Как выбрать бесперебойник для насоса отопления

Как выбрать бесперебойник для насоса отопления

Система отопления в которой происходит принудительная циркуляция вещества переносящего тепло хороша всем, но есть один нюанс — это зависимость от электричества. Есть электричество — насос работает, электричества нет — нет и отопления. Кроме того, во время отключения электричества котел перестает работать, а частые сбои приводят к поломкам звеньев теплосети. Для того чтобы обезопасить свою технику от этих проблем необходимо приобрести источник бесперебойного питания (ИБП).

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.

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.

Критерии выбора резервного источника питания

Резервные источники питания, предназначенные для работы с насосами системы отопления должны выбираться по нескольким характеристикам:

• Мощность;
• Ёмкость аккумуляторной батареи;
• Время допустимой автономной работы;
• Возможность использования внешних батарей;
• Разброс входного напряжения;
• Точность напряжения на выходе;
• Время перехода на резерв;
• Искажения напряжения на выходе.

Выбирать ИБП для циркуляционного насоса следует по нескольким основным параметрам, определяющим из которых является мощность.

Определение требуемой мощности ИБП

Электродвигатель, являющийся составной частью насоса системы отопления, представляет собой реактивную нагрузку индуктивного типа. Исходя из этого следует рассчитывать мощность ИБП для котла и насоса. В технической документации на насос может быть указана мощность в ваттах, например, 90 W (Вт). В ваттах обычно указывается тепловая мощность. Чтобы узнать полную мощность требуется значение тепловой мощности разделить на Cos ϕ, который так же может быть указан в документации.

Например, мощность насоса (Р) равна 90W, а Cos ϕ 0,6. Полная мощность вычисляется по формуле:

Р/Cos ϕ

Отсюда полная мощность ИБП для нормальной работы насоса должна быть равна 90/0,6=150Вт. Но это ещё не окончательный результат. В момент запуска электродвигателя, его потребляемый ток возрастает примерно в три раза. Поэтому реактивную мощность следует умножить на три.

В итоге мощность ИБП для циркуляционного насоса отопления будет равна:

P/Cos ϕ*3

В приведенном примере мощность блока питания будет равна 450 ватт. Если косинус фи в документации не указан, тепловую мощность в ваттах следует разделить на коэффициент 0,7.

Емкость батарей

Ёмкость аккумуляторной батареи определяет время, в течение которого насос системы отопления будет работать при отсутствии сети. Встроенные в ИБП аккумуляторы обычно имеют небольшую ёмкость, определяемую, прежде всего, размерами устройства. Если источник резервного питания будет работать в условиях частых и длительных перебоев в электроснабжении, следует выбирать модели допускающие возможность подключения дополнительных внешних аккумуляторов.

Очень познавательный ролик о личном опыте человека, который столкнулся с приобретением инвертора для котла и насоса отопления, смотрите:

Входное напряжение

Стандарт сетевого напряжения 220 вольт предполагает допустимые отклонения ± 10%, то есть от 198 до 242 вольт. Это означает, что все устройства, используемые на территории Российской Федерации должны корректно работать в этих пределах. На самом деле в различных регионах, а особенно в сельской местности, отклонения и скачки напряжения могут значительно превышать эти величины. Перед приобретением ИБП для насоса отопления очень полезно будет выполнить замеры напряжения сети неоднократно, в течение суток. В паспорте на источник резервного питания указываются допустимые пределы напряжения на входе, при которых устройство обеспечивает напряжение на выходе близкое к номиналу.

Напряжение на выходе и его форма

Если параметры напряжения на выходе бесперебойника укладываются в допустимые 10 процентов, то для питания насоса системы отопления это устройство вполне подойдёт. Время, которое требуется плате управления, чтобы переключиться на питание от аккумулятора обычно не превышает десятков микросекунд. Для электродвигателя этот параметр не критичен.

Очень важным параметром ИБП, необходимым для корректной работы насоса системы отопления, является форма выходного сигнала. Электродвигатель насоса требует гладкой синусоиды, которую из всех моделей источников резервного питания может обеспечить только устройство двойного преобразования или on-line ИБП. Кроме идеальной синусоиды на выходе, данный источник так же выдаёт точную величину напряжения и частоты.

При установке ИБП для насоса отопления следует руководствоваться некоторыми правилами:

• Температура в помещении должна соответствовать величинам, указанным в документации;
• В помещении не должно быть паров едких реагентов и горючих жидкостей;
• Контур заземления должен быть выполнен в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок.

Конструкция циркуляционного насоса и требования к ИБП по электропитанию

Требования по электропитанию циркуляционных насосов и требования к источникам бесперебойного питания для таких насосов определяются конструкцией устройств.

Современный циркуляционный насос — это центробежный насос с водяным охлаждением электродвигателя. Такие насосы носят ещё название насосов с «мокрым ротором». В металлическом корпусе на едином валу закрепляются: электродвигатель, рабочее колесо с лопастями, ротор, подшипники скольжения, регулирующие устройства. Схематическое изображение конструкции циркуляционного насоса приводится на следующем рисунке.

Основным элементом конструкции циркуляционного насоса является электромотор. Как правило, используется высокоэффективный компактный электродвигатель.

Для нормальной работы таких двигателей необходимо обеспечить правильное электропитание. Электрический сигнал, подаваемый на обмотки электромотора, должен иметь правильный синусоидальный вид. В случае использования источников питания с модифицированным синусом происходят нарушения в работе двигателя. В этом случае электродвигатель начинает греться и гудеть. При длительной эксплуатации насоса происходит дополнительный износ подвижных частей по причине неравномерного вращения ротора двигателя.

В случае постоянно пониженного напряжения (в том числе на выходе ИБП) происходит увеличение силы тока в обмотках электромотора. Как следствие — существенный перегрев электромотора и выход его из строя. При пониженном напряжении циркуляционный насос работает в условиях повышенной нагрузки, происходит изменение в звуке работы двигателя. Очень низкое напряжение может приводить к аварийной остановке насоса и невозможности запуска насоса.

В случае повышенного напряжения (в том числе на выходе ИБП) увеличивается вероятность пробоя обмоток электродвигателя насоса. Существенное повышение напряжения приводит к перегреву насоса и выходу его из строя.

Изменение частоты подаваемого тока (в том числе на выходе ИБП для насоса) приводит к изменению скорости вращения ротора электродвигателя циркуляционного насоса. Как следствие — неравномерность подачи воды, сокращение срока службы насоса.

Входное напряжение

По стандарту для сетевого напряжения 220 Вольт допускаются отклонения ± 10%, то есть от 198 до 242 Вольт. Это говорит о том, что работа всех устройств, которые применяются на территории Российской Федерации, не должна выходить за эти пределы.

p, blockquote 27,0,0,1,0 —>

Как показывает практика, в разных регионах, особенно в деревнях и поселках, отклонения и скачки напряжения могут в несколько раз превосходить описанные параметры. Поэтому, прежде чем покупать бесперебойник, следует произвести замеры напряжения сети неоднократно, в течение суток.

p, blockquote 28,0,0,0,0 —>

В паспорте на ИБП указываются разрешенные пределы напряжения на входе, при которых устройство обеспечивает напряжение на выходе близкое к номиналу.

ИБП с внешними аккумуляторами

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.

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».

В принципе нет никакой разницы между выбором источника бесперебойного питания для всей системы в целом и для отдельных ее частей. Поэтому нужно рассматривать вопрос комплексно.

Вариант что вам будет нужен бесперебойник только для насоса отопления, конечно же, есть, но такое встречается редко. Почему? Во-первых, если в гравитационный контур устанавливается насос, то он обычно находится на байпасе. Расчет идет на то, что при отключении электричества контур сможет работать самотеком. Получается, что владельцы такой схемы обогрева и так застрахованы и могут отапливать свое жилище автономно. Читайте также о системе отопления одноэтажного частного дома.

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.

Что лучше: ИБП или мобильная электростанция

Достойной заменой бесперебойника может стать переносная электростанция с бензиновым или дизельным двигателем. Перед окончательным выбором следует ответить на основной вопрос: какую функцию будет выполнять прибор?

Если электричество отключают максимум на 1-2 часа, то ИБП станет идеальным решением проблемы. Но в некоторых регионах хозяева частных домов могут сидеть без света сутки и даже более. В этом случае необходимо приобретать электростанцию, лучше всего с дизельным двигателем.