MAART 2017 | JAARGANG 28
NR 3
Lucht en geluid
Tegengeluid Aanpak stadslucht Emissie-arm veevoer Andere wet, meer dB’s Slijtage-emissies Berekend geluid Houtkachels
NP/MILMAGA-MI17003
DESTRUCTIEVE INTERFERENTIE Geluidshinder met geluid bestrijden Geluidsoverlast bezorgt honderdduizenden Nederlanders slapeloze nachten, leidt tot gezondheidsproblemen en zelfs vroegtijdig overlijden. Weg- en vliegverkeer zijn de belangrijkste bronnen, maar laagfrequent geluid van elektriciteitstransformators, (wind)turbines en ventilatiesystemen staan ook hoog de ergernislijst. Kan antigeluid hier iets uitrichten? HARRY VAN DOOREN
K
orte geluidsgolven in het hogere frequentiebereik zijn redelijk goed te beheersen met fysieke aanpassingen als isolatie, demping en barrières. Denk aan geluidswallen en -schermen langs de snelweg. Deze passieve geluidsbeheersing schiet tekort voor lange golven en lage frequenties. Daarvoor is actieve geluidsbeheersing met antigeluid in theorie een oplossing. Antigeluid is een geluid dat een ander geluid opheft met een tegengestelde fase. In tijden dat elektronica goedkoop is en zelfs een minicomputer voldoende rekenkracht heeft, wordt antigeluid geproduceerd met microfoons en luidsprekers die door software (-algoritmes) worden aangestuurd. In vaktermen: destructieve interferentie. Antigeluid (ANC, active noise control, -canceling of - reductie) wordt al meer dan een halve eeuw met wisselend succes ingezet. Het eerste patent dateert uit de jaren dertig. Overtuigende (commerciële) resultaten worden deze eeuw geboekt in auto’s. Vanwege zuinigheids- en milieu-eisen worden die lichter en met minder geluidsisolatie gebouwd, waardoor meer geluid de cabine binnendringt. Door slim gebruik te maken van de in de auto aanwezige speakers, kan met behulp van microfoontjes antigeluid worden gegenereerd dat zich aanpast aan de belading en snelheid. ‘In-car-entertainment’ kan ongewenste rijgeluiden zelfs vervangen door spectaculaire effecten, waardoor een eenvoudige Ford Fiesta - indien gewenst - kan brullen als een Ferrari.
Stilte tussen de oren In audioland worden steeds vaker koptelefoons met active noise canceling aangeboden. Deze modellen zijn voorzien van microfoons die omgevingsgeluid meten, omzetten in een golf die het exacte negatief is van dat geluid, en die weer mengt met het audiosignaal. Antigeluid dat omgevingsruis decimeert. Dankzij dit effect hoef je de muziek niet keihard te zetten om er toch on22 MILIEUMAGAZINE | NR 3 | MAART 2017
gestoord van te genieten. De techniek is ontwikkeld om piloten te vrijwaren van gehoorbeschadiging. Deze koptelefoons zijn dan ook een prima reispartner in het vliegtuig. Ook mensen die zich willen concentreren op hun werk of in een huis wonen waar ongewenste geluiden binnendringen, kunnen zo’n koptelefoon opzetten. Lopende onderzoeken richten zich op antigeluidpanelen die het complete vliegtuig van de zware isolatielaag
Diverse koptelefoons, zoals deze ‘QuietComfort_35_wireless’ van BOSE, hebben active noise canceling
MERFORD
LUCHT EN GELUID
MERFORD
‘Active noise reduction’ in een transformatorhuisje te Poeldijk met behulp van 24 in een kast geplaatste systemen
kan verlossen, waardoor het zuiniger en milieuvriendelijker wordt. Het eerste succesje in de lucht is de SAAB-2000 waar door ANC en vibration-control het geluid van de propellers in het vliegtuig met 15 tot 18 db wordt verminderd. De beperking van deze aanpak is dat het alleen goed werkt wanneer het hoofd van de passagier zich tussen de in de hoofdsteun geplaatste speakers bevindt. Dit is het algemeen het dilemma van ANC. Reductie aan de bron vereist krachtige apparatuur. Reductie op de plek waar de overlast wordt ervaren, kan in theorie met lichtere apparatuur, maar daarmee wordt de oplossing zeer individueel en positiebepaald. Wie zich buiten het ANC-bereik begeeft, heeft er niks meer aan. Dat was ook de reden dat een proef met ANC in huizen rondom Schiphol faalde. Geluidsreductie was zeker mogelijk, maar verandering van slaaphouding kon het effect al teniet doen.
De praktijk De professionele geluidsbestrijders van Merford bouwden voor Westland Infra Netwerkbeheer in Poeldijk met succes een antigeluidopstelling achter het ventila-
tierooster van de traforuimte in een woonwijk. Microfoons registreren het geluid en speakers zenden een tegengesteld signaal uit in dezelfde frequentie. Dat reduceert het geluidsniveau aan de buitenzijde van het rooster met 6 (100 Hz) tot 13 dB (200 Hz). Merfordaccountmanager Cees Bassa: “Door het geluid van de transformator met tegengesteld geluid te bestrijden en 24/7 op afstand te monitoren, weten we dat het systeem foutloos werkt en de omwonenden beschermt tegen een te hoog geluidsniveau. Het geluid is niet volledig weg, maar gereduceerd tot dragelijke proporties.” Studenten van de HAN pakten een vergelijkbaar probleem anders aan. Zij ontwikkelden een sensor die de door een trafo veroorzaakte trillingen op het raam van een woonhuis meet. Een microcontroller genereert tegengestelde trillingen. Hierdoor gaat het geluid in de huizen tussen de 15 tot 18 decibel omlaag. Lector Rob Ross relativeert het succes: “de technologie is nog niet marktrijp. Het apparaat produceert geluiden van zichzelf en de vormgeving is nog niet optimaal.” Antigeluid werkt volgens Ross vooralsnog bij kleine transformators. “Bij grote transformators in het veld zijn de bijgeluiden complex en gevoelig voor interferentie. Ik zeg niet dat je daar geen algoritmes voor kan ontwikkelen, maar de kans dat het niet goed, of niet goed genoeg werkt, blijft groot. Dan kan je beter - en voor hetzelfde geld - een geluidswal optrekken. Die ‘doet’ het altijd.” Bassa: “Voor een geluidswal moet je de ruimte hebben. Je hebt geluiddempers nodig en ventilatoren om de warmteafvoer van de transformator te garanderen.”
Geruisloos ventileren ANC is zeer geschikt om geluidsoverlast van ventilatie en aircosystemen te verminderen. Het zijn repetitieve geluiden in een statische omgeving, voorspelbaar en beheersbaar. Een aantal bedrijven -waaronder Merford - heeft bewezen effectieve oplossingen ontwikkeld, maar toe nu toe ongeschikt voor huishoudelijke toepassing wegens prijs, formaat en energie-efficiency. Moderne energiezuinige huizen zijn standaard voorzien van gemotoriseerde ventilatiesystemen die een bron van irritant geluid kunnen zijn. Soms omdat ze slecht zijn ontworpen, maar vaak is de brom inherent aan het systeem dat altijd aan staat. Een deel van het geluid is terug te dringen door buizen te gebruiken met een akoestische isolatiemantel of door absorptiemateriaal in de luchtkanalen aan te brengen. Tegen de laagste frequenties helpt dat niet. Het Duitse Fraunhofer instituut onderzoekt hoe met eenvoudige schaalbare antigeluidsmodules ook de laagste frequenties zijn te smoren, al dan niet geïntegreerd in de passieve geluidsreductievoorzieningen. De combinatie van passieve en actieve reductie in een geïntegreerd ontwerp lijkt een voorwaarde om tot een oplossing te komen die betaalbaar is en niet teveel extra energie vraagt. Om de beginvraag te herhalen: kan antigeluid iets uitrichten? Het antwoord is ja, in specifieke situaties met een constant geluidspatroon en bij niet-complexe ruimtekarakteristieken. Alle hoeken van een 3D-ruimte effectief van ongewenste herrie ontdoen, is nog toekomstmuziek, maar met steeds goedkopere, kleinere n snell elektronica en snelle computers hoeft dat geen verre toekomst te zijn. MAART 2017 | NR 3 | MILIEUMAGAZINE 23