Розрахунок потужності ДБЖ для котла

Україна належить до тих країн, де споживачі більше віддають перевагу у бік автономного котельного обладнання, оскільки централізоване опалення та гаряче водопостачання з точки зору стабільності залишає бажати кращого. Це чудовий вибір, який все одно не є на 100% надійним через залежність від електропостачання. Все-таки перебої електропостачання, слід визнати, також відбуваються досить часто. Особливо в зимовий період, коли потреба в опаленні відчувається найгостріше.

Щоб зробити опалення по-справжньому автономним, слід встановити UPS (джерело безперебійного живлення). Безперебійник дозволить забезпечити газовий котел електроенергією в ті періоди часу, коли напруга в мережі живлення надто нестабільна, або зовсім відсутня.

Незважаючи на те, що вибір безперебійника слід здійснювати з урахуванням величезної кількості факторів, найбільше споживачів турбує розрахунок потужності ДБЖ для котла. Спробуємо розібратися у основних питаннях.

Як вибрати потужність ДБЖ

Щоб розрахувати потужність джерела безперебійного живлення, особливих зусиль не потрібно. Треба підсумувати потужність навантаження та додати запас у 20-30%.

Система опалення у вигляді газового котла складається лише з кількох елементів. По-перше, це сам казан. У ньому енергію споживають пристрої індикації, автоматика, система запалювання. Все це в сумі може вимагати трохи більше 100 Вт. Зрозуміло, котел котлу – різниця. Точну інформацію про споживану котлом потужність можна дізнатися на бирці, яка встановлюється на всі моделі без винятків.

Гарячу воду потрібно розігнати трубами. Для цього використовують циркуляційні насоси. Найчастіше в побутових газових котлах опалення використовується лише один циркуляційний насос, тому великих витрат енергії не передбачається. Як струм, що споживається, і потужність можна дізнатися на корпусі самого насоса. Зазвичай ця інформація розміщується на лицьовій панелі. Також незначну частку споживає газовий клапан.

Далі шляхом нехитрих арифметичних операцій отримуємо сумарну потужність та додаємо до результату резерв у вигляді 20-30%. Це допоможе уникнути перевантажень від пускових струмів та інших ситуацій.

На що ще звернути увагу?

Недостатньо дізнатися, як розрахувати потужність ДБЖ для котла, щоб підібрати потрібну модель. Дуже важливо звернути увагу на форму вихідного сигналу. Працюючи від мережі будь-який безперебійник видає синусоїдальний сигнал, придатний до роботи циркуляційних насосів. Варто безперебійнику перейти в автономний режим, як можуть виникнути питання. Дешеві комп’ютерні ДБЖ в автономному режимі видають ступінчастий сигнал, придатний для комп’ютерів, телевізорів та іншої електроніки, але не для насосів. Електродвигун насоса буде працювати неефективно, почне шуміти і швидше за вийде з ладу.

Тому при виборі ДБЖ для котла відразу відкидайте всі дешеві варіанти зі ступінчастим сигналом на виході при роботі від АКБ. Такий сигнал часто називають меандром, апроксимованою або навіть модифікованою синусоїдою. Останнє може заплутати. Єдиний правильний варіант – чиста синусоїда. Так, це дорожче, натомість працювати система буде як належить.

Звертайте увагу на тип джерела безперебійного живлення. Наприклад, у пошуках безперебійника з правильною синусоїдою на виході Ви напевно натрапите на пристрої класу on-line. Дані ДБЖ призначені для бездоганного вихідного сигналу за будь-яких обставин для промислового та іншого обладнання. Витрачатись на такий дорогий безперебійник для котла немає потреби. Більш ніж достатньо моделі, що працює за принципом off-line або line-interactive.

Вибираємо акумулятори

Джерела безперебійного живлення для котлів зазвичай розраховані на зовнішнє підключення акумуляторів – вбудованих батарей у корпусі немає. Такий компактний пристрій зручно монтувати на стіну. Також зовнішні акумулятори дозволяють досягти значно більшої автономності, ніж може дозволити пара вбудованих акумуляторів на 9 ампер-годин.

Щоб розрахувати час роботи ДБЖ, потрібно знати ємність акумулятора або акумуляторного блоку, а також потужність навантаження. Такі показники, як ККД безперебійника або коефіцієнт потужності можна опустити і просто відібрати, наприклад, близько 20% отриманого результату.

Очевидно, що чим вища ємність – тим вища автономність, тільки не варто старатися – струм зарядного пристрою безперебійника обмежений, тому намагайтеся підібрати ємність блоку акумуляторів так, щоб струм ЗУ складав близько 5-10% від сумарної ємності.

Для розрахунку нам необхідно дізнатися ємність АКБ у ват-годинах. Для цього перемножуємо ємність на напругу. У процесі перетворення частина енергії йтиме на втрати через неідеальний ККД, але ми, як згадувалося вище, цей показник разом з коефіцієнтом потужності (розрахунок потужності для змінного струму здійснюється з урахуванням cos φ) опустимо і віднімемо приблизне константне значення від результату.

Для прикладу уявімо, що газовий котел разом із циркуляційним насосом споживає 200 Вт. Тоді в ідеальному світі акумулятор на 12v 50Ah зможе забезпечити 3 години роботи (12х50/200). Заберемо втрати та отримаємо майже 2 з половиною години роботи в резервному режимі. Ще близько 10% можна відібрати через можливий захист від глибокого розряду. ДБЖ просто не дозволить розрядити акумулятор “у нуль”.

Всі ці розрахунки максимально спрощені для легкого розуміння, проте їх достатньо для правильного підбору блоку акумуляторів необхідної ємності.

Деякі джерела безперебійного живлення, до речі, підтримують “зелений режим” або циклічний режим роботи (виробники називають його по-різному). У цьому режимі безперебійник періодично відключається, щоб заощадити заряд АКБ. Для котла це як ніколи актуально, оскільки він за умовчанням працює періодами, і підтримувати його постійно немає необхідності. Ця функція може підтримувати певну температуру батарей на добу.

Особливості розрахунку потужності джерела безперебійного живлення

Більшість покупців не дуже уявляють собі як розрахувати потужність ДБЖ. В результаті стикаються з неприємностями – придбаний апарат не тягне підключається навантаження. Cпоживана потужність ДБЖ і видаваєма в навантаження потужність – це абсолютно різні величини. Перша – завжди більше другий і сильно залежить від схемотехніки приладу, яких може бути кілька:

Це пов’язано з тим, що ККД приладу завжди менше одиниці. Схеми подвійного перетворення втрачають більше енергії на перетворення змінного струму в постійний, а далі знову в змінний. Однак це не завжди суттєво. Для покупця найбільш цінним параметром є той, який отримують на виході. У разі ДБЖ подвійного перетворення низький ККД компенсується чистої синусоїдою зі стабільним значенням амплітуди.

Значення в Вт і ВА – це одне і те ж

Виробники вказують на своїх пристроях значення номінальної потужності на яку розрахована та чи інша модель. Однак плутанина виникає через те, що одиницями її вимірювання можуть бути Вт або ВА. Перше значення справедливо для активного навантаження, до числа яких можна зарахувати всі нагрівальні елементи: ТЕНи, праски, електроплити, лампи розжарювання, електрокаміни. Для ємнісного або індуктивного навантаження вводиться додатковий коефіцієнт, який виникає через зсуву фаз напруги і струму в таких ланцюгах. Його наявність створює труднощі при перерахунку і деяку плутанину. При розрахунку необхідно підсумувати споживання кожного приладу, який планується підключати до ДБЖ в аварійній ситуації. Конденсатори і котушки індуктивності вносять додатковий опір, а також зрушують фази струму і напруги відносно один одного. У разі резистивного навантаження ніяких зрушень не відбувається і тому косинус кута зсуву дорівнює 1. Так як множення на одиницю нічого не дає – її опускають, не враховую. Однак, коли зсув становить певний кут – коефіцієнт починає грати важливу роль.

Метод розрахунку

Для найвірнішого розрахунку слід спочатку визначиться з максимальною кількістю приладів, які планується одночасно живити за допомогою ДБЖ. А далі на основі цих даних проводити розрахунок. Потрібно спочатку порахувати сумарне активне навантаження, а далі сумарну повну. Відповідно для перекладу Вт в ВА слід розділити паспортне значення параметра на зазначений коефіцієнт cos кута. Привівши все значення до ВА підсумувати їх і отримати загальне повне споживання. Так само зробити і для активної складової. На підставі цих даних зробити вибір ІБП, завищивши його споживання на 20%. Для сучасних джерел безперебійного живлення вказують обидва значення потужностей: активну і повну. Це дозволяє уникнути маси проблем в майбутньому, так як враховується характер підключаємих споживачiв. Реактивною потужнiстю просто не можна нехтувати, адже це може призвести до перевантажень, а вони можуть привести до спрацьовування вбудованого захисту і знеструмити побутові прилади від електрики. Особливо актуальний окремий розрахунок повної і активної потужності для промислового обладнання.

Тонкощі і нюанси

Девайси с електродвигунами мають величезні пускові струми. Тому при розрахунках слід завищувати їх розраховуваємую потужність від 3 до 5 разів. Ті реактивні пристрої на яких не вказано косинус кута зсуву фаз – розраховують з усередненим коефіцієнтом 0,7. Розрахунок потужності ДБЖ – нескладна штука і потрібно в основному тоді, коли кошти на покупку потужної моделі обмежені. Крім того деякі покупці враховують і той факт, що досить рідко одночасно підключають всі споживачі. Це дозволяє придбати більш малопотужний екземпляр і використовувати його правильно. Наприклад в момент підключення двигунів відключати інші споживачі. Таким чином компенсуючи стрибок струму, що утворюється в момент включення.

Слід пам’ятати, що розмір девайса не говорить про його потужності. В реальності великий корпус може бути для зберігання більш енергоємної батареї, яка впливає лише на автономність (час роботи). Також потрібно пам’ятати, що в деяких випадках зразок може задовольняти вимогам споживачів за значенням активної потужності, але не підходити за значенням повної. Це часто трапляється при підключенні яскраво вираженою індуктивного навантаження. Яскравим прикладом тому може бути підключення електромоторів. Адже активного опіру в такому випадку дуже мало. Це наслідок того, що обмотки двигунів виконані з мідного дроту і дуже добре проводять струм. Реактивний ж опір дуже велике і пропорційне значенню індуктивності і частоті живильного струму.