Onhoorbaar lawaai

Bij windturbines en warmtepompen zijn er vaak zorgen over geluidsoverlast. Maar het echte probleem gaat niet over het hoorbare geluid, maar over het (deels) onhoorbare geluid. Laag frequent geluid en infrageluid bestaat uit trillingen met frequenties onder de 100 Hz, die niet duidelijk hoorbaar zijn. Doordat er met de energietransitie steeds meer en grotere windturbines bijkomen en de overheid warmtepompen wil gaan verplichten, krijgen steeds meer mensen te maken met onhoorbaar lawaai, dat grote effecten kan hebben op de gezondheid.

Ziek van de warmtepomp en windturbine

De gezondheidsklachten van laag frequent geluid van windturbines en warmtepompen (airco’s) worden onder andere beschreven als het windturbine syndroom en vibro-acoustic disease. Het omvat een breed scala aan klachten zoals; slapeloosheid, hoofdpijn, oorsuizen, druk op de oren, hyperacusis, hartkloppingen, druk op de borst, duizeligheid, concentratiestoornissen, onrust en stress. Veel mensen weten niet dat deze klachten kunnen worden veroorzaakt door trillingen die je bijna niet kunt horen.

Geluidsnormen

De NSG richtlijn hanteert voor laag frequent geluid een maximum van 20 dB, maar er zijn in Nederland nog geen wettelijke normen voor. In Denemarken, waar men al langer bekend is met de gezondheidsproblemen van windturbines, zijn die normen er inmiddels wel, waardoor er op land geen nieuwe windturbines meer geplaatst mogen worden. Ook zijn er in Nederland geen afstandsnormen voor windturbines, waardoor je aangewezen bent op geluidsmetingen, die echter een heel jaar in beslag nemen en waarbij het geluid van dagen met harde wind wordt verrekend met windstille dagen, waardoor de waarde veel lager uitkomt dan het maximale geluid.

Afstand

Ook voor warmtepompen zijn er geen duidelijke afstandsnormen. Wel geldt er voor volgens het bouwbesluit een geluidsnorm van maximaal 40 dB(A) op de erfgrens, met een straffactor van 5 dB voor tonaal geluid. Omdat het geluid van apparaten standaard op 1 meter afstand wordt gemeten, moet zelfs een warmtepomp die 40 dB(A) geluid produceert, nog altijd op minimaal 1 meter afstand van de erfgrens worden geplaatst. In de praktijk maken warmtepompen veel meer lawaai dan 40 dB(A) en moet die afstand dus groter zijn.

Als je de afstand tot een geluidsbron verdubbeld, neemt de hoeveelheid decibel af met 6 dB. Een warmtepomp die op 1 meter afstand 64 dB(A) geluid produceert, geeft dan dus 58 dB op 2 meter afstand, 52 dB op 4 meter afstand en 46 dB op 8 meter afstand. 40 dB wordt dan pas op 16 meter afstand bereikt. Als de straffactor van 5 dB voor tonaal geluid wordt meegenomen, moet de afstand nog groter zijn. Maar zelfs als het geluid van een warmtepomp wel aan de norm voldoet, kan het nog steeds veel overlast veroorzaken.

Contactgeluid

Naast het geluid dat via de lucht wordt overgedragen, kun je ook last hebben van contactgeluid. Zo kunnen windturbines via de grond trillingen overdragen op huizen, waardoor deze zelfs op kilometers afstand veranderen in klankkasten. En bij warmtepompen kunnen via de leidingen of de ophanging ook trillingen worden overgedragen. Een paar kleine rubber dempers zijn vaak niet voldoende om de hevige trillingen van deze zware apparaten tegen te houden. Dat kan enkel met voldoende massa van de ondergrond en met op de juiste massa afgestemde dempers en veren.

Bromtoon

Alleen met de juiste verhoudingen in het massa-veer-dempersysteem kan overdracht van trillingen worden voorkomen. Omdat vering hierin meestal geheel ontbreekt, kunnen de trillingen naar andere huizen worden overgedragen en daarin extra geluid veroorzaken. Door resonantie ontstaan er boventonen met een hogere frequenties. Deze boventonen kunnen een verschiltoon veroorzaken, die vaak wordt waargenomen als een hinderlijke bromtoon. Deze bromtoon is echter niet voor iedereen hoorbaar en vaak is die ook niet meetbaar. Dat maakt het heel frustrerend voor mensen die er wel last van hebben.

A weging

De gangbare gedachte is dat alleen hard geluid gehoorschade kan veroorzaken. Maar geluidstrillingen die niet goed hoorbaar zijn, kunnen net zo goed schadelijk zijn. Dat is alleen moeilijk vast te stellen met een geluidsmeting. Een groot probleem is dat geluid standaard met de A-weging wordt gemeten.

dB(A) filter

De A-weging is een filter, waarbij een groot deel van het geluid van de lage frequenties weg wordt gefilterd met een meting in dB(A). Het geluid onder de 0 dB lijn tot aan de curve wordt helemaal genegeerd. Hoe lager de frequentie, hoe groter dat verschil wordt. Bij een frequentie van bijvoorbeeld 10 Hz zal de geluidsmeter bij een geluidsdruk van 70 dB nog steeds maar 0 dB(A) aangeven. Er wordt dan geoordeeld dat het volkomen stil is, terwijl de werkelijke geluidsdruk vergelijkbaar is met het geluid van een stofzuiger. Aangezien geluid meestal pas hoorbaar wordt bij ca. 20 dB, wordt de frequentie van 10 Hz pas hoorbaar als er 70+20 = 90 dB geluidsdruk aanwezig is en dat kan al gehoorschade veroorzaken.

De A weging is niet geschikt om laag frequent geluid te meten, maar ondanks dat dit bekend is, wordt het toch overal gebruikt en verkeerde conclusies aan verbonden. Door laag frequent geluid in dB(A) te meten en het vervolgens te vergelijken met gewoon geluid, worden er appels met peren vergeleken. Er wordt hiermee ten onrechte beweert dat warmtepompen, airco’s en windturbines stil zouden zijn, terwijl er wel degelijk sterke trillingen aanwezig zijn, waar je bij langdurige blootstelling ziek van kunt worden.

Blootstellingstijd

Naast het volume van laag frequent is ook de tijdsduur van blootstelling, de frequentie en het karakter van het geluid van belang. Bij geluidsnormen, die gehoorschade moeten voorkomen, wordt meestal uitgegaan van een maximale blootstellingstijd van 8 uur. Maar omdat windturbines en warmtepompen 24 uur per dag draaien, is de impact daarvan veel groter. Daarbij is er ‘s nachts geen tijd om te herstellen van de belasting, zeker als je er niet door kunt slapen. En doordat een warmtepomp ‘s nachts door de lagere temperaturen harder moet werken, zeker in de winter als het vriest, maakt deze dan meer geluid, terwijl het door het ontbreken van omgevingsgeluid en temperatuurinversie dan nog meer opvalt. Als er daarbij ook nog sprake is van tonaal- en/of pulserend geluid, wordt het nog indringender.

Tonaal geluid

Vaak is tonaal geluid hoorbaar als een bromtoon of pieptoon. Omdat er met de ene specifieke frequentie slechts een klein deel van het gehoor en de auditieve cortex intensief en continu wordt gestimuleerd, kan dat een sterke overprikkeling veroorzaken.

Je kunt de frequentie van tonaal geluid meten met een smartphone met de Spectroid app, Met deze app kun je het scherm van het frequentiespectrum met twee vingers uit elkaar vegen om nauwkeuriger te meten. Ook kun je laag frequent geluid meten met een PC en een microfoon, met spectrumlab. Kijk hier voor de Spectrumlab handleiding.

Pulserend geluid

Bij tonaal geluid is er in het frequentiespectrum bij één specifieke frequentie een duidelijke piek te zien, met daaronder een verticale lijn in de waterval. Als met Spectroid een piekfrequentie op en neer springt en de lijn van de waterval wordt onderbroken, is er sprake van een pulserend geluid. Dit wordt ook een amplitude modulatie genoemd.

Het voelt bij een pulserend geluid aan alsof iemand de volumeknop van een stereo installatie continu open- en dichtdraait. Dat geeft een sterk wisselende druk op de oren gevoel. En dat kun je ook waarnemen als het geluid met een lage frequentie niet duidelijk kunt horen is.

Staande golf

Als je de frequentie (f) weet, kun je vervolgens de golflengte (λ) berekenen, met de formule λ = v/f. De voortplantingssnelheid in lucht (v) is 343 m/s. Dus als de frequentie bijvoorbeeld 64 Hz is, dan wordt de golflengte 343/64= 5,4 meter. Als je nu in een huis woont dat 5,4 meter breed is, kan er een heel vervelend probleem optreden. Doordat de golflengte precies even groot is als de afstand tussen de muren, ontstaat een staande golf. Het geluid wordt daarbij wisselend versterkt, waardoor het twee keer zo hard klinkt.

Klankkast

Door een staande golf verandert je hele huis in een enorme klankkast. In het geval van laag frequent wordt het dan grote speakerkast van een subwoofer. Daarin wisselt continu het volume van het geluid, waardoor het pulserend en dus extra belastend wordt. Soms kan het dan helpen om ramen en deuren open te zetten, zodat de ruimte akoestisch gezien groter wordt en de geluidsdruk weg kan.

Bij een frequentie van 50 Hz is de golflengte 6,9 meter. Als deze golflengte groter is dan de breedte van een huis, past de golf niet meer tussen de muren. Dan kan het geluid ook worden versterkt, vooral langs muren en in hoeken van een afgesloten ruimte. Het is dan ongunstig om daar meubels of een bed, waar je lang verblijft, neer te zetten.

Boventonen

Door resonantie, bijvoorbeeld door een warmtepomp, die zonder goede vering en demping tegen een woning aan staat, kunnen er in een woning harmonische boventonen ontstaan. Zo is dat ook in dit voorbeeld, waarbij met een trilling van 50 Hz, duidelijke frequentiepieken bij 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400,450, 500, 550 Hz etc. zichtbaar worden. De verticale lijnen in de onderstaande waterval laten zien dat het geluid van de specifieke frequenties door de tijd heen constant aanwezig zijn en het geluid dus tonaal van karakter is.

Verschiltoon

Er kan een apart probleem ontstaan wanneer er twee verschillende piekfrequenties aanwezig zijn. Als je bijvoorbeeld twee frequenties hoort van 50 Hz en 64 Hz, maken de hersenen automatisch een verschiltoon aan van 64-14 = 14 Hz. Je neemt dan een verschiltoon waar, met een frequentie die je normaal gesproken alleen kunt horen met extreem hoge volumes (infrageluid).

Fantoomgeluid

Een verschiltoon is niet door iedereen even goed waarneembaar, waardoor niet iedereen even veel last van heeft van laag frequent geluid. Ook is een verschiltoon meestal niet meetbaar, wat het erg verwarrend maakt als je wil aantonen dat je toch echt iets hoort. Het fantoomgeluid van een verschiltoon wordt ook een binaural beat genoemd. Net zoals bij een staande golf, varieert het volume van een verschiltoon continu. De variatie in het volume, of de zweving, heeft een frequentie van de verschiltoon. Dus bij frequenties van 51 Hz en 50 Hz, ontstaat er een verschiltoon van 1 Hz, die iedere seconde in volume toe- en afneemt. Dit is een tonaal èn pulserend geluid, dat heel verstorend werkt.

Isolatie

Vaak is het moeilijk om de bron van laag frequent geluid te lokaliseren. Maar zelfs als je wel weet waardoor het wordt veroorzaakt, kan het lastig zijn om laag frequent geluid aan te pakken, omdat er geen specifieke normen voor zijn en het met een meting in dB(A) wordt weg gefilterd.

Laag frequent geluid kan door de grote golflengtes erg ver reiken. Een frequentie van bijvoorbeeld 10 Hz geeft een golflengte van maar liefst 34 meter. Bij een frequentie van 1 Hz is de golflengte zelfs 343 meter. Om laag frequent geluid tegen te houden, is een muur nodig die even dik is als de golflengte en dat is in de praktijk onmogelijk. Laag frequent geluid is ook niet te dempen met isolatie. Dat werkt zelfs tegengesteld, want isolatie filtert alleen het geluid van hoge frequenties. Daardoor blijft enkel het laag frequente geluid nog over en dan valt het juist nog meer op. Daarom hebben mensen in moderne, goed geïsoleerde huizen er vaak meer last van.

Maskeergeluid

Vaak hebben mensen, die zelf een warmtepomp hebben, er zelf minder last van dan de buren. Dat komt doordat de muren tussen woningen alleen de hoge frequenties weghalen. De buren horen daardoor enkel het laag frequente geluid. Daarnaast hebben de buren ook geen binnen-units, waarvan het geluid als een maskeergeluid kan werken en dat tonaal geluid afdekt . Dat principe kun je ook gebruiken voor een oplossing om laag frequent geluid beter hanteerbaar te maken, als je de bron van het geluid niet weet, of als je niets tegen de bron kunt doen.

Als je last hebt van tonaal laag frequent geluid, moet je daar paradoxaal genoeg meer geluid aan toevoegen om er minder last van te hebben. Door in het frequentiespectrum langs de piekfrequentie geluid toe te voegen, zal de piekfrequentie minder herkenbaar worden als een vaste toon. Dit kun je doen door een maskeergeluid te gebruiken.

Witte ruis

Voor een maskeergeluid wordt vaak witte ruis, roze ruis of bruine ruis gebruikt. Bij roze en bruine ruis klinken de lage frequenties harder. Daardoor lijkt het effectiever om laag frequent geluid af te dekken, maar het lage geluid maakt het ook belastend om lang naar te luisteren. Witte ruis is dan een neutraler alternatief. Witte ruis is een breedspectrum geluid, waarbij alle frequenties even hard klinken.

Doordat de witte ruis echter ook het geluid van de frequentie bevat waar je last van hebt, wordt die ene frequentie versterkt, waardoor die harder klinkt èn nog steeds opvalt. Dat kun je voorkomen door de overlast gevende frequentie in de witte ruis weg te filteren.

Gefilterde witte ruis

Door een specifieke frequentie in de witte ruis weg te filteren, ontstaat er een gat in het frequentiespectrum. Als je het aangepaste maskeergeluid vervolgens op een (grote) speaker afspeelt, kan tonaal laag frequent geluid uit de omgeving in dat gat wegvallen. Als het geluid ook pulserend van aard is, moet het maskeergeluid harder worden gezet om de pulsering ook op te vangen.

De ontbrekende grondtoon

Vaak zijn er in huis frequenties van 50 Hz en 100 Hz aanwezig. Dat wordt vaak veroorzaakt door elektrische apparaten, omdat die de 50 Hz netspanning gebruiken. Als je de frequentie van 50 Hz weg filtert, kan die nog steeds hoorbaar blijven als een fantoomgeluid. Dat komt doordat er door resonantie, harmonische boventonen ontstaan, van onder andere 100 en 150 Hz. Deze twee boventonen kunnen een verschiltoon genereren van 150-100 = 50 Hz. Hierdoor kan de weg gefilterde grondtoon van 50 Hz nog steeds waarneembaar blijven. Dat principe wordt de ontbrekende grondtoon genoemd. Om dat te voorkomen, moeten ook de boventonen weg worden gefilterd, zoals in de onderstaande afbeelding.

Het volgende geluidsbestand is gemaakt in het DAW muziekbewerkingsprogramma Reaper. Voor de witte ruis is gebruikt gemaakt van het geluidsbestand pure noise 1. Om specifieke frequenties weg te filteren is in Reaper een equalizer gebruikt (VST ReaEQ), met meerdere smalle band (notch) filters. Hiermee zijn de frequenties weg gefilterd van de 50 Hz grondtoon en de harmonische boventonen van 100, 150, 200, 250, 300, 350 Hz etc.. Tevens zijn de laagste frequenties onder 50 Hz weg gefilterd, omdat deze te belastend zijn. De hoge frequenties boven 1000 Hz hebben niet zoveel invloed op laag frequent geluid en zijn daarom ook weg gefilterd.

Het aangepaste witte ruis maskeergeluid kan helpen om laag frequent geluid van 50 Hz beter hanteerbaar te maken, dat wordt veroorzaakt door elektrische apparaten. Mogelijk is het maskeergeluid ook te gebruiken bij gevoeligheid voor (laag frequente) elektromagnetische straling. Gebruik daarbij zeker geen draadloze koptelefoon of speaker om het geluidsbestand af te spelen, omdat deze (bluetooth) straling afgeven.

Witte ruis maskeergeluid voor 50 Hz en boventonen

Witte Ruis Maskeergeluid 50 Hz en boventonen

Je kunt het geluidsbestand downloaden, door op de 3 puntjes rechts ervan te klikken, of door rechts te klikken op de geluidsbalk.

Tonaal maskeergeluid

Een witte ruis maskeergeluid is een breedspectrumgeluid, maar je kunt hiervoor ook losse tonen gebruiken, bijvoorbeeld van orgelmuziek. Bij de bouw van een orgel wordt het principe van de ontbrekende grondtoon gebruikt om lage bastonen waarneembaar te maken, zonder dat er hele lange pijpen voor nodig zijn. Dit betekent dat de lage tonen niet fysiek in de muziek aanwezig zijn en dus ook geen laag frequente stress kunnen veroorzaken. Het kan daardoor goed dienen als een tonaal maskeergeluid om andere lage tonen mee af te dekken.

Elektromagnetische straling

Een andere en minder bekende oorzaak voor de gevoeligheid voor laag frequent geluid is aardstraling. Deze elektro magnetische straling vanuit de aarde wordt ook geopatische stress genoemd. Het kan worden veroorzaakt door wateraders, currylijnen, hartmanlijnen, benkerlijnen of draaikolken. De trillingen van deze lijnen werken verstorend op de Schumann resonantie, waardoor het moeilijker wordt om te aarden. Daarbij kan aardstraling ook geluidsgolven versterken, waardoor de invloed van laag frequent geluid sterker wordt. Ook gepulste radiofrequente straling, zoals van wifi, bluetooth, dect en 5G kan hierbij aan bijdragen. Hier kun je daar meer over lezen.

Ing. Niels Bagchus

Meer informatie

Kaart met windturbines in Nederland

Facebook groep – Lotgenoten Laag frequent geluid

Lezing van Dr. Mariana Alves Pereira – Laag frequent geluid, Infrageluid en Vibro-acoustic disease