Терморегулятор для насоса системы отопления и регулировка циркуляционного оборудования

Бесперебойники для систем отопления: виды и особенности оборудования, основные достоинства и недостатки. Как сделать бесперебойник своими руками, и будет ли он эффективен.

Что представляет собой бесперебойник

Для начала следует разобрать, что из себя представляет ИБП. По сути, это электронный прибор, который обеспечивает бесперебойное питание устройству, к которому подключён, в нашем случае это циркулярный насос. Для выполнения этой функции в нём присутствует мощный аккумулятор, который накапливает электроэнергию от самой сети. Поэтому, как только отключается питание, бесперебойник (UPS) почти сразу переключается для работы от одного или нескольких аккумуляторов.

Прибор состоит из нескольких узлов:

  • Аккумулятор или батареи – нужны для накопления электроэнергии, которую, после отключения питания, они будут отдавать в нагрузку. 
  • Инвертор или же преобразователь напряжения – нужен для, как ни странно, преобразования напряжения, обычно используется для преобразования переменного тока с напряжением 220 вольт из постоянного тока с напряжением 12 вольт.
Инвертор для бесперебойника
  • Фильтры – используются для отфильтровывания импульсных помех, присутствуют в бесперебойниках с импульсными инверторами 
  • Стабилизатор – нужен для стабилизации выходного напряжения в допустимых пределах. Не каждый ИБП оснащён стабилизатором напряжения. Обратите на это внимание, ведь это отдельная функция, которой может и не быть.

Дополнительно во всех UPS установлены системы для контроля заряда.

Принцип работы и устройство

Все циркуляционные насосы имеют одну цель – запускать принудительную циркуляцию воды в замкнутой отопительной системе. Их устройство напоминает строение дренажного насоса, а корпус выполняется из сплава или металла, не поддающегося коррозии. Это может быть бронза, латунь, чугун, сталь или алюминий. Насос оснащен ротором и электродвигателем. Роторный вал выполняется из стали или керамики и имеет лопастное колесо – крыльчатку. Электродвигатель и приводит ротор в движение.

Ибп для циркуляционного насоса отопления своими руками

После установки в систему, циркуляционный насос за счет применения центробежной силы засасывает жидкость с одной стороны и нагнетает ее с другой. Вращением крыльчатки создается центробежная сила. Если насос работает равномерно, уровень воды в бачке будет статичным. Получается, что одного такого насоса недостаточно, чтобы поднять давление и улучшить отопление.

Ибп для циркуляционного насоса отопления своими руками

Именно в этом случае необходимо подключить циркуляционное оборудование. Оно поможет жидкости преодолеть то сопротивление, которое возникает на разных участках системы.

Итак, если циркуляционный насос отсутствует, это приводит к росту расхода топлива на отопление и увеличению затрат.

Для питания котла можно использовать только On-line бесперебойник

4b8e1c6f91a629d4ed29c3ec81608fb2.jpg

Довольно часто можно прочитать о том, что off-line (line-interactive) ИБП не подходят для питания котлов из-за того, что у них слишком большое время переключения с внешнего питания на АКБ. Но в действительности это легко проверить. Достаточно вытащить вилку питания котла из розетки и вставить обратно. Время переключения заняло пол секунды, но котёл не только не сообщил об ошибке, но даже и не заметил, что отключение вообще было. А за какое время line-interactive ИБП выполнил переключение? 5-10, может даже 50мс, но в любом случае это будет меньше, чем сделанное вручную отключение.

Но off-line ИБП не имеют функции стабилизации напряжения. Не смотря на то, что некоторые модели имеют 1-2 ступени для коррекции выходного напряжения, но переключение обычно выполняется с использованием реле и хорошо подходит для ситуаций, когда напряжение стабильно повышенное или пониженное. Но если напряжение постоянно гуляет, то ИБП довольно быстро израсходует ресурс реле, особенно если они работают на пределе мощности. В этом случае необходимо установить стабилизатор напряжения до ИБП, либо поставить сразу on-line ИБП, который вне зависимости от входного напряжения всегда будет стараться держать на выходе стабильное напряжение.

Как сделать лабораторный блок питания

Изготовление лабораторного блока питания из старого бесперебойника — более сложная задача. Лабораторный блок питания зачастую используется радиолюбителями. Помимо трансформатора от старого ИБП, потребуются также:

  • мощный транзистор;
  • диоды для выпрямления напряжения;
  • микросхема (от ОУ);
  • реле;
  • набор светодиодов;
  • варистор;
  • разъемы;
  • оксидные конденсаторы;
  • керамические конденсаторы.

Экспликация блока питания представлена на рисунке 2.

Бесперебойники для насоса отопления

Первичная обмотка трансформатора получает напряжение от сети через вставленный элемент FU1 и выключатель подачи питания SА1. Подключенный параллельно RU1 (варистор) служит защитой от скачков напряжения.

При помощи R1 (резистор токоограничения) и VD1 (диод) происходит питание светодиода HL1, который выполняет роль индикатора наличия сетевого напряжения.

К обмотке || подключается выпрямитель напряжения, расположенный на VD2-VD5 (диодные сборы). Положение релейных контактов К 1.1 определяет работу трансформатора как двухполупериодного с напряжением в районе 10 В или как мостового с напряжением примерно 20 В. От выпрямителя напряжение поступает к полевому транзистору.

При помощи конденсаторов С1 и С3 сглаживаются пульсации. При помощи резистора R17 обеспечивается минимальная нагрузка стабилизатора напряжения.

От собранного на VD6-VD9 (диоды) выпрямителя при участии С2 и С5 (конденсаторы) происходит питание параллельного стабилизатора на:

  • микросхемах (DA1, ОУ DA2);
  • реле К1;
  • вентиляторе M1.

HL2 (светодиод) подает сигнал при наличии напряжения в этом выпрямителе.

Порог ограничения тока устанавливается резисторами:

  • R7;
  • R8.

Управление реле (К1) происходит при помощи резистора (VT2). Выходное напряжение устанавливается R19 (подстроечный резистор). При его превышении при помощи реле происходит переключение выходного напряжения. При превышении установленного R15 (резистор) значения максимальной температуры VT3 (транзистор) и RK1 (терморезистор) запускают в работу M1 (вентилятор). Чрезмерное напряжение реле и вентилятора распределяются, соответственно, на R13 и R18 (резисторы).

При превышении порогового значения тока нагрузки уменьшается напряжение выхода ОУ. VD 10 (диод) открывается, уменьшая напряжение на VT1 (затвор транзистора) до обеспечивающих протекание тока нормальных значений. Ограничение тока устанавливается R8 и R7 (резисторы) в интервалах 0-0,5 А и 0-5 А соответственно. При помощи конденсаторов обеспечивается устойчивое функционирование токоограничителя.

С увеличением их емкости значение устойчивости также увеличивается, однако уменьшается значение быстродействия токоограничителя.

На рисунке 3 изображены собранные выпрямители, транзисторы в монтаже с взаимосвязанными элементами. Выводы трансформатора оснащены гнездами, при необходимости их использования для них производится монтаж соответствующих им вилок, выпаянных из платы от старого ИБП.

Бесперебойники для насоса отопления

Налаживание следует начинать с определения максимального значения напряжения на выходе при помощи R12 (резистор) с движком, расположенным сверху в схеме. При помощи подборки R13 (резистор) на К1 (реле) устанавливается номинальное значение напряжения. На вентиляторе напряжение устанавливает R18 (резистор).

Налаживание выходного токоограничителя происходит путем подключения последовательно соединенных амперметра и переменного резистора с сопротивлением 15 ом и мощностью 50 Вт.

Резисторы R1, R7 устанавливаются в положение в схеме слева, а R8 — справа, с его помощью происходит регулировка выходного тока.

Режим ограничения тока позволит зарядить аккумуляторы путем установки конечного напряжения и тока. В дальнейшем доработка осуществляется установкой оборудования:

  • вольтметр;
  • амперметр;
  • комплексное измерительное устройство.

Импульсные блоки питания как работают краткий обзор схем

Структурная схема импульсного блока питания поясняется мнемоническими символами формы напряжения над каждым его составным блоком, а связи взаимодействия обозначены стрелками.

Бесперебойники для насоса отопления

Принципиальную схему удобно представлять таким видом.

Бесперебойники для насоса отопления

Монтажная плата одного из устройств с расположением деталей показана на фотографии ниже с моими комментариями.

Бесперебойники для насоса отопления

Естественно, что это только частный случай, который, скорее всего не совпадет с вашим ИБП. Здесь я преследую простую цель — напомнить принципы взаимодействия составных частей блока.

Если вам необходимо более подробно ознакомиться с этими вопросами, то читайте специально написанную статью.

Постановка задачи

Я периодически думал как решить данную задачу и принял решение сделать свой ИБП обладающий характеристиками:

  • Прост в разработке, желательно на готовых модулях
  • Недорого, чтобы можно было поставить возле каждого роутера– Регулируемое выходное напряжение – можно запитать не только оборудование с 12/24В – роутеры / коммутаторы, но и, например, Intel NUC (у него 19В)
  • Размер корпуса не больше чем у hEX PoE для сборки в виде модуля «ИБП+Роутер»

При детальном рассмотрении задачи и всего «зоопарка» оборудования я понял, что hAP Lite – это слабое звено во всей цепочке. Во первых ему нужно 5В (всем остальным от 12 до 48), во вторых у него micro-usb разъем питания и нет PoE-in. Поэтому данные устройства были выведены из списка защищаемых и при отключении ЭЭ они «падают» как и раньше.
В процессе раздумий над схемой я понял, что лучше использовать в качестве базового напряжения АКБ – 12В, а дальше, по необходимости менять преобразователи на повышающий или понижающий. Это сделает UPS универсальным и позволит питать устройства в диапазоне от 1 до 48В, также снизит стоимость устройства за счет снижения количества АКБ до 3х.

Стоимость

В магазинах, специализирующихся на продаже товаров из Китая, самые дешевые бесперебойные источники питания для систем отопления можно приобрести примерно за 100 долларов. Более качественное оборудование в цене может достигать 300 долларов.

Специалисты не советуют экономить на бесперебойниках, только качественные модели смогут защитить ваши автономные отопительные системы в доме. Помните также, что оборудование данного типа приобретается ни на один год.

На что обращать внимание?

Большая часть современных отопительных систем в качестве топлива использует метан. Но чтобы система работала стабильно, она должна иметь источник тока, выдающий непрерывное напряжение без каких-либо перебоев. Если устройство питания резко отключить, то теплоносители станут постепенно остывать, а это весьма неприятно, так как на них в некоторых местах могут в итоге появиться трещины — сперва маленькие, а потом большего размера.

Поэтому внимательно следите за стабильностью работы устройства!

Используемые материалы в производстве циркуляционных насосов

Это очень важный аспект, который влияет не только на качество работы, но и на стоимость агрегата. Понятно и без слов, что контакт деталей и узлов насоса с водой приносит массу неприятностей. Поэтому для производства данного вида используются высокопрочные материалы, которые могут противостоять воде с достаточно высокой температурой.

К примеру, сегодня выпускаются аналоги, где вал, то есть ротор, и подшипники изготавливаются из керамики. Такие детали обладают высокой прочностью и большим сроком эксплуатации. К тому же керамика не боится воды. Плюс ко всему такие детали работают бесшумно.

Средний гарантированный срок эксплуатации циркуляционных насосов составляет не менее десяти лет. Конечно, требования производителей здесь должны выполняться строго, в противном случае никаких гарантий. Что требуют производители? Правильный подбор, правильный монтаж, подготовленный теплоноситель, не допущение некоторых отрицательных показателей в системе отопления, например, воздух внутри.

Бесперебойник для насоса своими руками

ИБП своими руками

Собираем ИБП собственными руками

Прежде чем приступать к сборке, стоит запомнить, что бесперебойник вполне возможно собрать своими руками, однако, необходимо иметь определенные знания в данной области. Если вы ничего не понимаете в принципе работы ИБП и прочих элементов сети, к самостоятельному созданию устройства приступать не стоит – только зря потратите деньги и время (велика также вероятность вывода отопительного оборудования из строя при использовании неправильно собранного бесперебойника).

Собранная своими руками система защиты не будет иметь такой презентабельный внешний вид, как магазинное устройство, кроме того, будет отсутствовать ряд функций, а подключать оборудование придется в ручном режиме из-за отсутствия автоматики.

Если перечисленные выше недостатки не имеют для вас значения, то для создания бесперебойного источника питания потребуется следующее оборудование:

  • Преобразователь из 12 в 220 вольт. На рынке представлен широкий ассортимент подобных устройств, в основном между собой они различаются формой выходного сигнала и рабочей мощностью. Для домашнего использования оптимальным будет преобразователь с пиковой мощностью 500 Вт.
  • Аккумуляторные батареи. От количества батарей и их мощности будет зависеть продолжительность работы отопительного оборудования во время отсутствия электроэнергии. Так, аккумулятор емкостью 45 А/час способен обеспечить автономную работу котла отопления на протяжении 8 часов, аккумулятора емкостью 95 А/час в среднем хватит на сутки бесперебойной работы. Для бесперебойного источника своими руками лучше всего подойдут гелиевые аккумуляторы, так как они имеют увеличенный эксплуатационный срок (стоят дороже обычных).
  • Зарядное устройство для аккумуляторов. Подбирается в соответствии с выбранными параметрами аккумулятора.

Процесс создания бесперебойника в домашних условиях включает в себя следующие этапы:

  1. Соединяем мощным проводом аккумулятор с преобразователем. На инверторе указано два обозначения «+» и «-», «Плюс» соединяется проводом с «Плюсом» на аккумуляторе, соответственно, «Минус» соединяется с «Минусом».
  2. Включаем вилку питания газового или твердотопливного котла в сеть питания на преобразователе, щелкаем переключатель на позицию «Вкл», оборудование начинает работать. Бесперебойник подключается вручную при отсутствии питания в сети.
  3. При включенном преобразователе работает котел, аккумулятор постепенно разряжается. После того, как электроэнергия будет включена, отопительный котел включается в централизованную сеть питания, а аккумуляторы бесперебойника ставятся на зарядку.

При создании собственного ИБП обязательно учитывайте следующие моменты:

  • Для соединения всех элементов системы допускается использование только толстых медных проводов.
  • Делайте все соединения максимально прочными и надежными.
  • Время от времени проверяйте места соединения проводов. Иногда на контактах начинаются окислительные процессы, которые могут повлиять на общую работоспособность системы.

В случае, если вы планируете собрать собственный бесперебойник, сэкономить удастся до 50% от стоимости уже готового магазинного устройства.

Нюансы сборки фильтра внешних гармоник

А поможет нам в этом так называемая гармоничная система для фильтров напряжения.

Вы и здесь можете проявить инициативу и сделать её самостоятельно, но лучше всё-таки хотя бы для начала установить и найти проверенную схему. Такие фильтры состоят из различных резисторов, трансформаторов и других вспомогательных устройств.

Правильно собранная система должна гарантированно стабилизировать любой из источников электрического тока.

Впрочем, схема такого фильтра несложна, её можно увидеть ниже.

Главная трудность здесь заключается в расчёте параметров. Элементы же контура рассчитываются и делаются идентично, лишь собираются разными способами — один последовательный, другой параллельный, однако в обоих случаях настраиваются на частоту 50 Гц.

Следует выполнить расчёт параметров катушек индуктивности под имеющийся в наличии сердечник.

В сердечнике также понадобится сделать зазор между витками.

Формулы для расчёта параметров следующие:

  1. Зазор в миллиметрах = 1,257E-3 * макс. сила тока в амперах * количество витков.
  2. Количество витков = 1,257E6 * макс. сила тока в амперах * индуктивность дросселя в Гн * площадь сечения сердечника в квадратных миллиметрах — результат округляем до большего
  3. Для последовательного контура: максимум силы тока в амперах равен 1,4 * {мощность нагрузки, Вт} / 220 В.
  4. Для параллельного контура: максимум силы тока в амперах равен 1,4 * 220 В/ 28 * {частота сигнала, Гц – 50 Гц} * { индуктивность дросселя, Гн}.

Модели электронного типа

Их еще коротко обозначают как ЭТ. Это устройства автоматического типа, которые помогают поддерживать заданный температурный режим. При необходимости они могут использоваться с любым типом насоса.

Электронный терморегулятор может в автоматическом режиме управлять исполнительными механизмами системы вроде клапанов и насосов, смесителей, котлов.

Как все работает?

Обязательным становится наличие выносного или встроенного термодатчика в конструкции. Он устанавливается в месте, свободном от прямого воздействия других отопительных приборов. С помощью этой детали производится регулировка устройства.

Термодатчик дает ЭТ информацию о том, какая температура сохраняется в окружающей среде. В настоящее время выпускаются цифровые и аналоговые варианты ЭТ.

Первые обладают большей функциональностью, за счет чего и получили широкое распространение.

В свою очередь, модели цифрового типа делятся на две разновидности:

  1. с открытой;
  2. или закрытой логикой.

Как сделать бесперебойник для насоса отопления своими руками

Для изготовления самодельного бесперебойника для циркулярного насоса вам потребуется дополнительные знания в области электротехники, ведь понадобится собрать инвертор (преобразователь/контролер заряда), к которому нужно будет подсоединить мощные АКБ.

Если у вас нет необходимых знаний, то лучше не беритесь за это дело в целях безопасности. Используйте следующую схему электрического бесперебойника для циркулярного насоса отопления в качестве принципиального примера.

Схема электрического бесперебойника для циркулярного насоса

Рекомендую следующее видео, в котором автор рассказывает, как правильно выбрать ИБП для циркулярного насоса:

Полезное видео

В видео рассказывается, какой ИБП лучше подключить к насосу для отопительной системы.

Самостоятельное обслуживание

Если удалось собрать ИБП для котла своими руками, то обслуживать его чаще всего уже нетрудно. Придётся только менять аккумуляторные батареи через некоторые временные промежутки и периодически проверять целостность всей системы.

Ставить ИБП лучше либо в подвале либо в полуподвале, чтобы он не занимал пространство квартиры, но проникновение влаги, разумеется, недопустимо ни в коем случае, поэтому хорошим вариантом окажется его размещение в небольшом шкафу.

Посмотрите видео на эту тему

Повышение экономичности

Помимо контроля и реагирования на перепады напряжения в сети, современные ИБП обеспечивают 95–99% КПД, остальные 1–5% мощности расходуются на поддержание работы самого бесперебойника.

Традиционной технологией сбережения электроэнергии считается шунтирование (bypass). В таких конструкциях сетевой ток, не требующий дополнительной корректировки, передается в обход невостребованных компонентов. Тем самым повышается энергоэффективность систем ИБП/ UPS.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...