Jak zabezpieczyć pompę ciepła przed zanikiem prądu i przepięciami w praktyce

Dlaczego pompa ciepła tak źle znosi zaniki prądu i przepięcia

Wrażliwa sprężarka i elektronika sterująca

Pompa ciepła z zewnątrz wygląda jak większa lodówka z wentylatorem, ale w środku to dość skomplikowane urządzenie. Kluczowe elementy, które najbardziej cierpią przy zanikach zasilania i przepięciach, to:

• sprężarka – serce układu chłodniczego, zwykle inwerterowa (ze zmienną prędkością obrotową);
• falownik – elektronika mocy sterująca silnikiem sprężarki;
• płyta główna sterownika z zasilaczem impulsowym;
• pompy obiegowe (CO, CWU, dolne źródło) – też często sterowane elektronicznie, wysokoefektywne;
• czujniki, przekaźniki, moduły komunikacyjne (LAN, Wi-Fi, Modbus itp.).

Sprężarka jest projektowana na tysiące godzin pracy, ale przy założeniu kontrolowanych warunków. To znaczy: łagodny rozruch, płynne zatrzymanie, stałe parametry napięcia i częstotliwości. Falownik ma z kolei wrażliwe tranzystory mocy i kondensatory, które źle znoszą szpilki napięcia oraz gwałtowne zmiany obciążenia.

Elektronika sterująca jest podobna do tej z komputera czy telewizora, tylko że ciągle pracuje w wilgotnym, zmiennym temperaturowo środowisku. Wysoka wilgotność powietrza zewnętrznego, wibracje, kondensacja i mróz sprawiają, że każde przepięcie lub „brudny prąd” przyspiesza proces starzenia elementów – mikropęknięcia, utlenianie, degradacja izolacji.

Dlatego pompa ciepła znosi zaniki zasilania gorzej niż prosty kocioł gazowy, który ma z reguły mniej elektroniki mocy, a częściej tylko sterowanie niskonapięciowe i palnik.

Co się dzieje przy gwałtownym wyłączeniu zasilania

Wyobraź sobie jazdę samochodem na autostradzie i nagle ktoś zaciąga hamulec ręczny – to właśnie czuje układ chłodniczy przy nagłym zaniku zasilania. W momencie odcięcia prądu:

• sprężarka zatrzymuje się nagle, bez fazy wyhamowania,
• pompy obiegowe stoją, więc wymiana ciepła w wymiennikach ustaje,
• zawirowania ciśnienia w instalacji powodują ryzyko uderzeń hydraulicznych w obiegu wodnym,
• logika sterownika nie zamyka procesu w kontrolowany sposób (brak prawidłowego wyłączenia).

Jeśli do tego dojdzie kilka krótkich zaników zasilania z rzędu – typowe „mrugnięcia” sieci – sprężarka może próbować startować wielokrotnie pod rząd. Każdy taki start to duży stres mechaniczny i elektryczny. W skrajnych sytuacjach może dojść do rozruchu sprężarki przy niezrównoważonych ciśnieniach w układzie chłodniczym, co jest dla niej wyjątkowo niezdrowe i skraca jej życie.

Po stronie wodnej przy nagłym zatrzymaniu pomp obiegowych w okresie mrozów powstaje inne zagrożenie: jeśli układ jest napełniony wodą (a nie glikolem), a zewnętrzny wymiennik zatrzyma się na dłużej z wodą w środku, to przy długim braku zasilania i niskiej temperaturze zewnętrznej rośnie ryzyko zamarznięcia wymiennika i jego rozsadzenia.

Tu dochodzimy do kolejnego aspektu – czas trwania zaniku zasilania. Krótkie przerwy to głównie problem dla elektroniki i sprężarki, długie – także dla hydrauliki i wymienników.

Przepięcia i „brudny prąd” jako cichy zabójca

Nie każde zagrożenie jest tak spektakularne jak uderzenie pioruna w dom. Bardzo często pompa ciepła jest „podgryzana” latami przez drobne zdarzenia:

• szpilki napięcia przy załączaniu dużych odbiorników w sieci (silniki, spawarki, duże agregaty),
• częste wahania napięcia na końcu linii energetycznej,
• niewłaściwe uziemienie i przepływ prądów błądzących przez elementy elektroniki,
• częściowe uszkodzenia SPD w rozdzielnicy, które już „nie trzymają” parametrów.

Elektronika mocy nie lubi takich warunków. Kondensatory elektrolityczne puchną, tranzystory IGBT zaczynają się przegrzewać, zasilacze impulsowe pracują na granicy możliwości. Przez długi czas na zewnątrz nic nie widać – pompa działa. Aż pewnego dnia po niewielkiej burzy lub kolejnym zwarciu na linii pojawia się komunikat błędu płyty głównej albo falownika i pompa przestaje grzać.

Przykłady z praktyki są bardzo podobne: dom na wsi, długa linia, brak porządnych ograniczników przepięć, kilka lat pracy bez problemów i nagle – po serii krótkich wyłączeń napięcia w zimowy wieczór – pompa staje z błędem elektroniki. Serwis przyjeżdża, wymienia płytę lub moduł falownika, koszt idzie w tysiące złotych, a na pytanie „co było przyczyną?” odpowiedź brzmi zwykle: najprawdopodobniej przepięcie w instalacji elektrycznej.

Podstawowe rodzaje zagrożeń dla pompy ciepła od strony zasilania

Zaniki, spadki i wahania napięcia w sieci

Zasilanie z sieci nigdy nie jest idealnie stabilne, ale pompa ciepła nie potrzebuje laboratoryjnych warunków. Wymaga jednak, żeby parametry mieściły się w rozsądnym zakresie. Główne problemy, z którymi spotykają się użytkownicy, to:

• krótkie zaniki napięcia – „mrugnięcia” światła, zanik zasilania na ułamek sekundy do kilku sekund,
• dłuższe przerwy – od kilku minut do kilku godzin, szczególnie na terenach wiejskich,
• obniżone lub podwyższone napięcie – np. 195–205 V zamiast ~230 V, albo okresowe skoki powyżej 250 V,
• asymetria faz w instalacji trójfazowej – jedna z faz ma dużo niższe napięcie od pozostałych.

Krótkie zaniki powodują częste restartowanie elektroniki i próby ponownego rozruchu sprężarki. Jeśli sterownik nie ma dobrze zaimplementowanej blokady czasu ponownego startu, taka sytuacja bardzo obciąża sprężarkę i falownik. Z kolei długie przerwy przy ciągłym mrozie potrafią wychłodzić budynek na tyle, że po powrocie zasilania pompa musi przez wiele godzin nadrabiać straty, często na granicy swoich możliwości.

Obniżone napięcie powoduje, że wszystkie silniki (sprężarka, pompy) pracują mniej efektywnie, mogą się przegrzewać, a falownik próbuje to kompensować wyższym prądem. Z czasem rośnie temperatura elementów mocy, a każdy rozruch staje się „cięższy” niż przy prawidłowym napięciu. Praca przy napięciu zbyt wysokim z kolei zwiększa ryzyko przebicia izolacji w elementach elektronicznych i przeciążenia zasilaczy.

Asymetria faz to częsty problem przy pompach trójfazowych. Jeśli jedna z faz „siada”, falownik dostaje mocno zniekształcony obraz zasilania i zaczyna się bronić: ogranicza moc, wyłącza się, generuje błędy. Dla użytkownika objawia się to częstymi zatrzymaniami, komunikatami o błędach sieci lub błędach zasilania.

Przepięcia, udary i wyładowania atmosferyczne

Przepięcia można z grubsza podzielić na dwie grupy:

• przepięcia sieciowe – wynikające z pracy sieci energetycznej, łączenia dużych odbiorników, awarii transformatorów,
• przepięcia atmosferyczne – związane z wyładowaniami piorunowymi w pobliżu lub bezpośrednio w budynek/linię.

Przepięcia sieciowe bywają niższe amplitudowo, ale występują częściej. Wystarczą, by „podgryzać” falownik i zasilacze sterownika przez wiele lat. Bez sprawnych ograniczników przepięć w złączu i rozdzielnicy głównej, każdy taki udar zbliża urządzenie o krok do awarii.

Przepięcia związane z wyładowaniami atmosferycznymi są krótkotrwałe, ale potrafią mieć bardzo dużą energię. W praktyce rozróżnia się:

• bezpośrednie uderzenie pioruna w budynek lub linię zasilającą – wtedy mamy zwykle do czynienia z rozległymi uszkodzeniami w całej instalacji,
• uderzenie w pobliżu – fala elektromagnetyczna indukuje wysokie napięcia w przewodach, także tych w ziemi i w budynku.

Pompa ciepła stojąca na zewnątrz jest połączona z domem kablami zasilającymi i często sygnałowymi. Te przewody działają jak anteny. Uderzenie pioruna w pobliżu potrafi wygenerować na nich udary napięcia, które przenoszą się prosto na falownik i elektronikę sterującą.

Bez skutecznej kaskady ograniczników przepięć (SPD) i dobrego uziemienia skutki burzy mogą być dotkliwe: uszkodzona płyta główna, spalony falownik, uszkodzone pompy obiegowe, a czasem także router, sterowniki rolet czy system alarmowy, jeśli są połączone z pompą ciepła.

Błędy w instalacji elektrycznej budynku

Czasem pompa ciepła ma pecha trafić do budynku, gdzie instalacja elektryczna jest „po przejściach”. Typowe problemy to:

• zły podział przewodu PEN i brak wyraźnego rozdziału N i PE,
• luźne zaciski w rozdzielnicy, puszkach, przy liczniku,
• zbyt małe przekroje kabli do pompy ciepła, szczególnie przy dużej odległości,
• brak ciągłości uziemienia i brak wyrównania potencjałów pomiędzy różnymi częściami instalacji,
• nieprawidłowy dobór RCD (typ A zamiast B lub F przy falownikach w niektórych układach).

Luźne zaciski to klasyk. Przy większym prądzie pompy ciepła połączenie zaczyna się grzać, pojawiają się drobne łuki elektryczne, a z czasem przepala się izolacja. W skrajnym przypadku kończy się to nadtopioną rozdzielnicą. Zanim jednak do tego dojdzie, użytkownik przez długie miesiące lub lata ma „dziwne” problemy: raz działa, raz wyłącza się zabezpieczenie, pojawiają się błędy zasilania.

Zbyt mały przekrój kabla do pompy, szczególnie na długim odcinku (np. 30–40 m od rozdzielnicy do jednostki zewnętrznej), powoduje znaczne spadki napięcia przy rozruchu sprężarki. Pompa „widzi” wtedy niższe napięcie niż na rozdzielnicy, a prąd rośnie. To zły scenariusz dla żywotności sprężarki i elektroniki mocy.

Nieprawidłowy dobór wyłączników różnicowoprądowych (RCD) przy urządzeniach z falownikami może skutkować ich fałszywymi zadziałaniami albo – co gorsza – brakiem zadziałania w sytuacji groźnej. Producenci pomp ciepła dokładnie określają w instrukcjach, jaki typ RCD stosować (A, B, F), a ignorowanie tych wymagań bywa przyczyną wielu kłopotów.

Jak rozpoznać typ zagrożenia po objawach

W praktyce użytkownik widzi tylko skutek. Z serwisowego punktu widzenia, warto łączyć objawy z potencjalnymi przyczynami:

• Po burzy: pompa nie wstaje, brak wyświetlacza, brak reakcji – częste uszkodzenia płyty głównej, zasilacza, falownika; często to efekt przepięcia atmosferycznego.
• Po serii „mrugnięć” napięcia: błędy sprężarki, błędy falownika, komunikaty o zbyt częstym rozruchu, zabezpieczenia termiczne – zwykle stres dla sprężarki i elektroniki mocy.
• Losowe wyłączanie zabezpieczeń (nadprądowych, różnicowoprądowych): przyczyna często leży w instalacji – luźne połączenia, zły typ RCD, obciążenie innych obwodów wpływające na obwód pompy.
• Problemy w czasie mrozów po dłuższej przerwie w zasilaniu: wychłodzony układ, błędy przepływu, zamarznięte odcinki instalacji przy wodzie zamiast glikolu.

Świadomość, z czym ma się do czynienia, ułatwia dobranie odpowiedniego zestawu zabezpieczeń i uniknięcie powtórki scenariusza w przyszłości.

Minimalny standard zabezpieczeń elektrycznych pod pompę ciepła

Co powinien przewidzieć projektant i elektryk

Pompa ciepła to nie jest „jeszcze jedno gniazdko w domu”. Dla niej powinien powstać osobny, wyraźnie wydzielony obwód z odpowiednio dobranymi zabezpieczeniami. Sensowny projekt elektryczny dla pompy ciepła obejmuje:

• odrębny obwód zasilający z rozdzielnicy głównej lub dedykowanej rozdzielnicy technicznej,
• dobrej jakości przewód o odpowiednim przekroju, możliwie krótkiej długości i poprowadzony tak, by ograniczyć równoległe biegi z innymi „brudnymi” przewodami,

Dobór zabezpieczeń nadprądowych i różnicowoprądowych

Przy pompie ciepła nie wystarczy „jakieś B16” z półki w markecie. Sprężarka z falownikiem ma inną charakterystykę rozruchu niż zwykły silnik, dlatego dobór zabezpieczeń trzeba oprzeć na danych producenta. W dokumentacji technicznej zwykle pojawia się informacja o:

• prądzie znamionowym pompy ciepła (dla każdej fazy) przy danej mocy,
• prądzie rozruchowym lub maksymalnym prądzie chwilowym falownika,
• zalecanym typie wyłącznika nadprądowego (charakterystyka B/C/D),
• zalecanym typie i czułości RCD (A, F, B oraz 30/100/300 mA).

Projektant i elektryk powinni trzymać się tych wytycznych, a nie zgadywać. Dla większości małych pomp ciepła z falownikiem wystarczy wyłącznik nadprądowy o charakterystyce C oraz RCD typu A lub F. Przy większych, trójfazowych jednostkach producenci coraz częściej wymagają RCD typu B, który poprawnie współpracuje z falownikami generującymi składową DC prądu upływu.

Dobrą praktyką jest zastosowanie osobnego RCD tylko dla pompy ciepła. Wtedy ewentualne fałszywe zadziałanie lub drobna nieszczelność izolacji nie wyłączy całej części domu. Łatwiej też diagnozuje się przyczynę zadziałania – wiadomo, który obwód „woła o pomoc”.

Przekrój i prowadzenie przewodu do jednostki zewnętrznej

Przewód zasilający pompę ciepła bywa niedocenianym elementem układanki. Czasem inwestor walczy o każdy milimetr kwadratowy, bo „grubszy kabel jest drogi”. A później dziwi się, że przy mrozie i pełnym obciążeniu napięcie na pompie wyraźnie spada.

Podstawowa zasada: przekrój dobiera się do prądu i długości trasy, tak aby spadek napięcia nie przekraczał kilku procent. Jeśli jednostka zewnętrzna stoi 2–3 metry od rozdzielnicy, większość standardowych przekrojów wystarczy. Natomiast jeśli kabel biegnie 25–40 metrów w ziemi, należy to policzyć, a nie „brać na oko”.

Warto też zwrócić uwagę na sposób prowadzenia przewodu. Jeśli biegnie on równolegle do innych kabli zasilających duże odbiorniki (np. spawarka, sprężarka warsztatowa), rośnie ryzyko zakłóceń i indukowanych przepięć. Gdy tylko się da, przewód do pompy ciepła prowadzi się:

• osobną trasą lub w separacji od „brudnych” obwodów,
• w peszlu lub rurze osłonowej chroniącej przed uszkodzeniem mechanicznym,
• z wyraźnie oznaczonym początkiem i końcem, żeby uniknąć późniejszych „przeróbek” na chybił trafił.

Uziemienie i wyrównanie potencjałów przy pompie ciepła

Dobre uziemienie przy pompie ciepła działa trochę jak pas bezpieczeństwa w aucie: na co dzień go nie widać, ale gdy zdarzy się „wypadek” w postaci przepięcia lub przebicia izolacji, decyduje o skali szkód. Jednostka zewnętrzna zwykle stoi na fundamencie, czasem ma połączenie z konstrukcją wsporczą, zbrojeniem czy dodatkowymi elementami metalowymi w pobliżu. To wszystko powinno być włączone w system wyrównania potencjałów.

Praktycznie oznacza to:

• pewne, niskooporowe połączenie przewodu PE z obudową pompy ciepła,
• połączenie metalowych elementów stojaka lub ramy z główną szyną wyrównawczą budynku,
• kontrolę ciągłości uziemienia przy przeglądach instalacji.

Przy rozległych instalacjach (np. dom + budynek gospodarczy, w którym stoi jednostka zewnętrzna) pojawia się jeszcze jedna kwestia: różnice potencjałów między uziemieniami. Jeśli każdy budynek ma swoje „lokalne” uziemienie, a między nimi biegnie kabel zasilający i przewody sterujące, w czasie burzy lub zakłóceń może pojawić się pomiędzy tymi punktami istotne napięcie. Dlatego tak ważne jest albo wspólne uziemienie (GSU/GE), albo świadome zaprojektowanie połączeń wyrównawczych.

Ochrona przewodów sygnałowych i komunikacyjnych

Nowoczesna pompa ciepła to już nie tylko przewód zasilający. Często mamy magistralę komunikacyjną (Modbus, CAN, własne protokoły producenta), przewody do sterowników pokojowych, bramek internetowych czy BMS-u. W razie przepięcia sieciowego lub atmosferycznego to właśnie nimi „przeskakują” udary, które niszczą elektronikę w kilku urządzeniach naraz.

Warto stosować kilka prostych zasad:

• prowadzić przewody sygnałowe z dala od zasilających, najlepiej w oddzielnych kanałach lub peszlach,
• używać skrętki ekranowanej tam, gdzie producent dopuszcza taki przewód i przewiduje jego prawidłowe uziemienie,
• tam, gdzie to możliwe, wprowadzać galwaniczną separację (np. w modułach komunikacyjnych, przekaźnikach pośredniczących),
• przy długich trasach (między budynkami) stosować ograniczniki przepięć na liniach sygnałowych, przeznaczone dla danego typu magistrali.

Dobrym zwyczajem jest też umieszczanie elementów komunikacyjnych (np. modułu internetowego) w miejscu osłoniętym, możliwie blisko rozdzielnicy, a nie w wilgotnej piwnicy czy na poddaszu bez uziemienia. Krótszy odcinek przewodu sygnałowego do pompy oraz lepsze warunki montażu zmniejszają ryzyko uszkodzeń przy zakłóceniach.

Skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa dla pompy ciepła

Jak powinna wyglądać kaskada ograniczników przepięć

Ochrona przeciwprzepięciowa działa najlepiej wtedy, gdy jest rozłożona warstwowo. Jedno urządzenie SPD przy liczniku to za mało, jeśli pompa ciepła stoi kilkanaście metrów od domu, zasilana osobnym kablem. Typowa, skuteczna kaskada wygląda tak:

• stopień 1 (typ 1 lub 1+2) w złączu lub rozdzielnicy głównej – przejmuje energię pioruna i grubych udarów z sieci,
• stopień 2 (typ 2) w rozdzielnicy zasilającej obwody w budynku, w tym obwód pompy ciepła,
• stopień 3 (typ 3) blisko wrażliwego urządzenia – w małej rozdzielnicy technicznej przy pompie albo w samym urządzeniu (niektóre pompy mają już wbudowane elementy ochronne).

Każdy kolejny stopień nie zastępuje poprzedniego, tylko „doprecyzowuje” ochronę, obniżając poziom przepięcia docierającego do delikatnej elektroniki. Podobnie jak z filtrami wody: pierwszy usuwa grube zanieczyszczenia, ale dopiero ostatni daje wodę nadającą się do picia.

Dobór typu i klasy SPD pod kątem pompy ciepła

Większość domów jednorodzinnych z przyłączem kablowym i bez instalacji odgromowej korzysta z kombinowanych ograniczników typu 1+2 w złączu lub rozdzielnicy głównej. To dobry start, ale dla pompy ciepła przydatne są również:

• ograniczniki typu 2 w rozdzielnicy zasilającej obwód pompy – redukują napięcie udaru do poziomu akceptowalnego dla większości urządzeń,
• dodatkowe moduły typu 3 przy samym urządzeniu (gdy trasa kablowa jest długa lub pompa stoi w osobnym budynku).

Dobiera się je do:

• układu sieci (TN-C, TN-S, TN-C-S, TT),
• napięcia znamionowego (230/400 V),
• oczekiwanej zwarciowej zdolności wyłączania w miejscu montażu,
• obecności instalacji odgromowej na budynku (co wpływa na wymagania dotyczące typu 1).

Przy pompie ciepła szczególnie istotne jest, by SPD był poprawnie skoordynowany z wyłącznikami nadprądowymi. Zbyt mały bezpiecznik przed ogranicznikiem może powodować jego niepotrzebne wyłączanie przy drobniejszych udarach, zbyt duży – utrudni prawidłowe zadziałanie ochrony i selektywność zabezpieczeń.

Ochrona linii zasilającej pomiędzy budynkami

Jeżeli jednostka zewnętrzna stoi przy budynku gospodarczym czy garażu, a zasilanie biegnie z domu, sytuacja zmienia się diametralnie. Długi kabel między obiektami działa jak antena. Uderzenie pioruna w pobliżu któregokolwiek budynku lub samego kabla potrafi „podrzucić” na nim przepięcie, które trafi prosto do falownika pompy.

Bezpieczny scenariusz zakłada wtedy:

• SPD typu 2 w rozdzielnicy w domu (zasilającej kabel),
• dodatkowy SPD typu 2 lub 2+3 w rozdzielnicy w drugim budynku, możliwie blisko wejścia kabla,
• wspólny system uziemień lub przynajmniej poprawne połączenie wyrównawcze między GSU obu obiektów.

Jeśli do pompy dochodzą także przewody sterujące z domu (np. termostat pokojowy, sygnały blokady z fotowoltaiki), można rozważyć ograniczniki przepięć także na tych liniach. Produkty do ochrony magistral niskonapięciowych mają zwykle postać niewielkich modułów montowanych na szynie DIN.

Kontrola stanu SPD i okresowe przeglądy

Ogranicznik przepięć po dużym udarze może być elektrycznie „wystrzelony”, choć z zewnątrz wygląda na cały. Dobrej klasy SPD mają wskaźnik stanu (zielony/czerwony) oraz często styk sygnalizacyjny, który można podłączyć do centrali alarmowej, BMS-u lub prostego sygnalizatora.

Podczas okresowych przeglądów instalacji elektrycznej (a przy nowoczesnym domu to naprawdę powinien być stały punkt programu) warto, żeby elektryk:

• sprawdził wskaźniki stanu SPD w złączu i rozdzielnicy,
• dokręcił zaciski przewodów ochronnych i uziemiających,
• obejrzał przewód do jednostki zewnętrznej na całej dostępnej długości, szukając śladów uszkodzeń lub przegrzania,
• zweryfikował parametry uziemienia (rezystancja uziemienia, ciągłość przewodów PE).

Po każdej większej burzy, szczególnie gdy w okolicy było widać bezpośrednie wyładowania w budynki czy linie napowietrzne, opłaca się rzucić okiem na wskaźniki SPD. Lepiej wymienić moduł ochronny za kilkaset złotych, niż płytę falownika za kilka tysięcy.

Zabezpieczenie pompy ciepła przed zanikiem prądu – przegląd rozwiązań

Co dzieje się z instalacją grzewczą przy dłuższym braku zasilania

Krótki zanik prądu to głównie problem dla elektroniki i komfortu – pompa się zrestartuje, dom minimalnie się wychłodzi. Przy braku zasilania trwającym kilka godzin lub dni, szczególnie w mrozie, stawka rośnie: ryzykuje się nie tylko komfort, ale też bezpieczeństwo samej instalacji.

Jeżeli w układzie mamy wodę, a nie glikol, przy długotrwałym mrozie realne staje się zamarznięcie fragmentów instalacji: rur na nieogrzewanym poddaszu, wymiennika jednostki zewnętrznej, odcinków przy ścianach zewnętrznych. Wystarczy, że po powrocie zasilania pompa spróbuje ruszyć z „zakorkowanym” lodem fragmentem obiegu i mamy gotowy scenariusz na pęknięte rury lub wymiennik.

Dlatego w rejonach z częstymi i długimi przerwami w dostawie energii stosuje się dwa podstawowe podejścia:

• ograniczenie skutków braku zasilania – np. poprzez zastosowanie glikolu w narażonych fragmentach,
• zapewnienie awaryjnego źródła zasilania – tak, żeby układ mógł choć w trybie minimum pracować dalej.

Prosty bufor czasowy – programowalne opóźnienie rozruchu

Nawet jeśli nie planuje się awaryjnego zasilania, drobnym, ale ważnym dodatkiem potrafi być przekaźnik kontroli napięcia z opóźnieniem załączenia. Działa on jak filtr na krótkie mrugnięcia sieci: nie pozwala pompie ciepła ruszyć natychmiast po powrocie zasilania, lecz dopiero po ustabilizowaniu napięcia.

Jak to wygląda w praktyce?

• Po zaniku napięcia przekaźnik wyłącza obwód pompy (co i tak nastąpiłoby przez brak zasilania).
• Gdy zasilanie powraca, przekaźnik „odlicza” nastawiony czas, np. 30–60 sekund.
• Dopiero po tym czasie włącza zasilanie pompy, dając sieci chwilę na uspokojenie się.

Awaryjne zasilanie z UPS-a – kiedy ma sens, a kiedy nie

Naturalna pokusa to „podpiąć pompę ciepła pod UPS i mieć święty spokój”. Niestety, klasyczny zasilacz awaryjny, taki jak pod komputery, rzadko jest dobrym rozwiązaniem dla całej pompy. Sprężarka inwerterowa przy rozruchu potrafi wziąć spory prąd, a mały UPS po prostu się wyłączy lub wejdzie w przeciążenie.

Jest jednak scenariusz, w którym UPS świetnie się sprawdza: jako źródło podtrzymania tylko dla elektroniki sterującej i pomp obiegowych, bez zasilania sprężarki. Taki układ zapewnia „życie” instalacji: obieg wody krąży, zawory się przestawiają, sterownik pilnuje temperatur i potrafi przełączyć się na tryb awaryjny, gdy prąd z sieci faktycznie zniknie na dłużej.

W praktyce robi się to tak:

• rozbija się zasilanie pompy ciepła na sekcje – obwód sprężarki i wentylatorów zostaje na sieci, a obwód sterownika i pomp obiegowych trafia przez UPS,
• moc UPS dobiera się z zapasem (typowo wystarcza kilkaset watów), ale za to z porządną sinusoidą na wyjściu,
• podtrzymanie liczy się realistycznie: nie „doba pracy”, tylko np. 1–4 godziny, żeby układ zdążył bezpiecznie zejść z temperatury lub utrzymać instalację do czasu załączenia agregatu.

Dobrze dobrany UPS zewnętrzny (tzw. line-interactive lub online) potrafi też odfiltrować drobne skoki napięcia i krótkie zaniki, które najbardziej lubią wytrącać z równowagi elektronikę falownika.

Agregat prądotwórczy do zasilania pompy ciepła

Jeśli przerwy w dostawie energii trwają po kilka godzin lub zdarzają się całe dni bez prądu, prędzej czy później pojawia się temat agregatu prądotwórczego. Tutaj trzeba od razu rozdzielić marzenia od fizyki: mały, przenośny „agregacik” z marketu zazwyczaj nie pociągnie pełnej pracy pompy ciepła plus reszty domu. Natomiast dobrze dobrany generator potrafi uratować instalację przy -15°C na zewnątrz.

Kluczowe kwestie przy doborze agregatu pod pompę ciepła to:

• moc ciągła i rozruchowa – pompa ciepła 3-fazowa 8–12 kW może przy starcie „szarpnąć” kilka razy większym prądem niż w normalnej pracy,
• rodzaj obciążenia – falownikowi i reszcie elektroniki zdecydowanie służy agregat inwerterowy lub wysokiej klasy jednostka z regulacją AVR i porządną sinusoidą,
• sposób przyłączenia – zamiast zwijania przedłużaczy po domu, lepiej zainstalować przełącznik sieć–agregat przy rozdzielnicy; pozwoli to bezpiecznie zasilać wybrane obwody (w tym pompę) i nie „pchać” prądu z powrotem do sieci energetycznej.

Dobrym kompromisem bywa rozwiązanie, w którym agregat nie musi „ciągnąć” wszystkiego na raz. W trybie awaryjnym działa wtedy tylko pompa ciepła, kilka obwodów gniazd i oświetlenie, a piekarnik czy ładowarka samochodu elektrycznego czekają na powrót normalnego zasilania.

Priorytety zasilania – co musi działać, a co może poczekać

Gdy zaczyna się mówić o awaryjnym zasilaniu, warto usiąść z kartką i odpowiedzieć na jedno pytanie: co jest naprawdę kluczowe? Pompa ciepła w zimie zwykle ląduje na samym szczycie listy, obok lodówki i kilku punktów oświetleniowych. Reszta to już komfort, a nie bezpieczeństwo instalacji.

W praktyce stosuje się dwa modele:

• obwody priorytetowe – wydzielone w rozdzielnicy i podpinane do UPS-a/agregatu; wśród nich pompa ciepła, pompy obiegowe, sterowanie, wybrane gniazda,
• sterowanie priorytetami – jeśli moc agregatu jest ograniczona, automatyka potrafi odłączać „cięższe” obciążenia (np. bojler elektryczny, kuchenkę), gdy startuje sprężarka.

Świetnie działa proste podejście: „tryb sztormowy”. Jeden przełącznik (fizyczny lub logiczny), który włącza zestaw ustawień awaryjnych: obniżoną temperaturę w domu, zablokowane grzałki elektryczne, pracę pompy obiegowej w trybie minimum, a jednocześnie daje priorytet zasilania samej pompie ciepła.

Integracja z fotowoltaiką i magazynem energii

Coraz częściej pompa ciepła stoi pod jednym dachem z fotowoltaiką i akumulatorem. Na papierze wygląda to jak idealny duet: słońce świeci, prąd się produkuje, pompa grzeje. Problem pojawia się przy zaniku napięcia z sieci – standardowe falowniki on-grid wyłączają się ze względów bezpieczeństwa.

Żeby móc zasilić pompę ciepła z PV podczas awarii sieci, potrzebny jest układ z funkcją pracy wyspowej (back-up / EPS). Najczęściej będzie to:

• falownik hybrydowy lub zestaw z falownikiem wyspowym,
• magazyn energii o sensownej pojemności – tak, żeby zasilić pompę przynajmniej przez kilka godzin pracy przerywanej,
• wydzielona podrozdzielnica obwodów awaryjnych, do której należy również pompa ciepła.

Przy takim układzie logika jest podobna jak przy agregacie: pompa ciepła trafia na listę odbiorników priorytetowych, a ustawienia jej pracy w trybie awaryjnym są bardziej zachowawcze. Na przykład: zamiast komfortowych 22°C w domu sterownik trzyma 19–20°C, a ciepłą wodę przygotowuje tylko w określonych oknach czasowych, gdy akumulator jest naładowany.

Warto pamiętać o jednej rzeczy: pompa ciepła w mroźny, pochmurny dzień potrafi zużyć więcej energii niż wyprodukowała cała instalacja PV. Dlatego magazyn energii nie musi jej zasilać non stop; wystarczy, że zapewni cykliczną pracę w „pigułkach” – kilkanaście, kilkadziesiąt minut co pewien czas, by nie dopuścić do wychłodzenia instalacji i budynku.

Od strony hydrauliki: glikol, zawory i minimalny obieg

Choć temat wydaje się elektryczny, wiele kłopotów z brakiem zasilania da się złagodzić po stronie instalacji wodnej. Chodzi o to, by w razie dłuższego braku prądu układ zamarzał jak najpóźniej, a po powrocie zasilania nie zastał „betonu lodowego” w kluczowych miejscach.

Najczęściej stosowane elementy takiej „pasywnej” ochrony to:

• glikol w obiegu zewnętrznym – przy pompach powietrze–woda montowanych z wymiennikiem pośrednim; zamarznięcie glikolu jest dużo trudniejsze niż czystej wody,
• zawory antyzamrożeniowe – które przy spadku temperatury wody w instalacji automatycznie upuszczają jej część, obniżając ryzyko rozerwania rur,
• odpowiednie prowadzenie rur – unikanie odcinków na nieogrzewanych strychach, słupkach ogrodzeniowych czy w nieocieplonych garażach, a jeżeli już muszą tam biec, to z grubą izolacją i, jeśli to możliwe, z glikolem.

Wyobraźmy sobie dom na wsi z częstymi awariami sieci. Właściciel ma pompę powietrze–woda, ale komfortowo grzeje wodą w instalacji. Rozsądne rozwiązanie: zewnętrzny obieg pomiędzy jednostką a wymiennikiem zalany glikolem, a dopiero za wymiennikiem klasyczna woda grzewcza. W razie braku zasilania i skrajnego mrozu najwyżej zamarznie woda w części wewnętrznej (co już samo w sobie jest niepożądane, ale łatwiejsze do ogarnięcia), natomiast najdroższa część – wymiennik jednostki zewnętrznej – ma znacznie większą szansę przetrwać.

Ochrona przed „szarpaniem” sieci przy częstych powrotach napięcia

W niektórych rejonach typowy scenariusz wygląda tak: napięcie znika, wraca na kilka minut, znów znika, a potem jeszcze dwa–trzy razy „mruga”, zanim sytuacja się ustabilizuje. Elektronika pompy ciepła nie przepada za takimi zabawami.

Oprócz wspomnianego wcześniej opóźnionego załączenia, można zastosować kilka kolejnych kroków:

• przekaźnik kontroli napięcia i kolejności faz – przy pompach trójfazowych to wręcz obowiązek; urządzenie nie pozwoli na pracę sprężarki, jeżeli napięcie jest zbyt niskie, zbyt wysokie lub fazy są zamienione,
• histerezę restartu – część sterowników pomp pozwala ustawić minimalny czas między kolejnymi rozruchami; dobrze, jeśli instalator skorzysta z tej opcji zamiast zostawiać ustawienia fabryczne, które czasem są dość agresywne,
• separację obwodów w rozdzielnicy – osobne zabezpieczenia nadprądowe i RCD dla pompy, tak by „szarpnięcia” z innych obwodów (np. duże silniki, spawarki) jak najmniej wpływały na delikatną elektronikę.

Dla użytkownika oznacza to proste zjawisko: po powrocie zasilania pompa ciepła „zastanawia się” kilkadziesiąt sekund lub kilka minut, zanim ruszy. To normalne i zdrowe dla jej żywotności, choć bywa mylone z awarią.

Monitorowanie zdalne i szybka reakcja na problemy z zasilaniem

Nowoczesne pompy ciepła coraz częściej mają moduł internetowy lub możliwość integracji z systemem inteligentnego domu. Dobry instalator potrafi wykorzystać to nie tylko do zdalnego „podkręcania” temperatury, ale także jako prosty system wczesnego ostrzegania przy problemach z zasilaniem.

Przykładowo, można skonfigurować:

• powiadomienia o zaniku napięcia – wysyłane przez UPS lub sterownik do aplikacji lub na e-mail,
• alarm, gdy pompa przez dłuższy czas nie pracuje przy niskiej temperaturze zewnętrznej,
• informację o zadziałaniu zabezpieczeń (RCD, przekaźnik kontroli napięcia).

Jeżeli dom stoi kilkadziesiąt kilometrów dalej – typowa sytuacja przy domkach letnich adaptowanych do całorocznego użytku – taki sygnał bywa bezcenny. Zamiast dowiedzieć się przy pierwszej wizycie, że coś poszło nie tak, można poprosić sąsiada o szybkie wyłączenie wody czy uruchomienie agregatu.

Współpraca z instalatorem i elektrykiem – kto za co odpowiada

System zabezpieczeń dla pompy ciepła to zwykle efekt pracy kilku osób, a nie jednego fachowca od wszystkiego. Dobrze, gdy od początku jasno jest ustalone, kto odpowiada za które elementy.

Najprościej uporządkować to tak:

• elektryk budowlany – projekt i wykonanie rozdzielnicy, dobór i montaż zabezpieczeń nadprądowych, RCD, SPD, przewodów zasilających, przełącznika sieć–agregat, ewentualnie UPS,
• instalator pomp ciepła – dobór i konfiguracja zabezpieczeń specyficznych dla urządzenia (presostaty, czujniki temperatury, logika sterowania), zalecenia co do jakości zasilania i minimalnych zabezpieczeń,
• specjalista od fotowoltaiki / magazynu energii – ustawienia trybu backup, priorytety obciążeń, połączenia między falownikiem, baterią a rozdzielnicą.

Jeśli te trzy perspektywy uda się ze sobą pogodzić jeszcze przed montażem, zamiast „doklejać” kolejne elementy po fakcie, efekt końcowy jest spokojniejszy i dla użytkownika, i dla samej pompy ciepła. Zamiast awaryjnych łatek mamy przemyślany system, który po prostu robi swoje, nawet wtedy, gdy sieć energetyczna akurat ma gorszy dzień.

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)

Dlaczego pompa ciepła jest tak wrażliwa na zaniki prądu?

Pompa ciepła ma w środku sprężarkę inwerterową, falownik oraz rozbudowaną elektronikę sterującą. Te elementy są projektowane do pracy w dość stabilnych warunkach zasilania – z łagodnym rozruchem, kontrolowanym zatrzymaniem i napięciem w określonym zakresie. Gwałtowne wyłączenie prądu to dla nich nagłe „szarpnięcie”, a nie spokojne wyhamowanie.

Przy zanikach zasilania sprężarka staje bez fazy wyhamowania, pompy obiegowe zatrzymują się od razu, a sterownik nie ma czasu na bezpieczne zamknięcie cyklu. Przy serii krótkich przerw prądu sprężarka może próbować kilka razy z rzędu wystartować w niekorzystnych warunkach ciśnień, co mocno skraca jej żywotność.

Co może się stać z pompą ciepła przy długim braku zasilania zimą?

Przy długim zaniku prądu największym problemem jest wychłodzenie instalacji oraz ryzyko zamarznięcia wody w wymienniku zewnętrznym i rurach, jeśli obieg jest napełniony wodą zamiast glikolu. Gdy pompy obiegowe stoją, w wymienniku nie ma ruchu medium, więc przy ujemnych temperaturach jego części mogą po prostu zamarznąć i rozsadzić wymiennik.

Drugi efekt to silne wychłodzenie budynku. Po powrocie zasilania pompa ciepła rusza z „głębokiego dołka” i musi przez wiele godzin nadrabiać straty. Sprężarka i elektronika pracują wtedy blisko swoich granic, a każde kolejne zakłócenie w zasilaniu w takim momencie jest dla nich szczególnie niekorzystne.

Jakie zabezpieczenia przed przepięciami powinna mieć pompa ciepła?

Podstawą jest kaskada ograniczników przepięć (SPD) w instalacji elektrycznej: najpierw w złączu budynku, potem w rozdzielnicy głównej, a na końcu w obwodzie zasilającym pompę ciepła. Dzięki temu udary napięciowe z sieci i pobliskich wyładowań atmosferycznych są „schodkowo” wygaszane, zanim dotrą do falownika i płyty głównej.

Do tego dochodzi poprawne uziemienie oraz dobrej jakości przewody zasilające między domem a jednostką zewnętrzną. Często stosuje się także dodatkowe zabezpieczenia w samej pompie (np. moduły ochronne na zasilaniu i liniach komunikacyjnych). Bez takiego zestawu elektronika przez lata jest powoli „podgryzana” przez szpilki napięcia i wahania w sieci.

Czym grożą częste „mrugnięcia” światła i krótkie zaniki napięcia dla pompy ciepła?

Krótkie zaniki napięcia powodują ciągłe restartowanie sterownika i falownika. Jeśli producent nie przewidział odpowiednio długiej blokady ponownego rozruchu, sprężarka może próbować startować kilka razy z rzędu, często przy jeszcze niezrównoważonych ciśnieniach w układzie chłodniczym. To tak, jakby za każdym razem odpalać samochód z biegu, a nie z luzu.

Efektem są zwiększone obciążenia mechaniczne, wyższe prądy rozruchowe i szybsze zużycie elementów mocy. Użytkownicy często widzą to jako serię tajemniczych błędów zasilania, samoczynne wyłączenia urządzenia i sporadyczne komunikaty awarii sprężarki lub falownika.

Jak rozpoznać, że pompa ciepła cierpi przez „brudny prąd” i wahania napięcia?

Pierwszym sygnałem mogą być nieregularne błędy falownika, sterownika lub alarmy zasilania, które pojawiają się bez wyraźnej przyczyny. Do tego dochodzą sytuacje, w których pompa często się wyłącza i włącza, potrafi zatrzymać się przy starcie dużych odbiorników w domu (np. spawarki, dużego silnika), albo „wariuje” przy burzy, mimo że w dom nie trafił piorun.

Typowy obraz z praktyki to dom na końcu linii, bez porządnych ograniczników przepięć: kilka lat wszystko działa, potem po serii zakłóceń sieciowych pada płyta główna lub moduł falownika. Serwisant zwykle diagnozuje uszkodzenie elektroniki spowodowane przepięciami lub złymi warunkami zasilania.

Czy pompa ciepła znosi zakłócenia zasilania gorzej niż kocioł gazowy?

Zwykle tak. Typowy kocioł gazowy ma znacznie mniej elektroniki mocy – głównie sterowanie niskonapięciowe i stosunkowo prosty układ zapłonu. Pompa ciepła opiera się na falowniku, sprężarce inwerterowej, kilku pompach obiegowych oraz wrażliwej płycie sterującej, pracującej dodatkowo w wilgotnym i zmiennym temperaturowo środowisku na zewnątrz.

To wszystko sprawia, że każde przepięcie, spadek napięcia czy asymetria faz odbija się mocniej na jej „zdrowiu”. Dobrze dobrane zabezpieczenia elektryczne i stabilna sieć są więc dla pompy ciepła ważniejsze niż dla prostszych źródeł ciepła.