Effet d une rénovation thermique sur la performance acoustique de bâtiments

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1 Effet d une rénovation thermique sur la performance acoustique de bâtiments C. Guigou-Carter, R. Foret, M. Villot and J.-B. Chéné CSTB - Centre Scientifique et Technique du Bâtiment PAGE 1

2 Introduction Règlementation acoustique française ne s applique généralement pas dans le cadre de la rénovation d un bâtiment. Nombre de bâtiments soumis à une rénovation thermique va augmenter significativement dans les prochaines années pour des raisons d économie d énergie. Il devient donc important d analyser l effet d une rénovation thermique sur la performance acoustique d un bâtiment. Des solutions thermo-acoustiques pourraient être proposées si nécessaire pour améliorer à la fois la performance thermique et acoustique Etude présentée concerne un bâtiment des années 80. PAGE 2

3 Description du bâtiment 5 étages (R+5) 28 logements Garage en sous-sol Limite des appartements Ascenseur Escaliers Accès au garage Rez-de-chaussée Etages PAGE 3

4 Description du bâtiment Façade et murs séparatifs entre logements en béton de 20 cm Doublage thermique composé de 50 mm de polystyrène expansé PSE et d une plaque de plâtre BA13 est monté sur la façade Tous les planchers sont en béton de 20 cm Le plancher bas (entre le parking non chauffé et les logements du rez-de-chaussée) est traité avec un flocage de 40 mm en laine minérale Les fenêtres et les portes-fenêtres sont équipées d un simple vitrage de 4 mm Le toit terrasse inclut un traitement thermique extérieur correspondant à une couche de 50 mm d épaisseur de polystyrène expansé PSE avec un traitement d étanchéité à l eau et une couche de gravier de 2 cm PAGE 4

5 Description de la rénovation thermique Sur le plancher bas, une couche supplémentaire de 120 mm de laine minérale serait ajoutée Façade pourrait être traitée soit avec une isolation thermique par l extérieur (ITE) soit en replaçant le doublage thermique intérieur par un plus efficace thermiquement et plus épais (ITI) ITI = 80 mm PSE avec plaque de plâtre BA10 ITE = 150 mm PSE avec un enduit de finition de 6 mm Fenêtre et portes-fenêtres seraient équipées avec des doubles vitrages 4/16/4 et une entrée d air Le traitement thermique du toit terrasse serait remplacé par une nouvelle couche de PSE en 120 mm PAGE 5

6 Outils de prédiction acoustique Logiciel ACOUBAT basé sur les normes NF EN , -2, -3 and -6 est utilisé pour évaluer la performance acoustique du bâtiment avant et après rénovation. La performance acoustique des différentes parois sans et avec les solutions de rénovation proposées peut être évaluée à partir des composants de la base de données ACOUBAT Sound ou de données mesurées en laboratoire, soit prédite à l aide d un logiciel de prédiction CASC Le logiciel de prédiction CASC est basé sur une approche de matrice de transfert et est utilisé pour évaluer l indice d affaiblissement acoustique, le coefficient d absorption acoustique, le niveau de bruit d impact (machine à choc normalisée), le niveau de bruie de pluie pour des composants du bâtiment PAGE 6

7 Règlementation acoustique française La performance acoustique des logements du bâtiment avant et après rénovation thermique est comparée aux niveaux de la règlementation acoustique française pour les bâtiments d habitation neufs Emission Réception D nt,a en db L nt,w en db D nt,a,tr en db Garage Séjour/Chambre Cuisine/Salle d eau Séjour/Chambre Séjour/Chambre Cuisine/Salle d eau Espace extérieur Séjour/Chambre Cuisine PAGE 7

8 Configuration du bâtiment Séjour (4.4x3.6 m 2 ) Cuisine (2.2x3 m 2 ) Chambre (3x3.9 m 2 ) Chambre (2.4x3.9 m 2 ) Toit terrasse Chambre (2.4x3.9 m 2 ) ou Cuisine (2.2x3 m 2 ) Cuisine (2.2x3 m 2 ) Séjour (4.4x3.6 m 2 ) Garage (6x6 m 2 ) PAGE 8

9 Rénovation plancher bas Augmentation de l épaisseur du flocage de 40 à 160 mm ( mm) -> minimum de performance acoustique se déplace de 1000 Hz à 250 Hz DR (db) Flocage Original 40 mm Flocage Rénovation mm Ce minimum de performance acoustique associé à la résonance de l onde de compression se propageant dans le squelette du matériau fibreux Fréquence (Hz) Flocage Original 40 mm Flocage Rénovation mm D(R w +C) direct -3 db -1 db PAGE 9

10 Rénovation de la façade Le nouveau doublage intérieur ITI est globalement associé à une performance acoustique meilleure que celui existant d origine dans le bâtiment. La performance acoustique du système ITE considéré est largement négative autour des tiers d octave 315 et 400 Hz à cause d une fréquence de résonance DR (db) ITI Original (50+13mm) ITI Rénovation (80+10) ITE Rénovation (150mm) Fréquence (Hz) D(R w +C) direct D(R w +C tr ) direct ITI Original (50+13mm) -3 db -4 db ITI Rénovation (80+10mm) -1 db -1 db ITE Rénovation (150mm) -6 db -4 db PAGE 10

11 R (db) Rénovation des fenêtres Excepté à la fréquence masse-ressort-masse, la fenêtre avec un double vitrage correspond à une meilleure performance acoustique que celle du simple vitrage Original - Fenêtre avec simple vitrage (4mm) Rénovation - Fenêtre avec double vitrage (4-16-4) 0 Fréquence (Hz) Original Simple vitrage 4 mm Rénovation - Double vitrage R w +C tr 24 db 29 db PAGE 11

12 Rénovation du toit terrasse 30 Augmentation de l épaisseur du PSE associée à une diminution de la fréquence de résonance vers les basses fréquences DR (db) Performance acoustique du système de couverture le plus épais plus faible dans les basses fréquences (tiers d octave entre 100 et 160 Hz) Fréquence (Hz) Couverture Originale - PSE 50 mm Couverture Rénovée - PSE 120 mm D(R w +C tr ) direct Couverture Originale - PSE 50 mm -5 db Couverture Rénovée - PSE120 mm -6 db PAGE 12

13 Isolement vis-à-vis de l extérieur - Façade Changement de fenêtre avec un vitrage simple à un double vitrage a le plus d influence sur l isolement de façade ; une modification du doublage thermique intérieur ou l ajout d un doublage thermique extérieur a peu ou pas d effet sur l isolement de façade obtenu Indice D nt,a,tr est dans tous les cas supérieur à la valeur exigée de 30 db dans le neuf Ajout d une entrée d air de performance D n,e,w+ctr =36 db réduit généralement l isolement de façade de 2 à 3 db; une entrée d air de performance D n,e,w+ctr =42 db, de seulement 1-2 db. D nt,a,tr en db Situation Originale Double vitrage Double vitrage + ITI Double vitrage + ITE Double vitrage + Entrée d air 36 db + ITI Double vitrage + Entrée d air 42 db + ITI Cuisine Séjour Grande chambre Petite chambre PAGE 13

14 Isolement vis-à-vis de l extérieur - Toiture Avant rénovation thermique, le chemin acoustique associé à la façade comportant une baie vitrée est le plus pénalisant sur l isolement aux bruits extérieurs. Après rénovation thermique, le chemin latéral associé à la toiture terrasse est légèrement diminué et influe légèrement en basses fréquences (tiers d octave 100 et 160 Hz) sur l isolement acoustique global. Le chemin prépondérant sur l isolement acoustique après rénovation thermique reste tout de même celui associé à la façade comportant la baie vitrée D nt,a,tr en db Situation Originale Double vitrage Double vitrage + ITI + ITE Toiture Double vitrage + ITE + ITE Toiture Double vitrage + Entrée d air 42 db + ITI +ITE Toiture Cuisine Séjour PAGE 14

15 Isolement acoustique par rapport au garage Modification du doublage thermique intérieur ITI et l ajout de 12 cm supplémentaire de laine minérale à la couche originale de flocage sont associés à une diminution de 1dB de l isolement vertical entre le garage et une chambre ou une cuisine. Les niveaux d isolement acoustique par rapport au garage sont inférieurs à ceux requis pour une nouvelle construction spécialement pour une chambre De nouveaux types de solution thermo-acoustique intégrant un système de découplage entre le plancher et l isolant doivent être développés et mis au point pour palier à ce problème. D nt,a en db Garage Chambre Règlementaire neuf Situation Originale Rénovation - ITI + couche supplémentaire en laine minérale Garage Cuisine PAGE 15

16 Conclusions Effet d une rénovation thermique sur la performance acoustique d un bâtiment des années 80 a été étudié Changement de fenêtre en passant d un simple vitrage à un double vitrage a un effet important et positif sur l isolement de façade ; cet effet peut-être réduit si une entrée d air est montée sur la menuiserie de la fenêtre La rénovation thermique sur le plancher bas entre le garage en sous-sol et un logement au rez-de-chaussée a un effet négatif sur l isolement acoustique Des solutions spécifiques thermoacoustiques doivent être développées pour ce type de rénovation Des mesures sur site ont été effectuées pour ce type de bâtiment et sont en accord avec les résultats présentés D autres types de bâtiment sont en train d être considérés avec la rénovation thermique associée PAGE 16

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