Villanyszerelők Lapja

Áttekintő táblázat alapján

Szünetmentes áramforrás otthoni környezetben

Keringtetőszivattyú szünetmentesítése

2018. május 16. | Czövek Endre villamosmérnök, közgazdász |  514 | |

Szünetmentes áramforrás otthoni környezetben

Manapság egyre gyakoribb a szünetmentes védelem kialakítása lakossági környezetben. Legtöbb esetben televíziók és informatikai eszközök elé helyeznek kisebb teljesítményű UPS-eket, rövid áramkimaradások és tranziens feszültségingadozások ellen. Ezek a készülékek plug & play vonali interaktív szünetmentesek, zömében torony vagy elosztósor kialakításban. Kiválasztásuk, beüzemelésük és működtetésük egyaránt nagyon egyszerű feladat.

Szintén általánosan jellemző, hogy különböző kapunyitó és motoros redőnymozgató áramköröket látnak el szünetmentes áramellátással. Az ilyen rendszereknek már nemcsak kényelmi, hanem betörés elleni és egyéb biztonsági funkciói is lehetnek. Megnehezíti az illetéktelen behatolók munkáját, ha áramszünet esetén is be lehet zárni a nyitva felejtett garázskaput, illetve le lehet engedni a fémredőnyöket. Egyéb biztonsági funkcióra jó példa a nagy vihar esetén felhúzható redőny a szélkárok megelőzése érdekében. Leggyakoribb és egyben legösszetettebb feladat ugyanakkor a fűtési rendszer szünetmentesítése.

Milyen fűtési rendszernél lehet szükséges az UPS?

Alapvetően minden olyan fűtési rendszernél érdemes biztonsági áramellátásról beszélni, amelynek van bármilyen villamos megtáplálása. Összeségében elmondható, hogy két, egymástól különböző funkció miatt lehet a rendszert szünetmentesíteni.

  1. Folyamatos fűtés: Sokan nem gondolnak bele, pedig egyértelmű, hogy a modern kombi és kondenzációs gázkazánok folyamatos működéséhez gázra és áramra egyaránt szükség van. Amennyiben az egyik nem áll rendelkezésre, a fűtés azonnal leáll. Fontos odafigyelni, hogy ebben az esetben nemcsak a kazánt, hanem a hagyományos vagy okostermosztátot és az estleges szelepeket is rá kell kötni az UPS-áramkörre. Hazánkban viszonylag ritka, hogy cirkó kazánokat szünetmentesítsenek ebből a célból. Ugyancsak ritka, hogy komplett villamos fűtési rendszereket kössenek UPS-re, hiszen egy ilyen rendszer jóval magasabb fogyasztással rendelkezik, mint egy cirkó, így a beépítendő szünetmentesnek nagyon nagy akkumulátorkapacitásra lenne szüksége, amely exponenciálisan drágítja meg az egyszeri és az üzemeltetési költségeket.
  2. Fűtési rendszer megóvása: Fűtési rendszer szünetmentesítésének legfőbb oka a rendszer védelme a károsodás ellen. Alapvető veszélyforrás a villamos hálózaton esetlegesen érkező tranziensek által okozott villamos kár, mégsem ezért használják széles körben a szünetmenteseket ilyen funkcióra. Legnagyobb probléma egy esetleges áramszünet esetén jól megrakott és begyújtott vízteres kandallónál lehetséges, ugyanis ekkor azonnal megszűnik a kandallóba bevezetett víz folyamatos keringtetése, azaz túlnyomás keletkezik a rendszeren és szétrobbanhat a csövezés. Talán említeni sem kell, hogy egy kandallóban felrobbant csőrendszer javítási költsége milyen bonyodalmakat és költségeket jelenthet egy család számára, főleg annak tudatában, hogy a teljes fűtési rendszer költségének töredéke egy egyfázisú szünetmentes áramforrás megvásárlása, amellyel elkerülhető egy ilyen kedvezőtlen eset. Az UPS célja ebben az esetben tehát a keringtetőszivattyú folyamatos működtetése.

Főbb szempontok fűtési keringtetőszivattyú szünetmentesítésére

Sajnos nem egyszerű a dolga annak, aki ilyen rendszert akar védeni, hiszen nincs egyetlen olyan univerzális termék, ami bármilyen rendszerhez illeszkedne és költséghatékony megoldást nyújtana. A helyzet ugyanakkor nem reménytelen, csak meg kell vizsgálni 3-4 tényezőt és ez alapján kiválasztani a legoptimálisabb eszközt.

Teljesítmény

Először is meg kell nézni a beépítendő keringtetőszivattyú villamos adatait. Az adatlapján minden esetben fel kell tüntetni annak névleges teljesítményét az alábbi mértékegységek valamelyikével: VA (voltamper) vagy W (watt). Előfordulnak a piacon többállású motorok. Ezek esetén mindig érdemes a maximális értékkel számolni. Több szivattyú működtetése esetében a névleges értékeket egyszerűen össze kell adni. A szivattyúk teljesítményénél fontos odafigyelni arra, hogy azok indítási értéke elérheti a névleges teljesítmény akár 10-szeresét is. Amennyiben az indítási áram meghaladja az UPS névleges értékét, a szünetmentes akár azonnal lekapcsolhat, vagyis a rendszer áramkimaradás elleni védelme megszűnik. Drágább szivattyúk esetében természetesen előfordulhat beépített lágyindítás, ahol az indítási teljesítmény mindig a névleges teljesítmény alatt marad, de jellemzően a lágyindítás nélküli szivattyúk az elterjedtebbek.

Gyakorlati javaslatok

  • Érdemes a wattos értéket figyelembe venni a szivattyúnál. Ebben az esetben természetesen az UPS-nél is a hatásos teljesítményt (W) kell vizsgálni, annál is inkább, mert kis teljesítményű szünetmenteseknél nem ritka az alacsony teljesítménytényező, így a látszólagos (VA) és a hatásos (W) értékek között nagy eltérés is lehet, pl. 1000 VA/600 W.
  • Érdemes úgy kiválasztani az UPS-t, hogy annak névleges teljesítménye a keringtetőszivattyúénak legalább 8-10-szerese legyen, pl. 70 W-os keringtetőszivattyúhoz jellemzően nem elegendő a 600 VA szünetmentes, mert indításkor megállhat.
  • Több szivattyú estén előfordulhat, hogy nem szükséges az összeset egyszerre indítani. Ekkor egy időrelével eltolhatók az indítási áramok, ezáltal a túlméretezés észszerű határokon belül maradhat.

1. kép: Rack/torony kialakítású szünetmentes áramforrás.

Áthidalási idő

Az áthidalási időt kétféle irányból lehet meghatározni:

  1. Azt veszük alapul, hogy mekkora szokott lenni a leghosszabb áramszünet. Általában ez a költséghatékonyabb és veszélyesebb megközelítés. Ebben az esetben, ha a tapasztalat azt mutatja, hogy 10-15 percnél nem szokott hosszabb áramkimaradás lenni, akkor elegendő lehet csupán negyedórás áthidalási idejű UPS-t telepíteni. Természetesen itt folyamatosan fennáll a kockázat a hosszabb áramkimaradásra és a rendszer berobbanására.
  2. A legbiztonságosabb megoldás, ha azt vesszük figyelembe, hogy mennyi idő kell a kazánnak ahhoz, hogy visszahűljön biztonságos hőmérsékletre áramszünet esetén. Érdemes legalább 1 órával számolni, de könnyen előfordulhat, hogy szükséges a 2 órás vagy annál magasabb áthidalási idő is.

Gyakorlati javaslatok

  • Az áthidalási időt minden esetben a keringtetőszivattyú hatásos teljesítményére kell számolni és nem az UPS névleges teljesítményére.
  • A szünetmentes áramforrások gyártói minden esetben kalkulált áthidalási időt adnak meg teljesen feltöltött, új akkumulátorokat figyelembe véve. Érdemes ezért ráhagyással számolni, hiszen az áthidalási időt biztosító akkumulátorok kapacitása évről évre csökkeni fog.
  • Az UPS-gyártók grafikus és táblázatos formában adhatják meg a készülékeik futási idejét. A véletlen hibázás elkerülése miatt érdemes a táblázatos rendszert választani.
  • A szünetmentesek áthidalási idejét akár ki is lehet számolni. Ehhez ismerni kell a készülékbe elhelyezett akkumulátorok számát és típusát. A kiszámolás módszertanát az IEEE 485 írja le.
  • Legegyszerűbb megoldás a gyártók által publikált kalkulátor és kiválasztási segédletek használata, melyek néhány alapvető adat beírását követően kiadják a legoptimálisabb megoldást.
  • Nem kell megijedni, ha az áthidalási idő miatt nagyobb teljesítményű UPS kerül kiválasztásra. Ennek fő oka, hogy a gyártók a nagyobb teljesítményű készülékeikbe több és nagyobb kapacitású akkumulátort helyeznek el. Például 50 W-os keringtetőszivattyú 90 percig történő áthidaláshoz előfordulhat, hogy 3000 VA-es UPS a legoptimálisabb választás.
  • A szünetmentes áramforrásoknak idő kell ahhoz, hogy egy áramkimaradást követően az akkumulátoraikat visszatöltsék maximumra. Ez akár 5-7 órát is jelenthet, éppen ezért egy hosszabb áramszünet után nem érdemes ismét begyújtani a kazánt, hiszen ekkor az UPS már nem képes ugyanazon tartási idő biztosítására.

Kimeneti jelalak / technológia

A legtöbb keringtetőszivattyúhoz szinuszos kimenetű UPS-t kell választani, mivel a hosszú élettartamú működéshez és a motoros fogyasztókhoz elengedhetetlen a tisztán szinuszos jelalak. Bizonyos keringtetőszivattyúk képesek hosszan tartó működésre részlegesen szinuszos jelalakú megtáplálással, de élettartamuk, illetve az UPS élettartama ekkor is drasztikusan csökkenhet. Tisztán szinuszos szünetmentesek esetén két technológia érhető el a piacon: vonali interaktív és online kettős konverziós. Mindkét technológiának megvannak az előnyei és hátrányai. A vonali interaktív olcsóbb, halkabb, hatékonyabb, viszont a kimeneti frekvencia független a bemenetitől, továbbá bizonyos hálózati zavarokat átenged magán, pl. nagyon rövid idejű beszakadások.

Az online szünetmentesek nagyobb védelmet biztosítanak a hálózat felől érkező zavarok ellen, illetve gyakran nagyobb áthidalási idő valósítható meg velük.

Gyakorlati javaslatok

  • Minden esetben érdemes tisztán szinuszos szünetmentest választani.
  • A keringtetőmotorok nem kifejezetten érzékenyek a hálózat felől érkező zavarokra, így a legtöbb esetben a tisztán szinuszos kimenetű vonali interaktív technológia biztosítja az optimális megoldást, hiszen olcsóbb, zömében hatékonyabb és halkabb működést biztosít.
  • Amennyiben az áthidalásiidő-igény több mint 2 óra, érdemes online UPS-t választani.
  • Vonali interaktív UPS-ből létezik szinuszos és nem szinuszos is, ami azt jelenti, hogy ilyen topológiájú gép kiválasztása esetén azok jelalakját is meg kell vizsgálni. Néhány gyártó nem tünteti fel a katalógusában, hogy a készülékük milyen kimenettel rendelkezik. Ekkor el kell kérni az adatlapot is, amelyben már benne kell lenni ennek az információnak. Előfordulhat olyan is, hogy a készülék adatlapjában a topológiát csak néhány betűs rövidítéssel írják ki. A VFD és VI besorolású készülékek kimenete nem szinuszos, éppen ezért ezek zömében nem alkalmasak keringtetőszivattyúkhoz! Tisztán szinuszos jelalakú készüléket takarnak viszont az alábbi rövidítések: VI-SS (szinuszos vonali interaktív) és VFI-SS (online kettős konverziós).

2. kép: Hagyományos szünetmentes torony IT-eszközökhöz.

További hasznos tudnivalók

Egy jól kiválasztott UPS fél siker, azonban annak helyes üzemeltetésére, védelmére és karbantartása is oda kell figyelni. Az UPS-be telepített akkumulátor élettartalma véges, viszont optimális feltételek mellett akár 5 évig is képes feladatát ellátni. Ehhez viszont a készüléket olyan helyen kell elhelyezni, hogy a benne lévő akkumulátor ne melegedjen fel – optimális esetben – 25 °C fölé. Előfordulhat, hogy az UPS elhelyezése olyan helyiségbe történik, ahol a melegebb évszakokban a hőmérséklet ennél magasabbra is fel tud menni. Mivel ebben az időszakban fűtésre egyébként sincs szükség, ezért érdemes ilyenkor az UPS-t elvinni egy olyan helyre, ami biztosan nem melegszik fel. Természetesen a készüléket ilyenkor is áram alá kell helyezni, hogy az akkumulátorok ne menjenek tönkre. Előfordulnak a piacon olyan készülékek, amik képesek kikapcsolt állapotban való töltésre. Érdemes ilyet választani, így az élettartalmukat és hatékonyságukat nagymértékben meg tudjuk növelni.

A készülék elhelyezésénél ezeken felül figyelembe kell venni a gyártó által megkövetelt szellőzési távolságokat, ellenkező esetben az UPS által létrehozott meleg levegő nem képes távozni, így önmagát fogja felmelegíteni. További kritérium a készülék elhelyezésére a por- és nedvességmentes környezet. Mint minden villamos berendezést, a szünetmentes áramforrás bemenetét is védeni kell túlfeszültség ellen. Természetesen ez komplett túlfeszültség-védelem kialakításával érhető el (IEC 61643-11 szerint), de mindenképpen javasolt az UPS betáplálását valamilyen egyszerű T3 vizsgálati osztálynak megfelelő elosztósorból vagy aljzatból megvalósítani.

3. kép: T3 vizsgálati osztálynak megfelelő túlfeszültség-levezető.

Minden szünetmentes áramforrást érdemes legalább 3 évente elvinni szakszervizbe, ahol egyrészt kitisztítják, másrészt megvizsgálják, és szükség esetén cserélik a készülék öregedő alkatrészeit, úgymint a ventilátorokat, a kondenzátorokat és az akkumulátorokat. Célszerű erre mind odafigyelni, hiszen egy 5 éve elfelejtett UPS már valószínűleg egyáltatlán nem képes ellátni azt a feladatot, ami miatt olyan sok erőfeszítést tettünk a kiválasztásnál.