artikel

Onderzoek naar geluidsreductie lucht/water-warmtepompen

Bronnen

Dat geluidsproductie van buitenunits mogelijk een obstakel vormt voor de grootschalige uitrol van warmtepompen, wordt steeds breder onderkend. Inmiddels wordt op verschillende plaatsen naar mogelijke oplossingen voor dit probleem gezocht, onder andere door een onderzoeksinstituut in Oostenrijk.

Onderzoek naar geluidsreductie lucht/water-warmtepompen

Tekst: Bas Roestenberg

Vanuit het International Energy Agency werd afgelopen jaar een begin gemaakt met Annex 51, een internationaal onderzoeksprogramma waarin onderzoekers uit Oostenrijk, Zweden, Frankrijk en Italië zich over geluidsproblematiek bij warmtepompen buigen. Daarbij wordt onder andere onderzocht hoe het geluids- en trillingsniveau van buitenunits wordt ervaren, wat belangrijke geluidsbronnen zijn, en uiteraard hoe het probleem kan worden gereduceerd.

Annex 51 heeft een looptijd van bijna drie jaar, in maart 2020 wordt het eindrapport verwacht. Het is de bedoeling dat fabrikanten en installateurs aan de hand hiervan aanpassingen kunnen doorvoeren; enerzijds in het ontwerp, en anderzijds in de plaatsing van buitenunits. Daarnaast kan informatie vanuit het onderzoeksprogramma uiteindelijk bijdragen aan betere wetgeving rond geluidsoverlast.

Silent Air
Een omvangrijk onderzoek dat dit jaar zal worden afgerond, vindt plaats aan het Austrian Institute of Technology (AIT) in Wenen. Zoals de programmanaam ervan, SilentAirHP, suggereert is het einddoel om een lucht/water-warmtepompmodel te ontwikkelen dat stiller is dan de systemen die nu op de markt worden verkocht. Het AIT steekt zijn onderzoek tamelijk ‘breed’ in; het tegengaan van geluidsoverlast is volgens de onderzoekers immers niet alleen een kwestie van volumebeperking. Niet alle geluidsfrequenties komen even ‘hard’ bij het menselijk oor binnen (zie kader onderin), en geluidsoverlast is bovendien een subjectief begrip.

Een onverwacht belangrijk aspect dat meespeelt, is dat warmtepompfabrikanten te maken hebben met regels rond energie-efficiëntie. Cristoph Reichl, onderzoeker aan het AIT, stelde een paar maanden geleden tijdens de Heat Pump Summit in Neurenberg al dat er een verband is tussen de COP van een warmtepomp en het geproduceerde geluidsvolume: hoe beter de efficiëntie, hoe meer geluid doorgaans wordt geproduceerd.

Het belang van training
Binnen het SilentAirHP-project van het AIT worden al deze facetten meegenomen. Middels een testopstelling en computersimulaties wordt de geluidsbijdrage van verschillende systeemcomponenten, zoals fans en compressors, gemeten, er wordt onderzocht hoe de combinatie van alle componenten samen zich gedraagt en er wordt gekeken naar de context van het systeem, zoals de psychoakoestische effecten ervan in een woonwijk.

Mede met het oog op dat laatste benadrukte Reichle in Neurenberg het belang van training en voorlichting: “Er moet ook aandacht worden besteed aan de manier waarop een warmtepomp wordt geplaatst, aan bouwkundige ingrepen en aan de manier waarop de eindgebruiker omgaat met zijn warmtepomp. Anders loop je het risico dat slecht installatiewerk en verkeerd gebruik de voordelen van een goed – lees ‘stil’ – unitontwerp wegnemen.” Om ook de psychologische factoren mee te wegen (‘hoe’ wordt geluid ervaren) heeft het AIT bovendien een testpanel samengesteld, met proefpersonen die in akoestische ruimtes aangeven welke geluidsfrequenties en volumes ze als irritant ervaren.

Aanvriezing
Een belangrijke technische factor die het geluidsniveau van een buitenunit beïnvloedt, is de aanvriezing van de verdamper. Zodra de buitentemperatuur richting het vriespunt gaat, groeit er ijs aan. Dat heeft effect op de luchtsnelheid, de ‘turbulentie’ van het koudemiddel, en de snelheid van de fan, wat allemaal meer – of een ander – geluid veroorzaakt. Vlak voordat een warmtepompsysteem in de ontdooicyclus gaat, is de hoeveelheid ijs het grootst en de geluidsproductie het hoogst.

In het laboratorium van AIT staat een proefopstelling met 64 microfoons en thermische camera’s waarmee is aangetoond dat de geluidstoename bij aanvriezing gemiddeld acht dB bedraagt. Toch lijkt volume niet de belangrijkste indicator voor ‘overlast’.

Mede op basis van onderzoek met proefpersonen blijkt volgens het AIT dat bepaalde toonsoorten een groter irriterend vermogen hebben dan volume. Bij een lager volume kunnen bepaalde geluiden dus als veel vervelender worden ervaren dan andere geluiden bij een hoger volume. Dat laatste is van belang bij het ontwerp van geluiddempende omkastingen: welke frequenties dempen ze precies?

Experimentele warmtepomp
Inmiddels heeft het AIT-team een voorlopige lijst met verbeterpunten opgesteld en er een kosten/baten-analyse aan opgehangen. Bovenaan de lijst staan maatregelen zoals het geluiddicht ‘inkapselen’ van de compressor en optimalisatie van de ventilatorluchtstromen. Bij andere maatregelen, zoals reductie van drukverliezen in de verdamper, pakt een kosten/batenalyse iets minder gunstig uit, en het effect van andere opties, bijvoorbeeld het tegengaan van aanvriezing, worden nog nader onderzocht.

Behalve met de afronding van deze lijst met mogelijke oplossingen is AIT in de weer met praktijktests. SilentAirHP is niet alleen de titel van het onderzoeksprogramma, het is ook de naam van een prototype warmtepomp waar experimentele aanpassingen in zijn doorgevoerd. Momenteel wordt dit prototype getest in de klimaatkamers van het AIT. Dit najaar wordt het onderzoek afgerond en zullen de resultaten worden gepubliceerd.

A- en C-weging van geluid
Voor het menselijk gehoor zijn niet alle geluidsfrequenties even gevoelig. Hoe ‘hard’ een toon binnenkomt, hangt niet alleen af van het geluiddrukniveau (kort door de bocht: volume) maar ook van de geluidsfrequentie. Om te meten in hoeverre geluid als overlast wordt ervaren, wordt geluid daarom ‘frequentie-afhankelijk’ gefilterd: een meetinstrument telt niet alle frequenties even sterk mee en ‘weegt’ ze op vier verschillende niveaus: A, B, C en D.

Bij het Zweedse instituut RISE, dat ook onderzoek verricht in het kader van Annex 51, worden A- en C-wegingen in gebruikt. Daarmee hebben de onderzoekers onder andere vastgesteld dat bij buitenunits van grondgebonden warmtepompen laagfrequent geluid soms sterker ´domineert’ dan bij lucht/water-systemen. Volgens de onderzoekers is het daarom raadzaam om verschillende onderzoeksmethoden te hanteren voor grondgebonden en lucht/water-warmtepompen. Als voor beide systemen een eigen methodiek wordt gebruikt, kunnen eindgebruikers mogelijke geluidsoverlast beter meewegen bij hun keuze voor een bepaald type warmtepomp.

Reageer op dit artikel