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Acoustique et aéraulique

Février 2018

APPROCHE TECHNIQUE

Aéraulique et Acoustique sont deux sciences étroitement liées

En génie climatique, les équipements nécessaires au traitement et à la diffusion de l’air dans un bâtiment génèrent des bruits aériens le long des gaines de ventilation et des bruits solidiens par vibration. Au même titre que le confort thermique, la notion de confort acoustique est un enjeu majeur de notre profession. Un espace de bureaux bien climatisé mais trop bruyant sera désagréable pour les usagers.

Comment atténuer les bruits générés par les équipements de génie climatique ? Des solutions telles que silencieux (pièges à son), nécessitent un savoir-faire délicat, mais parfaitement maîtrisé par des spécialistes de l'acoustique et de l’aéraulique.

Que dit le Larousse ?

Acoustique :

  • Science qui étudie les propriétés des vibrations des particules d'un milieu susceptible d'engendrer des sons, infrasons ou ultrasons, de les propager et de les faire percevoir.
  • Ensemble des caractéristiques d'un local pour la propagation, la réflexion et la diffusion du son. (On dit qu'une salle a une bonne ou une mauvaise acoustique.)
  • Étude des propriétés, de la production, de la propagation et de la réception des ondes sonores et ultrasonores dans les masses d'eau et les fonds océaniques. (Applications en hydrologie et biologie marines, dans les techniques de navigation, de plongée et de sondage.)

Aéraulique

  • Science qui étudie l'écoulement de l'air non comprimé dans les conduits et qui s'applique à la ventilation, au conditionnement d'air, au dépoussiérage, au séchage et au transport pneumatique.

Quelques notions théoriques

1) Le son

Un son est une variation de pression de l’air provoquée par une source sonore. Cette variation de pression, ou onde sonore, est similaire à la propagation d’une onde à la surface de l’eau, elle s’exprime en Pascal (Pa).
La pression la plus faible perçue par l’oreille humaine est de 2.10-5 Pa et la plus forte (et supportable) est de 200 Pa. Soit un ratio entre les extrêmes de 10 000 000 !


variation de pression

Afin de faciliter les calculs et la compréhension, une échelle logarithmique est utilisée : le décibel. Ainsi le niveau de pression acoustique Lp d’un son est défini par :

formule Lp

P : pression sonore en Pa
P0 = 2.10-5 Pa (pression acoustique de référence dans l’air)
Lp : niveau de pression acoustique en dB


Un son pur (ou simple) correspond à une onde sinusoïdale dont la fréquence et l’amplitude maximales sont constantes au cours du temps. La plupart des sons que nous percevons dans notre environnement ne sont pas des sons purs mais des sons complexes. Ils sont composés de plusieurs sons purs de fréquences et d’amplitudes différentes.

Notre oreille est sensible aux vibrations entre 20 et 20 000 Hz.

seuil d'audibilité

2) Échelle logarithmique du bruit
Le schéma ci-dessous présente les correspondances entre les décibels et les niveaux de pénibilité afférents.

Échelle logarithmique du bruit

L’échelle logarithmique a un effet sur les additions de bruit. Nous retiendrons 3 règles :

1. Doubler un son équivaut à +3dB sur le niveau de pression acoustique.

Doubler un son

2. Si écart entre plusieurs sources >10dB, le niveau global = le niveau de la source la plus élevée. Il s’agit de l’effet de masque.

effet de masque

3. Pour N sources identiques, le niveau global = Niveau d’une source + 10 log (N).

niveau global = Niveau d’une source + 10 log (N)

Des additions plus fines peuvent être faites, en se basant sur le spectre de fréquences.

Puissance acoustique - pression acoustique

1) Puissance acoustique
La puissance acoustique (Lw) est la puissance nécessaire au niveau de la source sonore pour générer les ondes sonores. Il s’agit de la signature acoustique de l’équipement. La puissance acoustique est une caractéristique intrinsèque au produit, elle est exprimée en watts (W).
Comme pour la pression, une puissance de référence W0 a été choisie (W0 = 1 pW = 10-12 W).
Le niveau de puissance acoustique Lw d’une source sonore se calcule :

niveau de puissance acoustique Lw

W : puissance acoustique en W
W0 = 10-12 W (puissance de référence)
Lw : niveau de puissance acoustique en dB

2) Pression acoustique
La pression acoustique (Lp) prend en compte la puissance acoustique de la source sonore ET l’environnement autour de cette source : position, distance, type de local…
La pression acoustique correspond au bruit que nous entendons. Elle se mesure à l’aide d’un sonomètre.

Le schéma ci-dessous montre le lien entre la puissance acoustique et la pression acoustique :

lien entre la puissance acoustique et la pression acoustique

Aucun équipement ne permet de mesurer directement la puissance acoustique d’un équipement, elle est calculée à partir de la pression acoustique selon la norme NF EN ISO 3744.

Spectre, pondération acoustique et niveau global

1) Spectre par fréquence
Un son est caractérisé par un niveau sonore pour chaque fréquence. Pour étudier un bruit, il est nécessaire d’analyser l’ensemble du spectre (20Hz à 20 000Hz pour l’oreille humaine).

Exemple de spectre d’un ventilateur par fréquence (extrait jusqu’à 4664Hz)

spectre d’un ventilateur par fréquence

2) Spectre par bande d’octave
L’analyse spectrale par fréquence est trop fine et ne permet pas une lecture efficace. Afin de simplifier l’analyse, le spectre est découpé en bandes de fréquences appelées des octaves. Le principe étant d’obtenir des bandes de largeur relative constante 𝚫f/f correspondant au processus de l’audition humaine. Une octave correspond au doublement de la fréquence.


Bandes d’octave utilisées en acoustique des réseaux aérauliques (Hz)

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000


Exemple de spectre d’un ventilateur par bande d’octaves

spectre d’un ventilateur par bande d’octaves

3) Spectre par tiers d’octaves
La tendance forte de notre métier est l’analyse par tiers d’octave qui permet une analyse plus précise du bruit que par bandes d’octaves. A noter que la règlementation demande d’effectuer les tests acoustiques en tiers d’octaves.

Exemple de spectre d’un ventilateur par tiers d’octaves

spectre d’un ventilateur par tiers d’octaves

Incertitude de mesures pour les basses fréquences :
La longueur d’une onde sonore à 63Hz est de 5,4m, la caractérisation efficace des niveaux sonores en basses fréquences nécessite donc des salles d’essai de très grandes dimensions.

F2A a collaboré avec le laboratoire acoustique CTTM afin de déterminer une méthodologie fiable pour mesurer les ondes sonores dans les basses fréquences (63Hz – 125Hz).

Consulter l’article « La mesure des silencieux dans les basses fréquences » paru dans le magazine Acoustique & Techniques n°79.


4) Calcul d’un niveau global
A partir de ce découpage en bande de fréquences par octave (ou tiers d’octave), le niveau global peut être calculé en appliquant la formule suivante :

formule

LW global : niveau global d’une puissance acoustique LW63 : puissance acoustique à 63Hz

Deux équipements peuvent avoir des spectres acoustiques différents mais un niveau global identiques.


Exemple de deux centrales de traitement d’air

Exemple de deux centrales de traitement d’air

Nota : il est d’usage de présenter la puissance acoustique d’un équipement par bande d’octave en dB et le niveau global en dB(A).
Attention : pour déterminer le traitement acoustique optimal, il est indispensable d’avoir le spectre acoustique de l’équipement en bande d’octaves (ou tiers d’octaves).

5) Pondération A
A la différence d’un sonomètre, l’oreille humaine n’a pas la même sensibilité pour toutes les fréquences. Afin d’obtenir un niveau sonore proche de celui perçu par l’oreille humaine, une pondération « physiologique » a été introduite en se basant sur les courbes isophonique (courbe d’égale sensibilité), il s’agit de la pondération A.

Un niveau sonore pondéré est exprimé en dB(A).

Sur les bandes d’octaves, la pondération A introduit les corrections suivantes :


 

63 Hz

125 Hz

250 Hz

500 Hz

1000 Hz

2000 Hz

4000 Hz

8000 Hz

Correction
en dB

-26.2

-16.1

-8.6

-3.2

0

+1.2

+1

-1.1


6) Courbes de référence Noise Rating (NR)
Les courbes de niveaux sonores Noise Rating (NR) sont des courbes normalisées par l’Organisation Mondiale de Normalisation (ISO).

Ces courbes correspondent à un degré de confort acoustique standard pour chaque bande d’octaves.

Pour que le projet respecte une courbe NR, il faudra alors que pour chaque fréquence le niveau de bruit mesuré se situe en dessous de la courbe de référence.

Par exemple, la courbe NR 40 donne pour chaque fréquence les niveaux maximaux de pression acoustique à respecter en dB :


63 Hz

125 Hz

250 Hz

500 Hz

1 000 Hz

2 000 Hz

4 000 Hz

8 000 Hz

67

57

49

44

40

37

35

33


A quoi correspond le nombre de la courbe NR 40 ?
Le nombre indique la valeur en dB à respecter à 1 000 Hz, soit 40dB à 1 000 Hz pour la courbe NR40.

valeur en dB à respecter à 1 000 Hz

Sources : engineeringtoolbox.com


Nos recommandations des niveaux NR à respecter selon l’application :


 

Applications

NR 20

Studio d’enregistrement, auditorium, salle de spectacles

NR 25

Cinéma, théâtre, salle de conférence

NR 30

Hôtel, hôpital (bloc opératoire), bibliothèque, musée

NR 35

Restaurant, bureau, magasin

NR 40

Supermarché, salle de cantine

NR 45

Atelier, industrie


Note : l’utilisation des courbes NR est très répandue en Europe. Aux Etats-Unis, les courbes de références utilisées sont les courbes Noise Criterion (NC).


Propagation du bruit

1) Décroissance liée à la distance
Le son se propage de façon uniforme autour d’une source sonore, en champ libre le rayonnement pourrait être illustré par une sphère virtuelle.
Il est nécessaire d’identifier une surface afin de définir la pression générée par la puissance acoustique. Comme les ondes sonores se propagent sphériquement, cette surface correspond à celle de la sphère virtuelle ayant pour centre la source sonore et pour rayon la distance r entre la source et l’auditeur.
Mathématiquement cette surface correspond au calcul suivant : S = 4φr².
Dans notre exemple en champ libre, le niveau de pression sonore se calcule :

niveau de pression sonore

Le niveau de pression est lié à l’inverse du carré de la distance, plus la source sonore est éloignée et plus la pression acoustique est faible.


2) Le facteur de directivité (Q)
En génie climatique, les équipements (CTA, groupe froid…) sont installés en toiture ou en local technique. La source sonore n’est donc plus en champ libre, le rayonnement du son est différent et pourrait être illustré par une ½ sphère, un ¼ sphère…

C’est la raison pour laquelle un paramètre Q appelé facteur de directivité de la source a été introduit afin de définir de façon optimale la surface sur laquelle s’applique la puissance acoustique.
La formule de calcul du niveau de pression acoustique en incluant le facteur de directivité :

niveau de pression sonore

« Forme » du rayonnement

Pour une même puissance acoustique, plus la directivité augmente, plus la pression acoustique est élevée.


3) Le champ réverbéré
Lorsqu’une onde sonore rencontre une paroi, une partie de son énergie est réverbérée. Ainsi le bruit dans un local correspond à l’addition du champ direct et du champ réverbéré.

Le bruit dans un local correspond à l’addition du champ direct et du champ réverbéré

Le champ réverbéré est caractérisé par le temps de réverbération du local, c’est-à-dire par le temps nécessaire au son pour décroitre de 60dB. Le temps de réverbération Tr s’exprime en secondes.


Type de local

Temps de réverbération moyen

Studio d’enregistrement

0.5 s

Bureau

0.8 s

Piscine publique

2.5 s

Église

5 s


Le temps de réverbération est calculé à partir du coefficient d’absorption du local et dépend des dimensions et des matériaux utilisés, il peut aussi être mesuré à l’aide d’un sonomètre.


4) Le phénomène d’interphonie
Le réseau de ventilation est bien malgré lui un conduit idéal pour la transmission du son. Ainsi on peut parfois entendre distinctement une conversation qui se déroule dans une salle voisine à travers la gaine aéraulique. Ce phénomène s’appelle l’interphonie.

conduit idéal pour la transmission du son

Le traitement de l’interphonie consiste à rétablir l’isolement acoustique des parois traversées par les gaines de ventilation.
Dans les notices acoustiques, il est généralement demandé de respecter le DnT(A) du local +10dB.

Le DnT(A) correspond à l’isolement standardisé pondéré d’un local, il s’exprime en dB. Le DnT(A) se mesure in situ. Plusieurs paramètres influent sur le DnT(A) :
- Indice d’affaiblissement acoustique de la paroi, noté Rw+C
- Surface de la paroi
- Volume du local
- Temps de réverbération du local

Solution pour traiter le phénomène d’interphonie :
Mise en place de silencieux entre les antennes du réseau aéraulique. Ils sont positionnés en traversée de parois dans la gaine de ventilation. Les silencieux permettent d’isoler acoustiquement chaque local.
Dans notre illustration, deux silencieux seraient nécessaires pour traiter efficacement l’interphonie :

traitement interphonie

Les équipements de génie climatique et l’acoustique

Tous les équipements de génie climatique génèrent des nuisances sonores. Il est donc indispensable de traiter le bruit généré au moyen de silencieux (ou piège à son).

Bruit généré

Exemples d’équipements

Vers l’intérieur du bâtiment

- Unités de traitement d’air
- Bouches de soufflage et de reprise
- Grille de diffusion
- Transmissions solidiennes liées aux vibrations des ventilateurs

Vers l’extérieur du bâtiment

- Centrales de traitement d’air
- Groupes froids


Que le matériel soit installé en terrasse ou en local technique, le bruit généré dans les locaux de réception du bruit est le seul critère pris en compte dans les études acoustiques.

Le schéma ci-dessous présente rapidement les fréquences concernées pour les différents types d’équipements.

fréquences concernées pour les différents types d’équipements

Au-delà de l’équipement émetteur en lui-même, la structure du bâtiment va influer sur la propagation du bruit et donc sur le bruit ambiant résultant.
Les différentes transmissions acoustiques, présentées dans le schéma ci-dessous, sont :

la structure du bâtiment va influer sur la propagation du bruit



A. Solidienne par le sol
B. Aérienne par le réseau soufflage
C. Rayonnement des conduits
D. Aérienne par le réseau reprise
E. Aérienne par les parois du local technique


Pour traiter le bruit d’une centrale de traitement d’air double flux à l’intérieur du bâtiment (bruit dans les locaux) et à l’extérieur (bruit de voisinage), il est impératif de prévoir un piège à son pour chaque entrée et sortie d’air. Une note de calculs acoustiques sera établie par silencieux.

piège à son pour chaque entrée et sortie d’air

FAQ

Acoustique aéraulique, piège à sons, silencieux ...

  • Quels sont les éléments à nous fournir pour la réalisation d’une étude acoustique ?

Données à fournir

Éléments concernés

Format

Spectres de puissance acoustique

Appareils de ventilation :

  • Centrale de traitement d’air
  • Ventilateur
  • Groupe froid

Par bandes d’octave

Caractéristiques
acoustiques

Équipements du réseau :

  • Clapets
  • Registres
  • Diffuseurs
  • Grilles

Puissance par bandes d’octave

Débits d’air

Centrales de traitement d’air
Antennes desservies
Bouches de diffusion

En m³/h

Plans et coupes

Fonds de plan
Réseaux aérauliques

Fichiers dwg

Objectifs acoustiques

Notice acoustique ou CCTP

 

En complément, nous aurons besoin des dimensions et du temps de réverbération du local à traiter.


  • Quelles sont les garanties acoustiques fournies par F2A ?

Suite à une étude acoustique, notre équipe d’acousticiens fournie de notes de calculs acoustiques en fonctionnement dynamique. C’est-à-dire que les régénérations de l’ensemble des composants du réseau sont prises en compte dans les calculs.
F2A vous garantit les résultats des solutions préconisées pour une installation réalisée dans les règles de l’art.


  • Quelle est la vitesse frontale recommandée à l’entrée d’un silencieux ?

Type d’application

Vitesse d’air frontale recommandée

Bâtiments « sensibles » 
(Salle de concert, auditorium)

2 m/s

Tertiaires

Entre 3 et 5 m/s

Industrie et désenfumage

Jusqu’à 7 m/s

Au-delà des vitesses d’air préconisées, les régénérations seront très importantes et dégraderont fortement les performances acoustiques du silencieux.


  • Comment dimensionner rapidement un silencieux de manière autonome ?

F2A a développé un logiciel en ligne permettant de réaliser un dimensionnement rapide d’un silencieux acoustique : esonie.
Sur simple inscription, vous pourrez optimiser la sélection d’un silencieux en fonction de votre projet.
Inscrivez-vous sur esonie dès maintenant !


  • Quelle est la résistance au feu d’un silencieux acoustique ?

Tous les silencieux F2A sont classés M0 et euroclasse A1 ou A2-s1-d0 selon la laine minérale utilisée.
De plus, F2A propose des silencieux testés 400°C/2h pour les applications de désenfumage


  • Quel type de silencieux choisir : circulaire ou rectangulaire ?

Un silencieux rectangulaire, de par sa modularité, présente de meilleures performances qu’un silencieux circulaire. Cependant, pour des atténuations complémentaires de fin de réseau et des commodités de raccordement, l’utilisation d’un silencieux circulaire est mieux adaptée.


  • Quel est l’intérêt d’un silencieux circulaire par rapport au flexible acoustique ?

A première vue, les performances d’un flexible acoustique semblent supérieures à celles d’un silencieux circulaire.
Les atténuations d’un flexible acoustique sont principalement induites par son rayonnement, c’est-à-dire qu’une partie importante de l’énergie sonore le « traverse ».
Dans le cas où le flexible acoustique est installé dans le faux-plafond, l’énergie rayonnée se retrouvera dans la salle.
Les matériaux utilisés pour la construction d’un silencieux circulaire limitent considérablement le rayonnement acoustique.
En conclusion, les performances réelles sont plus intéressantes avec des silencieux circulaires rigides.


  • Quel type de silencieux pour l’extraction de cuisine ?

Pour cette application, le silencieux doit répondre à deux contraintes : facilité de nettoyage à cause des dépôts de graisses et tenue en température.
Il est souvent demandé d’intégrer des baffles équipés d’une première protection en film polyane et d’une deuxième protection en métal déployé pour le nettoyage.
Attention, le film polyane n’est pas classé M0 et il détériore les performances du baffles en le rendant étanche.
F2A recommande l’installation de baffles avec protection voile de verre et métal déployé pour faciliter le nettoyage. Il sera tout de même nécessaire de prévoir un remplacement des baffles au bout de quelques années.


  • Quelles sont les performances réelles d’un baffle équipé d’une demi-membrane ?

Depuis plusieurs années, le baffle équipé d’une demi-membrane est préconisé pour le traitement spécifique des basses fréquences.
Or, des essais acoustiques réalisés en 2016, dans un laboratoire indépendant, ont démontré que les performances sur les basses fréquences sont équivalentes à celles d’un baffle standard et sont détériorées sur les moyennes et hautes fréquences.


  • CCTP et Notice acoustique : quel objectif acoustique prendre en compte ?

Lorsqu’un acousticien est mandaté par la maitrise d’ouvrage, il définit les exigences acoustiques du projet et les formalise dans une notice acoustique. La notice acoustique prévaut sur tout autre document en matière d’objectif à atteindre.


  • Quel est l’impact des régulateurs de débit VAV/CAV sur les objectifs acoustiques ?

Le développement des régulateurs à débit constant et débit variable a fortement impacté l’acoustique des réseaux de ventilation.
En effet, ces composants sont généralement positionnés sur les antennes terminales (en amont des diffuseurs) et régénèrent un niveau de bruit important (> 50dB(A) à 100 Pa).
Il est donc important de prévoir un silencieux circulaire en aval de chaque régulateur.


  • Comment traiter la problématique des basses fréquences ?

La règlementation impose des objectifs acoustiques en basses fréquences de plus en plus contraignants.
Cependant, les ondes sonores basses fréquences (63-125Hz) sont les plus compliquées à atténuer par les silencieux. Pour répondre à cette problématique, F2A propose des silencieux équipés de baffles épaisseur 300mm qui présentent un effet filtre plus important et donc des performances d’atténuation élevées en basses fréquences.


  • Faut-il privilégier un silencieux avec voies d’air étroites ou un silencieux plus long ?

En fonction de la source sonore, de la place disponible, la perte de charge du réseau et le niveau sonore recherché, l’une ou l’autre de ces options pourra être étudiée. Cependant, au-delà d’une certaine longueur, les atténuations du silencieux « plafonnent ».
Si les objectifs ne peuvent être atteints, nous préconiserons la mise en place de deux silencieux en série.


  • Risque d’entraînement des particules dans les conduits ?

Si les vitesses d’air sont adaptées, le risque de défibrage du silencieux est très faible. Cependant, il existe des revêtements en tissu de verre pour limiter ce phénomène de relargage des fibres dans le réseau.


ASPECTS RÉGLEMENTAIRES

Réglementation acoustique : émergence et décret du 31 août 2006

Afin de définir précisément ces notions de confort acoustiques, plusieurs réglementations acoustiques ont été mises en place en France, en fonction du type de bâtiment et de son usage.

La loi « Bruit » ou loi « Royal » du 31 décembre 1992 est le premier texte global en matière de bruits de voisinage. Elle instaure notamment des mesures de prévention des émissions sonores et règlemente certaines activités bruyantes. Ce texte a été complété par le décret n°2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage (évolution du décret du 18 avril 1995) qui est venu modifier le code de la santé publique. Ce décret considère deux périodes dans la journée :

  • La période diurne (de 7 h à 22 h) pendant laquelle est autorisée une émergence maximale de 5 dB(A) par rapport au niveau résiduel ;
  • La période nocturne (de 22 h à 7 h) pendant laquelle est autorisée une émergence maximale de 3 dB(A) par rapport au niveau résiduel.

2.1.1 Emergence

La particularité de ce décret est qu’il impose le respect de ces niveaux par bande de fréquence. Pour cela, on définit l’émergence spectrale comme la différence entre le niveau de bruit ambiant dans une bande d'octave normalisée, comportant le bruit particulier en cause, et le niveau de bruit résiduel dans la même bande d'octave, constitué par l'ensemble des bruits habituels, extérieurs et intérieurs, dans un lieu donné, correspondant à l'occupation normale des locaux et au fonctionnement normal des équipements.
Les valeurs limites de l'émergence spectrale sont de 7 dB dans les bandes d'octave normalisées centrées sur 125 Hz et 250 Hz et de 5 dB dans les bandes d'octave normalisées centrées sur 500 Hz, 1 000 Hz, 2 000 Hz et 4 000 Hz.

mesures acoustiques

Conditions de mesures : les mesures de bruit résiduel et bruit ambiant doivent se faire à l’aide d’un sonomètre sur une durée minimale de 30 minutes.


2.1.2 Décret acoustique du 31 août 2006 : dispositions à en retenir

1. Contrairement aux mesures relatives à un équipement, ici la gêne acoustique est caractérisée par son rapport au bruit habituel de l’environnement avant l’arrivée de la machine. C’est ce que l’on appelle l’émergence : émergence = (bruit résiduel +bruit particulier) - bruit résiduel.
Si le bruit mesuré (bruit particulier compris) est inférieur à 25 dB(A) à l’intérieur d’un logement fenêtres fermées, ou 30 dB(A) dans les autres cas, l’émergence n’est pas recherchée.

2. Les valeurs admissibles de l’émergence sont de 5 dB(A) en période diurne (de 7 à 22 heures) et de 3 dB(A) en période nocturne (de 22 à 7 heures). Ces valeurs sont corrigées par un terme correctif (en dB(A)) fonction de la durée cumulée d’apparition du bruit (T) pendant la période concernée.

Durée cumulée (T)

Terme correctif dB(A)

T <= 1 mn

+ 6

1 mn < T<=5 mn

+ 5

5 mn< T<= 20 mn

+ 4

20 mn< T<= 2 h

+3

2 h < T<= 4 h

+ 2

4 h

+1

T > 8 h

0


Evaluer la gêne nécessite donc d’avoir une idée du bruit résiduel. Ce qui conduit de plus en plus souvent, pour les opérations importantes, à établir un point « zéro ». Cette opération de mesure permet d’avoir une idée du bruit environnant sans la nouvelle installation. Les mesures sont réalisées à des heures établies très soigneusement. En effet le bruit évolue dans le temps et peut être différent d’une heure à l’autre. Le week-end et les jours fériés possèdent souvent des conditions de circulation très différentes qu’il va falloir essayer d’anticiper à l’élaboration du projet.
Vous pourrez trouver davantage d’informations en téléchargeant le décret n°2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage.


2.2 Réglementations en fonction des usages

2.2.1 Habitat et immeubles d'habitation

Extrait de l’arrêté du 30 juin 1999 relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d’habitation.
Article 5 : « Le niveau de pression acoustique normalisée LnAT, du bruit engendré dans des conditions normales de fonctionnement par un appareil individuel de chauffage ou de climatisation d’un logement, ne doit pas dépasser 35 dB(A) dans les pièces principales et 50 dB(A) dans la cuisine de ce logement. »
Toutefois, l’arrêté précise, qu’en cas de cuisine ouverte sur une pièce principale, cet appareil fonctionnant à puissance minimale ne devra pas dépasser, dans cette pièce principale, 40 dB(A).

L’article 6, quant à lui, limite :

  • à 30 dB(A) dans les pièces principales et à 35 dB(A) dans la cuisine, le bruit engendré par une installation de VMC ;
  • à 30 dB(A) dans les pièces principales et à 35 dB(A) dans la cuisine le bruit engendré par un équipement collectif du bâtiment : ascenseurs, chaufferies, transformateurs, suppresseurs d’eau, vide-ordure.

2.2.2 Enseignement, santé, hôtellerie

Un arrêté du 25 avril 2003 précise les niveaux sonores admissibles dans les locaux d’enseignement, établissements de santé et dans l’hôtellerie.

Concernant les hôtels : Article 4 de l’arrêté du 25 avril 2003

Article 4 : Dans des conditions normales de fonctionnement le LnAT du bruit engendré dans les chambres par un équipement, collectif ou individuel, du bâtiment ne doit pas dépasser 30 dB(A). Cette valeur est portée à 35 dB(A) lorsque l’équipement est implanté dans la chambre (chauffage, climatisation).

Concernant les établissements de santé
En résumé :

  • 30 dB(A) pour un local d’hébergement ;
  • 35 dB(A) pour salles d’examen, de consultation, bureaux médicaux et soignants et salles d’attente ;
  • 40 dB(A) dans les locaux de soins ;
  • 40 dB(A) dans les salles d’opérations, d’obstétrique et les salles de travail.

Concernant les établissements d’enseignement
En résumé :

  • 33 dB(A) dans bibliothèques, CDI, locaux médicaux, infirmeries, salles de repos et salle de musique, si l’équipement fonctionne de façon continue ;
  • 38 dB(A) s’il fonctionne de façon intermittente.

En interprétant l’article on en déduit que pour les locaux d’enseignement, d’activités pratiques, salle de réunion, le réfectoire, on pourrait admettre 38 dB(A).
Les installations classées (installations particulières émettrices de bruit) sont réglementées par des décrets spécifiques à chaque classement.
A ce jour, il n’existe pas de réglementation précise concernant les niveaux sonores admissibles dans les parkings ; aussi, par défaut, le texte appliqué dans ce type d’installations est le code du travail qui limite l’exposition sonore à 80 dB(A) pendant 8 h. Cependant, implicitement, le niveau sonore admissible dans un parking ne doit pas empêcher l’audition des sirènes et consignes de sécurité en cas d’incendie (max environ 65 dB(A)).

Acoustique pour l'habitat et les immeubles d'habitation

Concernant les immeubles d’habitation, extrayons ce qui nous intéresse de l’arrêté du 30 juin 1999 relatif aux caractéristiques acoustiques des bâtiments d’habitation.

Il s’agit de l’article 5 : « le niveau de pression acoustique normalisée Lnat,   du bruit engendré dans des conditions normales de fonctionnement par un appareil individuel de chauffage ou de climatisation d’un logement, ne doit pas dépasser 35 dbA  dans les pièces principales et 50 dbA dans la cuisine de ce logement.

Toutefois pour une cuisine ouverte sur une pièce principale, cet appareil fonctionnant à puissance minimale ne devra pas dépasser, dans cette pièce principale 40 dbA ».

Et de l’article 6 : qui en résumé, limite à 30 dbA dans les pièces principales et à 35 dbA dans la cuisine le bruit engendré par une installation de VMC.

Qui limite aussi à 30 dbA dans les pièces principales et à 35 dbA dans les cuisines le bruit engendré par un équipement collectif du bâtiment : ascenseurs, chaufferies, transformateurs, suppresseurs d’eau, vide ordure.

Réglementation acoustique : enseignement, santé, hôtellerie, ...

Un décret d’avril 2003 précise les niveaux sonores admissibles dans les locaux d’enseignement, établissements de santé et dans l’hôtellerie.

Concernant les hôtels : c’est arrêté du 25 avril 2003  qui nous intéresse

Article 4 : dans des conditions normales de fonctionnement le Lnat  du bruit engendré dans les chambres par un équipement, collectif ou individuel, du bâtiment ne doit pas dépasser 30 dbA. Cette valeur est portée à 35 dbA lorsque l’équipement est implanté dans la chambre (chauffage, climatisation).

Concernant les établissements de santé: arrêté du 25 avril 2003 également

En résumé: 30 dbA pour un local d’hébergement ;
                   35 dbA  pour salles d’examen, de consultation, bureaux médicaux et soignants et salles d’attente.
                   40 dbA  dans les locaux de soins.
                   40 dbA  dans les salles d’opérations, d’obstétrique et les salles de travail.

Concernant les établissements d’enseignement: arrêté du 25 avril 2003 également
                     33 dbA dans bibliothèques, CDI, locaux médicaux, infirmeries, salles de repos et salle de musique, si l’équipement fonctionne de façon continue, 38 dbA s’il fonctionne de façon intermittente.

En interprétant l’article on en déduit que pour les locaux d’enseignement, d’activités pratiques, salle de réunion, le réfectoire, on pourrait admettre 38 dbA.

Les installations classées (installations particulières émettrices de bruit) sont réglementées par des décrets spécifiques à chaque classement.

A ce jour, il n’existe pas de réglementation précise concernant les niveaux sonores admissibles dans les parkings; aussi, par défaut, le texte appliqué dans ce type d’installations est le code du travail qui limite l’exposition sonore à 80 dB(A) pendant 8h.
Cependant, implicitement, le niveau sonore admissible dans un parking ne doit pas empêcher l’audition des sirènes et consignes de sécurité en cas d’incendie (max environ 65 dB(A)).

REGLES ET OUTILS DE CONCEPTION ET DE REALISATION

Fonctionnement d’un piège à son (atténuation, régénérations)

Le piège à son est installé dans le réseau aéraulique pour atténuer les nuisances sonores. Qu’est-ce qu’une atténuation et comment fonctionne un piège à son ?

1) Mécanisme d’atténuation
Ce mécanisme se traduit directement par la capacité d’un piège à son à atténuer le bruit. Il agit sur toute la bande de fréquence :

a) Les basses fréquences (63Hz – 125Hz – 250Hz)
L’absorption des basses fréquences est due au changement de section entre la gaine aéraulique et le silencieux, ce phénomène créé une rupture d’impédance aussi appelé « effet filtre ».

L’absorption des basses fréquences

b) Les moyennes et hautes fréquences (500Hz à 8000Hz)
L’absorption des moyennes et hautes fréquences est réalisée par les baffles acoustiques composés de panneaux absorbants.
Les matériaux poreux à « porosité ouverte » tels que la laine minérale, sont caractérisés par des coefficients d’absorption élevés et assurent des atténuations optimales.

moyennes et hautes fréquences

2) Mécanisme de régénération
La régénération est la propriété d’un élément du réseau aéraulique à recréer du bruit au passage de l’air. Tout élément générant des turbulences de l’air provoque ce phénomène de régénération :

• Les coudes,
• Les embranchements,
• Les régulateurs de débit,
• Les clapets coupe-feu,
• Les plénums,
• Les diffuseurs,
• Les pièges à son ! …

turbulences de l’air

Les régénérations dépendent principalement de :

  • La section de l’obstacles (m²)
  • La vitesse de l’écoulement d’air (m/s)
  • Les particularités : courbure, angle de fermeture

La régénération se mesure en laboratoire selon les normes ISO 7235 ou ISO 3741 selon le type de matériel à tester. La régénération correspond à un niveau de puissance acoustique Lw et s’exprime en dB. Dans une étude acoustique, la régénération des éléments du réseau est toujours prise en compte.


Dimensionnement d’un piège à son

Un silencieux est composé de baffles acoustiques positionnés en parallèle du flux d’air. Il est défini par différents critères :



- Nombre de baffles : de 2 à plusieurs dizaines
- Epaisseur des baffles : de 50 à 300 mm
- Longueur des baffles : de 600 à 2400 mm
- Voies d’air : espacement entre les baffles (de 50 à 250mm)

Un silencieux est composé de baffles acoustiques positionnés en parallèle du flux d’air.

La modification d’un paramètre impacte les performances acoustiques et les propriétés aérauliques du silencieux. Ces critères sont définies en fonction des objectifs à atteindre et du type de nuisances sonores à atténuer : niveau acoustique élevé dans les basses fréquences ? moyennes fréquences ?... Il est nécessaire de trouver le meilleur compromis entre performance, régénérations et perte de charge. L’implantation du silencieux dans le réseau de ventilation est également en prendre en compte. Nous recommandons de prévoir une détente suffisante afin d’obtenir un flux d’air laminaire à l’entrée du silencieux. Une étude acoustique dynamique du réseau aéraulique est donc nécessaire pour dimensionner le silencieux qui répondra aux exigences du bureau d’études acoustiques.


Les études acoustiques

Notre expertise acoustique en aéraulique nous place dans un rôle de conseil auprès des installateurs en génie climatique afin de répondre aux attentes de la maîtrise d’œuvre et aux études toujours plus poussées des bureaux d’études spécialisés.

expertise acoustique

F2A combine ses savoir-faire en acoustique et en aéraulique pour proposer une intégration des équipements dans le réseau avec un résultat optimal.

Pour toute étude acoustique, l’équipe F2A s’appuie sur son logiciel Aircoustic, fruit de plus de 20 ans d’expérience. Aircoustic a été développé par des acousticiens à partir d’ouvrages spécialisés dans l’acoustique appliquée à l’aéraulique : ASHRAE – VDI 2081 – Norme NF EN 12354-5.

Méthodologie : qui peut le plus, peut le moins.
Chaque équipement du génie climatique est étudié et traité séparément.
Dans le cas d’un système CVC alimentant plusieurs salles, nous déterminons le local le plus défavorable d’un point de vue acoustique, puis nous définissons la solution permettant de répondre aux exigences du bureau d’études. Si l’objectif est atteint dans ce local, il le sera pour tous les autres à condition que les réseaux soient similaires (débits et éléments aérauliques). 

Quelles sont les informations nécessaires à la réalisation d’une étude acoustique ?


Données à fournir

Éléments concernés

Format

Spectres de puissance acoustique

Appareils de ventilation :

  • Centrale de traitement d’air
  • Ventilateur
  • Groupe froid

Par bandes d’octave

Caractéristiques
acoustiques

Équipements du réseau :

  • Clapets
  • Registres
  • Diffuseurs
  • Grilles

Puissance par bandes d’octave

Débits d’air

Centrales de traitement d’air
Antennes desservies
Bouches de diffusion

En m³/h

Plans et coupes

Fonds de plan
Réseaux aérauliques

Fichiers dwg

Objectifs acoustiques

Notice acoustique ou CCTP

 


En complément, nous aurons besoin des dimensions et du temps de réverbération du local à traiter.

Pour mieux comprendre, nous présentons une étude de cas dans le paragraphe suivant.


Etudes de cas

Dans le paragraphe suivant, nous vous présentons une étude acoustique réalisée pour traiter une salle de réveil dans un hôpital.
Pour des questions de compréhension, nous avons simplifié l’exemple tout en conservant la méthodologie utilisée par notre service Acoustique. Dans un cas réel, le réseau de reprise devra être pris en compte dans les notes de calculs.

Contexte :
Une armoire de climatisation, installée en local technique, permet de traiter l’air de la salle de réveil. Des bouches de soufflage et d’extraction assurent la circulation de l’air dans la salle.

Ci-dessous, plan simplifié du projet :

plan simplifié du projet
Objectif fixé par le bureau d’études acoustique :

« Le niveau de pression acoustique devra respecter la courbe NR 35 et un LnAT de 40 dB(A) dans la salle de réveil. »  

LnAT est un niveau de pression standardisé intégrant le temps de réverbération.

LnAT

Lp : niveau de pression acoustique Tr : temps de réverbération de la salle T0 : temps de réverbération de référence = 0.5s

Armoire de climatisation
Caractéristiques armoire de climatisation

Comment dimensionner efficacement les silencieux ?
Combien de baffles acoustiques ?
Quelle épaisseur ?...

Pour répondre à toutes ces questions, F2A réalise une étude acoutique dynamique du réseau aéraulique.

1) Analyse du réseau et calcul du niveau de puissance :

Forme et longueur des gaines

Rectangulaire, circulaire, transformation, réductions, coudes…
Toutes ces informations sont identifiées en analysant le plan du réseau

Régulateur de débit VAV

Ø200 à chaque antenne

Nombre de diffuseurs

2 *

Débit à chaque diffuseur

750 m3/h

Lw des diffuseurs (dB)

63
Hz

125
Hz

250
Hz

500
Hz

1000 Hz

2000 Hz

4000 Hz

8000 Hz

51

39

31

24

20

17

14

13

Lw des régulateurs (dB)

64

57

49

47

46

46

42

39

* Dans notre exemple, nous ne conservons que deux bouches de diffusion. Le projet complet comportait 6 diffuseurs.

En analysant le plan fourni, nos acousticiens identifient tous les éléments du réseau aéraulique à partir de la source sonore jusqu’à la bouche de diffusion puis réalisent une note de calcul :

note de calcul

Les silencieux primaires sont toujours positionnés en sortie de local technique et généralement en traversée de parois afin de traiter le phénomène d’interphonie (cf. paragraphe Phénomène d’interphonie).

En analysant le plan, notre équipe acoustique identifie l’encombrement maximal du silencieux (dans notre cas : H = 400 mm et L = 1500 mm). Ensuite, un processus de sélection et optimisation du silencieux est réalisé afin de déterminer le nombre de baffles, l’épaisseur des baffles et leur profondeur.
Afin de traiter efficacement les nuisances sonores générées par l’armoire de climatisation dans ce réseau, un silencieux primaire a été dimensionné comme suit :

  • Nombre de baffles = 5
  • Epaisseur des baffles = 200 mm
  • Profondeur = 1500 mm

Les régulateurs de débit VAV, positionnés sur chaque antenne de soufflage, régénèrent un niveau de bruit important (> 50dB(A) à 100 Pa). Nous positionnons donc un silencieux secondaire en aval de chaque régulateur.

2) La salle de réveil :
Comme vu dans le paragraphe Puissance acoustique – Pression acoustique, nous devons introduire les caractéristiques de l’environnement pour calculer une pression à partir d’une puissance.

Dimensions de la salle

Longueur 17m ; Largeur 7m ; Hauteur 2.8m

Temps de réverbération

0.8s

Position des diffuseurs

Voir le plan

Calcul du niveau de pression dans le local perçu par un auditeur au point le plus défavorable :

Calcul du niveau de pression

Rappel des objectifs :
→ Respect de la courbe NR 35
→ LnAT de 40 dB(A)


 

63
Hz

125
Hz

250
Hz

500
Hz

1000
Hz

2000
Hz

4000
Hz

8000
Hz

NR 35

63

52

45

39

35

32

30

28

Lp obtenu au point le plus défavorable de la salle

54

47.8

42.7

34.2

26.9

20.8

29.3

26.9


Les niveaux de pression acoustique résultants sont inférieurs aux valeurs de la courbe NR 35 sur toutes les fréquences de la bande d’octave. La solution respecte donc la courbe NR 35. Au point le plus défavorable de la salle, le niveau de pression standardisé LnAT = 37dB(A). Equipements acoustiques préconisés dans notre exemple :

  • Un silencieux primaire en sortie de local technique pour traiter le réseau de soufflage
  • Un silencieux circulaire en aval de chaque régulateur de débit

En appliquant les recommandations de nos acousticiens, F2A vous garantit les performances acoustiques des deux objectifs fixés par le bureau d’études acoustiques.

Toutes les performances de nos silencieux ont été testées en laboratoire indépendant selon la norme européenne EN 7235.


Partenariat F2A – CTTM

F2A travaille en étroite collaboration avec le centre de transfert de Technologie du Mans (CCTM) qui réalise les essais acoustiques de nos équipements : pertes d’insertion et régénérations.

centre de transfert de Technologie du Mans (CTTM)

Le CTTM dispose de deux salles couplées, semi-anéchoïque et réverbérante. De nombreux tests et expérimentations peuvent ainsi être conduits dans d’excellentes conditions (très faible bruit de fond, grands volumes, mesures en basses fréquences…).


salle réverbérante

Logiciel acoustique en ligne

esonie


F2A partage son savoir-faire et met à disposition un outil d’aide au dimensionnement : esonie.

Logiciel gratuit et accessible en ligne, esonie vous permet d’optimiser un silencieux en fonction de votre projet.



esonie

Mini-lexique acoustique

Baffle : un baffle est un élément rectangulaire constitué de laine minérale insonorisante et d’un cadre métallique.

Silencieux (ou piège à sons) : un silencieux est un élément du réseau ayant pour fonction d’atténuer la propagation des ondes sonores. Il peut être circulaire ou rectangulaire. Les silencieux rectangulaires sont constitués d’une enveloppe et d’un ensemble de baffles.

Grille acoustique : grille de prise ou sortie d’air contenant de la laine de roche.

Voie d’air : écartement entre deux baffles dans un silencieux

Bruit résiduel: niveau de bruit mesuré en permanence dans une zone déterminée.

Emergence : différence entre le niveau de bruit ambiant, comportant le bruit particulier à l'origine de la gêne, et le niveau de bruit résiduel, constitué par l'ensemble des bruits habituels correspondant à l'occupation normale des locaux et au fonctionnement normal des équipements.

Bruit ambiant : émergence + bruit résiduel

Régénération dynamique : bruit d’écoulement d’air créé par un élément du réseau

Perte d’insertion statique : atténuation du piège à son.

LES PRODUITS RECOMMANDES

Baffles acoustiques SONIE BS / BS+ / BD / BD+

Baffles acoustiques

Un baffle acoustique est composé d’un panneau insonorisant et d’un cadre aérodynamique en acier galvanisé. Le panneau insonorisant est composé de laine minérale (densité 24 ou 47 kg/m³) inorganique, imputrescible et hydrofuge. F2A propose une gamme complète de baffles acoustiques sur-mesure permettant de répondre aux exigences de tous types d’application.

Les baffles SONIE BS et BS+ sont équipés d’un revêtement en voile de verre anti-érosion permettant d’atteindre une vitesse dans les voies d’air de 14 m/s. Ils sont particulièrement adaptés aux applications tertiaires.

Les baffles SONIE BD et BD+ sont certifiés 400°C/2h et sont particulièrement adaptés aux applications de désenfumage. Ils sont équipés d’une protection mécanique en métal déployé permettant d’atteindre des vitesses d’air plus importantes (jusqu’à 20 m/s).

- Gamme testée en laboratoire indépendant suivant la norme ISO 7235
- Baffle à cadre arrondi permettant une diminution jusqu'à 30% des pertes de charge
- Classement au feu : EUROCLASSE A1 ou A2-s1-d0
- Sélection, dimensionnement et préconisation par notre bureau d'études

SONIE BS / BS+ / BD / BD+

Silencieux rectangulaires SONIE R-BS / R-BS+ / R-BD / R-BD+

Silencieux rectangulaires

Constitués d’un caisson rectangulaire en acier galvanisé et de baffles acoustiques, les pièges à son rectangulaires sont proposés en standard en 4 épaisseurs de tôle (8/10, 10/10, 12/10, 15/10) définies selon les contraintes dimensionnelles et les caractéristiques d’utilisation.

  • Gamme testée suivant la norme NF EN ISO 7235
  • Baffle à cadre arrondi permettant une diminution jusqu'à 30% des pertes de charge
  • Classement au feu : EUROCLASSE A1 (Incombustible - classement n° RA08-0200 suivant NF EN 13501-1)
  • Sélection, dimensionnement et préconisation par notre bureau d'études

SONIE R-BS / R-BS+ / R-BD / R-BD+

Silencieux circulaires

Avec ses gammes de silencieux circulaires, F2A complète son offre acoustique et propose des équipements efficaces testés en laboratoires indépendants.

  • Les silencieux circulaires Confort pour des applications tertiaires, positionnés en fin de réseaux. Ils apportent des atténuations complémentaires
  • Les silencieux circulaires Optimum équipés d’un atténuateur central (baffle ou bulbe) pour des exigences acoustiques plus importantes. Disponible en version 400°C/2h
  • Des performances acoustiques garanties et des produits testés par des laboratoires indépendants selon la norme EN 7235.
  • Une équipe d’experts en Acoustique qui élabore la solution la plus appropriée à votre projet en réalisant une étude acoustique dynamique de votre installation.
Silencieux circulaires F2A
  • Silencieux rigides pour gaines circulaires, de type passif ou dissipatif
  • Une gamme complète et homogène : avec ou sans bulbe, différents raccordements
  • Dimensions et matières spéciales sur demande
  • Matériaux d'absorption en laine minérale, surfaçage en voile de verre, et protection par tôle perforée
  • Insonorisant classé au feu EUROCLASSE A1 ou A2-s1-d0

Silencieux circulaires

Baffle acoustique pour Salles Blanches SONIE BL

Baffle acoustique pour Salles Blanches

Le baffle acoustique SONIE BL est un équipement dédié aux Salles Blanches, il est équipé d'un revêtement anti-défibrage en tissu de verre.
Destiné à l'atténuation des nuisances sonores propagées dans les réseaux aérauliques, le revêtement tissu de verre limite le relargage de fibres. Son cadre aérodynamique en acier galvanisé intègre un bord arrondi, ce qui améliore jusqu'à 30% les pertes de charge habituellement observées sur des baffles standards.

Baffle acoustique pour Salles Blanches SONIE BL

Grille acoustique GNB

Grille acoustique GNB

Utilisée pour l’atténuation des bruits de ventilation statique ou dynamique en façade de bâtiment grâce à un matériau isolant placé à l’intérieur des lames. De plus, sa conception vous apporte une protection pare pluie.
Sa faible profondeur de construction vous permet de la placer facilement dans votre environnement de chantier tout en gardant une très bonne efficacité acoustique.

  • Cadre et volets en acier galvanisé avec laine minérale monobloc revêtue par un voile de verre anti-défibrage
  • Gamme testée suivant la norme NF EN ISO 7235
  • Classement au feu : EUROCLASSE A1
  • Sélection, dimensionnement et préconisation par notre bureau d'études

Grille acoustique GNB

Manchettes de raccordement

Les réseaux aérauliques des bâtiments tertiaires et industriels sont équipés de manchettes souples pour le raccordement des équipements de ventilation (CTA, ventilateurs…) afin de limiter les vibrations et les nuisances sonores.

F2A conçoit et fabrique des manchettes souples sur-mesure pour l’absorption des vibrations et contribuant à l’étanchéité des réseaux.

Les manchettes MCE (circulaire) et ELYT+ (rectangulaire) affichent un taux de fuite certifiée classe C suivant la norme EN 15727. Ces composants étanches permettent de réduire les consommations d’énergie par rapport à une solution classique type manchette en rouleau.

Notre offre complète de manchettes étanches :

Manchettes de raccordement

ELYT+
Manchette rectangulaire cadrée

MCE
manchette circulaire

Elyform étanche circulaire-rectangulaire.
Solution idéale pour raccorder un piquage à une gaine rectangulaire.

Manchette Elyt+

F2A

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