Резерв газового котла на накопителе: сколько кВт·ч нужно на сутки и на трое

Газовому котлу нужно немного электричества, но без него он не работает вовсе: гаснет автоматика, останавливаются насосы. При нагрузке 150 Вт на сутки требуется около 4,5 кВт·ч номинальной ёмкости батареи, на трое суток — больше 13 кВт·ч. Модуля 5 кВт·ч хватает на сутки без запаса. Считаем подробно, добавляем холодильник и свет и разбираем, почему котёл может не запуститься от инвертора.

Сколько потребляет котёл

Электрическая часть газового котла — это автоматика, вентилятор горелки или дымосос и циркуляционные насосы. Настенный котёл со встроенным насосом берёт в работе порядка 100–150 Вт. У напольного котла с отдельной обвязкой сколько насосов, столько и слагаемых: контур радиаторов, тёплый пол, загрузка бойлера. Современный насос с электронным управлением потребляет 20–60 Вт, старый трёхскоростной — до 100 Вт. В сумме отопление обычного дома укладывается в 100–200 Вт.

Точнее любых паспортов — измерение. Бытовой ваттметр, включённый в розетку котла на сутки в морозную погоду, покажет реальные киловатт-часы: котёл работает циклами, и среднее потребление обычно ниже суммы номиналов. Для расчёта дальше берём 150 Вт круглосуточно — оценка с запасом для большинства домов.

Расчёт на 24 и 72 часа

Энергия, которую нужно отдать нагрузке за сутки: 150 Вт × 24 ч = 3,6 кВт·ч. Батарея должна быть больше по двум причинам. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный с потерями — берём КПД 0,9. И разряжать LFP-батарею до нуля не принято: рабочая глубина разряда 80–90 %, берём 0,9.

Номинальная ёмкость на сутки: 3,6 / (0,9 × 0,9) = 3,6 / 0,81 ≈ 4,4 кВт·ч. На трое суток: 10,8 / 0,81 ≈ 13,3 кВт·ч.

Котёл редко бывает единственной нагрузкой. Холодильник потребляет около 1 кВт·ч в сутки (точнее — на его энергетической этикетке). Пять светодиодных ламп по 10 Вт за пять вечерних часов — 0,25 кВт·ч, роутер 10 Вт за сутки — ещё 0,24 кВт·ч. Вместе свет и связь — примерно 0,5 кВт·ч.

Во всех строках ёмкость получена делением суточного потребления на 0,81. Свой набор нагрузок удобно прикинуть в калькуляторе резервного питания, а потом проверить измерением.

Поправка, о которой забывают: собственное потребление инвертора

КПД 0,9 для нагрузки 150 Вт — цифра оптимистичная. Гибридный инвертор на 5–8 кВт сам потребляет при работе от батареи несколько десятков ватт: на электронику, вентиляторы, поддержание выходного напряжения. В паспорте это строка о потреблении без нагрузки. Если там 50 Вт, за сутки набегает 1,2 кВт·ч — треть от потребления самого котла.

Честный расчёт для малой нагрузки выглядит так: (150 + 50) Вт × 24 ч = 4,8 кВт·ч из батареи, с учётом глубины разряда 4,8 / 0,9 ≈ 5,3 кВт·ч. Получается, что модуль 5,12 кВт·ч обеспечивает сутки работы одного котла на пределе, без запаса. Правило отсюда такое: чем меньше нагрузка относительно мощности инвертора, тем сильнее реальная автономия расходится с расчётом по КПД.

5 или 10 кВт·ч: что выбрать

Модуль 5 кВт·ч подходит, если отключения у вас измеряются часами, а задача — чтобы дом не остыл за ночь и не разморозился холодильник. Большинство аварийных отключений в частном секторе именно такие. Запаса на вторые сутки при этом нет.

Батарея 10 кВт·ч закрывает сутки с полным набором нагрузок и с запасом. Если в длительное отключение перейти на экономный режим — оставить только котёл, а продукты в мороз вынести на холодную веранду, — получится 9,2 кВт·ч / 0,2 кВт = 46 часов, почти двое суток.

Трое суток на одной батарее — это около 20 кВт·ч номинальной ёмкости: 0,26 кВт × 72 ч = 18,7 кВт·ч нужно отдать, с учётом глубины разряда выходит почти 21 кВт·ч. Покупать такой объём только ради редкой трёхдневной аварии обычно нерационально. Разумнее один из двух вариантов:

• 10 кВт·ч и небольшой генератор. Генератор не работает круглые сутки, а включается на два-три часа в день и заряжает батарею: при мощности заряда 3 кВт батарея 10 кВт·ч восполняется примерно за три часа. Как настроить такую связку — в материале про накопитель и генератор.
• 10 кВт·ч и солнечные панели. Летом и в межсезонье панели подзаряжают батарею каждый день, и автономия перестаёт быть конечной. Зимой рассчитывать на это нельзя: в декабре выработка в разы ниже летней, цифры — в разборе зимней выработки.

Почему котёл может не заработать от инвертора

Форма напряжения. Автоматике котла и двигателям насосов нужна чистая синусоида. Дешёвые преобразователи с «модифицированным синусом» дают ступенчатое напряжение: насосы от него греются и гудят, а электронная плата котла может уйти в ошибку или выйти из строя. Гибридные инверторы для солнечных станций выдают чистый синус, так что вопрос касается в основном автомобильных преобразователей и самых простых ИБП.

Фазировка и нейтраль. Большинство газовых котлов контролируют пламя по току ионизации: слабый ток идёт от электрода через пламя на корпус горелки и возвращается через заземление и нейтраль. Чтобы эта цепь замкнулась, нейтраль должна быть связана с защитным заземлением, а фаза и ноль в розетке котла не должны быть перепутаны. От сети это условие выполняется само собой. При работе от инвертора в автономном режиме выходная нейтраль может оказаться «оторванной» от земли — тогда котёл разжигается, не видит пламени и уходит в аварию. Лечится это правильной схемой подключения: связь нейтрали с заземлением на время автономной работы должна быть предусмотрена проектом. Для трёхфазных инверторов Deye мы описали это в материале про нулевой проводник в островном режиме.

Время переключения. Гибридный инвертор переходит на батарею за миллисекунды, и котёл этого не замечает — не перезапускается и не теряет настройки. Подробности — в разборе резервного режима инверторов Deye.

Вывод из этого раздела практический: резерв котла нужно проверить до первой аварии. Отключите вводной автомат в холодный день и убедитесь, что котёл разжигается и работает от батареи хотя бы полчаса.

Частые вопросы

Хватит ли для котла компьютерного ИБП?

Ненадолго. В типичном офисном ИБП стоит свинцовая батарея 12 В на 7–9 А·ч, это 12 × 9 = 108 Вт·ч в лучшем случае. При нагрузке 150 Вт с учётом потерь выходит меньше получаса. К тому же многие такие устройства выдают не синусоиду.

Можно ли питать от батареи только котёл, а не весь дом?

Да, и это обычная практика. У гибридного инвертора есть отдельный резервный выход. На него выводят группу ответственных нагрузок: котёл, холодильник, часть освещения, роутер. Остальной дом при отключении сети остаётся без питания и батарею не расходует.

Нужен ли стабилизатор между инвертором и котлом?

Нет. Напряжение на выходе инвертора при работе от батареи стабильно. Лишний стабилизатор добавит потери и ещё одну точку отказа.

Что будет, когда батарея разрядится?

Инвертор отключит нагрузку на заданном нижнем уровне заряда, котёл остановится. Когда сеть вернётся, батарея начнёт заряжаться, а котёл запустится сам, если в его настройках включён автоматический перезапуск. На случай долгого отсутствия настройте уведомление о низком заряде в приложении мониторинга, чтобы узнать о проблеме раньше, чем остынет дом.

Короткий вывод

Котёл с насосами — нагрузка маленькая, но круглосуточная, поэтому считать нужно энергию, а не мощность. Сутки работы одного котла — это модуль 5 кВт·ч на пределе; сутки с холодильником и светом или двое суток в экономном режиме — батарея 10 кВт·ч. Трёхсуточный резерв разумнее строить не на одной батарее, а на связке с генератором или панелями. И в любом варианте проверьте фазировку, нейтраль и реальную работу котла от инвертора заранее, а не в ночь аварии.