Бесперебойник для газового котла отопления с внешней АКБ

Резервные источники питания необходимы при эксплуатации устройств, которые нежелательно подвергать отключению. К одному из таких типов приборов относится газовый котёл. Если пропадает электроэнергия, вместе с ней отключается отопление и радиаторные батареи остывают. Понадобятся дополнительные затраты энергии и времени, чтобы помещение набрало оптимальную температуру вновь. Избежать этого можно, если использовать бесперебойник для котла отопления.

Виды и принцип работы

Источник бесперебойного питания (ИБП) — это устройство, предназначенное для обеспечения подключённой к нему нагрузки электроэнергией даже в случае пропадания её в электрической сети. Принцип действия прибора основан на способности работать в двух режимах: прямом и автономном.

Если напряжение в электрической сети находится в пределе 205−235 вольт ИБП работает в режиме ретранслятора. Как только напряжение выходит из-за допустимых границ, устройство отключает входную цепь, а нагрузка запитывается от резервного источника питания. В качестве его чаще всего используются аккумуляторные батареи.

Таким образом, ИБП по своей сути является инвертором с зарядным устройством. Когда есть напряжение в сети, одновременно происходит питание нагрузки и подзарядка аккумуляторных батарей. Но если напряжение 220 вольт на входе пропадает, он мгновенно переключается на работу от аккумуляторов. Так как для блока питания котла нужно переменное напряжение 220 вольт, а на аккумуляторе оно постоянное, то для получения нужной формы сигнала и используется инвертор.

Устройство резервного питания

Устройства бесперебойного питания (УПС) выпускают в различных исполнениях и видах, но основные узлы во всех моделях одни и те же. Принцип действия же зависит от конструктивного типа изделия, но основные его положения следующие: напряжение переменной величины через выпрямительный блок преобразуется в постоянное, после чего понижается до необходимого значения для заряда аккумуляторных батарей.

В случае переключения на автономный режим цепь заряда отключается, а напряжение с батареи начинает поступать на инвертор. Он преобразует постоянный сигнал в переменный, который затем повышается до 220 вольт и подаётся на выход ИБП.

Поэтому выделяют следующие блоки:

1. Входной фильтр. В устройстве обычно используется фильтр простейшего типа, состоящий из катушки и конденсаторов. Его назначение не допускать проникновение помех в электрическую сеть и сглаживать колебания частотного преобразователя.
2. Выпрямитель. В ИБП используется двуполупериодная схема. Она состоит из четырёх полупроводниковых диодов, включённых мостом и сглаживающих сигнал электролитического конденсатора, рассчитанного на напряжение 450 вольт.
3. Зарядное. В его состав входит преобразователь и контроллер заряда, обеспечивающие нужные параметры для накопления аккумулятором энергии.
4. Инвертор. Преобразует ток постоянной величины в переменный, изменяя при этом и уровень напряжения. То есть фактически это генератор сигнала. Сгенерированные им импульсы поступают на трансформатор, с которого уже и подводятся к нагрузке.
5. Коммутирование. Предназначено для переключения режимов работы ИБП. В качестве переключателей используются быстродействующие реле или полевые транзисторы, работающие в ключевом режиме.
6. Выходной фильтр. Состоит из индуктивностей и конденсаторов. Его задача — очистить выходной сигнал от паразитных гармоник, чтобы приблизить форму сигнала к синусоиде.

Типы приборов

Все УПС делятся на три большие группы. Поэтому при выборе ИБП для газового котла с аккумулятором в первую очередь необходимо подобрать правильный его тип. Связанно это с тем, что электроника, применяемая в нагревательных устройствах, чувствительна к форме и качеству сигнала. Из-за того, что бесперебойник выполняет преобразование сигнала не все его типы могут обеспечить на выходе чистую синусоиду.

Существует три типа устройств бесперебойного питания:

1. Off-line (резервный). Это самый простой из всех типов приборов и, соответственно, дешёвый. Характеризуется при работе от батареи формой выходного сигнала далёкой от синусоиды. Не имеет возможности корректировать частоту и стабилизировать напряжение. Переключение из одного режима работы в другой происходит порядка шести миллисекунд. Из его достоинств выделяют: бесшумность и малый нагрев. Основное назначение этого типа — использование в компьютерных системах домашнего уровня. В системах отопления этот вид УПС не применяется.
2. Line-Interactive (линейно-интерактивный). Улучшенный тип резервного бесперебойника из-за включения в его схему стабилизатора напряжения. Стабилизация сигнала происходит ступенчатым образом с помощью автотрансформатора. Выходной сигнал приближен к синусоидальному виду, но также существуют модели с трапецеидальной и прямоугольной его формой. Характеризуется приемлемым временем переключения режимов работы. Имеет высокий коэффициент полезного действия. Но из-за применения в схеме классического вида трансформатора для подключения к этому типу ИБП мощных устройств приходится увеличивать частоту сигнала. А такой подход делает его применение нежелательным совместно с отопительными системами.
3. On-line (с двойным преобразованием). В основе работы используется двойное преобразование сигнала. Сначала переменный ток преобразуется в постоянный, а затем снова в переменный. Схема работы этого устройства построена так, что аккумуляторные батареи включены постоянно. Поэтому при пропадании входного сигнала устройству нет надобности переключаться в другой режим работы. Главное достоинство этого типа — чистая синусоидальная форма выходного сигнала. Кроме этого, к достоинствам относят возможность корректировки как напряжения, так и частоты. То есть он может выполнять функции полноценного стабилизатора. Недостатки заключаются в невысоком КПД, не превышающем 94%, шумности и ощутимом нагреве. Цена на такие устройства в 2−3 раза выше, чем на предыдущие типы. Но при этом такой источник бесперебойного питания для котлов отопления будет самым лучшим вариантом.

Критерии выбора

При выборе необходимо обратить внимание на мощность УПС планируемого к покупке и время его автономной работы. Современные котлы в обязательном порядке комплектуются насосом, а мощные модели, дающие тепло более 25 кВт, даже несколькими.

Нагревательный прибор при нормальном режиме своей работы с одним нагнетающим устройством потребляет около 150 Вт энергии. Поэтому с учётом общепринятых рекомендаций, что мощность ИБП должна превышать предельное значение потребления котла на 25−30%, понадобится бесперебойник на 250−300 Вт. Соответственно, если в котле используется два насоса, то мощность УПС уже должна составлять около 400−500 Вт.

Время автономной работы зависит от типа и количества используемых аккумуляторных батарей, а также от мощности котла. Если происходят только кратковременные отключения энергии, то внимание следует обратить на модели с двумя аккумуляторами с ёмкостью не менее 30 ампер-часов. Это позволит при потребляемой мощности порядка 150 Вт проработать устройству без питания от электросети в течение 10 минут. А если пропадание электроэнергии бывает довольно часто и на продолжительное время, то тут лучшим выходом будет приобрести бесперебойник для котла с внешним аккумулятором.

Расчёт времени автономного питания можно провести по следующей формуле: T = C * Ub / Pk, где:

• C — ёмкость батарей, A/h.
• Ub — напряжение батарей, В.
• Рk — мощность обогревательного котла, ВА.

Для перевода электрической мощности из Ватт в вольт-амперы (ВА) нужно Ватты разделить на 0,7.

Но при этом следует знать, что хоть и не существует специальных аккумуляторов для ИБП, какую-либо батарею подключить к нему будет неправильно.

Связано это с тем, что он должен не только подходить по напряжению, но и позволять зарядному устройству зарядить его в приемлемые сроки. Ведь чем больше ёмкость, тем понадобится большая сила тока для полного заряда батареи. Так, для ёмкости аккумулятора 100 Ah потребуется ток заряда равный 10 А, при этом время полного заряда составит около семи часов.

Кроме этого, необходимо подбирать устройство у которого на выходе форма сигнала будет как можно ближе приближена к синусоиде. Производители обычно это указывают в документации на своё изделие. Если вдруг в инструкции будет написано «квазисинус» или «аппроксимированная синусоида», то такой ИБП для работы с котлом непригоден.

Дополнительные характеристики

Кроме основных параметров, существуют ещё второстепенные, при этом для некоторых пользователей они также могут оказаться важными. Например, наличие функции холодного старта в изделии позволит запустить котёл даже в случае, если нет напряжения в сети.

Эта функция очень полезная при использовании ИБП для газового котла с внешним аккумулятором. Так как даёт возможность при длительном отключении электроэнергии подключить дополнительный комплект аккумуляторов в случае разряда основного и снова запустить систему подогрева. Естественно, что дополнительный комплект перед этим должен быть предварительно заряжен.

К дополнительным характеристикам относят:

1. Диапазон напряжения. Этот параметр характеризует пределы, выход за которые приведёт к переключению УПС в автономный режим работы. При этом следует заметить, что если скачок напряжения будет довольно большим, то хороший бесперебойник просто отключится, перейдя в режим защиты, а не очень качественный — сгорит. Поэтому для защиты от перенапряжений применяются специальные устройства, например, автоматические выключатели или реле напряжения.
2. Число розеток. Если мощность ИБП позволяет, параллельно с котлом можно подключить ещё какое-либо устройство. Но тут следует понимать, что время автономной работы снизится.
3. Наличие индикации. Основная масса источников бесперебойного питания содержит в своих конструкциях индикацию перехода на режим работы от батареи. Она может быть: световой, звуковой или комбинированной. Лучше всего приобретать устройства, позволяющие регулировать степень индикации, так как в ночное время суток сигнализация ИБП может доставлять неудобства.
4. Тип исполнения. Различают напольного и настенного типа.

Популярные производители

Ассортимент устройств резервного питания в торговых точках очень велик. При выборе часто обращают внимание на страну-производителя, но это не совсем правильно. Гораздо важнее выбирать не по стране, а именно по имени бренда и модели.

Следует учитывать, что даже у лидирующих компаний могут быть неудачные серии изделий. Хотя известные компании берегут свою репутацию и гарантируют соответствие заявленным характеристикам реальным. Они в полной мере осуществляют гарантийную и послегарантийную поддержку, имея официальные представительства во многих странах мира.

Наиболее популярными компаниями являются: Phantom, Volter, Teplocom, Vir-Electric, LogicPower, SVEN. Но при этом есть и другие производители, у которых модели УПС также находятся на должном уровне. Компании с известными именами стараются совершенствовать свою продукцию, применяют качественные детали и проводят тщательную предпродажную настройку.

Вот список для примера хорошо зарекомендовавших себя моделей с возможностью подключения внешнего аккумулятора:

1. Teplocom-300 — для котлов с энергопотреблением до 200 Вт.
2. LPM PSW-500 — надёжный бесперебойник с двухгодичной гарантией.
3. Phantom UPS-0512 — качественный ИБП с чистой синусоидой.
4. SVEN RESERVE HOME-500 — для систем отопления со средним электропотреблением.
5. VIR-ELECTRIC NB-T102 — для котлов мощностью до одного киловатта.

Конечно, в магазинах можно встретить и довольно дешёвые варианты, но, скорее всего, это будут китайские «нонеймы», собранные из комплектующих низкого качества.