ヒートポンプの騒音負荷と騒音低減

近年、エネルギー価格高騰の補償と経済的なエネルギー利用のため、個人市場でヒートポンプやエアコンの設置がますます増加しております。これらはガスボイラーとは異なり、構成にかかわらず騒音を発する屋外機を備えております。最新の機種はすでに一般的なものよりはるかに静かではあるものの、時間の経過と外気温の極端さの中で、屋外機がご近所を妨害し得ることは想定する必要があります。妨害の低減には多くの技術的可能性が存在します。

ヒートポンプの種類

ヒートポンプは、熱を一方から他方へ移動させる省エネ設備機器から成るシステムで、住宅および産業・商業用途で冷暖房ソリューションを提供します。熱は空気、地中、水から取り出すか、または戻します。広範な用途は、温室効果ガス排出を削減でき、他の技術と比較して低いエネルギー消費を実現できることから説明され、従来の暖冷房手法に比べ、より持続可能で費用効率に優れた代替案となり得ます。ヒートポンプ稼働時の騒音影響は複数の要素に依存します。これにはまず、構造と動作原理を簡単に概観することが望ましいでしょう。ヒートポンプには現在 4 種類があり、以下の通りです：

1. 空気-水ヒートポンプ
2. 空気-空気ヒートポンプ（ファンコイル）
3. 水-水ヒートポンプ
4. 地熱・地中熱探査ヒートポンプ
5. ガス吸収式ヒートポンプ（典型的には個人用途ではない）

空気-水ヒートポンプは、設置の簡単さと省スペース性から最も普及しているタイプです。屋外の空気から熱を取り出し屋内に届けるもので、媒体は水です。従来の空気-水ヒートポンプは、外気温が低いほど熱抽出により多くのエネルギーが必要となるため、こうした機器には補助暖房も組み合わせることが多くあります。通常、投資・運用コストの合計は、特に一戸建てでこのタイプが最低となります。冷房、暖房、給湯用に単独で、または既存暖房システムと組み合わせて（ハイブリッド）使用できます。これらの機器が最も多くの騒音苦情を引き起こすものです。空気-水ヒートポンプには 3 つの基本構成があります：

• モノブロック（コンパクト）：屋外機と屋内機が一体型で、通常は屋外に設置
• スプリット式：屋外機と屋内水力ブロックの 2 つの機器で構成

空気-空気ヒートポンプは、屋外の空気から熱を取り出し、別の場所の空気に届けます。冷暖房可能なエアコンが空気-空気ヒートポンプです。

水-水ヒートポンプは地下水から熱を取り出します。これには 2 本の井戸が必要です：水の取水用と水の還元用の 1 本ずつ。冷暖房に使用できます。井戸掘削のため初期費用は高くなります。地熱ヒートポンプは地中の熱を活用します。2 種類があります：

• 地中採熱ヒートポンプは、約 1.5 メートルの深さに水平に配管を埋設します — 太陽がこの地層を直接温めます。
• 地中熱探査ヒートポンプは、当該地点の地質特性に応じて 60-150 m の深さまで垂直に掘削します。探査の本数は熱需要によって決まります。

騒音源

最も大きな騒音影響を持つのは空気式ヒートポンプです。これらは 4 つの主要部品から成ります：

• コンプレッサー
• コンデンサー
• 膨張弁
• 蒸発器。

このうち、コンプレッサー、ならびにコンデンサーと蒸発器に対応するファンの動作（空気の移動）が大きな騒音を伴い、加えて暖房ポンプの騒音影響が挙げられます。ファンの騒音は各種要因に依存します：ファンの種類と回転数、空気流量、圧力差です。空気流量は熱交換器が影響し、空気は通過時に空力騒音を発します。騒音の強度は熱交換器の構造と空気速度に応じて変動します。生じる騒音の源は、移動する空気量の高い値です。しかし、騒音は冷却サイクル中に空気中の水が熱交換器で凍結することにも由来し得ます。ヒートポンプの適切な動作のため、コンプレッサーをしばらく逆方向に運転して氷を解かす必要があります。

地熱・水-水ヒートポンプの騒音影響は、空気から熱を取らないためファンがなく、本質的に小さいものです。一方、冷却・暖房サイクルおよび熱交換器内の冷媒循環の確保には、この場合もコンプレッサーが必要で、これも騒音源となります。ヒートポンプの屋内・屋外部分のいずれも騒音を発生させます。ほとんどの最新ヒートポンプの屋外機の音圧レベルは平均約 60 dB で、これは通常の人の会話に相当しますが、別の音高で騒音を発します。一部のモデルはこれより低い騒音レベルも達成でき、騒音レベルは動作モードと段階にも依存します。屋内機の音圧レベルは通常 18〜30 dB です。音圧レベルは、メーカーが各動作モード、または定格動作の場合のものとして、音圧レベル（L_p）として、A 特性、デシベル（dBA）で示すのが一般的です。場合により音響パワーレベルが提示されることもあり、これは別の種類の量です：音響パワーレベル（L_w）は特定の騒音源に関するもので、音圧レベル（L_p）は騒音源の位置、環境条件、騒音源からの距離によって変化します。カタログの音圧レベル値は、これらの条件と共に考慮する必要があり、すなわち実際の設置ではカタログ値と異なる値が得られる場合があります。A 特性曲線は、等価音圧レベル単一値指標において低周波成分を抑制し、過小評価するため、ハミング音の観点で低い数値が過度に楽観的な像を与え得ます（コンプレッサーの典型的なトーナル動作範囲では約 20 dB）。

個人用ヒートポンプは典型的に、冬および給湯生成時にうるさく、この時期に熱需要が最大となります。寒冷時には数分間続く除霜機能も一時的な騒音苦情の原因となり、これは 1 時間に数回繰り返される可能性があり、その際コンプレッサーが通常、トーナル妨害効果（80-120 Hz 帯のハミング音）を引き起こします。

騒音要件

建物設備機器の騒音負荷と振動負荷の閾値は政府令で定められております。記事執筆時点では 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM 共同省令です。本省令の趣旨は、特定の建物を、その外壁において、そこに滞在する方が静けさへの権利、開いた窓辺での休息への権利を有することから、騒音から保護するというものです。閾値はこれに従い、夜間はより厳しくなります。要件は、保護対象施設がどのような環境にあるか — 例えば大都市環境でもともと騒がしい場合は閾値も高くなる — も考慮します。特定の場所に対しては他の要件もあり得るため、これは常に個別に検討する必要があります。重要なこととして、住人にとっては、たとえ法令要件が満たされていても、騒音が正当に妨害的である可能性があります。このような場合には、個別の技術的解決策で問題を解決することが特に重要となります。なぜなら、訴える方の手に法的手段がない場合が多いためです。

重要な観点として、現在の法令環境では 環境騒音・振動対策の個別規則に関する 284/2007. (X. 29.) Korm. rendeletは私用建物設備機器には適用されません。すなわち、個人用ヒートポンプは事業騒音源とはみなされませんが、同時に TÉKA 規則は「設備機器の屋外機は、動作から生じる騒音・振動排出が、環境騒音・振動負荷閾値の設定に関する大臣令に定められた事業施設に関する閾値に適合するよう設置しなければならない」と規定しております。ここでは個人用機器に関する制限がないため、TÉKA が適用されるすべての投資・個人用機器において、事業騒音源に関する要件を適用する必要があります。住戸に事業所その他の生産・サービス活動も併設されている場合、確実に事業騒音源とみなせます。これに加え、自治体も地域騒音対策条例で騒音閾値を定める可能性がありますが、これは少数の自治体でのみ、しかも統一的にではなく実施されております。このため多くの場合、書記官経由の法的解決策は管轄権の欠如により却下され、裁判所はしばしば法医学的騒音測定の結果にもかかわらず多様な判決を下します。実務上、このため法的解決策に加え — まだ可能であれば — 技術的解決策の検討が望ましいです。

適切な技術的解決策により、妨害効果を事後でもしばしば効果的に低減できます。

騒音低減のご提案

ヒートポンプが引き起こす騒音レベルの低減には、ヒートポンプが以下の機能を備えていることが有効です：

• 可変速ファン
• ソフトスタート・ストップ機能
• 夜間／静音モード
• 遮音されたコンプレッサー。

最も普及している空気-空気または空気-水ヒートポンプの設置時には、屋外機の最適な位置と配置を、自身および隣人方向で最も妨害が小さくなるよう決定する必要があります。機器が騒音問題を引き起こすのは、例えば有害な反射が音を増幅し、保護対象場所に導くためであることが多くあります。固体音伝播の問題も非常に頻繁です。

コンプレッサーのトーナルなハミング音は、しばしば閾値未満のレベルでも妨害を引き起こします。

機器の配置、移設

最良の慣行によれば、屋外機は保護対象（隣人および自身の不動産でも）の騒音に敏感な部屋の窓、ならびに一般に隣接する建物から遠ざけて設置し、特に隣接境界式配置では規定の最小防護距離を遵守する必要があります。屋外機は、騒音低減のため、振動絶縁パッドと共に堅固な基礎（例：コンクリート基礎）に設置し、ここでは通常、個別設計の振動絶縁ソリューションが最も効果的です。振動絶縁は機器を絶縁し、近接する典型的に自身の不動産を守る固体音伝播低減に貢献します。

同時に、設置環境の堅い地表面 — アスファルト、コンクリート、各種材質の歩道、また主に隣接する垂直面 — は反射により騒音の音圧レベルを高めます。例えば、剛性壁で囲まれた角に設置された屋外機は、騒音負荷を 3-6 dB 増加させます。このような状況では、角の屋外吸音材仕上げが助けとなる場合もあります。これに対し、芝生・低木地帯はわずかに（小さい程度ですが）音圧レベルを低減し、同様に騒音伝播の観点で地形障害となる建設要素や設計要素 — 例えば各種のフェンス、シェード — は騒音の伝播・侵入を、自身または隣接する住宅・外壁への侵入を阻害します。これらの解決策は、主に遮音に適しているわけではありませんが、例えば植物のカバーの中に視覚的にも受け入れ可能でかつ効果的な騒音遮蔽壁を構築することは可能です。

屋外機は、卓越風向に対し、また隣人方向に向かってファンが吹かないように配置することが望ましいです。一次的な騒音低減手段としては、機器の移設、新しい配置の検討があり、計算、コンピュータモデリングで予測できます。

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