Kalkulátor hluku od tepelného čerpadla vzduch-voda

Nadměrný hluk emitovaný tepelným čerpadlem typu vzduchu-voda může být příčinou zamítnutí instalace tohoto zdroje tepla stavebním úřadem. I v případě povolení instalace, když není překročen hygienický limit daný zákonem na ochranu zdraví, však může posléze dojít ke zhoršení sousedských vztahů končících v lepším případě u soudu, v horším případě narušení psychické pohody i fyzickým osobním napadáním.

Přitom na počátku bylo možné se pozdějším problémům vyhnout. Neboť hladina hluku je měřitelná a každé tepelné čerpadlo, než bylo uvedeno na trh, muselo projít zkušebním testem u nezávislé autorizované zkušebny. Slovo každé je však nutné brát s určitou rezervou. Přesnější výraz je jeden zástupce konkrétního typu TČ před jeho uvedením na trh. Skutečnost, že všechna dále vyráběná tepelná čerpadla tohoto typu mají stejné parametry, jako to testované, zaručuje výrobce svým prohlášením shody.

Mnozí výrobci dávají svým zákazníkům zvýšenou jistotu, neboť si nechávají tepelná čerpadla testovat nejen určitou, povinnou zkušebnou, ale i další nezávislou institucí dobrovolně. Případně i na principu výběru testovaného kusu tepelného čerpadla náhodně ze skladu některého z prodejců, velkoobchodu atp. bez účasti výrobce. Velmi důležité je udávání konkrétních norem a parametrů, při kterých bylo TČ změřeno, neboť podmínky měření ovlivňují výsledky a parametry TČ bez znalosti podmínek měření nelze porovnávat. Například by mělo být uvedeno měření podle ČSN EN 12 102 a EN ISO 9614-2, pracovní bod například A7/W55. Ideálně i s potvrzením značkou kvality, nově např. HEAT PUMP KEYMARK.

Velkou pomocí pro projektanty i zákazníky je, pokud mohou na jednom místě nalézt podklady od co největšího počtu tepelných čerpadel. Tohoto úkolu se ujal Německý svaz pro tepelná čerpadla (Bundesverband Wärmepumpe (BWP) e.V.), který je součástí tzv. EHPA – Evropské asociace pro tepelná čerpadla. Výsledkem je kalkulátor hluku, který umožňuje posouzení hlukových imisí od tepelných čerpadel vzduch-voda s maximálním tepelným výkonem do 35 kW podle německé hlukové směrnice, a to v denním provozu i v době zvýšené citlivosti na rušení hlukem během noci.

Pro vysvětlení pojmů, tepelné čerpadlo svou činností produkuje emise s určitou hladinou hluku. Měřením se pro dané tepelné čerpadlo stanoví hladina akustického výkonu, podle které lze tepelná čerpadla mezi sebou porovnat a použít jí jako vstupní hodnotu do výpočtu. Hluk je energie přenášená kmitáním vzduchu. Proto se u zdroje hluku posuzuje jeho zvukový = hlukový výkon. V místě, kde posuzujeme úroveň hluku, hovoříme o imisích. V případě tepelného čerpadla tedy posuzujeme část z jeho celkových emisí hluku, která se dostane do určitého konkrétně zvoleného místa. A právě výpočet v kalkulátoru hluku umožňuje orientačně určit hlukové imise, hladinu akustického tlaku, které ve zvoleném místě budou. Eventuálně z jejich velikosti odvodit, zda budou nutná nějaká doplňující hluk tlumící opatření.

Výsledky v kalkulátoru vyplývají z orientační předpovědi imisí metodikou TA Lärm (Technický předpis Hluk) ze dne 26. srpna 1998. Tato metodika je trochu odlišná od metodiky používané v České republice. Výsledky z kalkulátoru nemohou v případě sporů nahradit konkrétní hlukové posudky. Lze je však použít preventivně pro úvodní posouzení vhodnosti umístění konkrétního tepelného čerpadla, včetně případného snížení výkonu tepelného čerpadla během noci. V případě potřeby snížení výkonu v nočních hodinách je nezbytně nutné posoudit, zda snížení výkonu neohrozí požadovaný tepelný komfort. Případně provést hodná opatření, například využít akumulaci tepla vyrobeného přes den.

Nespornou výhodou kalkulátoru je, že jde o nezávislý nástroj, do něhož výrobci musí udávat parametry a hodnoty změřené nezávislou zkušebnou za jednotných podmínek. Takže nemůže docházet k problémům vznikajícím např. líbivým marketingem typu: „..nejtišší jednotka ve své třídě…“ atp.

Kalkulátor hluku

Kalkulátor hluku se nachází na adrese:
https://www.waermepumpe.de/schallrechner/

Po kliknutí na odkaz se objeví název Schall-Rechner. Kalkulátor hluku je v německém jazyce a tak je dále uveden stručný popis postupu pro konkrétní příklad. Vybráno bylo splitové tepelné čerpadlo Viessmann Vitocal 200 S (dále jen TČ). V případě spuštění kalkulátoru v prohlížeče Chrome lze využít funkci překladu do českého jazyka v reálném čase.

1. Základní údaje

Jako první je nutné vyhledat základní údaje o TČ (Angaben zur Luft / Wasser-Wärmepumpe). Po zvolení výrobce (Herrsteller) Viessmann z rozbalovacího menu (případně v pravé části pomocí loga výrobců) se v nižším okénku uvolní možnost si vybrat konkrétní typ TČ, v daném případě vybrán Vitocal 200 S. Údaje v nižších okénkách se již vyplní automaticky z databáze v kalkulátoru.

Automaticky se doplnila hladina akustického výkonu 56 dB(A) podle evropské směrnice o ekodesignu, její maximální hodnota 61 dB(A) během dne a snížená 55 dB(A) v redukovaném nočním provozu. Působení hluku je třeba analyzovat i podle obsahu tónových frekvencí, které lidské ucho vnímá citlivěji. V případě daného TČ není v jeho hlukovém spektru žádná tónová složka výrazně slyšitelná, a tak není třeba úroveň hlukové emise zvyšovat.

Výše uvedený předpoklad o absenci tónové složky však neplatí obecně! Lze se o tom přesvědčit volbou jiných tepelných čerpadel, jiných výrobců, kdy se v předvyplněných údajích objeví přídavek za přítomnost tónové složky (Zuschlag fur Tonhaltigkeit) ve výši 3 nebo 6 dB(A). České předpisy výskyt tónové složky v hluku neřeší přídavkem k základnímu údaji, ale naopak snížením denního i nočního limitu o 5 dB(A), viz poznámky v odstavci 6.

2. Imisní standard

Dále se určí imisní standard podle TA Lärm (2. Immissionsrichtwert gemäß TA Lärm) pro posuzované místo. Jde nám o dobré sousedské vztahy majitelů rodinných domů, tak v nabídce výběru citlivosti daného prostředí na hluk (Empfindlichkeitsstufe) je vybráno území určené výhradně k bydlení. Pro toto prostředí směrnice zavedla limit úrovně hluku (hladinu akustického tlaku v posuzovaném místě) 50 dB(A) v denní době (6:00 až 22:00) a snížený na 35 dB(A) v noci.

3. Umístění

Pro posouzení, jak bude hluk z TČ ovlivňovat určité místo v jeho okolí, je důležité umístění TČ Aufstellung). V kalkulátoru se nabízí volba mezi umístěním TČ, respektive jeho hypotetického středu, mimo dům venku nebo uvnitř domu. Zadávaná vzdálenost „s“ je vzdálenost mezi středem TČ a místem, kde se posuzuje imise hluku. Nebo otvorem pro vzduch přiváděný k TČ nebo od něj odváděným na vnější stěně domu, pokud by bylo TČ umístěno uvnitř domu, a místem, kde se posuzuje imise hluku. Místo posuzování se například v zastavěných oblastech nachází 0,5 m vně před středem otevřeného okna místnosti, která je nejvíce ohrožena hlukem, a ve které jsou hlukem ohroženi lidi (ložnice, pokoj dětí atp.). V příkladu použití kalkulátoru je zvoleno umístění TČ u domu, se vzdáleností středu TČ méně než 3 metry od stěny domu a vzdálenost místa, kde je hluk posuzován, je od středu TČ 5 metrů.

V zaklikávacích možnostech je vidět, jak nepříznivě může ovlivnit imise hluku umístění TČ. Při vzdálenosti od stěny domu do 3 metrů se započítává odraz hluku vycházejícího z TČ směrem k domu a pak zpět od stěny domu. Pokud by TČ bylo umístěno například v místě obklopeném dvěma kolmými stěnami vzdálenými od TČ do 3 metrů (+9 dB(A) WP in einer Ecke, Abstand zum Gerät jeweils bis zu 3 m), pak kalkulátor imise hluku vlivem odrazů od stěn zvyšuje o 9 dB(A).

4. Zastínění

Na šíření hluku má vliv viditelnost, případně zaclonění překážkou, mezi místem, kde hluk vzniká a kde se hluk posuzuje (ABSCHIRMUNG). V příkladu je zvolen viditelný kontakt mezi umístěním tepelného čerpadla a posuzovaným místem, jako nejméně příznivý případ. Lze však volit i umístění u boční stěny domu, kdy mezi tepelným čerpadlem a místem posuzování hluku není přímá viditelnost a pak se odečítá 5 dB(A), a nebo je TČ až za domem, na protilehlé straně, pak se odečítá 15 dB(A). Samozřejmě že při přemístění TČ je nutné kontrolovat, zda problém s hlukem nevznikl jinde.

5. Dodatečná opatření

Do výpočtu lze přidat konkrétním číslem případná dodatečná opatření proti šíření hluku (Lärmschutzmaßnahmen), jsou-li známá a mají známý útlum hluku. Například může jít o útlum hluku uvnitř domu instalovaného TČ způsobený podpovrchovým umístěním nasávacího a výdechového otvoru v šachtě, dodatečné zakrytí venkovního TČ akusticky účinným pláštěm proti působení povětrnostních podmínek, může jít i o dodatečně postavenou stěnu tvořící překážku šíření hluku atp.

V našem příkladu se nepočítá s protihlukovými opatřeními. Takže se pro provedení výpočtu klikne na „Aktualisieren“.

6. Výsledek

Po provedení výpočtu se zobrazí výsledek (Ergebnis). Je rozlišený na denní a noční dobu. Je nutné dodat, že v příkladu není zahrnut vliv stávajícího zatížení posuzovaného místa imisí hluku (tzv. hlukové pozadí). V čistě obytném prostředí by mělo být velmi nízké a nemělo by mít významný vliv. Mohou však být případy, kdy stávající zatížení hlukem se blíží k úrovni hygienického limitu. Například od dopravy nebo v blízkosti průmyslového areálu. V takových oblastech je nutné do posouzení hluku v určitém místě toto stávající zatížení připočíst. (Pozor - údaje v decibelech dB nelze aritmeticky sčítat nebo odečítat!)

V našem příkladu vychází ve vzdálenost 5 metrů od středu TČ úroveň hluku (hladina akustického tlaku) 45 dB(A). Tedy splňuje denní hygienický limit, viz graf. A to i v případě, kdyby v hlukovém spektru daného TČ byla tónová složka, jejíž výskyt snižuje denní limit o 5 dB(A) z 50 na 45 dB(A).

Červená křivka dokumentuje, jak úroveň hluku s narůstající vzdáleností klesá, z max. 61 dB(A) v pomyslném středu TČ na 45 dB(A) ve vzdálenost 5 metrů a postupně dále, i když rychlost poklesu úrovně hluku se zvětšující se vzdáleností klesá. Pokud by bylo TČ například jen 0,5 m od stěny domu a vzdálenost by se z 5 metrů prodloužila o 2,5, tedy na 7,5 m, pak by se úroveň hluku - imise - v posuzovaném místě snížila asi na 42 dB(A).

Hluk neohrožuje jen zdraví, je i zdroj stresu

Český Státní zdravotní ústav uvádí, že „Prahová hodnota (hodnota, od které se daný účinek může začínat vyskytovat u populace s normální citlivostí) pro obtěžování hlukem je uvedená v publikaci GPG EEA jako hlukový ukazatel pro den-večer-noc L_dvn 42 dB. Zároveň však efekt obtěžování není řazen mezi zdravotní účinky, ale mezi účinky psychosociální s působením na kvalitu života. Z tohoto hlediska lze na obtěžování pohlížet jako na zdroj stresu, který může vést ke zdravotním účinkům, pokud svojí intenzitou, frekvencí a dobou trvání přesáhne míru, kterou je organismus schopen tolerovat.“ Viz http://www.szu.cz/tema/zivotni-prostredi/zdravotni-ucinky-hluku. V našem případě prodloužení vzdálenosti na 7,5 metru by se imise hluku v posuzovaném místě ve dne snížila ve své absolutní hodnotě na „stresovou“ prahovou hodnotu. A to je velmi příznivé, neboť v hodnotě L_dvn je zahrnuta i pravděpodobně nižší úroveň hluku večer a v noci.

Úroveň hluku (hladiny akustického tlaku) v noci ukazuje druhý graf.

Nočním limitem hladiny akustického tlaku v daném případě je, jak bylo již uvedeno, v Německu 35 dB(A), v ČR 40 dB(A). Vypočtená hodnota při sníženém nočním výkonu je 33 dB(A). Takže zvolené tepelné čerpadlo bezpečně vyhovuje pro české podmínky (Nařízení vlády č. 272/2011 Sb.), a to i v případě, pokud by se tónová složka vyskytla a noční limit byl snížen o 5 dB(A) z 40 na 35 dB(A).

Je nutné zdůraznit, že výskyt tónové složky má poměrně zásadní vliv, že je často i projektanty podceňován, přehlížen a že se velmi nesnadně odstraňuje, pokud je to vůbec možné.

7. Protokol

Kalkulátor umožňuje si na závěr vyplnit osobní údaje a posléze uložit nebo vytisknout závěrečný protokol. Ukládání protokolu lze jen doporučit a je výhodné, zvláště když se jedná o posouzení více typů TČ. Případně i k tomu, aby bylo možné posoudit vliv doplňujících protihlukových opatření.

8. Optimalizace umístění TČ, dodatečná opatření

Proč hledat TČ s velmi nízkou úrovní emisí hluku, proč hledat vhodnější umístění TČ u domu, proč dělat dodatečná protihluková opatření proti hluku, i když je hygienický limit splněn? Jak již bylo zmíněno, tak hluk má i účinky psychosociální s působením na kvalitu života, lze na něj pohlížet jako na zdroj stresu. Co je platné splnění hygienických limitů, když se u na hluk vnímavějšího souseda, sousedky, každý den provozu vašeho hlučnějšího TČ zvyšuje jejich míra naštvání, stoupá stres. A s růstem stresu postiženého roste i stres provozovatele TČ, protože je na takový stav neustále upozorňován. Možná i tak dlouho, než se někdo z nich odstěhuje. Ale pak roli stresujícího, nebo stresovaného, převezme někdo jiný a proces růstu neshod se může opakovat. Proto je žádoucí problém hluku vnímat a řešit včas.

Snížit imise hluku z konkrétního zdroje lze i dodatečně. Opatření založené na obklopení venku umístěného TČ doplňujícím hluk tlumícím pláštěm se nabízí jako první, ale zde je nutné varovat před laickým řešením. Neboť TČ zásadně pro svoji činnost i účinnost vyžaduje dostatečný přívod a odvod vzduchu. S velkou pravděpodobností dodatečný protihlukový plášť zvýší odpor kladený proudícímu vzduchu, a to může způsobit zvýšené zatížení ventilátorů a vyvolání jiných negativních vlivů. Konstrukční návrh pláště by měl udělat odborník znalý jak problematiky hluku, tak proudění vzduchu a provozu TČ.

Pro laika může být jednodušším řešením výstavba překážky omezující přímé šíření hluku k sousedovi. Vliv takového „zastínění“ je částečně řešen v kalkulátoru. A to v odstavci 4., kde lze do kalkulátoru zahrnout vliv umístění TČ u domu vůči místu posuzování hluku. Vždy by proto volba umístění TČ měla vycházet z potřeby co nejvíce omezit šíření hluk, tedy aby jeho vzdálenost k sousedovi byla co největší, případně byl snížen vliv odrazu hluku od stěny domu. Dodatečně může jít, po dohodě se sousedem, například o náhradu průsvitného plotu výstavbou stěny z tvárnic pohledově přizpůsobených zahradnímu prostředí, s kapsami pro výsadbu popínavých rostlin atp. S takto esteticky pojatým řešením, by soused mohl souhlasit. Tato překážka - stěna by měla přesahovat vykrytí prostoru, ve kterém se směrem od středu TČ hluk šíří k sousedovu domu, a to na každou stranu minimálně o 2 metry. Neboť útlum hluku závisí především na zvětšení vzdálenosti, kterou musí hluk urazit mezi jeho zdrojem a místem posuzování.

Z pohledu útlumu hluku je důležitá nejen šířka, ale i výška překážky. Čím nižší umístění TČ u povrchu terénu, tím i nižší výška překážky. Pokud je sousedův dům jednopodlažní, lze počítat s dobrým efektem stěny o výšce možná již 2 metry. Pokud je sousední dům vícepodlažní, zejména když ve vyšším podlaží budou ložnice, pokoje dětí, tak překážka bude vycházet hodně vysoká, a to bude problém. Kalkulátor umožňuje posuzovat různé varianty umístění TČ vůči domu, a i to je jeho výhodou.

9. Závěr

Dodatečný útlum hluku již instalovaného TČ není jednoduchý problém. Hluk se skládá ze zvuků, vlnění, mnoha různých frekvencí a ty se tlumí různě. Úroveň vyšších frekvencí („pískání“) klesá s růstem vzdálenosti, s použitím hluk tlumících materiálů, rychleji. Hluk nižších frekvencí klesá pomaleji. Takže i s vloženou překážkou, stěnou místo plotu, neodborně řešeným dodatečným pláštěm, může u souseda sice vymizet stres z vyšších frekvencí hluku, ale stres z nepříjemného nízkofrekvenčního „brumu“ může zůstat. Dokonce může i vzrůst vzhledem k potlačení ostatních složek hluku, které „brum“ částečně skrývaly.

Ve většině případů žádostí o nové instalace TČ vzduch-voda již stavební úřady vyžadují hlukovou studii. Její cena se pohybuje v řádu okolo 5 až 7 tisíc korun. Po instalaci je ke kolaudačnímu řízení vyžadováno autorizované měření v ceně dalších cca 10 až 15 tisíc korun.

V praxi dochází ke změnám zdrojů tepla na provozovaných budovách. Zde je nutné zdůraznit, že změna zdroje tepla podléhá minimálně ohlášení stavebnímu úřadu, neboť se mění podstatná vlastnost budovy.¨ Proto je tak důležitá prevence, tedy výběr tepelného čerpadla vzduch-voda s co nejnižšími emisemi hluku a optimalizace jeho umístění. A pokud to nevychází, tak v prvé řadě konzultovat s výrobcem, pak s odborníkem na problematiku hluku.

Je škoda, že podobný nebo dokonce stejný kalkulátor hluku není dostupný v českém prostředí. Odborný garant, který by dohlížel na správnost dat vkládaných do databáze TČ v kalkulátoru by se snad našel.

Poděkování:
Děkuji panu Markovi Bezouškovi ze společnosti Viessmann spol. s r.o. za pomoc s překladem a doplněním textu.

Vše o hlučnosti tepelných čerpadel
Oblíbenost tepelných čerpadel vzduch/voda roste raketovým tempem. Především díky tomu, že se pomocí nejnovějších technologií omezuje jejich hlučnost. Nízké náklady na vytápění a jejich ekologická stránka z nich dělá favority pro novostavby i rekonstrukce.

Aktualizace

Článek byl dne 8.6.2019 na základě upozornění Ing. Jiráska, Zdravotní ústav se sídlem v Ostravě, zpřesněn, zejména doplněním poznámek o snížení hygienického limitu hluku při výskytu tónové složky.

Základní informace ohledně hluku lze získat například shlénutím videa „Rozhovor o hluku a tepelných čerpadlech bez vzorců, grafů a tabulek“ se specialistou na tuto problematikou, Ing. Miroslavem Kučerou, Ph.D.