Le guide pinta de l acoustique

Transcription

1 Le guide pinta de l acoustique UNE INTRODUCTION DANS LE MONDE DE L ACOUSTIQUE

2 [2/16] >> D où vient le bruit? QUELLES SONT LES BASES DE L ACOUSTIQUE DANS LA CONSTRUCTION ET L ARCHITECTURE? QUELLES NOR- MES ET DIRECTIVES S APPLIQUENT A L ACOUSTIQUE? COMMENT FONCTIONNENT L ABSORPTION ET LA REFLEXION ACOUSTIQUES? LE GUIDE PINTA DE L ACOUSTIQUE VOUS APPORTE DES REPONSES A CES QUESTIONS AINSI QU A BEAUCOUP D AUTRES INTER- ROGATIONS. Petite définition de l acoustique Le mot acoustique provient du grec akuein (ακουειν) et signifie entendre. L acoustique est l étude des sons et de leur propagation. Etant un sous-domaine de la physique, l acoustique décrit les phénomènes d ondes engendrés lors de la propagation de petites fluctuations de pression. Les ondes sonores ne peuvent apparaître que dans des milieux solides, liquides ou gazeux (par exemple, dans des corps, dans l eau ou dans l air). Dans le vide, il n y a ni vibrations ni sons. Champs d application de l acoustique Les connaissances sur la propagation des sons sont réparties dans divers champs d application dont les principaux sont le domaine de la construction et de l architecture, l acoustique de construction et l acoustique des pièces ainsi que technique. ACOUSTIQUE DE CONSTRUCTION L acoustique de construction concerne les effets que les constructions ont sur la propagation des sons entre les pièces, et entre l intérieur et l extérieur. Les sousdomaines de l acoustique de construction sont: Isolation contre les sons aériens Isolation contre les bruits de pas Insonorisation des installations techniques Bruits dans les solides Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d application de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

3 Guide de l acoustiquel [3/16] ACOUSTIQUE DES PIECES INTÉRIEURES L acoustique des pièces analyse les effets que la construction d une pièce a sur les évènements sonores ayant lieu à l intérieur de cette pièce. Les connaissances acquises sont importantes au niveau de. De plus, l acoustique des pièces tient compte des propriétés de l ouïe humaine, des particularités de la perception de la voix, des habitudes subjectives d audition ainsi que de l esthétique musicale. INSONORISATION TECHNIQUE L insonorisation technique concerne les bruits engendrés par les machines et les installations. La société pinta acoustic gmbh travaille sur l acoustique des pièces et sur technique. Termes importants pour l acoustique des pièces intérieures et Sons à l intérieur: sons dans un espace fermé, et qui, lorsqu ils parviennent au lieu d audition ou de mesure, ont déjà subi plusieurs réflexions. Sons à l extérieur: on entend par champ libre ou champ direct une situation acoustique dans laquelle n apparaît aucune réflexion. Dans la nature, les conditions de champ libre n exitent que, par exemple quand la neige est fraîchement tombée, si les réflexions sonores au sol ne jouent aucun rôle. Il est possible de créer les conditions de champ libre artificiellement dans des pièces à faible réflexion. Elles jouent un grand rôle au niveau des opérations de mesure acoustique et des tentatives d audition, car les résultats obtenus en champ libre ne sont influencés que par les sons de la source de bruit, et non par les réflexions de la pièce. Sons à l intérieur Sons à l extérieur Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

4 [4/16] Absorption et réflexion acoustiques: on parle d absorption acoustique lorsqu une onde sonore touche un corps mou, maléable ou poreux et est absorbée en tout ou partie. L énergie sonore est transformée en chaleur. Si une onde sonore touche un objet dur et est réverbérée, il s agit alors d une réflexion acoustique. Pièce 1 Mur Absorption W 1 Reflexion W refl W abs Niveau de pression acoustique L P : il est possible de décrire de manière quantitative un champ sonore au moyen de mesures. Dans la pratique, c est le niveau de pression acoustique qui est le plus fréquemment mesuré. Il décrit la pression acoustique d un évènement sonore par rapport à une valeur de référence correspondant au seuil d audition humain. Lors d une propagation libre, le niveau de pression acoustique diminue au fur et à mesure qu il s éloigne de la source sonore. Toutefois, s il naît à l intérieur d une pièce, il ne dépend pas, à partir d une certaine distance par rapport à la source sonore, du lieu. Cela est dû aux réflexions simp- W 3 W 2 } W Dissipation W dis Pièce 2 Transmission (Voies indirectes) 2 + W 3 Transmission (voie principale) les et multiples ayant lieu sur les surfaces délimitant la pièce et par lesquelles se forme un champ sonore diffus. La hauteur du niveau de pression acoustique dépend de l apparition de réflexions. Normes techniques et directives importantes POUR L ACOUSTIQUE DES PIECES DIN EN ISO 18041: Audibilité (voir le chapitre Autres termes techniques importants pour la définition) dans les pièces petites et moyennes (Mai 2004). Cette directive distingue les pièces des groupes A et B: Salles du groupe A (Audibilité éloignement moyen et grand) Salles de conférence Salle de tribunal, de conseil, salles des fêtes Salles de cours Salle de séminaires Amphithéâtres Salles de congrès Salles mixtes Salles de groupes dans les maternelles et les garderies Clubs de troisième âge Salles communales Piscines et salles de sport Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d activité de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

5 Saviez-vous que dans l eau, les ondes de choc sont quatre fois plus rapides que dans l air? L onde s y propage à la vitesse de km/h. Cela correspond approximativement à la vitesse du V2 de Wernher von Braun, la première fusée longue distance du monde. Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

6 [6/16] Salles du groupe B (Audibilité sur une distance réduite) Locaux de vente Salles de restauration, cantines Espaces publics des transports en public Guichets de métro et de banques, centrales d appel Cabinets d avocats et de médecins Mairies de quartier Salles d opération, salles de traitement et de réhabilitation, chambres d hôpital Espaces publics Espaces de circulation publique Salles de lecture, services de prêt des bibliothèques, bibliothèques de prêt Cages d escalier, halls d entrée, salles d exposition à grande circulation DIN formulée pour les salles du groupe B: Type de pièce Locaux de vente, ateliers, centrales d appel, salles de lecture 0,9* Bureaux collectifs ou ouverts, avec équipements bureautiques, guichets, mairies de quartier, salles d opération, chambres 0,7 * d hôpitaux, points de prêts de bibliothèques, bibliothêques de prêt Bureaux simples, cabinets, salles de traitement et de réhabilitation, salles de pause, restaurants, salles de restauration, cantines d une 0,5 * superficie supérieure à 50 m² Escaliers, halls d entrée, salles d exposition, surfaces de circulation (étages et vestibules) à forte fréquantation, et espaces publics pour 0,2 * les transports en public *Surfaces d absorption nécessaire de 100 % comme multiple de la surface de la pièce (hauteur de pièce 2,5 m). Exemple pour groupe B: un bureau collectif de 50 m² nécessite une surface d absorption de 50 x 0,7 = 35 m². La durée de réverbération est de 0,58 sécondes. DirectiveVDI 2569: Insonorisation et conception acoustique au bureau (janvier 1990) Comparaison des consignes pour un bureau de 50 m² à plafond non incliné: A (m²) Tolérance VDI 2569 (1990) DIN (2004) élevée moyenne profonde fréquente Réalité uniquement avec tapis Pour technique DIN EN ISO 354: Mesure de l absorption sonore dans les halls (décembre 2003) DIN EN ISO 3382: Mesure de la durée de réverbération des salles avec indication des paramètres acoustiques (mars 2003) DIN EN ISO : Isolant acoustique pour l emploi dans les bâtiments, estimation de l absorption sonore (juillet 1997) Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d activité de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

7 Guide de l acoustiquel [7/16] Insonorisants pour l acoustique des pièces et pour Pour l atténuation des sons aériens, on distingue différents types d isolants acoustiques. Isolants acoustiques poreux: pour les isolants acoustiques poreux, le frottement des particules d air transforme l énergie sonore en énergie thermique. La condition préalable est une porosité suffisante et une résistance aux flux optimisée. Oscillateur à plaques: pour ce type d isolant, l onde sonore générée fait osciller une plaque. L énergie sonore est donc transformée en énergie cinétique. Isolants acoustiques mixtes: une combinaison d oscillateurs conventionnels à plaques et d isolants poreux permet d obtenir des largeurs de bandes nettement plus élevées. Cela permet d absorber non seulement les fréquences hautes et moyennes, mais également les basses. LES DIFFÉRENTES CLASSES D ISOLANTS Le système de classification est conçu primairement pour un emploi sur les sons à large bande. La donnée individuelle α W (facteur estimé d évaluation acoustique, cf. chapitre Autres termes techniques importants pour la définition) sert à déterminer la classe d isolant sonore conformément à DIN EN ISO Classe d isolant Valeurs d'a w A 0,90; 0,95; 1,00 B 0,80; 0,95; C 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 D 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 E 0,25; 0,20; 0,15 Non classifié 0,10; 0,05; 0,00 RÉPARTITION D ISOLANTS DANS L ESPACE Lors de la répartition d isolants dans l espace, il faut veiller à conserver les surfaces utiles de réflexion. A B C A: Répartition inadéquate des isolants, car les surfaces de rélexion utiles sont inefficaces. B, C: Répartition adéquate des isolants, car les surfaces de rélexion utiles sont efficaces. Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

8 [8/16] Autres termes techniques importants Surface d absorption sonore équivalente A: ce terme désigne une surface à absorption sonore totale (α = 1) absorbant la même proportion d énergie sonore que la surface totale d un matériau, d une pièce ou de personnes et d objets. La surface A d absorption sonore équivalent d une pièce se calcule à partir des surfaces partielles S i pour des facteurs d absorption acoustique connus α i ainsi que de l absorption acoustique des objets et personnes à l intérieur d une pièce. Fréquence f: no entend par fréquence le nombre par seconde de vibrations dans l air engendrées par un évènement sonore. La propagation sonore correspond à la variation de pression de l air. Les fréquences basses entraînent des vibrations lentes et en faible nombre, et les hautes fréquences entraînent des vibrations rapides et en grande quantité. TIerces Hauteur de ton masc. fémi voix masculine ton normal ton élevé voix féminine ton normal ton élevé Son de voix Voyelle Fréquence (Hz) Consonnes voisée non voisée Articulation vocale Fréquences importantes en acoustique Infra-son, Vibrations k Gamme audible 16 k Musique 63 Voix 8 k Ultra-son, Hyper-son k 10 k 100 k Acoustique des pièces f (Hz) 63 4 k Acoustique des bâtiments 5 k Insonorisation technique k Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d activité de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

9 Saviez-vous que l on sait depuis l Antiquité que le son provient des vibrations des corps? Aujourd hui encore, on peut reconnaître à la conception du théatre de Dionysos, sur l Acropole, que les Grecs possédaient des connaissances fondamentales en matière d acoustique naturelle. Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

10 [10/16] Audibilité: l audibilité signifie le fait qu une salle convienne à certains évènements sonores. L audibilité d une pièce se rapporte en particulier à la communication vocale et à la représentation musicale dans les lieux prévus pour l utilisation de la pièce. Elle est principalement influencée par la géométrie de la pièce, le choix et la répartition des surfaces isolantes et réflectives, par la durée de réverbération et par le niveau total de la pression des bruits parasites. Durée de réverbération T N : la durée de réverbération T N est le laps de temps durant lequel le niveau de pression sonore chute de 60 décibels après que la source sonore ait arrêté d émettre le son. Pour des raisons pratiques, on ne mesure généralement que la baisse de 30 décibels. Le niveau d absorption sonore des surfaces et objets permet de calculer la durée de réverbération d une pièce: T = 0,163 V/A Formule de Sabine V = Volume de la pièce A = Facteur d absorption sonore équivalent (A = α S) α = Dépend de la fréquence (6 octaves) S = surface effectivement occupée Musique Langage T soll = ( 0,45 lg V + 0,07 ) s m³ T soll = ( 0,37 lg V 0,14 ) s m³ 100 db Cours T soll = ( 0,32 lg V 0,17 ) s m³ Sport 1 Sport 2 T soll = ( 1,27 lg V 2,49 ) s m³ T soll = ( 0,95 lg V 1,74 ) s m³ t (sec) T N Ce temps de réverbération est celui d une salle de concert! Ce temps de réverbération est fréquent dans les bureaux. Ça bourdonne! Temps de réverbération pour les bureaux collectifs. T N (s) 2,0 1,5 1,0 0,5 T N (s) 2,0 1,5 1,0 0,5 T N (s) 2,0 1,5 1,0 0, f (Hz) f (Hz) f (Hz) Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d activité de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

11 Saviez vous que la vitesse du son dans l air ne dépend pas de la pression mais de la température? Plus la température est élevée, plus la vitesse du son augmente.... le mot allemand pour bruit, Lärm vient du terme français à l arme? L expression française est un emprunt à l italien all arme, signifiant aux armes. Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

12 [12/16] Facteur d absorption sonore α: ce terme désigne le rapport entre une surface ne réfléchissant pas l énergie sonore et l énergie sonore incidente. Lors d une réflexion sonore totale, le facteur d absorption sonore est α = 0, lors d une absorption sonore totale α = 1. Le facteur d absorption dans les halls est déterminé par la norme DIN EN ISO 354 (mesure de l absorption sonore dans les halls, parution décembre 2003). La répartition de fréquences d évènements sonores est également importante au niveau de la planification. C est le facteur d absorption sonore des matériaux et des objets qui y est utile. Facteur estimé d absorption sonore α W : indice du pouvoir d absorption sonore d un matériau. Celui-ci résulte de la comparaison des facteurs pratiques d absorption sonore α P avec les valeurs d une courbe de référence conforme à DIN EN ISO Facteur pratique d absorption sonore α P : le facteur d absorption sonore pour la largeur des bandes d octaves, calculé selon DIN EN ISO Pression sonore p et niveau de pression sonore L P : la pression sonore est l amplitude d une vibration. Comparé à la pression atmosphérique (env. 100 kpa) elle est très faible (pression acoustique p = 20 Pa = seuil de la douleur). 3 2,5 2 1,5 1 0, Lors du calcul des niveaux, il faut tenir compte des règles logarythmiques. Facteur de pression sonore L P = 20 lg p/p 0 db La performance sonore totale résulte de l addition des perfomances individuelles: L soll = 0,45 lg 10 Lj 10 db Ajout pour un niveau supérieur n j = L (db) Différence entre deux niveaux L 1 L 2 (db) Le degré d absorption sonore α (sans dimension) indique la quantité d énergie sonore absorbée lorsque de l énergie sonore touche une surface: 0,0 1,0 = % αp 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Fréquence (Hz) Produit exemple α p 0,10 0,25 0,65 0,95 1,00 1,00 Différence de facteur de pression sonore L P L P1000 (db) Fréquence f (Hz) voix masculine voix féminine Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d activité de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

13 Guide de l acoustiquel [13/16] Facteur de pression sonore L P, pour une propagation sonore en champ libre: le rapport entre le facteur de pression sonore L P sur une surface enveloppante S et le facteur de performance sonore L W de la source correspond à l égalité suivante: L P = L W 10 lg S db Pour une surface enveloppante de 1 m², le facteur de pression sonore et le facteur de performance sonore sont donc égaux. Pour les sources émettrices de forme sphérique, il vaut l écartement s depuis son centre: L P = L W lg s db Pour les sources émettrices de forme hémisphérique et pour lesquelles la performance sphérique se répartit sur une surface enveloppante de la moitié de cette taille, le facteur de pression sonore est, pour un écart égal, supérieur de 3 db: L P = L W 8 20 lg s db Proportion d insonorisation en longueur R: ce terme désigne la qualité acoustique d un composant parallèlement à la direction de sa propagation. R L, W R W = D + 10 lg (S/A) D = différence mesurée du niveau sonore S = surface du composant séparateur A = surface d absorption sonore équivalente La différence mesurée du niveau sonore D peut varier pour des composants identiques mais des surfaces de dimensions ou des conceptions différentes de la pièce. R W n est donc pas saisi qu au niveau de ses mesures, mais également mesuré et calculé. Seule la différence de niveau D peut être mesurée exclusivement. Insonorisation obtenue R W, res : pour un composant possédant n surfaces partielles, on obtient le niveau d insonorisation R W, res issu des niveaux d insonorisation R i des surfaces partielles: R res = 10 lg n S i 10 R i / 10 j = 1 n S i j = 1 Pour deux surfaces partielles S 1 et S 2 ayant les niveaux d insonorisation R 1 et R 2, l égalité se simplifie comme suit: db R res = 10 lg { 1 (S 1 10 R1 / 10 + S 2 10 R 2 / 10 ) } db S 1 + S 2 R L, W R W R L, W R L, W Communication orale: le transfert ou l échange d informations permettant la communication entre personnes au moyen de messages. On emploie non seulement le langage parlé, mais également le langage corporel par le moyen des mimiques et des gestes. R W désigne la qualité d un composant par rapport à la direction de sa propagation. Selon la direction du regard, les valeurs R W ou R L,W d un composant peuvent être intéressantes. Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

14 [14/16] Niveau de pression du son de la voix L SA : niveau de pression sonore évalué par A et équivalent, mesuré à l oreille de l auditeur. La hauteur correspondante du niveau de pression du son de la voix, mesuré à 1 m de l orateur, est désigné par L PA, 1 m et caractérise la diction de l orateur. Netteté phonique: critère de base de l audibilité dans les pièces de représentation vocale. Pour la saisie de la netteté phonique, on peut déterminer le pourcentage de syllabes, de mots ou de phrases reconnues. Les procédés objectifs de mesure permettent de déterminer la netteté phonique à partir de paramètres physiques de la communication orale dans une pièce (tels que le niveau de modulation, la propagation sonore, les parasites). Niveau de pression des parasites sonores: on entend par là un niveau de pression sonore comprenant divers parasites agissant sur l utilisateur. Niveau de pression des parasites sonores des bruits d exploitation L NA,Betrieb : niveau de pression sonore des appareils supplémentaires fonctionnant dans la pièce observée, tels qu appareils mobiles de reproduction de l image et du son etc. Longueur d onde λ: la longueur d onde est la distance entre deux points s enchaînant et appartenant au même état oscillatoire dans une onde se propageant par exemple entre deux maximales: λ = c / f = c T c = Vitesse du son (env. 343 m/s à 20 C) f = Fréquence in Hz T = Durée de période Longueur d onde λ 0 (m) ,5 0,2 0,1 Niveau total de pression des parasites sonores L NA : niveau de pression sonore comprenant tous les parasites agissant durant l utilisation sur l auditeur. En font partie les bruits des immeubles, les bruits d exploitation et les bruits du public. Le niveau total de pression des parasites sonores L NA estimé par A est déterminé à hauteur audible et indiqué en décibels Fréquence f (Hz) Niveau de pression des parasites sonores des bruits des bâtiments L NA,Bau : niveau de pression sonore dans la pièce observée crée par les bruits extérieurs, les bruits des pièces avoisinantes, les installations techniques, les installations sanitaires et les appareils techniques fixes. Le niveau de pression des parasites sonores L NA,Bau estimé par A est indiqué en décibels. Page 2 Page 2 Page 3 Définition acoustique Champs d activité de l acoustique Termes importants pour l acoustique et

15 Guide de l acoustiquel [15/16] Les termes principaux Terme Signe de formule Unité Page Son dans une pièce 3 Son dans un champ libre 3 Absorption et réflextion des sons 4 Niveau de pression sonore L P db 4,12 Normes et directives 4, 6, 7 Classes d isolants 7 Surface d absorp. sonore équivalente A m² 8 Fréquence f Hz 8 Audibilité 10 Durée de réverbération T sec 10 Facteur d absorption sonore a 12 Facteur estimé d absorption sonore a W 12 Facteur pratique d absorption sonore a P 12 Pression sonore P Pa 12 Proport. d insonorisation en longueur R W db 13 Isolation sonore obtenue R W,res db 13 Communication orale 13 Facteur de pression sonore de la voix L SA db 14 Netteté phonique 14 Niveau de pression des parasites sonores db 14 Niveau total de pression des parasites sonoresl NA db 14 Niveau de pression des parasites sonores des bruits de bâtiments L NA,Bau db 14 Niveau de pression des parasites sonores des bruits d exploitation L NA,Bau db 14 Longueur d onde λ m/sec 14 Saviez-vous que... pour une protection acoustique efficace contre des niveaux sonores d au moins décibels, un costume insonorisant est nécessaire? La raison: l oreille interne enregistre également les ondes sonores absorbées par le corps. C est pourquoi il est nécessaire d isoler le corps entier en cas de nuisance sonore extrêmement élevée. Page 4 Page 7 Page 8 Normes et directives techniques importantes Insonorisants pour l acoustique des pièces et Autres termes techniques importants

16 pinta acoustic gmbh Otto-Hahn-Straße Maisach, Germany phone +49 (0) fax +49 (0) info@pinta-acoustic.de Version: 07/08. Sous réserve de modifications techniques