Почему нельзя использовать компьютерный UPS для питания котла

Узнайте основные причины, по которым нельзя использовать компьютерный UPS для организации питания котлов отопления и котельных

О необходимости использования UPS для питания котлов отопления

Работа газовых котлов, выпускаемых в течение последних 20-30 лет, существенно зависит от качества электроэнергии в сети. Современные тепловые приборы имеют сложную конструкцию. В состав приборов входят электронные блоки управления, электрические сервоприводы, циркуляционные насосы и другие устройства. Без качественного электропитания такие котлы отопления работать не могут.

В случае существенных проблем с электрическим питанием, таких, как скачки напряжения, провалы питания, временные отключения, повышение или понижение напряжения, нарушение частоты тока, возникают проблемы с работой газовых котлов отопления. Некачественное электропитание может привести к остановке или поломке дорогого отопительного оборудования.

Для решения проблемы стабильного питания котлов отопления нужно применять UPS для котлов отопления.

Причины некорректного использования компьютерного UPS для питания котла отопления

Вот список основных причин, по которым нельзя использовать обычный компьютерный бесперебойник для питания котла отопления:

• компьютерный UPS не обеспечивает синусоидальный график напряжения, необходимый для питания насосов котла отопления;
• компьютерный UPS не обеспечивает наличие правильной фазировки тока для стабильной работы устройства розжига и горелки газового котла отопления;
• компьютерный UPS не может дать необходимое длительное время резерва для эффективной работы котла при длительных отключениях электрического питания.

Теперь давайте разбираться подробнее.

Для питания котла отопления необходим «чистый синус»

Источники бесперебойного питания (UPS) можно разделить на две группы по типу выходного сигнала: «чистый синус» и «модифицированный синус». «Модифицированный синус» также может называться «меандром».

На выходе источника бесперебойного питания типа «чистый синус» можно видеть правильный синусоидальный график напряжения. На выходе источника бесперебойного питания типа «модифицированный синус» можно видеть график напряжения в виде меандра — ступенчатой линии, приближенной к графику синуса.

Как правило, обычные компьютерные бесперебойники производятся по технологии «модифицированного синуса», это дешевле и не приносит вреда компьютеру.

Циркуляционные насосы являются важной частью современного котла отопления или отопительной системы. Главной частью насоса является электродвигатель, который требует правильного электропитания. Если на электродвигатель попадает электропитание типа «модифицированный синус», то это приводит к резким толчкам в движении ротора двигателя, двигатель начинает «биение», гудит и греется. Это приводит к быстрому износу электрического двигателя и остановке работы газового котла отопления.

Таким образом, использовать компьютерные UPS для питания газовых котлов отопления нельзя. Для питания котла нужен ИБП с «чистым синусом».

Для корректного питания котла отопления необходима правильная фазировка

Многие современные газовые котлы отопления являются фазозависимыми, для питания таких котлов отопления необходимо точно соблюдать фазировку при подключении. Фазировка необходима для корректной работы датчика пламени котла отопления, ток ионизации такого датчика течет от «фазы» к «земле». В случае нарушения правильности подключения такого котла, горение происходить не будет. Компьютерный UPS не дает сигнала с выраженной фазой. По этой причине использовать компьютерный бесперебойник для питания современного газового котла нельзя.

UPS для питания котла отопления должен иметь длительный резерв

Как правило, компьютерный UPS имеет очень небольшое время резервирования. Такие бесперебойники рассчитаны на решение задачи безаварийного завершения сеанса работы, сохранения открытых файлов и завершения работы программ. Обычные компьютерные ИБП могут обеспечить питанием компьютер в течение 2-10 минут. Для такой задачи достаточно одной маленькой АКБ, помещенной в корпусе самого бесперебойника.

Для бесперебойного питания газового котла отопления в случае отключения сетевого питания необходим резерв, измеряемый часами или даже десятками часов. Время резерва определяется, исходя из решаемой задачи, возможности подключения дополнительной линии питания, мощности отопительного оборудования. Для обеспечения длительного питания используются внешние мощные аккумуляторные батареи в необходимом количестве. Как определить время резерва, можно прочитать в статье «Расчёт времени резерва питания нагрузки от ИБП».

Специализированные бесперебойники серии SKAT и TEPLOCOM для питания котлов отопления

Наименование UPS

Технические характеристики UPS

Мощность нагрузки до 300 ВА. Высокая надёжность, чистый синус, длительный резерв, легкий монтаж, заводская гарантия — 5 лет.

Мощность нагрузки до 1000 ВА. Высокая надёжность, точная стабилизация, чистый синус, длительный резерв, легкий монтаж, заводская гарантия — 5 лет.

Бесперебойник для котла отопления SKAT-UPS 1000 исп.D

Мощность нагрузки до 1000 ВА. Высокая надёжность, точная стабилизация, чистый синус, длительный резерв, легкий монтаж, заводская гарантия — 5 лет. Выдерживает многократные кратковременные значительные перегрузки.

Мощность нагрузки до 3000 ВА. Высокая надёжность, точная стабилизация, чистый синус, длительный резерв, легкий монтаж, заводская гарантия — 5 лет.

Страховка никогда не помешает: выбор источника бесперебойного питания для насоса отопления

Работа современных систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя напрямую зависит от подачи напряжения в электрическую цепь теплового агрегата.

При аварии в питающей электросети обесточивается насос отопления и котловая автоматика, что приводит к остановке котла ГВС.

Чтобы защитить автономные системы ГВС от внезапных отключений электросети, используются резервные источники питания. Наиболее популярны у владельцев «автономок» источники бесперебойного питания (ИБП).

Преимущества бесперебойников для питания циркуляционных насосов

Нетрудно представить, к каким неприятным последствиям приведет замерзание воды в системе зимой. Одна только замена лопнувших труб и радиаторов обойдется владельцам в «копеечку».

Вывести из строя котельную электронику способны параметрические сбои в электросети. Это падение напряжения до 160–170 В (в однофазных агрегатах) в период пиковых нагрузок энергопотребления, скачки амплитуды и девиации переменного тока частотой 50 Гц.

Конструкция ИБП или UPS (Uninterruptible Power Supply) представляет собой устройство с аккумуляторной батареей и преобразователем типа DC – AC (постоянный ток → переменный ток). Процессом инвертирования бесперебойника управляет микроконтроллер с кварцевым генератором.

От других альтернативных источников ИБП отличает:

• компактность устройств, что позволяет производить изделия в настольном/напольном исполнении;
• простота подключения и эксплуатации, бесшумность работы всей модельной линейки бесперебойников;
• относительная дешевизна большинства товарных позиций;
• базовая защита электродвигателя и электроники автономной системы ГВС;
• отсутствие расходов на техническое обслуживание в процессе использования;
• продолжительный срок эксплуатации (с подзарядкой батарей): от 3–5 лет и более;
• минимальная временная пауза или отсутствие таковой при переключении «резервное питание ↔ сеть»;
• практически синусоидальная форма выходного напряжения с минимальными искажениями;
• возможность изменения частоты и напряжения на подключаемой нагрузке.

Виды ИБП

Источник бесперебойного энергоснабжения, в зависимости от поддерживаемых опций, осуществляет следующие функции:

• автоматическую коммутацию на питание от аккумуляторной батареи (АКБ) в экстренных ситуациях;
• инвертирование постоянного DС напряжения (12 В) в требуемое переменное (220 В) с корректировкой частоты 50Гц;
• сглаживание скачков напряжения и фильтрацию сетевых помех продолжительностью 10–100 мс;
• стабилизацию «транзитного» сетевого напряжения в штатном режиме.

Справка! Переключение питания насоса отопления на аккумулятор, преобразование напряжения и фильтрацию сетевых помех выполняют все ИБП/UPS. Стабилизацию напряжения производят только устройства, оснащенные блоком-стабилизатором.

Существуют три вида источников бесперебойного питания, которые используются и для работы с циркуляционными насосами отопительных систем.

Резервные

Простейшие бюджетные модели обеспечивают только переход на запасное питание. В обычном режиме напряжение сети уходит непосредственно в котел без стабилизации, пройдя один пассивный фильтр защиты от импульсных помех.

Фото 1. Резервный бюджетный бесперебойник может обеспечить только переход на запасное питание.

В случае отключения питания сети, выхода параметров за значения диапазона, коммутатор за 4–12 мс подключает штатную АКБ. Постоянное напряжение батареи сначала поступает на электрический преобразователь, где оно становится переменным, а затем повышается до требуемых 220 В.

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.