Блок бесперебойного питания для котла отопления: принцип работы + тонкости выбора бесперебойников

Вам знакомо чувство, когда вы остаетесь без электричества в самый неподходящий момент? Согласитесь, трудно найти удобное время для того, чтобы отказаться от электросети. Много частных домов уже оборудованы автономными генераторами на случай длительной потери электроснабжения. Было бы хорошо иметь и блок питания для котла, так как в этом оборудовании есть чувствительные узлы. От последних зависит исправность и безопасность котловой системы.

Бесперебойник высокого качества сохранит ваше спокойствие: вам не нужно будет разбираться с непонятными ошибками, ждать мастеров, платить за ремонт. Из этой статьи вы почерпнете информацию о работе блоков питания, их видах, критериях для безошибочного выбора устройства при каких-либо условиях.

Блоки бесперебойного питания появились в связи с потребностью защиты от нестабильности электрических сетей, случаев отключения электричества. При разных обстоятельствах нужен определенный тип бесперебойника, а от остальных можно отказаться. Узнайте подробнее об этом в нашей статье.

Предназначение и принцип работы бесперебойников

В индивидуальных домах котлы нередко являются единственным устройством для подогрева воды и отопления. Проблемы в электрических сетях, обслуживающих такие строения, причиняют большие неудобства.

При этом панели и блоки управления котлов, а также их автоматические установки нуждаются в качественном электроснабжении.

Схема работы ИБП в режимах «от электросети» и автономном на примере on-line модели: в первом случае задействуется стабилизатор, во втором — накопленная энергия поступает из батареи в инвертор и оттуда — в выход

Сглаживает эту проблему источник бесперебойного питания (ИБП, бесперебойник, блок бесперебойного питания) — простой прибор, обеспечивающий некоторое время стабильной автономной работы.

Устройство резервного питания включаются после сбоев и аварий и снабжает электричеством всю систему управления котла. ИБП может это делать на протяжении нескольких десятков минут и даже больше половины дня.

Главное предназначение ИБП — снабжение оборудования электропитанием и напряжением в случае, если их перестала подавать основная электросеть. Особенно много перебоев случается в зимний период, иногда из-за морозов, иногда из-за экономии. В связи с этим бесперебойники для котлов будут очень актуальны в больших домашних хозяйствах. Из-за частых перебоев с электричеством в частных секторах, ИБП становятся все более востребованными.

Вторая главная функция ИБП — защита от колебаний и ненормальных параметров сети. Если произошло отключение электричества или изменилось много параметров, ИБП перейдет на работу от аккумуляторной батареи.

ИБП часто применяют с твердотопливными котлами. Насосы таких котлов обеспечивают движение и циркуляцию в радиаторах. Так как топливо после отключения питания продолжает гореть, оставшаяся в котле жидкость может закипеть. Без задействования бесперебойника такая ситуация закончится поломкой или полным выходом котла из строя, возможен даже взрыв.

Твердотопливные котлы в большей степени нуждаются в ИБП — эти котлы мощнее и хороши как основной, так и резервный источник отопления

Постоянная работа твердотопливного или газового котла, его поджига и панели управления обеспечивает не только само отепление или подогрев воды, но и защищает от промерзания теплоносителя в трубах, которое способно навредить всей отопительной системе.

В большинстве современных моделей котлов циркуляцией теплоносителя управляют электрические насосы. Термостат контролирует внешнюю температуру. Насос начинает перекачивание теплоносителя, как только та снизится ниже допустимого предела. Затем зажигается газовый клапан, начинает работать горелка, энергия сгорания наполняет теплоноситель и включается вентилятор. Управление котлом все это время доступно в электронном блоке.

Почти все конструктивные элементы из этого цикла требуют качественного электричества с идеальной формой тока:

• насос;
• газовый клапан;
• вентилятор;
• электронный блок.

В некоторых устройствах плохая форма тока будет иметь критические последствия.

У блоков бесперебойного питания — разный принцип действия и строение. У ИБП для котлов обычно есть аккумулятор (батарея, АКБ) и переключение на аварийное питание.

Виды блоков резервного питания

Бесперебойников специально для газовых или твердотопливных котлов нет. ИБП есть всего 3 типов по способу работы, и все они представляют 3 разные ценовые категории.

Любые маленькие искривления синусоиды изнашивают котел и его узлы, а у большинства бесперебойников она отличается от классической плавной

Отопительные котловые системы снабжают такими ИБП:

1. Оффлайновые (off-line, резервные).
2. Линейно-интерактивные (line-interactive).
3. Онлайновые (on-line, двойного преобразования).

Оффлайновые ИБП — это группа бюджетных приборов, которые переключают питание на аккумулятор и не выравнивают параметры напряжения. В их состав входят приборы-переключатели и аккумуляторная батарея. При сетевом режиме питания насос и блок управления котла получают энергию прямо от электросети.

Резервное питание запускается через коммутатор. Off-line — наименее надежные и самые дешевые. У off-line ИБП форма напряжения такая же, как у сети, и довольно большое время перехода на работу от аккумулятора. Главный нюанс — отсутствует стабилизация сетевого напряжения.

Линейно-интерактивные бесперебойники имеют встроенный стабилизатор. Благодаря нему прибор даже при значительных колебаниях напряжения продолжает работать от сети и поэтому является надежнее. Эти устройства не переходят на резервное питание уже после небольших скачков напряжения, как приборы off-line. У line-interactive устройств есть 2 главные подкатегории: ИБП с правильной и неправильной синусоидами.

Бюджетный линейно-интерактивный ИБП Luxeon со встроенным стабилизатором, временем перехода на аккумулятор 0,5 с и точностью стабилизации 10

Характеристики line-interactive:

• выходной сигнал может быть ступенчатым или ровным;
• продолжительная работа;
• большой эксплуатационный срок;
• длительный транзитный период работы без перехода на аккумулятор;
• выравнивание напряжения стабилизатором.

Онлайновые устройства имеют принципиально другое строение, нежели off-line и line-interactive. Приборы on-line преобразуют переменный ток в постоянный, а потом опять в переменный.

Их аккумулятор заряжается при пониженном постоянном напряжении. Он постоянно активен, не требует переключения и мгновенно начинает работать, как только пропадает сетевое напряжение. Батарея также подпитывает котел, если сетевое напряжение есть, но слишком низкое.

Параметры on-line:

• выравнивание частоты и напряжения;
• мгновенное включение резервного питания;
• синусоида на выходе практически идеальна.

Что касается синусоиды, то у приборов on-line она ровная, а не ступенчатая и не имеет заметных искажений. При этом для многих газовых котлов стабильность частоты принципиально важна.

Модели on-line дают защиту на 100 % при любом режиме работы. Это касается сохранности котла, его деталей и самого бесперебойника, связанную с проблемами в электросети. Защита работает при любых возмущениях на каком угодно участке сети.

В устройство входят в том числе выпрямитель, инвертор и байпас. Выпрямитель делает ток из переменного постоянным, инвертор осуществляет обратное действие, а байпас представляет собой запасную линию подачи питания, которая задействуется при поломке деталей ИБП.

Упрощенная схема on-line бесперебойника: подача тока, вход и выход, аккумуляторная батарея, специальные элементы: выпрямитель, инвертор, реле

Онлайновые модели незаменимы в случае с критическими или чувствительными нагрузками, которыми являются многие котловые системы. При невысоком КПД и сроке службы on-line ИБП являются самыми мощными.

Конструктивно on-line ИБП способны взаимодействовать с АКБ и генератором. Обычно с обоими источниками в одной и той же модели. У on-line ИБП постоянно работает инвертор, что является его основной особенностью. Во всех мощных бесперебойниках сейчас стремятся задействовать именно эту онлайновую схему.

Сравнение характеристик разных ИБП для котла

Резервные бесперебойники использовались со старыми стационарными компьютерами, и обычно их было достаточно. В промышленных и частных сетях была и есть потребность в более мощных и сложных бесперебойниках. Современные котлы и все котлы с насосами плохо совместимы или несовместимы с оффлайновыми ИБП.

Почти все оффлайновые бесперебойники имеют скромную мощность. Эффективность этих ИБП при проблемах с электропитанием доходит до 60 %.

Коммутирующее устройство линейно-интерактивных ИБП стабилизируют напряжение, и в таком случае значительные отклонения напряжения от нормы не должны приводить к переключению на автономную работу. Кроме того, устройства line-interactive поддерживают два режима: для неустойчивых параметров и полной потери электропитания.

ИБП Powerman Smart для питания насоса Oasis CN, результат — 3,5 часа от аккумулятора и неизменное напряжение в 220 В

Эти ИБП работают при отклонении входного напряжения до 20 %. Выходное напряжение при этом почти всегда равняется норме. Эффективность line-interactive выше, чем у on-line и off-line, а уровень предоставляемой защиты достигает 85 %.

Бесперебойник on-line на выходе подает переменный ток высокого качества. Время переключения между его аккумулятором и сетью отсутствует вообще. Инвертор онлайнового ИБП может работать без подачи питания из электросети.

Кроме этих преимуществ, не обходится и без недостатков. Ресурс аккумуляторов при работе on-line обычно ниже, как и КПД всего устройства. Цены на on-line модели — существенно выше. У on-line отмечают немалый уровень шума и значительное тепловыделение.

Наиболее популярными являются line-interactive. Они обладают стабилизатором, хотя и не самым точным. При соответствии сетевого напряжения диапазону бесперебойника (например, в пределах 130 Вольт), последний будет стабилизировать показатель с точностью около 10 %. Такая цифра считается приемлемой в быту. Переход на работу аккумулятора будет происходить всегда, когда стабилизатор не сможет уложиться в эти 10 %.

Бесперебойник Gewald Electric для защиты отопительной системы, горелки, автоматики котла, системы автоматического отключения газа, циркуляционных насосов, фильтров водоподготовки

Line-interactive по смыслу находятся ближе к устройствам off-line — в них тоже есть определенный диапазон, при котором прибор работает в режиме обычного электропитания от сети, а не резервного. Различие состоит в том, что диапазон приемлемого напряжения у off-line устройств гораздо уже. В приборах off-line акцент делают на защиту от внезапного отключения электроснабжения, а не скачков.

Критерии выбора бесперебойника для котла

Всего есть больше 5 принципов удачного выбора бесперебойника. Предпочтение в целом стоит отдавать более новым и совершенным устройствам. Имейте в виду особенности российских электросетей — они в подавляющем большинстве нестабильны.

Обращайте внимание на ключевые характеристики:

1. Мощность.
2. Ток зарядника.
3. Емкость аккумуляторной батареи.
4. Возможность подключения внешних аккумуляторов.
5. Продолжительность работы в автономном/аварийном режиме.
6. Время перехода на аккумулятор.
7. Форма выходного сигнала (напряжения), т. е. выходная синусоида.
8. Наличие сквозного нуля.

Мощность. Для двухконтурных котлов, подогревающих много водопроводной воды, бесперебойник либо окажется бесполезным, либо поддержит работу ненадолго и только в случае, если он очень мощный. Учитывать придется количество циркуляционных насосов (чем больше — тем выше мощность нужна) и мощность самого котла.

Помните, что ИБП до 200 Вт пригодятся для самых маломощных котлов. Если котел работает на газе, то имеет мощность примерно от 80 до 300 Вт и выше. Бесперебойник следует покупать мощнее на 25 % от показателя котла. Обычно мощность ИБП для котла ограничивается 600 Вт.

ИБП можно модернизировать и усилить в плане мощности: для наращивания пропускной способности увеличивают сечение проводов, меняют розетки

Мощность ИБП рассчитывают по формуле A = B / C × D, где:

• A — мощность аккумулятора (Вт, ватты);
• B — мощность котла (Вт, ватты);
• C — коэффициент реактивной нагрузки (0,7);
• D — 3-кратный запас пускового тока (3).

Результатом будет минимальная необходимая мощность аккумулятора, но при этом к ней следует прибавить 30 % про запас.

В расчеты нужно также включить мощность всех насосов, если они присутствуют в системе. Этот показатель внесите в числитель, приплюсовав его к мощности котла.

Что касается тока зарядного устройства для аккумуляторов, то 1 А будет достаточно для эксплуатации одного аккумулятора на 10 А·ч. На ток в 8 А можно отводить батарею емкостью 80-100 А·ч. Если допустить ошибку в подборе аккумулятора, то и он сам, и бесперебойник прослужат меньше положенного срока.

Величина тока ограничивает возможность задействовать емкость больше определенного показателя, поэтому сразу стоит выбирать мощный зарядник. Выбор бесперебойника по параметру тока — это одновременно подбор по продолжительности автономной работы.

Следующим основным параметром является емкость аккумулятора. Исходя из этого подойдут резервные устройства с возможностью подключения внешних батарей. Такие ИБП намного дольше работают в аварийном режиме, то есть после отключения от сети. Внешние батареи рекомендуется заряжать полностью, потому что при неполной подзарядке срок работы будет меньше.

Если гелевый аккумулятор перестал заряжаться, можно попытаться восстановить его дистиллированной водой, ее нужно заливать через шприц и ждать, пока она впитается в стекловолокно

Важный параметр — автономность. Максимальная продолжительность автономного режима зависит от батареи или ее блока. Бесперебойник с одним встроенным аккумулятором порой выдает только 10-20 минут автономной работы.

Для расчета времени автономного режима нужно перемножить количество внутренних и внешних аккумуляторов и емкость каждого. В идеале стоит покупать ИБП на много батарей с внешним АКБ-подключением и потом отдельно докупать сами батареи. Так удастся продлить автономную работу до нескольких часов, что также позволит избежать полного разряжения.

Следует учесть мощность зарядного устройства ИБП. Она ограничивает возможности в плане автономного режима. Некоторые on-line ИБП выдают больше 20 А, и это позволяет задействовать блоки на 200-300 А·ч.

Общую емкость аккумуляторов увеличивают за счет параллельного соединения, последовательное — суммирует напряжение, а это может понадобиться бесперебойникам, не требующим подключения постоянного тока в 12 В. Высокомощным ИБП нужно большее напряжение цепи, чтобы работа прибора была качественной.

Время автономной работы достигает 10 часов и больше, и тут многое зависит от мощности котла, тока зарядного устройства и емкости батарей. Следует учесть регулярность перепадов в сети и отключений электричества. В таком случае обращают внимание на качество защитной системы от колебаний в сети.

Таблица времени работы от аккумулятора для некоторых моделей ИБП с учетом количества одновременно работающих аккумуляторов и мощности котла

Одноразовое время работы от аккумулятора высчитывают по формуле T = Q × U / W, где:

• T — время (часы);
• Q — емкость аккумуляторной батареи (А·ч, ампер·час);
• U — ее напряжение (В, вольты);
• W — полная мощность нагрузки (Вт, ватты).

Скорость переключения на аккумулятор показывает, как быстро бесперебойник перейдет на работу от батареи в случае поломок электросети. Онлайновые приборы переключаются на «резерв» мгновенно, остальные делают это с опозданием не меньше чем в 0,002-0,015 секунды, а иногда — в несколько секунд.

Форма выходного напряжения. Сигнал, который выходит из бесперебойника и попадает в котел, влияет на его работу. От параметров электроэнергии зависит движение электродвигателей циркуляционных насосов. ИБП низкого и среднего качества в режиме работы от аккумулятора и нестабильно работающей электросети выдают ток в форме меандра, то есть в виде неровной или модифицированной синусоиды. Котел будет работать неравномерно, что дополнительно увеличит нагрузку на него и расход электричества.

Форма напряжения на выходе из ИБП имеет ключевое значение. Она может выглядеть как аппроксимированная синусоида или трапеция. Такие параметры плохо переносятся циркуляционными насосами. Об этом даст знать тягучий шум и работа рывками. Бесперебойник для насоса нужно выбирать с наилучшими характеристиками, а иначе насос со временем сломается.

У более легких и менее объемных бестрансформаторных ИБП должно быть более высокое напряжение в точке выхода — поэтому в приборе есть бустеры

ИБП с двойным инвертированием не только обеспечивают синусоиду, близкую к идеальной, но и обладают эффективной системой против импульсных помех сети. Line-interactive идеально подходят для дорогих котлов и оборудования, которое часто выходит из строя.

Для надежных сетей стабилизаторы нужны в меньшей степени. При качественном напряжением сети и ее стабильной работе при редких отключениях, выгодным вариантом становится дешевый бесперебойник off-line.

При частых скачках обязательно нужен стабилизатор. В паспорте к бесперебойникам со стабилизаторами в идеале упоминается форма напряжения. ИБП без таких данных покупать не стоит.

Сквозной ноль. Котлы бывают фазозависимыми и фазонезависимыми. Для фазозависимых котлов придется выбирать ИБП со сквозным нулем и под котел. Фазонезависимые способны работать даже от компьютерного бесперебойника, если тот дает чистую синусоиду.

Всем характеристикам следует придавать значение с учетом того, что у вас котел газовый или твердотопливный. Прямо на месте следует спрашивать, не противопоказано ли использовать конкретный ИБП для газового котла.

С учетом всех критериев, лучшим вариантом в плане соотношения цены и качества, надежности, срока службы и времени автономной работы являются ИБП line-interactive с правильной синусоидой.

Для удачного выбора бесперебойника по КПД следует учитывать не только тип ИБП, но и мощность самого устройства и подключаемой нагрузки

Установка и эксплуатация:

1. Бесперебойники устанавливают недалеко от отопительной системы, в местах, где окружающие кондиции не повлияют на качество работы ИБП.
2. В документации указывают оптимальную температуру и влажность — следуйте этим инструкциям.
3. Контролируйте состояние помещения — в нем не должно быть взрывоопасных и воспламеняющихся жидкостей, паров агрессивных реагентов.
4. Подключайте бесперебойник к котлу кабелями с правильным сечением.
5. Заземлите все оборудование.

Интересуйтесь возможностями оборудования. Хорошие приборы имеют защиту от полной разрядки батареи, перегревов, коротких замыканий, разных перегрузок. Встроенные релейные стабилизаторы обеспечивают плавную синусоиду при нестабильном напряжении.

Выводы и полезное видео по теме

Как выбрать ИБП для котла, расчет параметров:

Обзор бесперебойника Volter ИБП-300 для котла, инструкции по его работе:

Взаимодействие ИБП и насоса отопительной системы, проверка бесперебойника Powerman Smart:

Источники бесперебойного питания повышают сохранность котлов. Не так давно ИБП почти никто не пользовался. Теперь во многих индивидуальных домах и предприятиях, куда нередко поставляют электроэнергию невысокого качества, все чаще используют бесперебойники. ИБП бывают оффлайновыми, линейно-интерактивными и онлайновыми. Оффлайновые являются бюджетным вариантом, и во многих случаях их вполне достаточно. Онлайновые ИБП снижают вероятность поломок до минимума. Линейно-интерактивные являются идеальным вариантом в большинстве случаев.

Пишите комментарии, задавайте вопросы по теме статьи. Обменивайтесь информацией с другими читателями. Ваш опыт может быть полезным. Расскажите о том, как вы выбирали или покупали бесперебойник. Форма для связи расположена под статьей.