Quelques notions sur l`Isolation acoustique

Quelques notions sur l’Isolation acoustique
1
Quelques définitions ..............................................................................................2
1.1
Isolation acoustique .......................................................................................2
1.2
Bruits aériens et bruits d’impacts...................................................................2
1.3
Isolement acoustique......................................................................................3
1.4
Transmission des bruits entre locaux .............................................................3
1.5
Isolation de façade .........................................................................................4
1.6
L’isolation acoustique proprement dite .........................................................4
2
Affaiblissement acoustique des parois simples homogènes (système masse
simple)............................................................................................................................5
2.1
La coïncidence ...............................................................................................5
2.2
Les pertes d'énergie acoustique et les transmissions latérales .......................6
2.3
La résonance ..................................................................................................6
2.4
En particulier..................................................................................................6
3
Indice d'affaiblissement acoustique des parois multiples (système masse-ressortmasse) ............................................................................................................................7
3.1
Les parois doubles..........................................................................................8
3.2
Recommandations pratiques ..........................................................................9
4
Renforcement de l'isolation acoustique .................................................................9
5
Isolation acoustique des fenêtres .........................................................................11
5.1
Rôle du vitrage.............................................................................................11
5.1.1
Vitrage simple......................................................................................11
5.1.2
Vitrage double et multiple ...................................................................12
5.2
Etanchéité à l'air...........................................................................................14
5.3
Composition du châssis................................................................................14
5.4
Influence des volets roulants et de conduits de ventilation..........................14
5.5
Conclusions..................................................................................................15
6
Comment caractérise-t-on la performance « isolation acoustique » ? ................15
6.1
Caractérisation en laboratoire ......................................................................15
L’indice d’affaiblissement acoustique R [dB] .....................................................15
6.2
Caractérisation « In situ » ............................................................................16
6.2.1
L’indice d’affaiblissement acoustique apparent R’45°[dB] ..................16
6.2.2
L’isolement acoustique standardisé D2m,nT [dB].................................16
6.3
L’indicateur à valeur unique « pondéré » [dB]...........................................17
Isolation acoustique
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Quelques définitions
1.1
Isolation acoustique
L’isolation acoustique est l'action d'isoler, elle est donc constituée par l'ensemble des
moyens pris pour réduire la transmission d'énergie acoustique émise par des sources
aux endroits à protéger. Les moyens mis en œuvre sont variés et leur efficacité dépend
du type de bruits dont on veut se prémunir : bruits aériens, bruits d'impacts ou encore
vibrations.
1.2
Bruits aériens et bruits d’impacts
Les bruits produits dans (et autour) des bâtiments sont classés en fonction de leur
principe de production :
• Les bruits aériens (“airborne noise”) sont ceux dont l'énergie créée est rayonnée
directement dans l'air environnant la source : la conversation, le haut-parleur; les
appareils électroménagers et les véhicules sont considérés comme des sources de
bruits aériens pour ce qui concerne l'énergie rayonnée directement dans l'air.
• Les bruits d'impacts (“impact noise”), vibrations matérielles ou solidiennes sont
ceux créés à l'origine par le contact entre deux corps solides, c'est-à-dire créés
par la vibration d'un corps transmise directement à la matière des solides qui sont
en contact ou qui les prolongent. C'est le bruit des pas, des portes qui claquent,
la vibration d'un moteur transmise par son socle. C'est l'énergie acoustique des
véhicules transmise au corps en contact (rails, revêtement routier) et transmise
au bâtiment par le sol.
La distinction entre bruits d'impacts et vibrations (plutôt liées aux bruits des
équipements) résulte surtout du domaine fréquentiel considéré.
La distinction en bruits aériens et en bruits d'impacts n'est pas toujours simple : tout
bruit (créé par une vibration matérielle) est tel qu'une partie de l'énergie produite est
transmise à l'air environnant (bruit aérien) et une partie est transmise aux solides sur
lesquels la source est posée ou fixée (bruit d’impacts, ou indifféremment, bruit de
chocs).
Il peut y avoir prépondérance de l'une ou de l'autre énergie et le bruit créé finit le plus
souvent par être perçu par l'oreille en empruntant le milieu constitué par l'air. Mais la
distinction est fondamentale pour celui qui veut apporter une amélioration ou un
renforcement de l’isolation acoustique d’un local vis-à-vis de son environnement
(qu’il soit intérieur ou extérieur).
Ainsi, si dans le cas du bruit aérien, l'atténuation obtenue ira croissant avec la distance
effective entre source et récepteur, il n'en sera pas de même pour l'atténuation des
bruits d'impacts où l'énergie créée peut se propager jusque très loin par rapport à
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l'endroit source (la vitesse de propagation dans les milieux autres que l'air est
supérieure à celle dans l'air).
1.3
Isolement acoustique
L'isolement acoustique quant à lui, est la valeur de la performance (c’est-à-dire le
résultat chiffrable) obtenue par suite de l'action entreprise pour isoler des bruits ou des
vibrations.
L'isolement constaté sera différent suivant qu'il résulte d'une mesure effectuée en
laboratoire ou sur chantier (on dit aussi in situ).
On représente généralement l'isolement acoustique par un spectre déterminé à partir
de méthodes d’essais normalisées (de la série des normes NBN EN ISO 140), spectre
que l’on peut ensuite convertir en un indice d’évaluation « unique » en suivant une
méthode de calcul normalisée également, la norme NBN EN IS0 717 (1997): partie 1
pour les isolements aux bruits aériens et partie 2 pour les évaluations en matière de
protection contre les bruits de choc.
1.4
Transmission des bruits entre locaux
La transmission d'énergie acoustique d'un local vers un autre (ou de l’extérieur vers
l’intérieur) emprunte partiellement la paroi de séparation commune aux deux
« milieux » (appelée voie de transmission directe) mais aussi les parois latérales
(voies de transmission latérale) et encore tous les détours possibles (voies dites de
transmission indirecte). En outre, dans la plupart des situations pratiques, il ne faudra
pas perdre de vue que l’isolation fait intervenir comme paroi des éléments de parois
voire des matériaux aux performances acoustiques différentes : l’inhomogénéité va
porter la performance globale (de l’ensemble) vers la performance du plus faible (et
ce d’autant que sa surface est plus importante).
Notons que la transmission directe est celle qui est mesurée en laboratoire, où l’on
mesure, ce que l’on appelle, l'indice d'affaiblissement acoustique R de la paroi.
La transmission acoustique in situ dépendra donc de cet affaiblissement acoustique
mais aussi de la surface de la paroi, et de l’importance des transmissions latérales et
des transmissions secondaires (ou fuites) mises en jeu tandis que les transmissions
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latérales dépendent de la nature des parois latérales mais aussi du type de liaison
existant entre les parois et la séparative.
Notons encore que la nature du local de réception a une importance non négligeable :
en effet, dans un local de réception considéré comme plutôt réverbérant, le niveau
sonore transmis sera plus élevé (par suite des multiples réflexions sur les parois) que
dans un local de réception plutôt sourd (où l'énergie absorbée par les parois tend à
faire baisser le niveau de pression acoustique). Néanmoins le principe de la
normalisation des mesures vise à ramener le calcul à des situations de référence où cet
élément est donc incorporé.
Pour être complet, il faut encore signaler – dans le cas de mesurage de l’isolement aux
bruits aériens - que le type de bruit utilisé comme source d’émission (source
électronique, bruit industriel, trafics aérien, routier ou ferroviaire), voire l’allure de ce
spectre influencera la valeur constatée et calculée de l’isolement acoustique et cette
remarque prend davantage tout son sens lorsqu’il s’agira de réaliser une évaluation
par un indice unique suivant la norme NBN EN ISO 717.
1.5
Isolation de façade
Dans le cas de la protection acoustique vis-à-vis des bruits créés par les aéronefs au
voisinage des aéroports, il s’agit essentiellement de l’isolation de la façade voire plus
globalement de l’enveloppe du bâtiment vis-à-vis de bruits aériens extérieurs.
1.6
L’isolation acoustique proprement dite
Recourir à l’isolation acoustique en termes de méthodes ou moyens d’action demande
une grande attention dans la conception et des soins méticuleux dans l’exécution, on
veillera à examiner les différentes voies possibles de transmission acoustique pour
évaluer l’isolement acoustique final mais aussi pour apprécier au mieux les actions
susceptibles d’apporter une amélioration de l’isolation acoustique « après-coup » et de
juger de l’efficacité des moyens.
Deux grandes pistes s’offrent à celui qui veut envisager les moyens d’obtenir une
isolation acoustique aux bruits aériens : on parlera de la loi de masse (et de fréquence)
ou de système masse-ressort-masse, ce qui revient à différencier les moyens en
évoquant le type de paroi ainsi constituée soit une paroi simple ou une paroi double
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(voire multiple) dont les constituants sont séparés par un milieu élastique jouant le
rôle de ressort et limitant les transmissions, augmentant par là l’isolement acoustique.
L’isolement acoustique apporté variera en fonction de la fréquence considérée (elle
pourrait donc présenter des « défauts localisés ») et cette réponse en fréquence va
dépendre principalement pour un matériau donné des épaisseurs et des surfaces en
jeu ; il sera donc toujours nécessaire de tenir compte de la nature spectrale de la
source vis-à-vis de laquelle on veut se protéger.
2
Affaiblissement acoustique des parois simples homogènes (système
masse simple)
Lois de masse et de fréquence expriment que l’affaiblissement acoustique augmente avec la
masse et avec la fréquence : en les doublant, la valeur « théorique » de l’affaiblissement
acoustique augmente de 6 dB mais ….. pas partout !
Quelques précisions pour les parois simples
2.1
La coïncidence
Il y a un point faible dans l'évolution du spectre en fréquence. Cette zone est
déterminée par les propriétés physiques du matériau constitutif de la paroi :
épaisseur, module d'élasticité, masse volumique. La fréquence à laquelle ce
phénomène se manifeste est appelée fréquence critique, on trouvera ci-après
quelques exemples :
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Fréquence critique (Hz)
Matériau
e = 1 cm
Acier
Aluminium
Verre
Béton
Maçonnerie
Plâtre
Bois (sapin)
Plomb
2.2
Masse
volumique
(kg/m3)
e = 10 cm
1000
1250
1280
1730
2140
3550
6000
8000
100
125
128
173
214
355
600
800
7800
2700
2500
2300
1800
1200
600
10600
Les pertes d'énergie acoustique et les transmissions latérales
La mesure avec laquelle une paroi de séparation est mise en vibration par les
ondes sonores incidentes est aussi influencée par l'amortissement interne η
(facteur de pertes au sein de la paroi) et les conditions aux bords (facteur de pertes
dues à la conduction de l'énergie acoustique aux parois voisines).
Ce sont ces pertes d'énergie qui déterminent la profondeur du "manque"
d'isolement dans la zone de coïncidence.
En outre :
• Si la paroi de séparation est limitée par des constructions lourdes et rigides, alors
les vibrations sont réfléchies aux bords (grande discontinuité aux limites) : on
obtient ainsi les conditions de laboratoire;
• Si les constructions adjacentes ont des propriétés comparables à celles de la
paroi de séparation ou sont des parois légères, alors une partie de l'énergie
vibratoire sera transmise aux bords et ainsi un bruit sera rayonné par les parois
latérales (situations pratiques réelles).
2.3
La résonance
Ce phénomène est le plus souvent sensible aux basses fréquences et est dû à la
dimension finie des parois.
2.4
En particulier
• Les éléments creux
Le comportement d'une paroi non homogène, renfermant des poches d'air, est tel
que l'isolement acoustique d'une paroi en éléments creux est de 3 à 6 dB inférieur
à celui d'une paroi pleine de même masse surfacique. En particulier, à certaines
fréquences (correspondant aux résonances des cavités), la transmission du son est
accentuée.
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• La perméabilité
La porosité du (des) matériau(x) constitutif(s) d’une paroi va entraîner une perte
appréciable des propriétés acoustiques. On peut y remédier en appliquant un
enduit.
3
Indice d'affaiblissement acoustique des parois multiples (système
masse-ressort-masse)
L'indice d'affaiblissement acoustique d'une paroi simple dépend principalement de la
masse et de la rigidité (ou inversement, de l'élasticité) de la paroi. Si l'on veut obtenir
des indices importants, on doit donc avoir recours à des parois simples très lourdes.
Mais on peut aussi obtenir des indices supérieurs à ceux donnés par la loi de masse en
utilisant des parois multiples.
Les parois multiples sont composées de plusieurs panneaux séparés par de l'air ou par
des matériaux élastiques (laine minérale ou végétale, polystyrène, ...) absorbants.
L'isolation apportée par de tels complexes dépend de nombreux facteurs et il n'est pas
toujours facile de choisir les matériaux à utiliser.
En outre, la mise en oeuvre de tels ensembles est délicate et demande beaucoup
d'attention. Ainsi, dans certains cas, l'amélioration apportée par une structure multiple
par rapport à une structure simple de même masse n'est pas aussi importante qu'on
pourrait l'espérer.
Si les éléments distincts de la paroi multiple n'avaient aucune liaison entre eux, même
pas par l'air qui les sépare habituellement, l'isolement total serait la somme des
isolements de chaque élément. Hélas, la séparation complète n'est jamais réalisée au
point de vue acoustique. Les éléments composant une paroi multiple sont toujours
plus ou moins étroitement liés et la vibration de l'un entraîne la vibration de l'autre.
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3.1
Les parois doubles
Avec des murs doubles tout à fait indépendants, le spectre de l'isolement acoustique
présente une pente qui peut varier entre 12 et 18 dB par octave, au-delà de la
fréquence de résonance. Cependant, plusieurs phénomènes peuvent altérer ce résultat
remarquable :
1. L'espace d’air entre les deux éléments peut créer un couplage. La résonance de
l'ensemble se manifeste à une fréquence bien déterminée et l'isolement acoustique
y est alors très affaibli dans cette zone. La résonance propre du système masseressort-masse est déterminée par la masse des éléments et l'épaisseur du vide par
la relation suivante :
1 1
1
+
)
(
d m1 m 2
avec : - m1 et m2 :
en kg/m²
- d:
en m
f ré s = 84
[Hz]
Autour de cette fréquence, l'indice d'affaiblissement acoustique de la paroi double
peut être plus faible que celui d'une paroi simple de masse équivalente.
Cette résonance de la paroi double, agissant comme un système mécanique, sera
choisie de manière à se situer dans les basses fréquences et même en dessous de
100 Hz; ce qui offre le double avantage d'être en dehors de la zone sensible de
l'oreille et de permettre aux fréquences supérieures (à frés) une évolution du
spectre nettement améliorée par rapport à la paroi simple.
2. La lame d'air comprise entre les deux éléments peut donner naissance à des ondes
stationnaires. On obtient ainsi un autre phénomène également néfaste à l'isolement
acoustique : la résonance de la lame d'air. Cette résonance se produit pour des
sons incidents vérifiant la relation :
f=
nc
2d
[Hz]
où : - n : est un nombre entier
- c : est la vitesse du son dans l'air (m/s)
- d : est l'épaisseur du vide (m)
Ses effets sont particulièrement prononcés lorsque les faces internes des deux
éléments sont lisses et réfléchissantes. On pourra éliminer ou atténuer ces effets
par la présence d'un matériau absorbant dans l'espace intermédiaire.
Ce matériau devra être moins rigide que la lame d'air et pourra être poreux. Pour
les distances usuelles entre les éléments de la paroi double, les fréquences de
résonance de la lame d'air sont en général situées dans les fréquences aiguës. Il est
de bon aloi de veiller à ce que ces fréquences de résonance soient à la fois en
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dehors de la zone sensible de l'oreille et supérieures aux fréquences du bruit dont
on veut s'isoler.
3. Remarque : Chacun des éléments constitutifs de la double paroi possède toujours
une zone de coïncidence définie par la fréquence critique. On fera donc en sorte
que les “défauts” ne soient pas identiques pour les deux éléments afin de réaliser
une certaine "compensation" d'un élément par l'autre.
3.2
Recommandations pratiques
En pratique, lorsqu'on utilise des parois doubles, on veillera à ce que :
• Les deux éléments soient de nature et d'épaisseur différentes;
• L'espace entre les deux éléments soit rempli d'un matériau absorbant, à base de
fibres végétales ou minérales, non susceptible de créer une liaison rigide;
• La distance entre les faces intérieures des deux éléments soit suffisante, surtout si
l'un des éléments est léger. Dans ce cas, il faut au moins 5 cm;
• Dans le cas du double mur, les deux faces soient couvertes d'un enduit.
En pratique, hélas, il y a souvent couplage entre les deux éléments et ces couplages
influenceront défavorablement le comportement acoustique de la paroi. Citons-en
quelques exemples :
• Débris ou mortier: par exemple lorsque le creux est trop étroit ; un remplissage du
vide avec des matériaux absorbants permettra d'éviter de tels ponts acoustiques;
• Passage de conduites: celles-ci devront être flexibles;
• Ancrages: la construction réagit comme une paroi simple de même masse;
• Des parois légères dont les panneaux sont liés rigidement par des lattes présentent
la plupart du temps des propriétés acoustiques médiocres.
4
Renforcement de l'isolation acoustique
Un problème fréquent est celui de l'amélioration à apporter lorsque l'isolation
acoustique contre les bruits aériens se révèle insuffisante.
Avant toute chose, il faudra bien se dire qu'il n'existe pas de recettes universelles et
que la connaissance de la nature des parois existantes et du niveau de l'isolement
acoustique initial sont fondamentales. En outre, il ne faut pas nécessairement imputer
la paroi de séparation comme seule responsable de la déficience constatée. En effet,
in situ toutes les parois des locaux participent à la transmission acoustique entre les
locaux concernés.
Aussi, il importe de faire une distinction entre deux cas :
• La cloison de séparation possède un très faible indice d’affaiblissement acoustique
et la transmission latérale n'est pas supérieure à la normale. Dans ce cas, une
cloison souple, placée devant, peut donner d'excellents résultats.
• La cloison de séparation possède déjà un indice d’affaiblissement acoustique
relativement bon. Dans ce cas, l'effet de la cloison souple sera généralement
réduit et celle-ci entraînera des frais inutiles car seule la transmission directe du
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bruit sera influencée, tandis que la transmission latérale ne sera pas modifiée.
Dans de telles situations, chaque cas fera l'objet d'une étude particulière.
En quoi consiste une cloison de doublage ?
Une cloison de doublage est une structure légère appliquée contre ou devant une
paroi-support. Sa masse atteint seulement une fraction (moins de 1/10) de la masse
du support. Le supplément d'épaisseur de la structure est limité à 10 cm maximum
afin de réduire la perte de place. Sa composition sera choisie de façon à obtenir un
renforcement acoustique valable lorsqu'elle est associée à la paroi-support. La
transmission du bruit à travers de tels systèmes - tout en s'apparentant à celle des
cloisons doubles - est relativement complexe.
Par approximation déduite de l'étude des cloisons doubles “idéales”, on peut obtenir la
fréquence de résonance de la cloison de doublage par la relation:
fr =
1
2π
k
m
[Hz]
où : - k : est la rigidité dynamique du matériau élastique choisi (N/m³)
- m : est la masse surfacique du panneau de doublage (kg/m²)
On a donc intérêt à maintenir le phénomène de résonance du système mécanique en
dehors des fréquences usuelles (à l'acoustique du bâtiment).
Ici aussi, en effet, on constatera une détérioration de l'isolement par rapport à celui de
la paroi support au voisinage de la fréquence de résonance et l'amélioration ne sera
effective (12 dB/octave) qu'au delà de 1.5 fr. Aussi veillera-t-on à ce que fr < 80 Hz
(ce qui ne pourrait être atteint qu'avec l'air ou des épaisseurs importantes) et, à choisir,
des panneaux légers ayant un rayonnement sonore faible.
En pratique :
• On évitera les couches intermédiaires trop rigides.
• L'épaisseur de la couche intermédiaire exerce une influence sur la fréquence de
résonance. Au-delà de fr, les différences ne sont guère significatives.
• On a constaté que l'amélioration de l'isolation acoustique diminue à mesure que
l'isolation acoustique du support augmente. Cela peut être dû, à la fois aux
techniques de mesurages (montage et mesure) et aux différences de rayonnement
et d'amortissement des supports.
• L'influence de la fixation aux bords se manifeste (par un accroissement du
rayonnement acoustique autour de la fréquence critique), surtout dans les
fréquences élevées. Ce qui, en définitive, ne modifiera que peu la qualité globale
de l'isolation.
• Il semble que l'on puisse additionner les performances des cloisons de doublage
lorsque le support en est équipé de part et d'autre.
Enfin, les transmissions latérales limitent les possibilités théoriques d'amélioration de
l'isolation acoustique : établir au préalable un diagnostic acoustique permettant de
déterminer la solution adaptée au problème est souvent indispensable. Il faut bien
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avoir à l'esprit que la première action à mener dans le cas de renforcement est la
recherche des points faibles et la mise en oeuvre de remèdes adaptés pour en réduire
les effets néfastes.
A ce propos, relevons encore que la pose de revêtements absorbants utilisés pour
réaliser la correction acoustique d'un local n'aura pratiquement aucune répercussion
sur l'amélioration de l'isolation acoustique.
5
Isolation acoustique des fenêtres
La partie vitrée d'une façade constitue le plus souvent son point faible :ceci est dû aux
propriétés acoustiques moindres du verre, mais aussi à l'étanchéité à l'air qu'il faut
atteindre malgré les difficultés posées par l'encastrement dans le gros oeuvre, le
châssis, par la pose de volets roulants, de conduits de ventilation, sans négliger la
fatigue résultant des opérations d’ouverture/fermeture.
Une bonne isolation acoustique des façades ne sera valable que si elle va de pair avec
une bonne isolation intérieure (c’est-à-dire entre les locaux de l’habitation).
La qualité de l'isolation acoustique des fenêtres est plus ou moins influencée par les
éléments suivants :
• le vitrage;
• l'étanchéité à l'air;
• le châssis;
• la présence de volets roulants et de conduits de ventilation.
5.1
Rôle du vitrage
5.1.1
Vitrage simple
L'affaiblissement acoustique d'un vitrage simple dépend principalement de l'épaisseur
du verre et de l'angle d'incidence du bruit..
•
Influence de l'épaisseur du verre
Bien que la loi de masse se traduise par une augmentation de l'isolation acoustique
de 6 dB lorsque le poids est doublé, on ne retrouve pas cette hausse en pratique,
même avec une bonne étanchéité. Cela provient des phénomènes de résonance et
de l'effet de coïncidence. En effet, si le vitrage est plus épais, la fréquence de
coïncidence diminue, influençant l'isolation dans le sens négatif. L'augmentation
de l'isolation acoustique moyenne due au doublement de l'épaisseur est en réalité
de 3,5 dB.
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Isolement acoustique Vitrage
5
10
20
40
Masse surfacique (kg/m²)
50
R (dB)
Rw vitrage feuilleté
Rw vitrage simple
40
R moyen vitrage simple
30
20
1
•
2
4
6
8
10
16
Epaisseur (mm)
100
Influence de l'angle d'incidence du bruit
Le spectre de l'indice d'affaiblissement acoustique diminue à mesure que l'angle
d'incidence augmente.
En outre, la dépendance vis-à-vis de l'angle d'incidence est encore plus nette du
fait de la diminution de la fréquence de coïncidence en fonction de l'épaisseur.
•
Influence d'une couche amortissante insérée entre deux panneaux de verre
Des recherches intensives ont été menées dans le but d'améliorer l'isolation
acoustique des panneaux dans la zone de coïncidence grâce à des matériaux
amortissants. En ce qui concerne le verre, le moyen le plus pratique est de
construire des vitrages feuilletés. Il s'agit de deux feuilles de verre entre lesquelles
est incorporé un mince film ou une résine, de telle façon que la transparence ne
soit pratiquement pas influencée, mais que les propriétés acoustiques soient
améliorées. L'épaisseur augmente très peu.
Le gain observé dans la zone de coïncidence peut ainsi atteindre des valeurs
variant entre 4 et 10 dB.
5.1.2
Vitrage double et multiple
Les paramètres principaux jouant un rôle acoustique dans l'efficacité acoustique
apportée par l’emploi d'un vitrage double ou multiple sont les suivants :
• La largeur de la lame intermédiaire et l'épaisseur asymétrique des feuilles de verre.
• Le gaz de remplissage.
• L'absorption et l'amortissement aux bords.
• Le non-parallélisme des panneaux (applications spéciales).
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• Influence de la largeur de la lame intermédiaire et des panneaux asymétriques
Il a été démontré théoriquement et expérimentalement que l'isolation moyenne
augmentait en fonction de la largeur de la lame.
La variation de l'isolation acoustique avec la fréquence est également très
importante car la distance entre les panneaux influence en sens divers l'isolement
acoustique dans les basses et les hautes fréquences. C'est dans les basses
fréquences que la résonance masse-air-masse a la plus grande influence. Lors de la
conception des doubles vitrages destinés à l'isolation acoustique, on s'efforce
d'obtenir une résonance masse - air - masse inférieure à 100 Hz. La distance
relativement grande nécessaire pour atteindre cette valeur entraîne une baisse de
l'isolation thermique par convection.
Les fréquences de résonance des vitrages vendus dans le commerce se situent
entre 200 et 400 Hz selon l'épaisseur du verre et de la lame d'air. Dans le cas de
lames d'air minces (12 mm et moins), on peut considérer que l'isolation acoustique
moyenne d'un double vitrage dont l'épaisseur des panneaux est identique, n'est pas
meilleure que celle d'un vitrage simple de l'épaisseur d'un des panneaux.
Une combinaison asymétrique des feuilles de verre procure une plus grande
atténuation acoustique dans la zone masse-air-masse et les diminutions à la
fréquence de coïncidence sont moins prononcées, ce qui entraîne également une
meilleure ‘isolation’ dans cette zone.
• Influence du gaz de remplissage
La moins bonne isolation acoustique réalisée par un double vitrage thermique
normal enfermant une lame d'air de 6 à 12 mm d’épaisseur par rapport à un vitrage
simple est due au fait que les deux panneaux sont intimement couplés par la
couche d'air intermédiaire.
Les fabricants ont donc recherché un autre gaz afin d'atténuer cet effet
défavorable. Des mesures effectuées dans divers laboratoires avec différents types
de gaz plus lourds ou plus légers ont démontré que le couplage acoustique des
deux vitrages était moins fort et procurait une meilleure isolation acoustique.
• Influence de matériaux absorbants posés aux bords
Le placement d'un matériau absorbant aux bords d'un vitrage double réduit toutes
les formes de résonance dans la lame d'air et accroît de ce fait l'isolation
acoustique. L'amélioration est d'autant plus grande que la masse des panneaux est
faible, ce qui est le cas d'une fenêtre moyenne.
• L'influence du non-parallélisme des panneaux de verre
Le non-parallélisme des panneaux améliore l'isolation dans la zone de coïncidence
car les angles d'incidence sont différents pour les deux panneaux et la résonance
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masse-air-masse est moins forte. Il s’agit ici cependnat d’applcations très
spéciales (commed es studios d’enregistrement, apr exemple).
Par ailleurs, le non-parallélisme des panneaux peut réduire l'espace intermédiaire
d'un côté.
Un encastrement souple (par exemple, par un mastic non-durcissant) des vitrages
dans le châssis peut également augmenter l'isolement acoustique principalement à
la fréquence de coïncidence et au-delà.
5.2
Etanchéité à l'air
L'étanchéité entre le battant et le dormant, mais également entre le dormant et le gros
oeuvre, est très importante pour obtenir une isolation acoustique maximale de la
façade et de ses éléments.
Le placement d'un simple dispositif d'étanchéité à lèvres dans le joint de battée peut
entraîner une amélioration moyenne de 5 à 10 dB.
Une fermeture bien hermétique des fenêtres est très importante : il est, en effet,
pratiquement inutile dans un châssis insuffisamment étanche de remplacer un vitrage
de 3 mm par un vitrage de 12 mm.
La nature du joint peut exercer une influence notable sur l'étanchéité.
Enfin, comme pour les portes, le joint d'encastrement assurant la liaison de la fenêtre
au gros-oeuvre ne doit pas être négligé.
5.3
Composition du châssis
Dans le cas de grandes fenêtres, la surface du dormant et des ouvrants peut atteindre
30 % et plus de la surface totale de la baie. Avec ces rapports de surface, l'isolation
de la fenêtre n'est pas seulement déterminée par le type de vitrage, mais également
dans une large mesure par la composition du châssis.
Aussi, est-il de bonne pratique – comme dans chaque cas particulier - d’effectuer une
comparaison à partir des renseignements techniques fournis par le fabricant (procèsverbaux de résultats d’essais).
5.4
Influence des volets roulants et de conduits de ventilation
L'influence d'un volet sur l'isolation acoustique de la fenêtre peut être aussi bien
positive que négative. Des procédés de renforcement de l’étanchéité à l’air pare
bourrage des caisses à volets existent.
Tout d'abord, le volet baissé apporte une protection supplémentaire qui constitue avec
le vitrage une double barrière, augmentant ainsi l'isolation acoustique. On n'obtient
d'amélioration significative que si la distance entre le volet et la fenêtre est
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suffisamment grande. Généralement, les rails de guidage du volet sont placés tout
près du châssis, de sorte que la distance entre le volet et le vitrage est inférieure à 5
cm. Sur le plan de la performance acoustique, des distances de 10 cm et plus sont
nettement meilleures.
Les éléments de ventilation situés en façade et amortissant les bruits ont pris de
l'importance en construction ces dernières années depuis l'introduction de la
ventilation mécanique contrôlée. Le grand désavantage que peuvent avoir des
fenêtres ouvrantes par rapport à des fenêtres fixes est de réduire l'isolation acoustique
de 5 à 10 dB, suivant les dimensions.
Il est certain que ces systèmes contribuent toujours à une baisse de l'isolation
acoustique de la façade. Ici aussi, il sera judicieux d’effectuer une simulation sur base
des informations techniques recueillies auprès des fabricants.
5.5
Conclusions
Si l'on désire apporter des améliorations à l’isolation acoustique d’une façade, les
facteurs suivants peuvent être déterminants :
• l'épaisseur des vitres;
• l'espace entre les vitres;
• l'étanchéité des joints;
• la pose éventuelle d'un deuxième châssis.
Du point de vue acoustique, nous noterons encore que les mesures suivantes ont peu
ou pas d'influence :
• le remplacement d'un vitrage simple par un vitrage double du même poids
global;
• l'encastrement d'un verre épais dans un châssis dont les joints ne sont pas
suffisamment étanches;
• le placement d'un châssis à verre mince à très courte distance (inférieure à
20 mm, par exemple) d'une vitre existante.
6
6.1
Comment caractérise-t-on la performance « isolation acoustique » ?
Caractérisation en laboratoire
L’indice d’affaiblissement acoustique R [dB]
L’indice R donne l’atténuation aux bruits aériens intrinsèque d’un élément de
construction. Il est représenté par un spectre donnant les performances fréquence par
fréquence. Cet indice permet de comparer les performances des éléments de
construction entre eux. Sa détermination s’effectue en laboratoire selon une procédure
de mesurage normalisée décrite dans la norme NBN EN ISO 140-3 et donnée cidessous :
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S
R = L1 − L 2 + 10log 
A
où
L1 est le niveau de pression acoustique moyen dans la pièce d’émission [dB] ;
L2 est le niveau de pression acoustique moyen dans la pièce de réception [dB] ;
S est la surface de l’élément testé [m²];
A est l’aire d’absorption acoustique équivalente dans la pièce de réception [m²].
6.2
6.2.1
Caractérisation « In situ »
L’indice d’affaiblissement acoustique apparent R’45°[dB]
L’indice R’45° est le résultat spectral de la mesure de l’affaiblissement des bruits
aériens par un élément de construction lorsque la source sonore est un haut-parleur et
lorsque l’angle d’incidence du bruit est de 45°. Il est calculé de la manière suivante :
S
R ' 45° = L1, s − L 2 + 10log  − 1.5
A
où
L1,s est le niveau moyen de pression acoustique sur la surface de l’éprouvette [dB] ;
L2 est le niveau moyen de pression acoustique dans la salle de réception [dB] ;
S est la surface de l’éprouvette [m²] ;
A est l’aire d’absorption acoustique équivalente dans la salle de réception [m²].
La méthode de mesure est fixée par la norme NBN EN ISO 140-5:1998. Sous des
circonstances spécifiées, il peut être comparé à l’indice d’affaiblissement obtenu en
laboratoire.
6.2.2
L’isolement acoustique standardisé D2m,nT [dB]
Cet indice donne le spectre de la différence entre le niveau de pression acoustique à
l’extérieur à 2m de la façade et le niveau de pression acoustique moyen dans le local
de réception correspondant à une valeur de référence de la durée de réverbération.
 T
D 2m,nT = L1,2m − L 2 + 10lg
 T0



où
L1,2m est le niveau de pression acoustique à l’extérieur à 2m en avant de la façade
[dB] ;
L2
est le niveau moyen de pression acoustique dans la salle de réception [dB] ;
T
est le temps de réverbération du local de réception[s] ;
T0
est le temps de réverbération de référence, 0.5 s.
Sa méthode de mesure est également fixée par la norme NBN EN ISO 140-5:1998.
Cet indice dépend de l’influence de la forme de la façade et des dimensions du local
de réception.
Si la source sonore utilisée est un haut-parleur, la notation exacte est :Dls,2m,nT. Si la
source sonore est obtenue à partir du bruit crée par la circulation alors la notation
exacte est : Dtr,2m,nT .
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6.3
L’indicateur à valeur unique « pondéré » [dB]
L’indice Rw appelé « indice d’affaiblissement acoustique pondéré » donne la valeur
de l’isolation acoustique d’un élément de construction, non plus représenté par une
courbe fréquentielle mais par une seule valeur. L’indice Rw (comme tout indice
pondéré applicable pour l’isolation aux bruits aériens) est accompagné de deux autres
valeurs, C et Ctr, appelées termes d’adaptation. Ces valeurs donnent une correction à
ajouter au Rw et offre une information complémentaire sur la performance de
l’élément dans les hautes fréquences (terme C) ou dans les basses fréquences (terme
Ctr).
On peut également retrouver la forme pondérée (expression par une valeur unique) de
tous indices acoustiques R’45°, D2m,nT, etc . On les notera alors respectivement R’45°,w,
D2m,nT,w.
La méthode de calcul permettant d’obtenir la valeur unique à partir des spectres est
donnée dans la norme NBN EN ISO 717-1 : 1996.
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