Ибп для газового котла – расчет и выбор

Принцип работы

Суть работы прибора применительно к котельному оборудованию ничем существенным не отличается от принципа защиты других электрических устройств. Она выражается в принятии специальных мер по стабилизации напряжения и возможности поддерживать какое-то время его на требуемом уровне. Для этих целей используется ИБП для котлов с подключенным внешним аккумулятором, постоянное напряжение с которого преобразуется в переменное посредством электронного инвертора.

Для сглаживания колебаний напряжения в сети или защиты от его кратковременного пропадания используется принцип двойного преобразования, состоящий в следующем:

1. Корректируемое переменное напряжение подается на сетевой фильтр, сглаживающий резкие колебания за счет ограничения ВЧ гармоник.
2. Оно поступает на диодный мостик, преобразующий переменную составляющую в постоянную.
3. При необходимости часть выпрямленного тока расходуется на схему зарядки дежурного аккумулятора, используемого в ситуации, когда напряжение пропадает на длительное время.
4. Основная его часть поступает на инвертор, в котором осуществляется обратное преобразование постоянной составляющей в переменную.
5. Полученное таким образом стабилизированное напряжение пригодно для питания твердотопливного или газового котла.

Требования к бесперебойнику

Чтобы узнать, какой бесперебойный агрегат подойдет к газовому котлу, заранее нужно определиться с требованиями, которые предъявляются к устройству. Поможет знакомство с основными показателями ИБП, характеризующими эффективность его работы. Некоторые из них:

• Активная и полная (с учетом реактивной составляющей) мощность, определяемая как произведение напряжения питания на силу тока в нагрузке.
• Коэффициент гармонических искажений, указывающий на качество выходного напряжения – на отклонение формы синусоиды от идеального вида.
• Наличие внешнего аккумулятора, позволяющего не прерывать работу котла при полном отсутствии сетевого питания в течение нескольких часов.
• Длительность функционирования в автономном режиме.
• Границы допустимых колебаний входного напряжения в Вольтах.

Длительность работы от АКБ зависит в большей степени от его емкости.

Когда по условиям эксплуатации котельного оборудования предполагаются длительные перерывы в энергоснабжении, следует предусмотреть возможность подключения дополнительных батарей. Также желательно, чтобы приобретаемый прибор обладал функцией автоматического отслеживания состояния электросети и восстановления нормального режима питания.

Как сделать ИБП своими руками

Самое главное – это подобрать оптимальный блок импульсов и инверторы, мы советуем купить модель, с высоким уровнем КПД, от 28 В. Это позволит подключать приборы напрямую к ИБП, без переходников. Высокий уровень пропускаемых зарядов поддерживает работу котла на нужном уровне, защищая его даже от сильных скачков напряжения. Ниже представлена схема работы прибора и принципы подключения, учтите, что нужно присоединять переходники достаточно близко друг к другу, так мы минимализируем рассеивание энергии.

Подключение производится так, чтобы энергия не проходила к котлу при выключенном переходнике или если некорректно работает система электроснабжения. Вентилятор нельзя запитывать от клемм выхода, это очень хрупкая деталь, поломка которой может повлиять на работу всей конструкции. Если нужно охладить мощный стабилизатор, то советуем использовать радиатор.

Инвертор также нужно купить отдельно, выбрать модель советуем с синусоидой модифицированного типа.

Схема источника бесперебойного питания

Также будет необходимо использование проводов до 12 квадратных мм в сечении из меди (они позволяют пропускать до нескольких десятков Ватт). При соединении с аккумуляторами нужно залуживать провода, для предотвращения появления оксидной пленки. Также подойдет периодическая обработка поверхности специальными составами.

При необходимости можно приборы оснастить функцией выключения по времени, подключив временное реле к плате.

ИБП для газового котла

Перед тем, как подключить самодельный ИБП. Нужно проверить правильность соединений при помощи мультиметра. Главный недостаток сборного бытового бесперебойника для котла – низкая производительность, большие габариты (вес доходит до нескольких десятков), непродолжительность постоянной работы – до 30 часов.

Особенности установки

Схема монтажа

Всем кто планирует установить у себя ИБП для газового котла своими руками сначала потребуется ознакомиться с правилами его монтажа и подключения. При выборе места для установки этого агрегата необходимо учесть, что размещать ИБП и АКБ для газового котла рекомендуется в хорошо защищенных от влажных испарений зонах служебного помещения. Для этих целей оптимально подойдет герметичный шкаф, расположенный по возможности ближе к вентиляционной шахте. Такое его положение обеспечит защиту резервного оборудования от излишков влаги в виде конденсата и позволит поддерживать требуемый режим охлаждения.

Помимо выбора места нужный микроклимат в помещении обеспечивается за счет поддержания температуры воздуха в пределах 18-25 градусов. В этом случае емкость батарей сохраняется на максимальном уровне, благодаря чему ИБП работает длительное время.

Ко всем перечисленным особенностям необходимо добавить следующее:

• Уровень запыленности помещения с размещенным в нем ИБП и котлом должен быть минимальным.
• Корпус источника подлежит обязательному заземлению с использованием полноценного ЗУ (защитного контура). В его отсутствие допускается организовать заземление через ту же шину, к которой подключен сам отопительный агрегат. Для этого придется протянуть от заземляющей клеммы ИБП отдельную медную жилу до соответствующего контакта котла.
• в помещении котельной потребуется система приточной вентиляции, обеспечивающей эффективную очистку воздуха от газовых выделений (они образуются при электролизной реакции в АКБ).

Перед установкой только что купленного оборудования непосредственно перед его монтажом следует сделать небольшую паузу, чтобы температура корпуса сравнялась с комнатным показателем. Такая выдержка позволит избежать образования конденсата на внутренних поверхностях ИБП и попадания влаги в рабочие узлы. При размещении выносных аккумуляторов и самого источника непосредственно на полу желательно использовать специальную подложку в виде резинового коврика. При подключении к модулю стабилизации дополнительных потребителей необходимо рассчитать их суммарную мощность таким образом, чтобы полученный показатель не выходил за допустимые границы. Как правило, он выбирается из расчета, чтобы не превышать 50-60% номинальной мощности.

При монтаже и эксплуатации комплекта оборудования категорически запрещается:

• подключать источник в параллель с линией сетевого питания: эффект от работы ИБП возможен, когда он включен между сетью и потребителем;
• закрывать корпус прибора посторонними вещами и предметами, ограничивающими доступ свежего воздуха;
• периодически перегружать устройство сверх допустимой границы мощности, указываемой в сопроводительной документации (паспорте).

Нужно внимательно следить за полярностью подключения аккумулятора к ИБП. Нарушение этого правила может привести к поломке оборудования.

Вопрос в тему – стабилизатор для газового котла

Все указанные выше решения хороши, когда у хозяина нет возможности находиться все время рядом с домом и контролировать работу котла.

Если же вы никуда надолго не уезжаете и можете вручную запускать свой газовый котел, то вам пригодится более простое и бюджетное решение.

Им может стать использование инвертора с чистым синусом на выходе в качестве источника питания при отключении электричества и стабилизатор для газового котла при питании от сети в 220 вольт.

Как будет работать такая схема?

Стабилизатор для газового котла обеспечивает защиту автоматики котлового оборудования при питании от линии электропередач, сглаживает и гасит скачки напряжения и при недостаточном уровне напряжения выдает требуемые 220 вольт.

Для такой работы не подходит электромеханический стабилизатор, время его реагирования на изменение параметров напряжения слишком велико. Вам потребуется электронный стабилизатор, который позволит не только получать требуемую величину в 220 вольт при низком или высоком уровне напряжения, но и защитит электронику от помех и скачков напряжения.

Естественно, вам понадобится однофазный стабилизатор, мощность которого вы будете подбирать исходя из требуемых нагрузок по вашему оборудованию:

• Питание циркуляционного насоса (50-95 ватт)
• Питание автоматики и горелки котла (100-250 ватт)
• Питание комнатных датчиков температуры и погодозависимой автоматики.

В случае отключения электроэнергии, даже кратковременного, котел, работающий по такой схеме, выключится.
Вы подключаете к нему инвертор с чистым синусом, питаемый АКБ, и снова запускаете котел.

Сколько может стоить такое решение? Давайте посчитаем.

Самый простой стабилизатор для газового котла от зарекомендовавшего себя производителя стоит 800-900 рублей. Это для моделей от 0,5 кВа. Самый простой инвертор с чистым синусом на 0,5 кВа стоит от 2500-3000 рублей.

Что выбрать – недорогую автономность под присмотром или полную автоматику подороже – решать вам. Все доводы в пользу того или иного способа я привел выше.

И, напоследок, мой совет для тех, кто собрался выбирать бесперебойник для газового котла и читает отзывы в Интернете. Помните, что многие отзывы по моделям на Маркете и других популярных сервисах «накручены», размещены людьми за вознаграждение и публикуются менеджерами отделов продаж производителей оборудования.

Чтобы не попасть в ситуацию, когда, казалось бы, рекомендованная многими пользователями модель оказалась не такой хорошей, как ее описывали в отзывах, читайте форумы типа ForumHouse.Ru. На таких ресурсах пользователи очень быстро выводят «на чистую воду» продавцов, рекламирующих свой товар.

Комплекты “ОПТИМА Pro-10”

Комплекты ОПТИМА Pro-10 с ИБП двойного преобразования мощностью 1000 ВА (900 Вт активной нагрузки, см. характеристики) комплектуются двумя аккумуляторными батареями с напряжением 12 вольт (технология AGM и GEL), а также необходимым количеством соединительных перемычек.
Срок службы всех комплектующих аккумуляторных батарей выше 18 Ач увеличен с 5 лет до 10 лет, комплекты с индексом G идут с батареями технологии GEL (до 15 лет).

Эксклюзивная гарантия 5 лет! подробнее Двойное преобразование, чистая синусоида Подходит для всех типов котлов (включая фазозависимые) Нулевое время перехода на батареи Постоянный контроль напряжения и частоты (полная стабилизация) Работает со всеми типами генераторов Высочайший уровень КПД Низкий уровень шума (плавающий режим вентиляторов) Понятный и информативный ЖК дисплей Легкая настройка через интеллектуальное меню

1 при расчете времени автономной работы от батарей, учитывайте также нагрузку самого ИБП! ИБП в данных комплектах потребляет 30 ватт в автономном режиме.3 комплект с ИБП со встроенной (внутренней) АКБ.

Как сделать бесперебойник для котла

Стоит ли собирать ИБП своими руками? Возможно. Все зависит от того, насколько вы разбираетесь в электротехнике. Но даже самые лучшие устройства, собранные своими руками, очень часто уступают по надежности и качественным показателям промышленным аналогам. Какой может быть экономия?  Если собирать ИБП из готовых блоков, то сэкономить удастся порядка 30% стоимости, если делать все самому – порядка 60-70%.

Приведем пример самодельного UPS большой мощности, который может обеспечивать бесперебойную работу большого количества электроники и бытовых приборов. Максимальная мощность всех приборов – 1 кВт, принцип действия — on-line, т.е. включен постоянно, форма выходного напряжения — синусоида.

ИБП для котла своими руками. Принципиальная схема

Что необходимо для ИБП

• Импульсный блок питания с высоким КПД и мощностью, именно 28,8 В на 50 А. Такое напряжение дает возможность подключить аккумуляторы напрямую без переходников и обеспечить их полный и постоянный заряд  (схема работает уже 8 лет и никаких проблем не возникло).
• Два свинцовых автомобильных аккумулятора на 12 В и 200 А/ч.
• Инвертор, который на выходе дает меандр 310 В и коэффициент заполнения 1.
• Силовой резонансный фильтр высших гармоник. Его придется изготовить самостоятельно.

Все составляющие покупаете на рынке или в магазинах, соединяете, как показано на схеме, и ИБП своими руками готов, причем поддерживает он работу не только котла и насоса, а также компьютера, освещение, работу насоса водоснабжения и т.д. Главное, чтобы суммарная мощность не превышала предельно допустимую. Но, понятно, чем меньшая будет нагрузка, тем дольше будут работать приборы. Хотя, при низких нагрузках именно этот ИБП имеет низкий КПД: на холостом ходу он сажает батареи за 35 часов.

Советы по сборке фильтра высших гармоник

Главная трудность во всей схеме – собрать резонансный фильтр высших гармоник, которые позволит на выходе получить переменное напряжение в 50 Гц и формой, близкой к синусоиде. Схема его проста. Основное – расчет параметров. Элементы контуров рассчитываются и изготавливаются одинаково, собираются только потом по-разному – один контур последовательный, второй – параллельный, но оба настроены на частоту 50 Гц.

Силовой резонансный фильтр высших гармоник

Конденсаторы были взяты не полярные на мкФ. Можно собрать из двух фазосдвигающих по 50 мкФ, соединив их параллельно.

Далее нужно произвести расчет параметров катушек индуктивности под тот сердечник, который есть у вас в наличии. Чтобы получился нужный дроссель, в сердечнике нужно будет сделать зазор (если нужен зазор в 1 мм, прокладка в Ш-образном сердечнике должна быть в два раза тоньше – 0,5 мм).

Вот формулы для расчета параметров:

• {Зазор, мм} = 1.257E-3*{Максимально возможная сила тока, А}*{Количество витков}
• {Количество витков} = 1.257E6*{Максимально возможная сила тока, А}*{Индуктивность дросселя, Гн} /{Площадь сечения сердечника,мм2} – полученное значение округляем в большую сторону
• Для параллельного контура {Максимально возможная сила тока, А} = 1.4*220 В/ 28* {Частота сигнала, Гц – 50Гц}*{ Индуктивность дросселя, Гн}
• Для последовательного контура: {Максимально возможная сила тока, А} =1.4*{Мощность нагрузки, Вт}/220 В.

Пример расчета приведен ниже

Расчет параметров на 1кВт мощности

 Советы по сборке ИБП своими руками

Аккумуляторы должны быть подключены параллельно на небольшом расстоянии от бесперебойника – чтобы уменьшить снижение напряжения при работе под нагрузкой. Все соединения делать толстым многожильным медным проводом, так как пиковые значения силы тока могут быть до 100 А

Соединения делать максимально надежными, особое внимание уделять местам соединения проводов с клеммами аккумуляторов. Эти соединения потребуется периодически проверять, так как они часто окисляются, повышая сопротивление и ухудшая работу системы

Из технического обслуживания понадобиться еще только регулярное отслеживание уровня электролита в АКБ.

Какой выбрать бесперебойник для газового котла?

Получается, что ИБП для газовых котлов некоторых типов, а иногда и целых линеек от одного производителя, могут быть off-line с функцией «холодный старт». Но, как показывают отзывы по ИБП, иногда этого недостаточно и некоторые газовые котлы не запускаются даже в связке с такими источниками бесперебойного питания.

Для примера приведу Inelt Intelligent серии 500 и 1000, которые вполне корректно поддерживают работу автоматики дизельных котлов и любых твердотопливных теплогенераторов, но иногда не могут запустить современный газовый котел.

Что сделать для того, чтобы автоматика газового настенника или современного напольного конденсационного котла функционировала бесперебойно? Какой бесперебойник для газового котла выбрать?

Более дорогие версии, например, той же марки Inelt серия Monolith уже могут работать в режиме on-line, когда нет такого параметра, как переключение ИБП с питания 220 вольт на питание от резервного аккумулятора. Используемый в таких источниках бесперебойного питания принцип двойного преобразования позволяет ИБП подавать на котел постоянно напряжение в форме чистого синуса и не зависит от ситуации в сети.

Автоматика любого котла, будь то настенный котел или напольный, сможет работать корректно и даже «не заметит» перехода с режима питания от сети 220 на режим питания от аккумуляторной батареи.

Естественно, использовать для питания газового котла следует только специализированные модели, которые смогут заряжать и питаться от АКБ большой емкости. On-line источники бесперебойного питания для компьютерных нужд имеют слишком малые размеры встроенных и дополнительных батарей.

К примеру, стандартная встроенная батарея APS для питания ИБП на 1 кВа – это 24 А*ч и еще одна дополнительная батарея на 24 А*ч в расширенном батарейном блоке. 49 ампер-часов – это все, что может предложить «компьютерная» схема. А для питания газового котла хотя бы в течение 12-24 часов потребуется емкость в 2-4 раза больше. Потому что кроме питания автоматики и горелки котла нужно еще питание как минимум одного циркуляционного насоса.

Получается, что бесперебойник для газового котла, если говорить о поддержке абсолютно любой модели у любого производителя, должен в обязательном порядке иметь следующие характеристики:

• Это должен быть on-line ИБП с двойным преобразованием поступающего напряжения.
• На выходе должно выдаваться напряжение в виде чистого синуса.
• Емкость поддерживаемой АКБ должна быть не менее 100 ампер-часов.

Все остальные характеристики, включая программируемые функции и оповещение владельца по СМС, не так важны и являются приятным дополнением в моделях более высокого ценового диапазона.

Какие недорогие модели ИБП можно посоветовать для гарантированного питания газового котла? Это бесперебойники с начальной ценой от 8000 — 9000 рублей. Самые простые представители линеек таких ИБП:

• Ippon Innova RT 1000 и 1500
• Delta ES GA2000R
• Helior Sigma 1KSL
• Stark County 1000 Online
• Исток ИДП-1/1-1-220-А
• P-Com Pro 1H
• Inelt Monolith K 1000 LT

Эти модели позволят гарантированно работать любому газовому котлу в условиях плохого качества электричества в сетях либо при авариях на линии электропередач. Естественно, время автономной работы газового котла будет зависеть от суммарной емкости батарей, которые вы подключите к любому из этих ИБП.

Расчет времени резервного питания

Длительность автономной работы ИБП с внешними аккумуляторами определяется исключительно общей емкостью всех подключенных к системе батарей. При этом энергия их заряда преобразуется в переменное напряжение 220 Вольт. Поскольку и сам инвертор (подобно всем электронным устройствам) обладает внутренними потерями, необходимо заранее учитывать их в виде отличного от 100% КПД. При определении нужного показателя принимается в расчет, что аккумуляторы также не идеальны и не «выдают» при работе всю запасенную в них энергию. В этом случае потребуется учесть коэффициент доступности батарей АКБ, входящих в комплект бесперебойника.

С учетом этих двух показателей формула для расчета искомого временного промежутка принимает следующий вид:

T = E х U / P х KPD х KDE (в часах), где

• E – суммарная емкость подключенных батарей,
• U – действующее напряжение АКБ,
• P – активная мощность в нагрузке.

Коэффициент для инвертора KPD близок к 0,8, а тот же показатель для АКБ (KDE) равен примерно 0,9. Они не являются фиксированными величинами и зависят от ряда эксплуатационных факторов: величины энергопотребления, а также от температуры и влажности воздушной среды.

В качестве примера представленно несколько вариантов расчета времени автономной работы бесперебойника «Штиль». При исходном напряжении в 12 Вольт и общей емкости в 60 Ампер-часов ИБП используются для настенного котла отопления с заявленной мощностью 150 Вт. В указанной ситуации получается время его независимой работы: T = 60 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 3,5 часа.

При рассмотрении варианта с емкостью АКБ, равной 150 Ампер-часов этот показатель для котла с теми же энергетическими затратами составит: T =150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 8,6 часов.

При наличии двух аккумуляторов с одинаковой емкостью время его функционирования в отсутствии напряжения в сети будет равно: T = 2 х 150 х 12 / 150 х 0,8 х 0,9 = 17,2 часа.

Приведенная методика расчета подходит для любого ряда ИБП, включая распространенные модели Baxi, Bosch, Vaillant и Buderus.

Некоторые модели ИБП и их отличия

 ИБП «Фантом» или Phantom для котлов отопления – изделие украинской фирмы. Относится к классу on-line устройств. Имеет нечасто встречающуюся, но полезную функцию – экономный режим работы «Эко», который позволяет продлить работу аккумуляторной батареи без дозарядки. Заявляется также о наличии интеллектуального зарядного устройства, которое продлевает эксплуатационный период АКБ.

ИБП «Фантом» для котлов отопления

Инвертор «Штиль» PS12-300A  — имеет очень большой срок службы – 30 лет, может заряжать большое количество батарей, обеспечивает безопасное и надежное подключение АКБ. Это устройство разрабатывалось для автомобилей, но параметры на выходе достаточно стабильны, чтобы обеспечить работоспособность чувствительной к питанию техники.

Выпускает «Штиль» и источники бесперебойного питания on-line типа, но  называет их АБП – агрегаты бесперебойного питания. Мощность агрегатов – 150-400 Вт, опционально поставляются две  батареи на 12 В. Есть у этого прибора одна очень интересная функция – переход в режим «байпас» при перегрузке.

ИБП «Штиль» для котлов отопления

ИБП «Бастион» — устройства on-line класса, обеспечивают стабильную синусоиду на выходе (искажение менее 5%), выпускаются мощностью 500-800 Вт. Имеют неплохие отзывы, отличаются повышенной надежностью.

ИБП «Бастион» для котлов отопления

ИБП «Люксеон» для котла.  Модель Luxeon UPS-500LU  — отзывы вкратце такие: после отключения и перезарядки не «помнит» предыдущего состояния и включается самопроизвольно, что приведет, в конце концов, к выходу из строя котла. Еще один недостаток – писк во время работы от АКБ, кроме того, при переключении на работу от аккумулятора и обратно котел часто выдает ошибку и не работает. О других моделях ИБП этого производителя отзывов не нашлось, но конкретно эту модель вряд ли можно рекомендовать для использования.

В этом видео вы увидите тест некоторых ИБП, которые недавно появились на рынке. Этот материал позволяет объективно оценить насколько реальные характеристики отвечают заявленным.

Список источников

• AkbProm.ru
• www.asutpp.ru
• teplowood.ru
• kotlobzor.ru
• StrojDvor.ru