Obremenitev s hrupom toplotnih črpalk in zmanjšanje hrupa

V zadnjih letih se v stanovanjskem sektorju zaradi kompenzacije rasti cen energije in gospodarnejše rabe energije vse pogosteje vgrajujejo toplotne črpalke in klimatske naprave. Te pa - v nasprotju s plinskimi kotli - ne glede na izvedbo imajo tudi hrupne zunanje enote. Najsodobnejši tipi so sicer že precej tišji od običajnih, vendar je s časom in pri skrajnih zunanjih temperaturah mogoče pričakovati, da bo zunanja enota motila sosede. Za zmanjšanje motnje obstajajo številne tehnične možnosti.

Tipi toplotnih črpalk

Toplotne črpalke so sistemi energetsko učinkovitih strojnih naprav, ki prenašajo toploto z enega mesta na drugo in tako zagotavljajo rešitve za ogrevanje in hlajenje v stanovanjskih in industrijsko-komercialnih aplikacijah. Toploto pridobivajo iz zraka, zemlje ali vode oziroma jo vračajo. Razloge za njihovo široko uporabo je mogoče pripisati temu, da lahko zmanjšajo izpuste toplogrednih plinov in zagotavljajo nižjo porabo energije v primerjavi z drugimi tehnologijami, kar lahko predstavlja bolj trajnostno in stroškovno učinkovitejšo alternativo tradicionalnim metodam ogrevanja in hlajenja. Zvočni učinek pri delovanju toplotnih črpalk je odvisen od več dejavnikov. Za to si je najprej smiselno na kratko ogledati njihovo konstrukcijo in princip delovanja. Trenutno razlikujemo štiri tipe toplotnih črpalk:

1. Toplotne črpalke zrak-voda
2. Toplotne črpalke zrak-zrak (fan-coil)
3. Toplotne črpalke voda-voda
4. Geotermalne in zemeljske toplotne črpalke s sondami
5. Plinske absorpcijske toplotne črpalke (običajno ne stanovanjske)

Toplotne črpalke zrak-voda so zaradi enostavne vgradnje in majhne prostorske zahtevnosti najbolj razširjen tip. Iz zunanjega zraka odvzemajo toploto in jo prenašajo v notranjost, posredni medij pa je voda. Pri tradicionalnih toplotnih črpalkah zrak-voda je za odvzem toplote potrebno tem več energije, čim nižja je zunanja temperatura, zato pri teh napravah pogosto uporabljajo tudi dodatno ogrevanje. Običajno so naložbeni in obratovalni stroški pri teh tipih skupaj najnižji, zlasti pri družinskih hišah. Uporabljati jih je mogoče samostojno ali skupaj z obstoječim ogrevalnim sistemom (hibridno) za hlajenje, ogrevanje, pripravo tople sanitarne vode. To so naprave, ki povzročajo največ pritožb zaradi hrupa. Med toplotnimi črpalkami zrak-voda razlikujemo tri osnovne načine izvedbe:

• Monoblok (kompaktna): zunanja in notranja enota sta skupaj, običajno se nahajata zunaj
• Sistem split: sestavljena iz ene zunanje in ene notranje hidravlične enote.

Toplotne črpalke zrak-zrak iz zunanjega zraka odvzemajo toploto in jo prenašajo v zrak na drugem mestu. Toplotne črpalke zrak-zrak so klimatske naprave, ki so sposobne ogrevati in hladiti.

Toplotne črpalke voda-voda odvzemajo toploto iz podtalnice. Za njih sta potrebna dva vrtca: en za črpanje vode, en pa za vračanje; uporabljati jih je mogoče za hlajenje in ogrevanje. Zaradi vrtanja vrtin so stroški zagona višji. Geotermalne toplotne črpalke izkoriščajo toploto zemlje. Obstajata dva tipa:

• Pri toplotni črpalki s talnim kolektorjem se na globini približno 1,5 m vodoravno polagajo cevi — sonce neposredno ogreva to plast zemlje.
• Pri toplotni črpalki s sondami v zemlji se navpično vrta v zemljo, odvisno od geoloških značilnosti lokacije, 60–150 m globoko. Število sond določa toplotna potreba.

Viri hrupa

Največji zvočni učinek imajo zračne toplotne črpalke. Te so sestavljene iz štirih glavnih elementov:

• kompresorja,
• kondenzatorja,
• ekspanzijskega ventila in
• uparjalnika.

Med njimi delovanje kompresorja in ventilatorja, ki spada h kondenzatorju in uparjalniku (premikanje zraka), spremlja večji hrup, poleg tega pa je treba omeniti še zvočni učinek ogrevalne črpalke. Hrup ventilatorja je odvisen od različnih dejavnikov: tipa in vrtilne frekvence ventilatorja, pretoka zraka in tlačne razlike. Pretok zraka vpliva izmenjevalnik toplote: zrak ustvarja aerodinamičen hrup, ko gre skozenj. Jakost hrupa se spreminja glede na izvedbo izmenjevalnika in hitrost zraka. Vir nastalega hrupa pa je visoka količina premikanega zraka. Hrupi pa lahko nastajajo tudi zato, ker se v hladilnem ciklu voda v zraku zmrzne v izmenjevalniku toplote, in mora kompresor zato za ustrezno delovanje toplotne črpalke za nekaj časa teči v nasprotno smer, da odtaja led.

Zvočni učinek geotermalnih in toplotnih črpalk voda-voda je bistveno manjši, saj toplote ne jemljejo iz zraka in tako nimajo ventilatorja. Vseeno je tudi v tem primeru za hladilno-grelni krožni proces oziroma za zagotavljanje kroženja hladilnega medija v izmenjevalnikih toplote potreben kompresor, ki je prav tako vir hrupa. Hrup ustvarjajo tudi notranji in zunanji deli toplotnih črpalk. Raven zvočnega tlaka večine sodobnih zunanjih enot toplotnih črpalk je v povprečju okoli 60 dB, kar ustreza običajnemu človeškemu govoru, vendar hrup ustvarjajo pri drugih višinah zvoka. Nekateri modeli lahko dosežejo tudi nižjo raven hrupa, raven hrupa pa je odvisna tudi od načina in stopnje obratovanja. Raven zvočnega tlaka notranjih enot je običajno med 18 in 30 dB. Raven zvočnega tlaka proizvajalci običajno navedejo bodisi za različne načine obratovanja bodisi za delovanje pri polni zmogljivosti kot raven zvočnega tlaka (L_p) z uteženjem A v decibelih (dBA). Včasih navajajo raven zvočne moči, kar je druga vrsta količine: raven zvočne moči (L_w) se nanaša na dani vir zvoka, medtem ko se raven zvočnega tlaka (L_p) spreminja z mestom vira zvoka, okoljskimi razmerami in razdaljo od vira zvoka. Vrednosti ravni zvočnega tlaka iz kataloga je zato treba upoštevati skupaj s temi okoliščinami, kar pomeni, da se lahko pri konkretni vgradnji pojavijo vrednosti, ki odstopajo od kataloga. Krivulja uteženja A v enoštevilčnem kazalniku ekvivalentne ravni zvočnega tlaka zatre, podcenjuje komponente nizkih frekvenc, tako da lahko nizke številčne vrednosti glede brnečih zvokov dajejo preveč optimističen vtis (v območju značilne tonske aktivnosti kompresorjev za pribl. 20 dB).

Stanovanjske toplotne črpalke so običajno glasnejše pozimi in ob pripravi tople sanitarne vode, takrat je toplotna potreba največja. V mrazu pa lahko nekajminutna funkcija odtaljevanja povzroči prehodno pritožbo zaradi hrupa, povrh tega pa se to lahko ponovi tudi večkrat na uro; v takih primerih običajno kompresor povzroča tonalen moteči učinek (brnenje v območju 80–120 Hz).

Zahteve glede hrupa

Mejne vrednosti obremenitve s hrupom in vibracijami stavbno-strojnih naprav določa vladna uredba, v času pisanja tega članka skupna uredba 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM. Osnovna logika uredbe je, da je treba pred hrupom zaščititi določene stavbe na njihovih fasadah, kjer imajo prebivalci pravico do tihega počitka pri odprtih oknih. Mejne vrednosti so temu ustrezno strožje ponoči. Zahteve upoštevajo tudi okolje, v katerem je objekt, ki ga je treba zaščititi — npr. v velemestnem okolju, ki je že samo po sebi bolj hrupno, so pragovi višji. Za posamezno lokacijo lahko veljajo še druge zahteve, ki jih je treba vedno proučiti za vsak primer posebej. Pomembno je tudi, da hrup prebivalce še vedno upravičeno moti, čeprav so zakonske zahteve morda izpolnjene. V takih primerih je zlasti pomembno, da težavo rešijo z individualno tehnično rešitvijo, saj pritožnik takrat običajno nima pravnega sredstva.

Pomemben vidik je, da se v sedanjem zakonskem okolju vladna uredba 284/2007. (X. 29.) o nekaterih pravilih zaščite pred okoljskim hrupom in vibracijami ne nanaša na stavbno-strojne naprave za zasebno rabo, torej se stanovanjske toplotne črpalke ne štejejo za obratovalni vir hrupa, vendar pa uredba TÉKA predpisuje, da je „zunanjo enoto strojnih naprav treba postaviti tako, da izpust hrupa in vibracij, ki izhaja iz delovanja, ustreza mejnim vrednostim za obratovalne objekte, določenim v ministrski uredbi o določitvi mejnih vrednosti obremenitve z okoljskim hrupom in vibracijami", kjer pa ni omejitev v zvezi s stanovanjskimi napravami, kar pomeni, da je treba pri vseh investicijah in stanovanjskih napravah, na katere se nanaša TÉKA, uporabljati zahteve, ki veljajo za obratovalne vire hrupa. Če v stanovanju morda deluje tudi pisarna ali druga proizvodno-storitvena dejavnost, je to vsekakor mogoče šteti za obratovalni vir hrupa. Poleg tega lahko lokalna zajamčena prostora omeji mejno vrednost hrupa občina z lokalnim odlokom o varstvu pred hrupom, vendar se to izvaja le v redkih naseljih in ne enotno. Zato so v številnih primerih pravne rešitve prek županskega urada zaradi pomanjkanja pristojnosti zavrnjene, sodišča pa pogosto sprejmejo različne odločitve celo kljub rezultatom sodno-izvedenske meritve hrupa. V praksi je zato poleg pravnih rešitev — če je to še mogoče — smiselno razmisliti tudi o tehničnih rešitvah.

Z ustreznimi tehničnimi rešitvami je moteči učinek pogosto mogoče učinkovito zmanjšati tudi naknadno.

Predlogi za zmanjšanje hrupa

Pri zmanjševanju ravni hrupa, ki ga povzroča toplotna črpalka, pomaga, če ima toplotna črpalka naslednje funkcije:

• ventilator s spremenljivo vrtilno frekvenco
• funkcija mehkega zagona in zaustavitve
• nočni/tihi način delovanja
• zvočno izoliran kompresor.

Pri vgradnji najbolj razširjene toplotne črpalke zrak-zrak ali zrak-voda je treba določiti najprimernejše mesto in razporeditev zunanje enote tako, da zvočni učinek sistema čim manj moti lastnike in sosede. Pogosto je, da stroj povzroča težavo s hrupom zato, ker npr. škodljivi odboji ojačajo, usmerjajo njegov zvok proti mestu, ki ga je treba zaščititi. Vendar so izjemno pogoste tudi težave s širjenjem zvoka po konstrukciji.

Tonalen, brneč zvok kompresorja pogosto povzroča motnjo tudi pri ravni pod mejno vrednostjo.

Namestitev, prestavitev naprave

Po najboljši praksi je zunanjo enoto treba namestiti stran od oken prostorov, občutljivih na hrup (tako na sosednji kot na lastni nepremičnini), in običajno stran od sosednjih stavb, ob spoštovanju predpisanih najmanjših zaščitnih razdalj, zlasti v primerih, ko gradnja meji na sosednje parcele. Zunanjo enoto je treba postaviti na trdno podlago, na primer betonsko podlago, z vibracijsko izolacijsko podlogo — za zmanjšanje hrupa —, kjer so običajno najučinkovitejše individualno dimenzionirane vibracijsko izolacijske rešitve. Vibracijska izolacija izolira napravo in pomaga pri zmanjševanju širjenja zvoka po konstrukciji, kar ščiti bližnjo, običajno lastno nepremičnino.

Hkrati pa trdne talne površine v okolici vgradnje, npr. asfalt, beton, pločniki iz različnih materialov, in zlasti sosednje navpične površine zaradi odboja povečujejo raven zvočnega tlaka. Na primer zunanje enote, vgrajene v vogale, ki jih omejujejo trde stene, povečujejo obremenitev s hrupom za 3–6 dB. V takšnih situacijah lahko pomaga tudi prevleka vogalov z zunanjo zvočno absorpcijsko oblogo. Travnata in grmasta območja pa nekoliko zmanjšajo raven zvočnega tlaka (le v majhni meri), prav tako pa terenske ovire z vidika širjenja zvoka, kot so gradbeni ali oblikovalski elementi — različne ograje, senčila — preprečujejo širjenje hrupa in vstop v lastne ali sosednje stanovanjske stavbe in na fasade. Te rešitve sicer niso primerne predvsem za zvočno izolacijo, vendar je v zasaditvi rastlin denimo mogoče zgraditi vizualno sprejemljivo, hkrati pa učinkovito protihrupno steno.

Zunanjo enoto se priporoča namestiti tako, da ventilator ne piha v smeri prevladujoče smeri vetra in proti sosedu. Primarna rešitev za zmanjšanje hrupa je lahko prestavitev naprave, preverjanje nove razporeditve, ki ga je mogoče predvideti z izračuni in računalniškim modeliranjem.

Članek se nadaljuje – še bo govora o naslednjem