Также отличается очень большим диапазоном работы – 115-295 В, поэтому отлично подходит в случаях, если частный дом расположен в проселочной местности с очень слабой и нестабильной, часто перегруженной подстанцией.

Единственные недостатки – высокий уровень шума (около 45 дБ) и отсутствие моделей мощностью менее 900 Ватт, но инвертор даже такой мощности стоит довольно недорого как для On-line вида.

Стоимость: 12 900-15 500 руб.

СибКонтакт ИС2-12-300

Недорогой и очень простой, но надежный и проверенный off-line инвертор российского производства. Отличается хорошими параметрами и возможностью кратковременного двойного форсирования по мощности, отдаваемой в нагрузку. Это подразумевает возможность подключать к прибору устройства, потребляющие на этапе включения мощность, которая превышает номинальную потребляемую мощность устройства. Т.е. – идеальное свойство для котлов, потребляющих при включении в среднем на 100 Ватт свыше номинала, даже самой недорогой модели Вт будет достаточно для любой системы отопления с одним насосом.

Также за такую сумму имеется немало встроенных защит: от короткого замыкания, перегрузки, перегрева, повышения напряжения, защита аккумулятора от полной разрядки.

Стоимость: 3 900-5 000 руб.