Шумово натоварване и намаляване на шума при термопомпите

През последните години на пазара за частни клиенти, с цел компенсиране на повишаването на цените на енергията и по-икономично потребление на енергия, все по-често се монтират термопомпи, климатично оборудване. Те обаче — за разлика от газовите котли — независимо от изпълнението си имат и шумни външни тела. Най-съвременните типове наистина са вече значително по-тихи от обичайните машини, но с времето и при крайностите на външната температура може да се очаква, че външното тяло ще смущава съседите. За намаляване на смущенията има множество технически възможности.

Видове термопомпи

Термопомпите са системи, състоящи се от енергоспестяващи инсталационни съоръжения, които пренасят топлина от едно място на друго и така осигуряват решения за отопление и охлаждане в приложения за частни клиенти и в промишлено-търговски приложения. Топлината се извлича или връща обратно от въздуха, от земята или от водата. Широкото им приложение се обяснява с това, че те са способни да намалят емисиите на парникови газове и да осигурят по-ниско потребление на енергия в сравнение с други технологии, което може да означава по-устойчива и по-разходно ефективна алтернатива на традиционните методи за отопление и охлаждане. Шумовият ефект, възникващ по време на работата на термопомпите, зависи от няколко фактора. За това първо си струва накратко да се прегледат конструкцията и принципът им на работа. В момента различаваме четири типа термопомпи, които са следните:

1. Термопомпи въздух-вода
2. Термопомпи въздух-въздух (fan-coil)
3. Термопомпи вода-вода
4. Геотермални термопомпи и термопомпи с почвен сондаж
5. Газови абсорбционни термопомпи (обикновено не за частни клиенти)

Термопомпите въздух-вода са най-разпространеният тип поради лесния си монтаж и малката заемана площ. Извличат от външния въздух и пренасят топлината вътре, посредстващата им среда е водата. При традиционните термопомпи въздух-вода, колкото по-ниска е външната температура, толкова по-голяма енергия е необходима за извличане на топлина, затова при тези уреди често се прилага и допълнително отопление. Като цяло инвестиционните и експлоатационните разходи при тези типове са най-ниски, особено при еднофамилни къщи. Могат да се използват самостоятелно или съвместно със съществуващата отоплителна система (хибрид) за охлаждане, отопление, производство на битова топла вода. Това са съоръженията, които причиняват най-много оплаквания за шум. Сред термопомпите въздух-вода различаваме три основни начина на изграждане:

• Моноблок (компактен): външното и вътрешното тяло са в едно, обикновено разположено отвън
• Сплит система (split): изградени от тела, състоящи се от външно и вътрешно хидравлично блокче.

Термопомпите въздух-въздух извличат от външния въздух и предават топлина на въздуха на друго място. Термопомпи въздух-въздух са климатичните съоръжения, способни да отопляват и охлаждат.

Термопомпите вода-вода извличат топлина от подпочвената вода. За тях са необходими два кладенеца: един за извличане на водата и един за връщането ѝ; могат да се използват за охлаждане и отопление. Поради сондажа на кладенците разходите за пускане в експлоатация са по-високи. Геотермалните термопомпи оползотворяват топлината на земята. Имат два типа:

• При термопомпата с почвен колектор се полагат хоризонтално тръби на дълбочина около 1,5 метра — Слънцето директно затопля този земен слой.
• При термопомпата с почвен сондаж се сондира вертикално на 60-150 м дълбочина в зависимост от геологическите особености на дадено място. Броят на почвените сондажи се определя от топлинната нужда.

Източници на шум

Най-значителен е шумовият ефект на въздушните термопомпи. Те се състоят от четири основни елемента:

• компресор,
• кондензатор,
• експанзионен вентил и
• изпарител.

Сред тях с по-голям шум се отличава работата на компресора, както и на вентилатора към кондензатора и изпарителя (раздвижване на въздуха), наред с това може да се спомене шумовият ефект на отоплителната помпа. Шумът от вентилатора зависи от различни фактори: типа и оборотите на вентилатора, въздушния поток и разликата в налягането. Въздушният поток се влияе от топлообменника: въздухът създава аеродинамичен шум, когато преминава през него. Интензивността на шума варира в зависимост от изпълнението на топлообменника и от скоростта на въздуха. А източникът на образуващия се шум е високата стойност на раздвижваното количество въздух. Шумовете обаче могат да произлизат и от това, че по време на охладителния цикъл водата във въздуха замръзва в топлообменника — за подходящата работа на термопомпата компресорът затова трябва известно време да се върти в обратна посока, за да размрази леда.

Шумовият ефект на геотермалните термопомпи и термопомпите вода-вода е значително по-малък, тъй като те не вземат топлината от въздуха, така че нямат вентилатор. Същевременно за охладително-отоплителния цикъл, респ. за осигуряване на циркулацията на хладилния агент в топлообменниците, и в този случай е необходим компресор, който също е източник на шум. Шум създават и вътрешните, и външните части на термопомпите. Нивото на звуково налягане на повечето съвременни външни тела на термопомпи е средно около 60 dB, което отговаря на нормалната човешка реч, но създават шум на различни височини на тона. Някои модели могат да постигнат и по-ниско ниво на шум, а нивото на шум зависи и от режима и степента на работа. Нивото на звуково налягане на вътрешните тела обикновено е между 18-30 dB. Производителите обикновено посочват нивото на звуково налягане или за различните режими, или за случая на работа с пълен капацитет, като ниво на звуково налягане (L_p) и с A-претегляне, в децибели (dBA). Понякога посочват ниво на звукова мощност, което е друг тип величина: нивото на звукова мощност (L_w) се отнася за дадения източник на звук, докато нивото на звуково налягане (L_p) се променя и в зависимост от мястото на източника на звук, условията на околната среда и разстоянието от източника на звук. Стойностите на нивото на звуково налягане според каталог трябва затова да се отчитат заедно с тези обстоятелства, тоест при конкретното изграждане могат да се получат стойности, различаващи се от каталожните данни. Кривата на A-претегляне в едночисловия показател на еквивалентното ниво на звуково налягане потиска, подценява нискочестотните компоненти, така че по отношение на бръмчащите звуци ниските числови стойности могат да дадат прекалено оптимистична картина (в типичния тонален работен диапазон на компресорите с около 20 dB).

Термопомпите за частни клиенти типично са по-шумни през зимата и при производство на битова топла вода — тогава топлинната нужда е най-голяма. А в студ продължаващата няколко минути функция за размразяване също може да причини временно оплакване от шум, а на това отгоре това може да се повтори няколко пъти на час, в такива случаи компресорът обикновено причинява тоналния смущаващ ефект (бръмчене в диапазона 80-120 Hz).

Изисквания за шум

Граничните стойности на шумовото и вибрационното натоварване на сградните инсталационни съоръжения са предписани от правителствено постановление, към момента на писане на тази статия — 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM együttes rendelet. Заложената логика на постановлението е, че от шума трябва да се защитят определени сгради при тяхната фасада, където пребиваващите там имат право на тишина, на почивка при отворен прозорец. Граничните стойности съответно са по-строги нощем. Изискванията отчитат и в каква среда се намира съоръжението, което трябва да бъде защитено, напр. в голямоградска среда, която така или иначе е по-шумна, праговете са по-високи. За дадено място могат да се отнасят и други изисквания, които винаги трябва да бъдат проучени за конкретния случай. Важно е и това, че шумът може с основание да смущава обитателите дори и да са изпълнени законовите изисквания. В такива случаи е особено важно проблемът да бъде разрешен с индивидуално техническо решение, защото тогава обикновено в ръцете на жалващия се няма правен инструмент.

Съществен аспект е, че в сегашната законова среда правителственото постановление 284/2007. (X. 29.) Korm. за някои правила на защитата от околен шум и вибрации не се отнася за частните сградни инсталационни съоръжения, тоест частните термопомпи не се класифицират като производствен източник на шум, но същевременно постановлението TÉKA предписва, че „външното тяло на инсталационните съоръжения трябва да се разполага така, че шумовата и вибрационна емисия, произтичаща от работата, да отговаря на граничните стойности, определени за производствени съоръжения от министерското постановление за определяне на граничните стойности на шумовото и вибрационното натоварване на околната среда", а тук няма ограничение по отношение на съоръженията за частни клиенти, тоест във всички онези инвестиции и съоръжения за частни клиенти, за чието изграждане се отнася TÉKA, трябва да се прилагат изискванията, отнасящи се за производствен източник на шум. Ако в апартамента евентуално работи и офис или друга производствено-обслужваща дейност, тогава така или иначе може да се счита за производствен източник на шум. Освен това и с местна наредба за защита от шум общината също може да предпише гранична стойност на шума, но това се случва само в малко населени места и не еднотипно. Поради това в много случаи правните решения чрез секретарите се отхвърлят поради липса на компетентност, а съдилищата често дори въпреки резултатите от съдебно-експертно измерване на шума вземат разнообразни решения. На практика следователно освен правните решения — стига все още да има за това възможност — е целесъобразно да се обмислят и техническите решения.

С подходящите технически решения смущаващият ефект много често може да бъде ефективно намален и впоследствие.

Предложения за намаляване на шума

В намаляването на нивото на шум, причинен от термопомпата, помага, ако термопомпата разполага със следните функции:

• вентилатор с регулируеми обороти
• функция за плавно стартиране и спиране
• нощен/тих работен режим
• шумоизолиран компресор.

При монтажа на най-разпространените термопомпи въздух-въздух или въздух-вода трябва да се определи най-подходящото място на външното тяло и неговото такова разположение, че шумовият ефект на системата да смущава най-малко както към собствените помещения, така и към тези на съседите. Често срещано е машината да причинява проблем с шум, тъй като например вредни отражения усилват, водят звука ѝ към място, което трябва да бъде защитено. Но изключително чести са и проблемите с пренос на структурен звук.

Тоналният, бръмчащ звук на компресора често причинява смущение и при ниво под граничната стойност.

Разполагане, преместване на машината

Според най-добрата практика външното тяло трябва да се монтира далеч от прозорците на чувствителните към шум помещения на (както чуждия, така и собствения недвижим имот, които трябва да бъдат защитени) и като цяло далеч от съседните сгради, при спазване на предписаните минимални защитни разстояния, особено в положение на изграждане на странична граница. Външното тяло трябва да се разполага върху твърда основа, например бетонна основа, с виброизолираща подложка — за намаляване на шума, — а тук обикновено индивидуално оразмерените виброизолиращи решения са най-ефективни. Виброизолацията изолира машината и помага за намаляването на разпространението на структурен звук, което защитава близкия, типично собствения недвижим имот.

Същевременно намиращите се в околността на монтажа твърди подови повърхности — например асфалт, бетон, тротоари от различни материали, както и главно съседните вертикални повърхности — повишават нивото на звуковото налягане на шума поради отражението. Например външните тела, монтирани в ъгли, ограждени с твърди стени, повишават шумовото натоварване с 3-6 dB. В такива ситуации може да помогне и обзавеждането на ъглите с външно звукопоглъщащо покритие. За разлика от тях затревените и обрастнали с храсти зони донякъде намаляват нивото на звуковото налягане (само в малка степен), и също така считаните за теренна пречка от гледна точка на разпространението на звука строителни или дизайнерски елементи, например различни огради, сенници, пречат на разпространението и проникването на шума в собствените или съседните жилищни сгради, фасади. Тези решения обаче не са преди всичко подходящи за звукоизолация, но в растителна покривка например може да се изгради и визуално приемлива, но все пак ефективна шумозащитна стена.

Външното тяло се препоръчва да бъде разположено така, че вентилаторът да не духа срещу преобладаващата посока на вятъра и към съседа. Първично решение за намаляване на шума може да представлява преместването на машината, проучването на новото разположение — което може да бъде прогнозирано с изчисления, компютърно моделиране.

Статията продължава — ще се говори още за тези