В России местный экстремально холодный климат, богатые запасы природного газа и угля, а также структура городской инфраструктуры обусловили появление котлов. Котлы активно используются не только в промышленной сфере, но и частными лицами и коммерческими предприятиями. Будь то отдельный особняк, частный дом, небольшой городок или районы, не охваченные централизованными сетями теплоснабжения, практически в каждом домохозяйстве устанавливаются индивидуальные котлы. А если внезапно отключат электричество, котёл остановится — это не только сделает помещение холодным, но и может привести к замерзанию воды в системе отопления и даже к повреждению оборудования. Поэтому подготовка подходящего резервного источника питания для котла — крайне необходимая мера.
Почему котлу нужен резервный источник питания?
Возможно, вам интересно: котёл в большинстве случаев не использует электричество в качестве топлива, так почему же ему нужен источник питания? Для горения электричество действительно не нужно, но не забывайте, что сам котёл — это оборудование, а для запуска оборудования требуется электроэнергия. Многие думают, что электричество в котле нужно только для розжига или отображения температуры, но на самом деле всё гораздо сложнее. В современной системе водяного отопления электричество отвечает за три вещи, соответствующие трём различным этапам работы системы.
- Первая вещь: циркуляционная движущая сила, то есть заставить воду двигаться. Топливо может нагреть воду, но поток горячей воды полностью зависит от насоса. Если электричества нет, насос, естественно, тоже не работает. Насос не крутится — горячая вода остаётся в котле и не выходит, радиаторы всё время холодные. И как только установлен насос, отключение электроэнергии означает прерывание потока воды, что оказывает влияние разной степени на любой тип котла. Поэтому насос — это то, что нужно сохранить в первую очередь при отключении электроэнергии.
- Вторая вещь: управляющее оборудование. Как правило, внутри газовых настенных котлов и автоматических пеллетных котлов есть управляющая плата, которая является мозгом устройства. Она отвечает за считывание температуры, давления воды, сигнала пламени в реальном времени, а затем решает, насколько сильный огонь разжечь, как быстро вращать насос, когда остановиться. Без электричества эта плата тоже перестанет работать, и все решения будут потеряны.
- Третья вещь: розжиг. Например, газовые котлы в основном полагаются на электрическую искру для поджига основного пламени, а пеллетным котлам также нужен электрический нагревательный элемент для воспламенения пеллет. Как только электричество пропадёт, если эти два типа оборудования не были заранее включены, они не смогут запуститься.
Какие резервные источники питания можно использовать для котла?
Разобравшись, почему большинству котлов нужен резервный источник питания и какие части примерно потребляют электроэнергию, мы можем выбрать подходящий резервный источник питания в соответствии с потребностями. Ниже приведены наиболее распространённые на данный момент резервные источники питания для котлов, каждый из которых имеет свои особенности.
ИБП
ИБП, о котором здесь идёт речь, — это не тот, что используется в компьютерах, а специальный онлайн-ИБП для котлов. И использовать только встроенную небольшую батарею ИБП недостаточно — она может лишь кратковременно поддержать, она предназначена не для продолжительной работы котла, а для предотвращения внезапного отключения питания, защиты внутренних ключевых компонентов и обеспечения безопасного сброса остаточного тепла системы при отключении электроэнергии. Снаружи всё равно необходимо подключить аккумулятор для питания котла. Такие специальные ИБП для котлов имеют двойное преобразование: когда сетевое питание в норме, ИБП сначала преобразует переменный ток в постоянный для зарядки батареи, одновременно инвертируя его в чистый переменный ток для питания котла; при отключении сетевого питания он может напрямую и бесшовно обеспечить инверторный выход постоянного тока от батареи. Поэтому такое решение в сочетании с аккумулятором является наиболее подходящим, и оно больше подходит для городских квартир или пригородов с частыми, но кратковременными отключениями электроэнергии.
Генератор
При упоминании отключения электроэнергии нельзя обойти традиционный топливный генератор для питания оборудования, и он сам больше подходит для отдалённых районов, отдельных деревянных домов в пригороде или длительных отключений электроэнергии, вызванных снежными бурями. Потому что генератор может работать, пока есть топливо, независимо от того, как долго. И хотя это котёл, но он также включает такие точные устройства, как управляющая плата, поэтому при выборе генератора нужно обратить внимание. Обычный генератор с нестабильным напряжением нельзя напрямую подключать для питания котла — он легко может сжечь плату управления котла, поэтому необходимо выбрать модель с функцией автоматической стабилизации напряжения. Но лучшим выбором является цифровой инверторный генератор, потому что он выдаёт более чистую форму волны и может автоматически регулировать скорость вращения в зависимости от нагрузки, что особенно экономит топливо. Кроме того, можно комбинировать генератор с ИБП: когда только происходит отключение электроэнергии, сначала подхватывает ИБП, а если отключение затягивается, подключается генератор, который питает ИБП, а ИБП затем фильтрует электричество и подаёт его котлу и заряжает батарею.
Портативный источник питания
Портативный источник питания — это крупногабаритное мобильное устройство электроснабжения со встроенной батареей высокой удельной энергии и различными интерфейсами вывода переменного и постоянного тока, по сути, большой пауэрбанк, который можно переносить куда угодно. В последние годы портативные источники питания стали очень популярны в разных странах, потому что они безопаснее и прочнее обычных аккумуляторов и имеют много интеллектуальных систем, таких как BMS и т.д. Они тише и не создают шума и загрязнения по сравнению с традиционными топливными генераторами, а затраты на обслуживание ниже. К тому же у них много сценариев применения: их можно использовать не только как домашний резервный аккумулятор, но и брать с собой в поход. Их главная особенность в том, что батарея, инвертор, контроллер солнечной зарядки и система управления батареей упакованы в один корпус — очень высокая степень интеграции.
Причём в России при домашнем использовании портативный накопитель энергии часто надолго подключают к котлу в качестве «постоянной няньки по электричеству», а не для временного спасения. Способ подключения: розетка → источник питания → котёл. Таким образом, в обычное время сетевое электричество проходит напрямую, минуя батарею и инвертор; как только происходит отключение электроэнергии, портативный источник питания автоматически переключается за 10–20 миллисекунд, и котёл совершенно не ощущает отключения. Ведь в экстремально холодных регионах без котла никак нельзя, и к тому же это делается потому, что если сеть часто мигает, при временном подключении просто не успеешь — котёл при отключении питания выдаст ошибку и заблокируется.
Домашняя система накопления энергии
Ещё один способ — установить дома систему накопления энергии, тогда такие устройства с особенно высоким потреблением электроэнергии, как электрический котёл, тоже смогут работать при отключении электроэнергии. Домашняя система накопления энергии — это более продвинутый, чем портативный, резервный источник питания на уровне всего дома, состоящий из гибридного инвертора и батареи большой ёмкости, причём можно дополнительно установить солнечные панели для подпитки дома солнечной энергией. Она может не только обеспечить работу электрического котла, но и вместе с ним сохранить работу насосов всего дома, освещения, холодильника. В обычное время, когда сетевое питание в норме, она работает в режиме байпаса и попутно заряжается; как только происходит отключение электроэнергии, она за 10 миллисекунд бесшовно переключает источник питания на питание от накопителя.
Но при использовании в России нужно учесть несколько моментов: литиевые батареи боятся холода, для них необходимо предусмотреть специальное утеплённое помещение для распределительного щита с температурой 10–25 °C, иначе зимой они вообще не смогут заряжаться; кроме того, зимой солнечные панели легко покрываются толстым слоем снега и не могут вырабатывать электроэнергию, поэтому солнечная энергия может служить в основном только летним дополнением, а зимой придётся полагаться на зарядку по ночному тарифу или на генератор.
Одинаковы ли потребности в резервном источнике питания у разных типов котлов?
Разные котлы по-разному ведут себя после отключения электроэнергии и сталкиваются с разными угрозами, поэтому логика выбора типа резервного источника питания, естественно, тоже разная.
Газовый настенный котёл
Работа таких устройств, как газовый котёл, почти полностью зависит от электричества. Его плата управления нуждается в электричестве для измерения температуры и регулировки степени открытия газового клапана; его насос нуждается в электричестве для поддержания циркуляции; даже розжиг нуждается в электричестве для запуска. Поэтому при отключении электроэнергии все эти три важных этапа прерываются одновременно.
Поэтому для такого оборудования при выборе источника питания обязательно нужен ИБП или портативный источник питания с чистым синусоидальным выходом. Потому что плата управления газового котла очень чувствительна к форме волны напряжения, модифицированная или прямоугольная волна повредит схему или двигатель. Что касается мощности, можно не выбирать слишком большую, непрерывной около 500 Вт достаточно. Но если это двухконтурная модель, у неё есть ещё действие трёхходового клапана, потребление электроэнергии будет выше, поэтому ёмкость также рекомендуется выбирать больше.
Котёл на твёрдом топливе
Котлы на твёрдом топливе делятся на 2 типа: один — традиционный ручной котёл, то есть нужно самому подкладывать уголь, дрова; другой — автоматический пеллетный котёл, который сжигает прессованные древесные пеллеты, подаваемые в топку шнеком, и имеет панель управления для регулировки температуры. Как только отключается электричество, у традиционного котла, поскольку остатки топлива ещё горят, вода ещё есть, но насос из-за отключения остановился, вода не циркулирует, и вода в котле будет продолжать нагреваться — это очень опасно. А потребность такого котла в резервном источнике питания заключается только в питании циркуляционного насоса.
А автоматический пеллетный котёл при отключении электроэнергии ведёт себя иначе: как только электричество отключается, шнек перестаёт двигаться и больше не подаёт топливо в топку. Но в топке ещё остаётся ранее горевшее топливо и зола, и даже остаточное тепло может достигать нескольких сотен градусов, тепло продолжает накапливаться в водяной рубашке. Хотя открытого огня нет, остаточное тепло всё равно может вскипятить воду, опасность сохраняется. В таком случае после отключения электроэнергии резервная батарея должна питать не только насос, но и плату управления и шнек в течение нескольких секунд, чтобы они протолкнули оставшиеся пеллеты для дожигания и предотвращения обратной вспышки, поэтому при выборе источника питания ёмкость следует выбирать больше.
Электрический котёл
Электрический котёл по сравнению с предыдущими при отключении электроэнергии, наоборот, самый безопасный. Электрический котёл нагревается электричеством, и как только электричество отключается, нагревательный элемент немедленно полностью останавливается. Нет открытого огня, нет остатков с температурой в сотни градусов, не создаётся давление пара, поэтому он не взорвётся и не выкипит досуха.
Но именно потому, что он полностью зависит от электричества, если после отключения электроэнергии вы захотите снова запустить его, мощность резервного источника питания будет уже не обычные несколько сотен ватт. Домашний основной электрический котёл обычно начинается от 6 кВт, большие — от десяти с лишним кВт, а обычные портативные источники питания имеют выходную мощность обычно от 1 кВт·ч до 3 кВт·ч, и с таким высоким потреблением, как у электрического котла, они вообще не справятся. Даже если кое-как подключить, батарея разрядится за крайне короткое время. В таком случае не рекомендуется больше подбирать источник питания, нужно сменить подход: либо запастись отдельным керосиновым обогревателем или газовым инфракрасным излучателем в качестве альтернативного источника тепла, либо до отключения электроэнергии активно слить воду из системы и продуть трубопроводы, чтобы предотвратить замерзание.
Какая мощность/ёмкость нужна котлу?
У разных типов котлов их мощность, требования к форме волны и логика автономной работы разные. При выборе резервного источника питания для котла в основном смотрят на 2 показателя: мощность и ёмкость. Многие пользователи думают, что если они купили газовый настенный котёл на 24 кВт, то им обязательно нужен источник питания на 24 кВт, и часто клиенты спрашивают нас, есть ли у нас такой источник питания. На самом деле это заблуждение: 24 кВт — это тепловая мощность, производимая газом, а источник питания должен обеспечивать только электрическую мощность, необходимую для работы системы, и такая большая мощность вовсе не нужна.
- Расчёт мощности: при расчёте необходимой мощности нужно учитывать не только номинальную мощность оборудования, но и пиковую мощность в момент включения.
Например, у газового котла в обычное время электроэнергию потребляют в основном четыре места: циркуляционный насос, толкающий воду, плата управления, выполняющая роль мозга, вентилятор, отвечающий за отвод дымовых газов и подачу воздуха, и система розжига. При нормальной работе их общая мощность обычно составляет всего от 80 Вт до 300 Вт. Но в момент запуска ударная мощность двигателя насоса может подскочить до 300 Вт – 800 Вт и выше. Поэтому при покупке источника питания недостаточно смотреть только на номинальную мощность — необходимо выдержать пусковой пик, иначе при запуске насоса источник питания отключится.
- Расчёт ёмкости и времени автономной работы: это вопрос, который всех больше всего интересует. Вот формула для примерной оценки:
Время автономной работы (часы) ≈ Доступная ёмкость батареи (Вт·ч) × 0,85 (потери инвертора) ÷ Среднее потребление системы (Вт)
Если используется традиционный аккумулятор на 12 В, можно сначала перевести единицы измерения, а затем рассчитать: напряжение (12 В) × ёмкость (А·ч) = общая ёмкость (Вт·ч). Например, батарея 12 В 100 А·ч имеет теоретическую ёмкость 1200 Вт·ч. По формуле выше, если среднее потребление системы 100 Вт, теоретическое время автономной работы составит около 10 часов.
Но на практике вы обнаружите, что она продержится дольше, чем рассчитанное теоретическое значение. Потому что котёл не работает на полную нагрузку 24 часа в сутки. Например, газовый настенный котёл работает периодически. Когда температура воды достигает заданного значения, горелка и вентилятор останавливаются, и только циркуляционный насос работает с низким потреблением; когда температура воды падает, происходит повторный розжиг и работа. Если дом хорошо утеплён, коэффициент заполнения работы котла на полную нагрузку составляет всего 50%–70%. То есть фактическое время работы будет на 30%–50% больше, чем результат, рассчитанный по полной мощности.
| Конфигурация системы отопления | Среднее потребление (Вт) | Рекомендуемая мощность ИБП / станции | Рекомендуемая емкость АКБ | Примерное время автономии |
| Одноконтурный / двухконтурный газовый котел (только 1 встроенный насос) | 100 – 130 Вт | ≥400 – 500 Вт | 500 Вт·ч (~40–50 А·ч) 1000 Вт·ч (~100 А·ч) | ~ 3 – 4 часа ~ 8 – 10 часов |
| Газовый котел + теплый пол (котел + 1–2 дополнительных насоса смесительного узла) | 180 – 250 Вт | ≥600 – 800 Вт | 1000 Вт·ч (~100 А·ч) 2000 Вт·ч (~200 А·ч) | ~ 4 – 5 часов ~ 8 – 10 часов |
| Пеллетный котел с автоподачей (насос + шнек + ТЭН розжига) | 150 – 400 Вт (пик при розжиге выше) | ≥800 – 1000 Вт | 1500 – 2000 Вт·ч | ~ 5 – 8 часов |
| Твердотопливный котел (дрова / уголь) (только резерв главного насоса от закипания) | 60 – 90 Вт | ≥300 Вт | 500 Вт·ч (~40–50 А·ч) | ~ 6 – 8 часов |
Несколько моментов, на которые обязательно нужно обратить внимание при покупке резервного источника питания для котла
При выборе резервного источника питания для котла нужно обращать внимание не только на самые распространённые параметры — мощность, ёмкость, пусковой пик, — но и внимательно учесть следующие моменты:
1. Форма волны должна быть чистой синусоидой. Насосы и вентиляторы в котле — это электроприборы с катушками, работающие за счёт магнитного поля, а плата управления — это высокоточные электронные компоненты, и они очень требовательны к качеству электроэнергии. Если сэкономить и купить источник питания с модифицированной волной, это приведёт к очень прямым проблемам: в лёгком случае насос будет гудеть, скорость вращения будет нестабильной, нагрев сильным; в тяжёлом случае это напрямую помешает или даже сожжёт систему управления котла или сожжёт двигатель насоса. Поэтому при покупке резервного источника питания нужно обязательно убедиться, что указан «выход чистого синусоидального тока».
2. Стабилизация напряжения и время переключения. В России колебания в электросети очень большие: в пригородах или частных домах напряжение часто скачет между 160 В и 260 В. Хороший резервный источник питания должен иметь встроенную функцию стабилизации напряжения, самостоятельно стабилизировать при колебаниях в сети и не переключаться на батарею при каждом колебании, иначе батарея быстро выйдет из строя. Кроме того, время переключения должно быть менее 10 миллисекунд. Если больше 10 миллисекунд, плата управления котла решит, что питание было отключено, и сразу перезапустится или выдаст ошибку. Только бесшовное переключение за миллисекунды позволит котлу ничего не заметить.
3. Возможность расширения батареи и мощность зарядного устройства. Обычный компьютерный ИБП может продержаться всего 10–15 минут, а котлу нужно работать несколько часов или даже больше десяти часов или ещё дольше, поэтому обязательно нужно покупать модель с поддержкой внешнего подключения батареи большой ёмкости. И ещё один момент: если вы подключили внешнюю большую батарею на 100 А·ч–200 А·ч, но встроенное зарядное устройство источника питания имеет ток всего 1 А–2 А, то на полную зарядку этой большой батареи уйдёт несколько дней. Тогда получится ситуация, когда после предыдущего отключения электроэнергии батарея разрядилась, ещё не успела зарядиться, а следующее отключение уже наступило, и заряд в батарее никогда не будет полным. Поэтому рекомендуется выбирать зарядный ток как минимум от 10 А–20 А, чтобы за несколько часов насытить большую батарею и гарантировать, что к следующему отключению она будет в полностью заряженном состоянии.
