Компьютерный бесперебойник для циркуляционного насоса

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.

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.

Здесь вы узнаете:

Применение систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя заставляет продумывать обеспечение резервного питания для используемых в них насосов. В противном случае отключение электропитания приведет к остановке контура. Для резервирования питания необходим бесперебойник для насоса отопления. Используя заряженные аккумуляторные батареи, он обеспечит насосный узел переменным током с нужным вольтажом. Именно об этом оборудовании и пойдет речь в нашем обзоре.

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.

Что представляет собой бесперебойник

Бесперебойник – это электронный прибор, обеспечивающий бесперебойное питание для насоса отопления. Для этого в нем присутствует аккумулятор, накапливающий электроэнергию от сети. При отключении сетевого питания бесперебойник (UPS) почти мгновенно переключается на работу от аккумулятора (или от нескольких аккумуляторов). Состоит этот прибор из нескольких основных узлов:

Обратите внимание, что далеко не каждый бесперебойник является стабилизатором – это отдельная опция, ее на борту может и не быть.

• Аккумулятор – накапливает электроэнергию, а во время отключения электросети отдает ее в нагрузку;
• Преобразователь напряжения – преобразует постоянный ток с напряжением 12 Вольт в переменный ток с напряжением 220 Вольт;
• Фильтр – отфильтровывает импульсные помехи в бесперебойниках с импульсными преобразователями;
• Стабилизатор – обеспечивает стабилизацию выходного напряжения в пределах допустимой погрешности.

Также во всех UPS предусмотрены схемы контроля заряда.

Разновидности бесперебойных источников питания

Выбирая источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления, следует уделить особое внимание его техническим характеристикам. Для начала определимся с разновидностями этого оборудования:

• Линейные бесперебойники (резервные) – отличаются предельной простотой. Здесь отсутствует стабилизация входного напряжения, при питании от электросети оно колеблется в большом диапазоне. При отключении электросети оборудование питается от встроенного или подключаемого аккумулятора;
• Линейно-интерактивные блоки бесперебойного питания – модели с функцией стабилизации напряжения. Строятся на основе автотрансформаторов;
• ИБП для циркуляционного насоса отопления с двойным преобразованием – самые сложные бесперебойники. Первый преобразователь дает на выходе постоянное напряжение, от которого заряжаются аккумуляторы. Второй преобразователь дает на выходе переменный ток с напряжением 220 Вольт.

Бесперебойники с двойным преобразованием сложные, но самые стабильные. В них не используется прямое питание потребителей от электросети – ток проходит двойное преобразование.

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.

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.

Как сделать бесперебойник для насоса отопления своими руками

Многие люди, склонные к экономии денежных средств, привыкли делать все самостоятельно. Это похвально, так как указывает на наличие мозгов и прямых рук. Для изготовления ИБП для циркуляционного насоса отопления своими руками потребуются дополнительные знания в области электротехники – нужно собрать преобразователь (он же контроллер заряда). Если же соответствующих знаний нет, то лучше за это не браться.

В качестве ознакомительного примера представляем принципиальную электрическую схему бесперебойника для насоса отопления на отечественных радиодеталях.

Заводские модели

Купить подходящий по характеристикам бесперебойник вы сможете в магазинах теплотехники и сантехники. Также они реализуются в интернет-магазинах. Итоговые цены варьируются в зависимости от завода-изготовителя, типа оборудования и технических характеристик. Мы же рассмотрим самые популярные модели и приведем их ориентировочную стоимость.

Энергия ПН-1000 с аккумулятором на 75 А

Перед нами простой бесперебойник с неплохим аккумулятором емкостью 75 А/ч. При мощности насоса в 100 Вт время автономной работы составит около 8 часов. Пиковая мощность составляет 1000 Вт, чего хватит на любую реактивную нагрузку. На выходе аппарат дает чистую синусоиду. А относится он к линейно-интерактивным ИБП, отличающимся высоким КПД и доступной ценой. Стоимость модели на отечественном рынке составляет около 260000 рублей.

Также в продаже представлены модификации с другой емкостью аккумуляторов:

• На 100 А/ч – до 11 часов при работе с нагрузкой 100 Вт;
• На 55 А/ч – до 6 часов при работе с нагрузкой 100 Вт;
• На 200 А/ч – до 23 часов при работе с нагрузкой 100 Вт.

Если отключения электроэнергии в вашей местности носят частый и длительный характер, рекомендуем обратить внимание на последнюю модификацию – ее стоимость составляет 36-37 тыс. рублей.

SVC DI-600-F-LCD

Компактный бесперебойник, который может работать с котлами и насосами, обеспечивая непрерывную циркуляцию теплоносителя в системе отопления. Он относится к разряду линейно-интерактивных и дает на выходе чистую синусоиду без каких-либо искажений. Оборудование не требует вмешательства пользователей в свою работу и обеспечивает погрешность выходного напряжения не более 10% — для насосов это норма, а вот для котлов она могла бы быть и поменьше. Скорость переключения на работу от АКБ не превышает 20 мсек.

Tieber T-1000

Если нужен бесперебойник с максимальной емкостью, от которой насос сможет проработать до двух суток, следует обратить свой взор на эту модель. Она работает сразу с двумя аккумуляторами емкостью до 200 А/ч каждый. Производитель рекомендует использовать гелевые необслуживаемые батареи, так как они не выделяют в атмосферу вредных газов – это актуально для жилых помещений.

Максимальная мощность в нагрузке составляет 800 Вт. Бесперебойник может питать довольно мощные насосы и котлы отопления, а также узлы водяных теплых полов. Форма выходного напряжения – чистая синусоида, как того требуют двигатели насосного оборудования. Прибор ориентирован на напольную установку, рядом с ним ставятся аккумуляторы. Максимальный ток заряда составляет 12 А/ч.