Czy pompy ciepła powietrze/woda są głośne?

Popularyzacja stosowania pomp ciepła powietrze/woda sprawia, że kwestii głośności ich pracy poświęca się obecnie dużo więcej uwagi niż kilka lat temu. Dotyczy to szczególnie krajów Europy Zachodniej, gdzie intensywny rozwój rynku pomp ciepła zaczął się wcześniej niż w Polsce. To sprawiło, że więcej osób miało możliwość zetknąć się z takimi urządzeniami, czy to jako ich użytkownicy, czy to jako sąsiedzi użytkowników.

 

 

Trzeba też zwrócić uwagę na fakt, że w takich krajach jak np. Niemcy (będącym największym europejskim rynkiem pomp ciepła powietrze/woda) częściej buduje się domy szeregowe i bliźniacze, a powierzchnie działek są statystycznie mniejsze niż w Polsce. Stąd problem głośności pracy pomp ciepła został nagłośniony najwcześniej właśnie w tym kraju. Efektem tego było m.in. wprowadzenie wytycznych projektowych BDH ochrony przed nadmiernym hałasem pracy pomp ciepła. Zostały one następnie przetłumaczone na język polski kilka lat później staraniem PORT PC [1].

Moc akustyczna a ciśnienie akustyczne

Producenci są zobowiązani do zamieszczania informacji o głośności swoich pomp ciepła. Wcześniej odbywało się to według różnych kryteriów. Często więc podawano poziom ciśnienia akustycznego mierzony w pewnej odległości. Stwarzało to trudności w porównywaniu urządzeń. Wprowadzona w 2015 r.
dyrektywa 2010/30/EU nakazała posiadanie przez pompy ciepła etykiet energetycznych. Zawarta jest w nich m.in. informacja o poziomie mocy akustycznej wewnętrznej i/lub zewnętrznej jednostki pompy ciepła. Są to już wartości, które można ze sobą porównywać, ponieważ moc akustyczna stanowi cechę urządzenia (podczas gdy ciśnienie akustyczne mierzone w odległości zależy od warunków zabudowy).

< 6 kW		> 6 kW < 12 kW
wewnątrz	na zewnątrz	wewnątrz	na zewnątrz
60 dB	65 dB	65 dB	70 dB

Tabela  Maksymalna dopuszczalna moc akustyczna pomp ciepła wg dyrektywy 2010/30/EU (ekoprojekt)

Statystyka rynkowa głośności pomp ciepła powietrze/woda

Na podstawie analizy kart efektywności energetycznej 453 pomp ciepła 35 producentów można stwierdzić, że połowa urządzeń mieści się w poziomie mocy akustycznej do 59 dB(A), a druga połowa w przedziale 60÷70 dB(A) (rys. 2). Średnia wartość wyniosła 59,2 dB(A). W analizie uwzględniono pompy ciepła typu powietrze/woda o mocy grzewczej do 10 kW (dla klimatu umiarkowanego) zamieszczone w serwisie internetowym heizungslabel.de.

Jak zmieniała się głośność pomp ciepła w ostatnich latach?

Na przestrzeni ostatnich lat można zauważyć znaczący postęp, jaki dokonał się w zakresie obniżania głośności pracy pomp ciepła powietrze/woda. Średni poziom mocy akustycznej (w źródle) pomp ciepła w 2006 roku wynosił 70 dB(A), w 2013 roku 64 dB(A), co oznacza ok. 2-krotne obniżenie odczuwalnej głośności. W 2018 roku średnia wartość rynkowa obniżyła się już do 59 dB(A). Jeszcze większą różnicę widać przy porównywaniu poziomu mocy akustycznej najcichszych pomp ciepła. W 2006 roku można było zakupić urządzenie co najwyżej o poziomie mocy 61 dB(A).
Obecnie najcichsze pompy ciepła o specjalnych rozwiązaniach osiągają poziom już 40 dB(A) (rys. 3).

Typ pompy ciepła powietrze/woda a możliwości jej zabudowy

Dopuszczalny poziom głośności w zabudowie jednorodzinnej wynosi 50 dB(A) w dzień oraz 40 dB(A) w nocy. Pompa ciepła z 2006 roku (średnio 70 dB(A)) zabudowana przy ścianie budynku, potrzebuje wobec tego zachowania aż 18 metrów odległości od granicy sąsiedniej działki (!). Dla porównania pompa ciepła cechująca się głośnością 64 dB(A) potrzebuje o połowę mniej, bo 9 metrów, a przy 59 dB(A) jedynie 5 metrów, aby poziom ciśnienia akustycznego obniżył się do 40 dB(A) (rys. 4). Ciche pompy ciepła już w bardzo bliskiej odległości zapewniają obniżenie głośności do 40 dB(A), niektóre wymagają jedynie zachowania dystansu 1-2 metrów.
Zależnie od parametrów głośności pompy ciepła, możliwe będzie jej zastosowanie w określonych warunkach zabudowy. Odgrywa to znaczenie przy małej powierzchni działki, w zwartej zabudowie, np. w domach szeregowych, a także przy podwyższonych wymaganiach dla poziomu głośności w otoczeniu.

Wpływ budowy pompy ciepła powietrze/woda na głośność pracy

Źródłem dźwięku pomp ciepła powietrze/woda jest sprężarka oraz wentylator. Inne elementy mogą stanowić wtórne źródła dźwięku powstające wskutek przenoszenia drgań. Z umiejscowienia sprężarki i wentylatora wynika więc w pierwszej kolejności kwestia głośności pracy pompy ciepła. Można to prześledzić na przykładzie 4 urządzeń różnego typu pochodzących od jednego producenta. Dla konkretnych wybranych modeli pomp ciepła o mocy grzewczej rzędu 6÷8 kW (A7/W35) porównanie poziomów mocy akustycznej wskazuje na istotne różnice. Do najcichszych na zewnątrz budynku mają szansę należeć pompy typu monoblok do ustawienia wewnętrznego (Typ nr 1, rys. 5), a także split z obiegiem glikolowym pomiędzy jednostkami (Typ nr 4, rys. 5). Inne konstrukcje mogą wymagać zastosowania dodatkowych rozwiązań konstrukcyjnych ograniczających głośność pracy.
Szeroki wybór rozwiązań rynkowych pozwala wybrać takie, które dodatkowo spełni wymagania akustyczne wynikające np. z małej powierzchni działki. Na rynku oferowane są także dodatkowe osłony akustyczne, które pozwalają zabezpieczyć jednostkę zewnętrzną pompy ciepła. Jednak koszt ich zakupu wynosi około 1000÷1500 euro.

Cechy budowy „cichych” pompa ciepła

Pompy ciepła o najniższych poziomach mocy akustycznej są starannie projektowane metodami modelowania i testowania praktycznego. Osiąganiu niskiego poziomu głośności sprzyjał w ostatnich latach rozwój sprężarek inwerterowych. Znajomość występowania niekorzystnych warunków pracy sprężarki, gdy generowane są nadmierne drgania pozwala na etapie programowania pracy eliminować określone zakresy jej pracy. Popularne jest także stosowanie nocnego trybu pracy z obniżaniem wydajności pompy ciepła, gdy wymagania dla głośności są zaostrzone.
„Ciche” pompy ciepła standardowo wyposażone są w wentylatory o zmiennej prędkości obrotowej, a także parowniki o dużych powierzchniach z konstrukcją zmniejszającą poziom szumów przepływającego powietrza. Standardem dla takich pomp jest stosowanie izolacji akustycznej sprężarki i jej posadowienie za pomocą wibroizolatorów w obudowie. Zwracając zwiększoną uwagę na aspekty akustyczne, dodatkowo stosuje się maty z gumy antywibracyjnej i pianki akustycznej dla blach obudowy. Redukcję drgań osiąga się także, oddzielając króćce obiegu chłodniczego od obudowy elastycznym kołnierzem. W orurowaniu obiegu chłodniczego umieszcza się również izolatory drgań.
Wysoki obecnie poziom wiedzy z zakresu akustyki pomp ciepła pozwala w znacznie większym stopniu niż kilka lat temu zadbać o zapewnienie ich nieuciążliwej dla otoczenia pracy. Odbywa się tu na wczesnym etapie wdrożenia urządzenia do produkcji – dzięki procesom modelowania (rys. 6).

Źródło:
[1] „Wytyczne do ograniczania hałasu instalacji z pompami ciepła”, 2015, PORT PC
[2] dane dla 2018 r. z serwisu heizungslabel.de: etykiety efektywności energetycznej 453 pomp ciepła o mocy grzewczej do 10 kW (dla klimatu umiarkowanego) od 35 producentów. Dane dla 2006 i 2013 r. z zestawienia w „Qualitätsüberwachung von Kleinwärmepumpen und statistische Auswertung 2014”. Mick Eschmann, Interstaatliche Hochschule für Technik NTB
[3] „Akustische Optimierung Von Wärmepumpen”, AIT Austrian Institute of Technology (ait.ac.at)