Jaké tepelné čerpadlo vybrat, když rozhoduje hluk? 5. Část – Pokud se hluk odrazí, může vzrůst
Jaké tepelné čerpadlo vybrat s ohledem na hluk? Základní pojmy jsou akustická energie, respektive výkon a tlak. Nutné je zohlednit i skutečnost, že s údaji v decibelech se pracuje jinak, než při prostém sčítání a odečítání.
(Ilustrační obrázek: ebm-papst) Důraz na účinnost ventilátorů, která je významná pro topný faktor, se projevuje i snížením hluku. Tiché tepelné čerpadlo, to není jen optimalizovaná vrtule, ale někdy i programové řízení otáček omezující provoz v pásmech se zvýšenou produkcí hluku.
Pokud se zájemce o tepelné čerpadlo vzduch-voda nebo vzduch-vzduch optá, co je z hledisku hluku z tepelného čerpadla ve venkovním prostředí zásadní, zřejmě uslyší, že nepřekročení limitu 40 decibelů v noci tam, kde bude hluk posuzován. Tedy nikoliv těsně u skříně tepelného čerpadla, ale třeba před oknem do obývacího pokoje jak vlastního, tak sousedova. Minimálně by se měl dozvědět to, že tato hodnota 40 dB je vztažena k hladině akustického tlaku. A jak bylo ukázáno v předchozích dílech článku, že skutečná velikost hladiny akustického tlaku závisí na podmínkách v místě instalace, že ji konkrétní podmínky významně ovlivňují. A to znamená, že údaj v technické dokumentaci k tepelnému čerpadlu lze využít k porovnání mezi tepelnými čerpadly, ale nezaručuje, že podmínky hygieniků budou splněny.
Údaj pod 40 dB o hlučnosti tepelného čerpadla automaticky neznamená splnění hygienického limitu.
Obr. Hladinu akustického výkonu snižuje optimalizované řešení lamel, mezi kterými proudí vzduch. (Zdroj: Viessmann. Nová generace tepelných čerpadel Vitocal představená na ISH digital 2021)
Hladina akustického tlaku v místě, kde ji měříme a srovnáváme s hygienickým limitem, závisí v prvé řadě na vzdálenosti od tepelného čerpadla. To jsme si ukázali ve 3. části.
V přechozí 4. části byl naznačen vliv ploch, od kterých se hluk vyzařovaný tepelným čerpadlem může odrážet. Omezení prostoru na „nadzemní“ část, tedy na polovinu, polokouli, se projevilo zvýšením hladiny akustického tlaku o 3 dB. Počítat jen s tímto případem je nedostatečné. Ve většině případů je v blízkosti tepelného črpadla nějaká stěna. To znamená, že musíme počítat s odrazy hluku. Každým odrazem se původní prostor, do kterého tepelné čerpadlo vyzařovalo svůj hluk, tedy kam působí jeho akustický výkon, zmenšuje. V případě odrazu od země, tedy na polokouli. Když přibude odraz od jedné stěny, prostor se zmenší na čtvrtkouli. To se projeví již čtyřnásobným zvýšením toku akustické energie v tomto omezeném prostoru a zvýšením akustického tlaku. Pro výpočet hladiny akustického tlaku z hladiny akustického výkonu platí základní vzorec
kde 4πr2 je povrch původního celého prostoru ve tvaru koule a r je vzdálenost místa od středu tepelného čerpadla, kde hluk měříme. Jenomže tepelné čerpadlo stojí na zemi, tím se prostor zmenšil na polovinu. Nedaleko je stěna, která prostor dále dvakrát zmenšila. Takže místo celého povrchu koule o velikosti 4πr2 s poloměrem r nám v tomto případě zbyla jen čtvrtina, tedy jen 4πr2 / 4 = πr2.
V díle 2. bylo jako příklad zmíněno tepelné čerpadlo s výrobcem uvedenou hladinou akustického výkonu 49,3 dB(A). Pro ukázku vlivu odrazů si spočtěme hladiny akustického tlaku pro tutéž vzdálenost 3 metry od tepelného čerpadla, ale pro různé situace. Základní vzorec se upravuje přidáním koeficientu Q, což je tzv. směrový koeficient. Nejde o nic složitého. Jeho velikost Q = 1 platí pro šíření hluku do celého prostoru, velikost Q = 2 znázorňuje zdvojnásobení toku akustické energie, když je hluk odrazem od země zúžen do poloprostoru. Další zdvojnásobení způsobí odraz od jedné blízké ploché stěny a tedy Q = 4. A když by šlo o umístění tepelného čerpadla v rohu dvou stěn, tak se prostor opět dvojnásobně zmenší a koeficient bude Q = 8. Je zřejmé, že čím více odrazů, tím užší prostor, ve kterém se hluk může šířit, a tím i větší hladina akustického tlaku. Vzorec pak vypadá takto
V odborné literatuře se tento vzorec vyskytuje v matematicky jiném tvaru, který umožňuje práce s logaritmy
Z hlediska výsledku ale jde o tentýž vzorec.
Pro dané tepelné čerpadlo nám z hladiny jeho akustického výkonu 49,3 dB(A) pro vzdálenost 3 metry vyjdou tyto hladiny akustického tlaku:
- pozice na zemi, celkem 1 odrazná plocha, Q = 2 LP = 31,8 dB
- pozice na zemi, 1 stěna, celkem 2 odrazné plochy, Q = 4 LP = 34,8 dB
- pozice na zemi, 2 stěny, celkem 3 odrazné plochy, Q = 4 LP = 37,8 dB
Přibližně si můžete hladinu akustického tlaku od vybraného tepelného čerpadla ve zvolené vzdálenosti a se zahrnutím možných odrazů vypočítat pomůckou ke stažení (XLXS).
Mimochodem, názorně se potvrzuje pravidlo o přírůstku 3 decibelů hladiny akustického tlaku při zdvojnásobení toku akustické energie.
Umístění tepelného čerpadla v koutě, u stěn, je dost časté. Z výpočtu je vidět, že v tomto případě tepelného čerpadla by noční hygienický limit 40 decibelů, který platí pro venkovní chráněný prostor, tedy typicky před oknem ložnice nebo obývací místnosti, mohl být splněn.
Proč jednoznačně neplatí, že je splněn? I u tak tichého tepelného čerpadla je nutné si nechat rezervu. Podrobnější vysvětlení budou postupně uváděna v dalších částech seriálu. Příčinou může být i definice hygienického limitu. Ten není stanoven na základě měření jen v jednom okamžiku, ale průběžného. Stanovuje se tzv. efektivní, respektive ekvivalentní hodnota, a to z více naměřených hodnot. Nelze též pominout, že odpovědný hygienik může požadovat měření hluku v nejméně příznivém provozním režimu tepelného čerpadla. Výsledek ovlivňuje i hluk z okolí, třeba od již dříve instalovaných tepelných čerpadel u sousedů, hluk z komunikace atd.
Závěr
Každá plocha, která hluk z tepelného čerpadla může odrazit směrem k „sousedovi“, je potenciálně zdrojem problému. Pokud není možné pro umístění vybrat vhodnější místo, je vhodné si orientačně k údaji hladina akustického tlaku u vybraného tepelného čerpadla za každou takovou plochu připočíst 3 dB.
V pokračování článku si ukážeme, že s trochou znalostí si lze údaje výrobců přepočíst na srovnatelnou základnu pro porovnání. Tedy pokud jsou údaje uvedeny komplexně.
