Источники бесперебойного питания (ИБП, бесперебойники) для газовых котлов

Каждый, кто сталкивался с необходимостью установки газового котла для обогрева помещения, наверняка, знает, что для функционирования данного оборудования помимо стабильной подачи газа также требуется электроэнергия. Подавляющее большинство современных газовых котлов не способны работать без электричества, а потому очень важно обеспечить их стабильным электропитанием, за что и отвечают ИБП – источники бесперебойного питания.

 

 Зачем котлу нужен «бесперебойник»?

Как известно, электропитание время от времени «скачет», кратковременно выключается и затем внезапно включается с большим (пиковым) напряжением, что опасно для любых электроприборов, т.к. существует риск выхода их из строя.

ИБП для газовых котлов берут на себя роль предохранителя. Во время перепадов напряжения эти устройства выравнивают его, а во время отключения электричества питают оборудование при помощи встроенных автономных аккумуляторов, обеспечивая тем самым бесперебойную работу котла.

Говоря простыми словами, бесперебойники для газовых котлов создают такие характеристики входного тока (напряжение, частота), которые являются нормальными для работы питаемого оборудования.

 

ИБП или генератор?

Бесперебойник для газового котла может быть заменён, разве что генератором электроэнергии. Он является автономным, т.е. работает отдельно от электросети. Выработка электричества осуществляется при помощи двигателя внутреннего сгорания, который требует для своей работы жидкое топливо – бензин, дизель и др. Использование генератора – это тоже выход из ситуации, когда требуется обеспечить котёл бесперебойным электричеством. Однако эксплуатация генераторов не всегда целесообразна, и доказательством этому служит следующее:

• Более низкая надёжность и необходимость периодического обслуживания. Как известно, генератор состоит не только из электронных, но и дополнительно механических составляющих. Наличие большого количества нуждающихся в дополнительном техническом обслуживании компонентов (например, смазка деталей) непременно снижает надёжность самого оборудования.
• Дополнительные расходы на эксплуатацию. ИБП для газовых котлов не требуют для своей работы топлива, как в случае с бензиновыми или дизельными генераторами. Единственное, что потребует со временем замены – это аккумулятор, однако срок его службы измеряется годами.
• Наличие шума и неудобство в эксплуатации. Любой генератор издаёт шум, исходящий от двигателя внутреннего сгорания во время своей работы, а наличие выхлопных газов делает невозможным его использования в жилых помещениях (либо генератор нужно устанавливать снаружи здания, либо потребуется сооружение линии отвода газов). ИБП для питания газового котла не имеет этих недостатков.

Словом, бесперебойники для газовых котлов отопления более надёжны, удобны и просты в эксплуатации. ИБП, в отличие от генераторов и систем автоматического ввода резерва (АВР), практически не имеют задержки для переключения в автономный режим работы (системы АВР, как правило, начинают подавать электричество примерно через минуту, а генераторы требуют время на зажигание двигателя внутреннего сгорания). Т.е. ИБП обеспечивают бесперебойную работу, однако они неспособны поддерживать работу питаемого ими оборудования длительное время – в зависимости от ёмкости аккумуляторов время бесперебойной работы может составлять от 5 минут до 24 и более часов. Сюда же стоит добавить более низкую стоимость ИБП по сравнению с генераторами и АВР.

 

 Место ИБП в общей системе электроснабжения

Источники бесперебойного питания играют достаточно важную роль в общей системе электроснабжения. Данные устройства, как было отмечено выше, берут на себя ответственность по обеспечению электричеством электроприборов во время его отключения. Более того, многие ИБП, в которых использованы современные схемные решения, дополнительно выполняют роль стабилизаторов напряжения. Последние способны автоматически понижать или повышать напряжение и силу тока, когда в сети наблюдаются скачки.

Таким образом, ИБП помогают защитить питаемое электрооборудование от преждевременного выхода из строя, а также обеспечивают пользователей непрерывной их работой, когда это необходимо.

 

Требования к параметрам электрического питания газовых котлов

Требования к параметрам электропитания газового котла различны и зависят от характеристик самого устройства. Главными определяющими параметрами являются мощность и напряжение. Большинство современных бытовых газовых котлов нормально функционируют при переменном напряжении, равном 180-250В (50Гц ), и мощности в 110-450Вт. Однако эти цифры далеко не статичны и изменяются в зависимости от мощности самого котла и его функциональных особенностей.

Кстати говоря, многие современные ИБП для газовых котлов оснащены электронными регуляторами, при помощи которых у пользователя появляется возможность настраивать напряжение на выходе в пределах от 215 до 230В.  Подобные бесперебойники в большинстве своём универсальны, а потому их можно использовать в качестве источника питания практически для любого газового котла.

 

 Требования к ИБП для котлов

 Как и в случае с любыми электроприборами, к ИБП для газовых котлов предъявляются собственные требования. Качество работы источника бесперебойного питания определяется следующими критериями:

• Синусоида на выходе. Как известно, качество подаваемого переменного напряжения можно выяснить, проведя исследование синусоиды на выходе. В домашних условиях сделать этого невозможно, т.к. осциллограф имеется далеко не у каждого. Однако каждый бесперебойник для газового котла должен (но, к сожалению, многие производители умалчивают об этом) иметь в паспорте пометку о том, какую он выдаёт синусоиду. Это может быть, так называемая, модифицированная (моделированная, изменённая и т.п.) синусоида. Такой «синус» далеко не идеален – на осциллограмме видно, что напряжение при имеет «шероховатости», оно «фонит» (резкие перепады, отклонения и т.д.), а это может быть опасно для электронных компонентов котла  и любого электроприбора вообще. Скачки напряжения являются наиболее частыми причинами выхода из строя электротехники.
  Качественные бесперебойники для газовых котлов отопления на выходе имеют «чистую» синусоиду. Напряжение такого качества достигается путём использования сложных систем двойного инвертирования электричества,  обеспечивающих нормальную «ровную» синусоиду на выходе.
• Длительная работа в автономном режиме. ИБП для питания газового котла, в отличие от подобных им бытовых компьютерных источников бесперебойного питания, должны обеспечивать электричеством более длительное время (от 6 до 24 часов).  Связано это с тем, что при прекращении обогрева помещений существует риск замерзания воды в трубах, что потребует проведения сложных мероприятий по размораживанию. Именно поэтому к ИБП для газовых котлов с аккумулятором предъявляются более высокие требования в плане длительности их работы после отключения электроэнергии в сети.
• Работа с фазозависимыми газовыми котлами. Множество современных газовых котлов представляют собой фазозависимые устройства. Т.е. для их функционирования необходимо обеспечить правильное подключение нейтрали и фазы. Бесперебойник для газового котла должен учитывать данное обстоятельство, как при работе напрямую от электросети, так и при автономной работе от аккумуляторов.

 

ГОСТы

Требования к характеристикам, безопасности, подключению и прочим критериям, связанным с ИБП для газовых котлов (и любыми источниками бесперебойного питания вообще), регулируется ГОСТ Р МЭК 62040-1-1-2009.
ГОСТ 13109-97 определяет нормы электропитающей сети для ИБП, которые выглядят следующим образом:

• Напряжение в сети не должно отклоняться в большую или меньшую сторону от значения в 220В более, чем на 5% (предел – 10%);
• Частота – 50Гц (допустимо отклонение на 0,2%, предел – 0,4%);
• Коэффициент нелинейных искажений формы напряжения не должен опускаться менее, чем на 8% (длительно) и менее, чем на 12% (кратковременно).

 

 Принцип работы и конструкция ИБП для газового котла

Как было сказано выше, источник бесперебойного питания – это устройство, обеспечивающее непродолжительную работу (от нескольких минут до нескольких часов) электрооборудования за счёт накапливаемой встроенными аккумуляторами энергией. Простейшие по конструкции бесперебойники для газовых котлов имеют в своём составе следующие блоки:

• Фильтр. Данный компонент устанавливается перед всеми остальными блоками устройства или после них (зависит от типа ИБП, которые будут рассмотрены далее). Служит для фильтрации входного напряжения. Фильтр обеспечивает защиту системы от действий электромагнитных и радиочастотных помех, он также способен нормализовать напряжение при его перепадах на входе устройства.
• Зарядное устройство. Данный блок служит для зарядки аккумуляторов. Зарядка производится автоматические при наличии электричества в сети.
• Аккумуляторы. Служат для питания подключенного устройства во время отсутствия электроэнергии в сети. Некоторые ИБП для газовых котлов поддерживают подключение дополнительных аккумуляторов, что значительно увеличивает время автономной работы устройства.
• Инвертор. В данном блоке производится преобразование постоянного тока, подаваемого от аккумуляторов, в переменный, который требуется для питания газового котла и любого другого подключённого электрооборудования.

  

Принцип работы ИБП достаточно прост. При наличии электроэнергии в сети устройство обеспечивает напряжением с необходимыми для нормальной работы котла характеристиками (однако, не все модели ИБП способны стабилизировать ток). Источник бесперебойного питания в момент наличия электроэнергии также заряжает аккумуляторы. После отключения электричества ИБП преобразует постоянный ток от аккумуляторов в переменный, тем самым питая котёл электроэнергией.

 

 Типы ИБП для котлов

 На данный момент абсолютно все бесперебойники для газовых котлов производятся на основе одной из трёх схем. Сюда относится:

• Резервная схема или «Off-Line»;
• Линейно-интерактивная схема или «Line-Interactive»;
• И схема двойного преобразования или «Online». 

Рассмотрим каждую схему построения по-отдельности.

«Офф-лайновые» ИБП

ИБП типа «Off-Line» являются наиболее востребованными для питания маломощного электрооборудования, как, например, компьютер или не очень мощный котёл.

Устройства этого типа стабилизируют напряжение на выходе путём подачи электричества не напрямую, а через аккумулятор. Если же напряжение в сети имеет нормальные параметры, Офф-лайновые» ИБП переходят в режим «Бай-Пасс», т.е. попросту никак не преобразовывают ток, подавая его напрямую на котёл.

ИБП типа «Line-Interactive»

Источники бесперебойного питания «Line-Interactive» имеют схожий принцип работы с предыдущим типом. Исключение лишь составляет наличие на входе автотрансформатора, который способен регулировать напряжение на выходе.

При работе от сети, линейно-интерактивные ИБП также фильтруют ток для получения нормальных характеристик на выходе. Принцип переключения устройства в автономный режим работы полностью соответствует таковому как и в случае с «офф-лайновыми» ИБП.

ИБП типа «Online»

ИБП типа «Online» в основном используются для автономного питания высокомощных электроприборов. Принцип работы заключается в двойном преобразовании тока.

Сначала переменное напряжение преобразуется в постоянное, а затем обратно при помощи инвертора.

Аккумуляторы ИБП для газовых котлов постоянно находятся в сети, т.е. при отключении внешней сети не требуется времени для запуска автономного напряжения.

Стоит отметить, что «Онлайновые» ИБП способны регулировать не только напряжения, но и дополнительно частоту тока.

Другие типы

ИБП, не принадлежащие ни к одному из вышеперечисленных типов, на самом деле, являются производными от них.

 

 Как выбрать источник бесперебойного питания для котла

 Современный рынок предлагает массу возможных вариантов источников бесперебойного питания. Выбрать ИБП для газового котла, на самом деле, не столь сложная задача. Рассмотрим этот вопрос более подробней.

 Критерии выбора ИБП

Какой ИБП для газового котла лучше всего подойдёт в моём случае?

Этим вопросом, наверняка, задаётся каждый при покупке источника бесперебойного питания. Чтобы ответить на него, можно, и в большинстве случаев – достаточно, опираться на следующие критерии выбора:

• Мощность. Данный параметр является основным при выборе ИБП для газовых котлов. Как выбрать устройство, чтобы оно соответствовало мощности котла? Сделать это просто, ведь, как в случае с котлами, так и в случае с ИБП, мощность указана в прилагаемом паспорте оборудования. Здесь можно воспользоваться одним хорошим советом – лучше всего выбрать ИБП для газового котла, мощность которого превосходит мощность питаемого устройства (котла) хотя бы на 25-30%. Т.е. если суммарная мощность котла составляет 200Вт, то ИБП с мощностью 250-260Вт будет отличным вариантом.
• Время автономной работы. Данный критерий зависит от ёмкости (измеряется в Ампер*час) встроенных аккумуляторов. Чем выше параметр ёмкости батарей, тем ИБП дольше будет обеспечивать электроэнергией котёл после отключения основного источника питания. Некоторые ИБП поддерживают подключение дополнительных аккумуляторов. Если имеется необходимость в более длительном обеспечении котла электроэнергией, то лучше всего приобретать именно такой источник бесперебойного питания.
• Возможность работы в широком диапазоне входного напряжения. Как известно, далеко не в каждой квартире или доме в розетке оказывается напряжение, равное 220 вольтам. Чаще всего в сети оказывается 180В, особенно в зимний период, когда жилые помещения обогреваются ТЭНами, масляными радиаторами и прочими электрообогревательными приборами, потребляющими много электричества. А иногда происходит и так, что напряжение, наоборот, превышает стандартные 220В, что может губительно сказаться на любых электроприборах. Именно поэтому приобретаемый ИБП для газовых котлов должен поддерживать работу в сетях с напряжением ниже и выше стандартного значения. Этот параметр в паспорте обычно указывается, как «Входное переменное напряжение – 180-230В». Только так можно обезопасить газовый котёл от выхода из строя или непредвиденного отключения.
• Нормальные значения напряжения и частоты на выходе. Важно, чтобы ИБП выдавал на выходе такие же параметра частоты и напряжения, которые требуются для работы газового котла.
• Наличие дополнительных функций. Многие современные источники бесперебойного питания имеют дополнительные удобства. Это может быть, к примеру, вышеупомянутая функция «By Pass», выпрямление входного или выходного напряжения, фильтрация радиоволн и т.д.
• Тип корпуса. Некоторые ситуации требуют установки ИБП не внутри, а снаружи помещений – прямо на улице. Производители устройств предусматривают и такие случаи – они оснащают оборудование антивандальными корпусами из прочных металлов (яркий пример – «ИБП для газовых котлов Скат-2400 исп. 5»). Подобные источники бесперебойного питания способны выдержать не только воздействие атмосферных явлений, но и сильные удары.

Какой тип ИБП выбрать?

Ранее в статье были описаны все ныне существующие типы ИБП для газовых котлов. Но какой ИБП для газового котла всё-таки выбрать? Чтобы выяснить это, давайте, рассмотрим все достоинства и недостатки различных видов источников бесперебойного питания.

«Офф-лайновые» ИБП

Большинство «офф-лайновых» ИБП – это устройства невысокой мощности. Аппараты такой конструкции чаще всего используются для работы с настольным компьютером. Они также могут использоваться как источники бесперебойного питания для настенных газовых котлов, которые, обычно, не очень мощны (мощность составляет порядка 110-250Вт).  Время автономной работы бесперебойников этого типа в большинстве случаев составляет от 5 до 20 минут.

Из преимуществ следует отметить простую и надёжную конструкцию, что сказалось на низкой стоимости «офф-лайновых» ИБП. Данные бесперебойники для газовых котлов практически не нагреваются при работе, что не требует вентиляторов для их охлаждения (это также означает повышение КПД до 99%).

Недостатком «офф-лайновых» ИБП является долгое время (до 12мс и более) переключения на работу в автономном режиме (от аккумуляторов). Они также неспособны регулировать частоту и напряжение выходного тока, а при работе от аккумуляторов на выходе имеет место, проксимированная синусоида (упомянутая ранее модифицированная синусоида).

Вывод: подобные ИБП не годятся для котлов, чувствительных к качеству входного напряжения.

ИБП типа «Line-Interactive»

К достоинствам данных типов ИБП следует высокую скорость переключения в автономный режим, а также наличие фильтров, устраняющих различные помехи в сети. Такие устройства также, как и в предыдущем случае, выдают неровную синусоиду на выходе, имеют повышенную частоту, что может сказаться на работе газового котла, оснащённого асинхронным двигателем.

Однако качественные ИБП (как, например, немецкие бесперебойники для газовых котлов Vaillant) лишены подобных недостатков за счёт использования в них современных сложных схемных решений.  Так же стоит добавить, что ИБП типа «Line-Interactive» в большинстве случаев (по крайней мере, такие очень сложно найти) не предоставляют возможности подключения внешних аккумуляторов.

Вывод: для использования в газовых котлах лучше всего приобретать линейно-интерактивные источники бесперебойного питания от известных производителей, в иных случаях их эксплуатация может угрожать целостности питаемых устройств.

«Онлайновые» ИБП

«Онлайновые» (или интерактивные) ИБП обладают наиболее высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, нежели другие виды. Принцип работы данных ИБП с использованием упомянутого ранее «режима двойного преобразования» позволяет сократить время переключения в автономный режим до 0мс, т.е. задержка отсутствует полностью. Бесперебойники для газовых котлов отопления типа «Online» имеют «чистую» синусоиду на выходе, а также позволяют регулировать (в т.ч. в автоматическом режиме) параметры выходного тока.

Среди недостатков можно выделить сильный нагрев электронных схем при работе, что в большинстве случаев требует установки охлаждающих вентиляторов (а это означает наличие лишнего шума при работе). Опять-таки, ведущие производители данных устройств оснащают свои ИБП (например, бесперебойники для газовых котлов Baxi, Buderus или те же Vaillant) дополнительными электронными и механическими компонентами, устраняющие подобные недостатки. Т.к. в «онлайновых» ИБП используются более сложные схемные решения, стоимость данного оборудования зачастую превосходит в 2-3 раза стоимость, например, ИБП типа «Line-Interactive».

Вывод: интерактивные источники бесперебойного питания, пожалуй, один из лучших, но и не самых дешёвых выборов.

Подбор АКБ и мощность зарядки

 

Если к приобретённому ИБП для продления времени автономной работы планируется докупить отдельно аккумуляторы, то последние должны быть правильно подобраны. Для этого можно воспользоваться следующими советами:

• Т.к. батарея работает напрямую с инвертором, установленном в ИБП, её выходное напряжение должно соответствовать рабочему (входному) напряжению самого инвертора (обычно – это 12, 24, 48 или 96В).
• Ёмкость. Ранее было сказано, что чем больше ёмкость аккумулятора, тем длительней ИБП сможет питать котёл в автономном режиме. Однако и цена такой батареи будет высока. Но ведь не всегда требуется, чтобы котёл работал в автономной режиме, допустим, 24 часа.  С целью экономии можно приобрести аккумулятор с меньшей ёмкостью, но как её рассчитать? А расчёт производится по следующей несложной формуле:

Емкость батареи, А*ч = Р(потр, Вт) * Т (время рез. работы, час) * КПД * 1.2 / U(батареи),

где:

Емкость батареи, А*ч – искомое значение ёмкости (измеряется в амперах делённых на часы работы);

Р(потр, Вт) – суммарная мощность потребления в ваттах;

Т (время рез. работы, час) – требуемое время автономной работы ИБП (задаётся самостоятельно в часах);

КПД – коэффициент полезного действия инвертора или всего ИБП (задаётся, если известно);

U(батареи) – выходное напряжение аккумулятора.

Помимо ёмкости, также важно подобрать аккумулятор, который подходил бы по габаритным размерам к ИБП, если у последнего предусмотрен отсек для размещения батарей.

Расчёт времени резервного питания

Время резервной работы аккумулятора можно рассчитать несколькими способами и методами. Наиболее простой расчёт выполняется по формуле:

t ≈ (C*1000)/(I*k), где

t – примерное время резервного питания;

C – ёмкость аккумулятора (Ампер*час);

I – ток потребления питаемым электроприбором (мА);

k – коэффициента неполноты разряда аккумулятора (k всегда равно 1,3);

Пример: допустим, имеется ИБП для газовых котлов с аккумулятором с ёмкостью 80 А*ч, ток потребления котла равен 5000 мА. Примерное время работы батареи (t) ≈ (80*1000)/(5000*1,3) ≈ 80000/6500 ≈ 12,3 часа.

Проблема здесь заключается в том, что производители газовых котлов далеко не всегда указывают ток потребления своего оборудования, а потому произвести расчёт по этой формуле не всегда возможно. К счастью, в сети можно найти массу готовых таблиц, в которых отображены данные о времени работы аккумуляторных батарей в зависимости от её ёмкости и мощности нагрузки (в нашем случае – мощности газового котла). Пример одной такой таблицы:

 

Время непрерывной работы аккумулятора зависимости от его ёмкости и мощности нагрузки

	100 Вт	120 Вт	200 Вт	300 Вт	500 Вт
60 А*ч	6 ч.	4 ч.	3 ч	2 ч.	1,12 ч.
90 А*ч	9,1 ч.	6,06 ч.	4,35 ч.	3,05 ч.	1,5 ч.
150 А*ч	15,1 ч.	10,05 ч.	7,4 ч.	5,05 ч.	3 ч.
180 А*ч	18,1 ч.	12,05 ч.	9,05 ч.	6,05 ч	3,4 ч.

 

Здесь важно понимать, что данные в таких таблицах примерные и не всегда точно соответствуют действительности (погрешность может варьироваться в пределах 30 минут).

Полезные рекомендации по выбору и эксплуатации ИБП для газового котла

Подведя итог всего вышесказанного об ИБП для газовых котлов, приведём небольшой список рекомендаций по их выбору. Итак:

• Бесперебойники для газовых котлов должны иметь запас мощности на 20-30% больше, чем у питаемого ими оборудования.
• Чем больше время работы ИБП в автономном режиме, тем выше его стоимость. Если в квартире или доме не наблюдаются частые скачки напряжения и выключения электричества, целесообразней выбрать ИБП для газового котла по более низкой цене.
• При наличии не очень мощного котла в целях экономии денежных средств и при необходимости создания лишь кратковременной его работы в автономном режиме достаточно приобрести ИБП «офф-лайнового» типа. Для более мощных котлов и в случаях с частыми и длительными перебоями в сети и скачках напряжения лучшим вариантом являются «онлайновые» бесперебойники для газовых котлов.
• Как и в случае с любой электротехникой, лучше приобретать бесперебойники от известных производителей. ИБП от лидирующих в данном сегменте рынка компаний (N-Power, Baxi и др.) могут гарантировать безопасность работы самого котла, обеспечив его напряжением с нормальными характеристиками.

Видео-советы по выбору ИБП для котла отопления

Сегодня в интернете можно встретить достаточно большое количество видеороликов и видео-инструкций, в которых показаны все нюансы не только по выбору, но и по эксплуатации, настройке и установке источников бесперебойного питания для газовых котлов. Ниже будут представлены примеры подобных видеороликов.

В следующем видеоролике представлено краткое и очень ёмкое описание о том, какой ИБП для газового котла выбрать. Ведущий расскажет об основных критериях выбора бесперебойника, о дополнительных удобствах, которыми оснащаются современные системы ИБП. Ведущий рассказывает простым языком, понятным и для тех, кто совершенно не знает тонкости физических величин и прочих критериев, относящихся к ИБП.

Установка источника бесперебойного питания котла

Помимо использования подходящих типов кабелей с подходящим сечением жил, ИБП требует правильного места установки. Важно следить за тем, чтобы в размещаемом помещении (в случае с бытовыми ИБП) не наблюдалось повышенной влажности, а температура воздуха составляла от 25 до 40 градусов (требования к рабочей температуре и влажности указаны в документации к бесперебойникам).

ИБП не должны устанавливаться рядом с нагревательными приборами, включая батареи отопления, а помещения, в которых они устанавливаются, должны быть хорошо вентилируемыми. Бесперебойник наиболее безопасно устанавливать в специальные монтажные стойки. Так ИБП будет находиться над полом и ему не будет страшна пролитая жидкость.

 

 Демонстрация работы ИБП для котла (видео)

Чтобы ближе ознакомиться с работой источников бесперебойного питания, предлагаем вам ознакомиться с содержимым следующего видеоролика. В нём вы можете увидеть, каким образом работают ИБП для газовых котлов на примере нескольких современных моделей, как они помогают справляться с перебоями в электросети. В ролике также была сымитирована аварийная ситуация в сети, справиться с которой помог бесперебойник.

1 часть

2 часть