UPS do gazowych kotłów grzewczych: jak wybrać, TOP-12 najlepszych modeli, porady dotyczące konserwacji

Przy instalacji kotła grzewczego z pompą i sterowaniem elektronicznym zaleca się od razu zakupić zasilacz awaryjny (UPS). To urządzenie pozwoli na dalsze ogrzewanie pomieszczeń nawet przy braku zasilania. Ale nie każde urządzenie jest w stanie zapewnić pracę sprzętu przez długi czas.

Opowiemy, jak prawidłowo dobrać UPS do kotłów gazowych. W zaproponowanym przez nas artykule szczegółowo opisano stosowane w praktyce odmiany, a także przedstawiono ranking najlepszych modeli UPS. Dzięki naszym zaleceniom wybór i eksploatacja urządzenia, jak i całego systemu grzewczego, nie sprawią najmniejszych problemów.

Konieczność stosowania UPS do kotłów grzewczych

Większość nowoczesnych kotłów gazowych wymaga stałego podłączenia do źródła zasilania. Z sieci działa pompa obiegowa, moduł sterujący, system zapłonu, wymuszona wentylacja.

Zaawansowani użytkownicy sprzętu grzewczego instalują moduły GMS, umożliwiające zdalne sterowanie systemami. W przypadku wyłączenia zasilania praca wszystkich wymienionych urządzeń ustaje, a ogrzewane pomieszczenie zaczyna się wychładzać.

Łatwiej zainstalować UPS i zapobiec zapaleniu się elementów elektronicznych kotła gazowego wskutek przeciążeń, niż płacić za skutki rozległego pożaru

Elementy elektroniczne kotłów gazowych są również wrażliwe na parametry napięcia. Duża rozległość sieci elektroenergetycznych w domach podmiejskich często prowadzi do jego obniżenia w sieci, a także do pogorszenia charakterystyk częstotliwościowych prądu. W rezultacie kocioł może pracować z przerwami lub w ogóle się nie włączać.

Wszystkie problemy elektryczne rozwiązuje się poprzez instalację UPS, a niektóre modele są w stanie nie tylko zapewnić zasilanie rezerwowe, ale także skorygować wady napięcia i częstotliwości.

Automatyczna stabilizacja napięcia przez UPS pozwala zmniejszyć obciążenia przetworników elektrycznych płyty kotła gazowego i wydłużyć ich żywotność.

Zaletami instalacji UPS dla kotła gazowego są:

1. Ochrona przed skokami napięcia. Koszt UPS jest wielokrotnie niższy niż cena nowej płyty elektronicznej do kotła.
2. Prostota montażu, niewymagająca specjalistycznych umiejętności.
3. Automatyczna kontrola parametrów elektrycznych sieci.
4. Żywotność do 5-7 lat.
5. Brak konieczności serwisowania.
6. Cicha praca.

Przy silnych mrozach zatrzymanie urządzeń grzewczych nawet na kilka godzin może doprowadzić do pęknięcia rur znajdujących się blisko ulicy. Dlatego zapewnienie ciągłości pracy kotła za pomocą UPS nie jest fanaberią, ale racjonalnym rozwiązaniem oszczędzającym czas i pieniądze.

Zasada działania UPS

Głównym zadaniem UPS jest dostarczenie do sieci napięcia o wystarczającej mocy w przypadku zaniku zasilania. Przełączenie na zasilanie z akumulatorów (AKU) musi nastąpić w ułamku sekundy, aby podłączone urządzenie nie zdążyło się wyłączyć.

UPS-y są również w stanie stabilizować napięcie, prostować sinusoidę i utrzymywać częstotliwość prądu w normie. Jednak nie wszystkie modele posiadają dodatkowe funkcje.

Wybierając UPS do systemu grzewczego, można wziąć mocniejsze urządzenie, aby w razie potrzeby podłączyć do niego dodatkowe urządzenia.

Budowa UPS nie jest jednakowa.

W maksymalnej konfiguracji UPS składa się z następujących elementów:

• obudowa;
• akumulator;
• przetworniki prądu i napięcia (inwertery, prostowniki itp.);
• przełącznik;
• mikroukład sterujący.

Dla pracy podłączonego urządzenia ważne są następujące parametry UPS:

1. Rodzaj krzywej napięcia wyjściowego: przybliżona (aproksymowana) lub zwykła sinusoida. Pierwszy wariant jest mniej preferowany, ponieważ jest nietypowy dla większości urządzeń elektronicznych i prowadzi do ich zwiększonego zużycia.
2. Pobór mocy. Silniki pompy i wentylatora mają wysokie prądy rozruchowe, dlatego maksymalna wydajność UPS musi być co najmniej 2 razy wyższa od poziomu zużycia energii przez kocioł.
3. Szybkość przełączania na zapasowe źródło zasilania. Im jest wyższa, tym lepiej dla podłączonego urządzenia.
4. Pojemność elektryczna. Od niej zależy czas pracy autonomicznej całego systemu grzewczego. Aby zwiększyć pojemność, do UPS można podłączyć dodatkowe zewnętrzne akumulatory.
5. Żywotność. Zależy od trybu eksploatacji i wewnętrznej struktury baterii.
6. Zakres wejściowych parametrów sieci, które pozwalają UPS-owi dostarczać akceptowalne napięcie, częstotliwość i sinusoidę bez przełączania na akumulatory.
7. Obecność uziemienia (tzw. przelotowego zera).

W trybie autonomicznym UPS-y są w stanie generować 2 rodzaje sinusoidy:

• gładką;
• aproksymowaną.

Gładka sinusoida jest bardziej akceptowalna i zawsze gwarantuje normalną pracę podłączonego sprzętu.

Podane czasy pracy urządzenia od zasilacza UPS są orientacyjne. Dokładny czas można poznać poprzez testowanie konkretnego zestawu sprzętu.

Koszt zasilaczy UPS zależy bezpośrednio od pojemności akumulatorów, dodatkowej funkcjonalności, a także zgodności wyjściowych parametrów prądu i napięcia z wartościami normatywnymi. Jednak nawet najtańszy UPS jest lepszy niż jego całkowity brak.

Rodzaje zasilaczy awaryjnych

Producenci zasilaczy UPS produkują urządzenia dla każdego budżetu finansowego, ale im droższe, tym wyższa jego funkcjonalność i autonomiczny czas pracy.

Ze względu na zasadę działania, UPS można podzielić na trzy główne kategorie: ciągłe (typ on-line), liniowo-interaktywne i rezerwowe (typ off-line). Bardziej szczegółowo każdy rodzaj zasilaczy UPS zostanie omówiony dalej.

Wariant #1: rezerwowe

W przypadku obecności energii elektrycznej w sieci, rezerwowy lub off-line UPS pełni rolę pośrednika, przekazując napięcie i prąd o tych samych parametrach, jakie są na wejściu do urządzenia.

Dopiero przy odłączeniu energii elektrycznej lub wyjściu jej parametrów poza zaprogramowany zakres, UPS przełącza podłączone urządzenie na zasilanie z akumulatora.

Elementy sterowania niedrogich rezerwowych zasilaczy UPS ograniczają się zwykle do jednego przycisku, a różne kombinacje jego naciśnięć pozwalają regulować pracę urządzenia.

Rezerwowe zasilacze UPS są zwykle wyposażone w akumulatory o pojemności 5-10 Ah, które wystarczają do ciągłej pracy kotła przez 10-30 minut. Ich głównymi funkcjami są zapobieganie natychmiastowemu zatrzymaniu urządzeń grzewczych i zapewnienie czasu na ich prawidłowe ręczne wyłączenie.

Zalety UPS off-line to:

1. Brak hałasu.
2. Wysoka sprawność przy zasilaniu z sieci.
3. Niska cena.

Wady zasilaczy UPS off-line:

1. Czas przełączania na akumulator wynosi 4-12 ms.
2. Brak możliwości korekty parametrów napięcia i prądu.
3. Praca z generatora benzynowego jest niebezpieczna dla kotła, ponieważ parametry sinusoidy nie są zachowane.
4. Mała pojemność akumulatora.

Wiele modeli rezerwowych zasilaczy UPS umożliwia instalację zewnętrznych akumulatorów, dzięki którym czas ich autonomicznej pracy może zostać wydłużony. Ale nawet z mocnym akumulatorem pozostaną one jedynie przełącznikami zasilania kotła z sieciowego na autonomiczne.

Wariant #2: liniowo-interaktywne

Zasilacze UPS typu liniowo-interaktywnego są bardziej zaawansowane niż rezerwowe. Oprócz akumulatora, te urządzenia mają stabilizatory napięcia, co pozwala im zapewniać na wyjściu 220 V.

Droższe modele potrafią analizować kształt sinusoidy i przełączać zasilanie na akumulatory, gdy jej zniekształcenie przekracza 5-10%. Takie UPS nie są w stanie korygować kształtu sinusoidy podczas pracy z sieci.

Zarządzanie line-interaktywnym UPS jest bardziej złożone. Zazwyczaj pozwala ono na ustawienie granic zakresu napięcia wejściowego oraz czasu opóźnienia włączenia podłączonego sprzętu.

Line-interaktywne modele o dużej mocy wyjściowej często instaluje się na wejściu instalacji elektrycznej w domu. Zazwyczaj podłącza się do nich pojemne akumulatory zewnętrzne.

Zalety line-interaktywnych UPS są następujące:

1. Krótki czas przełączania na tryb autonomiczny – 2-10 ms, co praktycznie nie wpływa na działanie podłączonego sprzętu.
2. Wysoka sprawność przy zasilaniu z sieci.
3. Możliwość stabilizacji napięcia nawet bez akumulatora.

Wady line-interaktywnych UPS:

1. Brak możliwości wpływania na kształt sinusoidy przy zasilaniu z sieci.
2. Pojemność ograniczona do 5 kVA.
3. Brak korekcji częstotliwości prądu.

Line-interaktywne UPS są kupowane częściej niż rezerwowe, ponieważ są dodatkowo wyposażone w stabilizator napięcia, umożliwiający bardziej poprawne działanie sprzętu grzewczego.

Wariant #3: ciągłe

Parametry wyjściowe sieci elektrycznej w przypadku ciągłych (on-line) UPS nie zależą od ich charakterystyki wejściowej. Podłączony sprzęt jest zawsze zasilany z baterii, niezależnie od obecności napięcia na wejściu. Zapewnia to dwuetapowa konwersja energii elektrycznej.

Najpierw napięcie wejściowe jest obniżane, prąd zmienny prostowany, a energia elektryczna wykorzystywana do ładowania baterii.

Ciągłe UPS mają kosztowny, wieloskładnikowy układ, który opłaca się ekonomicznie tylko przy dużej mocy podłączonego sprzętu i odpowiedniej pojemności baterii.

Podczas oddawania energii elektrycznej zachodzi proces odwrotny. Energia jest pobierana z zacisków baterii, prąd zamieniany na zmienny, napięcie podwyższane i podawane na wyjście UPS.

W rezultacie podłączony sprzęt działa w pełni autonomicznie, ze stabilnymi parametrami elektrycznymi. Nie straszne mu są skoki napięcia, zniekształcenia sinusoidy ani nawet uderzenia pioruna. Czynniki zewnętrzne mogą uszkodzić UPS, ale nie podłączony do niego podgrzewacz gazowy lub kocioł stojący.

Zalety ciągłych UPS:

1. W przypadku odłączenia zasilania, zasilanie podłączonych urządzeń nie zostaje przerwane.
2. Stabilne parametry napięcia i częstotliwości, prawidłowa sinusoida, co jest szczególnie ważne przy podłączaniu kotła gazowego.
3. Ochrona przed nieoczekiwanym wzrostem napięcia.
4. Bezproblemowe podłączenie do generatora benzynowego w celu uzupełnienia ładowania.
5. Możliwość regulacji napięcia wyjściowego.

Główne wady ciągłych (on-line) UPS:

1. Zwiększony hałas i wydzielanie ciepła podczas pracy wentylatora.
2. Niska sprawność (80-94%)
3. Koszt zasilaczy UPS online przewyższa cenę modeli line-interactive dwu-, trzykrotnie.

Zalety UPS typu online są oczywiste. Te zasilacze awaryjne są dość drogie, ale zapewniają maksymalną możliwą ochronę elektryczną kotła gazowego. Po podłączeniu do nich akumulatorów o dużej pojemności nie trzeba martwić się o normalną pracę urządzeń grzewczych nawet podczas zaniku zasilania.

Zasady wyboru UPS

Wrażliwość elektroniki kotłów gazowych nie pozwala oszczędzać na niezawodności i funkcjonalności UPS-ów. Wybór UPS do kotła grzewczego jest dość skomplikowany ze względu na różnorodność parametrów technicznych i wielu producentów sprzętu.

Istnieje jednak szereg cech UPS-ów, które należy wziąć pod uwagę przede wszystkim:

1. Czas ciągłej pracy w trybie autonomicznym.
2. Moc pozorna i czynna.
3. Charakter sinusoidy na wyjściu.
4. Granice zakresów napięcia roboczego.
5. Możliwość podłączenia zewnętrznych akumulatorów.

Czas ciągłej pracy UPS w trybie autonomicznym zależy bezpośrednio od pojemności baterii. Jeśli nie ma pewności, że wbudowane zasoby będą wystarczające, można kupić UPS z możliwością podłączenia dodatkowych akumulatorów.

Pojemność systemu zasilania awaryjnego można zawsze zwiększyć poprzez zakup nowych akumulatorów. Wskazane jest przy tym wybieranie identycznych baterii.

W danych technicznych UPS-ów podawane są wartości mocy pozornej i czynnej. Wskazane jest, aby drugi parametr był dwukrotnie wyższy od całkowitej mocy liniowej urządzeń grzewczych. Pozwoli to UPS-owi bez negatywnych skutków wytrzymywać prądy rozruchowe silników pompy i wentylatora.

Wartości zakresów granicznych napięcia roboczego są szczególnie istotne w domach podmiejskich. Wieczorem na liniach oddalonych od transformatora napięcie może spadać do 160-170 V. UPS będzie wtedy stale przełączać zasilanie na baterię, dlatego lepiej kupić UPS z wbudowanym stabilizatorem i niskim progiem napięcia roboczego.

Sinusoida aproksymowana (1) i czysta (2). Całe elektroniczne wyposażenie kotła gazowego jest zaprojektowane do pracy na czystej sinusoidzie, dlatego jej typ aproksymowany może zakłócać działanie poszczególnych komponentów.

Sinusoida aproksymowana źle wpływa na pracę silników elektrycznych: buczą, spada wydajność.

Układ scalony kotła gazowego może również działać niestabilnie, przez co urządzenie może samoistnie włączać się lub wyłączać. Dlatego do zasilania systemów grzewczych preferowany jest zakup UPS-a z płynną sinusoidą, która nie będzie powodować problemów.

UPS-y mają wiele dodatkowych parametrów technicznych, ale ich wartości nie są tak krytyczne dla pracy kotła gazowego.

Typy akumulatorów

Do UPS-ów produkowane są wyłącznie akumulatory kwasowo-ołowiowe (SLA), które są cięższe i większe od litowych, ale znacznie tańsze. W UPS-ach stosuje się baterie szczelne, które są bezpieczne i nie wymagają serwisowania.

Szczelność akumulatorów kwasowo-ołowiowych może być myląca, dlatego nie należy kusić losu i odwracać urządzeń na bok lub do góry nogami.

W sprzedaży można spotkać akumulatory do UPS dwóch typów:

• żelowe (GEL);
• z włókna szklanego (AGM).

Do elektrolitu akumulatorów żelowych dodaje się związki krzemu, dzięki czemu jest on bardzo gęsty. W rezultacie zawartość baterii nie wylewa się podczas wstrząsów ani przewrócenia urządzenia.

Tlen i wodór wydzielane podczas pracy są pochłaniane przez żel i powoli reagują ze sobą, tworząc wodę. W ten sposób zapewnione jest pełne bezpieczeństwo akumulatorów.

Akumulator żelowy wewnątrz nie zawiera cieczy w potocznym rozumieniu. Składa się z kilku niezależnych kolb, wewnątrz których znajdują się syntetyczne elektrody pokryte lepką substancją.

Wewnętrzna przestrzeń w bateriach AGM jest wypełniona porowatymi matami z włókna szklanego, które również spowalniają reakcję tlenu i wodoru. Wadą takich akumulatorów jest płynny elektrolit, który może wyciec w przypadku uszkodzenia akumulatora lub przewrócenia go do góry nogami.

W przypadku mechanicznego uszkodzenia akumulatora AGM surowo zabrania się zbierania wyciekającej cieczy szmatką. Jest to silny kwas, który może poparzyć skórę.

Ze względu na większe bezpieczeństwo akumulatory żelowe są o 10-20% droższe od akumulatorów AGM przy podobnej pojemności. Jeśli jednak UPS do urządzeń grzewczych będzie spokojnie stał na podłodze, nie ma sensu przepłacać.

W wielu zasilaczach UPS przewidziano możliwość podłączenia zewnętrznych akumulatorów. Przy równoległym użyciu kilku akumulatorów ważne jest, aby miały one identyczne parametry techniczne. Pozwoli to akumulatorom równomiernie się rozładowywać i ładować oraz wydłuży żywotność każdego z nich.

Porady dotyczące eksploatacji UPS

Zainstalowanie UPS jest dość proste – wystarczy przeczytać instrukcję i podłączyć wszystkie urządzenia zewnętrzne według opisanego w niej schematu.

Sprawność wydajnych zasilaczy UPS spada z powodu ciągłej pracy wentylatora, który zapewnia chłodzenie znajdujących się wewnątrz przetworników prądu i akumulatorów.

Praca zasilaczy UPS jest prosta i nie wymaga ingerencji człowieka.

Istnieją jednak niuanse eksploatacji nieopisane w instrukcjach, z którymi należy koniecznie się zapoznać:

1. Nie należy umieszczać UPS i zewnętrznych akumulatorów blisko siebie oraz źródeł ciepła. Optymalna temperatura pracy tego sprzętu to 20-25 °C.
2. Pomieszczenie z zasilaczami UPS nie powinno być wilgotne – szczególnie niebezpieczne jest tworzenie się w nim kondensatu wodnego.
3. Nie zaleca się używania na wyjściu UPS filtrów sieciowych i rozgałęźników.
4. Jeśli konstrukcja UPS przewiduje uziemienie obudowy, należy je zapewnić.
5. Po uruchomieniu UPS powinien być na stałe podłączony do sieci.

Przestrzeganie tych prostych zasad wydłuży żywotność UPS i zabezpieczy dom przed pożarem i zwarciem.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Przedstawione filmy pomogą lepiej zrozumieć zasadę działania różnych zasilaczy UPS i ocenić efektywność ich pracy.

Wideo #1. Metoda wyboru UPS dla systemu grzewczego:

Wideo #2. Podłączenie i testowanie UPS:

Wideo #3. Przegląd różnych typów zasilaczy UPS:

Podłączanie urządzeń grzewczych przez zasilacz UPS jest podyktowane opłacalnością ekonomiczną. W przypadku ekstremalnych przeciążeń sieci to właśnie UPS przyjmie główny cios, chroniąc przed uszkodzeniem droższy kocioł gazowy.

W kosztorysie montażu systemu grzewczego zawsze należy uwzględnić koszt zasilacza UPS i dołączonych akumulatorów.

Proszę pisać komentarze w bloku znajdującym się pod tekstem artykułu. Proszę zadawać pytania dotyczące spornych kwestii, zamieszczać zdjęcia zakupionego urządzenia lub kroków jego instalacji. Proszę podzielić się z odwiedzającymi witrynę przydatnymi informacjami, które przydadzą się podczas montażu i eksploatacji UPS.