Бесперебойник для насоса отопления: разновидности и критерии выбора

В загородных домах и коттеджах, одной из самых важных функций, которую выполняет бытовая техника, является отопление. Если без телевизора и компьютера ещё можно обойтись, то в зимнее время без отопления жить в частном коттедже невозможно.

Поэтому к системе отопления обязательно должен быть подключен источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления, который обеспечивает работу электроники отопительного котла и, самое главное, работу насоса при авариях сетевого напряжения.

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.

В таких устройствах осуществляется двойное преобразование тока. Напряжение сети, пройдя через двухступенчатый L/C фильтр, поступает на вход первого преобразователя. Там напряжение выпрямляется, корректируется по мощности и частично поступает на зарядное устройство для аккумуляторов, где накапливается постоянное напряжение.

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 ИБП для насоса

При выборе источника аварийного питания следует руководствоваться определёнными техническими характеристиками:

• Мощность блока питания;
• Ёмкость аккумуляторной батареи;
• Время работы в автономном режиме;
• Возможность установки дополнительных аккумуляторов;
• Наличие или отсутствие искажений выходного сигнала;
• Время переключения на резерв.

Мощность ИБП и её подсчёт

Это, по определению, основной параметр, на который следует обратить внимание при выборе блока аварийного питания для циркуляционного насоса. Чтобы правильно выбрать необходимую мощность устройства, необходимо её предварительно подсчитать по несложной формуле. Поскольку электродвигатель циркуляционного насоса является реактивной нагрузкой, то она высчитывается следующим образом.

В паспорте на циркуляционный насос обычно указывается мощность в ваттах. Это, так называемая, тепловая мощность. Там же может быть указан дополнительный коэффициент, который называется Cos ϕ (косинус фи). Для получения полной мощности нужно тепловую мощность разделить на эту величину. Если Cos ϕ не указан, для расчётов берётся величина 0,6.

В момент пуска электродвигателя потребляемый ток резко возрастает примерно в 3 раза и эту величину так же следует учитывать. Поэтому окончательный выбор мощности ИБП будет выглядеть так:

P/Cos ϕ*3

Если мощность насоса по паспорту равна 120 W, то получится:

120/0,6*3=600

Бесперебойник для циркуляционного насоса отопления обычно питает и плату электроники газового котла. Мощность там небольшая, и с учётом небольшого резерва, требуемая мощность источника аварийного питания будет равна 650-700 W.

Ёмкость АКБ

От ёмкости аккумуляторной батареи зависит время, в течение которого система отопления будет работать при отключенной сети. По соотношению цена/ёмкость наиболее оптимальными будут аккумуляторы 12 В на 100 А/ч. Для того чтобы узнать время работы потребителя от аккумулятора необходимо ёмкость батареи умножить на её напряжение и разделить на мощность нагрузки.

Например, насос с полной мощностью 150 ватт будет работать:

100*12/150=8 часов.

Некоторые ИБП для циркуляционного насоса отопления допускают подключение дополнительных внешних батарей, что может в несколько раз увеличить время работы в аварийном режиме. Из всех аварийных источников питания только устройства с двойным преобразованием напряжения могут выдавать на выходе идеальную синусоиду. Среди дорогих линейно-интерактивных блоков так же можно подобрать ИБП со сходными характеристиками, но время переключения на резерв у таких источников намного больше, чем у инверторных устройств.

Установка блока аварийного питания

Чтобы источник резервного питания работал долго и без аварий, следует соблюдать некоторые простые, но достаточно эффективные правила:

• Температура должна находиться в интервале + 18-25 градусов;
• В помещении не должно быть пыли и паров агрессивных жидкостей;
• Корпус блока питания должен быть обязательно заземлён;
• Под напольный блок следует подложить резиновый коврик;
• Нельзя чем-либо накрывать ИБП;
• Не путать полярность аккумулятора.

При более низких температурах ИБП для циркуляционного насоса работать, конечно, будет, но время автономной работы при этом снизится.

Некоторые модели ИБП

Инверторный источник аварийного питания ПН-1000 производства компании «Энергия» представляет собой настенную конструкцию, обеспечивающую высокую точность напряжения на выходе с нагрузкой до 1 кВт.

В качестве предварительного стабилизатора применён автотрансформаторный релейный коммутатор, который обеспечивает нормальную работу инвертора при напряжении на входе устройства от 120 до 270 В.

Управление работой преобразователя осуществляется микропроцессором по принципу широтно-импульсной модуляции. Устройство комплектуется аккумулятором 12 В на 100 А/ч.

Схема прибора обеспечивает максимальный зарядный ток 15 А. Блок имеет защиту от перегрузки и от напряжения, выходящего за указанные пределы. Батарея защищена от критического разряда и неправильной полярности при подключении.

Теплоком STT 222/500 – это компактный стабилизатор специально адаптированный для работы с газовыми котлами. Он обеспечивает номинальную нагрузку 222 ВА и максимально допустимую в течение 3-х минут 500 ВА. Устройство обеспечивает нормальное выходное напряжение при входных уровнях от 170 до 242 вольт.

СКАТ ST 1515 обеспечивает номинальным напряжением бытовые устройства мощностью до 1515 ВА. Устройство работает при напряжениях сети от 140 до 260 В. и имеет автомат защиты и светодиодную индикацию входного напряжения.

После сравнения технических характеристик различных моделей можно сделать вывод, что бесперебойное питание для насоса отопления может обеспечить только аварийный источник двойного преобразования с аккумулятором 12 В на 100 А/ч.

Выбор бесперебойника для насоса отопления

Основные типы источников бесперебойного питания

Этот вид ИБП оснащен функцией стабилизации и разделяется на подклассы:

Линейные

ИБП работающие по системе Bypass. Входное напряжение сразу преобразуется в постоянное, с помощью выпрямителя. Затем, имея на входе резервный блок аккумуляторных батарей, в дело включается обратный преобразователь (см. иллюстрацию).

На выходе всегда стабильные параметры напряжения, резервная система как бы не замечает падения напряжения. Основное преимущество – у таких ИБП отсутствует понятие «время переключения на резервное питание». Оно есть всегда.

Недостатки: относительно малый КПД (потери на двойное преобразование, которое присутствует всегда) и повышенный износ аккумуляторных батарей. Кроме того, такие устройства относительно дороги.

Линейно интерактивные

Источники бесперебойного питания являются компромиссным решением между недорогими и неэффективными резервными схемами, и неэкономичными линейными.
По сути, это устройство два в одном. На входе установлен стабилизатор напряжения (как правило, на основе автотрансформатора).

Когда его схема не справляется с разбросом параметров, либо входное напряжение вовсе отключается, интерактивный ИБП коммутирует переключатель на преобразователь напряжения, работающий от аккумуляторов.

В этом и есть основной недостаток устройства: для переключения требуется время, пусть и небольшое – несколько миллисекунд. Это создает дополнительную нагрузку на двигатель насоса и схему контроллера котла.

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.

Для чего нужен ИБП

Современные системы обогрева оснащены приборами, которые работают от электрического тока. Это касается как котлов с электронным блоком управления, так и обычных насосов. Соответственно, при прекращении электрификации контур работать перестает, так как в нем отсутствует циркуляция теплоносителя. Это серьезная проблема для регионов, где часто бывают отключения питания. Также не редкость веерные отключения в дачных кооперативах, особенно в зимнее время. Чтобы не попасть в ситуацию, когда риск размораживания становиться реальным можно:

• собрать гравитационный контур;
• снабдить систему обогрева аварийным источником питания.

В качестве альтернативного источника питания могут выступать:

• электрический аккумулятор;
• генератор.

Если остановить свой выбор на аккумуляторах, то в обязательном порядке между источником питания и прибором должен быть установлен специальный прибор, который является неким посредником. Напрямую накинуть провода не получится. Чтобы использовать генератор нужно ставить стабилизатор напряжения. В итоге, стоимость генератора со стабилизатором будет сильно превышать цену аккумуляторов с источником бесперебойного питания (ибп для насоса отопления и котла).

Как вы понимаете гравитационный контур – это вчерашний день и многие владельцы такого обогрева устанавливают на него насос. Что же касается герметичных контуров, то циркуляция в нем самотеком невозможна априори, только при помощи нагнетателя. Значит, единственный приемлемый выход — это установить аварийный ибп для насоса отопления. В народе именуемый «безперебойником».

Во-вторых, все современные котлы, даже твердотопливные, завязаны на электросети. Отсюда выходит, что установка ибп для циркуляционного насоса отопления осуществляется в контурах с твердотопливными нагревателями без электронного блока.

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.

Популярные модели ИБП по приемлемой цене

Основные требования к ИБП возможность работы в широком диапазоне напряжений и наличие плавной синусоиды на выходе. Что налагает определенные требования к подбору оборудования.

Но многие производители рекомендуют использовать ИБП российского производства, которые отличаются относительно низкой ценой и хорошим качеством сборки. Для котлов годятся модели с номинальной мощностью до 600 Вт.

Примерная цена такой техники 8–10 тысяч рублей, запитывать от неё можно не только котёл и насос, но и иную сложную электронику.

TEPLOCOM-300

Цена от 10 000 рублей.
Мощность Вт/ВА 200/300Достоинства: Гарантия 5 лет, в инструкции есть разрешение на использование автомобильного аккумулятора.Недостатки: Неудобное крепление к стене, небольшой разбег входного напряжения

Inelt-Intelligent 500

Цена от 6 500 рублей
Мощность Вт/ВА 300/500Достоинства: Тихо работает от сети. Хорошее качество сборки. Переключение быстрое. Относительно не дорогой.Недостатки: при работе от аккумулятора греется, вентилятор слабый вследствие чего шумно работает. Многие меняют самостоятельно на более мощный.

Ecovolt-612C

Цена от 9 500 рублей
Мощность Вт/ВА 600/800Достоинства: Вывод информации на дисплей, широкий диапазон входного напряжения, есть звуковое оповещение при разрядке АКБ.Недостатки: для работы в качестве стабилизатора должны быть подключены аккумуляторы. Сильно греется.

ИБПС-12-350K.2 on-Line

Цена от 12 500 рублей
Мощность Вт/ВА 350/600Достоинства: Автоматическое включение при появлении питания, даже если АКБ полностью разряжена. Входное напряжение от 150 до 260В очень удобно в районах с большим перепадом входного напряжения.Недостатки: Гарантия 2 года, можно было бы и до пяти лет продлить. Немного дороже аналогичных ИБП. Неудобно производить подключение к сети.

Имейте ввиду указанная мощность ИБП это номинал, но существует такое понятие как пусковая мощность, которая в короткий момент времени может превышать средние расчетные нагрузки в несколько раз, следовательно, нужно учитывать перегрузочную способность ИБП, вот об этом и стоит поинтересоваться у специалиста.

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.

Что представляет собой резервный источник электроэнергии

В отличие от газовых котлов устаревшей модификации, современное оборудование:

• работает экономнее и безопаснее;
• обладает возможностью регулирования и отслеживания температурных режимов благодаря автоматике;
• комплектуется насосами, посредством которых происходит циркуляция теплоносителя в трубах.

Но все эти удобства находятся в зависимости от бесперебойного электрического питания газовых котлов, в связи с чем и требуется резервный источник. В момент отключения тока блок берет на себя функции временного обеспечения оборудования электричеством, преобразуя с помощью инвертора постоянный ток в переменный.

ИБП для котлов состоит из нескольких основных элементов. Это:

• аккумуляторные батареи;
• инвертор;
• зарядное устройство;
• контрольный узел, не допускающий полного разряда резервного источника;
• стабилизаторы (не всегда).

Батареи в бесперебойнике соединяются определенным образом. В них аккумулируется постоянный ток малого напряжения. Мощные модели ИБП могут иметь до 12 накопителей. В случае запуска бесперебойного источника инвертор преобразует постоянный ток в переменный. В результате, на выходе появляется требуемое напряжение. Котел и насосы, в этом случае, продолжают работать в штатном режиме.

Принцип работы

Источник бесперебойного питания прост, а схему его работы сможет понять даже школьник. Блок подключается непосредственно к бытовой электрической сети с одной стороны, а с другой – к газовому котлу и циркуляционному насосу. При поступлении электроэнергии напряжением 220В из централизованной сети происходит подзарядка аккумулятора бесперебойника. Одновременно с этим, электричеством запитывается котел и насосы.

После полной зарядки аккумуляторов, некоторые модели приборов автоматически отключаются, давая возможность электричеству напрямую поступать к оборудованию. В момент обесточивания сети ИБП самостоятельно включается, а инвертор начинает преобразовывать постоянное напряжение в переменное. Результат – отопительная система работает без остановок. После появления электричества автоматика источника бесперебойного питания переводит прибор в режим зарядки. В ИБП другого типа транзитная линия отсутствует, а инвертор трансформирует напряжение на постоянной основе, чем обеспечивается стабильность работы и отсутствие скачков.

Принцип работы источника бесперебойного питания

По умолчанию принимаем, что насос работает от напряжения 220 вольт. Любые модели ИБП должны иметь на выходе именно такие параметры. То есть, электронная схема, получая питание от резервного источника (например, аккумуляторных батарей), преобразует постоянное напряжение в переменное, поднимая потенциал до требуемых 220 вольт.

Кроме того, что ИБП обеспечивает работу «подшефной» электроустановки, он обязан поддерживать резервные источники энергии (аккумуляторы) в работоспособном состоянии.

То есть, при нормальной подаче электроэнергии, батареи должны заряжаться. Схема хорошего «бесперебойника» не только вырабатывает необходимый ток заряда, но еще и следит за состоянием батарей.

В примитивной схеме управления устанавливается порог срабатывания: обычно в процентном отношении к номинальному напряжению: 220 вольт. Допустим, централизованное энергоснабжение низкого качества, и значение регулярно выходит за пределы «коридора».

Схема управления добросовестно переводит питание котла и насоса в автономный режим, не нарушая установленных выходных параметров. В этом случае АКБ довольно быстро разрядятся, и времени на восстановление емкости не хватит. Так работают резервные блоки.

Варианты разновидностей и принцип действия

Все источники бесперебойного питания для подключения котлов отопления подразделяются на несколько основных видов, отличных по конструкции, а, соответственно, и по принципу функционирования:

1. Off-line или резервные устройства. Основа их действия заключается в постоянной подаче сетевого напряжения непосредственно на отопительное оборудование. В случае, когда происходит заметное снижение данного параметра сети, бесперебойник питания для котла отопления включается в работу, в результате чего потребитель переходит на подпитку от батареи.
2. Line-interactive аппараты работают более эффективно, что выражается в способности регулировать подаваемое на выход напряжение.
3. On-line устройства обеспечивают бесперебойное питание для котлов системы отопления, подавая требуемое значение напряжения оборудование от аккумулятора. В данном случае входное сетевое напряжение подходит к батарее, заряжая ее.

Основные узлы отопительного оборудования: циркуляционные насосы, автоматизированные элементы управления, горелки. Плата управления является высокочувствительным оборудованием, которое при любых скачках напряжения легко выведет из строя всю систему. Если учесть, что зачастую такая причина поломки техники не является основанием за обращением в сервисный салон по гарантии, то приоритетность покупки такого устройства, как бесперебойник для насоса отопления и автоматики, очевидна.

Смотрим видео, немного о типах и видах ИПБ:

Не мене важно учесть особенности работы циркуляционного насоса, для нормальной работы которого необходимо подавать напряжение с чистой синусоидой. Это объясняется тем, что разного рода искажения в лучшем случае приведут к потере эффективности работы, а в худшем – к выходу техники из строя

Дополнительно к тому, если был выбран неподходящий бесперебойник для насоса отопления, по мере функционирования техники будет отмечаться снижение мощности, что в последствие приведет к нагреву. Самый худший исход данной ситуации – быстрый износ двигателя насоса.