Бесперебойник для газового котла: выбор ИБП и аккумулятора

Почему котёл вообще останавливается

Газовый котёл — не просто горелка. Внутри плата управления, циркуляционный насос, датчики и автоматика безопасности. Всё это питается от сети, и при её пропадании котёл останавливается целиком: гаснет горелка, встаёт насос, теплоноситель перестаёт двигаться.

Летом это неприятность. Зимой при минусе за окном остывающая система — это риск разморозить контур, и цена вопроса перестаёт измеряться стоимостью бесперебойника.

Сколько он потребляет на самом деле

Цифра, от которой зависит весь расчёт, и её берут откуда угодно, только не оттуда, где она есть.

Настенный котёл с закрытой камерой сгорания и одним циркуляционным насосом потребляет обычно порядка 100–200 Вт в работе. Но:

• насосов может быть больше одного — контур радиаторов, тёплый пол, бойлер косвенного нагрева;
• в момент пуска насос берёт заметно больше номинала;
• у котлов с модулируемым вентилятором потребление меняется в зависимости от режима.

Возьмите паспорт своего котла и сложите потребление со всеми насосами контуров. Разброс между моделями больше, чем кажется, и ошибка здесь умножается на все часы автономии.

Чистый синус — обязателен

Про это пишут все, и это правда: автоматика котла и циркуляционный насос рассчитаны на синусоидальное напряжение.

На модифицированной синусоиде — той самой «ступеньке» — насос греется сильнее, а плата управления может воспринимать питание некорректно. Дешёвый ИБП с модифицированным сигналом обходится дороже правильного ровно на стоимость платы управления.

Это условие необходимое, но не достаточное. Дальше — то, о чём пишут гораздо реже.

Фазировка: почему котёл не запускается на исправном ИБП

Автоматика газового котла контролирует наличие пламени током ионизации: через горящий факел пропускается слабый ток, и цепь замыкается через заземление. Поэтому котлу не всё равно, где фаза, а где ноль.

Если ИБП на выходе меняет их местами, картина выглядит так: ИБП исправен, напряжение есть, а котёл выдаёт ошибку отсутствия пламени и уходит в блокировку.

Что делать. Проверить фазировку на выходе ИБП индикаторной отвёрткой или мультиметром и при необходимости поменять местами жилы. Проверять нужно именно на выходе бесперебойника, а не на розетке до него.

Заземление: не формальность

Из того же механизма следует второе требование: без исправного заземления ток ионизации замыкаться не через что, и котёл будет работать через раз или не работать вовсе.

Часто оказывается, что в доме заземление есть, а до котельной оно не доведено, или контур оборван. Это выясняется как раз при переходе на резервное питание: от сети котёл работал, от ИБП перестал.

Аккумулятор: ампер-часы — это не энергия

Дальше вторая половина задачи. ИБП для газового котла без батареи — это коробка: время работы задаёт именно она, и ИБП с аккумулятором для котла подбирают как связку, а не по отдельности.

Первая ошибка происходит ещё до покупки: батареи сравнивают по ампер-часам. Но ампер-часы без напряжения не значат ничего, это заряд, а не энергия. Энергию даёт произведение.

Отсюда следствие: «сто ампер-часов» у ИБП на 12 вольт и «сто ампер-часов» у инверторной системы на 48 вольт различаются вчетверо. Сравнивать нужно киловатт-часы.

Сколько нужно ёмкости

Расчёт простой, если считать по полезной ёмкости, а не по номинальной.

Шаг 1. Возьмите потребление котла со всеми насосами: пусть 150 Вт.

Шаг 2. Умножьте на желаемые часы автономии.

Шаг 3. Разделите на КПД преобразования, примерно 0,85, — получите полезную энергию.

Шаг 4. Разделите на допустимую глубину разряда и на напряжение батареи — получите ампер-часы.

Глубина разряда в заголовках колонок — не запас осторожности, а условие ресурса, и в ней вся разница. Причём для свинца 50 % — это ещё оптимистично: если рассчитывать на разряд в 30 %, что заметно щадящее для ресурса, ампер-часов понадобится ещё в полтора с лишним раза больше.

Обратите внимание на нижнюю строку. Сутки автономии на свинце — это порядка 700 А·ч при 12 вольтах, то есть три-четыре батареи и около двухсот килограммов. К этому вернёмся в разделе про то, когда ИБП перестаёт быть подходящим решением.

Ток заряда: почему «возьму побольше» не работает

Параметр, который почти никто не проверяет перед покупкой, а он решает задачу целиком.

У каждого ИБП есть встроенное зарядное устройство со своим максимальным током. У недорогих моделей это единицы ампер, у моделей, рассчитанных на внешние батареи, — десятки. Строка есть в паспорте.

Дальше арифметика. Батарея, разряженная на 100 А·ч, восстанавливается зарядным на 5 А не меньше двадцати часов — и это только основная фаза, за которой у свинца идёт фаза дозаряда, ещё несколько часов.

Если свет отключают через день, такой банк никогда не бывает полностью заряжен. А хронический недозаряд — основная причина сульфатации: свинец умирает не от того, что его разряжали, а от того, что не успевали зарядить.

Отсюда правило, которое стоит применять до покупки: для свинца ток заряда должен составлять около десятой части ёмкости. Зарядное на 10 А разумно сочетается с батареей порядка 100 А·ч. Нужен банк вдвое больше — нужен и ИБП с более мощным зарядным, а не просто вторая батарея.

У LiFePO4 ограничение мягче: он принимает заметно больший ток и не требует длительной фазы дозаряда. Но упирается всё равно в зарядное ИБП — батарея примет ровно столько, сколько ей дадут.

Свинец, гель или литий: считаем честно

Аккумулятор для ИБП котлов отопления работает в одном из двух режимов — буферном или циклическом, — и от этого зависит выбор химии. Свинцовый дешевле за киловатт-час номинала, но покупателя интересует не номинал, а сколько он реально получит и сколько раз.

Между AGM и GEL для этой задачи разница такая: GEL дороже, спокойнее переносит глубокий разряд и простой в разряженном состоянии, но хуже отдаёт большие токи. Котлу большие токи не нужны — там сотня-другая ватт, — поэтому GEL здесь уместен, если отключения средней частоты.

Практический вывод зависит от того, как часто у вас отключают свет.

Отключения редкие, пара раз в год. Свинец отработает свой календарный срок и обойдётся дешевле. Брать литий смысла мало.

Отключения регулярные. Свинец при частых глубоких разрядах выходит из строя за один-два сезона, и его меняют. За пять лет сменится два-три комплекта, и суммарно это дороже одного литиевого.

Развёрнутое сравнение трёх химий с ресурсом из паспортов — в статье аккумулятор для дома.

Почему здесь нет рейтинга аккумуляторов

Запрос «рейтинг аккумуляторов для ИБП котла» популярен, и почти каждый такой рейтинг — это ассортимент конкретного магазина, отсортированный по наличию.

Честный ответ выглядит иначе. Вопрос «какой аккумулятор для ИБП котла лучше» упирается не в марку на корпусе. Решают три вещи: ёмкость, посчитанная под ваш котёл и ваши часы; режим по паспорту батареи — буферный или циклический, и сколько циклов при какой глубине разряда; ток заряда вашего ИБП, ограничивающий разумный размер банка сверху.

Батарея, подобранная по этим трём параметрам, отработает своё независимо от марки. Батарея, выбранная по позиции в рейтинге, — как повезёт.

Автомобильный аккумулятор не подойдёт

Он дешевле при той же цифре ампер-часов, и на этом сходство заканчивается.

Стартерная батарея сконструирована под другой режим: отдать сотни ампер за несколько секунд и тут же зарядиться от генератора, разрядившись при этом на единицы процентов. Пластины у неё тонкие, поверхность большая — это ровно то, что нужно для пускового тока, и ровно то, что разрушается при глубоком разряде. В работе с котлом такая батарея отдаёт свою ёмкость за десятки циклов вместо сотен.

Второе: обслуживаемые батареи при заряде выделяют водород. В котельной с вентиляцией это решаемо, в жилой комнате — нет.

Одна батарея или несколько

У ИБП с внешними аккумуляторами для котла ограничение идёт не по месту в котельной, а по способу соединения и по току заряда.

Параллельно — складывается ёмкость, напряжение остаётся прежним. Так набирают ампер-часы для ИБП на 12 вольт.

Последовательно — складывается напряжение. Так делают 24 вольта из двух батарей, если этого требует ИБП. Ампер-часы при этом не растут.

В обоих случаях батареи должны быть одного типа, одной ёмкости и одного возраста, а кабели — равной длины и сечения. Сборка всегда работает по худшему элементу: одна уставшая батарея тянет за собой остальные, и добавить новую к паре трёхлетних — значит быстро состарить новую.

Замена свинца на литий в существующем ИБП

Вопрос возникает почти у всех, у кого свинцовый банк отработал своё. Ответ зависит от ИБП, и угадывать здесь не нужно.

У литиевой батареи другой профиль заряда и другие пороги напряжения. К тому же свинцу необходимо постоянное буферное подзаряживание — оно держит его заряженным и спасает от сульфатации, — а литию такой режим не нужен.

Поэтому смотрите паспорт ИБП. Если в нём есть режим для литиевых батарей или переключатель типа — замена штатная. Если такого режима нет, часть производителей прямо оговаривает, что литий не поддерживается. Совпадение разъёмов и напряжения совместимости не означает.

Где это будет стоять

Сухое помещение с плюсовой температурой и вентиляцией.

Свинец на морозе резко теряет доступную ёмкость: батарея в неотапливаемом тамбуре зимой отдаст заметно меньше паспортной. Литий разряжать при минусе можно, а заряжать нельзя — при отрицательной температуре он повреждается именно на заряде.

Отдельно про дачу, куда зимой не ездят: свинцовая батарея, оставленная разряженной на месяцы, не восстанавливается. Если объект сезонный, батарею либо снимают и хранят заряженной, либо оставляют ИБП подключённым к сети.

Когда обычного ИБП достаточно, а когда нет

Скажем прямо: если задача только котёл и отключения редкие, специализированный бесперебойник для котла с аккумулятором из свинца дешевле нашего оборудования и его достаточно. Продавать гибридный инвертор туда, где хватает ИБП за меньшие деньги, — плохая услуга.

Гибридный инвертор становится осмысленным, когда появляется хотя бы одно из этого:

Резервировать нужно не только котёл. Холодильник, скважина, свет, роутер. Отдельный ИБП на каждую нагрузку — это зоопарк, а один инвертор с резервной группой решает задачу целиком.

Отключения длинные. Сутки и больше. Вернитесь к нижней строке таблицы: 700 А·ч свинца — это около двухсот килограммов, стеллаж под них и сумма, которая уже сопоставима с инверторной системой. Здесь литий и возможность добрать энергию от генератора или солнца меняют картину принципиально.

Слабая сеть с просадками. Гибридный инвертор выдаёт стабильные 230 В независимо от того, что творится в линии, и заодно снимает задачу стабилизатора — подробнее в разборе стабилизатор или бесперебойник.

Лимит выделенной мощности. Батарея срезает пик, и не нужно получать новые технические условия.

Планируются солнечные панели. У гибридного инвертора солнечные входы уже есть — станцию можно достроить, не меняя оборудование.

Наши комплекты резервного питания рассчитаны именно на эти случаи: там инвертор на 3–10 кВт и LiFePO4-накопитель на 5–16 кВт·ч, то есть резерв для дома, а не для одного котла. Готовый комплект 3 кВт с накопителем 5,3 кВт·ч стоит 227 100 ₽ — это около 4 кВт·ч полезной энергии, сутки работы котла с насосами и ещё остаётся на холодильник и свет. Для котла в одиночку это избыточно.

Девять ошибок

1. Модифицированная синусоида. Дешевле на старте, дороже потом.

2. Фазировка не проверена. Котёл в ошибке при исправном ИБП.

3. Заземления нет или оно оборвано. Контроль пламени работает через раз.

4. Ёмкость посчитана по номиналу, а не по полезной. Реальная автономия оказывается вдвое-втрое меньше ожидаемой на свинце.

5. Батарейный банк больше, чем тянет зарядное ИБП. Не заряжается до конца между отключениями и деградирует от недозаряда.

6. Стартерный аккумулятор вместо тягового. Отдаёт ёмкость десятки циклов вместо сотен.

7. Батареи разного возраста или ёмкости в одной сборке. Всё работает по худшей.

8. Батарея в неотапливаемом помещении. Свинец теряет ёмкость на морозе, LiFePO4 не принимает заряд.

9. Резервируется только котёл, когда нужен дом. Через полгода выясняется, что без холодильника и скважины всё равно плохо, и покупается вторая система.

Чек-лист

• Потребление взято из паспорта котла со всеми насосами контуров.
• Синусоида чистая — без вариантов.
• Фазировка на выходе проверена, фаза и ноль на своих местах.
• Заземление исправно.
• Ёмкость посчитана по полезной, а не по номинальной, и переведена в ампер-часы по напряжению батареи.
• Ток зарядного ИБП сверен с ёмкостью банка.
• Батарея тяговая или глубокоцикловая, не стартерная.
• Тип батареи выбран под частоту отключений, а не по цене за номинал.
• Помещение сухое и отапливаемое.
• Решено, резервируется котёл или дом целиком.

Что дальше

Если резервировать нужно дом, а не один котёл, — ИБП для частного дома: три класса техники, расчёт автономии и что стоит сколько. Разбор трёх химий аккумуляторов с ресурсом из паспортов — аккумулятор для дома. Сценарии — резервное питание частного дома и частые отключения. Готовые связки инвертора с батареей — комплекты резервного питания.

Частые вопросы