Acoustique des pièces – absorption du bruit

L'acoustique d'une pièce définit la façon dont le son se comporte dans un espace donné. Cela signifie que la source du son et la personne qui perçoit le son se trouvent dans la même pièce. Si la pièce ne possède quasiment aucune surface capable d'absorber le son (murs, plancher et toit), celui-ci va rebondir entre les surfaces et mettra un certain temps à disparaître. Dans une telle pièce, la personne qui perçoit le son aura du mal à comprendre un interlocuteur, car elle percevra à la fois le son direct et la réflexion répétée des ondes sonores.

Si les surfaces sont couvertes d'un matériau qui absorbe le son, les sons réfléchis disparaîtront beaucoup plus vite et la personne qui perçoit le son ne percevra donc que le son direct. En outre, le niveau sonore général de la pièce diminuera.

Room acoustics sound absorption

Les propriétés d'absorption du bruit d'un matériau sont exprimées par son coefficient d'absorption sonore α (alpha), fonction de la fréquence. Le coefficient α peut prendre une valeur allant de 0 à 1,00 (de la réflexion totale à l'absorption totale).

Les absorbeurs sonores peuvent être divisés en trois catégories principales:

  • Les absorbeurs poreux
  • Les absorbeurs de résonance
  • Les absorbeurs simples

 

Les absorbeurs poreux

Un bon exemple d'absorbeur sonore poreux est la laine de roche. Lorsque l'onde sonore pénètre la laine minérale, l'énergie sonore, par friction, est transformée en chaleur.

L'épaisseur du matériau possède un impact important sur ses propriétés d'absorption du son. Les fréquences élevées (au-dessus de 500 Hz) sont plus faciles à gérer avec des épaisseurs de laine de roche de 30 à 50 mm. Les sons aux fréquences inférieures à 500 Hz sont plus difficiles à gérer : ils nécessitent des panneaux de laine de roche plus épais afin de créer une meilleure absorption. L'épaisseur du matériau peut également être compensée par un vide d'air derrière un panneau de plafond ou de mur acoustique afin d'améliorer les performances à basses fréquences.

Pour les absorbeurs sonores, il est très important de ne pas placer de couche étanche sur la surface, telle qu'une barrière anti-vapeur ou de la peinture, car celle-ci réduirait de manière notable les propriétés d'absorption sonore. Vous pouvez découvrir l'effet d'une couche étanche dans l'image ci-dessous (ligne pointillée).

Image : Courbes d'absorption du son par une isolation en laine de roche

Vous trouverez ici des coefficients d'absorption pratiques pour certains matériaux:

Bande d’octave (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000
Concret

0.02

0.02 

0.02 

0.02 

0.03 

0.04 

Plaques de plâtre sur profiles 

0.2

0.15

0.1

0.08

0.05

0.05

Fenêtres

0.35

0.25

0.18

0.12

0.07

0.04

Panneau en laine minérale 50 mm*

0.2

0.65

1.0

1.0

1.0

1.0

Panneau en laine minérale 100 mm*

0.45

0.9

1.0

1.0

1.0

1.0

* avec emballage solide

Les absorbeurs de résonance

Les absorbeurs de résonance sont composés d'un système d'oscillation mécanique ou acoustique, tels que l'absorbeur à membrane, qui peut par exemple se composer d'une plaque solide doublée d'un vide d'air étroit. L'absorption atteint son maximum à la fréquence de résonance. Si la cavité est remplie d'un matériau poreux comme de la laine de roche, l'absorption du son sur la plage de fréquences est élargie.

Les absorbeurs simples

Dans cette catégorie, on retrouve les objets tels que les tables, les chaises, les personnes, etc. Le coefficient d'absorption est généralement donné pour chacun en m2 d'après la formule de Sabine.

La durée de réverbération d'une pièce caractérise la durée pendant laquelle l'énergie sonore reste dans celle-ci. Elle est généralement définie comme la durée nécessaire à l'intensité acoustique pour diminuer d'un facteur d'un million (soit 60 dB).

Un applaudissement assez fort générant environ 100 dB (SPL) et un murmure environ 40 dB, l'on peut facilement estimer la durée de réverbération d'une pièce en frappant dans ses mains et en observant la durée pendant laquelle il est encore possible de percevoir le son en résultant. Cela suppose cependant une pièce de dimension classique et relativement calme. 

Absorbeurs simples

Dans une pièce de petite taille ou un hall (volume < 1000 m3), où le champ sonore est diffusé et l'absorption moyenne inférieure à 0,3, une formule empirique, appelée formule de Sabine, peut être utilisée pour calculer la durée de réverbération:

RT = 0.16 x V / A

T = durée de réverbération (en secondes)
V = volume de la pièce (en m3)
A = (surface Σ (S) x α) = surface d'absorption de la pièce (en m2)


La surface d'absorption de la pièce A est la somme des surfaces S multipliée par son coefficient d'absorption α.

Par exemple, pour une durée de réverbération voulue de 0,8 secondes dans une salle de classe de 6 x 10 x 3 m, avec l'intention d'utiliser 45 m2 de matériau absorbant au plafond, quelle sera alors le coefficient d'absorption pour le produit?  

La réponse: A = 0.16 x V/T = 0.16 x 180/0.8 = 36 m2 x α = 36/45 = 0.8

La durée de réverbération optimale pour un espace dépend de la taille, des matériaux et du type de la pièce. Chaque objet placé dans la pièce peut également affecter la durée de réverbération, y compris les personnes et leurs biens.

Les salles destinées à des discours nécessitent une durée de réverbération plus courte que les salles dédiées à la musique. Une durée de réverbération plus longue peut nuire à la compréhension d'un discours. D'un autre côté, si la durée de réverbération est trop courte, l'équilibre tonal et la puissance sonore pourront en pâtir.

Réduction du bruit dans les grandes installations

Dans les installations industrielles d'un volume supérieur à 1000 m3, la hauteur est généralement bien inférieure au double de la longueur et de la largeur de l'installation. Dans ce cas, la hauteur et la densité du mobilier ont une influence considérable sur le champ sonore. Dans un tel cas, le champ sonore n'est généralement pas diffus. Il n'est par conséquent pas nécessaire de calculer la durée de réverbération en utilisant la formule de Sabine.