Jak funguje nepřerušitelný zdroj napájení pro kotel?

V mnoha regionech Ruska majitelé soukromých domů a někdy i bytů instalují autonomní topné kotle různých typů. Každá z těchto jednotek však vyžaduje nepřetržité napájení, díky čemuž jsou majitelé závislí na stabilitě elektrické sítě. Bohužel nelze jejich stav označit všude za uspokojivý. A tady přicházejí na pomoc UPS.

V tomto článku si povíme o zásadách jejich výběru v závislosti na typech topných systémů na bázi plynového, tuhého paliva, peletového nebo naftového kotle.

Základní požadavky na UPS pro topný kotel

Stejně jako při výběru jakéhokoli jiného zařízení musí nepřerušitelný zdroj napájení pro kotel splňovat určité požadavky. V této situaci jsou nejdůležitější z nich následující charakteristiky.

1. Síla

Vzhledem k tomu, že UPS je určena pro topný kotel, který nepracuje na elektřinu, může být jeho výkon relativně nízký. Vypočítá se sečtením maximálního výkonu samotného kotle a oběhových čerpadel. Ve většině případů konečná hodnota nepřesahuje několik stovek wattů.

2. Výstupní signál

Jedním z hlavních úkolů UPS je přeměnit stejnosměrný proud na střídavý proud, když je v případě výpadku napájení napájeno z baterie. Nízkonákladové modely při modulaci vstupního signálu vytvářejí na výstupu stupňovitý průběh proudu neboli meandr. U oběhových čerpadel, která jsou zvláště citlivá na nestabilní napětí, je to plné:

• mikrovibrace;
• zvýšená hladina hluku;
• zvýšená spotřeba energie;
• snížená životnost.

Výsledkem je, že snaha ušetřit na UPS má za následek ještě vyšší konečné náklady. Z tohoto důvodu je doporučeno ke kotli zakoupit nepřerušitelné zdroje s kvalitním výstupním signálem, které na výstupu tvoří dokonale čistou sinusovku. Počáteční náklady v tomto případě budou vyšší, ale během provozu topného zařízení se mnohonásobně zaplatí.

3. Přes nulu

Volba tohoto parametru závisí na typu kotle. Fázově nezávislé modely mohou být vybaveny standardními UPS. U fázově závislých budete potřebovat technologicky vyspělejší jednotku, vybavenou funkcí průchozí nuly.

4. Filtrace napětí

Další důležitou charakteristikou je provoz nepřerušitelného zdroje energie pro plynový nebo jiný kotel se vstupním napětím.

Nejjednodušší a nejdostupnější variantou z hlediska provozu je offline UPS. Nazývají se také Standby, zálohování nebo zálohování. Princip fungování takové UPS spočívá v tom, že v případě výpadku napájení se systém jednoduše přepne na záložní napájení z baterie. Vzhledem k tomu, že v obvodu není žádný usměrňovač a v normálním režimu není potřeba měnič, je účinnost takového systému velmi vysoká. Existují ale i nevýhody: chybějící stabilizace vstupního napětí a rychlejší opotřebení baterie při častých krátkodobých výpadcích (ve srovnání s jinými typy UPS).

Budget class UPS – line-interactive UPS. Jak název napovídá, když je napětí v povoleném rozsahu, takové modely pracují v tranzitním režimu, pouze stabilizují napětí v rozmezí 10 %. Pokud přepětí překročí povolené hodnoty, dojde k okamžitému přepnutí do invertorového režimu a z baterie začne proudit energie.

Technologicky vyspělejší třída – online UPS. Jeho hlavní výhodou není periodický, ale nepřetržitý provoz měniče, vytvářející na výstupu ideální sinusoidu. Zakoupením takového UPS získává majitel dvě výhody:

• kvalita výstupního proudu je vždy stabilní a nezávisí na kolísání napětí v síti;
• Online nepřerušitelný zdroj se nestará o dobu přepnutí ze sítě na baterie nebo naopak.

Online UPS má ale také své nevýhody. Vzhledem k tomu, že tento typ UPS má dvojitou konverzi (ve skutečnosti pracují dvě zařízení současně – nabíječka a invertor), bude účinnost takového systému nižší než u offline a linkově interaktivních. Navíc, protože jsou baterie v neustálém vybíjení-vybíjení, jejich životnost bude kratší než u line-interactive UPS.

Takový UPS pro plynové a jiné typy kotlů bude stát mnohem více, ale pro drahé a citlivé zařízení je jeho nákup velmi relevantní.

5. Která UPS je nejlepší pro topný kotel s vestavěnou nebo externí baterií?

Na první pohled je výhodnější vestavěná možnost. Ale to platí pouze pro systémy, kde přípustná doba pro vypnutí hlavního zdroje napájení nepřesahuje 10-15 minut. V opačném případě se doporučuje přejít na druhou možnost a pro zvýšení kapacity můžete použít baterie pracující v paralelním zapojení.

UPS pro kotel vybíráme s ohledem na uvedené parametry

Pro správnou volbu budete muset určit úroveň maximální spotřeby. Topný systém kromě kotle obvykle obsahuje pomocná čerpadla, elektrické ventilátory a některá další zařízení spotřebovávající elektrickou energii. Když je externí napájení vypnuto, UPS musí dodávat energii rovnající se + 20 % celkového výkonu všech těchto zařízení. Z tohoto důvodu se první kritérium – síla – vypočítá takto:

• sečtěte spotřebu energie všech prvků topného systému;
• k výslednému číslu připočtěte 20 % (přičtení je způsobeno nutností dodávat vysoký startovací proud při spínání napájení);
• Z celé řady UPS vybíráme ty, jejichž výkon je roven nebo o něco větší než získaný výsledek.

Příklad: při maximální spotřebě kotle 200 W, pomocných čerpadlech celkem 250 W a řídící elektronice 50 W zvolíme zdroj nepřerušitelného napájení o jmenovitém výkonu (200+250+50)+20 % = 600 W nebo o něco více . Není vhodné se zaměřovat na příliš velkou výkonnostní rezervu, protože to povede pouze ke zbytečnému přeplácení.

Dalším důležitým parametrem pro výběr nejlepšího zdroje nepřerušitelného napájení pro topný kotel je trvání nepřetržitého provozu. Může to určit pouze majitel domu na základě individuálních charakteristik vnějších sítí v jeho domě. Pokud je ve většině případů doba trvání výpadků krátkodobá a nepřesáhne 15 minut, doporučuje se zvolit UPS s vestavěnou baterií. Pokud dojde k výpadku proudu na delší dobu, budete muset nezávisle určit maximální dobu, po kterou by měly baterie dodávat energii prvkům systému.

Protože vztah mezi spotřebou elektřiny a kapacitou baterie není lineární, uvádíme tabulku vztahů mezi těmito dvěma veličinami.

V námi uvedeném příkladu se spotřebou cca 180 W baterie s kapacitou 18Ah poskytne 1 hodinu výdrže baterie a baterie s kapacitou 55Ah 3 hodiny.

Pozor byste si měli dát i na stabilitu napětí ve vaší domácí síti. Pokud jsou rozdíly velké a přesahují rozsah 195 – 235 V, je třeba zakoupit model UPS s vestavěnou stabilizací, případně dokoupit externí stabilizátor. V opačném případě povedou hluboké poklesy napětí k neodůvodněně častému zapínání UPS a prudkému snížení její životnosti.

Optimální výběr nejlepší UPS pro topný kotel

Shrneme-li výše uvedená fakta, můžeme vyvodit následující závěry:

• Pokud je výkon zařízení malý a v síti dochází k mírným výkyvům, pak má smysl zvolit linkově interaktivní UPS.
• Při značné zátěži a stabilní centrální síti je lepší koupit off-line UPS, protože jsou nejúčinnější (a pokud dochází k častým poklesům napětí, stačí nainstalovat stabilizátor před UPS).
• Pokud dochází k velkým poklesům napětí v síti a neplánujete instalovat stabilizátor, pak byste měli dát přednost on-line UPS s neustále fungujícím měničem, ideální sinusovkou na výstupu a rozsahem vyrovnání napětí 130 – 300 voltů.

Na zimu 2005-06 budeme asi ještě dlouho vzpomínat. Co můžeme říci o Rusku, kdyby západní Evropa byla zamrzlá a bez elektřiny.

Právě v důsledku abnormálních povětrnostních podmínek prudce vzrostla poptávka po nepřerušitelných zdrojích energie pro zajištění provozu kotlů ve venkovských domácnostech v „nouzové“ situaci. A to se stalo téměř všude. Nutno podotknout, že v uvedeném období poptávka po tomto zařízení, tzn. na nepřerušitelné zdroje energie pro kotle, výrazně převyšovala nabídku.

Nepřerušitelný zdroj energie nebo elektrický generátor?

Elektrická část kotlů na plyn, naftu a tuhá paliva spotřebuje zpravidla zanedbatelnou elektrickou energii. Pro zajištění elektrické energie do těchto kotlů během období bez napětí ve vnější síti je mnohem nákladově efektivnější použít vhodné zdroje nepřerušitelného napájení spíše než benzínové nebo dieselové elektrické generátory.

Nepřerušitelné zdroje napájení (UPS/UPS) mají řadu výhod:

• delší doba mezi poruchami;
• není potřeba pravidelná údržba a výměna spotřebního materiálu (kromě baterií);
• nehlučnost práce;
• žádné provozní náklady;
• snadnost instalace a připojení.

Pro kvalitní napájení oběhových čerpadel a elektronické jednotky kotle musí být splněna řada podmínek z UPS:

• sinusový průběh napětí;
• dodržování standardních hodnot napětí a frekvence;
• široký rozsah vstupního napětí, ve kterém nepřechází nepřerušitelný zdroj napájení na bateriový provoz;
• filtrační vlastnosti;
• ochrana proti hlubokému vybití baterie;
• v případě přetížení UPS (nebo poruchy) dojde k nouzovému režimu „By-pass“.

Kromě toho je nutné zajistit, aby zařízení fungovalo autonomně po dostatečně dlouhou dobu. Záložní zdroje napájení všechna tato kritéria splňují.

V tomto článku bychom rádi uvedli řadu doporučení, pokud jde o správnou volbu UPS pro kotel a čas potřebný k udržení nepřetržitého provozu v „nouzovém“ režimu.

Důležité vědět při výběru UPS pro plynové kotle

1. Je velmi žádoucí, aby UPS byla vyrobena pomocí „on-line“ technologie, jinak známé jako „dvojitá konverze“. Jeho výhoda spočívá také v tom, že na výstupu „produkuje čistý sinus“ nejen v bateriovém režimu, ale i při provozu ze vstupního síťového napětí.
2. Pro udržení „nouzového“ provozu po dlouhou dobu (hodiny nebo desítky hodin) se zpravidla volí zařízení v konfiguraci LT (Long Time). Od standardního zařízení se liší tím, že neobsahuje interní baterie a je vybaven inteligentní vysoce výkonnou nabíječkou. K UPS jsou připojeny baterie požadované kapacity (pro dlouhou dobu provozu).
3. Volba kapacity baterie, měřená v ampérhodinách (Ah), se provádí v závislosti na požadované době udržení napájení vaší chaty v „nouzovém“ provozním režimu a výkonu zátěže.

Zkušenosti ukazují, že výkon domácích kotlů se zpravidla pohybuje v rozmezí 50–300 wattů, což odpovídá přibližně 70–400 voltampérům.

Hodnocení: UPS pro plynové kotle

Na základě výše uvedeného naše společnost na základě zpětné vazby od našich zákazníků sestavila hodnocení osvědčených UPS pro kotle. Splňují všechny výše uvedené požadavky.

Příklady sad UPS s externími bateriemi

100 W	150 W	200 W
3 h 00 min	1 h 45 min	1 h 20 min