Тепловой насос воздух-вода всё чаще ставят вместо электрокотла: при той же тепловой мощности он потребляет из сети в разы меньше. Но у такой экономии есть обратная сторона, о которой вспоминают в первый сильный мороз. Эффективность компрессора падает с понижением температуры, резервный электронагреватель включается ровно тогда, когда дом нагружен сильнее всего, а вводной автомат отключает весь дом.
Разберём, из чего состоит электрика теплового насоса, по каким данным считать линии, почему резервный ТЭН считают как электрокотёл и что учесть на наружной трассе.
1. Тепловая и электрическая мощность
В названии модели обычно стоит тепловая мощность: «тепловой насос 9 кВт» отдаёт в систему отопления около 9 кВт тепла при определённых условиях. Из сети он при этом берёт меньше.
Отношение тепла к электричеству — коэффициент преобразования (COP). Он не постоянный: чем холоднее на улице и чем горячее вода в системе отопления, тем он ниже. Паспорт даёт COP при нескольких сочетаниях температур.
Для кабеля из этого следуют три вывода:
- тепловую мощность для расчёта линий не используют;
- электрический ток берут из паспорта: максимальный рабочий ток блока и допустимый номинал защиты;
- в мороз к компрессору добавляется резервный нагреватель, и считать нужно их вместе.
В инструкциях на английском эти данные часто обозначают как MCA (минимальная допустимая токовая нагрузка цепи) и MOP или MFA (максимальный номинал защитного аппарата).
2. Из чего состоит электрика теплового насоса
| Узел | Где стоит | Нагрузка | Отдельная линия |
|---|---|---|---|
| Компрессорный блок (компрессор, вентилятор, инвертор) | снаружи | двигатели, силовая электроника | да |
| Гидромодуль (насос, контроллер, клапаны) | в котельной | малая, электроника и насос | обычно питается от компрессорного блока или отдельно, по схеме производителя |
| Резервный электронагреватель | в гидромодуле | активная, 3–9 кВт | да |
| ТЭН бойлера горячей воды | в бойлере | активная, 1,5–3 кВт | да |
| Кабель связи между блоками | трасса между блоками | слаботочная | по инструкции |
Схемы у производителей различаются: в одних моделях гидромодуль питается от наружного блока, в других — отдельно. Общее для всех: компрессор и резервный нагреватель не объединяют на одной линии. В мороз они работают одновременно, и общий автомат оказался бы нагружен их суммой.
3. Линия компрессорного блока
Порядок расчёта:
- Номинал автомата — по паспорту. Производитель указывает допустимый номинал защиты. Выбранный автомат не может быть больше этого значения и не может быть меньше максимального рабочего тока.
- Характеристика — по паспорту. Инверторный компрессор запускается плавно, обычно достаточно C. У компрессора без инвертора пусковой ток в несколько раз выше номинала, и производитель может требовать D. Как пусковой ток влияет на выбор автомата, разобрано в гайде сечение кабеля для насоса с учётом пускового тока.
- Кабель — по допустимому току в своих условиях. Для защиты от перегрузки проверяют Ib ≤ In ≤ Iz и I2 ≤ 1,45 · Iz (ГОСТ Р 50571.4.43-2012, п. 433.1): Ib — максимальный рабочий ток из паспорта, In — номинал автомата, Iz — допустимый ток выбранного кабеля при его способе прокладки, температуре, числе нагруженных жил и соседних линиях. Iz берут из ТУ марки или ГОСТ 31996-2012 п. 10.8 с условиями таблицы. Проверить связку можно в калькуляторе кабеля под автомат.
Универсальной таблицы «рабочий ток → автомат → сечение» для скрытой прокладки здесь нет: допустимый ток одного и того же сечения меняется со способом прокладки и конструкцией кабеля. Короткое замыкание и пуск проверяют отдельно.
Для однофазного блока кабель трёхжильный, для трёхфазного — пятижильный.
Если вы ставите автомат на паспортный предел защиты, кабель проверяют под этот номинал: In ≤ Iz. Превышать паспортный предел нельзя, иначе автомат перестанет защищать блок.
4. Резервный электронагреватель
Резервный нагреватель — это ТЭН, и его линия считается так же, как у электрокотла. Номинал автомата — не ниже рабочего тока (Ib ≤ In), допустимый ток кабеля в его условиях прокладки — не ниже номинала автомата (In ≤ Iz). Дополнительный запас сверх этого допустим как решение проекта после определения Iz, но нормой не является.
| Резервный ТЭН | Рабочий ток | Наименьший номинал из ряда, не ниже рабочего тока |
|---|---|---|
| 3 кВт, 220 В | 13,6 А | 16 А |
| 6 кВт, 220 В | 27,3 А | 32 А |
| 6 кВт, 380 В | 9,1 А на фазу | 10 А, 3P |
| 9 кВт, 380 В | 13,7 А на фазу | 16 А, 3P |
Ток считают как I = P/U для однофазной линии и I = P/(√3·U) для трехфазной активной нагрузки. Больший номинал допустим, только если у кабеля Iz не меньше этого номинала. Сечение под выбранный номинал — в калькуляторе сечения по условиям прокладки. Таблицы для мощностей до 24 кВт и пояснения — в гайде кабель для электрокотла.
5. Пик нагрузки в мороз
Нагрузку теплового насоса на ввод считают по худшему случаю: самый холодный день, компрессор на максимуме, резервный нагреватель включён полностью, бойлер догревает воду.
Пример для однофазного ввода с выделенной мощностью 15 кВт (около 68 А):
| Потребитель | Ток |
|---|---|
| Компрессорный блок, максимальный ток по паспорту | 16 А |
| Резервный ТЭН 6 кВт | 27,3 А |
| ТЭН бойлера 1,5 кВт | 6,8 А |
| Итого тепловой насос | 50,1 А |
| Остаётся на дом | около 18 А, примерно 4 кВт |
Четыре киловатта на кухню, освещение, насосы и бытовую технику вечером в мороз — это впритык. Варианты:
- трёхфазный ввод и трёхфазный резервный нагреватель: нагрузка распределяется по фазам;
- ступенчатое управление резервным нагревателем в контроллере теплового насоса: включается столько ступеней, сколько нужно;
- реле приоритета нагрузки: временно отключает резервный ТЭН или бойлер при включении мощных бытовых приборов.
Как считать нагрузку дома целиком, разобрано в гайде кабель для частного дома.
6. Наружная трасса
Компрессорный блок стоит на улице, и участок кабеля к нему работает в других условиях, чем проводка в доме.
- Марка. Внутри дома — ВВГнг(А)-LS или NYM. Наружный участок по фасаду защищают от ультрафиолета и механических повреждений трубой или гофрой. Подробнее — в гайде кабель для улицы.
- В земле. Если блок стоит в стороне от дома, кабель прокладывают бронированным ВБбШв на глубине не менее 0,7 м по ПУЭ гл. 2.3. Порядок работ — в гайде прокладка кабеля в земле.
- Монтаж зимой. Тепловые насосы часто ставят осенью. ПВХ-оболочку без подогрева разматывают только от минус 15 °C — правила разобраны в гайде прокладка кабеля зимой.
- Ввод в стену. Кабель заводят через гильзу с уклоном наружу, чтобы вода не шла в дом.
- Выключатель у блока. Многие производители требуют местный выключатель рядом с наружным блоком, чтобы обслуживать его без похода в щит. Требование и его исполнение указаны в инструкции.
- Кабель связи. Между компрессорным блоком и гидромодулем идёт линия связи. Тип, сечение и допустимую длину задаёт производитель, общего норматива нет. Её не прокладывают в одной трубе с силовым кабелем, если инструкция это не разрешает.
- Длина. Если блок далеко от щита, сечение проверяют по падению напряжения: практический предел — 5%. Посчитать можно в калькуляторе падения напряжения.
7. УЗО и заземление
Тип УЗО. Инвертор компрессора создаёт ток утечки с постоянной составляющей, на который УЗО типа AC не реагирует. Минимум — тип A. Для трёхфазных инверторных приводов производители нередко требуют тип B. Тип, номинальный ток утечки и схему указывает инструкция.
Своё УЗО. Тепловой насос не сажают на общее УЗО с домом. ПУЭ п. 7.1.83 ограничивает суммарный ток утечки сети третью номинального тока УЗО. У инверторов есть фильтры помех со своей утечкой, и в сумме с другими приборами общее УЗО будет отключаться без видимой причины — возможно, ночью в мороз.
Номинальный ток УЗО — не ниже номинала автомата линии. Подбор — в калькуляторе УЗО, разница между аппаратами — в гайде УЗО или дифавтомат.
Заземление. Корпуса блоков подключают к защитному проводнику PE своей линии. Металлические трубы гидромодуля входят в систему уравнивания потенциалов дома — требования в гайде ПУЭ для частного дома.
8. Тепловой насос и кондиционер
Кондиционер-сплит в режиме обогрева — тоже тепловой насос, только воздух-воздух. Его электрика разобрана в гайде кабель для кондиционера. Отличия теплового насоса воздух-вода:
- это основное отопление, а не дополнительный обогрев;
- у него есть резервный электронагреватель на несколько киловатт;
- он работает непрерывно всю зиму;
- ошибка в линии оставляет без тепла весь дом, а не одну комнату.
Отсюда более строгий подход к отдельным линиям, защите от утечки и расчёту ввода.
9. Частые ошибки
- Кабель по тепловой мощности. Тепловой насос на 12 кВт тепла не потребляет 12 кВт электричества, но и паспортный ток по «кВт тепла» не угадать.
- Компрессор и резервный ТЭН на одной линии. В мороз они работают вместе.
- Автомат выше паспортного предела защиты.
- Автомат больше допустимого тока кабеля. Номинал выше Iz кабеля в его условиях прокладки нарушает In ≤ Iz.
- УЗО типа AC или общее УЗО с домом.
- Расчёт ввода без резервного нагревателя. Ввод отключается в первые морозы.
- Кабель связи в одной трубе с силовым без разрешения производителя.
10. Заключение
Тепловой насос считают по электрическим данным из паспорта, а не по тепловой мощности. У компрессорного блока и резервного нагревателя отдельные линии: автомат компрессора — по паспортному пределу защиты, автомат ТЭНа — не ниже рабочего тока, кабель в обоих случаях проверяют по условию Ib ≤ In ≤ Iz для своих условий прокладки. Главный риск — пик в мороз, когда компрессор, резервный нагреватель и бойлер работают одновременно, поэтому нагрузку на ввод считают по этой сумме. УЗО — отдельное, не ниже типа A, а для трёхфазных инверторов — по требованию производителя.