Зачем циркуляционному насосу ИБП?

Использование принудительной циркуляции теплоносителя в современных системах индивидуального отопления в наше время совсем не редкость. Применение циркуляционных насосов в автономных отопительных системах не только существенно увеличивает их производительность, но и в некоторых случаях является единственной возможностью обеспечить теплом жилые помещения, например, имеющие большую площадь или многоуровневую структуру.

Серьезной уязвимостью таких отопительных систем является их энергозависимость. Очевидно, что даже непродолжительная, связанная с перебоями электроснабжения остановка оборудования циркуляции теплоносителя может привести к достаточно серьезным негативным последствиям.

Эффективным решением вопроса качества и бесперебойности электропитания насосов, используемых как в отопительных, так и в дренажных и скважинных системах, является применение источников бесперебойного питания (ИБП). При возникновении перебоев в питающей сети, «бесперебойник» обеспечит корректную работу насоса и, соответственно, системы отопления дома.

Выбираем UPS для циркуляционного насоса

Для тех, кто хочет обезопасить себя от неожиданного отключения света, мы сделали небольшую подборку обязательных параметров, на которые стоит сконцентрировать заинтересованность в первую очередь.

Параметры исходящего тока

Как уже писали выше, отличительная черта правильного UPS — чистая или правильная синусоида выходного сигнала. Отклонения в синусоиде недопустимы. Для исправной деятельности газового и твердотопливного котла с циркуляционными насосами подобные аппараты с сомнительными характеристиками абсолютно не пригодны.

Перед покупкой следует заглянуть в паспорт изделия, и поинтересоваться какого типа синусоида у этого ИБП.

Пусковая мощность

Для надежной работы ИБП будет лучше, если его мощности будет с запасом хватать на все потребности подключенного оборудования. Нас в данном варианте больше интересует, чтобы мощности хватало для работы циркуляционного насоса котла. Луше всего если UPS перекрывает запас хотя бы в пять раз. А еще лучше, если он будет в 7 раз больше расчетной.

Узнать потребляемую мощность электрического насоса для котельной можно из его технического паспорта.

Что представляет собой бесперебойник?

Источник бесперебойного питания для циркуляционного насоса — прибор, обеспечивающий постоянное поступление электрической энергии. При снижении сетевого напряжения устройство начинает работать от одной или нескольких батарей.

Бесперебойник состоит из таких компонентов:

1. Стабилизатор для котла. Позволяет предотвратить поломку оборудования при перепадах напряжения.
2. Аккумулятор. Накапливает электрическую энергию, отдавая ее в случае отключения от сети.
3. Преобразователь. Превращает постоянный ток 12 В в переменный с напряжением 220 Вольт.
4. Фильтр. При наличии импульсного преобразователя блокирует помехи.
5. Индикатор контроля заряда. Позволяет не допускать критичного разряда или перезаряда устройства.

Внешний вид и конструкция ИБП для циркуляционного насоса.

Критерии выбора ИБП для циркуляционного насоса

Напряжение и мощность

В подавляющем большинстве насосы для бытовых систем автономного отопления — это однофазные устройства небольшой потребляемой мощности (от нескольких десятков до нескольких сотен ватт). Таким образом, для питания двигателя насоса подойдут однофазные ИБП соответствующей мощности.

Однако, при выборе «бесперебойника» обязательно следует принять во внимание кратковременные, но довольно высокие пусковые токи электродвигателя насоса, которые могут превышать его номинальную мощность потребления в 3-5 раз. Учитывая экономичность потребления современных циркуляционных насосов, в большинстве случаев вполне достаточно будет использовать ИБП мощностью 500-1000 ВА.

Время работы в автономном режиме

В руководствах по эксплуатации на ИБП производители указывают значение этой характеристики при полной загрузке. Очевидно, что фактическая длительность автономной работы зависит от потребляемой мощности двигателя насоса и емкости используемых аккумуляторов.

В современных ИБП, имеющих встроенные аккумуляторы, как правило, реализована возможность увеличения емкости (и, соответственно, времени автономной работы) за счет подключения дополнительных внешних батарей.

Модели, в которых вообще не предусмотрены штатные аккумуляторы, будут более предпочтительны в отношении подбора требуемой емкости АКБ. Оснащенные более мощными зарядными устройствами, такие ИБП могут работать с внешними батареями повышенной емкости, обеспечивая необходимую длительность автономной работы «бесперебойника».

Форма выходного сигнала

Идеальным для питания любой нагрузки является напряжение синусоидальной формы или с максимально приближенной к синусоиде кривой. Однако, нередко на выходе инвертор ИБП в автономном режиме формирует вместо правильной аппроксимированную (ступенчатую) синусоиду или даже меандр (периодический сигнал прямоугольной формы в каждом полупериоде графика синуса). Такая форма сигнала с сильным искажением синусоидальности кривой особенно неблагоприятна для переменного напряжения питания электродвигателей и силовых трансформаторов.

Работа циркуляционного насоса в сети с сигналом типа модифицированная синусоида приводит к недопустимому нагреву магнитопровода статора и ротора из-за возникновения в них добавочных потерь, вихревых токов. Это приводит к сокращению срока службы или повреждению изоляции двигателя насоса и высокому риску преждевременного его выхода из строя.

Поэтому, при выборе ИБП для циркуляционного насоса очень важно обращать внимание на заявленную в характеристиках производителем форму выходного сигнала. Для питания чувствительных к форме сигнала электроприводов это обязательно должна быть идеальная синусоида.

Тип ИБП

Важные технические характеристики, которые прежде всего необходимо учитывать при выборе типа «бесперебойника» для питания циркуляционного насоса – это скорость перехода на автономный режим работы и форма выходного сигнала.

Устройства с лучшим сочетанием таких характеристик – это ИБП двойного преобразования (топология онлайн) и некоторые модели линейно-интерактивного типа – их использование для питания насосов по ряду причин менее предпочтительно.

Оффлайн (или резервные) ИБП, как правило с формой выходного сигнала меандр (а в лучшем случае – сильно модифицированной синусоидой), принципиально не могут быть рассмотрены в качестве подходящих источников питания электродвигателей (в нашем случае – циркуляционных насосов).

Наиболее удачным выбором из представленных типов ИБП, безусловно, будут приборы топологии онлайн. Помимо идеальной синусоиды на выходе и нулевого времени перехода на автономный режим, применение устройств с двойным преобразованием имеет следующие преимущества перед ИБП линейно-интерактивного типа:

• обеспечивается форма сигнала «чистый синус» на выходе как при питании нагрузки от сети, так и в автономном режиме (от АКБ);
• постоянная стабилизация напряжения сети и частоты тока в сочетании с непрерывной фильтрацией высокочастотных помех в питающей сети;
• очень эффективная работа в сетях с большими провалами и частыми перепадами напряжения без перехода на автономный режим работы;
• возможность подключения внешних аккумуляторных батарей;
• наличие сквозного нуля для корректной работы фазозависимых котлов;
• возможность выполнения «холодного пуска» – запуска насоса при отсутствии напряжения в питающей сети (в автономном режиме).

Принцип действия источников бесперебойного питания

Бесперебойник для насоса отопления (впрочем, как любой другой) состоит из аккумуляторной батареи той или иной емкости (АКБ) и блока автоматики. В штатном режиме, пока насос питается от сети, электронный блок заряжает батарею ИБП при помощи встроенного зарядного устройства и держит ее «в резерве». При пропадании штатного напряжения тот же блок автоматики переключает потребитель на питание от аккумуляторной батареи.

Как правило, напряжение и род тока, необходимые потребителю, отличаются от напряжения на клеммах резервной батареи, поэтому практически любой источник бесперебойного питания имеет в своем составе электронный преобразователь – инвертор. Его задача – преобразовать постоянное напряжение АКБ в необходимое для питания потребителя (для бытового циркуляционного насоса обычно 230 В / 50 Гц).

При возобновлении штатного энергоснабжения происходит обратное переключение, а батарея снова становится на зарядку. Таким образом, ИБП постоянно готов к работе и в любой момент может обеспечить питанием электрическую машину. Сколько времени ИБП может питать тот же циркуляционный насос? Все будет зависеть от емкости АКБ. Существуют модели бесперебойников с внешними аккумуляторами, способные питать нагрузку сутками.

Одним из наглядных примеров такой системы может служить компьютерный ИБП. Как только исчезнет напряжение в сети, компьютер переключится на питание от аккумулятора, давая время пользователю корректно завершить работу и выключить машину.

Критерии выбора резервного источника питания

Резервные источники питания, предназначенные для работы с насосами системы отопления должны выбираться по нескольким характеристикам:

• Мощность;
• Ёмкость аккумуляторной батареи;
• Время допустимой автономной работы;
• Возможность использования внешних батарей;
• Разброс входного напряжения;
• Точность напряжения на выходе;
• Время перехода на резерв;
• Искажения напряжения на выходе.

Выбирать ИБП для циркуляционного насоса следует по нескольким основным параметрам, определяющим из которых является мощность.

Определение требуемой мощности ИБП

Электродвигатель, являющийся составной частью насоса системы отопления, представляет собой реактивную нагрузку индуктивного типа. Исходя из этого следует рассчитывать мощность ИБП для котла и насоса. В технической документации на насос может быть указана мощность в ваттах, например, 90 W (Вт). В ваттах обычно указывается тепловая мощность. Чтобы узнать полную мощность требуется значение тепловой мощности разделить на Cos ϕ, который так же может быть указан в документации.

Например, мощность насоса (Р) равна 90W, аCosϕ 0,6. Полная мощность вычисляется по формуле:

Р/Cosϕ

Отсюда полная мощность ИБП для нормальной работы насоса должна быть равна 90/0,6=150Вт. Но это ещё не окончательный результат. В момент запуска электродвигателя, его потребляемый ток возрастает примерно в три раза. Поэтому реактивную мощность следует умножить на три.

В итоге мощность ИБП для циркуляционного насоса отопления будет равна:

P/Cos ϕ*3

В приведенном примере мощность блока питания будет равна 450 ватт. Если косинус фи в документации не указан, тепловую мощность в ваттах следует разделить на коэффициент 0,7.

Емкость батарей

Ёмкость аккумуляторной батареи определяет время, в течение которого насос системы отопления будет работать при отсутствии сети. Встроенные в ИБП аккумуляторы обычно имеют небольшую ёмкость, определяемую, прежде всего, размерами устройства. Если источник резервного питания будет работать в условиях частых и длительных перебоев в электроснабжении, следует выбирать модели допускающие возможность подключения дополнительных внешних аккумуляторов.

Очень познавательный ролик о личном опыте человека, который столкнулся с приобретением инвертора для котла и насоса отопления, смотрите:

Входное напряжение

Стандарт сетевого напряжения 220 вольт предполагает допустимые отклонения ± 10%, то есть от 198 до 242 вольт. Это означает, что все устройства, используемые на территории Российской Федерации должны корректно работать в этих пределах. На самом деле в различных регионах, а особенно в сельской местности, отклонения и скачки напряжения могут значительно превышать эти величины. Перед приобретением ИБП для насоса отопления очень полезно будет выполнить замеры напряжения сети неоднократно, в течение суток. В паспорте на источник резервного питания указываются допустимые пределы напряжения на входе, при которых устройство обеспечивает напряжение на выходе близкое к номиналу.

Напряжение на выходе и его форма

Если параметры напряжения на выходе бесперебойника укладываются в допустимые 10 процентов, то для питания насоса системы отопления это устройство вполне подойдёт. Время, которое требуется плате управления, чтобы переключиться на питание от аккумулятора обычно не превышает десятков микросекунд. Для электродвигателя этот параметр не критичен.

Очень важным параметром ИБП, необходимым для корректной работы насоса системы отопления, является форма выходного сигнала. Электродвигатель насоса требует гладкой синусоиды, которую из всех моделей источников резервного питания может обеспечить только устройство двойного преобразования или on-line ИБП. Кроме идеальной синусоиды на выходе, данный источник так же выдаёт точную величину напряжения и частоты.

При установке ИБП для насоса отопления следует руководствоваться некоторыми правилами:

• Температура в помещении должна соответствовать величинам, указанным в документации;
• В помещении не должно быть паров едких реагентов и горючих жидкостей;
• Контур заземления должен быть выполнен в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок.

Конструкция циркуляционного насоса и требования к ИБП по электропитанию

Требования по электропитанию циркуляционных насосов и требования к источникам бесперебойного питания для таких насосов определяются конструкцией устройств.

Современный циркуляционный насос — это центробежный насос с водяным охлаждением электродвигателя. Такие насосы носят ещё название насосов с «мокрым ротором». В металлическом корпусе на едином валу закрепляются: электродвигатель, рабочее колесо с лопастями, ротор, подшипники скольжения, регулирующие устройства. Схематическое изображение конструкции циркуляционного насоса приводится на следующем рисунке.

Основным элементом конструкции циркуляционного насоса является электромотор. Как правило, используется высокоэффективный компактный электродвигатель. 

Для нормальной работы таких двигателей необходимо обеспечить правильное электропитание. Электрический сигнал, подаваемый на обмотки электромотора, должен иметь правильный синусоидальный вид. В случае использования источников питания с модифицированным синусом происходят нарушения в работе двигателя. В этом случае электродвигатель начинает греться и гудеть. При длительной эксплуатации насоса происходит дополнительный износ подвижных частей по причине неравномерного вращения ротора двигателя.

В случае постоянно пониженного напряжения (в том числе на выходе ИБП) происходит увеличение силы тока в обмотках электромотора. Как следствие — существенный перегрев электромотора и выход его из строя. При пониженном напряжении циркуляционный насос работает в условиях повышенной нагрузки, происходит изменение в звуке работы двигателя. Очень низкое напряжение может приводить к аварийной остановке насоса и невозможности запуска насоса.

В случае повышенного напряжения (в том числе на выходе ИБП) увеличивается вероятность пробоя обмоток электродвигателя насоса. Существенное повышение напряжения приводит к перегреву насоса и выходу его из строя.

Изменение частоты подаваемого тока (в том числе на выходе ИБП для насоса) приводит к изменению скорости вращения ротора электродвигателя циркуляционного насоса. Как следствие — неравномерность подачи воды, сокращение срока службы насоса. 

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.

Настенные и напольные онлайн ИБП «Штиль» для насосов

Использование рекомендуемых ниже моделей однофазных ИБП «Штиль» гарантирует высокий уровень бесперебойности электроснабжения и надежности эксплуатации не только циркуляционных насосов и отопительных котлов с электронным управлением, но и любого другого чувствительного к электропитанию электрооборудования инженерных систем городских квартир, частных жилых домов или офисов.

Модельный ряд настенных онлайн ИБП

Серия SW представлена достаточно компактными устройствами небольшой мощности – 250 ВА, 500 ВА и 1 кВА. Такой выходной мощности даже с учетом высоких пусковых токов электродвигателей, превышающих номинальные в несколько раз, будет вполне достаточно для питания любого циркуляционного насоса системы отопления.

Новинка
ИБП SW250SL (250 ВА) Активная мощность, кВт0.225Форм-факторнастенныйТопологияon-line (с двойным преобразованием)Предельный диапазон входного напряжения, В90-295Номинальное выходное напряжение, В230Диапазон настройки выходного напряжения, В210-240 (требуется карта мониторинга IC-SNMP/Web или IC-SNMP/mini-USB)Точность стабилизации выходного напряжения, %±2Форма выходного напряжениячистая синусоидаМаксимальный выходной ток, А1,2Наличие встроенных батарейдаЭлектронный автоматический байпасдаГарантийный срок, мес24 Получить КП 16 200 ₽ В корзину Новинка
ИБП ST250 (250 ВА) Активная мощность, кВт0.225Форм-факторнапольныйТопологияon-line (с двойным преобразованием)Предельный диапазон входного напряжения, В90-295Номинальное выходное напряжение, В230Диапазон настройки выходного напряжения, В210-240 (требуется карта мониторинга IC-SNMP/Web или IC-SNMP/mini-USB)Точность стабилизации выходного напряжения, %±2Форма выходного напряжениячистая синусоидаМаксимальный выходной ток, А1,2Наличие встроенных батарейда (опция)Электронный автоматический байпасдаГарантийный срок, мес24 Получить КП 18 900 ₽ В корзину Новинка
ИБП SW250 (250 ВА) Активная мощность, кВт0.225Форм-факторнастенныйТопологияon-line (с двойным преобразованием)Предельный диапазон входного напряжения, В90-295Номинальное выходное напряжение, В230Диапазон настройки выходного напряжения, В210-240 (требуется карта мониторинга IC-SNMP/Web или IC-SNMP/mini-USB)Точность стабилизации выходного напряжения, %±2Форма выходного напряжениячистая синусоидаМаксимальный выходной ток, А1,2Наличие встроенных батарейда (опция)Электронный автоматический байпасдаГарантийный срок, мес24 Получить КП 16 480 ₽ В корзину Новинка
ИБП SW250LD (250 ВА) Активная мощность, кВт0.225Форм-факторнастенныйТопологияon-line (с двойным преобразованием)Предельный диапазон входного напряжения, В90-295Номинальное выходное напряжение, В230Диапазон настройки выходного напряжения, В210-240 (требуется карта мониторинга IC-SNMP/Web или IC-SNMP/mini-USB)Точность стабилизации выходного напряжения, %±2Форма выходного напряжениячистая синусоидаМаксимальный выходной ток, А1,2Наличие встроенных батарейнетЭлектронный автоматический байпасдаГарантийный срок, мес24 Получить КП 17 580 ₽ В корзину
ИБП SW500SL (500 ВА) Активная мощность, кВт0.4Форм-факторнастенныйТопологияon-line (с двойным преобразованием)Предельный диапазон входного напряжения, В90-295Номинальное выходное напряжение, В220Диапазон настройки выходного напряжения, В220-240Точность стабилизации выходного напряжения, %±2Форма выходного напряжениячистая синусоидаМаксимальный выходной ток, А2,3Наличие встроенных батарейдаЭлектронный автоматический байпасдаГарантийный срок, мес24 Получить КП 21 280 ₽ В корзину