Diminuer le niveau sonore [Climatisation]
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Plan d’action
Évaluer sa situation
| Après l’analyse de la situation sur le terrain, la logique à suivre est basée sur le type de bruit. |
Repérer le type de bruit
Soit le bruit est aérien
Puisqu’il est produit par l’écoulement de l’air et les turbulences qui y sont liées, on peut envisager de réduire la source du bruit, par exemple en diminuant la vitesse du ventilateur, en améliorant l’écoulement dans les bouches, dans les coudes,…
À défaut, puisque ce bruit dispose d’un spectre développé surtout dans les hautes fréquences, il possible d’absorber le bruit par des matériaux fibreux : silencieux, parois de gaines absorbantes,…
Si ce bruit est transmis entre deux locaux, c’est l’isolation phonique de ces parois qu’il faut améliorer.
Soit le bruit est solidien (bruit d’impact)
Puisque ce sont les vibrations des équipements qui sont transmises, la diminution de vitesse permettra également de réduire les vibrations. Certaines sociétés de maintenance peuvent enregistrer les vibrations émises à l’arbre d’un ventilateur et dire si un balourd serait responsable du bruit en cause.
A défaut, on cherchera à couper toute transmission du bruit par le placement d’un matériau résilient entre l’équipement et son environnement : plots antivibratiles, manchettes souples, plancher flottant,…
Idéalement, c’est la coupure du matériau qui empêchera le mieux la transmission du son.
A défaut, il faudra interrompre le matériau dur par un matériau plus souple (dit « matériau résilient « )
Agir à la source du problème
Agir à la source :
- Placer des supports antivibratiles
- Limiter le bruit des pompes
Agir à la transmission :
- Limiter la transmission sonore des tuyauteries
- Améliorer l’acoustique des conduits d’air
- Placer un silencieux
Agir au niveau des locaux :
- Modifier la disposition des locaux
- Réaliser le doublage acoustique des parois
- Renforcer l’isolation acoustique des baies vitrées
Placer des supports antivibratiles
Pour réduire la propagation des vibrations de certains appareils (compresseurs, ventilateurs,…) à la structure du bâtiment, on insère des supports élastiques antivibratiles.
L’ensemble « équipement-support » constitue un système « masse-ressort », soumis aux lois de la mécanique des vibrations, et disposant dès lors d’une fréquence propre.
Pour dimensionner correctement les plots antivibratiles, il faut connaître
- la fréquence excitatrice liée à la vitesse de rotation du moteur,
- la masse de l’équipement et sa répartition sur la dalle.
Pour une bonne efficacité, la fréquence propre du système antivibratile doit être 3 à 4 fois inférieure à la fréquence excitatrice. Dans certains cas il sera nécessaire d’alourdir la dalle sur laquelle sont fixés les équipements afin « d’écraser davantage les ressorts » et de garantir ainsi un meilleur amortissement des vibrations.
| Exemple.
un ventilateur tournant à une vitesse de rotation de 1 500 tours/minute provoque des vibrations de 25 Hz (puisque rotation de 25 tours/seconde). Les plots devront être calculés sur une fréquence propre de 6 à 8 Hz. |
En pratique, on rencontre
- des ressorts, utilisés pour toutes les fréquences propres mais surtout lorsqu’inférieures à 8 Hz,
- des plots à base de poudre de liège mélangée à un élastomère, pour des fréquences propres supérieures à 8 Hz
- des plots à base d’élastomères, pour les fréquences propres supérieures à 12 Hz
- un système de « dalle flottante », c.-à-d. la construction d’un socle de béton sur un matelas de laine minérale ou de mousse plastique souple, pour les fréquences propres moyennes ou aiguës.
Ce dernier système de dalle flottante est assez difficile à réaliser puisqu’en aucun endroit il ne peut y avoir de contact (raccords de mur, écoulement de sols, tuyauteries, conduits, …). Devant la nécessité d’exercer un contrôle quasi permanent durant les travaux, on préfère parfois la technique des éléments antivibratiles…! Ou alors, un contrôle de la qualité acoustique de la dalle est imposé à la fin des travaux.
Exemples de ponts phoniques par le tuyau d’écoulement et la plinthe.
En général, il sera fait appel à un spécialiste de cette question pour le dimensionnement correct des plots.
Limiter le bruit des pompes
Origines du bruit des pompes
- Les bruits d’origine hydraulique : c’est la source de bruit la plus importante. On remarque l’effet de sirène qui est dû à l’interaction entre les aubes et les parties fixes. Ce type de bruit est le plus gênant dans les bâtiments, car il se produit dans une zone de fréquences audibles.Lorsque la pression disponible à l’aspiration de la roue est trop faible, un bruit de cavitation apparaît. Il faut dans ce cas veiller à faire fonctionner la pompe avec une pression à l’aspiration suffisante. Lorsque de l’air s’introduit dans le fluide, il se crée des turbulences et des écoulements bruyants au niveau de la pompe. Il faudra veiller à purger correctement le circuit.
- Les bruits d’origine électromagnétique : ces bruits proviennent du moteur qui transmet des vibrations aux équipements et structures environnantes.
- Les bruits d’origine mécanique : ces bruits apparaissent au niveau des garnitures mécaniques et des paliers de la pompe, on les appelle balourds. Ils proviennent généralement d’une erreur de montage, d’équilibrage ou d’une erreur de conception de la pompe.
- Les bruits d’origine aéraulique : ces bruits proviennent du passage de l’air, nécessaire au refroidissement du moteur, dans le ventilateur de la pompe. Il peut s’agir dans certains cas de la source de bruit la plus importante d’une pompe. Le fabricant de pompes doit correctement calculer les grilles d’aspiration et de refoulement de l’air qui peuvent être des obstacles au bon écoulement de l’air et donc générer du bruit.
Transmission du bruit
Une pompe transmet du bruit par trois voies différentes :
- Par voie aérienne : le moteur de la pompe émet un rayonnement acoustique qui se propage dans le local technique puis dans locaux occupés adjacents.
- Par voie hydraulique : la pompe génère des variations de pression dans le fluide qui sont transmises le long des canalisations et rayonnent sur les structures environnantes.
- Par voie solide : les vibrations émises par la pompe se transmettent par contact direct aux différentes structures.
Le niveau de bruit des pompes
Le niveau de puissance acoustique d’une pompe dépend principalement de sa conception, de ses conditions de fonctionnement (débit et pression) et de sa puissance électrique. Aucune norme ne spécifie les caractéristiques acoustiques des pompes.
Il est possible d’effectuer un calcul approximatif du niveau de pression acoustique à 1 m :
Lp = 48 + 10 log Pe [dB (A)]
où,
-
- PE est la puissance électrique du moteur [W]
Mise en œuvre
- Il faut limiter la vitesse du fluide dans la pompe à 1,5 m/s.
- Il faut soigner la fixation de la pompe en mettant en œuvre un dispositif d’assise souple : placer la pompe sur une petite dalle flottante de 15 cm d’épaisseur, reposant sur des supports élastiques. La dalle flottante aura à peu près trois fois le poids de l’équipement.
- Il faut équiper l’aspiration et le refoulement des pompes de manchons antivibratoires.
Manchon antivibratoire.
- Il est également important d’entretenir les pompes, de lubrifier les paliers. L’usure de certaines pièces peut conduire à des vibrations génératrices de bruits.
Limiter la transmission sonore des tuyauteries
Empêcher la transmission des bruits de vibration
Il est utile de réaliser des raccordements souples entre les conduits (fluides, gaz, électricité…) et la machine qui vibrent, afin d’éviter non seulement la transmission des vibrations, mais également le risque de rupture.
Pour diminuer la transmission des vibrations des tuyauteries aux parois, on peut introduire des coquilles isophoniques entre la tuyauterie et le collier de fixation. Il est également possible d’utiliser des colliers avec caoutchouc isophonique mais ceux-ci sont moins efficaces que les coquilles isophoniques.
Exemple : pour la fixation des tuyauteries d’eau glacée aux parois du bâtiment, il est de bonne pratique de réaliser les 3 premières fixations après la pompe avec des fixations anti-vibratoires.
Autre exemple : lors du placement d’un split-system, un soin tout particulier doit donc être apporté à la sélection de l’emplacement du condenseur et à son mode de fixation : une coupure élastique doit être prévue entre l’appareil et le mur de fixation afin d’empêcher de mettre en vibration la structure du bâtiment (l’appareil doit bouger lorsqu’on le secoue !). De même, les tuyauteries doivent être raccordées via des raccords flexibles.
Il est également possible de suspendre élastiquement une tuyauterie à un plafond.
Par contre, il faut éviter de placer des tuyauteries sur des parois légères ou les parois séparant les locaux techniques des locaux occupés.
Limiter les bruits de dilatation
Lorsque la force de dilatation des tuyauteries devient trop importante, des frottements apparaissent entre les canalisations et les colliers de support. Ce phénomène de dilatation provoque des claquements bruyants.
Recommandations :
- Prévoir des points fixes et des compensateurs entre les points fixes.
Compensateur de dilatation.
- Éviter de bloquer les canalisations à la traversée des parois.
- En cas de problèmes, desserrer légèrement certains colliers.
- Éviter les variations brusques de température dans l’installation, par exemple en utilisant des vannes à 3 voies en mélangeuses.
- Placer des matériaux souples entre les colliers et les tuyauteries, et entre les fourreaux et les tuyauteries.
Diminuer la production de turbulences
Les vitesses admissibles dépendent du tracé et des accessoires utilisés. Si des vitesses élevées peuvent être admises dans les tubes droits, on doit adopter des vitesses plus réduites dans les coudes, les réductions.
Une installation peut créer des turbulences suite aux placements mêmes des équipements : tuyauteries à angle droit, vannes placées trop près les unes des autres,…
Ce deuxième type de raccordement sera de loin préférable.
La présence de bulles d’air dans les circuits est également nuisible, il faut doter l’installation de dispositifs comme purgeurs (manuels ou automatiques), pots de dégazage, séparateur d’air tangentiel.
Améliorer l’acoustique des conduits d’air
Garnir les conduits aérauliques de matériau absorbant
Un conduit provoque toujours une atténuation du son qu’il transporte. Mais celle-ci doit parfois être renforcée par le placement d’absorbants sur les parois internes : généralement, il s’agit de panneaux de laine minérale.
On choisira des panneaux avec protection contre la désagrégation (pour éviter un détachement des fibres du matériau acoustique), par exemple des panneaux de fibres minérales enduits au néoprène, dont l’épaisseur ne doit pas dépasser 0,1 mm sans quoi le pouvoir d’absorption est diminué.
Ces panneaux ont pour avantage de créer simultanément une isolation thermique entre le fluide et les locaux traversés… mais ont pour désavantages d’augmenter les pertes de charge, de retenir les poussières et de favoriser le développement de milieux peu hygiéniques…
Dès lors, on limitera si possible le placement de ces panneaux absorbants au droit des changements de direction (coudes) : c’est là qu’il y a le plus de réflexions de l’onde acoustique sur les parois et que l’absorption sera donc la plus efficace.
Remarque : la gêne acoustique dans un local est souvent due aux mauvaises dimensions des gaines calculées avec des vitesses d’air trop élevées. La question d’une diminution de la vitesse (et donc du débit d’air) doit être posée.
Alternative, on introduira un silencieux acoustique.
Insérer une gaine absorbante entre local et source sonore
Le placement d’une gaine permet l’absorption des bruits par les parois.
| Exemple.
Dans un home, les occupants se plaignaient de la transmission du bruit d’une salle de bain à l’autre. Les investigations montrèrent que chaque salle de bain était équipée d’un ventilateur, l’air évacué aboutissant dans une gaine commune. Cette liaison permettait le passage latéral des sons amenant ainsi l’isolement entre salle de bain à 42 dB.
A la place d’un tuyau flexible courant entre le ventilateur et la gaine, on a installé un tuyau flexible amortisseur de bruit. Vu le peu d’espace disponible, on ne put obtenir une réduction que de [TEXTE MANQUANT] dB. La différence était cependant sensible… |
Placement de manchettes de compensation
De même pour éviter la transmission entre le caisson de traitement d’air et les conduits, on pensera au placement de manchettes souples de compensation de part et d’autre du caisson.
Placer un silencieux
Le placement de silencieux permet d’absorber le bruit véhiculé par le réseau. Si nous en parlons seulement ici, c’est parce qu’il génère des pertes de charge et donc une consommation permanente du ventilateur… Toutes les autres mesures doivent donc être prises au préalable.
Les silencieux doivent encadrer la source sonore (généralement le ventilateur), tant du côté réseau que du côté prise d’air extérieur. Afin d’éviter que le bruit du local technique ne « rentre » dans la gaine après le silencieux, celui-ci sera placé à la sortie du local.
Notons que l’installation d’un silencieux peut être difficile à réaliser sur un réseau de gaines déjà entièrement monté. Les silencieux doivent être placés dans des longueurs rectilignes (trémies, faux plafonds en gyproc) qui sont parfois devenues inaccessibles du fait de l’architecture intérieure du bâtiment. On ne pourra donc pas toujours équiper correctement une installation bruyante déjà existante.
Idéalement, on choisira un silencieux à large bande spectrale, à faible perte de charge et à production de bruit (provoqué par l’écoulement interne de l’air) aussi faible que possible.
Règle de bonne pratique.
On dimensionnera le silencieux de telle sorte que la vitesse de l’air soit limitée à 10 m/s lors du passage entre les baffles acoustiques du silencieux. Si la section d’ouverture du silencieux est de …30 %… à …50 %…, cela induit que la vitesse faciale à l’entrée du silencieux devrait être de …3 m/s… à …5 m/s… environ.
Remarques.
- Par défaut, on est parfois tenté de placer des silencieux exagérément dimensionnés (donc plus onéreux), qui génèrent tout au long de leur vie des pertes de charge et donc une consommation supplémentaire du ventilateur… Une mesure du niveau sonore existant et une évaluation du niveau à atteindre permettra de dimensionner le silencieux de façon nettement plus précise.
- Dans le même ordre d’idée, il ne faut pas imposer à l’installateur de conditionnement d’air un niveau de bruit trop sévère dans les locaux, car l’installateur installera simplement un silencieux plus important à la sortie du groupe … et c’est l’installation qui consommera davantage, toute sa vie durant, suite aux pertes de charge excessives…
Modifier la disposition des locaux
De par la localisation des fonctions dans un immeuble, une grande part de l’isolement peut déjà se créer
- disposition de locaux tampons entre locaux bruyants et locaux calmes (ex : couloir),
- rassemblement des locaux bruyants (ex : locaux sanitaires et de services),
- …
Dans un bâtiment existant, le déplacement du local de traitement d’air est difficilement réalisable, mais certaines réorganisations internes d’activité sont possibles.
Mais un bâtiment vit, des parois se déplacent,… les critères acoustiques peuvent parfois rentrer en compte dans le choix de la nouvelle disposition des locaux ?
Réaliser le doublage acoustique des parois
Si le son perturbateur est créé par du bruit aérien traversant une paroi, il est possible de doubler celle-ci. On pense tout spécialement aux locaux techniques dont on souhaiterait renforcer l’isolation par rapport au reste du bâtiment.
Si la faute correspond à une insuffisance des éléments de construction, il est possible d’améliorer la situation jusqu’à 10 dB environ, à l’aide d’un panneau rapporté (plafond suspendu constitué de plâtre dépourvu de joint, panneaux de carton-plâtre rapportés devant les parois). Pour que le doublage placé devant le mur puisse faire son effet de cloison double, on privilégiera une fixation indépendante et des joints élastiques. À défaut, une fixation par colle. Au pire une fixation par clous,…
| Exemple.
Une paroi de séparation entre un local technique et un bureau était constituée d’un mur en briques modulaires de 17,5 cm enduit sur les deux faces. Son isolement acoustique initial (frein apporté par la paroi au passage du son) était de R = 48 dB. Le doublage au moyen de panneaux de carton-plâtre avec supports en profilés métalliques (pose indépendante du mur) a permis d’améliorer l’isolement jusqu’à 56 dB.
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Renforcer l’isolation acoustique des baies vitrées
Si l’objectif est de se protéger d’un bruit extérieur (bruit de condenseur sur une plate-forme, par exemple), une amélioration de la qualité acoustique des baies peut être envisagée. Et le premier regard doit se porter sur l’étanchéité à l’air (davantage que sur la vitre elle-même). En effet, le bruit passe essentiellement par l’inétanchéité des joints. C’est ce qui fait la médiocre qualité des fenêtres coulissantes…
Le choix des travaux à réaliser sur les ouvertures d’un bâtiment dépend du niveau d’isolement acoustique que l’on désire obtenir.
Conservation des fenêtres existantes
Si l’on ne recherche pas un isolement de façade supérieur à 30 dB(A) et s’il n’y a pas d’entrée d’air spécifique en façade, il suffit la plupart du temps de mettre en place des joints d’étanchéité entre les ouvrants et les dormants.
Remplacement des fenêtres
Il existe une valeur seuil d’isolement au-delà de laquelle on doit changer les fenêtres, ce qui induit un surcoût important. Cette valeur seuil dépend de la surface des fenêtres. Elle se situe généralement aux alentours de 33 dB(A).
Une solution couramment adoptée consiste à conserver les anciens dormants en leur appliquant un traitement ou un renforcement éventuel. On pose alors une nouvelle fenêtre souvent en PVC, en fixant les nouveaux dormants sur les anciens, après la pose de joints préformés et, si nécessaire, l’ajout d’un joint en silicone. La nouvelle fenêtre est munie de double vitrage acoustique et d’une entrée d’air insonorisée. Cette technique a cependant l’inconvénient de réduire la surface vitrée. Ainsi, on obtient un isolement acoustique supérieur à 35 dB(A), à condition d’avoir effectué un traitement acoustique des bouches de ventilation et une mise en œuvre correcte.
Toutefois, pour certaines fenêtres particulières, le remplacement est indispensable quel que soit l’objectif d’isolement. Par exemple, pour une fenêtre coulissante, le simple changement des vitrages n’est souvent pas suffisant pour atteindre l’objectif d’isolement acoustique fixé.
D’autre part, pour les portes-fenêtres, les objectifs d’isolement sont plus difficiles à atteindre, même en cas de remplacement. En effet, la valeur de l’isolement acoustique d’une porte-fenêtre est en général inférieure à celle d’une fenêtre. On observe assez fréquemment un écart moyen de 2 dB(A). En effet, la surface de jointures, et donc de fuites possibles, est plus importante dans le cas d’une porte-fenêtre.
Obtention d’un isolement de 40 dB(A) avec une seule fenêtre
L’obtention de cette valeur d’isolement nécessite toujours le remplacement des fenêtres par des fenêtres de très bonne qualité acoustique.
Le vitrage doit avoir un indice d’affaiblissement acoustique de l’ordre de 40 dB(A). Ce vitrage est obtenu à l’aide d’un feuilleté acoustique spécial. La menuiserie de la fenêtre doit comporter une triple barrière d’étanchéité entre l’extérieur et l’intérieur du logement pour les fenêtres en PVC. Un double rang de joints de bonne qualité doit être posé entre l’ouvrant et le dormant.
Pour une pièce aux dimensions standard, c’est-à-dire dont la surface est d’environ 25 m² , avec une fenêtre de 1,5 à 2 m² un isolement de 40 dB(A) est délicat à obtenir s’il y a une entrée d’air. Quelques précautions doivent alors être prises :
- Les entrées d’air choisies doivent être insonorisées. La valeur de leur coefficient d’affaiblissement acoustique doit être la plus grande possible. Toutefois, il est difficile du trouver sur le marché des entrées d’air de faible encombrement, pouvant être placées dans la menuiserie, ayant une valeur du coefficient d’affaiblissement acoustique supérieur à 42 dB(A). La zone de fonctionnement de la bouche d’entrée d’air choisie doit permettre d’atteindre le débit nominal. En effet, certains systèmes intégrés dans une fenêtre ont une surface d’entrée d’air trop faible pour obtenir le débit nominal imposé par les systèmes d’extraction actuels.
- L’étanchéité entre le gros œuvre et le dormant doit être de qualité. L’amélioration de l’étanchéité, obtenue par la pose d’un joint mastic de type silicone ou polyuréthane, augmente la valeur de l’isolement acoustique.
- Il est utile de vérifier et de remettre en état les joints de façade des grands panneaux préfabriqués, surtout s’il y a des entrées d’air parasites.
Pose de survitrage
La pose de survitrage ne conduit pas à une amélioration significative de la performance acoustique. Dans certains cas, le gain obtenu par le survitrage peut atteindre de 2 à 3 dB(A). Il y a lieu de veiller à une bonne étanchéité entre le survitrage et la fenêtre. De plus, la présence de joints de qualité entre l’ouvrant et le dormant de la fenêtre est toujours nécessaire.
Pose de double fenêtre
C’est pratiquement la seule solution technique si l’on veut obtenir un isolement supérieur à 40 dB(A). La pose s’effectue le plus souvent au nu extérieur de la façade, avec ou sans conservation des volets existants. La nouvelle menuiserie est généralement de type vantaux coulissant, en aluminium ou en PVC. Cette solution permet d’atteindre, dans certaines configurations, des isolements proches de 50 dB(A).
Elle est également satisfaisante sur le plan thermique en hiver, mais présente cependant quelques inconvénients :
- la difficulté de nettoyage, surtout de la face extérieure de la nouvelle fenêtre,
- les difficultés d’ouverture de la nouvelle fenêtre et d’accès aux persiennes,
- la nécessité de remplacer les éventuels volets existants, ce qui induit un surcoût important,
- une certaine diminution de l’éclairage naturel,
- la difficulté éventuelle d’obtenir les autorisations urbanistiques.
Il faut prohiber la pose d’entrées d’air insonorisées en regard l’une de l’autre pour limiter la création de pont phonique.
Fermeture de balcons et réalisation de loggias
La réalisation de loggias est unanimement appréciée en raison de l’amélioration très nette de l’isolation acoustique et de l’accroissement de la surface utile du bâtiment. Ce type de travaux est facile à réaliser. Mais, une loggia peut conduire à une surchauffe en été.
Le problème de surcharge de la structure et d’un surcoût important. L’aspect de la façade est alors complètement modifié.
