USV für Gasheizungskessel: Auswahlhilfe, Top 12 Modelle, Wartungstipps

Bei der Installation eines Heizkessels mit Pumpe und elektronischer Steuerung wird empfohlen, sofort eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) zu erwerben. Dieses Gerät ermöglicht es, die Räume auch bei Stromausfall weiter zu beheizen. Aber nicht jedes Gerät kann den Betrieb der Ausrüstung über einen längeren Zeitraum sicherstellen.

Wir erklären, wie Sie eine USV für Gasheizungskessel richtig auswählen. In unserem Artikel werden die in der Praxis verwendeten Varianten detailliert beschrieben, und es wird eine Rangliste der besten Modelle für USV präsentiert. Mit unseren Empfehlungen wird die Auswahl und der Betrieb des Geräts sowie des gesamten Heizsystems keinerlei Probleme bereiten.

Notwendigkeit einer USV für Heizungskessel

Die meisten modernen Gasheizkessel benötigen eine ständige Verbindung zur Stromquelle. Vom Netz arbeitet die Zirkulationspumpe, das Steuergerät, das Zündsystem, die Zwangsbelüftung.

Fortgeschrittene Benutzer von Heizgeräten installieren GMS-Module, mit denen sich die Systeme aus der Ferne steuern lassen. Bei einem Stromausfall stoppt die Arbeit aller genannten Geräte, und der beheizte Raum beginnt abzukühlen.

Es ist einfacher, eine USV zu installieren und einen Brand der elektronischen Komponenten des Gasheizungskessels aufgrund von Überlastungen zu verhindern, als die Folgen eines Großbrandes zu bezahlen.

Elektronische Komponenten von Gasheizkesseln sind auch empfindlich gegenüber Spannungsparametern. Die große Länge der Stromnetze in Landhäusern führt oft zu einer Absenkung der Spannung im Netz sowie zu einer Verschlechterung der Frequenzeigenschaften des Stroms. Infolgedessen kann der Heizkessel mit Unterbrechungen arbeiten oder sich gar nicht einschalten.

Alle elektrischen Probleme werden durch die Installation einer USV gelöst, von denen einige Modelle nicht nur eine Notstromversorgung der Geräte gewährleisten, sondern auch Spannungs- und Frequenzmängel korrigieren können.

Die automatische Spannungsstabilisierung durch die USV ermöglicht es, die Belastung der Stromrichter auf der Platine des Gasheizkessels zu reduzieren und deren Lebensdauer zu verlängern.

Die Vorteile der Installation einer USV für einen Gasheizkessel sind:

1. Schutz vor Spannungsschwankungen. Die Kosten einer USV sind um ein Vielfaches niedriger als der Preis einer neuen elektronischen Platine für den Heizkessel.
2. Einfache Montage, die keine speziellen Kenntnisse erfordert.
3. Automatische Überwachung der elektrischen Netzparameter.
4. Lebensdauer bis zu 5–7 Jahren.
5. Keine Notwendigkeit für Wartungsarbeiten.
6. Geräuschloser Betrieb.

Bei starkem Frost kann ein Stillstand der Heizungsanlage selbst für wenige Stunden zum Platzen von Rohren führen, die in der Nähe der Straße verlaufen. Daher ist die Sicherstellung eines unterbrechungsfreien Betriebs des Heizkessels mithilfe einer USV keine Laune, sondern eine rationale Entscheidung, um Zeit und Geld zu sparen.

Funktionsweise der USV

Die Hauptaufgabe einer USV besteht darin, bei einem Stromausfall eine ausreichende Spannungsversorgung bereitzustellen. Die Umschaltung auf die Stromversorgung über Akkumulatoren (AKKU) muss innerhalb von Sekundenbruchteilen erfolgen, damit die angeschlossenen Geräte nicht ausgehen.

USVs sind auch in der Lage, die Spannung zu stabilisieren, die Sinuskurve gleichzurichten und die Stromfrequenz innerhalb der Norm zu halten. Allerdings verfügen nicht alle Modelle über Zusatzfunktionen.

Bei der Auswahl einer USV für die Heizungsanlage kann man ein leistungsstärkeres Gerät wählen, um bei Bedarf weitere Geräte anschließen zu können.

Die Bauweise einer USV ist unterschiedlich.

In der maximalen Ausstattung besteht die USV aus den folgenden Elementen:

• Gehäuse;
• Akkumulator;
• Strom- und Spannungswandler (Wechselrichter, Gleichrichter usw.);
• Umschalter;
• Steuerchip.

Für den Betrieb der angeschlossenen Geräte sind folgende Eigenschaften der USV wichtig:

1. Art der Ausgangsspannungskurve: angenäherte oder reine Sinuswelle. Die erste Variante ist weniger zu bevorzugen, da sie für die meisten elektronischen Geräte ungewohnt ist und zu erhöhtem Verschleiß führt.
2. Leistungsaufnahme. Die Motoren von Pumpe und Lüfter haben hohe Anlaufströme, daher sollte die maximale Leistung der USV mindestens das Doppelte des Stromverbrauchs des Heizkessels betragen.
3. Umschaltgeschwindigkeit auf die Notstromversorgung. Je höher diese ist, desto besser für die angeschlossenen Geräte.
4. Elektrische Kapazität. Von ihr hängt die Betriebsdauer der gesamten Heizungsanlage im Inselbetrieb ab. Zur Erhöhung der Kapazität können externe Zusatzakkus an die USV angeschlossen werden.
5. Lebensdauer. Sie hängt von der Betriebsweise und der inneren Struktur der Batterien ab.
6. Bereich der Eingangsnetzparameter, der es der USV ermöglicht, akzeptable Spannung, Frequenz und Sinuskurve ohne Umschaltung auf den Akku auszugeben.
7. Vorhandensein einer Erdung („durchgehender“ Nullleiter).

Im Inselbetrieb können USVs zwei Arten von Sinuskurven ausgeben:

• glatte;
• angenäherte.

Eine sanfte Sinuswelle ist akzeptabler und gewährleistet immer den normalen Betrieb der angeschlossenen Geräte.

Die angegebenen Betriebszeiten der Geräte mit der USV sind Richtwerte. Die genaue Zeit kann durch Testen des spezifischen Gerätesatzes ermittelt werden.

Die Kosten für USVs hängen direkt von der Akkukapazität, der Zusatzfunktionalität sowie der Übereinstimmung der Ausgangsstrom- und Spannungsparameter mit den Normwerten ab. Aber selbst die billigste USV ist besser als gar keine.

Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungen

Die Hersteller von USVs produzieren Geräte für jedes Budget, aber je teurer sie sind, desto höher sind ihre Funktionalität und die autonome Betriebszeit.

USVs lassen sich nach ihrem Funktionsprinzip in drei Hauptkategorien einteilen: Online-USV (kontinuierlich), Line-Interactive und Standby-USV (Offline). Jeder USV-Typ wird im Folgenden näher erläutert.

Option #1: Offline-USV

Wenn Netzstrom vorhanden ist, fungiert eine Standby- oder Offline-USV als Vermittler und gibt Spannung und Strom mit denselben Eigenschaften weiter, die am Geräteeingang anliegen.

Erst bei einem Stromausfall oder wenn die Parameter außerhalb des programmierten Bereichs liegen, schaltet die USV die angeschlossenen Geräte auf Batteriebetrieb um.

Die Bedienelemente günstiger Standby-USVs beschränken sich in der Regel auf eine einzige Taste, durch deren verschiedene Tastenkombinationen die Funktion des Geräts gesteuert werden kann.

Standby-USVs sind in der Regel mit Batterien von 5-10 Ah ausgestattet, die für einen Dauerbetrieb des Kessels von 10-30 Minuten ausreichen. Ihre Hauptfunktionen sind die Vermeidung eines sofortigen Stillstands der Heizungsanlage und die Bereitstellung von Zeit für ein ordnungsgemäßes manuelles Abschalten.

Die Vorteile von Offline-USVs sind:

1. Kein Lärm.
2. Hoher Wirkungsgrad bei Netzbetrieb.
3. Niedriger Preis.

Nachteile von Offline-USVs:

1. Die Umschaltzeit auf Batterie beträgt 4-12 ms.
2. Keine Möglichkeit zur Korrektur der Spannungs- und Stromparameter.
3. Der Betrieb mit einem Benzingenerator ist gefährlich für den Kessel, da die Sinusparameter nicht eingehalten werden.
4. Geringe Akkukapazität.

Viele Modelle von Standby-USVs erlauben den Anschluss externer Batterien, wodurch die Betriebszeit verlängert werden kann. Aber selbst mit einem leistungsstarken Akku bleiben sie lediglich Umschalter der Kesselstromversorgung von Netz- auf Batteriebetrieb.

Option #2: Line-Interactive-USV

Line-Interactive-USVs sind fortschrittlicher als Standby-USVs. Zusätzlich zum Akku verfügen diese Geräte über Spannungsstabilisatoren, sodass sie am Ausgang 220 V liefern können.

Teurere Modelle können die Sinusform analysieren und bei einer Verzerrung von mehr als 5-10% auf Batterieversorgung umschalten. Solche USV können die Sinusform im Netzbetrieb nicht korrigieren.

Die Steuerung einer line-interaktiven USV ist komplexer. Sie erlaubt in der Regel, die Grenzen des Eingangsspannungsbereichs festzulegen und die Einschaltverzögerung für die angeschlossenen Geräte einzustellen.

Line-Interactive-Modelle mit hoher Ausgangsleistung werden oft am Eingang der Hauselektrik installiert. In der Regel werden an sie leistungsstarke externe Akkus angeschlossen.

Die Vorteile von line-interaktiven USV sind:

1. Geringe Umschaltzeit in den Batteriebetrieb – 2-10 ms, was sich praktisch nicht auf den Betrieb der angeschlossenen Geräte auswirkt.
2. Hoher Wirkungsgrad bei Netzbetrieb.
3. Möglichkeit der Spannungsstabilisierung auch ohne Batterie.

Nachteile von line-interaktiven USV:

1. Keine Beeinflussung der Sinusform im Netzbetrieb.
2. Kapazität auf 5 kVA begrenzt.
3. Keine Frequenzkorrektur.

Line-Interactive-USVs werden häufiger gekauft als Reserve-USVs, da sie zusätzlich mit einem Spannungsstabilisator ausgestattet sind, der eine korrektere Funktion der Heizgeräte ermöglicht.

Option #3: Online-USV

Die Ausgangsparameter des Stromnetzes bei Online-USV sind unabhängig von ihren Eingangseigenschaften. Die angeschlossenen Geräte werden immer von der Batterie gespeist, unabhängig vom Vorhandensein einer Eingangsspannung. Dies wird durch eine zweistufige Umwandlung der elektrischen Energie erreicht.

Zuerst wird die Eingangsspannung heruntergesetzt, der Wechselstrom gleichgerichtet und die elektrische Energie zum Laden der Batterie verwendet.

Online-USV haben eine teure Mehrkomponentenschaltung, die sich wirtschaftlich nur bei hoher Leistung der angeschlossenen Geräte und entsprechender Batteriekapazität lohnt.

Bei der Stromabgabe findet der umgekehrte Prozess statt. Die elektrische Energie wird von den Batteriekontakten abgenommen, der Strom in Wechselstrom umgewandelt, die Spannung erhöht und an den Ausgang der USV geliefert.

Infolgedessen arbeitet die angeschlossene Ausrüstung vollständig autonom mit stabilen elektrischen Parametern. Sie hat keine Angst vor Spannungsspitzen, Sinusverzerrungen oder sogar Blitzeinschlägen. Externe Faktoren können die USV beschädigen, jedoch nicht den daran angeschlossenen Gasdurchlauferhitzer oder den Standheizkessel.

Vorteile von Online-USV:

1. Bei einem Stromausfall wird die Versorgung der angeschlossenen Geräte nicht unterbrochen.
2. Stabile Spannungs- und Frequenzparameter, korrekte Sinusform, was besonders beim Anschluss eines Gaskessels wichtig ist.
3. Schutz vor plötzlichen Spannungsanstiegen.
4. Problemloser Anschluss an einen Benzingenerator zum Aufladen.
5. Möglichkeit zur Anpassung der Ausgangsspannung.

Hauptnachteile von Online-USV:

1. Erhöhte Geräuschentwicklung und Wärmeabgabe beim Betrieb des Lüfters.
2. Niedriger Wirkungsgrad (80-94%)
3. Die Kosten für Online-USV sind zwei- bis dreimal höher als der Preis von Line-Interactive-Modellen.

Die Vorteile von Online-USV sind offensichtlich. Diese USV sind recht teuer, bieten aber den maximal möglichen elektrischen Schutz für den Gaskessel. Wenn Sie eine große externe Batterie anschließen, können Sie sicher sein, dass die Heizungsanlage auch bei einem Stromausfall normal funktioniert.

Auswahlkriterien für die USV

Die Empfindlichkeit der Elektronik von Gasheizkesseln erlaubt keine Einsparungen bei der Zuverlässigkeit und Funktionalität der USV. Die Auswahl einer USV für einen Heizkessel ist aufgrund der Vielfalt der technischen Parameter und der vielen Gerätehersteller recht komplex.

Es gibt jedoch eine Reihe von Eigenschaften von USV, die vorrangig zu berücksichtigen sind:

1. Dauer des Dauerbetriebs im autonomen Modus.
2. Schein- und Wirkleistung.
3. Art der Sinuswelle am Ausgang.
4. Grenzen der Arbeitsspannungsbereiche.
5. Möglichkeit zum Anschluss externer Batterien.

Die Dauer des Dauerbetriebs der USV im autonomen Modus hängt direkt von der Batteriekapazität ab. Wenn nicht sicher ist, dass die eingebauten Ressourcen ausreichen, kann eine USV mit der Möglichkeit zum Anschluss zusätzlicher Batterien erworben werden.

Die Kapazität der unterbrechungsfreien Stromversorgung kann jederzeit durch den Kauf neuer Batterien erhöht werden. Dabei ist es wünschenswert, identische Batterien zu wählen.

In den technischen Daten der USV werden die Werte für Schein- und Wirkleistung angegeben. Es ist wünschenswert, dass der zweite Parameter doppelt so hoch ist wie die gesamte lineare Leistung der Heizungsanlage. Dadurch kann die USV die Anlaufströme der Pumpen- und Lüftermotoren ohne negative Folgen verkraften.

Die Werte der Grenzbereiche der Betriebsspannung sind besonders für Landhäuser relevant. Abends kann sie auf Leitungen, die weit vom Transformator entfernt sind, auf 160-170 V fallen. Die USV schaltet dann ständig auf Batteriebetrieb um, daher kaufen Sie am besten eine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit eingebautem Stabilisator und niedriger Betriebsspannungsschwelle.

Approximierte (1) und reine (2) Sinuswelle. Die gesamte Elektronik des Gasheizkessels ist für den Betrieb mit reiner Sinuswelle ausgelegt, daher kann die approximierte Form die Funktion einzelner Komponenten beeinträchtigen.

Eine approximierte Sinuswelle beeinträchtigt den Betrieb von Elektromotoren: Sie brummen, die Leistung sinkt.

Auch die Steuerplatine des Gasheizkessels kann instabil arbeiten, wodurch sich das Gerät ungewollt ein- oder ausschalten kann. Daher ist für die Stromversorgung von Heizsystemen der Kauf einer USV mit echter Sinuswelle vorzuziehen, die keine Probleme verursacht.

USVs haben viele zusätzliche technische Eigenschaften, deren Werte für den Betrieb eines Gasheizkessels jedoch nicht so kritisch sind.

Arten von Akkumulatoren

Für USVs werden ausschließlich Blei-Säure-Akkumulatoren (SLA) hergestellt, die schwerer und größer als Lithium-Akkus, aber deutlich günstiger sind. In USVs werden versiegelte Batterien verwendet, die sicher sind und keine Wartung erfordern.

Die Dichtheit von Blei-Säure-Akkumulatoren kann trügerisch sein, daher sollte man sein Glück nicht herausfordern und die Geräte nicht auf die Seite oder auf den Kopf stellen.

Im Handel sind Akkus für USVs von zwei Typen erhältlich:

• Gel-Batterien (GEL);
• Glasfaser-Batterien (AGM).

Dem Elektrolyt von Gel-Batterien werden Siliziumverbindungen zugesetzt, wodurch dieser sehr dickflüssig wird. Dadurch läuft der Inhalt der Batterie bei Erschütterungen nicht aus und verschüttet sich nicht, wenn das Gerät umkippt.

Der während des Betriebs freigesetzte Sauer- und Wasserstoff wird vom Gel absorbiert und reagiert langsam unter Bildung von Wasser. Dadurch wird die vollständige Sicherheit der Batterien gewährleistet.

Eine Gel-Batterie enthält innen keine Flüssigkeit im herkömmlichen Sinne. Sie besteht aus mehreren unabhängigen Zellen, in denen sich synthetische Elektroden befinden, die mit einer zähen Substanz bedeckt sind.

Der Innenraum von AGM-Batterien ist mit porösen Glasfasermatten gefüllt, die ebenfalls die Reaktion von Sauerstoff und Wasserstoff verlangsamen. Ein Nachteil solcher Batterien ist der flüssige Elektrolyt, der bei Beschädigung der Batterie oder beim Umdrehen auslaufen kann.

Bei mechanischer Beschädigung eines Glasfaser-Akkumulators ist es strengstens verboten, die auslaufende Flüssigkeit mit einem Lappen aufzuwischen. Sie ist eine starke Säure, die die Haut verätzen kann.

Aufgrund der höheren Sicherheit sind Gel-Akkus bei ähnlicher Kapazität 10-20 % teurer als Glasfaser-Akkus. Wenn die USV für Heizungsanlagen jedoch ruhig auf dem Boden stehen kann, ergibt es keinen Sinn, unnötig mehr zu bezahlen.

Bei vielen USV-Geräten besteht die Möglichkeit, externe Akkus anzuschließen. Bei paralleler Verwendung mehrerer Akkus ist es wichtig, dass sie die gleichen technischen Eigenschaften haben. Dies ermöglicht ein gleichmäßiges Entladen und Laden der Akkus und verlängert die Lebensdauer jedes einzelnen.

Tipps zum Betrieb der USV

Die Installation einer USV ist recht einfach – es reicht aus, die Anleitung zu lesen und alle externen Geräte gemäß dem darin beschriebenen Schema anzuschließen.

Der Wirkungsgrad leistungsstarker USV-Geräte sinkt durch den ständigen Betrieb des Lüfters, der die Kühlung der im Inneren befindlichen Stromwandler und Batterien gewährleistet.

Der Betrieb von USV-Geräten ist einfach und erfordert kein menschliches Eingreifen.

Es gibt jedoch in den Anleitungen nicht beschriebene Betriebsnuancen, mit denen Sie sich unbedingt vertraut machen sollten:

1. USV und externe Akkus dürfen nicht in der Nähe von Wärmequellen oder nahe beieinander aufgestellt werden. Die optimale Betriebstemperatur für diese Geräte liegt bei 20–25 °C.
2. Der Raum mit den USV-Geräten sollte nicht feucht sein, besonders gefährlich ist die Bildung von Wasserkondensat.
3. Die Verwendung von Steckdosenleisten und Mehrfachsteckern am USV-Ausgang ist nicht empfehlenswert.
4. Wenn die Konstruktion der USV eine Gehäuseerdung vorsieht, muss diese gewährleistet sein.
5. Die USV muss nach der Inbetriebnahme ständig an das Stromnetz angeschlossen sein.

Die Befolgung dieser einfachen Regeln verlängert die Lebensdauer der USV und schützt das Haus vor Brand und Kurzschluss.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Die präsentierten Videos helfen, das Funktionsprinzip verschiedener USV-Geräte besser zu verstehen und die Effizienz ihrer Arbeit zu bewerten.

Video #1. Methode zur Auswahl einer USV für Heizungsanlagen:

Video #2. Anschluss und Test der USV:

Video #3. Überblick über verschiedene Arten von USV-Geräten:

Der Anschluss von Heizgeräten über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ist aus wirtschaftlichen Gründen sinnvoll. Bei extremen Netzüberlastungen nimmt die USV den Hauptschlag auf und schützt den teureren Gaskessel vor Beschädigung.

Im Kostenvoranschlag für die Montage der Heizungsanlage müssen stets die Kosten für die USV und die mitgelieferten Akkus berücksichtigt werden.

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