Projektuj tepelná čerpadla 4. díl – Umístění tepelného čerpadla s ohledem na emise hluku a vibrací
Aplikace „Projektuj tepelná čerpadla“ společnosti GT Energy řeší výběr tepelného čerpadla, návrh přípravy teplé vody, aktivní nebo pasivní chlazení, otázky hluku, schéma zapojení a prezentuje časté chyby. Pracuje s 21 typy elektrických a plynových TČ. Článek se zaměřuje na otázky hluku.
- Projektuj tepelná čerpadla, 1. díl – Co vše aplikace obsahuje
- Projektuj tepelná čerpadla, 2. díl – volba výkonu zdroje tepla
- Projektuj tepelná čerpadla, 3. díl – příprava teplé vody
Umístění tepelného čerpadla vzduch/voda
U tepelných čerpadel vzduch/voda je jedním z důležitých kritérií k možnosti jejich využití intenzita hluku. Tu je potřebné již od počátku uvažovat a řešit. Je nutné údajům uvedeným v technických listech tepelných čerpadel správně porozumět, neboť jsou běžně udávány v různých jednotkách, v různých vzdálenostech od tepelného čerpadla, někdy již zohledňují konkrétní umístění TČ u domu, někdy nikoliv a často jsou udávány při různých výkonech, nikoliv však při maximálním, který je zásadní pro splnění předepsaných hygienických limitů.
Pro porovnání jsou zásadní dva údaje. Buď hladina akustického výkonu, která je dána jen konstrukcí TČ, nezávisí na vzdálenosti od TČ a zjišťuje se v akreditované zkušebně. Nebo hladina akustického tlaku, která vychází z konkrétní změřené hladiny akustického výkonu TČ a závisí v prvé řadě na vzdálenosti mezi TČ a místem měření. Dále ji ovlivňují možné odrazy hluku, například od stěny domu, které ji zvyšují, a nebo různé stavební či terénní překážky, například zděné ploty atp., které ji mohou snižovat.
A jak již bylo uvedeno, při porovnávání je vždy nutné vycházet z údajů vztažených ke stejnému provoznímu stavu.
Obr. I toto umístění v sedle střechy s částečnou viditelností oken sousedního obytného objektu může být možné, pokud mají TČ nízkou úroveň intenzity hluku. Zřetel je nutné vzít na možný přenos vibrací do konstrukce střechy, domu.
Hluk tepelného čerpadla vzduch-voda
Z hlediska emisí hluku a nabídky na trhu lze tepelná čerpadla rozdělit do těchto kategorií:
Extrémně hlučná
- Nejlevnější výrobky, u kterých má výrobce jako primární cíl nízkou cenu a intenzitu provozního hluku nijak konstrukčně neřeší, nebo jen zcela minimálně.
- Většinou se používá rozměrově malý výparník a vysoké otáčky ventilátoru.
- Hladina akustického výkonu je nad 75 dB(A).
Normálně hlučná
- Většina tepelných čerpadel dodávaných ve stejných skříních jako klimatizační jednotky.
- Výrobce intenzitu hluku řeší například použitím tichých ventilátorů, ale kvůli dané konstrukci vycházející z klimatizačních jednotek (velikost výparníků, umístění ventilátorů) jsou možnosti snižování intenzity hluku omezené.
- Hladina akustického výkonu je pod 75 dB(A).
Obr. Akusticky účinné vzduchové žaluzie tlumí emise hluku. Zde navíc kombinovány s příznivým účinkem hmotné překážky – zděné stěny – na cestě šíření hluku k bytovému objektu.
Tichá
- Výrobce intenzitu hluku řeší jako jeden z hlavních parametrů a optimalizuje výběr a umístění ventilátorů a tvar a konstrukci skříně tak, aby hluk omezil. Jedná se z pohledu intenzity hluku o velmi kvalitní řešení, nicméně nejde o řešení nejvyšší možné.
- Hladina akustického výkonu je pod 60 dB(A).
Extrémně tichá
- Výrobce se od počátku konstrukce tepelného čerpadla zaměřuje na maximální možné snížení hlučnosti.
- Takové TČ má zpravidla kompresor umístěný uvnitř budovy, nikoliv ve venkovní jednotce, výparníky mají velkou plochu a společně s velkými ventilátory je výrazně snížena rychlost proudění vzduchu přes výparník. Tato opatření výrobce doplňuje i použitím protihlukových žaluzií.
- Hladina akustického výkonu je pod 55 dB(A).
Kde a jak se hluk tepelného čerpadla měří
Intenzita hluku se posuzuje v chráněných prostorech budovy, která bude TČ zásobována teplem a pak v chráněných prostorech budov okolních. Zjišťuje se hladina akustického tlaku v určitém, posuzovaném místě, při konkrétním umístění TČ, po určitou dobu. Přesněji řečeno jde o ekvivalentní hladinu akustického tlaku A LAeq,T v [dB], kde index T vyjadřuje délku sledovaného časového intervalu v případě, že se hluk šíří do vnitřního prostoru vzduchem zvenčí.
„Chráněný venkovní prostor staveb“ je oblast do vzdálenosti 2 metrů od stavby pro bydlení. Měření se provádí obvykle 2 metry před nejbližšími okny do obytných místností, kde jsou nejpřísnější podmínky. Pokud je v sousedství existující budova, může být nutné měření v jejím chráněném prostoru. Pokud je v sousedství stavební parcela, kde zatím není dům postaven, může být požadováno měření na hranici pozemku.
Obr. Příklad, v jaké vzdálenosti od stěny domu musí být umístěno TČ s různou hladinou akustického výkonu, které je umístěné na volné ploše, aby byl splněn hygienický limit 40 dB(A) pro hladinu akustického tlaku ve vzdálenosti 2 metrů od stěny domu. Pro většinu lepších TČ na trhu s velikostí hladiny akustického výkonu mezi 55 až 65 dB(A) se vzdálenost pohybuje mezi 5 až 12 metry.
Výběr místa
Venkovní tepelné čerpadlo by mělo být umístěno tak, aby na hranici „Chráněného venkovního prostoru staveb“ hladina akustického tlaku nepřesahovala povolenou hodnotu 50 dB(A) ve dne, případně 40 dB(A) v noci. Tyto limity se u tepelných čerpadel ještě snižují na 45 a 35 dB(A) pokud dojde k výskytu tzv. tónové složky ve frekvenčním spektru jejich hluku, což je dáno činností kompresoru a ventilátoru. A v praxi se k nim přičítají i hladiny akustického tlaku od jiných, již existujících zdrojů hluku. Dosažení limitu se zajistí nejjednodušeji dostatečnou vzdáleností, případně jsou nutná dodatečná protihluková opatření. Je zřejmé, že s extratichými TČ problém nebude.
Nejlepším způsobem umístění venkovní jednotky s kompresorem je na zem, na samostatný základ oddělený od budovy. Umístění na střechu nebo pověšení na zeď přináší značné riziko přenosu vibrací do konstrukce budovy, a navíc se z takového místa může hluk velmi dobře šířit k sousedům do okolí. Proto se doporučuje instalaci na střechu a zeď se vyhnout a tepelné čerpadlo umístit na zem i za cenu delšího potrubního vedení.
V neposlední řadě je nutné zdůraznit, že proti hluku musí být chráněno nejen okolí venkovní instalace TČ, ale i chráněný prostor domu majitele TČ. Majitel domu se tak o své újmě nemůže rozhodnout, že se smíří s vyšší než limitní úrovní hluku.
Intenzita hluku
Intenzita hluku tepelného čerpadla se uvádí buď jako hladina akustického výkonu označovaná Lw (případně LwA), která závisí jen na vlastnostech TČ nebo jako hladina akustického tlaku Lp (případně LpA) ve zvolené vzdálenosti při umístění TČ na volné ploše. Obě hodnoty mohou být udávány pro nominální výkon (například pro 40 % otáček kompresoru), což často bývá i údaj v energetickém štítku daného tepelného čerpadla nebo pro plné zatížení (maximální otáčky kompresoru, ventilátoru). Při porovnávání je proto zásadní zkontrolovat, o kterou z veličin jde a za jakých otáček kompresoru, ventilátoru byla měřena. Z tabulky níže je zřejmé, že pro jedno konkrétní tepelné čerpadlo lze v dokumentech k němu nalézt více různých číselných hodnot a všechny jsou správné!
| Hladina akustického výkonu Lw dB(A) | Hladina akustického tlaku Lp dB(A) ve vzdálenosti | ||
|---|---|---|---|
| 1 m | 5 m | ||
| Nominální hodnota | 53 | 45 | 31 |
| Maximální hodnota | 69 | 61 | 47 |
Tab. Příklad možných údajů týkajících se intenzity hluku pro jedno konkrétní tepelné čerpadlo
Umístění tepelných čerpadel země/voda, případně vzduch/voda s kompresorem umístěným uvnitř budovy
Pro umístění tepelných čerpadel země/voda, případně vzduch/voda s kompresorem uvnitř budovy, platí několik základních pravidel:
I při využití extrémně tichého tepelného čerpadla se doporučuje umístit tepelné čerpadlo co nedále od ložnic. V noci klesá intenzita venkovního hluku, který má vůči hluku od tepelného čerpadla „maskovací efekt“. Některé osoby jsou totiž velmi citlivé i na případné, téměř neslyšitelné setrvalé šumění, či drobné vibrace a v nočním klidu se na takové zvuky zaměřují. Během dne si jich však ani nevšimnou.
U bytových domů, kde se používají výkonnější a hlučnější tepelná čerpadla než v rodinných domech, doporučujeme řešit ochranu proti hluku preventivně. Kromě antivibračních a protihlukových opatření v konstrukci se používají různé doplňkové antivibrační podložky, silentbloky, konstrukce pro instalaci TČ se odděluje od konstrukce budovy, šíření hluku se omezuje použitím protihlukových obkladů na okolních stěnách, dodatečných tlumičů hluku v přívodu a odvodu vzduchu atd.
Tepelná čerpadla bez řízeného výkonu mají prakticky konstantní hlukové spektrum dané konstantními otáčkami, a tak lze snadněji protihluková opatření „naladit“. U TČ s plynule řízenými kompresory je mnohem obtížnější dosáhnout nízké hlučnosti tepelného čerpadla v celém výkonovém rozsahu, neboť spektrum hluku se mění v souvislosti se změnou otáček i pracovních tlaků. Některá tepelná čerpadla s řízením otáček kompresoru umožňují řídit jeho provoz tak, aby otáčky s největší intenzitou hluku nemohly být provozně využívány, respektive přechod přes ně byl co nejkratší.
Společnost GT ENERGY s.r.o. se zabývá zpracováním energetických koncepcí a dále návrhem a dodávkami úsporných technologií pro vytápění, ohřev teplé vody, chlazení a zpětné využití odpadního tepla. Pro nové budovy zabezpečuje návrhy energetické koncepce ...