Выбираем источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления

Принцип действия и конструкция ИБП

Источник аварийного энергоснабжения, в зависимости от конструкции, может выполнять следующие функции:

• Автоматическое переключение на питание от аккумулятора;
• Преобразование постоянного напряжения 12В в переменное 220В;
• Фильтрацию сетевых помех;
• Стабилизацию сетевого напряжения.

Переход питания циркуляционного насоса на аккумулятор, инвертирование напряжения и фильтрацию от импульсных помех выполняют все ИБП, а стабилизацию осуществляют только устройства,  оборудованные соответствующим блоком.

В системах электроснабжения могут использоваться следующие модели аварийных источников питания:

• Резервные ИБП;
• Линейно-интерактивные;
• ИБП с двойным инвертированием.

Резервные

Аварийные источники в нормальных условиях обеспечивают электропитание потребителя непосредственно от сети, а при её отключении осуществляют автоматический переход на аккумулятор. Постоянное напряжение с аккумулятора сначала поступает на преобразователь напряжения, где оно становится переменным и повышается до 220 вольт. Сетевое напряжение не стабилизируется, а чтобы блокировать сетевые импульсные помехи, в устройстве используется пассивный фильтр.

Линейно-интерактивные

Линейно-интерактивный блок резервного питания имеет одно существенное отличие. В нём для выравнивания напряжения сети используется простой стабилизатор. Он выполнен по схеме с использованием автотрансформатора, где при изменении напряжения на входе электронный коммутатор подключает соответствующие обмотки. Схема стабилизации позволяет получить на выходе напряжение лишь немного отличающееся от номинального. Преобразователь напряжения и фильтр в этом устройстве так же имеются.

Инверторные

Источник питания с использованием двойного инвертирования представляет собой конструкцию принципиально отличающуюся от двух предыдущих. В этом устройстве сетевое напряжение выпрямляется, при этом часть энергии запасается в батарее конденсаторов. Во втором инверторе происходит вторичное преобразование постоянного тока в переменный ток.

Конденсаторы выполняют двойную функцию. Если напряжение слишком велико, то в них хранятся её излишки, а в случае снижения напряжения, нехватка восполняется накопленной энергией.

Всем процессом преобразования управляет микроконтроллер с кварцевым генератором, что обеспечивает высокую точность не только напряжения, но и частоты. Каждый бесперебойник для циркуляционного насоса отопления содержит в своей конструкции зарядное устройство для подзарядки аккумуляторной батареи.

Подключение ИБП к системе отопления

По большому счету ничего сложного в подключении ибп к циркуляционному насосу или другим приборам в системе отопления нет. Достаточно действовать согласно инструкции и соблюдать порядок подключения.

Большинство современных ибп продаются со всеми необходимыми проводами, достаточно правильно соединить плюс с плюсом, минус с минусом, проверить надежность подключения и можно запускать.

1. Проверка наличия всех необходимых проводов и знакомство с инструкцией.
2. При наличии внешних аккумуляторов соединить их с ибп.
3. Выбор места для установки. Лучше всего выбрать так, чтобы насос и другие приборы находились в непосредственной близости. А также нужно позаботиться о том, чтобы до ибп не могли добраться домашние животные или дети.
4. Насос подключается к ИБП.
5. Если кроме насоса будет подключаться котел или другие приборы, то они также подключаются к бесперебойнику.
6. Ибп подключается к сети. Аккумуляторы к сети не подключаются! Они питаются от ИБП.
7. Включается система и происходит проверка.

Не стоит забывать, что аккумуляторы заряжаются не мгновенно. поэтому во время проверки, прежде, чем отключить ибп от сети, чтобы проверить как работают аккумуляторы, нужно дать время для их полной зарядки. Время за которое происходит полная зарядка указывается в инструкции.

Критерии выбора бесперебойника для насоса отопления

Как правильно залить незамерзайку в систему отопления дома

Для того чтобы правильно выбрать ибп нужно знать на какие параметры в первую очередь следует обратить внимание

Выходной сигнал. Многие специалисты сходятся во мнении, что оптимальный выходной сигнал должен иметь чистую синусоиду, только в таком случае можно обеспечить нужную мощность оборудования, избежать перегрева насоса и быстрого износа техники.

Количество аккумуляторных батарей и их емкость. Аккумуляторы обеспечивают длительное время работы, поэтому от их количества и емкости зависит сколько часов сможет проработать циркуляционный насос для отопления без тока в сети. Лучшим вариантом является ибп, у которого есть возможность подключения внешних батарей. Это позволит подобрать столько батарей, сколько необходимо для поддержания работы бесперебойника на протяжении необходимого времени.

Мощность ибп. Прежде чем подключить бесперебойник в систему, необходимо рассчитать суммарную мощность всех приборов этой системы с учетом пусковой мощности. Пусковой момент — это мощность, которая необходима устройству в момент запуска. Нередко бывает так, что пусковой момент требует в два раза больше мощности, чем нужно просто для работы

По этой причине очень важно учитывать не только рабочую мощность, но и пусковой момент.

Время переключения бесперебойника на АКБ. Чем быстрее ибп переключается на работу аккумулятора, тем меньший сбой происходит в работе насоса отопления

Иными словами, если время переключения занимает некоторое время, то происходит прекращение циркуляции воды в системе, а это отрицательно сказывается на работе всей системы отопления.

Можно ли сделать своими руками?

Да, и для этого даже не нужно быть профессиональным механиком. Достаточно приобрести отдельные детали (см. следующий раздел) и собрать из них бесперебойник.

Собрать свой аппарат вполне возможно, однако это потребует некоторых знаний в данной области. Если же человек не обладает ими, то заниматься сборкой устройства не стоит.

К тому же стоит понимать, что самодельная система не сможет функционировать долгое время.

Что потребуется?

Для сборки потребуются:

• Инвертор 12-220 В. Стоит помнить, что инверторы есть разные, и они могут отличаться по разным характеристикам.
• Аккумуляторные батареи. Тут все просто: чем больше батарея – тем дольше время работы.
• Зарядное устройство – должно соответствовать объему батареи.

Как выбрать бесперебойник

Быть может, кто-то не желает заморачиваться и тратить время на изготовление бесперебойника для насоса отопления и решит купить уже готовый прибор. Для таких людей ниже будут советы о том, как выбрать подходящий ИБП.

Купить прибор вы сможете в любом сантехническом или теплотехническом магазине, в которых, как правило, представлено внушительное количество разнообразных моделей. А дальше я расскажу про то, как правильно выбрать блок бесперебойного питания для циркулярного насоса.

Выбор по типу

Инверторный бесперебойник.

Обеспечение так называемой непрерывной синусоиды (подача тока на выходе не прерывается во время переключения с электросети на АКБ) является главным достоинством инверторных блоков бесперебойного питания.

Наилучшими характеристиками из вышеперечисленных ИБП являются инверторные модели (с двойным преобразованием). Из достоинств моделей – правильная форма выходного напряжения (синусоида, а не её формы вроде аппроксимационной или ступенчатой) и хорошая стабилизация. Из-за отсутствия высокочастотных помех на выходе бесперебойники с двойным преобразованием можно использовать для питания котлов с чуткой электроникой на борту. Из недостатков то, что они сильно шумят из-за установленных внутри кулеров.

Линейные бесперебойники.

Из достоинств этого вида то, что у них самый высокий КПД из всех перечисленных видов ИБП, а также то, что у них наименьшая стоимость.

Из недостатков – они не стабилизируют сетевое напряжение, питая насосы системы отопления. Циркулярный насос может выйти из строя, а вы останетесь без отопления из-за того, что в них используются самые простые преобразователи (форма тока от таких преобразователей не лучшего качества).

Выбор по мощности

Выбирая ИБП для циркулярного насоса, изучите мощность моделей и насоса. Для этого перед выбором прибора посмотрите в техпаспорт насоса и узнайте потребляемую им мощность. Результат умножьте на 3 для получения максимальной мощности бесперебойника. Это объясняется тем, что помпа отопления – это реактивная нагрузка, а значит, что при старте она потребляет мощность в 2-3 раза выше, чем номинальная. Поэтому при выборе ИБП предусмотрите хороший запас по мощности.

Емкость аккумуляторов

Если же в вашей местности отключения электроэнергии достаточно часты и продолжительны, то рекомендуется выбрать ИБП с аккумуляторной батареей на 100 ампер. Ведь небольшие бесперебойники могут работать на своих аккумуляторах лишь несколько часов из-за того, что бортовые батареи обладают небольшой ёмкостью, а такой прибор сможет проработать сутки или более, в зависимости от мощности используемого насоса.

Поэтому выбирайте бесперебойники с внешними подключаемыми аккумуляторами для обеспечения продолжительной работы системы отопления от резервного источника питания. Лучше всего подойдут гелиевые, необслуживаемые, АКБ.

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.

Что такое источники бесперебойного питания и зачем они нужны

Современные отопительные котлы управляются микроконтроллером, которому необходимо электропитание. Кроме того, требуется постоянное питание двигателя насоса.

Если управляющий модуль может поддерживать функции от небольшого аккумулятора, или вообще временно отключиться, то циркуляция теплоносителя прекратится.

Многие модели котлов самостоятельно управляют насосом: то есть, его установка в трубу с теплоносителем является штатной. С точки зрения ИБП – не имеет значения, как работает система: синхронно, или оборудование включается само по себе.

Его задача – не допустить потери управления котлом и насосом при отключении основного энергоснабжения.

Основные типы источников бесперебойного питания

Этот вид ИБП оснащен функцией стабилизации и разделяется на подклассы:

Линейные

ИБП работающие по системе Bypass. Входное напряжение сразу преобразуется в постоянное, с помощью выпрямителя. Затем, имея на входе резервный блок аккумуляторных батарей, в дело включается обратный преобразователь (см. иллюстрацию).

На выходе всегда стабильные параметры напряжения, резервная система как бы не замечает падения напряжения. Основное преимущество – у таких ИБП отсутствует понятие «время переключения на резервное питание». Оно есть всегда.

Недостатки: относительно малый КПД (потери на двойное преобразование, которое присутствует всегда) и повышенный износ аккумуляторных батарей. Кроме того, такие устройства относительно дороги.

Линейно интерактивные

Источники бесперебойного питания являются компромиссным решением между недорогими и неэффективными резервными схемами, и неэкономичными линейными.
По сути, это устройство два в одном. На входе установлен стабилизатор напряжения (как правило, на основе автотрансформатора).

Когда его схема не справляется с разбросом параметров, либо входное напряжение вовсе отключается, интерактивный ИБП коммутирует переключатель на преобразователь напряжения, работающий от аккумуляторов.

В этом и есть основной недостаток устройства: для переключения требуется время, пусть и небольшое – несколько миллисекунд. Это создает дополнительную нагрузку на двигатель насоса и схему контроллера котла.

Обзор подходящих моделей

Ниже в виде таблицы представлены наиболее востребованные и качественные модели.

Принцип работы источника бесперебойного питания

По умолчанию принимаем, что насос работает от напряжения 220 вольт. Любые модели ИБП должны иметь на выходе именно такие параметры. То есть, электронная схема, получая питание от резервного источника (например, аккумуляторных батарей), преобразует постоянное напряжение в переменное, поднимая потенциал до требуемых 220 вольт.

Кроме того, что ИБП обеспечивает работу «подшефной» электроустановки, он обязан поддерживать резервные источники энергии (аккумуляторы) в работоспособном состоянии.

То есть, при нормальной подаче электроэнергии, батареи должны заряжаться. Схема хорошего «бесперебойника» не только вырабатывает необходимый ток заряда, но еще и следит за состоянием батарей.

В примитивной схеме управления устанавливается порог срабатывания: обычно в процентном отношении к номинальному напряжению: 220 вольт. Допустим, централизованное энергоснабжение низкого качества, и значение регулярно выходит за пределы «коридора».

Схема управления добросовестно переводит питание котла и насоса в автономный режим, не нарушая установленных выходных параметров. В этом случае АКБ довольно быстро разрядятся, и времени на восстановление емкости не хватит. Так работают резервные блоки.

Разновидности бесперебойных источников питания

По принципу работы источники питания делятся на такие виды:

Резервный ИБП с внешней аккумуляторной батарей. Чем выше количество внешних источников, тем дольше проработает устройство.

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Нюансы работы «беспребойника»

Однако и здесь имеются свои тонкости. ИБП, как правило, выдает напряжение постоянного характера, в то время как насос требует именно переменный тип напряжения. Поэтому для «бесперебойника» необходимо приобрести инвертор — своего рода преобразователь тока.

Чаще всего современный ИБП представляет собой механизм из инвертора и аккумулятора (либо их может быть несколько). Достоинства ИБП, в который входит инвертор следующие:

• создается чистый синус, благодаря которому функционирует циркуляционный насос;
• экономия электроэнергии;
• возможность увеличить количество используемых аккумуляторов;
• автоматическое включение при перебоях с электричеством и в целом простота эксплуатации.

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:

1. Автомобильные АКБ не используют. Минимальная емкость заряженной батареи должна превышать 100 А*ч.
2. При регулярных длительных отключениях электроэнергии в систему встраивают генератор. Отопительное оборудование приобретает 2 режима работы. Днем оно функционирует, питаясь от генератора, ночью — от ИБП.
3. 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.
4. 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.

Виды ИБП

Выделяют три типа прибора.

Резервный

Источник аварийного питания обеспечивает систему электричеством от сети. Если в работе последней возникают неполадки, устройство переключается на аккумулятор.

Постоянное напряжение с последнего поступает в преобразователь, где медленно меняется на переменное. Величина постепенно возрастает с номинальной до 220.

Фильтр блокирует импульсные помехи, мешающие стабильной эксплуатации.

Резервный источник имеет три преимущества над аналогами:

• Коэффициент полезного действия порядка 95%, иногда выше.
• Тихая работа, малое выделение тепла в окружающую среду.
• Дешевизна устройства.

Но также есть недостатки:

• Долгое переключение после потери прямого питания.
• Искажение напряжения.
• Нет возможности настроить амплитуду или частоту.

Интерактивный источник бесперебойного питания

Также известен как линейный. Он имеет одно отличие от резервного: вместо преобразователя установлен стабилизатор.

В его схеме размещён автоматический трансформатор, задействующий различные обмотки при изменении напряжения на входе в устройство.

Это помогает получить почти идентичный начальному выходной показатель. Система более продвинута в плане эксплуатации, но также включает преобразователь и фильтр.

Преимущества интерактивного ИБП:

• КПД до 95%.
• Тихая работа.
• Применение автоматического трансформатора.

К минусам относят:

• Долгое включение устройства при аварии электросети.
• Малую точность устройства.
• Далёкую от синусоиды форму напряжения.
• Частотные отклонения в некачественных моделях.

ИБП с двойным преобразованием и подключением внешнего аккумулятора

Эта конструкция значительно отличается от предыдущих. Инверторный источник бесперебойного питания выпрямляет напряжение, откладывая энергию в конденсаторы.

Фото 1. Источник бесперебойного питания модели Smart 312 для циркуляционного насоса, мощность 300 Вт, производитель — «Ecovolt».

Вторая часть прибора повторяет преобразование, переводя постоянный ток в переменный. Батареи, содержащие заряд, начинают отдавать его при резком скачке напряжения. Процессом управляет микроконтроллер со встроенным генератором. Последний, обычно, делают из кварца. Это увеличивает точность прибора, стабилизирует частоту.

Важно! Двойное инвертирование способствует получению синусоидального показателя, что является весьма важным для длительной эксплуатации. ИБП также должен включать аккумулятор, который заряжается при питании от сети

Допускается конструкция с отсоединяемой батареей. Последнюю в этом случае наполняют отдельно, а бесперебойник просто пропускает ток

ИБП также должен включать аккумулятор, который заряжается при питании от сети. Допускается конструкция с отсоединяемой батареей. Последнюю в этом случае наполняют отдельно, а бесперебойник просто пропускает ток.

Источники этого вида имеют следующие плюсы:

• Устройство способно работать в широком диапазоне значений, преобразуя напряжение.
• Большая точность при стабилизации показателей.
• Быстрое включение при потере питания от сети.
• Совпадение с частотой работы насоса.
• Отсутствие помех, несмотря на отсутствие фильтра.
• Форма напряжения близка к идеальной.

Недостатки: дороговизна и сильный шум от вентилятора.

Как выбрать?

Большинство специалистов отдают предпочтение агрегатам, выдающим чистый синусоидальный сигнал. Другие его формы ускоряют износ составных элементов, влекут потерю мощности, делают возможным даже перегрев двигателя

Бесперебойник для насоса подбирают на основании таких характеристик:

Большинство специалистов отдают предпочтение агрегатам, выдающим чистый синусоидальный сигнал. Другие его формы ускоряют износ составных элементов, влекут потерю мощности, делают возможным даже перегрев двигателя.

Нагрузка на блок питания

При выборе ИБП учитывают общую мощность оборудования и пусковой момент.

Время переключения на АКБ

От длительности восстановления электропитания зависит сбой в подключённой нагрузке.

Количество аккумуляторов и ёмкость

Продолжительность работы ИБП напрямую зависит от нагрузки и ёмкости батарей. Оптимальным выбором станет бесперебойник для циркуляционного насоса, имеющий внешнее подключение батарей при конфигурации Long time.

Бесперебойник Line-Interactive. Может автономно работать не более 15 минут. Чтобы увеличить длительность функционирования, к нему подключают батареи

Бесперебойники для насосов подразделяются на три класса:

• Бюджетные модели. Отличаются очень простым устройством. Когда напряжение достигает максимального или минимального порога, они переключают питание скважинного насоса на аккумуляторы.
• Бесперебойник Line-Interactive. Может автономно работать не более 15 минут. Чтобы увеличить длительность функционирования, к нему подключают батареи. Аппарат выравнивает напряжение при помощи ступенчатого стабилизатора.
• ИБП On-Line. Преобразовывает напряжение 2 раза. Его батареи включаются без малейшей задержки. Чаще всего беперебойник используют для нормализации работы котельного оборудования.