Функционал котлов отопления
Системы отопления являются автоматическими мини-котельными, важнейший элемент которых – электронный блок управления. Он выполняет следующие функции:
- контроль основных параметров системы (температуры, давления, уровня теплоносителя, расхода топлива);
- поддержку установленного температурного режима, а при наличии нескольких контуров – отдельного режима для каждого контура (регулирование высоты и интенсивности пламени, а также количества задействованных в работе горелок);
- безопасное отключение при нештатной ситуации (падении тяги, нарушении дымоотведения, пониженном давлении газа, внутренней неисправности).
В котлах, снабжённых интеллектуальными системами управления, этот блок дополнительно обеспечивает:
- защиту системы от размораживания (при длительном простое – автоматические кратковременные запуски для нагрева и прокачки теплоносителя);
- самостоятельную смену температурного режима в зависимости от времени суток, дня недели или установленного таймера;
- подбор оптимального режима работы для создания комфортного микроклимата (анализ температуры окружающей среды и сравнение полученных данных с установленной пользователем программой);
- удалённое управление системой отопления (с телефона, планшета, персонального компьютера).
Почему для котла важна стабилизация напряжения?
Блок управления берёт на себя всю работу по организации горячего водоснабжения и отопления в доме, освобождая его хозяина от постоянного слежения за этим процессом.
Единственный недостаток как блока управления, так и всей автоматики – зависимость от качества электропитания. Владельцы часто игнорируют этот недостаток, не веря в его серьёзность – на форумах часто задают вопрос: «Зачем вообще нужен стабилизатор? Ведь техника устойчива к сетевым перепадам и отклонениям».
Это не так. Сказанное является частично верным только относительно техники с импульсными блоками питания с широкими границами допустимого входного сигнала. Электронные компоненты котлов отопления крайне чувствительны и реагируют даже на небольшие отклонения параметров электросети от нормы. Десятипроцентной просадки по величине или небольших искажений по форме достаточно для сбоя «тонких» настроек и нарушения запрограммированного режима работы.
При более серьёзном колебании, например, из-за аварии на линии или в момент пикового потребления, система отопления скорее всего отключится или, в худшем случае, выйдет из строя.
Гарантия производителя не распространяется на поломку электроники из-за некачественного электропитания. Все затраты по ремонту ложатся на владельца, а стоимость восстановления блока управления с выгоревшими платами близка к цене нового изделия!
Следует отдельно сказать о том, что наибольшие проблемы с качеством электроэнергии наблюдаются в частном секторе и загородной местности, а именно там эксплуатируется большинство систем отопления на основе газовых котлов.
Что лучше выбрать для защиты газового котла: ИБП или стабилизатор?
Стабилизатор полностью решит проблему с электропитанием и обеспечит надежную работу системы отопления в условиях даже очень низкого качества сетевой электроэнергии. Он отлично справляется с перепадами сетевого сигнала, стоит в разы дешевле, чем ИБП той же мощности, и является более компактным, занимая меньше места при установке. Отсутствие в нём батарейных элементов не позволяет обеспечить автономную работу отопительной системы в случае аварии сети, но упрощает обслуживание.
Не все устройства одинаково эффективны. Важно правильно подобрать модель. Подключение прибора устаревшего типа может негативно сказаться на функционировании котла, который с некоторыми моделями работает даже хуже, чем совсем без них!
ИБП, напротив, гарантируют бесперебойное электроснабжение отопительной системы, однако, не все модели источников бесперебойного питания осуществляют защиту от повышенного сетевого напряжения.
Преимущество бесперебойного питания, свойственное ИБП, не всегда имеет основное значение по двум причинам:
- колебания сигнала в сетях происходят намного чаще, чем аварии с полным прекращением электропитания;
- даже при полном прекращении электроснабжения резкое охлаждение помещений и размораживание системы отопления маловероятно, так как дом (или любое другое сооружение) выступает в роли теплоаккумулятора и долгое время сохраняет приемлемую температуру.
На основании вышесказанного можно сделать вывод, что лучше выбрать вариант с подключением отопительной системы через стабилизатор напряжения для котла. Он более удобен и экономически целесообразен, чем приобретение для этих целей бесперебойника. Обратите внимание, что данное утверждение справедливо для электрических сетей, отвечающих двум требованиям:
- амплитуда скачков не превышает предельный диапазон срабатывания модели;
- длительные отключения электроэнергии отсутствуют или происходят не часто.
Остается разобраться с тем, какой нужен прибор по типу и характеристикам для данного вида нагрузки.
Критерии выбора стабилизатора напряжения
Фазность
Котлы для частного дома в основном рассчитаны на питание от однофазной электрической сети с номиналом 220/230 В. Соответственно, для них подходят однофазные модели.
Если котёл подключается к трёхфазной сети на 380-400 В (обычно это очень мощные приборы), то возможны два решения:
- использование трехфазного устройства;
- установка по отдельному однофазному прибору на каждую из трех фаз (это может обходится дешевле одного трёхфазного решения).
Требования к фазности сети указываются в характеристиках котла на сайте или в каталоге производителя, а также в техническом паспорте.
Мощность
Выходная мощность должна быть больше максимальной электрической мощности, которую может потребить электрооборудование отопительной системы. Исходя из суммарного значения его мощностей и надо выбрать модель.
Обычно для организации теплоснабжения частного дома используется котёл со встроенным циркуляционным насосом. В среднем его мощность составляет 150-200 Вт. Иногда система отопления предполагает дополнительный внешний насос, а это еще 50-60 Вт.
Как узнать мощность нагрузки?
- Посмотреть технические характеристики в паспорте.
- Рассчитать по формуле: P = I х V, где:
- P – искомое значение в Вт;
- I – сила тока, которая измеряется в амперах (А) и указывается на заводском шильдике;
- V – номинальное напряжение (220 или 230 В).
Насос во время запуска потребляет в несколько раз больше энергии, чем при работе в обычном режиме (причина – пусковые токи). В технической документации иногда указывается и номинальное, и максимальное стартовое энергопотребление, а иногда только номинальное. Во втором случае необходимо номинальную мощность умножить минимум на три – полученное значение и будет максимальной мощностью насоса.
Какую мощность котла используем: электрическую или тепловую?
Электрическую мощность котла часто путают с его тепловой мощностью, характеризующей количество производимой им теплоты (в технической документации обычно есть обе величины). Первая измеряется в ваттах и обычно находится в пределах 50-200 Вт. Вторая измеряется в киловаттах и имеет намного большее значение: от 10 до 100 кВт!
Такая ошибка приведёт к покупке более дорогого стабилизатора с мощностью выше необходимой, поэтому в расчетах важно использовать измеряемое в ваттах значение электрической мощности.
Как рассчитать общую потребляемую мощность нагрузки?
Общая потребляемая мощность рассчитывается по формуле: Pобщ = (P1 + P 2 х 3) х 1,3, где:
- P1 – мощность котла;
- P2 – номинальная мощность дополнительного насоса (при его наличии);
- коэффициент 3 – пусковой ток насоса;
- коэффициент 1,3 – мощностной запас, необходимый для корректной работы в условиях сильных просадок входного напряжения, которые приводят к снижению выходной мощности. Если запаса не будет, то прибор окажется перегружен даже номинальной нагрузкой.
Пример расчёта
Электрическая мощность нагрузки:
- котел – 120 Вт;
- циркуляционный насос – 50 Вт.
Применяем формулу: (120 + 50 × 3) × 1,3 = 351 Вт.
Для питания техники потребуется модель с выходной мощностью не менее 400 Вт.
Правильный подбор для сложных отопительных систем, состоящих из многоконтурных котлов, нескольких циркуляционных насосов и цифровых средств управления, смогут выполнить только специалисты.
Что будет, если неправильно подобрана мощность?
Если она будет меньше, чем мощность подключенных отопительных приборов, то модель или не включится (например, в ситуации с неучтёнными пусковыми токами), или будет работать с постоянной перегрузкой, что неминуемо скажется на её долговечности.
Если выходная мощность будет значительно превышать необходимую, то модель будет недогружена. Вы потратите на покупку больше средств, и никаких преимуществ это не принесет, разве что в будущем можно будет подключить дополнительные электроприборы.
Быстродействие
Быстродействие определяется двумя показателями:
- временем срабатывания – временной промежуток, в миллисекундах, необходимый для реагирования на изменение сетевого сигнала;
- скоростью стабилизации – измеряется в вольтах в секунду (В/с) и отражает время, затрачиваемое на коррекцию сигнала.
Риск повреждения автоматики нагрузки скачками в электросети уменьшается с увеличением скорости стабилизации и снижением времени срабатывания. Чем быстрее срабатывание, тем меньше вероятность трансляции возмущающего воздействия со входа на выход.
Часто утверждают, что газовый котёл успешно работает с моделями, быстродействие которых до 10 мс. В большинстве случаев это так. Тем не менее, факт остаётся фактом – даже кратковременная задержка в работе стабилизирующего устройства может привести к резкому скачку, а для котла любой скачок – это риск поломки блока управления. Полностью обезопасит его только мгновенное быстродействие, которое исключает влияние сетевых проблем на величину и форму выходного сигнала.
Форма выходного сигнала
Кроме номинального или наиболее близкого к номинальному значению входного напряжения, чувствительной электронике требуется ещё и синусоидальная форма.
Правильно подобранный стабилизатор должен обеспечивать на выходе сигнал с синусоидальной формой. При этом желательно чтобы он не только ни вносил искажений в сетевую синусоиду, но и корректировал её, доводя до идеального вида.
В противном случае, возможны ошибки и сбои в режимах работы электроники отопительного оборудования.
Диапазон входного напряжения
Это важная характеристика, указывающая на допустимые границы входного сигнала, которые могут быть приведены к номинальному значению. Надёжную защиту способен обеспечить только прибор с рабочим диапазоном, охватывающим всю амплитуду сетевых колебаний, характерную для места его эксплуатации.
В загородных энергосистемах часто встречаются экстремальные сетевые отклонения как в большую, так и в меньшую сторону. Поэтому лучше выбрать модель с максимально широким рабочим диапазоном.
Работа на предельно пониженных значениях сетевого сигнала вызывает снижение мощности. В случае выхода за допустимые границы произойдёт обесточивание нагрузки. Некоторые модели, в том числе и инверторные приборы от «Штиль», оснащены важной опцией – восстановлением электроснабжения при нормализации сетевого сигнала, что позволяет после отключения перезапустить котёл в автоматическом режиме.
При подборе также обратите внимание на аварийную защиту. При её отсутствии, сетевые скачки, превышающие предельный диапазон, могут приводить к выходу из строя. Но даже в таком случае, стоимость ремонта или покупки нового устройства будет намного ниже, чем затраты на восстановление работоспособности отопительной системы!
Точность выходного напряжения
Отражает эффективность и показывает на сколько процентов фактическое выходное напряжение может расходиться с установленным значением.
Обычно говорят о том, что для систем отопления допустимо отклонение в ±10%. Однако мы советуем использовать более точные модели, поскольку длительная десятипроцентная погрешность в электропитании, во-первых, может привести к сбоям в работе нагрузки, а во-вторых, заметно сокращает рабочий ресурс её электронных компонентов.
Другие характеристики
При подборе также рекомендуем учитывать и представленные в таблице факторы.
| Название | Описание |
| Электронная защита | Система защиты, которая автоматически обесточит нагрузку при перегреве, перегрузке, коротком замыкании и сетевой аварии, в том числе вызванной ударом молнии. |
|---|---|
| Функция рестарта | Автоматический перезапуск после устранения причины защитного отключения. Восстановит работу отопительной системы без участия пользователя. |
| Фильтрация помех | Нейтрализация сетевых и наводимых нагрузкой помех. Обеспечит благоприятные условия для работы нагрузки. |
| Конструктивное исполнение |
Бывают корпуса разных типов: навесные, для установки на ровной горизонтальной поверхности (полу, столе и т.п.), для монтажа в телекоммуникационную стойку. Последние вряд ли будут практичны в бытовом применении. Подбор конкретного исполнения зависит от места установки. Иногда «защитника» удобнее закрепить на стене вблизи от системы отопления, иногда проще поставить на пол. Чтобы избежать сложностей, советуем заранее, до покупки, решить, как устройство будет размещаться и подключаться. |
| «Сквозной» нуль | Прямое соединение нейтрального проводника входной сети с нейтральным проводником выхода стабилизатора – важное условие корректной работы фазозависимых котлов. |
| Индикация |
Средства индикации должны, как минимум, информировать пользователя о состоянии входной сети, выходных показателях и аварийных ситуациях. Лучше выбрать модель со светодиодной индикацией и/или ЖК-дисплеем, так как стрелочные приборы являются устаревшим решением и, во-первых, плохо видны в темноте, а, во-вторых, имеют тенденцию к снижению точности показаний. |
| Срок службы | Возможность проработать в непрерывном режиме не менее 8 лет без специфического обслуживания и замены расходных элементов. |
| Диапазон рабочей температуры | Обычно модели, работающие с отопительным оборудованием, устанавливаются в жилом помещении с комфортной для них температурой (+15 °C – +25 °C). Если установка планируется в неотапливаемом вспомогательном помещении, то следует убедиться в том, что изделие сможет функционировать при соответствующей этому помещению температуре окружающей среды (обычно +5 °C – +10°C). |
| Совместимость с генератором | Перед организацией схемы электропитания, в которой планируется связка с генератором, необходимо убедиться в том, что модель стабилизатора обеспечит улучшение качества поступающей от генератора электроэнергии (далеко не все модели успешно справляются с этой задачей). |
| Уровень шума |
Работа моделей обычно сопровождается звуковыми эффектами, громкость которых зависит от наличия подвижных контактов и типа системы охлаждения. Шум может нарушать спокойствие, поэтому лучше не размещать такие приборы в жилой комнате. Для «тихих помещений» подходят решения с естественным охлаждением и силовой схемой, избавленной от подвижных элементов. |
Типы стабилизаторов для котлов
На рынке электрооборудования представлен большой выбор моделей, различных по принципу работы и степени эффективности. Далее кратко рассмотрим каждый из основных типов.
- Феррорезонансные. Построены на эффекте феррорезонанса между трансформатором и конденсатором. Практически не используются для работы с газовыми котлами, так как имеют малый диапазон регулирования, крупные габариты и не устойчивы к перегрузкам.
- Электромеханические (сервоприводные). Осуществляют коррекцию за счёт перемещения по обмотке трансформатора бегунка, приводимого в движение сервоприводом. Ряд серьёзных недостатков (низкое быстродействие, высокий уровень шума, ненадёжность и износ механики, а также искрение при работе) не позволяет их использовать для защиты систем отопления.
- Релейные. Реле переключает обмотки катушки, выбирая контур, напряжение на котором имеет наиболее близкое к номинальному значение. Существенный недостаток – ступенчатое регулирование и, как следствие, искажение синусоиды и невысокая точность стабилизации (6-8%). Этого значения может не хватить для чувствительных электронных компонентов отопительного оборудования.
- Полупроводниковые (симисторные и тиристорные). Схожи с релейными аппаратами, только вместо реле для переключения между обмотками применяются электронные ключи: симисторы и тиристоры. Превосходят многие аналоги, но не способны выдавать идеальную синусоиду и чувствительны к помехам и перегрузками.
- Инверторные. Построены на основе принципа двойного преобразования энергии. Конструктивно полностью отличаются от устройств, реализованных на основе устаревших принципов работы, и, опережая их по всем вышерассмотренным характеристикам, являются эталоном защиты для отопительных систем.
Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль» для газовых котлов
Российский производитель систем электропитания «Штиль» выпускает широкую линейку однофазных инверторных моделей серии «ИнСтаб» для защиты отопительного оборудования. Они имеют выходную мощность от 0,35 до 3,5 кВА и предназначены для настенной установки.
Их преимуществами являются:
- мгновенная реакция на изменение входного сигнала – 0 мс;
- непрерывная стабилизация;
- синусоидальная форма сигнала на выходе, не зависящая от любых сетевых искажений;
- расширенный диапазон стабилизации – 90-310 В;
- высокая точность – ±2%;
- электронная аварийная защита с автовосстановлением от короткого замыкания, перегрузки, перегрева, аварии сети и сбоев в работе;
- встроенный варистор;
- КПД – до 97%.