Încărcarea sonoră și reducerea zgomotului pompelor de căldură

În ultimii ani, pe piața rezidențială, pentru compensarea creșterii prețurilor la energie și pentru o utilizare mai economică a energiei, sunt instalate tot mai des pompe de căldură și aparate de climatizare. Acestea însă - spre deosebire de centralele pe gaz - dispun și de unități exterioare zgomotoase, indiferent de configurația lor. Cele mai moderne tipuri sunt deja mult mai silențioase decât utilajele de execuție obișnuită, însă, cu timpul și în condițiile extreme ale temperaturii exterioare, este de așteptat ca unitatea exterioară să poată deranja vecinii. Pentru reducerea deranjului, există numeroase posibilități tehnice.

Tipurile de pompe de căldură

Pompele de căldură sunt sisteme formate din echipamente mecanice economice din punct de vedere energetic, care transportă căldura dintr-un loc în altul, oferind astfel soluții de încălzire și răcire în aplicații rezidențiale și industrial-comerciale. Acestea extrag sau retrimit căldura din aer, sol sau apă. Utilizarea lor pe scară largă se explică prin faptul că sunt capabile să reducă emisiile de gaze cu efect de seră și să asigure un consum energetic mai scăzut în comparație cu alte tehnologii, putând reprezenta o alternativă mai durabilă și mai eficientă din punct de vedere al costurilor față de metodele tradiționale de încălzire și răcire. Efectul sonor care apare în timpul funcționării pompelor de căldură depinde de mai mulți factori. Pentru aceasta, este utilă mai întâi o scurtă trecere în revistă a construcției și principiului lor de funcționare. În prezent, distingem patru tipuri principale de pompe de căldură, după cum urmează:

1. Pompe de căldură aer-apă
2. Pompe de căldură aer-aer (fan-coil)
3. Pompe de căldură apă-apă
4. Pompe de căldură geotermice și cu sondă de sol
5. Pompe de căldură cu absorbție pe gaz (în mod tipic, nu rezidențiale)

Pompele de căldură aer-apă sunt cele mai răspândite ca tip, datorită instalării simple și a necesității reduse de spațiu. Acestea extrag căldura din aerul exterior și o transferă în interior, agentul intermediar fiind apa. În cazul pompelor de căldură aer-apă tradiționale, cu cât temperatura exterioară este mai scăzută, cu atât este nevoie de mai multă energie pentru extragerea căldurii, prin urmare la aceste echipamente se aplică adesea și o încălzire suplimentară. În general, costul total de investiție și de exploatare este cel mai redus la aceste tipuri, în special la casele individuale. Pot fi utilizate pentru răcire, încălzire, prepararea apei calde menajere, în mod independent sau împreună cu sistemul de încălzire existent (hibrid). Acestea sunt echipamentele care cauzează cele mai multe plângeri legate de zgomot. În rândul pompelor de căldură aer-apă distingem trei moduri fundamentale de construcție:

• Monobloc (compact): unitatea exterioară și cea interioară sunt împreună, situate în general în exterior
• Sistem împărțit (split): construit din unități formate dintr-un bloc hidraulic exterior și unul interior.

Pompele de căldură aer-aer extrag căldura din aerul exterior și o transferă aerului din altă locație. Pompele de căldură aer-aer sunt echipamentele de climatizare capabile să încălzească și să răcească.

Pompele de căldură apă-apă extrag căldura din apa freatică. Pentru acestea sunt necesare două puțuri: unul pentru extragerea apei și unul pentru repunerea ei; pot fi utilizate pentru răcire și pentru încălzire. Din cauza forării puțurilor, costul punerii în funcțiune este mai mare. Pompele de căldură geotermice valorifică căldura solului. Există două tipuri:

• În cazul pompei de căldură cu colector de sol, la o adâncime de aproximativ 1,5 metri se așază orizontal conducte — Soarele încălzește direct acest strat de sol.
• În cazul pompei de căldură cu sondă de sol, se forează vertical, în funcție de specificul geologic al locului, la o adâncime de 60-150 m. Numărul de sonde de sol este determinat de necesarul de căldură.

Surse de zgomot

Cel mai semnificativ efect sonor îl au pompele de căldură pe bază de aer. Acestea sunt compuse din patru elemente principale:

• compresor,
• condensator,
• vană de expansiune și
• vaporizator.

Dintre acestea, funcționarea compresorului, precum și a ventilatoarelor aferente condensatorului și vaporizatorului (mișcarea aerului) generează un zgomot mai mare; se poate aminti, de asemenea, și efectul sonor al pompei de încălzire. Zgomotul ventilatorului depinde de diferiți factori: tipul ventilatorului și turația, curentul de aer și diferența de presiune. Curentul de aer este influențat de schimbătorul de căldură: aerul generează zgomot aerodinamic atunci când trece prin el. Intensitatea zgomotului variază în funcție de configurația schimbătorului de căldură și de viteza aerului. Sursa zgomotului format este însă și valoarea ridicată a cantității de aer mișcate. Zgomotele pot proveni însă și din faptul că, pe parcursul ciclului de răcire, apa din aer îngheață în schimbătorul de căldură; pentru funcționarea corespunzătoare a pompei de căldură, compresorul trebuie pus în funcțiune pentru o perioadă în sens invers pentru topirea gheții.

Efectul sonor al pompelor de căldură geotermice și apă-apă este semnificativ mai redus, deoarece nu preiau căldura din aer, deci nu au ventilator. Cu toate acestea, pentru ciclul de răcire-încălzire, respectiv pentru asigurarea circulației agentului de răcire în schimbătoarele de căldură, este nevoie și în acest caz de un compresor, care este și el o sursă de zgomot. Atât părțile interioare, cât și cele exterioare ale pompelor de căldură generează zgomot. Nivelul presiunii sonore al majorității unităților exterioare moderne de pompe de căldură este în medie de aproximativ 60 dB, ceea ce corespunde vorbirii umane normale, dar generează zgomot și la alte înălțimi sonore. Anumite modele pot atinge un nivel de zgomot și mai redus, iar nivelul zgomotului depinde și de modul și treapta de funcționare. Nivelul presiunii sonore al unităților interioare este, în general, între 18 și 30 dB. Nivelul presiunii sonore este indicat de producători, în general, fie pentru diferite moduri de funcționare, fie pentru cazul funcționării la capacitate maximă, ca nivel de presiune sonoră (L_p) și cu ponderare A, în decibeli (dBA). Uneori se indică nivelul puterii sonore, care este o mărime de alt tip: nivelul puterii sonore (L_w) se referă la sursa sonoră dată, în timp ce nivelul presiunii sonore (L_p) variază și cu poziția sursei, condițiile de mediu și distanța față de sursă. Prin urmare, valorile nivelului presiunii sonore din catalog trebuie luate în considerare împreună cu aceste circumstanțe, deci la o instalare concretă pot apărea valori diferite față de cele din catalog. Curba de ponderare A suprimă, subestimează componentele de joasă frecvență în indicatorul de o singură cifră al nivelului echivalent al presiunii sonore, astfel încât, în privința sunetelor bâzâite, valorile numerice mici pot oferi o imagine excesiv de optimistă (cu circa 20 dB în gama tipică de funcționare tonală a compresoarelor).

Pompele de căldură rezidențiale sunt în mod tipic mai zgomotoase iarna și la prepararea apei calde menajere, atunci când necesarul de căldură este cel mai mare. Pe vreme rece, funcția de dezghețare de câteva minute poate cauza, de asemenea, o plângere temporară de zgomot, care, în plus, se poate repeta de mai multe ori pe oră, iar atunci compresorul cauzează în general efectul tonal deranjant (bâzâit în gama de 80-120 Hz).

Cerințe de zgomot

Valorile limită ale încărcării sonore și a vibrațiilor pentru echipamentele de instalații sunt prescrise printr-o hotărâre guvernamentală — la momentul redactării acestui articol, Hotărârea comună 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM. Logica de fond a hotărârii este aceea că trebuie protejate de zgomot anumite clădiri, la fațada lor, unde cei aflați acolo au dreptul la liniște, la odihnă la fereastra deschisă. În consecință, valorile limită sunt mai stricte pe timpul nopții. Cerințele iau în considerare și mediul în care se găsește facilitatea de protejat — de exemplu, într-un mediu urban mare, care este oricum mai zgomotos, pragurile sunt mai ridicate. Pentru locația dată mai pot fi aplicabile și alte cerințe, care trebuie examinate întotdeauna de la caz la caz. Important este și că rezidenții pot fi deranjați în mod justificat de zgomot, chiar dacă eventual cerințele legale sunt îndeplinite. În asemenea cazuri este deosebit de important ca problema să fie remediată printr-o soluție tehnică individualizată, întrucât atunci, în general, reclamantul nu are la dispoziție mijloace juridice.

Un aspect important este că, în mediul legal actual, Hotărârea Guvernului 284/2007. (X. 29.) privind unele norme de protecție împotriva zgomotului și vibrațiilor ambientale nu se aplică echipamentelor de instalații folosite în scop privat, deci pompele de căldură rezidențiale nu sunt considerate surse de zgomot industrial; cu toate acestea, Hotărârea TÉKA prevede că „unitatea exterioară a echipamentelor de instalații se amplasează astfel încât emisia de zgomot și vibrații care rezultă din funcționare să corespundă valorilor-limită stabilite pentru facilitățile industriale prin hotărârea ministerială privind stabilirea valorilor-limită ale încărcării sonore și vibraționale ambientale”, iar aici nu există nicio restricție în privința echipamentelor rezidențiale, adică, în toate investițiile și echipamentele rezidențiale a căror amenajare intră sub incidența TÉKA, trebuie aplicate cerințele pentru sursele de zgomot industrial. Dacă în locuință funcționează eventual și un birou sau altă activitate productivă sau de servicii, atunci poate fi considerată în orice caz sursă de zgomot industrial. În plus, autoritatea locală poate stabili, prin reglementare locală de protecție împotriva zgomotului, o limită de zgomot, dar acest lucru este realizat doar în puține localități și nu uniform. De aceea, în multe cazuri, soluțiile juridice prin secretari sunt respinse din lipsă de competență, iar instanțele iau adesea decizii variate chiar și în pofida rezultatelor măsurătorilor de zgomot ale experților judiciari. În practică, în consecință, pe lângă soluțiile juridice — în măsura în care mai există posibilitatea — este indicat să fie luate în considerare și soluțiile tehnice.

Prin soluții tehnice adecvate, efectul deranjant poate fi redus eficient adesea chiar și ulterior.

Propuneri de reducere a zgomotului

În reducerea nivelului zgomotului cauzat de pompa de căldură este de ajutor dacă pompa de căldură dispune de următoarele funcții:

• ventilator cu turație variabilă
• funcție de pornire și oprire lentă
• mod de funcționare nocturn/silențios
• compresor izolat fonic.

La montarea celei mai răspândite pompe de căldură aer-aer sau aer-apă, trebuie stabilită cea mai potrivită locație a unității exterioare și o amplasare care să facă efectul sonor al sistemului cât mai puțin deranjant atât pentru propria proprietate, cât și pentru vecini. Frecvent, utilajul cauzează o problemă de zgomot pentru că, de exemplu, reflexii nocive îi amplifică, îi conduc sunetul într-o zonă de protejat. Dar și problemele de propagare a sunetului prin structuri sunt extrem de frecvente.

Sunetul tonal, bâzâit al compresorului cauzează deranj adesea chiar și la un nivel sub valoarea-limită.

Amplasarea, mutarea utilajului

Conform celei mai bune practici, unitatea exterioară trebuie instalată departe de ferestrele încăperilor sensibile la zgomot ale proprietăților de protejat (atât la vecini, cât și la sine) și, în general, de clădirile învecinate, cu respectarea distanțelor minime de protecție prevăzute, în special în situații de construire la limita laterală. Unitatea exterioară trebuie așezată pe o fundație solidă, de exemplu pe o fundație de beton, cu o garnitură de izolare la vibrații — pentru reducerea zgomotului —, iar aici, în general, soluțiile de izolare la vibrații dimensionate individual sunt cele mai eficiente. Izolarea la vibrații izolează utilajul și ajută la reducerea propagării sunetului prin structuri, ceea ce protejează proprietatea apropiată, în mod tipic cea proprie.

Totodată, suprafețele solide ale solului din zona de instalare, de ex. asfaltul, betonul, trotuarele din diferite materiale, precum și, mai ales, suprafețele verticale învecinate sporesc, prin reflexii, nivelul presiunii sonore al zgomotului. De exemplu, unitățile exterioare instalate în colțuri delimitate de pereți rigizi măresc cu 3-6 dB încărcarea sonoră. În astfel de situații, poate fi de ajutor și prevederea colțurilor cu o placare exterioară fonoabsorbantă. În schimb, zonele cu iarbă și tufișuri reduc puțin nivelul presiunii sonore (doar în mică măsură), iar la fel și elementele de construcție sau de design care reprezintă obstacole de teren din punctul de vedere al propagării sunetului, de exemplu diferite garduri, umbrare, împiedică propagarea zgomotului și pătrunderea acestuia în propriile case sau în casele învecinate, în fațade. Aceste soluții nu sunt însă potrivite, în primul rând, pentru izolare fonică, dar într-un strat vegetal, de exemplu, se poate construi un perete antifonic vizual acceptabil, dar totuși eficient.

Unitatea exterioară se recomandă să fie amplasată astfel încât ventilatorul să nu sufle în direcția vântului dominant și în direcția vecinului. O soluție primară de reducere a zgomotului poate fi mutarea utilajului, analiza noii amplasări, care poate fi prezisă prin calcule, prin modelare pe calculator.

Articolul continuă - vor fi prezentate următoarele