Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления

Бесперебойники и блоки питания

Остановка системы отопления в зимнее время может привести к довольно серьезным последствиям, вплоть до полной ее разморозки. Существуют конструкции, не требующие принудительной циркуляции теплоносителя, но большинству из них все же требуются циркуляционные насосы. Сегодня мы узнаем, как решить проблему отопления при перебоях с электроэнергией, и постараемся подобрать наиболее подходящий для наших целей бесперебойник для насоса.

Зачем нужен бесперебойник насосу отопления

Любой циркуляционный насос – электрическая машина, а значит, требует для своей работы электроэнергию. Источник бесперебойного питания (ИБП), именуемый в просторечии «бесперебойник», является аварийным источником электроэнергии и предназначен для питания электрических машин при проблемах со штатным энергоснабжением. Что же представляет собой ИБП для циркуляционного насоса?

Принцип действия источников бесперебойного питания

Бесперебойник для насоса отопления (впрочем, как любой другой) состоит из аккумуляторной батареи той или иной емкости (АКБ) и блока автоматики. В штатном режиме, пока насос питается от сети, электронный блок заряжает батарею ИБП при помощи встроенного зарядного устройства и держит ее «в резерве». При пропадании штатного напряжения тот же блок автоматики переключает потребитель на питание от аккумуляторной батареи.

Как правило, напряжение и род тока, необходимые потребителю, отличаются от напряжения на клеммах резервной батареи, поэтому практически любой источник бесперебойного питания имеет в своем составе электронный преобразователь — инвертор. Его задача – преобразовать постоянное напряжение АКБ в необходимое для питания потребителя (для бытового циркуляционного насоса обычно 230 В / 50 Гц).

При возобновлении штатного энергоснабжения происходит обратное переключение, а батарея снова становится на зарядку. Таким образом, ИБП постоянно готов к работе и в любой момент может обеспечить питанием электрическую машину. Сколько времени ИБП может питать тот же циркуляционный насос? Все будет зависеть от емкости АКБ. Существуют модели бесперебойников с внешними аккумуляторами, способные питать нагрузку сутками.

Одним из наглядных примеров такой системы может служить компьютерный ИБП. Как только исчезнет напряжение в сети, компьютер переключится на питание от аккумулятора, давая время пользователю корректно завершить работу и выключить машину.

Компьютер через ИБП
Компьютер, включенный через ИБП (на фото справа), сможет некоторое время продержаться и без напряжения в розетке
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Бесперебойником такой источник называется потому, что переключение происходит практически мгновенно и безобрывно – потребитель может даже не заметить, что произошел сбой в питании. Если прибор не в состоянии произвести безобрывное переключение, то его называют источником резервного питания (ИРП).

Виды

Прежде чем выбрать источник бесперебойного питания для насоса системы отопления, разберемся в типах этих устройств. Всего их три:

  • резервный (Off-Line или Standby);
  • линейно-интерактивный (Line-Interactive);
  • с двойным преобразованием (On-Line).

Рассмотрим принцип работы каждого из них.

Резервные

Приборы этого типа представляют собой аккумуляторную батарею, зарядное устройство, инвертор (преобразователь) и систему контроля.

Блок-схема
Блок-схема резервного источника питания

Пока в сети есть напряжение, нагрузка подключена к ней. Одновременно от этой же сети происходит зарядка АКБ (если это необходимо) и поддержание ее в заряженном состоянии. Как только напряжение в сети пропадет или превысит максимальное критическое значение (опция), система контроля запустит инвертор и переключит нагрузку на питание от него. При появлении напряжения в штатной сети схема вернется в исходное положение.

Недостатки такого построения схемы очевидны:

  1. На переключение с одного источника на другой необходимо время, а значит, в момент переключения в питании нагрузки произойдет импульсный провал. При этом длительность провала зависит от быстродействия узла контроля, времени выхода преобразователя на рабочий режим и может достигать больших значений. По сути, это не бесперебойник, а источник резервного питания.
  2. Если напряжение в сети «гуляет», но не выходит за предельно допустимые значения, необходимые для срабатывания системы контроля, то оно будет «гулять» и на нагрузке, сильно влияя на производительность циркуляционного насоса.

Что касается преимуществ, то тут их немного:

  • простота конструкции;
  • хорошая ремонтопригодность;
  • невысокая цена.

Линейные интерактивные

Приборы этого типа имеют тот же состав, но оснащены узлом стабилизации напряжения.

схема линейно-интерактивного
Блок-схема линейно-интерактивного ИБП

Принцип работы его тот же, что и у резервного, но сетевое напряжение стабилизируется на заданном уровне. Как только стабилизатор перестанет справляться со своей задачей (напряжение в сети слишком низкое или высокое), узел контроля переключит нагрузку на питание от батареи.

Такая конструкция несколько сложнее и дороже предыдущей, но зато теперь циркуляционный насос работает в штатном режиме даже при значительных колебаниях напряжения в сети. Единственный недостаток линейно-интерактивного типа приборов – довольно большое время переключения с одного источника питания на другой.

Двойного преобразования

Принцип работы ИБП этого типа в корне отличается от схемы работы двух предыдущих.

Блок-схема ИБП с двойным преобразованием

Блок-схема ИБП с двойным преобразованием

Как видно из схемы, прибор не имеет узла контроля, но оснащен мощным понижающим инвертором, преобразующим сетевое напряжение в постоянное, необходимое для зарядки аккумуляторной батареи. Напряжение с этого инвертора заряжает АКБ и одновременно по той же линии питает повышающий инвертор, к которому подключен циркуляционный насос.

Как только напряжение на выходе понижающего преобразователя станет ниже напряжения на клеммах батареи, последняя начнет подпитывать повышающий преобразователь, обеспечивая работу нагрузки. Вполне очевидно, что при таком построении схемы переключение с основного на резервный источник будет, по сути, безобрывным – никаких провалов и скачков. Некритично такое устройство и к нестабильности сети. То есть это идеальный источник бесперебойного питания, но и он имеет свои недостатки:

  1. Относительно высокая стоимость.
  2. КПД ниже, чему у двух предыдущих типов.
  3. Система принудительной вентиляции (для мощных ИБП) издает шум.

Какие параметры нужно учесть при выборе ИБП для котла

Какими характеристиками обладают современные ИБП для циркуляционных насосов и на что следует обратить внимание?

Форма и частота выходного сигнала. Очень многие бытовые устройства оснащены импульсными блоками питания (тот же ПК или современный телевизор), а потому некритичны к частоте и форме питающего напряжения. Они отлично себя чувствуют при питании так называемой «аппроксимированной синусоидой», когда эта самая синусоида больше похожа на ступеньки лестницы. Двигатель циркуляционного насоса такое питание не потерпит – ему нужна чистая синусоида частотой 50 Гц. Таким образом, для насоса выбираем только ИБП с чистой синусоидой на выходе.

синусоида
ИБП, питающий циркуляционный насос, должен иметь на выходе чистую синусоиду

Мощность. Этот параметр зависит от потребляемой мощности циркуляционного насоса или группы насосов, которые ИБП будет питать. Выбирая источник по этому критерию, нужно делать запас мощности для учета пусковых токов двигателя. Об этом мы поговорим чуть позже.

Стабильность выходного напряжения. От этого параметра будет зависеть качество работы, производительность и долговечность самого насоса. Чем стабильность хуже, тем хуже себя будет чувствовать насос.

Время переключения на резерв. Для циркуляционного насоса параметр не особо критичный. Если даже время переключения будет составлять секунды (что просто нереально много для любого типа ИБП), то кратковременная остановка и повторный пуск насоса не доставят никаких проблем.

Время автономной работы без подзарядки. Зависит от мощности циркуляционного насоса и емкости аккумуляторной батареи, идущей в комплекте.

Многие ИБП для циркуляционных насосов и котлов имеют клеммы для подключения внешних аккумуляторов. Такая архитектура удобна своей гибкостью – при покупке мы сможем укомплектовать свой ИБП батареей нужной емкости.

Примеры расчетов перед покупкой

А теперь попробуем рассчитать мощность и время автономной работы от ИБП циркуляционного насоса. В качестве примера возьмем насос, потребляющий 45 Вт. Какой ИБП выбрать? С учетом запаса мощности 20-30% теоретически подойдет прибор на 60 Вт. Но это не совсем так. Точнее, совсем не так. В момент включения любой электродвигатель потребляет повышенный, так называемый пусковой ток.

Для бытовых циркуляционных насосов это значение не особо велико, но может превышать номинальный ток втрое, а значит, и потребляемая мощность в момент пуска (обычно 2-3 секунды) увеличится втрое. Считаем:

 45 х 3 + 30% = 175 Вт

И снова не совсем верно, хотя и в этом случае все будет работать как часы. Дело в том, что в характеристиках всех ИБП для циркуляционных насосов указывается номинальная и максимальная (пиковая) мощность. Для прибора «ФОРТ Т300 — 300/600Вт» эти значения соответствуют 300 и 600 Вт соответственно. Так вот при расчете пусковой нагрузки нужно ориентироваться именно на максимальную мощность ИБП, а номинальная должна быть просто на 20-30% выше мощности насоса. Делаем расчет все для того же 45-ваттного циркуляционного насоса:

  1. Максимальная мощность ИБП не менее: 45 х 3 + 30% = 175 Вт.
  2. Номинальная мощность ИБП не менее: 45 +30% = 58 Вт.

Таким образом, для питания такого слабенького насоса достаточно 60-ваттного ИБП, выдерживающего пиковую мощность в 180 Вт. Вопрос только в том, найдем ли мы такой прибор? ИБП мощностью ниже 200-300 ватт – настоящая редкость.

Важно. Многие модели циркулярных насосов могут работать в нескольких режимах мощности. При расчете потребления энергии таким насосом необходимо использовать максимальные значения – ведь всегда может понадобиться включить циркуляцию системы отопления на полную.

циркуляционный насос
Этот циркуляционный насос может работать в трех режимах мощности (производительности)

Осталось подобрать комплект, который обеспечит бесперебойное питание насоса без подзарядки в течение необходимого нам времени. Как было сказано выше, это время напрямую зависит от мощности насоса и емкости аккумуляторной батареи. Мощность насоса фиксированная, значит, нужно подобрать аккумулятор требуемой емкости. Измеряется последняя в ампер-часах.

батарея 60 А-ч

Аккумуляторная батарея емкостью 60 А-ч

Какой емкости аккумулятор нужно выбрать, чтобы наш сорокапятиваттный насос проработал, скажем, сутки? Для простого расчета воспользуемся следующей формулой (пусковые токи можно не учитывать):

Е = P * T / U,

где Е — емкость аккумулятора в ампер-часах, Р — мощность насоса в ваттах, T – необходимое время работы в часах, U — напряжение аккумулятора в вольтах.

45 * 24 / 12 = 90 А-ч

Данная формула дает очень приблизительный и заниженный результат, поскольку в ней не учитываются:

  • KPD (коэффициент полезного действия инвертора) — 0,7-0,8;
  • KRA (коэффициент разряда аккумуляторов) — 0,7-0,9;
  • KDE (коэффициент доступной емкости) — 0,7-1,0.

Значение коэффициентов найти довольно сложно, они не являются постоянными величинами и зависят от скорости разряда (мощности нагрузки), температуры окружающей среды, «возраста», типа и состояния аккумулятора, скорости и периодичности зарядки АКБ. Для упрощения расчета можно принять значения всех коэффициентов равными среднему значению 0.5. В этом случае формула будет иметь вид:

E = (P * T / U) / 0.5

Подставляем наши значения и получаем результат:

(45 * 24 / 12) / 0.5 = 180 А-ч

Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос
Выбирая аккумуляторную батарею для бесперебойника, необходимо отдавать предпочтение батареям AGM и GEL. Источники питания с жидким электролитом в ИБП быстро деградируют (теряют электрическую емкость) из-за расслоения электролита, когда из-за отсутствия качки и при небольших токах заряда кислота оказывается внизу аккумулятора, а вода — вверху.

Рейтинг лучших моделей

А теперь взглянем на наиболее покупаемые модели ИБП для циркуляционных насосов и котлов отопления. Рейтинг приборов составлен по популярности.

Место
Внешний вид
Бренд/модель
Тип
Мощность, Вт ном./макс.
Диапазон входных напряжений, В
Емкость батареи, А/ч
Особенности
Цена, руб.
1Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопленияИБП Энергия ПН-500 45/75Ah
Купить
линейный интерактивный300 / 500145 … 26545, 60 или 75 (опция)«холодный старт», зарядный ток 8 А, принудительная вентиляция только при активной работе14 500
2Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопленияHiden HPS20-0312+45ah
Купить
линейный интерактивный300/400140 … 27545«холодный старт», зарядный ток 8 А13 000
3Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопленияШтиль +18ah
Купить
с двойным преобразованием350/42090 … 3002 х 18 (встроенные)режим «ЭКО» (линейный интерактивный), зарядный ток 3 А, компактная настенная конструкция25 600
4Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопленияEast Home 300w +30ah
Купить
линейный интерактивный250 / 300настраиваемый30настенная конструкция, настройка диапазона входного напряжения, зарядный ток 1 А14 700
5Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопленияStark Country 1000 LI +100ah
Купить
линейный интерактивный450 / 600140 … 290100«холодный старт», зарядный ток 10 А, принудительная вентиляция только при активной работе25 200
6Как выбрать источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопленияCyberPower SMP550EI+38ah
Купить
резервный (Off-Line);200 / 300
  • режим 1 — 100 … 280;
  • режим 2 — 190 …260.
38зарядный ток 3 А, бесшумная работа13 908

Как подключить насос отопления к ИБП

Итак, ИБП куплен, осталось организовать бесперебойное питание для циркуляционного насоса. Сделать это несложно, а алгоритм включения его в отопительную сеть практически одинаков для всей линейки приборов этого типа. Прежде всего необходимо подключить к ИБП аккумуляторную батарею. Если батарея встроена, то придется вскрыть батарейный отсек и надеть на клеммы аккумуляторной батареи провода, соблюдая полярность. В некоторых случаях для этого достаточно соединить колодку прибора с колодкой жгута проводов, подключенного к батарее.

ИБП
Чтобы подключить аккумуляторную батарею к этому ИБП, достаточно соединить две части колодки

Если аккумулятор внешний, то, скорее всего, для его подключения будут служить два провода различной расцветки и маркированные по полярности: красный — плюс, черный — минус. Цвета могут отличаться.

Провода для АКБ
Провода для подключения внешней АКБ к источнику бесперебойного питания

В любом случае подключение батареи к конкретному прибору будет подробно описано в документации, прилагаемой к ИБП. Далее, любой источник бесперебойного питания имеет шнур для подключения его к сети 220 В. Он может быть встроенным, а может подсоединяться к клеммной колодке того или иного вида. При помощи этого шнура подключаем ИБП к сети 220 В.

шнур ИБП
Сетевой шнур ИБП

Включаем прибор сетевой кнопкой и убеждаемся, что он выдает нужное нам напряжение (220 В), которое можно измерить на выходной розетке (их может быть несколько). Если прибор оснащен встроенным вольтметром, то тестер даже не понадобится – просто проверяем, что дисплей показывает то, что нужно.

Перед включением в сеть внимательно читаем инструкцию. Многие ИБП могут отображать на дисплее дополнительную информацию, к примеру, степень зарядки батареи. Кроме того, сложные и навороченные приборы могут иметь настраиваемые функции (диапазон входных напряжений, режим работы и пр.). Все это настраиваем до подключения циркуляционного насоса.

многофункциональный дисплей
Этот ИБП оснащен многофункциональным дисплеем

Все настроено? Отключаем ИБП кнопкой питания и подключаем к его выходной розетке вилку циркуляционного насоса. Включаем ИБП и все.

розетки для нагрузки
ИБП имеет две выходные розетки для подключения нагрузки

Ниже приведена схема, которую мы только что собрали.

Схема подключения ИБП
Общая схема подключения нагрузки через ИБП

Вот мы и разобрались, какие источники бесперебойного питания бывают и какой можно использовать для питания циркуляционного насоса. Теперь выбрать бесперебойник для системы отопления для нас не проблема.

Читайте далее:
Плохо
0
Помогло
0
Спасибо
1
Акумы.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector