WARMTEPOMPEN
Install Magazine 963 – september 2019
Vergelijking van geluidsdruk en geluidsvermogen van lucht-water warmtepompen
Lucht-water warmtepompen zijn de sterkste groeiers van de afgelopen jaren.
Aan de hand van het geluidsvermogen kunnen verschillende toestellen onderling vergeleken worden.
In fluistermodus maken toestellen zoals de Vaillant aroTHERM split nog amper lawaai.
De geluidsdruk is de gemeten geluidssterkte op een bepaalde plaats, en is dus afhankelijk van de afstand, opstelling en omgeving.
Of er geluidshinder optreedt of niet, hangt in belangrijke mate af van de opstelling van de buitenunit.
Door een optimaal ontwerp is Vaillant erin geslaagd de geluidsproductie van de toestellen sterk te verminderen.
Constant lawaai veroorzaakt psychische en lichamelijke aandoeningen bij mensen: concentratiestoornissen, slaapproblemen of hoge bloeddruk zijn maar enkele van de effecten. Daarom moet men geluidshinder zoveel mogelijk voorkomen. Bij het ontwerp van een warmtepompinstallatie moet men daarmee rekening houden, zowel voor het algemeen concept als voor de details. Bij geluidsmetingen worden echter verschillende definities, gebruikt. Dat kan tot verkeerde conclusies leiden bij de aankoop en plaatsing van een warmtepomp.
Warmtepompen worden stilaan een vast onderdeel van het verwarmingslandschap. In de meeste gevallen gaat de keuze nog alleen tussen een condenserende gasketel en een warmtepomp. Bij warmtepompen hebben vooral de toestellen met lucht als warmtebron een sterke groei gekend. Dat is niet te verwonderen: lucht is een gemakkelijk toegankelijke warmtebron.
Verschil tussen geluidsdruk en geluidssterkte
Aerothermische toestellen, of het nu gaat om lucht-water dan wel om lucht-lucht systemen zoals de climaVAIR-reeks, hebben echter een onvermijdelijke beperking, waarmee moet rekening gehouden worden bij het ontwerp: ze produceren geluid. Geluid wordt standaard in dB(A) gemeten. In de technische documentatie van fabrikanten van warmtepompen treft men echter uiteenlopende aanduidingen aan.
De ene keer spreekt men over geluidsdruk, de andere keer over geluidsvermogen. In het energielabel voor lucht-water warmtepompen is duidelijk het geluidsvermogen opgenomen als criterium, in overeenstemming met de ecodesign-eisen. In de commerciële communicatie spreekt men echter veel over de geluidsdruk. Kan men echter beide uitdrukkingen zomaar door elkaar gebruiken, of vergelijkt men hier appels met peren? Om deze vraag te beantwoorden, moeten we eerst wat fysica erbij halen.
Luchtgeluid is gebaseerd op geringe en kortstondige drukschommelingen, ten opzichte van de statische luchtdruk. Die worden aangegeven als een gemiddelde waarde over een zekere tijd, binnen een frequentieband. Om luchtgeluid te beschrijven, worden er in de praktijk twee parameters gebruikt: geluidsdruk Lp(A) en geluidsvermogen Lw(A). Beide worden uitgedrukt in de eenheid decibel (dB).
Om meteen de vraag van daarnet te beantwoorden: door voor beiden de eenheid decibel te gebruiken, wordt de indruk gewekt dat ze vergelijkbaar zijn, terwijl dat in werkelijkheid niet het geval is. Beide groottes worden om praktische redenen aangegeven als een niveau, meer bepaald de logaritmische verhouding tussen een fysische grootte en een referentiewaarde (tabel 1).
Geluidsdruk en geluidsvermogen hebben altijd betrekking op een zeker frequentiegamma. Een aanduiding van geluid slaat op de som van alle geluidsdrukken of geluidsvermogens van alle frequenties binnen dit gamma. De som slaat echter niet op de dB-waardes, maar op de fysische waardes geluidsdruk (p) en geluidssterkte (W). De som van alle hoorbare frequenties (16 Hz tot 16 kHz) wordt meestal geluidsvermogen genoemd. De som van de vermogens van de individuele frequenties binnen een octaaf of een terts, noemt men dan octaafniveau of tertsniveau.
De geluidsdruk is de lokaal gemeten omvang van de geluidsproductie op een gegeven plaats. Het is afhankelijk van de afstand tot de bron en van de eigenschappen van de omgeving. Over het algemeen neemt de geluidsdruk af naarmate de afstand groter wordt, omdat oppervlakte die bestreken wordt door het geluid toeneemt, en het effect van absorberende oppervlakken begint te spelen. De geluidsdruk is daardoor niet geschikt als aanduiding voor de akoestische eigenschappen van een toestel. Het is immers het resultaat van de wisselwerking tussen het toestel zelf, de ruimte waarin het is opgesteld, en de positie van de waarnemer.
Het geluidsvermogen is daarentegen bepaald als de totale sterkte van het geluid dat wordt geproduceerd door een toestel, los van de afstand tot de waarnemer, de omgeving en de opstelling van het toestel. Dit vermogen, ongeacht de opstelling of de richting, leidt tot de productie van geluidsgolven. Het wordt bijvoorbeeld bepaald als het resultaat van de integraal van de geluidsdrukken op een omkasting rond een geluidsbron.
Geluidsaanduidingen in de praktijk.
In de praktijk heeft men het doorgaans over de geluidsdruk van een toestel, in functie van meer of minder nauwkeurig bepaalde gegevens over de opstellingsruimte. Indien de werkelijke gebruiksomstandigheden overeenstemmen met de omstandigheden van de geluidsdrukmetingen, is er niets aan de hand, integendeel. In alle andere situaties zou men de gegevens van de geluidsdruk zorgvuldig moeten omrekenen om tot de waardes van deze specifieke omstandigheden te komen. Het gevaar bestaat dus dat de geluidsdruk van verschillende toestellen rechtstreeks vergeleken wordt, hoewel de toestellen telkens onder andere omstandigheden getest werden.
De fabrikanten van warmtepompen hanteren immers verschillende procedures om de geluidsproductie van de toestellen te bepalen. Zo worden de resultaten soms met en soms zonder weerkaatsing weergegeven. Alleen de aanduidingen over de geluidssterkte zijn onderling vergelijkbaar. Hiermee kan men niet alleen de akoestische eigenschappen van een toestel beschrijven, het is ook een middel om toestellen van dezelfde of een andere constructeur onderling te vergelijken. De maximale geluidssterkte is te vinden in de documentatie.
Bepalen van geluidshinder
Om de hinderlijkheid van een geluid te kunnen uitdrukken in een getal, werden er verschillende methodes ontwikkeld. In vele landen maakt men gebruik van het geluidsniveau (geluidsvermogen, geluidsdruk) met A-weging, uitgedrukt in dB(A). Daarbij wordt er een correctie toegepast van het octaaf- of tertsniveau, in functie van de gevoeligheid van het menselijke oor.
Deze manier van uitdrukken schiet echter tekort als er bepaalde toonhoogtes overheersen in het geluid, waarbij individuele tonen als bijzonder storend kunnen worden ervaren. Gezien de correctie in het kader van de A-weging, kan het gebeuren dat deze hinderlijke tonen voorkomen, zonder dat het totale geluidsvermogen daarom toeneemt. Of een geluid als hinderlijk wordt ervaren, is dan ook niet af te leiden uit de waarde in dB(A). Voor een meer nauwkeurige meting, moet men dan teruggrijpen op DIN 45681.
Behalve de A-weging worden er in verschillende landen ook nog specifieke correctiemethoden toegepast. Daarbij wordt gekeken naar het octaafspectrum. Het hoogste toonspectrum wordt dan aanzien als bepalend voor het effect van het geluid. Op deze manier kunnen zelfs complexe geluiden geëvalueerd worden aan de hand van één octaaf. Totaal verschillende spectra kunnen dus dezelfde score krijgen, als hun bovenste tonen maar overeenkomen.
Dat geeft echter niet veel meer informatie dan een gangbare meting met A-weging, omdat de uiterste tonen niets zeggen over de daadwerkelijke verdeling van de tonen over het spectrum. In hoeverre de gangbare evaluatiemethoden tekortschieten om de werkelijke hinder van geluiden te vatten, kan blijken uit de data van tabel 2.
De sterktes van de geluiden in kwestie zijn slechts bij 125 Hz verschillend. Bij deze frequentie heeft geluid A een duidelijke andere toonverdeling, met een sterkte van 60 dB, dus 10 dB meer dan de andere tonen. Dat leidt tot een duidelijk hoorbare hinderlijke toon. Het totale niveau van beide geluiden is identiek, hoewel de verdeling over het spectrum duidelijk verschilt. Men kan het storend effect van geluid A ten opzichte van geluid B echter niet afleiden, noch uit de A-weging of uit het bepalen van grenswaarden.
Dit voorbeeld toont duidelijk dat de hinderlijkheid van een geluid moeilijk te vatten is met de gangbare meetmethoden. Ondanks hun verschillende spectra, is het totale geluidsniveau van beide geluiden identiek. Vooraanstaande fabrikanten, zoals bijvoorbeeld Vaillant optimaliseren de geluidsproductie van hun lucht-water warmtepompen al van bij het eerste ontwerp, zodat de toestellen zo weinig mogelijk lawaai produceren en onaangename tonen vermeden worden.
Vaillant noemt dit proces psychoakoestische optimalisering. Daarbij zorgt de fabrikant ervoor dat er geen tonen zijn die boven de rest van het spectrum uitsteken, en dus als bijzonder hinderlijk kunnen worden ervaren. Bovendien worden geluiden zoals diep gebrom of schril gefluit in elk geval vermeden. Deze tonen worden meestal als hinderlijk beschouwd, en zorgen ook voor de meeste klachten vanwege gebruikers of omwonenden.
Ook de modulerende werking zorgt voor minder geluidsoverlast, omdat het toestel meestal in deellast zal werlen. Daarnaast hebben toestellen zoals de aroTHERM split VWL AS een extra stille fluistermodus. Het geluid van de buiteneenheid blijft daarbij onder 32 dB(A) op een afstand van 3 meter (regime A2/W35). Op 5 meter is dat zelfs minder dan 25 dB(A).
Conclusie
Een vergelijking van de parameters geluidsdruk en geluidsniveau is nuttig om een zo hoog mogelijke akoestische prestatie te bereiken. Wil men echter de waarden van de producenten vergelijken, dan moet men er nauwkeurig op toezien welke eenheden en parameters er gebruikt worden. Alleen zo kan men er achter komen wat de verschillende meetwaarden precies betekenen in de praktijk.
Redactie: Vaillant
Foto’s: Vaillant
