Formation 2013 Bâtiment Durable

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1 Formation 2013 Bâtiment Durable ACOUSTIQUE Bruxelles Environnement ISOLATION ACOUSTIQUE DES FAÇADES Debby WUYTS, Ir CSTC-WTCB GUIDANCE ÉCO-CONSTRUCTION ET DÉVELOPPEMENT DURABLE 2 mai 2013 Formation mise en œuvre par le Centre Urbain

2 Objectifs et plan de l exposé Isolation acoustique Eléments de façade (fenêtres, grilles de ventilation,...) a une influence sur... - Grandeurs - Exigences - Calculs - Mesure de contrôle Isolation acoustique de la façade est calculé à partir de... 2

3 Isolation acoustique des façades: les exigences anciennes exigences relatives à l isolation des façades Classification propre à la Belgique (catégories Va, Vb, ) NBN S :1977 Hôpitaux, bureaux, maisons de retraite, hôtels, (bâtiments scolaires),... Modifications profondes du climat acoustique par rapport à 1977 NBN S :2008 nouvelles exigences relatives à l isolation des façades pour les immeubles d habitation Grandeurs européennes : D Atr, R Atr Exigences réactualisées Appliquées à chaque pan de façade (living, cuisine, bureau, chambre à coucher) Règles de dimensionnement disponibles (EN ) Mesures de contrôle in situ réalistes 3

4 Isolation acoustique des façades : «anciennes» exigences NBN S :1977 «Critères de l isolation acoustique» - Immeubles d habitation - Bâtiments scolaires - Immeubles de bureaux - Hôpitaux - Hôtels - Maisons de retraite Catégories de façade minimales ( sub ) et recommandées ( super ) Catégories de façade : Va, Vb, Vc et Vd 4

5 Isolation acoustique des façades : «anciennes» exigences Courbes limites NBN S :1977 tableau de transposition indicatif NBN S catégorie de façade D 2m,nT,w EN ISO (C;Ctr) Va 41 db (-1;-3) db Vb 36 db (-1;-4) db Vc 31 db (-1;-4) db Vd 26 db (-1;-4) db D 2m,nT,w calculé selon EN ISO avec spectres limites NBN en tant que valeurs de mesure 5

6 Isolation acoustique des façades : «anciennes» exigences Immeubles de bureaux Catégories de façade minimales et recommandées selon NBN S :1977 Catégories de façade minimales (subscript) et recommandées (superscript) Va (supérieures), Vb, Vc, Vd inférieures) Exigences isolation façades en fonction de l affectation du local et de la classe d environnement en intervalles de 10 db : de 55 db(a) à > 75 db(a) Catégories de façade plus strictes selon bruit extérieur croissant Toutefois des niveaux de bruit plus élevés tolérés à l intérieur lors du bruit extérieur croissant 6

7 Isolation acoustique des façades : «anciennes» exigences Hôpitaux, hôtels, maisons de retraite Catégories de façade minimales et recommandées selon NBN S :1977 7

8 NBN S : immeubles d habitation (2008) 8

9 NBN S : immeubles d habitation (2008) Isolation acoustique des façades: exigences pour le pan de façade et les éléments de façade D Atr R Atr Isolement acoustique du pan de façade complet Performances des éléménts de façade isolés = résultat global, mesuré in situ = caractéristique du produit, mesuré en labo 9

10 NBN S : immeubles d habitation (2008) Objectif: niveau de bruit maximal L aeq dans les locaux intérieurs, en fonction de : Niveau de confort souhaité (normal ou supérieur), Période nuit/jour, Affectation des espaces. Période jour (living, cuisine, bureau, chambre à coucher) : confort acoustique normal: max. 34 db confort acoustique supérieur: max. 30 db Période nuit (chambres à coucher) : confort acoustique normal: max. 29 db confort acoustique supérieur: max. 25 db Niveau de bruit diminue de 5 db au minimum pendant la nuit => ok Pour garantir ces niveaux maximaux à l intérieur : fixer les exigences minimales pour l isolation au bruit aérien par pan de façade 10

11 NBN S : immeubles d habitation (2008) Notions de Façade Pan de façade Elément de façade 11

12 L isolement acoustique standardisé D 2m,nT,w = D Atr (mesuré in situ) 12

13 L isolement acoustique standardisé D 2m,nT,w = D Atr (mesuré in situ) 13

14 L isolement acoustique standardisé D 2m,nT,w = D Atr (mesuré in situ) D Atr = D 2m,nT,w + C tr = isolement acoustique du pan de façade (détermination selon EN ISO 140-5) D 2m,nT = L 1,2m L log(T/T 0 ) L 1,2m : Niveau d émission à l extérieur à 2 m du pan de façade suite à une source de bruit ± 100 db sous 45 Mesure du niveau d émission à 2 m devant la façade L 2 : Niveau de réception à l intérieur [db] T : Temps de réverbération à l intérieur [s] T 0 : Temps de réverbération de réf. = 0.5 s (V>=30); 0.3 s (V=<20 m³) Ramener le niveau de réception à l intérieur à une chambre meublée standard source de bruit = hautparleur sous 45 (bruit rose) 14

15 L isolement acoustique standardisé D 2m,nT,w = D Atr (mesuré in situ) D Atr = D 2m,nT,w + C tr = isolement acoustique du pan de façade (détermination selon EN ISO 140-5) D 2m,nT = L 1,2m L log(T/T 0 ) Valeur par bande de fréquences (bandes de tiers d octaves 100 Hz 3150 Hz) L 1,2m : Niveau d émission à l extérieur à 2 m du pan de façade suite à source de bruit ± 100 db sous 45 L 2 : Niveau de réception à l intérieur [db] T : Temps de réverbération à l intérieur [s] T 0 : Temps de réverbération de réf.= 0.5 s (V>30); 0.3 s (V<20 m³) Calcul valeur unique (selon EN ISO 717-1) D 2m,nT,w (C;C tr ) D 2m,nT,w + C tr = D Atr Bvb. : D 2m,nT,w (C;C tr ) = 39 (-1;-4) db D Atr = 39-4 = 35 db 15

16 L isolement acoustique standardisé D 2m,nT,w = D Atr (mesuré in situ) Exigences de performance pour isolement acoustique des façades des habitations (NBN S ) formulées en D Atr 80 Spectre d isolation D2m,nT ramené à une valeur 70 unique D 2m,nT,w avec deux termes d adaptation spectraux D 2m,nT D 2m,nT,w (C,C tr ) R [db] 60 Procédure normalisée par ISO 717-1: isolement acoustique standardisé pondéré Exigences isolation acoustique des façades en NBN S f [Hz] D 2m,nT,w + C tr = D Atr = L isolation ressentie réellement dans le bâtiment soumis à l exigence, et ce pour chaque pan de façade 16

17 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Valeur D atr par pan de façade doit répondre à : Avec (1) : L A [db] : niveau de bruit à l extérieur, calculé à partir du niveau de référence L aref selon annexe B, m [db] : m = 3 db dans le cas où simultanément : - l espace à protéger possède encore un autre pan de façade, - L A > 60 db pour les deux pans de façade, - les deux pans de façade contiennent au moins un élément dont le R Atr < 48 db (p.ex. fenêtre) m = 0 db dans tous les autres cas 17

18 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Valeur D atr par pan de façade doit répondre à : Avec (2) : L exigence (2) pour les chambres à coucher n est d application que si : En période nocturne (22h 6h), on rencontre au moins trois fois par nuit un niveau de bruit L Aeq,1s,max,T 70 db, causé par : - Soit un bruit de trafic aérien, - Soit un bruit de trafic ferroviaire. Les valeurs obtenues dans ce cas ne conduisent pas nécessairement à un niveau de confort satisfaisant!! 18

19 This image cannot currently be displayed. Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) 19

20 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Détermination du niveau de bruit de référence L Aref Sur base de mesures à 2 m de hauteur et à 2 m perpendiculairement à la façade la plus exposée L Aref = la plus élevée des deux valeurs - L Aeq,30min entre 06h00 et 22h00 (journée)* - L Aeq,30min + 5 db entre 22h00 et 06u00 (soir et nuit)* * A un moment représentatif d une nuisance possible générée par le bruit dans l environnement + terme de réflexion 3 db! Mesure sur un terrain nu L = 70 db(a) L Aref = 73 db(a) 20

21 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Détermination du niveau de bruit de référence L Aref Sur base des descriptions-type dans la norme (moins précises mais plus sûres). 21

22 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Détermination du niveau de bruit de référence L Aref Sur base des descriptions-type dans la norme (moins précises mais plus sûres). 22

23 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Détermination du niveau de bruit de référence L Aref Données: Bâtiment situé le long de la N3 en Korbeek-Lo Living situé à l arrière du bâtiment Soit effectuer une mesure, Soit utiliser les tableaux. Route nationale: L Aref > 77 db Pour la façade avant du bâtiment. 23

24 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Figures dans l annexe B: calcul de la valeur L A pour chaque pan de façade à partir de la valeur L aref mesurée 24

25 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Détermination du niveau de bruit L A devant le pan de façade étudié Données utiles Bâtiment situé le long de la N3 en Korbeek-Lo L Aref > 77 db devant le bâtiment Pour le pan de façade à l arrière du bâtiment :. LA = LAref 13 = = db

26 Détermination de l exigence de l isolation acoustique des façades à respecter D Atr (pan de façade) Détermination du niveau de bruit in situ D atr à respecter Données utiles L A = 64 db pour le pan de façade à l arrière m = 0 (seulement un pan de façade exposé) Calcul de l exigence à respecter pour le pan de façade à l arrière : DAtr LA 34 + m = = 30 db 26

27 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) De l exigence au pan de façade vers l exigence aux fenêtres et vitrages D Atr Isolement acoustique du pan de façade complet = résultat global, mesuré in situ R atr Performances des éléménts de façade isolés = caractéristique du produit, mesuré en labo 27

28 Mesure de l isolement acoustique en laboratoire R Atr (= R w + C tr ) Détermination de l indice d affaiblissement acoustique R pour vitrages et fenêtres (EN ISO :2010) Le rapport entre la puissance incidente côté émission et la puissance transmise côté réception est très grand! EXEMPLE R = 10 log (puissance incidente/puissance transmise) Vitrage : W incident / W transmis = R = seulement 30 db 2 W W 28

29 Montage de l élément 29

30 Mesure de l isolement acoustique en laboratoire R Atr (= R w + C tr ) Détermination de l indice d affaiblissement acoustique R pour vitrages et fenêtres (EN ISO :2010) R = caractéristique du produit testé Echantillon 1.25m x 1.50m Niveau (db) Bruit rose Réception 20 Emission Fréquence (Hz) 30

31 Mesure de l isolement acoustique en laboratoire R Atr (= R w + C tr ) Détermination de l indice d affaiblissement acoustique pondéré R w (En ISO 717-1) + termes d adaptation spectraux (C;C tr ) sound reduction index R 1/3octave R w = 41 db R w + C tr = R Atr R [db] db f [Hz]

32 Mesure de l isolement acoustique en laboratoire R Atr (= R w + C tr ) Termes d adaptation spectraux C et C tr Belang van aard geluidbron waartegen men zich wenst te beschermen snelrijdend verkeer Globaal geluidniveau Spectrale analyse stadsverkeer 32

33 Termes d adaptation spectraux C et C tr EN ISO 717 Quelle valeur quand? Dominant midden- en hoogfrequent geluid R w + C Menselijke activiteiten (spraak, radio, televisie ) Spelende kinderen Dominant laagfrequent geluid Discotheek R w + C tr Snelrijdend wegverkeer (>80 km/u) Spoorwegverkeer aan middelhoge of hoge snelheid Straalvliegtuigen op korte afstand Industrielawaai rijk aan hoge en middelhoge tonen Traagrijdend verkeer (stad) Spoorwegverkeer aan lage snelheid Straalvliegtuigen op grote afstand helicopters Industrielawaai rijk aan lage tonen 33

34 Calcul de l isolement acoustique in situ : données d entrée Détermination de l indice d affaiblissement acoustique pondéré R w De construction R Atr van gevelwanden ligt gevoelig hoger dan deze van beglazingen R w of (C;C vensters tr ) R w (C;C tr ) Brique pleine 9 cm / lame d air non ventilée de 5 cm remplie de 55 db (-1;-5) db 50 db laine minérale / bloc de béton creux 19 cm / enduit Vitrage 4/15/4 29 db (-1;-4) db 25 db Vitrage 4/16/6 35 db (-2;-5) db 30 db Vitrage 6/15/44.2A 39 db (-2;-6) db 33 db Châssis simple ouvrant en PVC avec renforcements en acier,vitrage 44.2A/20/66.2A 46 db (-1;-4) db 42 db 34

35 Choix de l élémént de façade conformément à la NBN S (2008) De l exigence au pan de façade vers l exigence aux fenêtres et vitrages D atr R atr Isolement acoustique du pan de façade complet Performances des éléménts de façade isolés = résultat global, mesuré in situ = caractéristique du produit, mesuré en labo 35

36 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Démarches à suivre PHASE 1 : Mesure (ou estimation) de L aref devant la façade la plus exposée PHASE 2 : Déduction de L A pour chaque façade figures dans la norme (annexe) PHASE 3 : Calcul de l exigence par pan de façade D Atr tableau (1) dans la norme PHASE 4: Calcul de l exigence par élémént de façade R Atr outil de conception (voir la suite) 36

37 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Démarches à suivre (contrôle, au plus tard 1 an après réception, marge: 3 db) 2 ETAPE 1 : Mesure (ou estimation) de L aref devant la façade la plus exposée mesure ou tableau dans la norme 3 ETAPE 2 : Déduction de L A pour chaque façade figures dans la norme (annexe) figures dans l annexe de la norme 1 ETAPE 3 : Calcul de l exigence par pan de façade D Atr tableau (1) dans la norme mesure in situ selon EN ISO ETAPE 4 : Calcul de l exigence par élémént de façade R Atr responsabilités partagées! Mesure en labo (voir fabricant) 37

38 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) De l exigence au pan de façade vers l exigence aux fenêtres et vitrages 3 méthodes possibles: - Tableaux génériques (basés sur modèle de prédiction EN ) - Formule d estimation NBN S : Méthode détaillée selon EN

39 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) De l exigence au pan de façade vers l exigence aux fenêtres et vitrages 3 méthodes possibles: - Tableaux génériques (basés sur modèle de prédiction EN ) - Formule d estimation NBN S : Méthode détaillée selon EN

40 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Méthode de calcul EN (version simplifiée) Isolation acoustique composée R Atr du pan de façade R' Atr RAtr, i = S i 10 10log + 10 Stot 10 S tot 10 D n, e, Atr, j 10 S fenêtre R Atr,fenêtre a b c d D neatr, grille S fenêtre R atr,fenêtre «maillon le plus faible» est déterminant pour l isolation acoustique composée! 40

41 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Méthode de calcul EN (version simplifiée) Isolation acoustique composée R Atr du pan de façade R' Atr RAtr, i = S i 10 10log + 10 Stot 10 S tot 10 D n, e, Atr, j 10 Données d entrée (valeurs laboratoire) : LABO R Atr,i = R w +C tr pour éléments de façade ordinaires tels que châssis, portes, parois, panneaux de remplissage, D ne,atr,j = D n,e,w + C tr pour petits éléments de façade (<1m²) tels que les grilles de ventilation Marge de sécurité recommandée sur les données d entrée : LABO R Atr - 2 db D ne,atr - 3 db 41

42 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Méthode de calcul EN (version simplifiée) Isolation acoustique composée R Atr du pan de façade R' Atr RAtr, i = S i 10 10log + 10 Stot 10 S tot 10 D n, e, Atr, j 10 Grille de ventilation : D n,e,w (C;C tr )= 37 (0;-1) db, D ne,atr = 36 db REKENVOORBEELD Fenêtre : R w (C;C tr )= 40 (-1;-3) db, R Atr = 37 db (S = 6,1 m²) Mur de façade: R w (C;C tr )= 56 (-1;-5) db, R Atr = 51 db (S = 6,7 m²) Superficie totale du pan de façade: 13 m² R ' 6,1 6, Atr, tot 10log , 4 = = db 2.60 a b c fenêtre Mur de façade Grille de ventilation 42

43 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Méthode de calcul EN (version simplifiée) Terme de correction DL fs D Atr = R' + L +10 log Atr fs V 3S Protection supplémentaire (>0) ou réflexions (<0) par forme de la façade Façade plate : DL fs = 0 43

44 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Méthode de calcul EN (version simplifiée) Rapport volume-superficie D Atr = R' + L +10 log Atr fs V 3S Le rapport volume V/ superficie pan de façade S est pour un local en forme de poutre = profondeur d du local perpendiculaire à ce pan de façade V/S = 3 + d = V/S S Attention aux locaux peu profonds (< 3m) 44

45 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) De l exigence au pan de façade vers l exigence aux fenêtres et vitrages 3 méthodes possibles: - Tableaux génériques (basés sur modèle de prédiction EN ) - Formule d estimation NBN S : Méthode détaillée selon EN

46 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Tableaux génériques (basés sur modèle de prédiction EN ) Uniquement pour pans de façade sans grilles de ventilation! 46

47 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) 1. Le local étudié ne dispose que d un pan de façade avec des fenêtres 47

48 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Exemple : choix du vitrage pour une maison unifamiliale Situation-type 48

49 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) ETAPE 1 : Détermination du niveau de bruit de référence L Aref Sur base des descriptions-type dans la norme (moins précises mais plus sûres). 49

50 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Exemple : le local étudié ne dispose que d un pan de façade avec genêtres Façade latérale : L A = 62 db(a) Façade devant : L A,ref = 65 db(a) 50

51 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Exemple : le local étudié ne dispose que d un pan de façade avec fenêtres Données «chambre à coucher 3» : - Local : (LxBxH) 3.4 m x 4.0 m x 2.5 m - Fenêtre: (BxH) 0.8 m x 2.4 m - Niveau de bruit à l extérieur: L A = 65 db(a) (façade devant) Quel vitrage faut-il pour respecter les critères de confort de la NBN S ? 51

52 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Exemple : le local étudié ne dispose que d un pan de façade avec fenêtres - Superficie pan de façade (de par l intérieur) : 8.5 m² - Superficie fenêtres : 1.9 m² = 22% TABLEAU : R Atr 25 db - Profondeur du local : 4 m (ex vitrage) - Niveau de bruit à l extérieur : 65 db(a) 52

53 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) 2. Le local étudié dispose de plusieurs pans de façade avec fenêtres Tableau à utiliser pour chaque pan de façade individuel! 53

54 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Exemple : le local étudié dispose de deux pans de façade avec fenêtres Voorbeeld : het bestudeerde lokaal bezit twee gevelvlakken met vensters Données «chambre à coucher 2» : - Local : (LxBxH) 3.4 m x 4.0 m x 2.5 m - Deux fenêtres : (BxH) 1 m x 2.4 m (chacune dans un pan de façade différent) - Niveau de bruit extérieur façade O: L A = 65 db - Niveau de bruit hors façade Z : L A = 62 db Quels vitrages faut-il pour respecter les critères de confort de la NBN S ? 54

55 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) 2. Le local étudié dispose de plusieurs pans de façade avec fenêtres FAÇADE EST (côté rue) - Superficie pan de façade (dimensions intérieures) : 8.5 m² - Superficie fenêtres : 2.4 m² = 28% TABLEAU : R Atr > 30 db - Profondeur du local : 4 m vitrage asymétrique! - Niveau de bruit à l extérieur : 65 db(a) 55

56 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) 2. Le local étudié dispose de plusieurs pans de façade avec fenêtres FAÇADE SUD - Superficie pan de façade (dimensions intérieures) : 10 m² - Superficie fenêtres : 2.4 m² = 24% TABLEAU : R Atr > 27 db - Profondeur du local : 4 m (ex. 4/16/4 vitrage) - Niveau de bruit à l extérieur : 62 db(a) 56

57 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) De l exigence au pan de façade vers l exigence aux fenêtres et vitrages 3 méthodes possibles: - Tableaux génériques (basés sur modèle de prédiction EN ) - Formule d estimation NBN S : Méthode détaillée selon EN

58 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) OUTIL DE CONCEPTION : exigence aux éléments de façade bcalculée à partir de l exigence au pan de façade D Atr VB -: Basé sur les calculs de prédiction selon EN ( Eurocode Acoustique ) - Outil de design, pour répondre à l exigence pour le pan de façade D Atr - Responsabilités partagées, pour vérifier pourquoi D Atr ne suffirait pas - Pour les grands projets : pas toujours l option la plus intéressante au niveau économique! 58

59 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) EXEMPLE : le local étudié ne dispose que d un pan de façade avec fenêtres Données «chambre à coucher 3» : - Local : (LxBxH) 3.4 m x 4.0 m x 2.5 m - Fenêtre : (BxH) 0.8 m x 2.4 m - Niveau de bruit à l extérieur: L A = 65 db(a) Quel vitrage faut-il pour respecter les critères de confort de la NBN S ? Méthode NBN S : R Atr > 26.3 db (cfr. 27 db avec tableaux génériques) Voir aussi module de calcul > Acoustique 59

60 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Complément d information? 60

61 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Complément d information? 61

62 Choix de l élémént de façade conformément à NBN S (2008) Complément d information? 62

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