UPS para caldeiras a gás de aquecimento: como escolher, TOP-12 melhores modelos, dicas de manutenção

Ao instalar uma caldeira de aquecimento com bomba e controle eletrônico, recomenda-se adquirir imediatamente uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS). Este dispositivo permitirá continuar aquecendo os ambientes mesmo na ausência de energia elétrica. Mas nem todo aparelho é capaz de garantir o funcionamento do equipamento por um longo período.

Explicaremos como escolher adequadamente um UPS para caldeiras a gás. No artigo que propomos, descrevemos detalhadamente as variedades utilizadas na prática, além de apresentar um ranking dos melhores modelos de no-breaks. Com nossas recomendações, a escolha e operação do dispositivo, bem como do sistema de aquecimento como um todo, não causarão o menor problema.

Necessidade de UPS para caldeiras de aquecimento

A maioria das caldeiras a gás modernas requerem conexão constante a uma fonte de alimentação elétrica. A partir da rede elétrica funcionam: bomba de circulação, unidade de controle, sistema de ignição, ventilação forçada.

Usuários avançados de equipamentos de aquecimento instalam módulos GMS, que permitem controlar sistemas à distância. Quando a energia elétrica é cortada, o funcionamento de todo o conjunto de dispositivos listados é interrompido, e o ambiente aquecido começa a esfriar.

É mais simples instalar um UPS e evitar o incêndio dos componentes eletrônicos da caldeira a gás devido a sobrecargas, do que pagar pelas consequências de um grande incêndio.

Os componentes eletrônicos das caldeiras a gás também são sensíveis aos parâmetros de tensão. A grande extensão das redes elétricas em casas de campo frequentemente leva à sua redução na rede, bem como à deterioração das características de frequência da corrente. Como resultado, a caldeira pode funcionar de forma intermitente ou nem ligar.

Todos os problemas elétricos são resolvidos instalando um UPS, alguns modelos do qual são capazes não apenas de fornecer energia de reserva ao equipamento, mas também corrigir deficiências de tensão e frequência.

A estabilização automática da tensão pelo nobreak permite reduzir as cargas nos conversores elétricos da placa da caldeira a gás e aumentar sua vida útil.

As vantagens da instalação de um nobreak para caldeira a gás são:

1. Proteção contra variações de tensão. O custo do nobreak é muito menor do que o preço de uma nova placa eletrônica para a caldeira.
2. Simplicidade de instalação, sem exigir habilidades especiais.
3. Controle automático dos parâmetros elétricos da rede.
4. Vida útil de até 5-7 anos.
5. Ausência de necessidade de manutenção.
6. Funcionamento silencioso.

Em geadas severas, a parada do equipamento de aquecimento, mesmo por algumas horas, pode causar ruptura de tubos localizados próximos à rua. Portanto, garantir a continuidade do funcionamento da caldeira com um nobreak não é um capricho, mas uma solução racional para economizar tempo e recursos.

Princípio de funcionamento do no-break

A principal tarefa do nobreak é fornecer tensão de potência suficiente à rede durante uma queda de energia. A comutação para alimentação por baterias deve ocorrer em frações de segundo para que o equipamento conectado não desligue.

Os nobreaks também são capazes de estabilizar a tensão, retificar a senoide e manter a frequência da corrente dentro dos limites normais. No entanto, nem todos os modelos possuem funções adicionais.

Ao escolher um nobreak para o sistema de aquecimento, pode-se optar por um dispositivo mais potente para que, se necessário, outros aparelhos possam ser conectados a ele.

O dispositivo do nobreak não é uniforme.

Na configuração máxima, o nobreak consiste nos seguintes elementos:

• gabinete;
• bateria;
• conversores de corrente e tensão (inversores, retificadores, etc.);
• interruptor;
• microchip de controle.

Para o funcionamento do equipamento conectado, são importantes as seguintes características do nobreak:

1. Tipo de curva de tensão de saída: senoide aproximada ou senoide pura. A primeira opção é menos preferível, pois é incomum para a maioria dos dispositivos eletrônicos e leva ao desgaste excessivo.
2. Potência consumida. Os motores da bomba e do ventilador possuem altas correntes de partida, portanto, a capacidade máxima do nobreak deve ser pelo menos 2 vezes maior que o consumo de energia da caldeira.
3. Velocidade de comutação para a fonte de alimentação de reserva. Quanto maior, melhor para o equipamento conectado.
4. Capacidade elétrica. Dela depende o tempo de funcionamento autônomo de todo o sistema de aquecimento. Para aumentar a capacidade, baterias externas adicionais podem ser conectadas ao nobreak.
5. Vida útil. Depende do modo de operação e da estrutura interna das baterias.
6. Faixa de parâmetros de entrada da rede que permitem ao nobreak fornecer tensão, frequência e senoide aceitáveis sem comutar para a bateria.
7. Presença de aterramento (neutro 'passante').

No modo autônomo, os nobreaks podem fornecer 2 tipos de senoide:

• senoide pura;
• senoide aproximada.

A senoide suave é mais aceitável e sempre garante o funcionamento normal do equipamento conectado.

Os prazos indicados de funcionamento do equipamento com o UPS são aproximados. O tempo exato pode ser conhecido testando o conjunto específico de equipamentos.

O custo dos UPS depende diretamente da capacidade das baterias, funcionalidades adicionais e também da conformidade dos parâmetros de saída de corrente e tensão com os valores normativos. No entanto, mesmo o UPS mais barato é melhor do que a sua ausência total.

Tipos de fontes de alimentação ininterrupta

Os fabricantes de UPS produzem dispositivos para qualquer orçamento financeiro, mas quanto mais caro, maior a sua funcionalidade e tempo de autonomia.

Os UPS podem ser divididos em três categorias principais de acordo com o princípio de operação: contínuos (tipo on-line), interativos de linha e reserva (tipo off-line). Cada tipo de UPS será analisado em detalhes a seguir.

Opção #1: reserva (standby)

Quando há energia elétrica na rede, o UPS reserva ou off-line atua como um intermediário, transmitindo a tensão e corrente com as mesmas características que estão presentes na entrada do dispositivo.

Somente quando a energia é cortada ou seus parâmetros saem da faixa programada, o UPS comuta o equipamento conectado para a alimentação da bateria.

Os elementos de controle dos UPS reserva baratos geralmente se limitam a um botão, cujas diferentes combinações de pressionamento permitem ajustar o funcionamento do dispositivo.

Os UPS reserva geralmente vêm com baterias de capacidade 5-10 Ah, suficientes para o funcionamento contínuo da caldeira por 10-30 minutos. Suas principais funções são evitar a parada instantânea do equipamento de aquecimento e fornecer tempo para sua parada manual correta.

As vantagens dos UPS off-line são:

1. Ausência de ruído.
2. Alta eficiência quando alimentado pela rede.
3. Baixo preço.

Desvantagens dos UPS off-line:

1. O tempo de comutação para a bateria é de 4-12 ms.
2. Impossibilidade de ajustar as características de tensão e corrente.
3. Operar com um gerador a gasolina é perigoso para a caldeira, pois os parâmetros da senoide não são mantidos.
4. Pequena capacidade da bateria.

Muitos modelos de UPS reserva permitem a instalação de baterias externas, através das quais o tempo de autonomia pode ser aumentado. Mas mesmo com uma bateria potente, eles continuam sendo apenas interruptores de alimentação da caldeira da rede para a autônoma.

Opção #2: line-interactive

Os UPS do tipo interativo de linha são mais avançados do que os de reserva. Além da bateria, esses dispositivos possuem estabilizadores de tensão, o que lhes permite fornecer 220 V na saída.

Modelos mais caros são capazes de analisar a forma da onda senoidal e comutar a alimentação para as baterias quando sua distorção excede 5-10%. Esses no-breaks não são capazes de corrigir a forma da onda senoidal quando operam pela rede.

O gerenciamento de um no-break interativo é mais complexo. Geralmente permite definir os limites da faixa de tensão de entrada e ajustar o tempo de atraso para ligar o equipamento conectado.

Modelos interativos com alta potência de saída são frequentemente instalados na entrada da fiação elétrica da casa. Normalmente, baterias externas de grande capacidade são conectadas a eles.

As vantagens dos no-breaks interativos são as seguintes:

1. Pequeno intervalo de comutação para o modo autônomo – 2-10 ms, o que praticamente não afeta o funcionamento do equipamento conectado.
2. Alta eficiência quando alimentado pela rede.
3. Capacidade de estabilizar a tensão mesmo sem bateria.

Desvantagens dos no-breaks interativos:

1. Incapacidade de influenciar a forma da onda senoidal quando alimentado pela rede.
2. Capacidade limitada a 5 kVA.
3. Ausência de correção da frequência da corrente.

No-breaks interativos são comprados com mais frequência do que os modelos de reserva, porque são equipados adicionalmente com um estabilizador de tensão, permitindo que o equipamento de aquecimento funcione de forma mais correta.

Opção #3: online (dupla conversão)

Os parâmetros de saída da rede elétrica nos no-breaks contínuos (on-line) não dependem das características de entrada. O equipamento conectado é sempre alimentado pela bateria, independentemente da presença de tensão na entrada. Isso é garantido pela conversão de energia elétrica em duas etapas.

Primeiro, a tensão de entrada é reduzida, a corrente alternada é retificada e a energia elétrica é usada para recarregar a bateria.

No-breaks contínuos possuem um circuito multicomponente caro, que só se justifica economicamente com alta potência do equipamento conectado e capacidade adequada das baterias.

Ao fornecer eletricidade, ocorre o processo inverso. A energia elétrica é retirada dos terminais da bateria, a corrente é convertida em alternada, a tensão é aumentada e fornecida à saída do no-break.

Como resultado, o equipamento conectado opera em modo totalmente autônomo com parâmetros elétricos estáveis. Não sofre com picos de tensão, distorções da onda senoidal e nem mesmo raios. Fatores externos podem danificar o no-break, mas não o aquecedor a gás ou a caldeira de piso conectados a ele.

Vantagens dos no-breaks contínuos:

1. Quando a energia elétrica é desligada, a alimentação dos dispositivos conectados não é interrompida.
2. Parâmetros estáveis de tensão e frequência, onda senoidal correta, o que é especialmente importante ao conectar uma caldeira a gás.
3. Proteção contra aumento repentino de tensão.
4. Conexão sem problemas a um gerador a gasolina para recarga.
5. Possibilidade de ajuste da tensão de saída.

Principais desvantagens dos no-breaks on-line:

1. Ruído elevado e dissipação de calor durante o funcionamento do ventilador.
2. Baixa eficiência (80-94%)
3. O custo dos nobreaks contínuos supera o preço dos modelos interativos em duas a três vezes.

As vantagens do UPS do tipo on-line são óbvias. Esses nobreaks são bastante caros, mas fornecem a máxima proteção elétrica possível para a caldeira a gás. Ao conectar baterias de grande capacidade a eles, você pode não se preocupar com o funcionamento normal do equipamento de aquecimento, mesmo em caso de falta de energia elétrica.

Regras para escolher um no-break

A exigência da eletrônica das caldeiras a gás não permite economizar na confiabilidade e funcionalidade dos no-breaks. A escolha do UPS para caldeira de aquecimento é bastante complexa devido à diversidade de parâmetros técnicos e à quantidade de fabricantes de equipamentos.

Mas existe uma série de características dos no-breaks que devem ser consideradas em primeiro lugar:

1. Duração do funcionamento contínuo em modo autônomo.
2. Potência total e ativa.
3. Natureza da senoide na saída.
4. Limites das faixas de tensão de operação.
5. Possibilidade de conexão de baterias externas.

A duração do funcionamento contínuo do UPS em modo autônomo depende diretamente da capacidade da bateria. Se não houver certeza de que os recursos internos serão suficientes, pode-se adquirir um UPS com possibilidade de conectar baterias adicionais.

A capacidade do sistema de alimentação ininterrupta pode sempre ser aumentada com a aquisição de novas baterias. É desejável escolher baterias idênticas

Nas especificações técnicas dos no-breaks são indicados os valores de potência total e ativa. É desejável que o segundo parâmetro seja duas vezes maior que a potência linear total do equipamento de aquecimento. Isso permitirá que o UPS suporte sem consequências negativas as correntes de partida dos motores da bomba e do ventilador.

Os valores das faixas limite de tensão de operação são particularmente relevantes para casas de campo. Durante a noite, em linhas distantes do transformador, a tensão pode cair para 160-170 V. O UPS então mudará constantemente a alimentação para a bateria, por isso é melhor adquirir um no-break com estabilizador integrado e um limite inferior de tensão de operação.

Senoide aproximada (1) e senoide pura (2). Todos os equipamentos eletrônicos da caldeira a gás são projetados para operar em senoide pura, portanto, seu tipo aproximado pode perturbar o funcionamento de componentes individuais.

A senoide aproximada afeta negativamente o funcionamento dos motores elétricos: eles zumbem, o desempenho cai.

O microcircuito da caldeira a gás também pode funcionar de forma instável, fazendo com que o equipamento ligue ou desligue espontaneamente. Portanto, para alimentar sistemas de aquecimento, é preferível comprar um UPS com senoide suave, que não cause problemas.

Os no-breaks têm muitas características técnicas adicionais, mas seus valores não são tão críticos para o funcionamento da caldeira a gás.

Tipos de baterias

Para UPS, são produzidas exclusivamente baterias de chumbo-ácido (SLA), que são mais pesadas e maiores que as de lítio, mas significativamente mais baratas. Em no-breaks, são usadas baterias seladas, que são seguras e não requerem manutenção.

A estanqueidade das baterias de chumbo-ácido pode ser enganosa, por isso não vale a pena tentar a sorte e virar os dispositivos de lado ou de cabeça para baixo.

No mercado, é possível encontrar baterias para UPS de dois tipos:

• de gel (GEL);
• de fibra de vidro (AGM).

No eletrólito das baterias de gel, são adicionados compostos de silício, o que o torna muito espesso. Como resultado, o conteúdo da bateria não derrama com vibrações nem vaza quando o dispositivo é tombado.

O oxigênio e o hidrogênio liberados durante a operação são absorvidos pelo gel e reagem lentamente entre si, formando água. Dessa forma, é garantida a total segurança das baterias.

Internamente, a bateria de gel não possui líquido no sentido convencional. Ela consiste em vários compartimentos independentes, dentro dos quais estão localizados eletrodos sintéticos cobertos por uma substância viscosa.

O espaço interno nas baterias AGM é preenchido com esteiras porosas de fibra de vidro, que também contribuem para retardar a interação do oxigênio e hidrogênio. A desvantagem dessas baterias é o eletrólito líquido, que ainda pode vazar em caso de dano à bateria ou quando virada de cabeça para baixo.

Em caso de dano mecânico à bateria de fibra de vidro, é terminantemente proibido recolher com um pano o líquido que vaza. É um ácido forte, capaz de queimar a pele.

Devido à maior segurança, as baterias de gel são 10-20% mais caras que as de fibra de vidro, com capacidade semelhante. Mas se o UPS para equipamento de aquecimento ficar parado no chão, não há sentido em pagar a mais.

Muitos UPS permitem a conexão de baterias externas. Ao usar várias baterias em paralelo, é importante que tenham as mesmas características técnicas. Isso permitirá que as baterias descarreguem e carreguem uniformemente, aumentando a vida útil de cada uma.

Dicas para operação do UPS

Instalar um UPS é bastante simples – basta ler o manual e conectar todos os dispositivos externos conforme o esquema descrito.

A eficiência de UPS potentes é reduzida devido ao funcionamento constante do ventilador, que resfria os conversores de corrente e as baterias internas.

A operação dos UPS é simples e não requer intervenção humana.

No entanto, existem nuances operacionais não descritas nos manuais que você deve conhecer:

1. Não coloque o UPS e as baterias externas próximos uns dos outros ou de fontes de calor. A temperatura ideal para operação deste equipamento é de 20-25 °C.
2. A sala com os UPS não deve ser úmida, especialmente perigosa é a formação de condensação de água.
3. Não é recomendável usar filtros de linha e adaptadores triplos na saída do UPS.
4. Se o projeto do UPS prevê aterramento do invólucro, ele deve ser fornecido.
5. Após a colocação em funcionamento, o UPS deve permanecer conectado à rede elétrica.

Seguir estas regras simples prolongará a vida útil do UPS e protegerá a casa contra incêndios e curto-circuitos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Os vídeos apresentados ajudarão a entender melhor o princípio de funcionamento dos diferentes UPS e avaliar a eficácia do seu trabalho.

Vídeo #1. Método de seleção de UPS para sistema de aquecimento:

Vídeo #2. Conexão e teste do UPS:

Vídeo #3. Visão geral dos diferentes tipos de UPS:

Conectar o equipamento de aquecimento através de uma fonte de alimentação ininterrupta é ditado pela viabilidade econômica. Em caso de sobrecargas extremas da rede, é o UPS que absorverá o impacto principal, protegendo a caldeira a gás mais cara contra avarias.

No orçamento de instalação do sistema de aquecimento, é sempre necessário considerar o custo da fonte de alimentação ininterrupta e das baterias incluídas.

Por favor, escreva comentários no bloco abaixo do texto do artigo. Faça perguntas sobre pontos controversos, publique fotos do dispositivo adquirido ou das etapas de sua instalação. Compartilhe com os visitantes do site informações úteis que serão úteis na instalação e operação do UPS.