Zvuková zkouška tepelných čerpadel: Psychoakustika pro minimální tvorbu hluku
V dnešní době je využívání obnovitelných energií pro ochranu klimatu naprosto zásadní. To je take důvod, proč se tepelná čerpadla vzduch/voda těší vysoké oblibě v oblasti techniky vytápění.
Poptávka po nich stoupá a s tepelnými výkony od 3 do 30 kW jsou užitečným řešením pro rodinné i bytové domy. V mnoha zemích je instalace tepelných čerpadel dotována z veřejných prostředků. Tepelná čerpadla vzduch/voda však nepracují úplně tiše a čím je zástavba hustší, tím více může být hlučnost čerpadel obtěžující pro okolí. Rozhodující není jen měřitelná hladina akustického tlaku, ale především vnímání hluku lidským sluchem. Zde vstupuje do hry psychoakustika a její testovací metody.
V principu funguje tepelné čerpadlo (obr. 1) jako chladnička, která odebírá teplo potravinám, které jsou v ní uložené a odvádí je ven. Tepelná čerpadla vzduch/voda odebírají teplo z okolního vzduchu a předávají ho do topného systému, který ohřívá obytné prostory nebo slouží k ohřevu vody. Ventilátory zajišťují potřebné vnější proudění vzduchu přes výparník a přirozeně tím vytvářejí větší či menší hluk během provozu zařízení. To platí také pro ventilátory s motory GreenTech EC, které jsou obzvláště tiché. Ten, kdo používá tepelná čerpadla vzduch/voda, musí mít přítomnost určité hladiny hluku vždy na paměti. Zpravidla však nestačí pouze dodržovat limitní hodnoty místních norem a protihlukové vyhlášky.
Kdy je hluk příjemný?
Hodnoty definované v pokynech a normách, které lze měřit na zkušební stolici, nemají mnoho společného s individuálním lidským vnímáním hluku. Dosud se normy a směrnice dostatečně nezabývaly tonalitou, tedy vztahy mezi tóny. V současné době se tím zabývají různé psychoakustické testy. Psychoakustika si klade za cíl definovat, proč vnímáme hluk jako příjemný nebo nepříjemný. Například hra na trubku a bagr na stavbě mají přibližně stejnou měřitelnou akustickou sílu, ale naše psychoakustické hodnocení je úplně jiné.
Společnost ebm-papst, specialista na ventilátory a motory, se touto problematikou zabývá již delší dobu a pro tyto účely zřídila vlastní speciální psychoakustickou laboratoř. V této laboratoři jsou testované subjekty vystaveny provoznímu hluku tepelných čerpadel a ventilátorů, které jsou v nich v různých konfiguracích nainstalovány (obr. 2). Subjekty poté hodnotí jednotlivé prvky testu. Hlavním cílem je, aby provozní hlučnost kvalitního tepelného čerpadla, která je již velmi nízká, byla vnímána jako příjemná co nejširší skupinou testovaných osob.
Metrika pro psychoakustické hodnocení
Výzkum psychoakustiky je v plném proudu a my se můžeme těšit na další výsledky. V rámci doktorské práce realizované v ebm-papst se již například podařilo vyvinout metriku (obr. 3), která se nyní používá pro psychoakustické hodnocení v koncovém zařízení. Celkem 123 testovaným subjektům ve věku od 19 do 60 let bylo přehráno 89 zvuků ve třech sériích experimentů v realistických podmínkách. Pro každou sérii experimentů 30 až 40 z těchto testovaných osob posuzovalo zaznamenaný hluk (obr. 4) z hlediska výkonu (pomalý/silný, vysoce kvalitní/velmi nekvalitní), hladiny zvuku (syčení nebo hučení), časové struktury (kolísavá), kvality (příjemná/rušivá) a výšky tónu (hučení, hluboké/vysoké).
Fyzikální a psychoakustické parametry pro hodnocení hluku
Na základě těchto faktů můžeme nyní definovat dva hlavní cíle: v budoucnu využívat při hodnocení hluku ventilátorů kromě fyzikálních parametrů také psychoakustiku a pracovat na zavedení mezinárodní normy založené na standardizovaných psychoakustických veličinách. To by výrazně přispelo k omezení nepříjemného a obtěžujícího hluku tepelných čerpadel vzduch/voda pro své okolí.
Autoři: Dr Marc Schneider, Head of Basic Development for Acoustics and Marcel Rössler, Sales Engineer Heat Pump Applications
Obrázky: ebm-papst
ZDROJ: PR článek společnosti ebm – papst
