Stilte zoeken

Om geluid te kunnen beperken is het goed om te beseffen dat een ervaring met geluid wordt gemaakt door zowel de bron als door de ontvanger. Natuurkunde leert ons dat geluidsgolven variaties in luchtdruk zijn die je trommelvlies doen trillen. Bij biologie leren we dat je gehoorbeentjes die trilling doorgeven aan het slakkenhuis dat het omzet in elektrische signaaltjes die via de gehoorzenuw aankomen bij de auditieve cortex in de hersenen waar ze worden verwerkt en geïnterpreteerd. 

Hoe mensen geluid ervaren

Om de grafiek van geluidsintensiteit zo goed mogelijk overeen te laten komen met hoe mensen geluid ervaren, hebben de mensen van Bell Telephone Laboratories in 1920 de logaritmische eenheid ‘Bell’ bedacht waarbij een toename van 3 dB een verdubbeling van ervaren geluidsintensiteit betekent. (De Bell-eenheid bleek onpraktisch, dus werd de deciBell (dB) geïntroduceerd, waarbij 1 dB een tiende van een Bell is). Een pomp met 64 dB(A) lijkt op het eerste gezicht helemaal niet zo veel te verschillen van een pomp met 61dB(A), maar in de praktijk is ‘ie dus twee keer zo luid.  

Vaak krijgen de frequenties waar mensen gevoelig voor zijn wat strafpunten (tonaliteittoeslag), en de frequenties die we minder goed horen juist een aftrek. Dit heet de A-weging en is gebruikt als je dB(A) ziet. De A is gekozen omdat het de eerste weging is, er is ook B, C en D.  Tussen de 2000-4000 Hz geldt bijvoorbeeld een toeslag van ~1dB omdat onze stem daarin z’n werk doet en ons oor daar extra goed naar luistert. Het is dus belangrijk juist daar nog stiller te zijn. 

Hoe stiller?

Geluidsvermogen (Lw) is een eigenschap van een apparaat en staat dus vaak op de doos. Het geeft aan in dB hoeveel energie wordt omgezet in geluid, en dit wil je dus zo laag mogelijk houden. Geluidsdruk (Lp) drukt uit hoeveel geluid door een ontvanger op een specifieke locatie wordt waargenomen. Geluidsdruk is daarom afhankelijk van het geluidsvermogen, de afstand, en wat er onderweg van de bron naar het oor gebeurt met het geluid. Om een gevoel te krijgen hoe afstand werkt: Als je de afstand tot een geluidsbron verdubbelt neemt de hoeveelheid decibel af met 6 dB; een factor 4, een halvering in het kwadraat dus. Als je aan de wettelijke eis van maximaal 45dB(A) op de erfgrens wil voldoen is afstand dus je vriend, en daarna alles wat er tussen de bron en je oor het geluid dempt. Maar bij rijwoningen is die afstand beperkt.

En antigeluid dan?

Antigeluid werkt goed in een koptelefoon omdat de koptelefoon een afgesloten ruimte vormt rondom je oor. Hierdoor kan het antigeluid de inkomende geluidsgolven opheffen door geluidsfrequenties te creëren die precies het tegenovergestelde zijn van de ongewenste geluidsgolven. Dit gebeurt voordat de geluidsgolven je oor bereiken. Bij een warmtepomp is de situatie anders. Hier heb je geen afgesloten ruimte zoals bij een koptelefoon. Het geluid moet op elke plek langs de twee schuttingen onder het maximum liggen. Met antigeluid zou je één plek wel kunnen dempen, maar tegelijk extra geluid creëren op alle andere plekken. 

Experimenteren 

Omdat elk onderdeel van een warmtepomp geluid kan maken, reflecteren, versterken, afbuigen of absorberen is het – zelfs met de krachtigste computers - extreem lastig te voorspellen hoeveel geluid er geproduceerd zal worden. We moeten dus experimenteren en meten in het echt. En dat is precies wat we gedaan hebben. In één en van de weinige ISO-gecertificeerde geluidslabs van Nederland heeft Whspr met toonaangevende experts op het gebied van flow en akoestiek haar eerste maanden besteed aan conceptontwikkeling op het gebied van geluid. We deden experimenten in een echovrije kamer (zo’n kamer waar je je eigen bloed door je aderen hoort stromen) onder een semi sferische array (soort koepeltentframe) van peperdure gekalibreerde microfoons.

• We hebben de bestverkochte warmtepomp van Nederland uit elkaar gehaald en alle geluidsbronnen geïdentificeerd. Dat waren er meer dan we dachten. Vervolgens zijn ze bij alle mogelijk toerentallen gemeten. 

• Voor elke bron is er met de zg. TRIZ-methode een aantal oplossingsrichtingen geïdentificeerd om het geluid te beperken of zelfs weg te nemen. 

• Voor elke oplossingsrichting is een prototype gebouwd om het principe (PoP) te testen. 

• Ten slotte zijn - in 2 intensieve dagen op hoog tempo - elk van die prototypes afzonderlijk getest bij verschillende toeren, en vervolgens zijn combinaties getest om te begrijpen of ze elkaar versterken of juist tegenwerken. 

Resultaten

En wat was het resultaat? (roffel)….Volgens dit laboratorium geeft de combinatie van onze vindingen een reductie tot 7dB! Dit betekent dat je 5 warmtepompen van Whspr tegelijkertijd aan zou moeten zetten om even luid te zijn als de bestverkochte warmtepomp van Nederland. Een ongelofelijk resultaat. We zouden zo tekenen voor -3dB, maar dit overtrof al onze verwachtingen. Het is goed om een marktprobleem te identificeren, en ook om de missie te hebben dat op te lossen, maar nu hebben we ook onafhankelijke validatie dat we de middelen in handen hebben om concrete oplossingen te bieden. 

“Heis de zeilen, Whspr is los.”