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
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
Solutions contre un temps de réverbération excessif Principe des mécanismes d absorption a A B C 1.0 0.5 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 0.0 10 100 1000 10000 f[hz] C. DIAPHRAGMES - RÉSONATEURS MEMBRANES Matériaux poreux derrière des panneaux non perforés (p.ex. multiplex) à BASSES FRÉQUENCES : < 300 Hz 3
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les laines A laine minérale 4
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les mousses (à cellules ouvertes) A 5
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
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
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
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les plafonds absorbants A 9
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les «ciels» acoustiques A JCW Ecophon Texaa Ecophon 10
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les «ciels» acoustiques A Texaa 11
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les baffles acoustiques A DNV Rockfon 12
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Les baffles acoustiques A Texaa 13
Solutions contre un temps de réverbération excessif : les matériaux poreux Revêtements muraux absorbants A Troldtekt Wenger 14
Solutions contre un temps de réverbération excessif Revêtements muraux absorbants A Anne Kyyrö Quinn Ronan et Erwan Bouroullec Anne Kyyrö Quinn Simone Pheulpin 15
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
Solutions contre un temps de réverbération excessif Enduits absorbants A 17
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 - 250 Hz 18
Solutions contre un temps de réverbération excessif Finitions de sol absorbantes A Les moquettes et tapis 19
Solutions contre un temps de réverbération excessif Principe des mécanismes d absorption a A B C 1.0 0.5 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 0.0 10 100 1000 10000 f[hz] C. DIAPHRAGMES - RÉSONATEURS MEMBRANES Matériaux poreux derrière des panneaux non perforés (p.ex. multiplex) à BASSES FRÉQUENCES : < 300 Hz 20
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
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
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
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 (101 325 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
Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des résonateurs B Résonateur de Helmholtz 40 000 résonateurs acoustiques pour limiter les effets de résonance dans la nef du musée d Orsay Vase de Vitruve 25
Réverbération à l intérieur des locaux Coefficient d absorption des résonateurs B Résonateur de Helmholtz On peut le combiner à un absorbant 26
Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur (a) (b) 27
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
Solutions contre un temps de réverbération excessif B Résonateurs plafonds perforés tendus 29
Solutions contre un temps de réverbération excessif B Résonateurs 30
Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur 31
Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur 32
Solutions contre un temps de réverbération excessif B Combinaison d un matériau poreux avec un résonateur brique perforée - Terreal tôle perforée 33
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
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
Informations sur les produits absorbants (liste non exhaustive) http://www.ruaud.com/ http://www.doxacoustics.com/ http://www.bruynzeelmultipanel.com/ http://www.abbarrisol.com/ http://www.sto.at/ http://www.rockfon.be http://www.decoustics.com www.ecophon.com www.doxacoustics.be www.caldic.be http://www.texaa.com 36
Bibliographie du paragraphe compléments d informations L ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT PAR L EXEMPLE M. Meisser Le Moniteur, Paris 1994. ACOUSTIQUE PRATIQUE J. Desmons EDIPA, Paris 2004. ACOUSTIQUE & VIBRATIONS Comité Scientifique et Technique des Industries Climatiques, Saint-Rémylès-Chevreuse 2003. BOUWAKOESTIEK G. Vermeir Faculteit Toegepaste Wetenschappen, K.U. Leuven 2003. CORRECTION ET ISOLATION ACOUSTIQUE J. Boeckstael / M. Van Damme Institut Supérieur Industriel de la Communauté Française, Mons 1999. INITIATION A L ACOUSTIQUE A. Fischetti BELIN, Paris 2003. LA PRATIQUE DE L ISOLATION ACOUSTIQUE DES BÂTIMENTS J. Pujolle Editions du Moniteur, Paris 1978. ZAALAKOESTIEK D. De Vries Hogere Cursus Akoestiek, Antwerpen 2002. 37