Insonorisation - Soundproofing
L'insonorisation est tout moyen de réduire la pression acoustique par rapport à une source et à un récepteur sonores spécifiés . Il existe plusieurs approches de base pour réduire le son : augmenter la distance entre la source et le récepteur, utiliser des écrans antibruit pour réfléchir ou absorber l'énergie des ondes sonores , utiliser des structures d'amortissement telles que des baffles acoustiques ou utiliser des générateurs de sons antibruit actifs .
Il y a 5 éléments dans la réduction du son ( absorption , amortissement , découplage, distance et ajout de masse). L'aspect absorbant en insonorisation ne doit pas être confondu avec les panneaux insonorisants utilisés dans les traitements acoustiques. L'absorption dans ce sens se réfère uniquement à la réduction d'une fréquence de résonance dans une cavité en installant une isolation entre les murs, les plafonds ou les planchers. Les panneaux acoustiques ne peuvent jouer un rôle dans le traitement qu'une fois que les murs, les plafonds et les sols ont été insonorisés, réduisant les réflexions qui rendent le son global dans la pièce source plus fort.
Deux problèmes d'insonorisation distincts doivent être pris en compte lors de la conception des traitements acoustiques : améliorer le son dans une pièce (voir réverbération ) et réduire les fuites sonores vers/depuis les pièces adjacentes ou à l'extérieur (voir classe de transmission du son et indice de réduction du son ). L'insonorisation et le contrôle du bruit peuvent être utilisés pour limiter les bruits indésirables. L'insonorisation peut supprimer les ondes sonores indirectes indésirables telles que les réflexions qui provoquent des échos et les résonances qui provoquent la réverbération . L'insonorisation peut réduire la transmission d'ondes sonores directes indésirables de la source à un auditeur involontaire grâce à l'utilisation de la distance et des objets intermédiaires dans le trajet sonore.
Absorption
Le matériau insonorisant contrôle les niveaux de pression acoustique réverbérants dans une cavité, une enceinte ou une pièce. Les matériaux synthétiques d'absorption sont poreux, faisant référence à la mousse à cellules ouvertes (mousse acoustique, mousse insonorisée). Les matériaux d'absorption fibreux tels que la cellulose, la laine minérale, la fibre de verre, la laine de mouton sont plus couramment utilisés pour amortir les fréquences de résonance dans une cavité (isolation des murs, des sols ou des plafonds), servant un double objectif pour leurs propriétés d'isolation thermique. Des matériaux d'absorption fibreux et poreux sont utilisés pour créer des panneaux acoustiques, qui absorbent la réflexion sonore dans une pièce, améliorant ainsi l'intelligibilité de la parole.
Absorbeurs poreux
Les absorbeurs poreux, généralement des mousses de caoutchouc à cellules ouvertes ou des éponges de mélamine , absorbent le bruit par friction à l'intérieur de la structure cellulaire. Les mousses poreuses à cellules ouvertes sont des absorbeurs de bruit très efficaces sur une large gamme de fréquences moyennes à élevées. Les performances peuvent être moins impressionnantes à des fréquences plus basses.
Le profil d'absorption exact d'une mousse poreuse à cellules ouvertes sera déterminé par un certain nombre de facteurs, notamment les suivants :
- Taille de la cellule
- Tortuosité
- Porosité
- Épaisseur de matériau
- Densité du matériau
Absorbeurs résonants
Les panneaux résonants, les résonateurs de Helmholtz et autres absorbeurs résonants fonctionnent en amortissant une onde sonore lorsqu'ils la réfléchissent. Contrairement aux absorbeurs poreux, les absorbeurs résonants sont plus efficaces aux fréquences basses-moyennes et l'absorption des absorbeurs résonants est toujours adaptée à une plage de fréquences étroite.
Amortissement
Amortir signifie réduire la résonance dans la pièce , par absorption ou redirection (réflexion ou diffusion). L'absorption réduira le niveau sonore global, tandis que la redirection rend les sons indésirables inoffensifs voire bénéfiques en réduisant la cohérence . L'amortissement peut réduire la résonance acoustique dans l'air ou la résonance mécanique dans la structure de la pièce elle-même ou dans les objets de la pièce.
Découplage
Créer une séparation entre une source sonore et toute forme de masse adjacente, entravant la voie directe pour le transfert du son.
Le découplage d'un mur implique l'utilisation de clips d'isolation résilients ou de coussinets d'amortissement du son. Les clips doivent être décalés lors de l'installation (tous les autres montants) pour créer moins de voies pour le transfert du son. Le canal d'isolation résilient s'enclenche facilement dans les attaches résilientes, ce qui crée un espace de 1 5/8 po entre le montant et la cloison sèche. Des vis à filetage fin sont utilisées pour visser la cloison sèche dans le canal résilient. Les vis doivent être de la bonne longueur afin de ne pas percer un montant, cela compromettrait l'efficacité du mur découplé.
Distance
La densité d'énergie des ondes sonores diminue au fur et à mesure qu'elles s'éloignent, de sorte que l'augmentation de la distance entre le récepteur et la source entraîne une intensité sonore progressivement moindre au niveau du récepteur. Dans un cadre tridimensionnel normal, avec une source ponctuelle et un récepteur ponctuel, l'intensité des ondes sonores sera atténuée selon l' inverse du carré de la distance à la source.
Masse
L'ajout de matériau dense au traitement aide à empêcher les ondes sonores de sortir d'un mur, d'un plafond ou d'un sol source. Les matériaux comprennent le vinyle chargé en masse, les cloisons sèches, les plaques de plâtre insonorisées, le contreplaqué, les panneaux de fibres , le béton ou le caoutchouc. Différentes largeurs et densités de matériau d'insonorisation réduisent le son dans une plage de fréquences variable. L'utilisation de plusieurs couches de matériau est essentielle au succès de tout traitement.
Réflexion
Lorsque les ondes sonores frappent un support, la réflexion de ce son dépend de la dissemblance des surfaces avec lesquelles il entre en contact. Le son frappant une surface en béton entraînera une réflexion bien différente que si le son devait frapper un support plus doux tel que la fibre de verre. Dans un environnement extérieur tel que l'ingénierie routière, les remblais ou les panneaux sont souvent utilisés pour refléter le son vers le haut dans le ciel.
La diffusion
Si une réflexion spéculaire provenant d'une surface plane et dure donne un écho problématique, un diffuseur acoustique peut être appliqué sur la surface. Il diffusera le son dans toutes les directions. Ceci est efficace pour éliminer les poches de bruit dans une pièce.
Suppression du bruit
Les générateurs d' annulation de bruit pour le contrôle actif du bruit sont une innovation relativement moderne. Un microphone est utilisé pour capter le son qui est ensuite analysé par un ordinateur ; ensuite, des ondes sonores de polarité opposée (phase de 180° à toutes les fréquences) sont émises par un haut-parleur, provoquant des interférences destructrices et annulant une grande partie du bruit.
Résidentiel
Les programmes de sonorisation résidentielle visent à réduire ou à éliminer les effets du bruit extérieur. L'objectif principal du programme sonore résidentiel dans les structures existantes est les fenêtres et les portes. Les portes en bois massif sont une meilleure barrière acoustique que les portes creuses. Les rideaux peuvent être utilisés pour atténuer le son, soit en utilisant des matériaux lourds, soit en utilisant des chambres à air appelées nids d' abeilles . Les conceptions en nid d'abeille simple, double et triple permettent d'obtenir des degrés d'amortissement acoustique relativement plus élevés. La principale limite d'insonorisation des rideaux est l'absence de joint au bord du rideau, bien que cela puisse être atténué par l'utilisation de dispositifs d'étanchéité, tels que des fermetures à boucles et crochets, des adhésifs, des aimants ou d'autres matériaux. L'épaisseur du verre jouera un rôle dans le diagnostic des fuites sonores. Les fenêtres à double vitrage ont un amortissement acoustique légèrement supérieur à celui des fenêtres à vitrage simple lorsqu'elles sont bien scellées dans l'ouverture du cadre de la fenêtre et du mur.
Une réduction significative du bruit peut également être obtenue en installant une deuxième fenêtre intérieure. Dans ce cas, la fenêtre extérieure reste en place tandis qu'une fenêtre coulissante ou à guillotine est installée dans les mêmes ouvertures murales.
Aux États-Unis, la FAA propose une réduction du bruit pour les maisons qui se situent dans un contour de bruit où le niveau moyen de décibels est de 65 décibels. Cela fait partie de leur programme d'isolation acoustique résidentielle. Le programme fournit des portes d'entrée en bois massif ainsi que des fenêtres et des contre-portes.
Plafonds
- Le scellement des espaces et des fissures autour du câblage électrique, des conduites d'eau et des conduits à l'aide de calfeutrage acoustique ou de mousse pulvérisée réduira considérablement les bruits indésirables en tant qu'étape préliminaire pour l'insonorisation du plafond.
- L' isolant en laine minérale est le plus couramment utilisé en insonorisation pour sa densité et son faible coût par rapport aux autres matériaux d'insonorisation. L' isolant en mousse pulvérisée ne doit être utilisé que pour combler les espaces et les fissures ou comme couche de 1 à 2 pouces avant d'installer la laine minérale. La mousse de pulvérisation durcie et d'autres mousses à cellules fermées peuvent être un conducteur de son. La mousse pulvérisée n'est pas assez poreuse pour absorber le son, elle n'est pas non plus assez dense pour arrêter le son.
- Une méthode efficace pour réduire le bruit d'impact est le canal d'isolation résilient . Les canaux découplent la cloison sèche des solives, réduisant le transfert de vibration. Des vis ancrent les canaux dans la solive de plafond, en échelonnant toutes les autres solive. Les canaux reposent à 1/2" de la solive, à l'aide de clips d'isolation résilients ou d'un tampon amortisseur en caoutchouc. Après l'installation, les vibrations d'impact ont des moyens minimes de se transférer à travers les canaux vers la nouvelle installation de cloison sèche.
- Lors de la finition du plafond, un calfeutrage acoustique doit être utilisé le long du périmètre du mur et autour de tous les appareils et registres de conduits pour sceller davantage le traitement. Évitez les lumières encastrées ou tout autre luminaire nécessitant de gros trous dans le plafond. Un petit trou peut compromettre l'efficacité de l'ensemble du traitement.
Des murs
- Les prises, les interrupteurs et les boîtiers électriques sont des points faibles dans tout traitement d'insonorisation donné. Les boîtiers électriques doivent être enveloppés dans de l'argile ou du mastic et recouverts de MLV . Une fois les plaques d'interrupteur, les couvercles de sortie et les lumières installés, un calfeutrage acoustique doit être appliqué autour du périmètre des plaques ou des luminaires.
- La messe est le seul moyen d'arrêter le son. La masse fait référence aux cloisons sèches, au contreplaqué ou au béton. MLV (Mass Loaded Vinyl) est utilisé pour amortir ou affaiblir les ondes sonores entre les couches de masse. L'utilisation d'un composé d'amortissement viscoélastique ou MLV convertit les ondes sonores en chaleur, affaiblissant les ondes avant d'atteindre la couche de masse suivante.
- Les murs sont remplis d'isolant en laine minérale. Selon le niveau de traitement souhaité, 2 couches d'isolant peuvent être nécessaires. L'utilisation de clips d'isolation résilients facilite le processus de découplage pour les traitements d'insonorisation des murs et des plafonds. Une fois les clips installés, le canal d'isolation résilient s'enclenche facilement dans les clips.
- L'installation de cloisons sèches insonorisées est recommandée pour sa valeur STC plus élevée. Les cloisons sèches insonorisées en combinaison avec un composé viscoélastique peuvent atteindre une réduction du bruit de STC 60+. Il est important d'utiliser plusieurs couches de masse, de différentes largeurs et densités, pour optimiser un traitement d'insonorisation donné.
Sols
Laisser un espace entre la solive et le contreplaqué du sous-plancher est le moyen le plus efficace d'installer un revêtement de sol insonorisé. Le ruban de solive en néoprène ou les entretoises en caoutchouc en forme de U aident à découpler le sous-plancher de la solive. Une couche supplémentaire de contreplaqué peut être installée avec un composé viscoélastique. Le vinyle chargé en masse, en combinaison avec du caoutchouc à cellules ouvertes ou une sous-couche de sol en mousse à cellules fermées, réduira davantage la transmission du son. Après avoir appliqué ces techniques, le parquet ou la moquette peut être installé. Des tapis et des meubles supplémentaires aideront à réduire les reflets indésirables dans la pièce.
Chambre dans une chambre
Une pièce dans une pièce (RWAR) est une méthode pour isoler le son et l'empêcher de se transmettre au monde extérieur où il peut être indésirable.
La plupart des transferts de vibrations / sons d'une pièce vers l'extérieur se produisent par des moyens mécaniques. La vibration passe directement à travers la brique, les boiseries et autres éléments structurels solides . Lorsqu'elle rencontre un élément tel qu'un mur, un plafond, un sol ou une fenêtre, qui fait office de caisse de résonance , la vibration est amplifiée et entendue dans le second espace. Une transmission mécanique est beaucoup plus rapide, plus efficace et peut-être plus facilement amplifiée qu'une transmission aéroportée de la même force initiale.
L'utilisation de mousse acoustique et d'autres moyens absorbants est moins efficace contre cette vibration transmise. Il est conseillé à l'utilisateur de rompre la connexion entre la pièce qui contient la source de bruit et le monde extérieur. C'est ce qu'on appelle le découplage acoustique. Le découplage idéal consiste à éliminer le transfert de vibrations dans les matériaux solides et dans l'air, de sorte que le flux d'air dans la pièce est souvent contrôlé. Cela a des implications pour la sécurité : à l'intérieur de l'espace découplé, une ventilation adéquate doit être assurée et les appareils de chauffage au gaz ne peuvent pas être utilisés.
Commercial
Les restaurants, les écoles, les bureaux et les établissements de santé utilisent l'acoustique architecturale pour réduire le bruit pour leurs clients. Aux États - Unis , l' OSHA a des exigences réglementant la durée d'exposition des travailleurs à certains niveaux de bruit.
Les entreprises commerciales utilisent parfois la technologie d'insonorisation, surtout lorsqu'il s'agit d'un bureau à aire ouverte. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles une entreprise peut mettre en œuvre l'insonorisation de son bureau. L'un des plus grands obstacles à la productivité des travailleurs est les bruits gênants provenant des personnes qui parlent, par exemple au téléphone, ou avec leurs collègues et leur patron. L'insonorisation est importante pour empêcher les gens de perdre leur concentration et leur concentration par rapport à leur projet de travail. Il est également important de garder les conversations confidentielles sécurisées pour les auditeurs visés.
Lorsque vous essayez de trouver des endroits pour installer l'insonorisation, des panneaux acoustiques doivent être installés dans les zones de bureaux où de nombreux couloirs de circulation, voies de circulation et zones de travail ouvertes sont connectés. Les installations de panneaux acoustiques réussies reposent sur trois stratégies et techniques pour absorber le son, bloquer la transmission du son d'un endroit à un autre et couvrir et masquer le son, positionnés de manière à éviter d'autres services ou bloquer la lumière.
Pour les éducateurs et les étudiants, l'amélioration de la qualité sonore d'un environnement améliorera par la suite l'apprentissage des étudiants, la concentration et les inter-communications enseignant-étudiant. En 2014, une étude menée par Applied Science a révélé que 86% des étudiants percevaient leurs instructeurs de manière plus intelligible, tandis que 66% des étudiants ont déclaré ressentir des niveaux de concentration plus élevés après l'incorporation de matériaux insonorisants dans la salle de classe.
Automobile
L'insonorisation automobile vise à réduire ou à éliminer les effets du bruit extérieur, principalement le bruit du moteur, des gaz d'échappement et des pneus sur une large plage de fréquences. Lors de la construction d'un véhicule qui comprend l'insonorisation, un matériau d'amortissement des panneaux est installé, ce qui réduit les vibrations des panneaux de carrosserie du véhicule lorsqu'ils sont excités par l'une des nombreuses sources sonores à haute énergie provoquées lorsque le véhicule est en cours d'utilisation. Il existe de nombreux bruits complexes créés dans les véhicules qui changent avec l'environnement de conduite et la vitesse à laquelle le véhicule se déplace. Des réductions de bruit significatives allant jusqu'à 8 dB peuvent être obtenues en installant une combinaison de différents types de matériaux.
L'environnement automobile limite l'épaisseur des matériaux pouvant être utilisés, mais les combinaisons d'amortisseurs, de barrières et d'absorbeurs sont courantes. Les matériaux courants comprennent le feutre, la mousse, le polyester et les mélanges de polypropylène . Une imperméabilisation peut être nécessaire en fonction des matériaux utilisés. La mousse acoustique peut être appliquée dans différentes zones d'un véhicule pendant la fabrication pour réduire le bruit dans l'habitacle. Les mousses présentent également des avantages en termes de coût et de performance lors de l'installation, car le matériau en mousse peut se dilater et remplir les cavités après application et également empêcher les fuites et certains gaz de pénétrer dans le véhicule. L'insonorisation des véhicules peut réduire le bruit du vent , du moteur , de la route et des pneus . L'insonorisation des véhicules peut réduire le son à l'intérieur d'un véhicule de cinq à 20 décibels.
Les matériaux d'amortissement de surface sont très efficaces pour réduire le bruit solidien. Les matériaux d'amortissement passif sont utilisés depuis le début des années 1960 dans l'industrie aérospatiale. Au fil des ans, les progrès de la fabrication de matériaux et le développement d'outils analytiques et expérimentaux plus efficaces pour caractériser des comportements dynamiques complexes ont permis d'étendre l'utilisation de ces matériaux à l'industrie automobile. De nos jours, plusieurs coussinets d'amortissement viscoélastiques sont généralement fixés à la carrosserie afin d'atténuer les modes de panneaux structurels d'ordre supérieur qui contribuent de manière significative au niveau de bruit global à l'intérieur de la cabine. Traditionnellement, des techniques expérimentales sont utilisées pour optimiser la taille et l'emplacement des traitements d'amortissement. En particulier, des tests de type vibromètre laser sont souvent réalisés sur des corps dans des structures blanches permettant l'acquisition rapide d'un grand nombre de points de mesure avec une bonne résolution spatiale. Cependant, tester un véhicule complet est en grande partie impossible, nécessitant une évaluation de chaque sous-système individuellement, limitant ainsi la convivialité de cette technologie de manière rapide et efficace. Alternativement, les vibrations structurelles peuvent également être mesurées acoustiquement à l'aide de capteurs de vitesse de particules situés à proximité d'une structure vibrante. Plusieurs études ont révélé le potentiel des capteurs de vitesse des particules pour caractériser les vibrations structurelles, ce qui accélère remarquablement l'ensemble du processus de test lorsqu'il est combiné avec des techniques de balayage.
Barrières anti-bruit
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Depuis le début des années 1970, il est devenu pratique courante aux États-Unis et dans d'autres pays industrialisés d' installer des murs antibruit le long des principales autoroutes pour protéger les résidents adjacents des intrusions sonores de la chaussée . La Federal Highway Administration (FHWA), conjointement avec la State Highway Administration (SHA), a adopté un règlement fédéral (23 CFR 772) exigeant que chaque État adopte sa propre politique en matière de réduction du bruit de la circulation routière. Des techniques d'ingénierie ont été développées pour prédire une géométrie efficace pour la conception de la barrière antibruit dans une situation particulière du monde réel. Les écrans antibruit peuvent être construits en bois, en maçonnerie , en terre ou une combinaison de ceux-ci. L'une des premières conceptions de murs antibruit se trouvait à Arlington, en Virginie, à côté de l' Interstate 66 , en raison des intérêts exprimés par la Arlington Coalition on Transportation . Peut-être que la première construction de barrière antibruit scientifiquement conçue et publiée a eu lieu à Los Altos, en Californie, en 1970.