Opterećenje bukom i smanjenje buke toplinskih crpki

Posljednjih godina na tržištu za privatne korisnike, radi kompenzacije rasta cijena energije i ekonomičnije potrošnje energije, sve se češće ugrađuju toplinske crpke i klima-uređaji. Oni, međutim, - za razliku od plinskih kotlova - uvijek imaju i bučne vanjske jedinice, neovisno o izvedbi. Najsuvremeniji su tipovi doduše već znatno tiši od standardnih, no s vremenom i u uvjetima ekstremnih vanjskih temperatura može se očekivati da vanjska jedinica smeta susjedima. Za smanjenje smetnje postoje brojne tehničke mogućnosti.

Tipovi toplinskih crpki

Toplinske crpke su sustavi sastavljeni od energetski učinkovitih strojarskih uređaja koji prenose toplinu s jednog mjesta na drugo, čime pružaju rješenja za grijanje i hlađenje u kućanstvu i u industrijsko-komercijalnim primjenama. Toplinu izvlače iz zraka, tla ili vode, ili je vraćaju u njih. Široka primjena objašnjava se time da mogu smanjiti emisije stakleničkih plinova i osigurati nižu potrošnju energije u odnosu na druge tehnologije, što ih može učiniti održivijom i troškovno učinkovitijom alternativom u odnosu na tradicionalne metode grijanja i hlađenja. Učinak buke koji nastaje tijekom rada toplinske crpke ovisi o više čimbenika. Za to je prvo svrhovito kratko pregledati njihovu konstrukciju i načelo rada. Trenutno razlikujemo četiri tipa toplinske crpke, koji su sljedeći:

1. Toplinske crpke zrak-voda
2. Toplinske crpke zrak-zrak (fan-coil)
3. Toplinske crpke voda-voda
4. Geotermalne i toplinske crpke s tlenim sondama
5. Plinske apsorpcijske toplinske crpke (tipično ne za privatne korisnike)

Toplinske crpke zrak-voda najraširenije su zbog jednostavne ugradnje i malog prostornog zahtjeva. Toplinu izvlače iz vanjskog zraka i prenose je u unutrašnjost; njihov je posredni medij voda. Kod tradicionalnih toplinskih crpki zrak-voda što je niža vanjska temperatura, to je više energije potrebno za izvlačenje topline, pa se kod tih uređaja često primjenjuje i dodatno grijanje. Općenito su zajednički troškovi ulaganja i pogona kod ovih tipova najniži, posebno kod obiteljskih kuća. Mogu se koristiti za hlađenje, grijanje i pripremu potrošne tople vode samostalno ili zajedno s postojećim sustavom grijanja (hibrid). To su uređaji koji izazivaju najviše pritužbi na buku. Među toplinskim crpkama zrak-voda razlikujemo tri osnovna načina izvedbe:

• Monoblok (kompaktni): vanjska i unutarnja jedinica zajedno, općenito smještene u vanjskom prostoru
• S podijeljenim sustavom (split): sastoji se od jedinica koje čine vanjski i unutarnji hidraulički blok.

Toplinske crpke zrak-zrak izvlače toplinu iz vanjskog zraka i prenose je zraku na drugom mjestu. Toplinske crpke zrak-zrak su klima-uređaji sposobni za grijanje i hlađenje.

Toplinske crpke voda-voda izvlače toplinu iz podzemne vode. Za njih su potrebna dva bunara: jedan za vađenje vode, a drugi za njezino vraćanje; mogu se koristiti za hlađenje i grijanje. Trošak puštanja u rad veći je zbog bušenja bunara. Geotermalne toplinske crpke iskorištavaju toplinu zemlje. Imaju dva tipa:

• Kod toplinske crpke s tlenim kolektorom cijevi se polažu vodoravno na dubini od oko 1,5 metar — Sunce neposredno grije taj sloj zemlje.
• Kod toplinske crpke s tlenim sondama bušenje se obavlja okomito do dubine 60 – 150 m, ovisno o geološkim značajkama danog mjesta. Broj tlenih sondi određuje se prema potrebi topline.

Izvori buke

Najznačajniji učinak buke imaju toplinske crpke sa zrakom. One se sastoje od četiri glavna elementa:

• kompresora,
• kondenzatora,
• ekspanzijskog ventila i
• isparivača.

Od toga rad kompresora te ventilatora kondenzatora i isparivača (pomicanje zraka) prati veća buka, uz to valja spomenuti i učinak buke crpke za grijanje. Buka ventilatora ovisi o različitim čimbenicima: tipu ventilatora i broju okretaja, strujanju zraka i razlici tlakova. Strujanje zraka uvjetuje izmjenjivač topline: zrak stvara aerodinamičku buku dok prolazi kroz njega. Intenzitet buke mijenja se ovisno o izvedbi izmjenjivača topline i brzini zraka. Izvor nastale buke je velika količina pomicanog zraka. Buke, međutim, mogu potjecati i iz toga što za vrijeme ciklusa hlađenja voda u zraku zaledi u izmjenjivaču topline, pa za uredan rad toplinske crpke kompresor neko vrijeme treba okrenuti u suprotnom smjeru radi otapanja leda.

Učinak buke geotermalnih i toplinskih crpki voda-voda znatno je manji jer toplinu ne uzimaju iz zraka, pa nemaju ventilator. Ipak, za rashladno-grijni kružni proces, odnosno za osiguranje kruženja rashladnog medija u izmjenjivačima topline, i u tom je slučaju potreban kompresor koji je također izvor buke. I unutarnji i vanjski dijelovi toplinskih crpki stvaraju buku. Razina zvučnog tlaka većine modernih vanjskih jedinica toplinske crpke prosječno je oko 60 dB, što odgovara normalnom ljudskom govoru, ali stvaraju buku i na drugim visinama tona. Pojedini modeli mogu postići i nižu razinu buke, a razina buke ovisi i o načinu i stupnju rada. Razina zvučnog tlaka unutarnjih jedinica obično je između 18 i 30 dB. Razinu zvučnog tlaka proizvođači daju ili za različite režime rada, ili za slučaj rada na punom kapacitetu — obično kao razinu zvučnog tlaka (L_p) s A-vrednovanjem, u decibelima (dBA). Ponekad se navodi razina zvučne snage, koja je druga vrsta veličine: razina zvučne snage (L_w) odnosi se na sam izvor zvuka, dok se razina zvučnog tlaka (L_p) mijenja s mjestom izvora zvuka, uvjetima okoline i udaljenosti od izvora zvuka. Kataloške vrijednosti razine zvučnog tlaka stoga treba uzimati u obzir zajedno s tim okolnostima, drugim riječima — pri konkretnoj ugradnji mogu se javiti vrijednosti drukčije od kataloških. Krivulja A-vrednovanja u jednobrojnom pokazatelju ekvivalentne razine zvučnog tlaka prigušuje, podvrednuje niskofrekvencijske komponente, pa kod bručećih zvukova niske brojčane vrijednosti mogu davati pretjerano optimističnu sliku (u tipičnom tonskom radnom području kompresora razlika može iznositi i 20 dB).

Toplinske crpke u kućanstvima tipično su glasnije zimi i pri pripremi potrošne tople vode, kada je potreba za toplinom najveća. Po hladnoći nekoliko minuta dugotrajna funkcija odleđivanja također može uzrokovati privremenu pritužbu na buku, koja se uz to može u jednom satu ponavljati i više puta — tada tonski ometajući učinak (brujanje u području 80 – 120 Hz) obično uzrokuje kompresor.

Zahtjevi vezani uz buku

Granične vrijednosti opterećenja bukom i vibracijama strojarskih uređaja u zgradama propisane su vladinom uredbom; u vrijeme pisanja ovoga članka zajedničkom uredbom KvVM-EüM 27/2008. (XII. 3.). Pozadinska logika uredbe je da od buke treba štititi određene zgrade, na njihovim pročeljima, gdje osobe koje borave u njima imaju pravo na tišinu, na odmor pri otvorenom prozoru. Granične su vrijednosti u skladu s tim noću strože. Zahtjevi uzimaju u obzir i u kakvom se okruženju nalazi objekt koji se želi zaštititi — npr. u velegradskom okruženju, koje je ionako bučnije, pragovi su viši. Na danu lokaciju mogu se odnositi i drugi zahtjevi, koje uvijek treba pojedinačno ispitati. Važno je i to da buka stanovnike i dalje može opravdano smetati i kada se zakonski zahtjevi ispunjavaju. U takvim slučajevima posebno je važno problem riješiti pojedinačnim tehničkim rješenjem, jer u tim slučajevima obično ne postoji pravno sredstvo u rukama osobe s pritužbom.

Važan aspekt je da se u trenutnom pravnom okruženju vladina uredba 284/2007. (X. 29.) o pojedinim pravilima zaštite od buke i vibracija u okolišu ne odnosi na strojarske uređaje za privatnu uporabu, dakle toplinske crpke u kućanstvima ne smatraju se industrijskim izvorima buke; međutim, uredba TÉKA propisuje da se "vanjske jedinice strojarskih uređaja moraju smjestiti tako da emisija buke i vibracija koja proizlazi iz rada bude u skladu s graničnim vrijednostima za industrijska postrojenja iz ministarske uredbe o utvrđivanju graničnih vrijednosti opterećenja okoliša bukom i vibracijama", a ovdje nema ograničenja za uređaje za privatnu uporabu, dakle u svim onim ulaganjima i uređajima za privatne korisnike na čije se postavljanje odnosi TÉKA, moraju se primjenjivati zahtjevi za industrijske izvore buke. Ako se u stanu eventualno odvija i uredska ili druga proizvodno-uslužna djelatnost, već se svakako može smatrati industrijskim izvorom buke. Osim toga, lokalna uredba o zaštiti od buke može propisati i lokalna samouprava, no to se događa samo u malo naselja i neujednačeno. Zbog toga se u brojnim slučajevima pravna rješenja u nedostatku nadležnosti odbijaju kod općinskih službenika, a sudovi često, i unatoč rezultatima sudsko-vještačkog mjerenja buke, donose različite odluke. U praksi je stoga, uz pravna rješenja — ako je za to još moguće — svrhovito razmotriti i tehnička rješenja.

Odgovarajućim tehničkim rješenjima ometajući se učinak vrlo često može učinkovito smanjiti i naknadno.

Preporuke za smanjenje buke

U smanjenju razine buke koju uzrokuje toplinska crpka pomaže ako toplinska crpka ima sljedeće funkcije:

• ventilator s promjenjivim brojem okretaja
• funkcija mekog pokretanja i zaustavljanja
• noćni/tihi način rada
• zvučno izolirani kompresor.

Pri ugradnji najraširenije toplinske crpke zrak-zrak ili zrak-voda treba odrediti najprikladnije mjesto vanjske jedinice i takav njezin smještaj da učinak buke sustava bude što manje ometajući u smjeru i vlastite i susjedovih nekretnina. Često stroj uzrokuje problem s bukom zato što npr. štetne refleksije pojačavaju, vode njegov zvuk prema mjestu koje treba zaštititi. No iznimno česti su i problemi s prijenosom konstrukcijskog zvuka.

Tonski, bručeći zvuk kompresora često uzrokuje smetnju i kod razina ispod granične vrijednosti.

Smještaj, premještanje stroja

Prema najboljoj praksi, vanjsku jedinicu treba ugraditi daleko od prozora prostorija osjetljivih na buku koje treba štititi (i u susjednoj i u vlastitoj nekretnini) te općenito daleko od susjednih zgrada, uz pridržavanje propisanih najmanjih zaštitnih udaljenosti, osobito u situaciji izgradnje na ruralnoj granici. Vanjsku jedinicu treba postaviti na čvrstu podlogu, primjerice na betonsku osnovu s vibracijski izolirajućom podlogom — radi smanjenja buke — i ovdje su općenito najučinkovitija pojedinačno dimenzionirana vibracijski izolirajuća rješenja. Vibracijska izolacija izolira stroj i pomaže u smanjenju širenja konstrukcijskog zvuka, što štiti blisku, tipično vlastitu nekretninu.

Ujedno, čvrste površine tla u okruženju ugradnje, npr. asfalt, beton, pješačke staze različitih materijala, kao i prvenstveno susjedne vertikalne površine, zbog refleksije povećavaju razinu zvučnog tlaka buke. Primjerice, vanjske jedinice ugrađene u kutove obrubljene krutim zidovima povećavaju opterećenje bukom za 3 – 6 dB. U takvim situacijama može pomoći i postavljanje vanjske zvučnoapsorbirajuće obloge u kutove. Nasuprot tome, travnate površine i površine s grmljem donekle smanjuju razinu zvučnog tlaka (samo u maloj mjeri); jednako tako, građevinski ili dizajnerski elementi koji sa stajališta širenja zvuka predstavljaju terensku prepreku — primjerice razne ograde, sjenila — onemogućuju širenje buke i njezin ulazak u vlastite ili susjedne stambene kuće, do pročelja. Ta rješenja, međutim, prvenstveno nisu prikladna za zvučnu izolaciju, ali se primjerice pod biljnim prekrivačem može izgraditi i vizualno prihvatljiv, a ipak učinkovit zid za zasjenjivanje buke.

Preporučljivo je vanjsku jedinicu smjestiti tako da ventilator ne puše nasuprot prevladavajućem smjeru vjetra i u smjeru susjeda. Primarno rješenje za smanjenje buke može biti premještanje stroja, ispitivanje novog smještaja, što se može predvidjeti proračunima i računalnim modeliranjem.

Članak se nastavlja - bit će riječi i o ovome