Hlučnost venkovních jednotek tepelných čerpadel

Venkovní jednotky tepelných čerpadel bývají kritizovány pro svou hlučnost. V tomto článku tedy analyzujeme možnosti, jaké má investor v případě rozhodnutí o nákupu tepelného čerpadla instalovaného venku.

Šíření zvuku od venkovního tepelného čerpadla, případně venkovní jednotky splitového tepelného čerpadla, závisí na mnoha technických parametrech jednotky i na místě instalace tepelného čerpadla.

Jde o to, že pohyblivé a zejména pravidelně cyklující či rotující součásti technických zařízení předávají svou vibrační energii prostřednictvím kovových součástí, rozvodu a oplechování do vzduchu, který ji pak v podobě tzv. vzduchové průzvučnosti šíří do všech stran, místností apod. jako nepříjemný hluk.

Hladina intenzity zvuku

Nejtišší zvuk, který ještě slyšíme při frekvenci 1 kHz, má podle Wikipedie energetickou intenzitu asi I0 = 10−12 W/m2. Naopak nejsilnější zvuky, které již působí bolest, mají intenzitu řádově 1 W/m2. Tedy bilionkrát více. Zavedla se proto hladina intenzity zvuku v relativních jednotkách, decibelech (dB), a to tak, že zvýšení hlučnosti o 1 dB odpovídá desetinásobnému vzrůstu energetické intenzity zvuku. Zvýšení hladiny intenzity zvuku o 1dB znamená zvýšení intenzity zvuku asi o 30 %, což je právě nejmenší rozdíl, který zdravé ucho ještě postřehne.

Stupnice měření hluku je logaritmická. Při každém zvýšení hlučnosti o 3 dB se pocitová intenzita hluku zvýší o 100 %, tedy na dvojnásobek, a naopak. Výrobci proto při optimalizaci hlučnosti často bojují o každý dB. Snižování hluku TČ je tedy velmi komplikované a drahé. Všeobecné pravidlo zní, čím kvalitnější odhlučnění jednotky, tím vyšší cena.

Při investici do TČ a zkoumání hlučnosti daného zařízení je směrodatnou hodnotou jednotka akustického tlaku. Jedná se o slyšitelnou a měřitelnou složku zvuku závisející na okolním prostředí. Tato veličina je závislá na vzdálenosti od zdroje, od jeho umístění, jakož i od okolního prostředí. Energetickou variantou k akustickému tlaku je také hodnota akustického výkonu. Akustický výkon vyjadřuje míru výstupní zvukové energie a jedná se o základní vlastnost zdroje zvuku.

Přičíny hlučnosti tepelných čerpadel

V první řadě si položme otázku, jaké jsou základní příčiny hluku plynoucího z jednotky tepelného čerpadla? Pomineme-li poruchy tepelných čerpadel a s nimi související hluk, je nutno uvažovat především konstrukční původ hlukových emisí.

Za hlavní zdroj hluku je považován ventilátor, kterým musí za hodinu projít až 4 – 5 tisíc m3 vzduchu (vztaženo na 10 kW výkonu). Základem by tedy mělo být použití kvalitního nízko-otáčkového ventilátoru. Inženýři se během vývoje zabývají především otázkou tvaru vrtule, která hlučnost zásadně ovlivňuje, mnozí prosazují využití tlačného režimu oproti sacímu. Je možné také přizpůsobit vrtuli ventilátoru na míru difuzoru. Účinným prostředkem v boji proti hluku TČ je také zvětšení výparníku, díky čemuž dochází ke snížení rychlosti proudícího vzduchu. Významné je také frekvenční složení zvuku, které TČ vydává. Typickým původcem těchto tónových složek jsou pak kompresory.

Umístění jednotky

Investor musí nejprve důkladně zvážit umístění tepelného čerpadla, resp. jeho venkovní jednotky. Je doporučováno vyhnout se instalaci TČ pod okny ložnic a základním předpokladem udržení kladných sousedských vztahů je jeho situování ne proti oknům okolostojících domů. V případě, že k takovému zajištění nelze přistoupit, je alespoň nutné směřovat proud vzduchu pod určitým úhlem směrem od oken, a to za pomoci instalovaných plechových zákrytů, jež svedou hluk k zemi. Hladinu akustického tlaku výrazně snižují i travinami či křovím porostlé povrchy, šíření zvuku omezují i stavební překážky typu plotů, zídek, palisád. Možností je také instalace vnější jednotky čerpadla horizontálně tak, aby akustický tlak směřoval vzhůru. Jednotku lze situovat také na plochou střechu. Za účelem zamezení přenesení vibrací do samotného obývaného objektu a z toho vyplývajících zvukových emisí je však zapotřebí dbát na to, aby montážní rám nebyl ukotven do stěny domu, případně využít k redukci vysílání vibrací tzv. silentbloky (pryžové tlumicí prvky pro uchycení pohyblivých částí čerpadla s cílem absorbovat kinetickou energii). TČ by nemělo být umístěno ani do rohů (hluk se odráží od stěn).

Řešením hluku jsou také tzv. silentboxy neboli protihlukové kryty, které slouží k odhlučnění tepelného čerpadla, snižují kmitání zapříčiňující hluk, mají vysoký tlumicí výkon a jejich montáž je jednoduchá bez narušení parametrů jednotky. Konstrukce boxu umožňuje směrování proudění vzduchu na vstupu i výstupu ve více směrech a tím rozšíření možností použití.

Splitové tepelné čerpadlo Vitocal 200-S společnosti Viessmann je nejtižším tepelným čerpadlem na trhu a pro svou nehlučnost je vhodné i k umístění v sídlištích s řadovými domky

Kvalitní tepelná čerpadla

Je však nutno poznamenat, že výše uvedená doporučení jsou jen podružná opatření. Základem by měla být samozřejmě koupě kvalitního tepelného čerpadla. Hlučnost takové jednotky se pohybuje okolo maximálně 41 dB a jeho hlučnost je přirovnávána například ke zvuku vydávaného lednicí. Čerpadlo by mělo být vybaveno tichými scroll (spirálovitými) kompresory umístěnými ve vnitřní jednotce na speciálním antivibračním rámu. Chod TČ by měl být zabezpečen prostřednictvím elektronicky řízených expanzních ventilů, které podstatně snižují nárazy při odmrazování venkovní jednotky. Výstupním hlukem je pak pouze a jen jemný svist ventilátoru a taková TČ lze umístit do exteriéru i v oblastech s těsnou zástavbou.

Dalším z řady velmi tichých jednotek je BoxAir Inverter Split Combi, dvoudílné tepelné čerpadlo českého výrobce Mastertherm s proměnlivým výkonem kompresoru, oběhového čerpadla a také ventilátoru. Obsahuje zároveň nerezový zásobník teplé vody s výměníkem pro solární techniku

Kompresory

Mnohá TČ také disponují funkcemi snížení hluku, například tzv. silent módem, či možností zapnutí nočního útlumu otáček kompresoru tak, aby nedocházelo k nepřípustně vysokým zvukovým emisím. Výkon čerpadla, potažmo i hluk, je pak možné snížit pomocí invertoru

  • U invertorových kompresorů (technologie, která umožňuje plynule řídit otáčky kompresoru a plynule regulovat okamžitý výkon kompresoru) se hluk výrazným způsobem mění v průběhu dne. Při nízkých otáčkách kompresoru jsou nízké i otáčky ventilátoru a tepelné čerpadlo je prakticky neslyšitelné. Naopak při plné zátěži (hlavně v zimním období) je hlučnost výrazně vyšší.
  • U ON/OFF kompresorů je hluk TČ naopak konstantní po celou dobu provozu, hlučnost je vyšší jen při ohřevu vody na vyšší teplotu, tedy v případě přípravy topné a teplé vody.

Oba druhy kompresorů každopádně vykazují vyšší hluk v období pod + 5°C, kdy je nutné počítat s režimem odtávání.

Tepelné čerpadlo Flexo Compact Exclusive od firmy Vaillant vykazuje nízkou hlučnost díky systém Sound Safe, s možností vzdálené správy přes mobilní aplikaci

Ukázkové tepelné čerpadlo s tichým režimem

Jedny z nejtišších ve své třídě jsou například venkovní tepelná čerpadla společnosti Viessmann. Splňují stoprocentně hygienické požadavky na ochranu před hlukem a disponují většinou antihlukových konstrukčních prvků zmiňovaných výše v textu. Splitové tepelné čerpadlo Vitocal 200-S (vzduch/voda) vlastní patent akustického komfortu bydlení (tzv. AAD). Jedná se o technologii zajišťující velmi nízkou hladinu akustického tlaku (prokazatelných 35 dB ve vzdálenosti 3m od jednotky). Spektrum frekvence je posunována tak, aby byly omezeny hluboké tóny a nežádoucí frekvence, a čerpadlo pracuje v oblasti, kterou účinně tlumí okolní stavební hmota. K tichosti TČ dopomáhají i zvukově optimalizované ventilátory s řízenou regulací otáček. Optimalizované uspořádání chladicího okruhu účinně brání vyzařování zvuku šířícího se tělesem přes kryt a vedení chladiva (tak je zcela vyloučen přenos vibrací do budovy). Samozřejmostí je tzv. scroll kompresor. Jednotka je tedy vhodná i mezi řadové domky, kde je zástavba těsná a požadavek na tichý chod TČ přirozeně vyšší.

Splitové tepelné čerpadlo Vitocal 200-S společnosti Viessmann je pro svou nehlučnost vhodné i k umístění v sídlištích s řadovými domky
Autor: Helena Široká
Foto: Archiv firem