Бесперебойные блоки питания для циркуляционных насосов

Здесь вы узнаете:

• Структура систем отопления
• Что представляет собой бесперебойник
• Разновидности бесперебойных источников питания
• Как выбрать бесперебойник
• Как сделать бесперебойник для насоса отопления своими руками
• Заводские модели

Применение систем отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя заставляет продумывать обеспечение резервного питания для используемых в них насосов. В противном случае отключение электропитания приведет к остановке контура. Для резервирования питания необходим бесперебойник для насоса отопления. Используя заряженные аккумуляторные батареи, он обеспечит насосный узел переменным током с нужным вольтажом. Именно об этом оборудовании и пойдет речь в нашем обзоре.

Структура систем отопления

Тонкие металлопластиковые и металлические трубы, применяемые в современных отопительных системах, не позволяют обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя. Также сказывается отсутствие уклонов, наличие большого количества соединительных фитингов, минимальный внутренний объем радиаторов и многие другие факторы. Чтобы теплоноситель смог беспрепятственно циркулировать по трубам и доставлять тепло во все уголки дома, в отопительных контурах устанавливаются циркуляционные насосы.

Используемые в отоплении насосы строятся по схеме с «мокрым» ротором. Благодаря этому достигается их компактность и бесшумность. Питание насосных узлов осуществляется от бытовой однофазной сети с напряжением 220 Вольт. Несмотря на то что веерные отключения электроэнергии уже не практикуются, стабильность поставки электричества в дома и квартиры остается больным отечественным вопросом.

В отсутствие бесперебойника каждое отключение электроэнергии приводит к затруднительной циркуляции или вовсе к ее прекращению. В доме становится прохладнее, а отопительный котел, диагностируя перегрев котловой воды, отключается. Если «свет» отключили на несколько часов, а теплоизоляция отсутствует, уже скоро температура воздуха начнет падать – условия для нахождения в комнатах станут не самыми комфортными. Вывод один – нужен бесперебойник.

Схемы для разного типа систем

Изначально необходимо определиться с зоной врезки циркуляционного устройства. С его помощью осуществляется процесс активного движения жидкости – поток проходит через котел и принудительно направляется к радиаторам отопления.

Для расположения бытового насоса необходимо определить наиболее удобный участок, чтобы его легко можно было обслуживать. На подаче он устанавливается после блока безопасности и отсечной арматуры котла.

На обратном трубопроводе насос ставится после расширительного бачка перед тепловым генератором.

Из-за наличия в воде различных механических примесей, например, песка могут возникнуть проблемы в работе перекачивающего механизма. Частицы способствуют заклиниванию крыльчатки, а в худшем случае – остановке мотора. Поэтому непосредственно перед агрегатом потребуется поставить сетчатый фильтр-грязевик.

Отдельно стоит затронуть вопрос отопительной системы открытого типа. Она способна работать в двух режимах – с принудительной и самотечной циркуляцией теплоносителя.

Второй вариант больше подходит для местности с частым обесточиванием. Это значительно экономнее, нежели приобретение бесперебойника либо генератора. В этом случае агрегат с отсечной арматурой необходимо устанавливать на байпасе, а в прямую магистраль производить врезку крана.

В магазинах можно встретить готовые узлы с байпасом. На месте проточного крана на них расположен обратный пружинный клапан. Это решение не рекомендуется применять — клапан производит силу сопротивления в 0,1 Бар, что значится как большой показатель для циркуляционной системы самотечного типа.

Лучше использовать вместо него лепестковый клапан. Однако его монтаж выполняется строго по горизонтали.

Что представляет собой бесперебойник

Бесперебойник – это электронный прибор, обеспечивающий бесперебойное питание для насоса отопления. Для этого в нем присутствует аккумулятор, накапливающий электроэнергию от сети. При отключении сетевого питания бесперебойник (UPS) почти мгновенно переключается на работу от аккумулятора (или от нескольких аккумуляторов). Состоит этот прибор из нескольких основных узлов:

• Аккумулятор – накапливает электроэнергию, а во время отключения электросети отдает ее в нагрузку;
• Преобразователь напряжения – преобразует постоянный ток с напряжением 12 Вольт в переменный ток с напряжением 220 Вольт;
• Фильтр – отфильтровывает импульсные помехи в бесперебойниках с импульсными преобразователями;
• Стабилизатор – обеспечивает стабилизацию выходного напряжения в пределах допустимой погрешности.

Также во всех UPS предусмотрены схемы контроля заряда.

Выбор ИБП и определение мощности

Основных разновидностей бесперебойников две:

1. Линейно-интерактивные, Line-interactive. Выполняет функции накопителя энергии и стабилизатора. На выходе выдаёт синусоиду, компенсирует повышение и понижение напряжения. Уровень шума прибора – до 40 дБ. Время переключения режимов около 3 – 5 мск.
2. Оn-line, или двойного преобразования. Это устройство способно обеспечить поступление максимально качественной электроэнергии из сети. Суть его работы в том, что энергия преобразуется сначала в постоянный ток, поступающий на зарядку аккумуляторов, и он же сразу переходит в переменный ток нужной величины. Кроме того, время перехода с режима на режим – стремится к 0. Чаще применяется для чувствительной электроники, для серверов и компьютеров. Также стоит выбрать этот вид ИБП, если кроме насоса, к нему будет подключён котёл с его требовательной электроникой.

Система двойного преобразования – процесс энергозатратный, поэтому приборы второго типа больше греются, шумят и теряют КПД (70%, против 90 – 95% у интерактивного).

Количество фаз. Бесперебойники бывают одно или трёхфазными. Последние, чаще всего, используются для промышленного оборудования. Для системы отопления частного дома выбирают однофазные модели.

Мощность ИБП подбирается, из расчёта суммарной мощности всех узлов, подключённых к нему. При этом нужно учесть, что во время пуска, нагрузка возрастает в несколько раз. В документации к циркуляционному насосу, этот показатель прописан, как «Пусковой ток». При подборе мощности ИБП, именно эту величину нужно брать за основу, иначе бесперебойник может выйти из строя с первого же старта. Исключение составляют насосы с функцией плавного пуска.

Пример. Мощность циркуляционного насоса – 250 Вт. Кратность тока при пуске – 4. Значит, пусковая мощность = 250 х 4 = 1000 Вт. Соответственно, ИБП нужно покупать мощностью от 1 кВт и выше.

Диапазон рабочего напряжения. Этот показатель рассчитывается исходя из перепадов напряжения в конкретной сети. Если, например, эти колебания достигают ± 9 %, то приобретается бесперебойник с диапазоном в пределах 220 ± 10 %. Если не рассчитать этот показатель, источник бесперебойного питания, будет переводить насос в автономную работу (от аккумулятора) каждый раз, когда в сети скакнёт напряжение. А такой режим с частыми переходами, быстро выведет его из строя.

Отдельные модели могут быть оснащены:

• Функцией «холодного старта». Даёт возможность включить бесперебойник, когда электричество уже отключили.
• Индикаторы состояния оборудования.
• Сигнализация о критическом уровне заряда.
• Микропроцессорное управление.
• Самодиагностика во время включения.
• LCD– дисплей.

Существуют напольные модели, похожие на системный блок компьютера (самые распространённые), и настенные.

При выборе мощности однофазного оборудования имеет смысл остановиться на приборе с запасом мощности. Это обеспечит более длительное время работы, а также даст возможность в будущем подключения к ИБП других устройств.

Разновидности бесперебойных источников питания

Выбирая источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса отопления, следует уделить особое внимание его техническим характеристикам. Для начала определимся с разновидностями этого оборудования:

• Линейные бесперебойники (резервные) – отличаются предельной простотой. Здесь отсутствует стабилизация входного напряжения, при питании от электросети оно колеблется в большом диапазоне. При отключении электросети оборудование питается от встроенного или подключаемого аккумулятора;
• Линейно-интерактивные блоки бесперебойного питания – модели с функцией стабилизации напряжения. Строятся на основе автотрансформаторов;
• ИБП для циркуляционного насоса отопления с двойным преобразованием – самые сложные бесперебойники. Первый преобразователь дает на выходе постоянное напряжение, от которого заряжаются аккумуляторы. Второй преобразователь дает на выходе переменный ток с напряжением 220 Вольт.

Бесперебойники с двойным преобразованием сложные, но самые стабильные. В них не используется прямое питание потребителей от электросети – ток проходит двойное преобразование.

Оптимальной покупкой для питания циркуляционной помпы станет бесперебойник с двойным преобразованием напряжения (инвертор для насоса отопления).

Классификация ИБП

Есть определенные различия в разных ИБП в зависимости от требуемых данных и особенностей компоновки. Они разделяются на три ключевых разновидности:

• резервные бесперебойники;
• линейно-интерактивные;
• UPS с двойным инвертированием.

Резервные

Питание в обычном режиме котла совершается от сети. В случае катастрофического отключения автоматика сама переводит на электропитание от аккумуляторов. Но есть одно непременное условие — конвертировать постоянное напряжение в переменное и повысить его до 220 вольт.

В девайсах такого уровня напряжение не уравновешивается, но по максимуму может использовать пассивный сетевой фильтр от колебаний напряжения.

Плюсы:

• Обладают приличным КПД;
• Минимальное тепловыделение и шумность;
• Относительно недорогие.

Минусы:

• На переподключение уходит много времени;
• На выходе вполне вероятно получить напряжение в искаженной форме;
• Невозможно откорректировать амплитуду и частоту.

Линейно-интерактивные

Здесь в схему включен простой стабилизатор. Он применяется для выравнивания напряжения. По сути это обычный автотрансформатор с электронным коммутатором. Если включить в схему ИБП такой стабилизатор — получим параметры выходного напряжения абсолютно не отличающиеся от номинального. Также такие устройства дополнены преобразователем напряжения, а также обязательным сетевым фильтром.

Плюсы:

• Обладают высоким КПД;
• Минимальный уровень шума;
• Стабильное напряжение.

Минусы:

• На переподключение уходит много времени;
• Недостаточная точность;
• Трапецевидная форма напряжения;
• Может встречаться смещение по частоте.

UPS с двойным инвертированием

Бесперебойник для насоса отопления с двойственным преобразованием в корне различается от предыдущих схем. Благодаря этой технологии появляется ряд преимуществ, которые отсутствуют у других резервных систем.

Здесь сетевое напряжение уже на входе выпрямляется и разделяется на два потока:

• Часть уходит на батарею конденсаторов;
• Часть преобразовывается из постоянного в переменный ток.

Конденсаторы двойного назначения:

1. При высоком напряжении сохраняются излишки.

   

2. Если напряжение падает, выдает сохраненную энергию.

   

Весь процесс автоматизирован за счет применения микроконтроллера с кварцевым генератором. Так удается выровнять с высокой точностью, как напряжение, так и частоту.

Такие ИБП способны работать не только для снабжения электричеством в автономном режиме, но служат средством повышения качества электроэнергии, от которого зависит работа самых ответственных систем энергообеспечения.

У ибп для насоса отопления с двойным инвертированием есть свои несомненные преимущества перед другими подобными системами.

Плюсы:

• Функционируют в широчайшем спектре сетевого напряжения;
• Очень достоверная корректность стабилизации;
• Мгновенное переключение в автономный режим;
• Правильная соразмерность частоты;
• Не имеет помех на выходе;
• Максимальный уровень защиты;
• Безупречная конфигурация напряжения.

Минусы:

• Дороговат по сравнению с прочими ИБП;
• Не самый большой КПД;
• Работающие вентиляторы создают посторонний шум.

В идеале все бесперебойники должны работать с сохранением синусоидального типа сигнала на выходе. Исключительно устройства, сделанные по программе двойного преобразования, выдают четкую синусоиду.

Другие ИБП могут выдавать сигнал по форме в корне отличающийся от чистой синусоиды. Электромотор насоса будет работать и с такой синусоидой, но недолго. В конце концов, это приведёт к плохим результатам и потребуется полная замена двигателя.

Достоинство ИБП над такими источниками дополнительного питания как мини-электростанции или генераторы, как раз в том и состоит, что они способны при аварийных отключениях света переключиться на резервный режим практически мгновенно, за 3–11 миллисекунд.

А в бесперебойниках с двойным преобразованием задержек с переключением не бывает вообще, что благоприятно сказывается на работе системы автоматики и не прекращает работу насоса, подающего воду в систему отопления.

На заметку! Циркуляционные насосы котельного оборудования очень взыскательны к форме рабочего напряжения. Предпочтительнее ИБП с чистой по форме синусоидой.

Если вы выбираете ибп для циркуляционного насоса отопления, рекомендуется внимательно изучить паспорт изделия. Как правило, там указан коэффициент искажений тока по синусоиде. Он не должен выходить за пределы 8 %.

С таким UPS работа насоса будет практически бесшумной, кроме того срок службы самого электродвигателя насоса можно существенно продлить.

Как выбрать бесперебойник

Купить бесперебойник можно в любом магазине, где реализуется сантехника и теплотехника. Здесь представлено внушительное разнообразие моделей – впору растеряться. Давайте посмотрим, как правильно выбрать бесперебойный блок питания.

Выбор по типу

Из всех вышеперечисленных ИБП наилучшими характеристиками выделяются модели с двойным преобразованием (инверторные). Их плюсы – хорошая стабилизация, правильная форма выходного напряжения (синусоида, а не ее ступенчатая аппроксимация или другие формы). Также они характеризуются отсутствием высокочастотных помех на выходе. Благодаря этому инверторные бесперебойники могут использоваться для питания котлов с чуткой электроникой на борту. Но у них есть и минус – они шумят, так как внутри установлены кулеры.

Минимальной стоимостью обладают линейные бесперебойники. Питая насосы систем отопления, они не стабилизируют сетевое напряжение. За счет использования самых простых преобразователей форма тока на выходе далека от идеала – из-за этого может выйти из строя циркуляционный насос, а вы останетесь без отопления. Зато у этих ИБП самый высокий КПД.

Выбор по мощности

Здесь необходимо заглянуть в технический паспорт на насос и уточнить потребляемую им мощность. Полученное значение умножаем на 3 и получаем максимальную мощность бесперебойника. Необходимость в умножении объясняется тем, что помпа для отопления является реактивной нагрузкой. И в момент старта она потребляет мощность в 2-3 раза выше номинальной. Именно для этого мы и предусмотрели солидный запас.

Емкость аккумуляторов

Небольшие бесперебойники могут «протянуть» на аккумуляторах всего несколько часов. Бортовые аккумуляторные батареи чаще всего обладают маленькой емкостью. Если в вашей местности отключения электроэнергии носят частый и продолжительный характер, рекомендуем выбрать ИБП с аккумулятором на сотню ампер – в зависимости от мощности используемого насоса, он сможет отработать почти сутки и даже больше.

Для обеспечения длительной работы отопления от резервного источника питания выбирайте бесперебойники с внешними подключаемыми аккумуляторами. Оптимальный вид АКБ – гелевые, необслуживаемые.

Погрешность входного и выходного напряжения

Немаловажный параметр для бесперебойного блока питания. Чем меньше погрешность на выходе, тем лучше – в идеале не больше 5%. Наибольшие расхождения наблюдаются на входе, поэтому для корректной работы отопления следует выбрать бесперебойник, умеющий работать в большом диапазоне питающего напряжения – от 150 до 250 Вольт.

Схема монтажа насоса

Для выполнения своих функций бытовое циркуляционное оборудование, независимо от фирмы производителя, должно быть правильно установлено на трубу или запорно-регулирующую арматуру.

Крепление производится посредством гаек накидного типа. Такой вариант фиксации позволит при необходимости его снять, например, для проверки или осуществления ремонта.

Корректно выполненная установка всех элементов системы отопления обеспечивает равномерный прогрев всей магистрали.

В процессе монтажа циркуляционного насоса необходимо соблюдать следующие правила:

1. Разрешается устанавливать прибор на любые участки трубы. Трубопровод может быть расположен горизонтально, вертикально или наклонен. Однако роторная ось должна быть в горизонтальном положении. Поэтому установка «головой вниз» или, наоборот, наверх – невозможна.
2. Стоит внимательно отнестись к расположению пластиковой коробки, где размещены контакты электропитания – они будут поверх корпуса. В противном случае их может залить водой при аварийной ситуации. Для этого потребуется открутить крепежные винты на кожухе и развернуть его в необходимую сторону.
3. Соблюдать направление потока. Его указывают стрелкой на корпусе прибора.

Всем своим весом насос давит на корпус шаровых кранов, расположенных вблизи. Это стоит принимать в расчет при выборе арматуры. Высококачественные детали оснащены мощным корпусом, который при эксплуатации не покроется трещинами от ежедневных нагрузок.

Как сделать бесперебойник для насоса отопления своими руками

Многие люди, склонные к экономии денежных средств, привыкли делать все самостоятельно. Это похвально, так как указывает на наличие мозгов и прямых рук. Для изготовления ИБП для циркуляционного насоса отопления своими руками потребуются дополнительные знания в области электротехники – нужно собрать преобразователь (он же контроллер заряда). Если же соответствующих знаний нет, то лучше за это не браться.

Установка дополнительного оборудования

Вне зависимости от используемого типа отопительного контура, где производителем тепла служит один котел, достаточно будет установить единый перекачивающий аппарат.

Если же конструктивно система более сложная, возможно применение дополнительных устройств, обеспечивающих принудительную циркуляцию жидкости.

Необходимость в этом появляется в следующих случаях:

• при обогреве дома участвует более одного котельного агрегата;
• если в схеме обвязки присутствует буферная емкость;
• система отопления расходится на несколько ветвей, например, обслуживание косвенного бойлера, несколько этажей и т. д.;
• при использовании гидроразделителя;
• когда длина трубопровода более 80 метров;
• при организации движения воды в контурах обогрева пола.

Для выполнения правильной обвязки нескольких котлов, функционирующих на разном топливе, есть необходимость установки резервных насосов.

Для схемы с теплоаккумулятором также необходим монтаж дополнительного циркуляционного насоса. В этом случае магистраль состоит из двух контуров – отопительного и котлового.

Более сложная схема отопления реализуется в больших домах на 2-3 этажа. Из-за разветвления системы на несколько магистралей, насосов для перекачивания теплоносителя задействуют от 2 и больше.

Они отвечают за подачу теплоносителя на каждый из этажей к различным приборам отопления.

Если же в доме планируется организовать полы с подогревом, то целесообразно монтировать два циркуляционных насоса.

В комплексе насосно-смесительный узел отвечает за подготовку теплоносителя, т. е. удержание температуры в 30-40 °C.

В некоторых случаях вовсе не требуется установка насосных агрегатов. Многие модели электро- и газогенераторов настенного типа уже имеют встроенные циркуляционные устройства.

Заводские модели

Купить подходящий по характеристикам бесперебойник вы сможете в магазинах теплотехники и сантехники. Также они реализуются в интернет-магазинах. Итоговые цены варьируются в зависимости от завода-изготовителя, типа оборудования и технических характеристик. Мы же рассмотрим самые популярные модели и приведем их ориентировочную стоимость.

Энергия ПН-1000 с аккумулятором на 75 А

Перед нами простой бесперебойник с неплохим аккумулятором емкостью 75 А/ч. При мощности насоса в 100 Вт время автономной работы составит около 8 часов. Пиковая мощность составляет 1000 Вт, чего хватит на любую реактивную нагрузку. На выходе аппарат дает чистую синусоиду. А относится он к линейно-интерактивным ИБП, отличающимся высоким КПД и доступной ценой. Стоимость модели на отечественном рынке составляет около 260000 рублей.
Также в продаже представлены модификации с другой емкостью аккумуляторов:

• На 100 А/ч – до 11 часов при работе с нагрузкой 100 Вт;
• На 55 А/ч – до 6 часов при работе с нагрузкой 100 Вт;
• На 200 А/ч – до 23 часов при работе с нагрузкой 100 Вт.

Если отключения электроэнергии в вашей местности носят частый и длительный характер, рекомендуем обратить внимание на последнюю модификацию – ее стоимость составляет 36-37 тыс. рублей.

SVC DI-600-F-LCD

Компактный бесперебойник, который может работать с котлами и насосами, обеспечивая непрерывную циркуляцию теплоносителя в системе отопления. Он относится к разряду линейно-интерактивных и дает на выходе чистую синусоиду без каких-либо искажений. Оборудование не требует вмешательства пользователей в свою работу и обеспечивает погрешность выходного напряжения не более 10% — для насосов это норма, а вот для котлов она могла бы быть и поменьше. Скорость переключения на работу от АКБ не превышает 20 мсек.
Встроенного аккумулятор здесь нет, к бесперебойнику подключается внешняя АКБ емкостью до 200 А/ч – это обеспечит до 24 часов автономной работы системы отопления. Пиковая нагрузка для данной модели не должна превышать 360 Вт. Ориентировочная стоимость модели – 6,5-7 тыс. рублей.

Tieber T-1000

Если нужен бесперебойник с максимальной емкостью, от которой насос сможет проработать до двух суток, следует обратить свой взор на эту модель. Она работает сразу с двумя аккумуляторами емкостью до 200 А/ч каждый. Производитель рекомендует использовать гелевые необслуживаемые батареи, так как они не выделяют в атмосферу вредных газов – это актуально для жилых помещений.
Максимальная мощность в нагрузке составляет 800 Вт. Бесперебойник может питать довольно мощные насосы и котлы отопления, а также узлы водяных теплых полов. Форма выходного напряжения – чистая синусоида, как того требуют двигатели насосного оборудования. Прибор ориентирован на напольную установку, рядом с ним ставятся аккумуляторы. Максимальный ток заряда составляет 12 А/ч.

Насос и котел на твердом топливе

Подсоединение насоса к системе с твердотопливным агрегатом осуществляется на обратной линии. В этом случае применяется подключение перекачивающего прибора в контур котла с байпасом и трехходовым смесительным клапаном. В дополнение последний может быть оснащен сервоприводом и накладным температурным датчиком.

Вследствие того, что максимальная производительность отопительного оборудования используется полной мерой только в холодный период, возможно осуществить установку теплоаккумулятора (ТА). Он способен поглощать избыточное тепло, а затем, по требованию, отдавать его контуру отопления.

Этот аккумулятор выполнен в форме бака и обложен теплоизоляционным материалом. С одной стороны устройства расположено два патрубка, предназначенные для его подключения, и два с другой – для подсоединения к линии радиаторов.

В процессе прохождения жидкости через котел, который функционирует на максимуме, теплоноситель в тепловом аккумуляторе со временем прогревается до 90-110 градусов. В большом контуре требуется врезка еще одного циркуляционного прибора.

В зависимости от меры остывания жидкости в системе, обеспечивающей отопление, через клапан сюда будет входить необходимо количество тепла из аккумулирующего устройства.

Схема и принципы работы тепловых насосов

Конструктивно прибор представляет собой комплекс основных и вспомогательных элементов:

1. Рабочее колесо или крыльчатка. Детали с лопастями, которые захватывают жидкость, направляют ее в приборы отопительной системы.
2. Электрический двигатель. Элемент нужен для запуска оборудования в работу.
3. Камера перекачивания. Отсек оснащается патрубками подачи теплоносителя и напора, которые присоединены к трубопроводам системы.
4. Корпус. Служит для защиты прибора от порчи при механическом воздействии, может изготавливаться из чугуна или термостойкого пластика.
5. Клеммы. Коробка с клеммами нужна для подключения агрегата к электрической сети, для получения питания для всех элементов и регулирующих деталей.