Оптерећење буком и смањење буке топлотних пумпи

Последњих година на тржишту за грађане све чешће се ради надокнаде раста цене енергије и економичнијег коришћења енергије уграђују топлотне пумпе и клима-уређаји. Они, међутим — за разлику од гасних котлова — имају и бучне спољне јединице независно од њихове изградње. Најсавременији типови су, додуше, већ много тиши од машина уобичајене израде, међутим, временом и уз екстремне спољашње температуре може се очекивати да спољашња јединица омета суседе. Ради смањења ометања, нуде се бројне техничке могућности.

Типови топлотних пумпи

Топлотне пумпе су системи састављени из енергетски ефикасних машинско-техничких уређаја, који преносе топлоту са једног места на друго, и тако пружају решења за грејање и хлађење у применама за грађане и индустријско-комерцијалним применама. Топлоту извлаче из ваздуха, земље или воде, или је враћају. Њихова широка примена објашњава се тиме што су способни да смање емисију гасова са ефектом стаклене баште и да у поређењу са другим технологијама обезбеде ниже трошење енергије, што може представљати одрживију и трошковно ефикаснију алтернативу традиционалним методама грејања и хлађења. Звучни ефекат који настаје током рада топлотних пумпи зависи од више фактора. За то прво вреди укратко прегледати њихову конструкцију и принцип рада. Тренутно разликујемо четири типа топлотних пумпи, и то:

1. Топлотне пумпе ваздух-вода
2. Топлотне пумпе ваздух-ваздух (fan-coil)
3. Топлотне пумпе вода-вода
4. Геотермалне и топлотне пумпе са земљаним сондама
5. Гасне апсорпционе топлотне пумпе (типично нису за грађане)

Топлотне пумпе ваздух-вода су најраспрострањенији тип због једноставне уградње и малих захтева за простором. Из спољашњег ваздуха извлаче и доводе топлоту у унутрашњи простор, њихов посредни медијум је вода. Код традиционалних топлотних пумпи ваздух-вода, што је нижа спољашња температура, то је већа енергија потребна за извлачење топлоте, зато се код ових уређаја често примењује и допунско грејање. По правилу су њихови инвестициони и трошкови коришћења заједно код ових типова најнижи, посебно код породичних кућа. Могу се користити за хлађење, грејање, припрему топле потрошне воде самостално или заједно са постојећим системом грејања (хибридно). То су ти уређаји који изазивају највише притужби на буку. Између топлотних пумпи ваздух-вода разликујемо три основна начина изградње:

• Моноблок (компактна): спољашња и унутрашња јединица су у једном, по правилу се налазе у спољашњем простору
• Подељени систем (split): састоји се из јединица од једног спољашњег и једног унутрашњег хидрауличког блока.

Топлотне пумпе ваздух-ваздух из спољашњег ваздуха извлаче и доводе топлоту до ваздуха на другом месту. Топлотне пумпе ваздух-ваздух су клима-уређаји способни да греју и хладе.

Топлотне пумпе вода-вода извлаче топлоту из подземне воде. За њих су потребна два бунара: један за извлачење воде, а један за враћање; могу се користити за хлађење и за грејање. Због бушења бунара трошак пуштања у рад је виши. Геотермалне топлотне пумпе искоришћавају топлоту земље. Имају два типа:

• Код топлотне пумпе са земљаним колектором цеви се хоризонтално полажу у дубини од око 1,5 метара — Сунце директно загрева тај слој земље.
• Код топлотне пумпе са земљаним сондама вертикално се буши, зависно од геолошких особина датог места, на 60–150 m дубине. Број земљаних сонди одређује потреба за топлотом.

Извори буке

Најзначајнији звучни ефекат имају ваздушне топлотне пумпе. Оне се састоје из четири главна елемента:

• компресора,
• кондензатора,
• експанзионог вентила и
• испаривача.

Од њих, рад компресора, као и вентилатора припадног кондензатору и испаривачу (покретање ваздуха) праћен је већом буком, поред тога треба поменути и звучни ефекат пумпе за грејање. Бука вентилатора зависи од различитих фактора: од типа вентилатора и његовог броја обртаја, од струјања ваздуха и од разлике притисака. На струјање ваздуха утиче измењивач топлоте: ваздух ствара аеродинамичку буку када прође кроз њега. Интензитет буке мења се зависно од израде измењивача топлоте и брзине ваздуха. Извор настале буке је висока вредност количине покренутог ваздуха. Буке, међутим, могу потицати и од тога што се током циклуса хлађења вода у ваздуху замрзава у измењивачу топлоте, и за исправан рад топлотне пумпе компресор зато треба неко време пуштати у супротном смеру ради отапања леда.

Звучни ефекат геотермалних и топлотних пумпи вода-вода је битно мањи, јер не узимају топлоту из ваздуха, тако да немају вентилатор. Истовремено, за процес хлађења-грејања, односно за обезбеђивање циркулације расхладног медија у измењивачима топлоте и у том случају је потребан компресор, који је такође извор буке. Унутрашњи и спољашњи делови топлотних пумпи такође стварају буку. Ниво звучног притиска већине модерних спољашњих јединица топлотних пумпи у просеку је око 60 dB, што одговара нормалном људском говору, али стварају буку на другим висинама звука. Поједини модели могу постићи и нижи ниво буке, а ниво буке зависи и од начина и степена рада. Ниво звучног притиска унутрашњих јединица обично је између 18–30 dB. Ниво звучног притиска произвођачи дају било за различите режиме рада, било за случај рада са пуним капацитетом, по правилу као ниво звучног притиска (L_p) и са А-пондерисањем, у децибелима (dBA). Понекад наводе ниво звучне снаге, што је друга врста величине: ниво звучне снаге (L_w) односи се на дати извор звука, док се ниво звучног притиска (L_p) мења и са локацијом извора звука, условима окружења и удаљеношћу од извора звука. Вредности нивоа звучног притиска према каталогу зато треба узимати у обзир заједно са тим околностима, односно код конкретне уградње могу настати вредности другачије од каталошког податка. А-пондерисана крива у једнобројном показатељу еквивалентног нивоа звучног притиска потискује, потцењује нискофреквентне компоненте, тако да у погледу зујавих звукова ниске бројне вредности могу дати претерано оптимистичну слику (у типичном тоналном радном опсегу компресора за око 20 dB).

Топлотне пумпе за грађане типично су зими и при припреми топле потрошне воде гласније, тада је највећа потреба за топлотом. На хладноћи и функција отапања која траје неколико минута може изазвати привремену притужбу на буку, штавише, то се може поновити више пута на сат, тада компресор уобичајено изазива тонски ометајући ефекат (зујање у опсегу 80–120 Hz).

Захтеви буке

Граничне вредности оптерећења буком и оптерећења вибрацијама машинско-техничких инсталација зграда прописује уредба владе, у тренутку писања овог чланка 27/2008. (XII. 3.) KvVM-EüM együttes rendelet. Позадинска логика уредбе је да одређене зграде треба заштитити од буке, на њиховој фасади, где они који тамо бораве имају право на тишину, на одмор код отвореног прозора. Граничне вредности су у складу са тим строже ноћу. Захтеви узимају у обзир и у каквом се окружењу налази објекат који се штити, нпр. у великограском окружењу, које је унапред бучније, прагови су виши. На дату локацију могу се односити и други захтеви, њих увек треба испитати од случаја до случаја. Битно је и да становнике бука може оправдано ометати и онда када су евентуално испуњени захтеви прописа. У таквим случајевима је посебно важно да се проблем реши индивидуалним техничким решењем, јер у том случају обично нема правног средства у рукама подносиоца притужбе.

Битан аспект је да се у тренутном законском окружењу Уредба владе бр. 284/2007. (X. 29.) о појединим правилима заштите животне средине од буке и вибрација не односи на машинско-техничке инсталације зграда за личну сврху, дакле топлотне пумпе за грађане се не сматрају производним извором буке, али уз то TÉKA уредба прописује да се „спољашња јединица машинских инсталација мора поставити тако да емисија буке и вибрација која потиче од рада одговара граничним вредностима утврђеним за производне објекте у министарској уредби о утврђивању граничних вредности оптерећења буком и вибрацијама у средини”, а ту, пак, нема ограничења у погледу инсталација за грађане, односно у свим инвестицијама и инсталацијама за грађане за чију се изградњу примењује TÉKA, треба применити захтеве који се односе на производне изворе буке. Ако у стану евентуално ради и канцеларија или друга производно-услужна делатност, онда се у сваком случају може сматрати производним извором буке. Поред тога, локалном уредбом о заштити од буке општина такође може прописати граничну вредност буке, али то се остварује само у мало насеља и не на јединствен начин. Због тога се у много случајева правна решења преко бележника, у недостатку надлежности, одбијају, а судови често и поред резултата судског вештачког мерења буке доносе разнолике одлуке. У пракси је зато, поред правних решења — уколико за то још постоји могућност — целисходно размотрити и техничка решења.

Одговарајућим техничким решењима ометајући ефекат се веома често може ефикасно смањити и накнадно.

Препоруке за смањење буке

У смањењу нивоа буке коју изазива топлотна пумпа помаже ако топлотна пумпа поседује следеће функције:

• вентилатор са променљивим бројем обртаја
• функција меког пуштања у рад и заустављања
• ноћни / тихи режим рада
• звучно изолован компресор.

Приликом уградње најраспрострањеније топлотне пумпе ваздух-ваздух или ваздух-вода треба одредити најпогодније место и положај спољашње јединице тако да звучни ефекат система буде што мање ометајући како према сопственом, тако и према суседима. Чест је случај да машина изазива проблем буке зато што нпр. штетне рефлексије појачавају и проводе њен звук до места које треба штитити. Али и проблеми провођења структурног звука су изузетно чести.

Тонски, зујав звук компресора често изазива ометање и поред нивоа испод граничне вредности.

Распоред машина, премештање

Према најбољој пракси, спољашњу јединицу треба удаљити од прозора просторија које треба штитити (и на суседском и на сопственом имању) које су осетљиве на буку и углавном од суседних зграда, поштујући прописана минимална заштитна растојања, посебно у бочно граничној изградњи. Спољашњу јединицу треба ставити на чврст темељ, на пример бетонски, са подметачем за вибрациону изолацију — ради смањења буке — и ту су по правилу најефикаснија појединачно димензионисана решења за вибрациону изолацију. Вибрациона изолација изолује машину и помаже у смањењу ширења структурног звука, што штити блиско, типично сопствено имање.

Истовремено, чврсте површине терена у окружењу уградње, нпр. асфалт, бетон, пешачке стазе од различитих материјала, као и првенствено суседне вертикалне површине због рефлексије повећавају ниво звучног притиска буке. На пример, спољашње јединице постављене у углове омеђене крутим зидовима повећавају оптерећење буком за 3–6 dB. У оваквим ситуацијама може помоћи и опремање углова спољашњом звучно апсорпционом облогом. Насупрот томе, травњаци и жбунасте површине у одређеној мери смањују ниво звучног притиска (само у малој мери), а исто тако и грађевински или дизајнерски елементи који се са становишта ширења звука сматрају препреком терена, на пример разне ограде, заклони, спречавају ширење буке и њено уношење у сопствене или суседне стамбене куће, фасаде. Та решења, међутим, нису пре свега погодна за звучну изолацију, али у биљном застору, на пример, може се изградити и визуелно прихватљив, а ипак ефикасан зид заштите од буке.

Препоручује се да се спољашња јединица постави тако да вентилатор не дува у супротном правцу од владајућег ветра и према суседу. Примарно решење смањења буке може представљати премештање машине, испитивање новог распореда, што се може предвидети прорачунима, компјутерским моделирањем.

Чланак се наставља — биће речи и о овоме