Резервное питание газового котла от аккумулятора: сколько нужно на сутки и на трое
Газовому котлу с циркуляционными насосами нужно 100–200 Вт электрической мощности. При средних 150 Вт это 3,6 кВт·ч в сутки, и с учётом потерь для суток резерва требуется аккумулятор около 4,5 кВт·ч, а для трёх суток — около 13 кВт·ч. Первый случай закрывает один модуль LiFePO4 на 5 кВт·ч, второй разумнее решать батареей вместе с генератором или солнечными панелями. Ниже — ход расчёта и два технических условия, без которых котёл от инвертора не заработает: чистая синусоида и правильная нейтраль.
Сколько на самом деле потребляет котельная
Газ даёт тепло, но управляет котлом электричество: плата автоматики, газовый клапан, вентилятор дымоудаления, встроенный насос. К этому добавляются внешние насосы контуров и комнатная автоматика.
| Потребитель | Типичная мощность, Вт | Замечание |
|---|---|---|
| Настенный котёл с вентилятором и встроенным насосом | 100–150 | точная цифра — в паспорте, строка «потребляемая электрическая мощность» |
| Напольный котёл с атмосферной горелкой (только автоматика) | 10–30 | насос у него внешний |
| Циркуляционный насос контура | 25–60 | зависит от выбранной скорости |
| Насос тёплого пола со смесительным узлом | 40–70 | работает почти постоянно |
| Термостаты, сервоприводы, контроллер | 5–20 | в сумме на дом |
Паспортная мощность — это максимум. Горелка работает циклами, насосы с автоматикой снижают обороты, поэтому средняя цифра обычно ниже суммы паспортных. Самый надёжный способ узнать свою — включить котельную через бытовой ваттметр на сутки в морозную погоду и посмотреть накопленные киловатт-часы. Для расчёта возьмём дом с настенным котлом и двумя внешними насосами: в среднем 150 Вт.
Расчёт ёмкости: сутки и трое
Энергия за сутки: 150 Вт × 24 ч = 3 600 Вт·ч, или 3,6 кВт·ч. Аккумулятор должен быть больше этой цифры по двум причинам: батарею не разряжают в ноль (для LiFePO4 принимаем рабочую глубину 90 %), а инвертор при преобразовании теряет около 10 %. Формула:
ёмкость = мощность × часы ÷ (0,9 × 0,9)
Для суток: 3,6 ÷ 0,81 ≈ 4,4 кВт·ч. Для трёх суток: 10,8 ÷ 0,81 ≈ 13,3 кВт·ч.
| Средняя нагрузка | 12 часов | Сутки | Трое суток |
|---|---|---|---|
| 100 Вт | 1,5 кВт·ч | 3,0 кВт·ч | 8,9 кВт·ч |
| 150 Вт | 2,2 кВт·ч | 4,4 кВт·ч | 13,3 кВт·ч |
| 200 Вт | 3,0 кВт·ч | 5,9 кВт·ч | 17,8 кВт·ч |
В привычных ампер-часах: модуль 12,8 В на 100 А·ч — это 1,28 кВт·ч, модуль 25,6 В на 100 А·ч — 2,56 кВт·ч, модуль 51,2 В на 100 А·ч — 5,12 кВт·ч. Сутки при 150 Вт закрывает один модуль на 5,12 кВт·ч, трое суток — три таких модуля. Свинцовые аккумуляторы той же паспортной ёмкости отдадут заметно меньше, потому что их нельзя глубоко разряжать; сравнение — в статье про LiFePO4 и свинец.
В расчёте есть слабое место — собственное потребление инвертора. Крупный инвертор на 5 кВт сам берёт десятки ватт, и для нагрузки в 150 Вт это добавка на четверть и больше. Если резерв нужен только котлу, берут небольшой инвертор или источник бесперебойного питания на 500–1 000 Вт. Если резервируется весь дом, котёл становится одной из строк общего расчёта — как его вести, описано в статье про ёмкость аккумулятора для дома.
Чистый синус и время переключения
Насосы и вентилятор котла — это электродвигатели, а плата управления следит за формой и частотой напряжения. Отсюда два требования к источнику.
- Чистая синусоида на выходе. От ступенчатого напряжения («модифицированный синус») двигатели насосов гудят и греются, а автоматика может выдавать ошибки. Для котла подходят только инверторы с синусоидальным выходом.
- Быстрое переключение. Гибридные инверторы и линейно-интерактивные источники бесперебойного питания переходят на батарею за миллисекунды. Автоматика котла такой провал обычно не замечает; в худшем случае котёл перезапустится сам. Время переключения указано в паспорте инвертора.
Запас по мощности нужен небольшой: пусковой ток циркуляционных насосов невелик. Источника на 500–600 Вт хватает одному котлу с двумя-тремя насосами. Если на тот же резерв заведён скважинный насос, расчёт совсем другой: его пусковой ток в несколько раз выше рабочего, и инвертор подбирают уже под него.
Фазозависимость: почему котёл уходит в ошибку «нет пламени»
Большинство настенных котлов контролируют пламя ионизационным электродом: через факел течёт микроток от электрода на заземлённую горелку. Схема рассчитана на обычную сеть, где нулевой проводник связан с землёй. У многих инверторов и источников бесперебойного питания в автономном режиме оба выходных проводника не имеют связи с землёй. Котёл зажигает горелку, не видит тока ионизации и через несколько секунд останавливается с ошибкой розжига — хотя пламя было.
Зависит ли ваш котёл от полярности, сказано в его паспорте: если в инструкции требуют соблюдать положение фазы и нуля при подключении, котёл фазозависимый. Решений три:
- Инвертор со сквозной нейтралью: нулевой проводник входа соединён с выходом и не разрывается при переходе на батарею.
- Инвертор, который в автономном режиме сам соединяет нейтраль выхода с защитным проводником. У гибридных моделей это настройка или сигнал на внешнее реле; схема приведена в руководстве по монтажу.
- Разделительный трансформатор после источника, один вывод вторичной обмотки которого заземлён.
Любой из вариантов работает только при исправном заземлении котла и дома. Какая у вас система заземления и что из этого следует, разобрано в статье про TN-C-S и TT. Саму схему собирает электрик: ошибка с нейтралью опасна не только для котла.
Помогут ли панели зимой
Отключения, ради которых ставят резерв, случаются в основном зимой, когда солнца мало. Проверим на данных по Москве. Станция на 5 кВт даёт в декабре 5 × 19,1 = 95,5 кВт·ч за месяц, то есть в среднем 3,1 кВт·ч в сутки — чуть меньше, чем нужно котельной из нашего примера. В январе выходит 5 × 31,5 ÷ 31 ≈ 5,1 кВт·ч в сутки, в феврале — 5 × 54,6 ÷ 28 ≈ 9,8 кВт·ч.
Вывод двоякий. В среднем панели заметно продлевают автономность, а с февраля делают резерв котла практически бессрочным. Но это средние значения: авария на линии часто приходит вместе со снегопадом или ледяным дождём, когда панели засыпаны и не дают ничего. Поэтому резерв на трое суток и больше надёжнее строить так: батарея на сутки, панели как помощь и недорогой генератор, который раз в день за пару часов заряжает аккумулятор через инвертор.
Три способа собрать резерв
| Решение | На сколько хватит при 150 Вт | Кому подходит |
|---|---|---|
| Источник бесперебойного питания с внешним аккумулятором 12,8 В 100 А·ч | около 7 часов (1,28 × 0,81 ÷ 0,15) | короткие отключения, только котёл |
| Портативная станция на 2 кВт·ч | около 11 часов | без монтажа; нужна проверка работы с фазозависимым котлом |
| Гибридный инвертор с модулем 5,12 кВт·ч | около 28 часов (5,12 × 0,81 ÷ 0,15) | резерв котла, света, холодильника и связи; позже добавляются панели |
В третьем варианте котельную и другие важные линии выводят на резервный выход инвертора отдельной группой в щите. Аккумуляторы для таких схем собраны в разделе накопителей, а прикинуть время работы под свой набор приборов можно в калькуляторе автономности.
Частые вопросы
Можно ли питать котёл от автомобильного аккумулятора?
На несколько часов — да, через инвертор с чистым синусом. Стартерная батарея не рассчитана на глубокий разряд: после нескольких таких циклов она теряет ёмкость. Для постоянной схемы нужен аккумулятор, предназначенный для циклической работы.
Сколько времени дом остывает без котла?
Зависит от утепления и массивности стен: лёгкий каркасный дом теряет тепло за часы, каменный держит его сутки и дольше. Опаснее не остывание комнат, а замерзание воды в трубах у наружных стен, поэтому резерв котла рассчитывают на самое длинное отключение, которое случалось в вашем посёлке.
Нужен ли стабилизатор перед котлом, если стоит инвертор с батареей?
Пока есть сеть, большинство инверторов пропускают её напряжение на выход как есть, со всеми просадками. Если сеть слабая, стабилизатор оставляют либо настраивают инвертор так, чтобы при выходе напряжения за заданные пределы он переходил на батарею.
Котёл стоит в неотапливаемой пристройке. Можно ли там же поставить батарею?
Котельная обычно тёплая, и это хорошее место для аккумулятора, если соблюдены расстояния до горелки и дымохода. В холодном помещении LiFePO4 не примет заряд при температуре ниже 0 °C, поэтому батарею переносят в тепло или берут модель с подогревом.