Formation 2013 Bâtiment Durable

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1 Formation 2013 Bâtiment Durable ACOUSTIQUE Bruxelles Environnement ABSORBANTS ACOUSTIQUES Sophie MERSCH, Ir arch. CENTRE URBAIN 18 avril 2013 Formation mise en œuvre par le Centre Urbain

2 Objectifs et plan de l exposé Absorbants acoustiques Objectif: bases permettant le choix des traitements de correction acoustique à mettre en œuvre en fonction du contexte architectural et sonore Mécanisme de l absorption acoustique, Absorbants poreux, Membranes, Résonateurs, Systèmes mixtes. 2

3 Solutions contre un temps de réverbération excessif Principe des mécanismes d absorption a A B C C B A A. ABSORPTION POREUSE Matériaux poreux non recouverts à HAUTES FRÉQUENCES : 1400 Hz B. RÉSONATEURS PERFORÉS Matériaux poreux derrière des panneaux perforés à MOYENNES FRÉQUENCES : 300 Hz 1500 Hz f[hz] C. DIAPHRAGMES - RÉSONATEURS MEMBRANES Matériaux poreux derrière des panneaux non perforés (p.ex. multiplex) à BASSES FRÉQUENCES : < 300 Hz 3

4 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les laines A laine minérale 4

5 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les mousses (à cellules ouvertes) A 5

6 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Différence entre isolants thermiques et absorbants acoustiques A Tous les absorbants acoustiques sont des isolants thermiques, mais l inverse n est pas vrai: les isolants à cellules fermées n absorbent pas le son. Attention! Il n est pas toujours facile de distinguer les mousses à cellules ouvertes et à cellules fermées. PIR polyéthylène polystyrène EPDM 6

7 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Influence de l épaisseur du matériau A Pour être efficace, la couche de matériau poreux doit être égale au moins à un quart de la longueur d onde l (l = 340/f). Très efficace pour les hautes fréquences. Problème pour les basses fréquences : à 100 Hz il faudrait donc 85 cm d épaisseur d absorbant à plus le matériau sera épais, plus il sera efficace dans les basses fréquences à Au-delà de 5000 Hz : absorption possible par les revêtements de sol poreux (moquette, tapis ), les vêtements, les tentures 7

8 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Influence d un plenum derrière l absorbant A (a) (b) Faux-plafonds en matériaux poreux : intérêt d avoir un plenum derrière ceux-ci pour permettre une meilleure absorption des basses fréquences. 8

9 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les plafonds absorbants A 9

10 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les «ciels» acoustiques A JCW Ecophon Texaa Ecophon 10

11 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les «ciels» acoustiques A Texaa 11

12 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les baffles acoustiques A DNV Rockfon 12

13 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les baffles acoustiques A Texaa 13

14 Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Revêtements muraux absorbants A Troldtekt Wenger 14

15 Solutions contre un temps de réverbération excessif Revêtements muraux absorbants A Anne Kyyrö Quinn Ronan et Erwan Bouroullec Anne Kyyrö Quinn Simone Pheulpin 15

16 Solutions contre un temps de réverbération excessif Ecrans de séparation absorbants A Attention: dans les grands espaces, si le plafond est réfléchissant, des écrans absorbants ne suffisent pas à traiter aussi le plafond 16

17 Solutions contre un temps de réverbération excessif Enduits absorbants A 17

18 Solutions contre un temps de réverbération excessif Enduits absorbants Sur support rigide: α w = 0.4 (1 cm) à 0.7 (3 cm) Sur support souple : α w = 0.6 à 0.9 (en fonction de l ép.) Sur plaques de plâtre suspendues : gains 125 Hz Hz 18

19 Solutions contre un temps de réverbération excessif Finitions de sol absorbantes A Les moquettes et tapis 19

20 Solutions contre un temps de réverbération excessif Principe des mécanismes d absorption a A B C C B A A. ABSORPTION POREUSE Matériaux poreux non recouverts à HAUTES FRÉQUENCES : 1400 Hz B. RÉSONATEURS PERFORÉS Matériaux poreux derrière des panneaux perforés à MOYENNES FRÉQUENCES : 300 Hz 1500 Hz f[hz] C. DIAPHRAGMES - RÉSONATEURS MEMBRANES Matériaux poreux derrière des panneaux non perforés (p.ex. multiplex) à BASSES FRÉQUENCES : < 300 Hz 20

21 Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des diaphragmes C Diaphragmes ou panneaux acoustiques = panneaux placés à une distance d un mur. Vibrations sonores à vibration du panneau + de la lame d air à masse lourde, vibre en basses fréquences. à Domaine d action : BASSES FREQUENCES, surtout à la fréquence propre du panneau : f 0 = 60 d Avec : d : distance par rapport au mur (m), ρ s : masse par unité de surface du panneau (kg/m²). ρ s Exemple : 1. Soit un panneau de contreplaqué tel que ρ s = 5 kg/m², à 8 cm du mur à sa fréquence propre = 95 Hz. 2. A quelle distance du mur faut-il le placer pour combattre une résonance gênante à 130 Hz? Si on place un matériau absorbant entre le panneau et le mur à absorption sur une zone fréquentielle plus large. 21

22 Réverbération à l intérieur des locaux Panel resonators C Applications Suspended ceilings Access floors Wall linings No influence from paint, varnish, wallpaper, Mostly combined with other absorption mechanisms Covered with porous material to add high frequency absorption 22

23 Réverbération à l intérieur des locaux C Coefficient d absorption des diaphragmes Diaphragmes ou panneaux acoustiques = panneaux placés à une distance d un mur. Coefficient d absorption pour des matelas de laine minérale habillés avec une membrane (0.15 kg/m²) en chambre réverbérante. Pointillés. Membrane directement placée sur 1.5 cm de laine minérale, directement sur la paroi de béton; Ligne pointillée Membrane directement placée sur 3 cm de laine minérale, directement sur la paroi de béton; Ligne pleine Membrane directement placée sur 7 cm de laine minérale, directement sur la paroi de béton. 23

24 Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des résonateurs B Résonateur ponctuel (de Helmholtz) = élément formé d un goulot et d une cavité (exemple : bouteille) Vibrations sonores à vibration à la fréquence propre à Amplification à courte distance, Atténuation à une distance plus éloignée. Principe : il prend de l énergie dans la salle pour réaliser l amplification à proximité du goulot. Bilan énergétique total de la salle : moins d énergie à cette fréquence dans le reste de la salle. On peut l assimiler à une masse sur ressort. à Domaine d action : FREQUENCE PROPRE DU SYSTEME : f 0 = 1 2π Avec : S : surface du goulot, l : longueur du goulot, P 0 : pression atmosphérique statique ( Pa), 0 V : volume de la cavité (hors goulot), 0lV ρ 0 : masse volumique de l air (1.2 kg/m³ à 20 C), γ : constante thermodynamique = 1.4. γp S ρ 24

25 Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des résonateurs B Résonateur de Helmholtz résonateurs acoustiques pour limiter les effets de résonance dans la nef du musée d Orsay Vase de Vitruve 25

26 Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des résonateurs B Résonateur de Helmholtz On peut le combiner à un absorbant 26

27 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur (a) (b) 27

28 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur (a) (b) Intérêt d un matériau poreux dans le creux 28

29 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Résonateurs plafonds perforés tendus 29

30 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Résonateurs 30

31 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur 31

32 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur 32

33 Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur brique perforée - Terreal tôle perforée 33

34 Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des matériaux Le traitement d un local peut faire appel à une combinaison des trois techniques : 34

35 Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des matériaux Le traitement d un local peut faire appel à une combinaison des trois techniques : 35

36 Informations sur les produits absorbants (liste non exhaustive)

37 Bibliographie du paragraphe compléments d informations L ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT PAR L EXEMPLE M. Meisser Le Moniteur, Paris ACOUSTIQUE PRATIQUE J. Desmons EDIPA, Paris ACOUSTIQUE & VIBRATIONS Comité Scientifique et Technique des Industries Climatiques, Saint-Rémylès-Chevreuse BOUWAKOESTIEK G. Vermeir Faculteit Toegepaste Wetenschappen, K.U. Leuven CORRECTION ET ISOLATION ACOUSTIQUE J. Boeckstael / M. Van Damme Institut Supérieur Industriel de la Communauté Française, Mons INITIATION A L ACOUSTIQUE A. Fischetti BELIN, Paris LA PRATIQUE DE L ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS J. Pujolle Editions du Moniteur, Paris ZAALAKOESTIEK D. De Vries Hogere Cursus Akoestiek, Antwerpen