Бесперебойник на насос отопления

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.

Как выбрать ИБП для циркуляционного насоса

Для организации непрерывной работы циркуляционного насоса используются источники бесперебойного питания:

с чистой синусоидой
В состав циркуляционных насосов входит электромотор, для его питания можно использовать только чистую синусоиду, аппроксимированная не годится.
работающие с внешним комплектом аккумуляторных батарей
При защите циркуляционного насоса требуется длительное время автономной работы. Наиболее рационально такую задачу решать, используя ИБП с внешним комплектом аккумуляторов.

Параметры, учитываемые при выборе бесперебойника для насоса отопления

Необходимо учитывать следующие параметры насоса:

номинальную мощность,
пусковую мощность (мощность, потребляемую в момент его включения),
желательное время автономной работы (предположительное время отсутствия сетевого энергопитания).

Достаточно легко определяется номинальная мощность — она всегда есть в технической документации к насосу, и можно просто сориентироваться по требуемому времени автономии — это длительность отключения подачи энергии в вашей местности плюс некоторый запас времени на всякий случай. Оба этих параметра будут влиять на емкость, а значит и стоимость, подключаемых к ИБП аккумуляторов.

От пусковой мощности зависит выбор источника бесперебойного питания, она определяет необходимую мощность устройства. Большая часть производителей не указывает эту характеристику в документации, поэтому определяем ее, исходя из класса энергоэффективности.

Если у насоса А класс, считаем пусковую мощность с коэффициентом 1,3 от номинальной. Если класс энергоэффективности ниже или неизвестен – применяем коэффициент 5. Если проигнорировать пусковой режим насоса, то требуемая для его включения мощность окажется больше мощности ИБП даже с учетом его перегрузочных способностей, и это приведет к его выключению «по перегрузу».

Алгоритм выбора источника аварийного питания для насоса

По документации на насос смотрим его максимальный режим потребления. Даже если он сейчас установлен не на самом высоком уровне, совсем не факт, что его не придется установить на максимум в будущем.
Например, Grundfos UPS 25-40 180 может использоваться в 3-х режимах: 25, 35 и 45 Вт. Для определения необходимой мощности ИБП используем 45 Вт.
Учитываем пусковые токи насоса, т.е. увеличение мощности в момент включения. При условии, что в системе используется не один насос, максимальную мощность системы надо считать как сумму пусковых мощностей всех используемых насосов. Например, про уже упомянутый циркуляционный насос Grundfos UPS 25-40 180 известно, что он принадлежит к B классу энергоэффективности. Соответственно, в момент включения он потребует 45 Вт * 5 = 225 Вт.
Учитываем запас по мощности в 15-20 %. Т.е. искомая предварительная цифра: 225 Вт * 1,2 = 270 Вт.
Из имеющегося ряда подходящих ИБП выбираем тот, мощность которого максимально близка к полученной цифре, но не меньше ее.
В нашем случае подойдет бесперебойник с мощностью 300 Вт. Понимаем, что «повесить» на него что-то еще из электроприборов уже не получится.
Далее необходимо выбрать внешние аккумуляторы, исходя из номинальной мощности насоса и требуемого времени автономии (в связи с краткостью пусковых режимов, их мощность не учитывается). Если известна периодичность работы насоса, например, он работает 40 минут в час и этого достаточно для поддержания комфортного тепла в доме, можем учесть и это обстоятельство. Только нужно не забыть, что такой учет возможен для самой низкой возможной температуры в вашей местности. Учесть этот фактор мы сможем пересчетом времени автономной номинальной мощности с коэффициентом 2/3 (40/60 минут).

Читать еще: Как пользоваться измерительными приборами

Разные модели ИБП одинаковой мощности имеют каждый свое количество аккумуляторов в батарейном комплекте, поэтому приходится, если вариантов несколько, просчитывать каждый из них отдельно. Проще всего подбор батарейного комплекта сделать при помощи консультанта, но примерно можно сориентироваться и самостоятельно по таблицам автономии, приведенным в описании каждого ИБП у нас на сайте.

Примеры расчета мощности и выбора ИБП для циркуляционных насосов

Рассчитаем несколько вариантов для насосов:

Особенности выбора ИБП для циркуляционного насоса

Использование принудительной циркуляции теплоносителя в современных системах индивидуального отопления в наше время совсем не редкость. Применение циркуляционных насосов в автономных отопительных системах не только существенно увеличивает их производительность, но и в некоторых случаях является единственной возможностью обеспечить теплом жилые помещения, например, имеющие большую площадь или многоуровневую структуру.

Серьезной уязвимостью таких отопительных систем является их энергозависимость. Очевидно, что даже непродолжительная, связанная с перебоями электроснабжения остановка оборудования циркуляции теплоносителя может привести к достаточно серьезным негативным последствиям.

Эффективным решением вопроса качества и бесперебойности электропитания насосов, используемых как в отопительных, так и в дренажных и скважинных системах, является применение источников бесперебойного питания (ИБП). При возникновении перебоев в питающей сети, «бесперебойник» обеспечит корректную работу насоса и, соответственно, системы отопления дома.

Критерии выбора ИБП для циркуляционного насоса

Напряжение и мощность. В подавляющем большинстве насосы для бытовых систем автономного отопления — это однофазные устройства небольшой потребляемой мощности (от нескольких десятков до нескольких сотен ватт). Таким образом, для питания двигателя насоса подойдут однофазные ИБП соответствующей мощности.

Однако, при выборе «бесперебойника» обязательно следует принять во внимание кратковременные, но довольно высокие пусковые токи электродвигателя насоса, которые могут превышать его номинальную мощность потребления в 3-5 раз. Учитывая экономичность потребления современных циркуляционных насосов, в большинстве случаев вполне достаточно будет использовать ИБП мощностью 500-1000 ВА.

Время работы в автономном режиме. В руководствах по эксплуатации на ИБП производители указывают значение этой характеристики при полной загрузке. Очевидно, что фактическая длительность автономной работы зависит от потребляемой мощности двигателя насоса и емкости используемых аккумуляторов.

В современных ИБП, имеющих встроенные аккумуляторы, как правило, реализована возможность увеличения емкости (и, соответственно, времени автономной работы) за счет подключения дополнительных внешних батарей.

Модели, в которых вообще не предусмотрены штатные аккумуляторы, будут более предпочтительны в отношении подбора требуемой емкости АКБ. Оснащенные более мощными зарядными устройствами, такие ИБП могут работать с внешними батареями повышенной емкости, обеспечивая необходимую длительность автономной работы «бесперебойника».

Форма выходного сигнала. Идеальным для питания любой нагрузки является напряжение синусоидальной формы или с максимально приближенной к синусоиде кривой. Однако, нередко на выходе инвертор ИБП в автономном режиме формирует вместо правильной аппроксимированную (ступенчатую) синусоиду или даже меандр (периодический сигнал прямоугольной формы в каждом полупериоде графика синуса). Такая форма сигнала с сильным искажением синусоидальности кривой особенно неблагоприятна для переменного напряжения питания электродвигателей и силовых трансформаторов.

Работа циркуляционного насоса в сети с сигналом типа модифицированная синусоида приводит к недопустимому нагреву магнитопровода статора и ротора из-за возникновения в них добавочных потерь, вихревых токов. Это приводит к сокращению срока службы или повреждению изоляции двигателя насоса и высокому риску преждевременного его выхода из строя.

Поэтому, при выборе ИБП для циркуляционного насоса очень важно обращать внимание на заявленную в характеристиках производителем форму выходного сигнала. Для питания чувствительных к форме сигнала электроприводов это обязательно должна быть идеальная синусоида.

Читать еще: Как проверить диодный мост ваз 2114 мультиметром

Тип ИБП. Важные технические характеристики, которые прежде всего необходимо учитывать при выборе типа «бесперебойника» для питания циркуляционного насоса — это скорость перехода на автономный режим работы и форма выходного сигнала.

Устройства с лучшим сочетанием таких характеристик — это ИБП двойного преобразования (топология оn-line) и некоторые модели линейно-интерактивного типа — их использование для питания насосов по ряду причин менее предпочтительно.

Оффлайн (или резервные) ИБП, как правило с формой выходного сигнала меандр (а в лучшем случае — сильно модифицированной синусоидой), принципиально не могут быть рассмотрены в качестве подходящих источников питания электродвигателей (в нашем случае — циркуляционных насосов).

Наиболее удачным выбором из представленных типов ИБП, безусловно, будут приборы топологии онлайн. Помимо идеальной синусоиды на выходе и нулевого времени перехода на автономный режим, применение устройств с двойным преобразованием имеет следующие преимущества перед ИБП линейно-интерактивного типа:

обеспечивается форма сигнала «чистый синус» на выходе как при питании нагрузки от сети, так и в автономном режиме (от АКБ);
постоянная стабилизация напряжения сети и частоты тока в сочетании с непрерывной фильтрацией высокочастотных помех в питающей сети;
очень эффективная работа в сетях с большими провалами и частыми перепадами напряжения без перехода на автономный режим работы;
возможность подключения внешних аккумуляторных батарей;
наличие сквозного нуля для корректной работы фазозависимых котлов;
возможность выполнения «холодного пуска» — запуска насоса при отсутствии напряжения в питающей сети (в автономном режиме).

Модельный ряд настенных и напольных онлайн ИБП «Штиль» для питания циркуляционных насосов

Использование рекомендуемых ниже моделей однофазных ИБП «Штиль» гарантирует высокий уровень бесперебойности электроснабжения и надежности эксплуатации не только циркуляционных насосов и отопительных котлов с электронным управлением, но и любого другого чувствительного к электропитанию электрооборудования инженерных систем городских квартир, частных жилых домов или офисов.

Настенные онлайн ИБП. Серия SW представлена достаточно компактными устройствами небольшой мощности — 500 ВА и 1 кВА. Такой выходной мощности даже с учетом высоких пусковых токов электродвигателей, превышающих номинальные в несколько раз, будет вполне достаточно для питания любого циркуляционного насоса системы отопления.

В зависимости от модификации, ИБП имеют встроенные аккумуляторные батареи (модели SW-SL) с возможностью подключения к ним дополнительных внешних АКБ или рассчитаны только на подключение внешних АКБ (модели SW-L). Последние оснащены более мощным зарядным устройством, что делает возможным индивидуальный подбор емкости батареи для требуемого времени работы «бесперебойника» в автономном режиме.

Напольные онлайн ИБП. Устройства серии ST с выходной мощностью 1-3 кВА устанавливаются в вертикальном положении и аналогично настенным имеют две модификации: ST-SL (во строенными АКБ) и ST-L (только с внешними АКБ). Большая, по сравнению с моделями ИБП настенной серии, мощность позволяет использовать данные устройства для питания сразу нескольких циркуляционных насосов и электроприборов с максимально высокими требованиями к надежности и качеству электроснабжения.

Независимо от исполнения, рассматриваемые здесь модели онлайн ИБП «Штиль» являются идеальными источниками питания для циркуляционных насосов. Они сочетают в своих технических характеристиках все преимущества схемы двойного преобразования, работающей в режиме онлайн:

идеальная синусоидальность выходного сигнала;
мгновенный переход на автономный режим работы;
широкий диапазон входного напряжения;
высокая точность стабилизации напряжения и частоты тока на выходе устройства;
автоматическая коррекция входного коэффициента мощности;
совместимость с внешними резервными источниками питания (например, дизель-генераторами);
электронная защита от короткого замыкания, перегрузки, перегрева и «глубокого» разряда батарей с восстановлением электроснабжения котла в автоматическом режиме после устранения причины аварии;
наличие сквозной нейтрали (важно для фазозависимого оборудования).

Модели оснащены всеми наиболее востребованными на сегодня коммуникационными интерфейсами (RS-232, USB, Ethernet, RS-485), «сухими» контактами для управления и мониторинга состояния ИБП и сети.

Как выбрать ИБП для насоса отопления

Важной частью процесса строительства частного дома является обустройство системы отопления. Жить в неотапливаемом коттедже в зимнее время невозможно. ИБП для циркуляционного насоса позволяет электронике работать непрерывно. Оборудование, снабженное дополнительным источником питания, функционирует даже при возникновении аварийных ситуаций.

Что представляет собой бесперебойник?

Источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса – прибор, обеспечивающий постоянное поступление электрической энергии. При снижении сетевого напряжения устройство начинает работать от одной или нескольких батарей.

Бесперебойник состоит из таких компонентов:

Стабилизатор для котла. Позволяет предотвратить поломку оборудования при перепадах напряжения.
Аккумулятор. Накапливает электрическую энергию, отдавая ее в случае отключения от сети.
Преобразователь. Превращает постоянный ток 12 В в переменный с напряжением 220 Вольт.
Фильтр. При наличии импульсного преобразователя блокирует помехи.
Индикатор контроля заряда. Позволяет не допускать критичного разряда или перезаряда устройства.

Разновидности бесперебойных источников питания

По принципу работы источники питания делятся на такие виды:

Резервные. Если погрешность напряжения лежит в пределах нормы, устройство работает от сети. При превышении допустимых значений прибор начинает питаться от аккумулятора. Получаемый от батареи ток попадает в инвертор, где его напряжение повышается до 220 В. Поступающая от сети электроэнергия проходит через фильтр, блокирующий импульсные помехи и короткие выбросы. График изменения напряжения отличается от классической синусоиды, требуемой для питания асинхронных двигателей.
Линейно-интерактивный. Бесперебойник отличается более сложным строением. В электроцепь входят те же узлы, которые присутствуют в резервном источнике. Однако конструкция включает стабилизатор, сглаживающий перепады напряжения. Деталь имеет вид трансформатора с переключающимися обмотками. Это помогает расширить диапазон входного напряжения. Некоторые недостатки, свойственные предыдущему типу, все же присутствуют.
Двухэтапного преобразования. Конструкция прибора сильно отличается от строения предыдущих типов бесперебойников. В таких устройствах ток проходит двойное преобразование. Напряжение попадает в фильтр, откуда перенаправляется в первый преобразователь. Здесь стабилизируется мощность, ток выпрямляется и подается в аккумулятор. При прекращении питания от сети батарея активируется моментально. Она соединена со входом инвертора. Здесь постоянное напряжение превращается в переменное.

Как выбрать бесперебойник для насоса отопления?

При приобретении блока аварийного питания учитывают мощность, время работы от батареи, возможность внедрения дополнительных батарей, время перехода к работе от аккумулятора.

Выбор по типу

Наиболее подходящими для питания отопительного оборудования характеристиками обладают ИБП с двойным преобразованием. Они выдают стабильное напряжение, сглаживают перепады, блокируют высокочастотные помехи. Инверторные бесперебойники поддерживают работу котлов, снабженных сложными электронными модулями.

Единственным недостатком считается повышенный уровень шума, издаваемого кулерами.

Линейные ИБП имеют низкую стоимость. Такие устройства не стабилизируют поступающее от сети напряжение. Резкое изменение параметров тока может вывести отопительное оборудование из строя. Однако линейные источники отличаются наиболее высоким КПД.

По мощности

Нужный параметр указывается в техническом паспорте насоса. Значение умножают на 3 и получают требуемую мощность ИБП. Необходимость выполнения этого действия объясняется реактивной нагрузкой насоса. В момент включения прибор потребляет в 2-3 раза больше тока. Поэтому при расчете предусматривают запас мощности.

Емкость аккумуляторов

Недорогие модели могут работать в автономном режиме не более 5 часов. Встроенные аккумуляторные батареи накапливают мало заряда. Если отключения электроэнергии случаются регулярно, выбирают ИБП с параметром более 100 А. Питающийся от такого прибора насос может функционировать 12-24 часа.

Рекомендованный тип АКБ – необслуживаемый гелевый. В таком случае пользователю не придется следить за уровнем электролита.

Погрешность входного и выходного напряжения

Чем меньше выходная погрешность, тем ниже вероятность выхода отопительного оборудования из строя. Рекомендованное значение – не более 5%. Наибольшие отклонения обнаруживаются на входе. Для питания насоса выбирают бесперебойник, воспринимающий широкий диапазон входного напряжения (180-250 В).

Как сделать бесперебойник для насоса отопления своими руками?

При наличии нужных навыков собрать прибор самостоятельно можно. Устройство создается на основе инвертора. Специальный фильтр помогает получить ровную синусоиду. Превратить ступенчатое напряжение в постоянное помогает преобразователь.

Для получения более точных параметров при сборке ИБП соблюдают такие правила:

Автомобильные АКБ не используют. Минимальная емкость заряженной батареи должна превышать 100 А*ч.
При регулярных длительных отключениях электроэнергии в систему встраивают генератор. Отопительное оборудование приобретает 2 режима работы. Днем оно функционирует, питаясь от генератора, ночью – от ИБП.
Для увеличения длительности автономной работы подключают 2-5 батарей одинаковой емкости. При параллельном соединении увеличивается емкость, напряжение не повышается. При последовательном подключении все происходит наоборот.
Аккумуляторные батареи не устанавливают близко друг к другу. Детали размещают в котельной с нормальной температурой воздуха. При нагревании или охлаждении батареи быстро выходят из строя.