Ибп для котла что это такое
Выбор источника бесперебойного электропитания для системы отопления загородного дома
Статья подготовлена при участии компании CyberPower Systems
В преддверии нового отопительного сезона многие владельцы загородных домов задумываются над вопросом, что будет с системой отопления в случае отключения электропитания. Независимо от того, что явилось причиной блэкаута — обрыв проводов, перегрузка подстанции или масштабная авария, запоминаем главное правило. Современной системе отопления необходим надёжный источник бесперебойного электропитания, который, в случае необходимости, сможет заменить основную сеть.
Итак, из этой статьи вы узнаете:
Особенности выбора ИБП для котельной
Котельная современного загородного дома — это сложная энергозависимая инженерная система. Для бесперебойной работы системы отопления требуется постоянное обеспечение электроэнергией котла и насосов, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя по трубам. В случае отключения электричества, циркуляционные насосы перестают работать, отключается блок управления котла, а система отопления останавливается.
При длительном отключении электроэнергии зимой это, помимо существенного снижения уровня комфорта в загородном доме, может привести к заморозке системы отопления или к возникновению аварийной ситуации. Например, если сердцем системы отопления является энергонезависимый твердотопливный котёл, то при исчезновении электричества сразу отключатся циркуляционные насосы.
Дровяной или угольный котёл, в силу своей конструкции, продолжит работу и будет нагревать теплоноситель, который уже не прокачивается по трубам системы отопления. В случае, если циркуляция жидкости в системе отопления осуществляется принудительным способом (теплоноситель прокачивается насосом), а не смонтирована система отопления с естественной циркуляцией (гравитационного типа), теплоноситель может закипеть или, в худшем случае, просто взорваться.
Избежать подобных неприятностей можно, если смонтировать систему резервного питания отопительного оборудования.
Надёжная и бесперебойная работа современных отопительных котлов, например газовых, пеллетных или дизельных, так же, как и всей системы отопления, полностью зависит от наличия в доме электроэнергии. Электричество запитывает важнейшие узлы котла – циркуляционный насос и блок электронного управления. В случае отключения электроэнергии подача тепла прекращается.
На первый взгляд кажется, что смонтировать систему резервного питания для котельной — не очень сложно. Например, достаточно подключить к котлу недорогой «компьютерный» бесперебойник или смастерить систему на основе обычных автомобильных аккумуляторов. Это мнение ошибочно, т.к. для работы котла от ИБП нужно, чтобы он отвечал определённым требованиям.
Выбор правильного источника бесперебойного питания
Как уже говорилось выше, современный котёл — это сложное оборудование, снабженное микропроцессорным блоком управления, чувствительным к скачкам напряжения и, что особенно важно, — к качеству электроэнергии.
В зависимости от конструкции, бесперебойники обеспечивают выходное напряжение двух форм — чистый синус и аппроксимацию синусоиды. Причём, последнюю форму синусоиды — т.н. меандр (прямоугольная форма выходного сигнала) выдают недорогие бесперебойники, предназначенные, например, для использования с простым оборудованием, не чувствительным к форме входного напряжения.
ИБП этого типа, помимо малой ёмкости встроенной батареи, неспособной обеспечить долговременную работу котельного оборудования, совершенно не подходят для запитки микропроцессорных плат котлов, т.к. блок управления воспринимает меандр (или квазисинусоиду), как ошибку. Циркуляционный насос если и запустится, то будет работать с перебоями и повышенным шумом, также существенно сократится его ресурс. Кроме этого, дорогостоящее оборудование может просто выйти из строя.
И это лишь один из нескольких важных нюансов, которые необходимо учесть при выборе ИБП для котельной. Помимо формы выходного сигнала, надо учесть возможность ИБП выдерживать высокие пусковые токи. Это связано с тем, что многие приборы, к примеру, погружные насосы, сами по себе уже являющиеся достаточно мощными потребителями электричества, при старте увеличивают потребление в 2-3 раза превышающее свою номинальную мощность.
Отсюда: одна из важнейших характеристик, это возможность ИБП выдерживать 2-х/3-х кратное превышение мощности от номинала в течение 15-30 секунд. А в целом, всегда подбирайте ИБП для котельной с необходимым запасом как по мощности ИБП, так и по ёмкости аккумуляторов, исходя из расчёта достаточного обеспечения электричеством всех потребителей.
Идём дальше. Принцип действия резервного питания можно описать простым алгоритмом. При включении в сеть, через встроенное в ИБП зарядное устройство происходит зарядка аккумулятора или аккумуляторов (если используется несколько батарей). Одновременно через ИБП ведётся подача электроэнергии на потребители — котёл, циркуляционные насосы и т.д. При полной зарядке аккумулятора зарядник автоматически отключается, и питание системы происходит напрямую от электросети, через ИБП в т.н. штатном режиме.
В случае отключения электричества бесперебойник обеспечит подачу электроэнергии от аккумулятора (преобразовав его из постоянного в переменный 220 В, 50 Гц) на котельное и на другое подключенное оборудование. Подача энергии будет осуществлять до тех пор, пока не будет восстановлено электроснабжение дома, или пока не разрядятся аккумуляторы.
В отличие от бензинового или дизельного генератора, ИБП могут быть установлены в любом помещении, практически не требуют обслуживания, кроме замены раз в несколько лет аккумуляторных батарей, мгновенно восстанавливают электропитание и бесшумны в работе.
Также, выбирая бесперебойник для котла, нужно определиться с рядом ключевых требований, которые предъявляются к этому оборудованию. По принципу работы все ИБП делятся на три больших группы.
Чтобы сделать осознанный выбор, необходимо разобраться в отличиях между этими ИБП.
Офф-лайн бесперебойники не имеют встроенного стабилизатора, а в настройках аппарата зафиксирован диапазон допустимого напряжения сети, например от 180 до 250 В. При понижении или скачках напряжения за рамки диапазона входного напряжения (а это часто бывает в загородных поселениях), устройство расценит это как сигнал к переключению питания котельной от аккумуляторов. При возвращении уровня напряжения к установленным номиналам бесперебойник снова переключится на питание от основной сети. Т.е. при любых скачках будет происходить излишне частое переключение ИБП: сеть/аккумуляторы.
Помимо отсутствия защиты подключенного оборудования от перепадов напряжения, работа бесперебойника в этом режиме приведёт к частому циклу заряд/разряд аккумуляторов, что снизит срок их службы. Кроме этого, при выборе ИБП этого типа, к нему дополнительно придётся приобретать стабилизирующее устройство для защиты оборудования.
В отличие от off-line, линейно-интерактивные устройства, хотя и имеют граничные показатели допустимого напряжения, дополнительно снабжены стабилизатором напряжения, защищающим оборудование от скачков напряжения. Кроме простой подачи напряжения, ИБП этого типа позволяют скорректировать его в определенных пределах (около 20%), но обычно эта регулировка ступенчатая.
Он-лайн бесперебойники, или ИБП непрерывного действия, являются, на первый взгляд, самым оптимальным оборудованием, подходящим для использования в связке с отопительным котлом, требовательным к качеству напряжения и его частоте. ИБП этого типа, за счёт своих конструктивных особенностей, «вытягивают» напряжение до нужного нам качества, подавая на потребитель 220 В 50 Гц.
В таком бесперебойнике установлен инвертор, который работает по схеме двойного преобразования поступающего тока. Т.е. сначала переменный ток преобразуется в постоянный, далее он преобразуется ещё раз в нужный для работы оборудования переменный ток стабильного качества. При всех плюсах он-лайн топологии, есть один существенный минус, на который обязательно нужно обратить внимание.
Из-за того, что система работает по принципу двойного преобразования, подключенные батареи все время задействованы. Это в разы по сравнению с линейно-интерактивной топологией снижает ресурс батарей, а батареи, в свою очередь, являются достаточно дорогим удовольствием, в малых мощностях перекрывая по стоимости сам ИБП.
Для полноценной работы системы бесперебойного электропитания, для котельной, будет, более чем достаточно линейно-интерактивного устройства, так как по сумме потребительских характеристик это представляется оптимальным выбором.
Важный момент: обычно у ИБП начальной мощности с внешними батареями напряжение питания составляет 12 В или 24 В и далее по нарастающей — 36, 48 В, в зависимости от мощности, т.е. при 24 В требуется подключение как минимум 2-х батарей, что не всегда экономически целесообразно. Поэтому, выбирая качественный бесперебойник, смотрим в его технических характеристиках, сможет ли он работать на необходимом минимуме, т.е. от 1-й батареи на 12 В.
Выбор аккумулятора для источника бесперебойного питания
Стоимость аккумуляторов может составлять свыше 50% от цены всей системы бесперебойного питания. Поэтому к их выбору нужно относится так же ответственно, как и к выбору бесперебойника. При этом к батареям для построения системы резервного питания предъявляются особенные требования.
Обычные стартерные аккумуляторные батареи, требующие периодического обслуживания и выделяющие в процессе работы пары серной кислоты, не предназначены для использования в закрытом помещении в непосредственной близости от людей. Более того, стартерные АКБ не предназначены для автономного питания и моментально выйдут из строя после 2-3 раз разряда.
Возникает вопрос, что же выбрать? Запоминаем второе правило: для использования с ИБП лучше всего подходят гелевые батареи GEL (Gelled Electrolite) или аккумуляторы, построенные на технологии AGM (Absorptive Glass Mat). Несмотря на малопонятную на первый взгляд аббревиатуру, оба типа аккумуляторов являются свинцово-кислотными, но отличаются друг от друга типом использованной технологии.
В AGM аккумуляторах между свинцовыми пластинами находятся плотно сжатые с двух сторон стекловолокнистые маты — сепараторы (они действуют, как губка, не позволяя кислоте растекаться), пропитанные электролитом.
В GEL батареях электролит также находится между пластинами, но за счёт добавления двуокиси кремния он доведён до желеобразной массы — геля.
Отсюда — электролит в этих необслуживаемых батареях не расплёскивается. В ходе химической реакции газов, вода распадется на водород и кислород, но, при рекомбинации, ионы этих химических элементов не испаряются, а остаются в замкнутом герметичном пространстве батареи, «возвращаясь» обратно в электролит, который сохраняет свои свойства на протяжении 5-10 лет.
Это увеличивает срок службы резервной системы электроснабжения котельной, а оба типа аккумуляторов можно использовать в закрытых помещениях, снабжённых только естественной системой вентиляции.
Технология AGM новее, чем GEL. Надо учесть, что гелевый аккумулятор весьма чувствителен к перезаряду и выходит на номинальную ёмкость только спустя 15-20 циклов разряд/заряд, но, в отличие от AGM, выдерживает большее количество этих циклов, а также лучше выдерживает разряд при недозарядке. Например, если случилось повторное отключение электричества, а также полностью восстанавливают емкость после глубокого разряда.
В активе AGM аккумуляторов (при одинаковой ёмкости) – более низкая цена, чем у гелевых, более высокая мощность отдачи тока (что важно при запуске мощного оборудования, например насоса), высокая скорость зарядки. Но при этом аккумуляторы данного типа не «переносят» недозарядку и меньше работают при глубоком разряде. В случае разрядки недозаряженного аккумулятора (например, повторно отключили свет, и котёл снова работает от ИБП) ёмкость батареи необратимо снижается.
Выводы: при построении индивидуальной системы бесперебойного электроснабжения системы отопления коттеджа необходимо учесть множество нюансов, начиная от выбора оборудования, расчёта мощности ИБП и заканчивая монтажом оборудования. Всё это требует профессиональных знаний, которые можно приобрести, придерживаясь советов наших экспертов и изучая советующие темы на портале.
ИБП и бытовая техника — зачем газовому котлу нужен бесперебойник?
Содержание
Содержание
Бесперебойник — незаменимая вещь в хозяйстве любого масштаба. К ИБП подключают мелкую бытовую технику или что-то посерьезнее, например, газовый котел. Это правильно с точки зрения надежности: бесперебойники не только удерживают технику включенной, но и защищают от перепадов напряжения и других «электрических» проблем. Но такие «пары» живут долго и счастливо только в том случае, если они верно подобраны друг к другу. Об этом далее.
ИБП (источник бесперебойного питания) — автономная система, которая следит за напряжением в электросети и мгновенно переключается на аккумуляторы при его отсутствии. Эта технология не нова, она давно используется в промышленных масштабах. Распространение ИБП среди домашних юзеров началось с рынка компьютерной техники. Качество электроснабжения во многих населенных пунктах до сих пор оставляет желать лучшего, поэтому пользователи стараются обезопасить дорогостоящую электронику от разных факторов.
Технология бесперебойного питания быстро прижилась в этом сегменте, и пытливые умы домашних энтузиастов загорелись идеей перенести цивилизацию в сегмент бытовой электроники. Телевизор, холодильник и даже дежурное освещение можно подключить к мощному ИБП и радоваться жизни, пока остальные коротают время при свечах. Идея стала по-настоящему народной после того, как на рынке появилось несколько типов ИБП.
Какие ИБП бывают
Резервные. Это упрощенные модели бесперебойников, которые умеют переключаться между «розеткой» и внутренним аккумулятором в течение десятков миллисекунд.
Резервные ИБП не защищают подключенную к ним электронику от сетевых помех. Из-за простоты электрической схемы рекомендуется подключать только устройства с импульсными блоками питания. Это компьютеры и мониторы — техника, которая умеет работать с сигналом, далеким по форме от идеальной синусоиды.
Линейно-интерактивные. ИБП резервного типа, имеющие усовершенствованную схему работы. Теперь устройство не только переключается на батареи во время сильной просадки или полного отключения электричества, но и умеет фильтровать ток.
Во-первых, встроенный стабилизатор удерживает напряжение в рекомендуемых стандартами рамках. Во-вторых, система фильтрации, несмотря на свою примитивность, частично снижает уровень шума сигнала и делает выходящее напряжение более пригодным для употребления капризной электроникой.
Двойное преобразование. Системы, выполненные по типу Double Conversion, работают иначе. Если предыдущие ИБП просто пропускают входящий ток через ряд примитивных фильтров и «улучшайзеров», то выходящее напряжение из систем сложного типа оказывается гальванически развязанным со входным сигналом.
То есть, переменный ток поступает на вход бесперебойника, преобразуется в постоянный ток и направляется к аккумулятору. После чего ток аккумулятора снова преобразуется в переменный и уже поступает на выход ИБП. В таком случае система не просто фильтрует напряжение, а создает его заново — уже с предсказуемыми и правильными характеристиками.
Дельта-преобразование. То же самое, что и двойное преобразование, но с повышенными мощностными характеристиками и увеличенным КПД. Этого удалось достигнуть благодаря модернизированной схеме работы: ток может поступать не только через батарею, но и напрямую от конвертера AC-DC к инвертеру DC-AC.
Эффект тот же, а скорость работы и эффективность оказываются намного выше. Как результат — плавная синусоида и полное отсутствие паразитных примесей в выходном токе. То, что нужно для точной и сверхчувствительной электроники.
Что такое синусоида и частота
В домашних розетках течет переменный ток — это изначальная форма сигнала, который вырабатывается электростанциями. Если представить его в виде фигуры на системе координат, то получится идеальная синусоида.
Такая форма тока появляется благодаря электромагнитной индукции. Это отдельная история с электромагнитными полями, намагничиванием, полюсами, вращением и другими физическими и электрическими явлениями. Для домашнего пользователя важно понимать основное — переменный ток, которым питаются «розеточные» приборы, должен соответствовать неким стандартам.
Частота смены направлений или перехода тока от положительного к отрицательному полупериоду и обратно называется частотой тока. Она измеряется в герцах и влияет на работу электроприборов. Чем чаще колеблется ток, тем выше частота. Европейская и российская техника рассчитана на работу от напряжения 220 В с частотой 50 Гц. Соответственно, правильный ИБП и любой другой питающий элемент должны поддерживать ток в рамках этих стандартов.
Чистый или модифицированный
Компьютерный бесперебойник выдает переменный ток, который проходит базовую систему фильтрации и стабилизации. Но это не значит, что любой ИБП одинаково хорошо подходит для всей техники, работающей от переменных 220 В.
Ток, поступающий из розеток обычного бесперебойника, тоже считается синусоидой. Но если рассмотреть форму подробно, окажется, что ИБП выдает не чистый синус, а меандр. Это приближенная к синусоиде фигура, которая отличается менее плавными переходами. Еще ее называют модифицированным синусом.
К такому току спокойно относится компьютер, ноутбук и другая техника с импульсным питанием. В список всеядных девайсов входят лампы накаливания или даже диодные источники освещения.
Зато напольный вентилятор начнет возмущаться при подключении к ИБП. Так же поведут себя холодильники, морозилки, стиральные машины, пылесосы и другая техника, в которой используются электродвигатели переменного тока и подобные им устройства.
Электродвигатель приводится в движение благодаря электромагнитной индукции. Создать эту индукцию может ток с чистым синусом. Если же на двигатель попадает модифицированный синус, то он начинает работать с перебоями, будто кто-то очень часто подает и прекращает питание. Такая работа двигателя сопровождается гудением, излишним нагревом и приводит к быстрому износу частей.
Какой ИБП нужен газовому котлу
Для каждой категории техники подходят только определенные типы бесперебойников. Они отличаются по характеристикам и имеют на выходе напряжение разного качества.
Для компьютерного блока питания достаточно примитивного ИБП с пороговой регулировкой напряжения и невысокой скоростью срабатывания. Для чувствительных потребителей эти характеристики выделяют в первую очередь. Например, к таким приборам относятся газовые котлы и циркуляционные насосы.
Во-первых, от «неправильного» тока страдает циркуляционный насос. Он может быть как встроенным в котел, так и внешним, который вручную устанавливается в систему отопления. Мы уже разобрались, что подключение устройств с электродвигателями к обычному бесперебойнику может влиять на работу и долговечность техники.
Во-вторых, современные газовые котлы требуют подключения к электрической сети для работы электроники, датчиков и защитных механизмов. Каждый из этих узлов щепетильно относится к качеству тока и может глючить, если вместо чистого синуса на вход котла подать меандр. Тем более, современные газовые котлы являются фазозависимыми — это важно для правильной работы датчика пламени. Если ток перестает течь от фазы к нулю, то автоматика прекращает подачу газа. Обычный компьютерный ИБП не имеет выраженного разделения фазы и нуля, поэтому даже в связке с линейно-интерактивным бесперебойником котел может просто не запуститься.
В-третьих, перебои с электричеством могут длиться от нескольких минут до нескольких часов. Как правило, стандартный компьютерный ИБП способен продержаться на заводском аккумуляторе 5-10 минут, после чего благополучно отключится в ожидании «розетки». Естественно, котел и встроенная в него автоматика отключатся вместе с ним. Чтобы такого не произошло в суровый зимний вечер, производители котлов настоятельно рекомендуют использовать специальные ИБП с двойным преобразованием и объемными аккумуляторами.
ИБП, предназначенные для подключения необычной техники, рассчитаны на долговременную работу от аккумулятора и способны работать с большей нагрузкой, нежели компьютерные аналоги. Кроме чистого синуса и надежности, специализированные бесперебойники имеют нулевое время переключения, поэтому при отключении электроэнергии успевают подхватить котел до того, как газовая автоматика заметит неладное.
Дополнительные аккумуляторы
Даже специализированные ИБП не способны работать без зарядки более 5-6 часов при максимальном энергопотреблении. Чтобы подключить сразу несколько приборов и использовать их хотя бы сутки, необходимо установить дополнительные батареи. Резервные и линейно-интерактивные ИБП не позволяют использовать внешние аккумуляторы без внесения изменений в конструкцию, поэтому сразу выбывают из игры. В дело снова вступают Online-системы.
При установке аккумуляторных сборок нужно помнить, что ИБП могут иметь разные характеристики. Например, в некоторых бесперебойниках преобразователи могут работать только с напряжением 12 В, а другие «понимают» только 24 В или даже 48 В. Поэтому аккумуляторы можно подключить двумя способами:
ИБП — не панацея
Через ИБП можно подключать любую технику. Конечно, для каждого типа потребителя необходимо подбирать бесперебойник не только по типу, но и по мощностным характеристикам. Например, учитывать пусковые токи, а также максимальную мощность ИБП. Но не стоит гнаться за аккумуляторным питанием везде и во всем.
Тем более, при подключении различной техники через ИБП необходимо учитывать пусковые токи. Например, домашний холодильник может потреблять всего 300 Вт, но при включении он способен потребовать в два или три раза больше энергии. Это необходимо для запуска компрессора, который легче поддерживать в рабочем состоянии, но намного сложнее привести в движение после простоя. Даже для серьезного ИБП такой ток может стать критическим. Поэтому бесперебойник в домашней среде — это не панацея.
На самом деле ИБП важен не столько компьютеру, а сколько пользователю. Человек защищает себя от внезапного отключения компьютера и потери важных документов, которые он не успел сохранить. Однако защищать технику от перепадов, всплесков и других токовых неприятностей просто необходимо. И для этого не нужен сложный и дорогостоящий ИБП с комнатой из аккумуляторов. Достаточно установить качественный стабилизатор на вход и обезопасить всех потребителей разом. А ИБП лучше оставить для локальных целей — например, для котла.