Formation 2013 Bâtiment Durable

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1 Formation 2013 Bâtiment Durable ACOUSTIQUE Bruxelles Environnement PERFORMANCES ACOUSTIQUES DES ÉLÉMENTS DE FAÇADE Manuel VAN DAMME, Ing. 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 Performances acoustiques des éléments de façade Vitrages et châssis, Grilles et ouvertures de ventilation, Toitures. 2

3 R Atr des murs de façade Brique pleine de 9 cm / lame d air non ventilée de 5 cm remplie de laine minérale / bloc de béton creux de 19 cm / enduit Brique de parement de 9 cm / lame d air non ventilée de 5 cm / bloc de béton creux de 14 cm / enduit Brique pleine de 9 cm / lame d air non ventilée de 5 cm / bloc de béton d argile exp. de 14 cm / enduit Brique 10 cm / lame d air non ventilée de 5 cm / ossature bois / agglo de 18 mm / BA10 R w (C;Ctr) = 55 (-1;-5) db (R Atr = 55 5 = 50 db) R w = 54 db R w = 52 db R w = 46 db 3

4 Performances acoustiques des vitrages usuels Type Composition (mm) R w (C;C tr ) Simple 4 32(-1;-2) db 30 db 6 34(-1;-2) db 32 db 8 35(-1;-3) db 32 db 10 37(-1;-2) db 35 db R Atr ou R w +C tr 4 Loi de masse en acoustique : au plus lourd = au plus isolant A chaque doublement de masse : décalage de la courbe d isolement de +4 db Loi de la fréquence : l isolation augmente avec la fréquence 4

5 Performances acoustiques des vitrages usuels Les simples vitrages les performances augmentent avec l épaisseur du verre 30 db (4 mm) < R w + C tr < 37 db (19 mm) Trois zones caractérisent la courbe d isolation acoustique 1 Croissance avec la fréquence 2 Zone de coïncidence (freq. Critique) 3 Croissance avec la fréquence 5

6 Performances acoustiques des vitrages usuels Type Composition (mm) R w (C;C tr ) Simple 4 32(-1;-2) db 30 db 6 34(-1;-2) db 32 db 8 35(-1;-3) db 32 db 10 37(-1;-2) db 35 db R Atr ou R w +C tr 6 Feuilletté non-acoustique (-1;-2) db 31 db (-1;-3) db 32 db (-1;-4) db 35 db Feuilletté acoustique 33.2A 36(0;-3) db 33 db 44.2A 37(0;-2) db 35 db 66.2A 40(-1;-3) db 37 db 6

7 Performances acoustiques des vitrages usuels Vitrage feuilleté ou non-feuilleté 50 Le PVB(A) produit un meilleur «amortissement» que la simple feuille de PVB classique R [db] Simple vitrage Non-feuilleté Feuilleté mm 8 mm Courbe triangles verts : 44.2A 8 mm enkel glas Rw(C;Ctr)= 35 db (-1;-3) Courbe cercles rouges : PVB Rw(C;Ctr)= 35 db (0;-2) Courbe carrés bleus : 4/1.6GH/4 Rw(C;Ctr)= 38 db (0;-2) 8 mm k f [Hz] 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k 7

8 Performances acoustiques des vitrages usuels Type Composition (mm) R w (C;C tr ) Double symétrique (-1;-4) db 25 db R Atr ou R w +C tr (-1;-3) db 27 db (-1;-4) db 29 db L isolation n est plus basée sur la masse mais sur l effet masse-ressort-masse = effet «double paroi» très néfaste dans le cas des vitrages 8

9 Performances acoustiques des vitrages usuels Comportement des parois doubles R [db] A B C Double paroi Trois zones importantes dans la courbe. 1. Le système suit la loi de masse 2. L isolement chute à la fréquence de résonance 3. Le ressort transmet mal l onde acoustique et l isolement est beaucoup plus important que celui attendu selon la loi de masse Loi de masse basses Freq. [Hz] 9 aigus

10 Problème de la résonance des parois doubles Comportement des parois doubles R [db] Envoyer la résonance m-r-m le plus bas possible (1.5 à 2 x inférieur à la fréq. pour laquelle une bonne isolation est nécessaire)! Augmenter d, m 1 et/ou m 2 f r basses 100 Hz Freq. [Hz] 10 aigus

11 Performances acoustiques des vitrages usuels Comparaison des simples et doubles vitrages standards Pour une épaisseur de verre totale équivalente, les performances d un double vitrage sont inférieures au simple vitrage Les avantages du double vitrage se situent en moyennes et hautes fréquences. 11

12 Performances acoustiques des vitrages usuels Type Composition (mm) R w (C;C tr ) Double symétrique (-1;-4) db 25 db (-1;-3) db 27 db (-1;-4) db 29 db R Atr ou R w +C tr 12 Double asymétrique (-1;-4) db 30 db (-2;-5) db 30 db (-1;-4) db 34 db (-1;-2) db 35 db 12

13 Performances acoustiques des vitrages usuels Vitrage : Rw(C;Ctr)=30 db (-1;-4) Vitrage : Rw(C;Ctr)=36 db (-2;-5) La zone de coïncidence est fortement marquée lorsque les deux feuilles de verre ont la même épaisseur. On préférera des vitrages constitués de deux épaisseurs de verre différentes k 1,25k 1,6k 2k 2,5k 3,15k 4k 5k R [db] f [Hz] 13

14 Performances acoustiques des vitrages usuels Simple vitrage non-feuilleté feuilleté Double vitrage (thermique) Symétrique Asymétrique Feuilleté d un côté Double feuilleté 14

15 Performances acoustiques des vitrages usuels Type Composition R w (C;C tr ) R Atr ou R w +C tr Double asymétrique (-1;-4) db 30 db (-2;-5) db 30 db (-1;-4) db 34 db (-1;-2) db 35 db Double feuilleté une face (-1;-4) db 35 db (-2;-6) db 31 db (-1;-5) db 37 db Double feuilleté acoustique A 43(-2;-4) db 39 db A 41(-2;-6) db 35 db A 45(-1;-4) db 41 db A 45(-1;-3) db 42 db Double 2x feuilleté acoustique 66.2A A 50(-2;-8) db 42 db 66.2A A 49(-2;-6) db 43 db 66.2A A 51(-1;-4) db 47 db 15

16 Performances acoustiques des vitrages usuels Pas d amélioration significative par rapport aux double vitrages de même épaisseur totale Triple vitrage 16

17 Performances acoustiques des vitrages usuels Type Composition R w (C;C tr ) R Atr ou R w +C tr Triple (-2;-5) db 27 db 17 Triple feuilletté A 42(-1;-5) db 37 db Triple 2xfeuilletté 44.1A A 47(-2;-6) db 41 db 66.1A A 50(-2;-6) db 44 db 17

18 Indice d affaiblissement acoustique des vitrages (R Atr labo) f c 3200 Hz 1600 Hz 3200 Hz GH 44.2A R Atr A 66.2A A f MRM 245 Hz 212 Hz 187 Hz 122 Hz 18

19 Indice d affaiblissement acoustique des vitrages (R Atr labo) A 66.2A A R Atr A 66.2A A 19

20 20

21 Performances acoustiques des vitrages : dimensions des vitrages Données issues des mesures en laboratoire R w (C;C tr ) R Atr = R w +C tr Facteur de correction en fonction de la surface réelle du vitrage par rapport aux surfaces testées en laboratoire : l indice d affaiblissement diminue avec l augmentation de S Surface réelle S réelle 2.7 m² Diminution de l indice d affaiblissement acoustique par rapport à la valeur laboratoire obtenue sur un châssis de 1.82 m² Pas d adaptation 2.7 m² < S réelle 3.6 m² R Atr -1 db 3.6 m² < S réelle 4.6 m² R Atr -2 db 4.6 m² < S réelle R Atr -3 db 21

22 Performances acoustiques des vitrages : influence du châssis Données nécessaires : fenêtre = châssis + vitrage R w (C;C tr ) R Atr = R w +C tr Règle approximative pour l estimation de l indice d affaiblissement acoustique des fenêtres à partir de celui des vitrages en l absence de PV sur l ensemble R Atr = R w +C tr du vitrage R Atr = R w +C tr du châssis Au-delà de 33 db, le châssis joue un rôle négatif sur l isolement de l ensemble sauf dans le cas de châssis spéciaux acoustiques 22

23 Performances acoustiques des vitrages : influence du châssis Résultats de mesures en laboratoire : idéalement = PV sur la configuration placée Châssis 50 mm 60 mm 70 mm 4/20/ Vitrage 6/20/ /20/ R Atr Verre seul 30 db 37 db 44 db 23

24 Performances acoustiques des fenêtres Résultats de mesures en laboratoire : idéalement = PV sur la configuration placée Compilation des résultats sur les 150 derniers essais réalisés au CSTC : Châssis aluminium Châssis bois Châssis PVC R Atr Vitrage R Atr châssis R Atr châssis R Atr châssis 35 db 31 à 37 db 33 à 37 db 34 à 35 db 38 db 36 à 38 db 36 à 39 db 37 à 41 db 42 db 37 à 41 db 39 à 43 db 36 à 43 db 24

25 Problème de l étanchéité des châssis coulissant Performances acoustiques des châssis R w (C;C tr ) = 34 (0;-2) db 25

26 Performances acoustiques des châssis Problème de l étanchéité des châssis coulissant Résultats de mesures en laboratoire : - idéalement = PV sur la configuration placée. - pertes de 0 à 5 db par rapport au vitrage mis en œuvre - meilleurs résultats obtenus = châssis tombants R Atr Vitrage R Atr châssis 34 db 29 à 34 db 38 db 35 à 38 db 43 db 38 à 41 db 26

27 Châssis en bois à très haute isolation acoustique Formation ACOUSTIQUE Performances acoustiques des éléments de façade Performances acoustiques des châssis R w = 48 (-1;-5) db! 27

28 Performances acoustiques des châssis Châssis en PVC à très haute isolation acoustique Simple ouvrant : R w = 46 (-1;-4) db Double ouvrant : R w = 46 (-2;-4) db 28

29 Performances acoustiques des châssis Châssis à très haute isolation Double fenêtre (R Atr = 45 à 50 db) Résonance << 100 Hz grâce à une distance importante entre les vitrages 29

30 Performances acoustiques des châssis Châssis à très haute isolation Double fenêtre (R Atr = 45 à 50 db) Exemple : double châssis aluminium : R w =56(-2;-6) db! composition : - châssis ouvrant R w =43(-2;-6) db (vitrage A) - vide de 50 mm - châssis fixe R w =44(-1;-5) db (vitrage A) 30

31 Performances acoustiques des châssis Châssis à très haute isolation Double fenêtre découplée (R Atr > 50 db) Résonance <<< 100 Hz grâce à une distance importante entre les vitrages 31

32 Performances acoustiques des menuiseries extérieures : les portes Mesures de l indice d affaiblissement acoustique Résultats de mesures en laboratoire : - idéalement = PV sur la configuration placée. - Valeur supérieure mesurée : R Atr =38 db - Portes acoustiques, valeurs R Atr de 35 à 38 db 32

33 Caissons à volets Caisson, resserrage du caisson sur la structure, sangle Masse! Absorption! Etanchéité! 33

34 Caissons à volets avec isolation acoustique renforcée 34

35 Caissons à volets Caisson, resserrage du caisson sur la structure, sangle R w = 45 (-1;-3) db ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 35 WTCB - BBRI - CSTC LABORATOIRE ACOUSTIQUE 35

36 Fenêtres de toiture Pertes dans l isolement : Diminution de la désolidarisation Faible isolement du vitrage standards : possibilités : avec R w = 29 db avec R w = 32 db avec R w = 35 db sur-vitrage 42 db ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT 36 Source : Velux 36

37 Fenêtres de toiture Solutions Fenêtre dans les pignons Utilisation d un nouveau type de fenêtre pour toiture : Vitrage + sur-vitrage : R w = 42 db! Retour de sous-toiture en matériau lourd, double couche Remplissage du vide périphérique par un isolant (cadre alu+polyprolpylène) Problème : coût élevé (4x prix standard) Mise en œuvre plus délicate Source : Velux Source : Velux 37

38 Isolation acoustique des toitures inclinées 38 38

39 Isolation acoustique des toitures légères Solution optimale Chevrons Couverture Sous-toiture Pannes Isolation thermique Ossature métallique 39 et plaques de carton-plâtre

40 Isolation acoustique des toitures légères Solution performante Chevrons Couverture Sous-toiture Pannes 50 Isolation thermique Ossature métallique 40 et plaques de carton-plâtre

41 Isolation acoustique des toitures légères Étude paramétrique 41

42 Isolation acoustique des toitures légères Étude paramétrique Installatielawaai Nagalmtijd en absorptie Finitions entre les pannes 42

43 Isolation acoustique des toitures légères Étude paramétrique Finition sous les pannes 43

44 Isolation acoustique des toitures légères Panneaux autoportants 44

45 Isolation acoustique des toitures légères Panneaux autoportants 45 Sandwich PS (panneau de 3 mm intérieur et extérieur) Sandwich PU (panneau de 8 mm intérieur et extérieur) Sandwich PU avec pare-vapeur (panneau de 12 mm intérieur et extérieur) Panneau simple avec PU (p.ex. fermacell 65/85 ) Ca. 25 db Ca. 28 db Ca. 30 db 32 db Panneau simple avec laine minérale Panneau sandwich à base de laine minérale 34 db 39 db 45

46 Méthode de calcul de l isolement in situ : données d entrée Etanchéité acoustique = étanchéité à l air parfaite + masse! Etanchéité à l air nécessité de ventiler efficacement! 46

47 Grilles et système de ventilation : le paramètre D ne,w + C tr = D ne,atr Grilles de ventilation «simples» : D ne,atr = +/- 25 à 30 db source : 47

48 Grilles et système de ventilation : le paramètre D ne,w + C tr = D ne,atr Grilles de ventilation acoustiques Pas de pertes par transmission directe Optimalisation de l atténuation par l épaisseur de laine minérale 48

49 Grilles et système de ventilation : le paramètre D ne,w + C tr = D ne,atr Grilles de ventilation acoustiques Bron : Bron : Bron : Bron : 49

50 Grilles et système de ventilation : le paramètre D ne,w + C tr = D ne,atr Grilles de ventilation acoustiques Bron : 50

51 Ventilation des bâtiments : grilles de ventilation Grilles de ventilation acoustiques murales Bron : 51

52 Ventilation des bâtiments : ventilation mécanique Systèmes B, C ou idéalement D 52

53 Montage laboratoire (Mastic Perenator) Influence du montage de la fenêtre Resserrages mousse de polyuréthane / laine de roche et finition extérieure Résultats pour montage sans resserrage en façade : Mousse PU classique Mousse PU acoustique Laine de roche R Atr châssis R Atr châssis R Atr châssis R Atr châssis 37 db 35 db 36 db 37 db 40 db 38 db 38 db 38 db Résultats pour montage avec resserrage en façade (mortier + silicone) : Montage laboratoire (Mastic Perenator) Mousse PU classique Mousse PU acoustique Laine de roche R Atr châssis R Atr châssis R Atr châssis R Atr châssis 37 db 36 db 37 db 37 db 40 db 39 db 40 db 40 db 53

54 Joints d étanchéité et resserrages Le remplissage du joint est fonction de son épaisseur joints minces / pertes dans les hautes fréquences Bron : jusqu à 7 mm >>> silicone jusqu à 1.5 cm >>> mastic lourd, cimentage et silisone, lourd joints larges et trous / pertes sur l ensemble du spectre >>> matériaux les plus lourds possible : cimentage, plâtre, MDF Attention à la règle de l isolation composée! L élément le plus faible déterminera l isolation de l ensemble 54

55 Conclusion 55

56 Ce qu il faut retenir de la formation Acoustique - les grands principes - une affaire de spécialistes - compatible avec énergie Masse-ressort-masse Influence du poids des panneaux Désolidarisation Absorption Masse ressort masse Désolidarisation Absorption - Etanchéité Désolidarisation des plaques et profilés métalliques par un matériau résilient est essentielle matériau absorbant n est pas un isolant acoustique s il est utilisé seul, mais il est indispensable dans la constitution d un complexe acoustique Etanchéité à l air La moindre fissure anéantit les performances d isolation acoustique d un matériau Type d isolant Absorbant: isolant souple ou semi-rigide à cellules ouvertes Résilient: souple à cellules fermées OU absorbant à haute densité en grande épaisseur 56

57 Professionnels > Secteur > Construction > Outils pratiques Coordonnées utiles - Guide pratique Professionnels > Thèmes > Bruit - Vademecum du bruit urbain - Bruit et HVAC - Formations Bâtiment durable GUIDE PRATIQUE POUR LA CONSTRUCTION ET LA RENOVATION DURABLE DE PETITS BATIMENTS RECOMMANDATION PRATIQUE CSS05 ASSURER LE CONFORT ACOUSTIQUE RECOMMANDATION PRATIQUE MAT11 MATERIAUX D ISOLATION ACOUSTIQUE: CHOISIR DES MATERIAUX SAINS, AVEC UN ECOBILAN FAVORABLE 57

58 Coordonnées utiles 58

59 Coordonnées utiles 59

60 Coordonnées utiles Antennes-normes 60

61 Guidance Technologique Éco-Construction et Développement Durable en Région de Bruxelles-Capitale Thèmes prioritaires : Énergie et bâtiments Rénovation et entretien des murs et façades Confort acoustique Accessibilité des bâtiments Utilisation durable des matériaux Prospection d innovations Technology watch (en coopération avec le SIRRIS) Mobilité durable (en coopération avec le CRR) Mission : Soutiens techniques directs et multidisciplinaires Information et formation collective Prospection, diffusion et stimulation à l'innovation Bénéficiaires : L'ensemble des entreprises bruxelloises du secteur de la construction En collaboration avec la Confédération de la Construction Bruxelles-Capitale Subsidiée par la Région de Bruxelles-Capitale via InnovIRIS Boulevard Poincaré, Bruxelles info@bbri.be (0) (0)

62 Nos coordonnées Marie Poupé Bruxelles Environnement IBGE Division autorisations et partenariats Département bruit Manuel Van Damme, ing. CSTC-WTCB Guidance Eco-construction et Développement durable Debby Wuyts, ir CSTC-WTCB Laboratoire Acoustique Sophie Mersch, ir arch. Centre Urbain / Stadswinkel asbl info@curbain.be 62