Comprendre l’ingénierie acoustique et pourquoi c’est important
Ce que les architectes et les propriétaires doivent savoir avant de spécifier les matériaux acoustiques, y compris comment trouver et travailler avec un consultant acoustique.
Ce que les architectes et les propriétaires doivent savoir avant de spécifier les matériaux acoustiques, y compris comment trouver et travailler avec un consultant acoustique.
Poor room acoustics are not merely an inconvenience. A research review published in Frontiers in Psychology found that noise and reverberation in classrooms are associated with poorer performance on verbal tasks, that chronic noise exposure is associated with poorer reading, and that children are more affected than adults. [1] A separate scoping review published in the Journal of Speech, Language, and Hearing Research found that increased reverberation time, reduced signal-to-noise ratio, and decreased speech clarity each independently produce negative effects on student listening, learning, and well-being. [2] In offices, an analysis of occupant survey data from the Center for the Built Environment found that noise distraction and loss of privacy were the major causes of workspace dissatisfaction in open-plan layouts. [3]
Ces résultats sont prévisibles, mesurables et entièrement évitables. C’est le but de l’ingénierie acoustique, et c’est pourquoi choisir les bons matériaux acoustiques nécessite de comprendre comment la performance est mesurée, ce que signifient réellement les chiffres, et comment éviter d’être induit en erreur par des affirmations qui ne peuvent être vérifiées.
Le génie acoustique est une discipline vaste englobant l’étude et le contrôle du son et des vibrations dans un large éventail d’environnements. Ses sous-disciplines incluent l’analyse mécanique des vibrations, le contrôle du bruit industriel, l’électronique audio et l’acoustique architecturale. C’est cette dernière sous-discipline, l’acoustique architecturale, qui est pertinente pour la conception des bâtiments, et c’est le domaine dans lequel BASWA opère.
L’acoustique architecturale vise à créer un environnement d’écoute optimal grâce à la conception délibérée de la géométrie des pièces, du volume, des matériaux de surface et des assemblages du bâtiment. Les professionnels spécialisés dans ce domaine détiennent des diplômes avancés en acoustique audio, mécanique, électronique ou architecturale, et sont généralement appelés consultants acoustiques.
Les consultants acoustiques sont généralement engagés par des propriétaires, des promoteurs ou des architectes pour évaluer et optimiser l’environnement sonore dans un espace existant ou planifié. Leur travail aborde trois principales catégories de préoccupations :
La transmission sonore est le passage de l’énergie sonore d’un espace à un autre, à travers les murs, les planchers, les plafonds ou les portes. Elle est mesurée à l’aide de la classe de transmission sonore (STC), une classification à nombre unique dérivée de mesures en laboratoire de l’atténuation du son en suspension aérienne à travers une cloison de bâtiment, testée sur seize fréquences standard de 125 Hz à 4 000 Hz selon la norme ASTM E90. [4]
Sound Absorption is the conversion of sound energy into heat by room surfaces and treatments, which reduces the build-up of reflected sound energy within a space. It is measured using the Noise Reduction Coefficient (NRC), a single-number rating representing the average of a material's sound absorption coefficients at 250 Hz, 500 Hz, 1,000 Hz, and 2,000 Hz, derived from reverberation-room measurements conducted under ASTM C423. [5] Higher ratings mean more absorption: bare concrete rates close to zero, while highly absorptive treatments can rate 1.00 or higher. The NRC is being supplemented in current practice by the Sound Absorption Average (SAA), which averages absorption coefficients across twelve frequencies from 200 Hz to 2,500 Hz and provides a broader picture of a material's performance across the speech frequency range. [5]
Reverberation Time (RT60) is the most foundational metric in room acoustics. It represents the time, measured in seconds, required for a sound to decay by 60 decibels after its source has stopped. RT60 is calculated using the Sabine equation: RT60 = 0.161 x V / A, where V is room volume in cubic meters and A is total absorption in sabins, derived by summing the products of each surface area and its corresponding absorption coefficient. [6] Shorter RT60 values produce cleaner, more intelligible speech. Longer RT60 values add warmth and sustain appropriate for music but become detrimental to speech clarity when excessive. For classrooms, ANSI/ASA S12.60 sets a maximum RT60 of 0.6 to 0.7 seconds depending on room volume. [7]
La confidentialité de la parole est évaluée à l’aide de l’Indice d’Articulation (IA), un rapport signal/bruit pondéré qui prédit l’intelligibilité de la parole à la position de l’auditeur. Selon la norme ASTM E1130, l’IA varie de 0,00 (la parole est généralement inintelligible) à 1,00 (tous les mots prononcés individuels peuvent être compris). [8] Son complément, l’Indice de confidentialité (PI), exprime le degré de confidentialité de la parole : les valeurs de PI approchant 1,00 indiquent la confidentialité. Ces indicateurs aident les consultants à évaluer les bureaux à aire ouverte, les milieux de santé et les espaces institutionnels où la confidentialité de la parole est à la fois un confort et une considération juridique.
Au cours d’un projet, un consultant acoustique mesurera généralement les niveaux sonores existants à l’aide d’équipements de précision, construira des modèles numériques de salles pour prédire le comportement sonore dans une conception proposée, testera plusieurs scénarios de traitement de façon computationnelle avant le début de la construction, identifiera les sources problématiques de bruit et recommandera des matériaux et assemblages spécifiques. Leurs recommandations n’ont du poids que lorsque les fabricants de ces matériaux peuvent étayer leurs allégations de performance avec des données de laboratoire indépendants de tiers.
Les exigences de performance acoustique ne sont pas des suggestions. Plusieurs organismes nationaux et internationaux de normalisation ont codifié des seuils de performance minimals pour les espaces où la communication vocale est essentielle.
ANSI/ASA S12.60, the American National Standard for Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Part 1, has long been the benchmark. Its 2010 edition, reaffirmed in 2020, specifies that core learning spaces with volumes up to 566 cubic meters must maintain a maximum one-hour average background noise level of 35 dB(A), and a maximum RT60 of 0.6 seconds for rooms under 283 cubic meters and 0.7 seconds for rooms up to 566 cubic meters. A revised edition, S12.60-2026, has since been published. [7] These thresholds exist because students learn best when the teacher's voice stands clearly above the background noise, and many classrooms still fall short. In a study of 220 occupied K–12 classrooms, more than a quarter did not give students the minimum recommended 15 dB margin between speech and noise. [9]
Les exigences de performance acoustique apparaissent aussi dans les lignes directrices de conception en santé, les normes des tribunaux et les règlements sur le contrôle du bruit au travail, reflétant un large consensus scientifique selon lequel l’environnement acoustique n’est pas une préoccupation esthétique, mais fonctionnelle et de santé publique.
L’une des erreurs les plus courantes commises par les architectes et les propriétaires lors du choix des matériaux est d’accepter les réclamations NRC ou RT60 d’un fabricant sans examiner la manière dont ces chiffres ont été obtenus.
Under ASTM C423, a valid test requires a specimen size of at least 64 to 72 square feet, tested in an accredited reverberation room under controlled temperature and humidity conditions. [5] Diffraction effects at the edges of a test specimen can cause reported absorption coefficients to exceed 1.00. This does not mean a material absorbs more sound than arrives at it; it is a measurement artifact of edge geometry. Results can also vary between testing laboratories, so small differences in NRC between competing products should be read cautiously unless those products were tested at the same facility.
La condition de montage utilisée lors des tests influence également de manière significative le résultat. Les tuiles acoustiques de plafond sont couramment testées dans le montage Type E400, qui simule un plénum de 16 pouces de profondeur. Un produit testé avec une cavité d’air profonde derrière lui montrera souvent une meilleure absorption à basse fréquence que le même produit installé directement sur un substrat. Lorsque vous comparez des produits, assurez-vous toujours que les conditions de montage dans le rapport d’essai correspondent à celles de votre projet.
L’acoustique BASWA fournit des données de tests acoustiques indépendantes en laboratoire tiers qui reflètent les conditions réelles de l’environnement installé. Vous pouvez consulter la documentation technique complète de BASWA pour évaluer les données NRC, SAA et coefficients d’absorption sur les bandes de fréquences individuelles, ce qui est particulièrement important pour les espaces ayant des exigences critiques en parole ou en musique.
C’est une question qui mérite une réponse directe, car la catégorie du plâtre acoustique fait l’objet d’une confusion commerciale importante.
Ordinary plaster, including gypsum, lime, and cement-based finishes, is a hard, reflective surface. A bare plaster ceiling typically carries an NRC near 0.05, among the most reflective finishes in a building. Installing ordinary plaster in a space where you need acoustic absorption makes the acoustic problem worse, not better.
Les véritables systèmes de plâtre acoustique, comme le BASWA, sont des produits poreux, sans couture, à base de minéraux qui absorbent le son par leur microstructure plutôt que de le réfléchir. Les systèmes BASWA obtiennent des cotes NRC qui sont vérifiées et documentées de manière indépendante dans des rapports de laboratoire réalisés selon ASTM C423. La surface sans couture d’un système de plâtre acoustique élimine également les lignes visibles de la grille de carreaux, la quincaillerie de suspension et les bords modulaires des panneaux qui définissent les plaques acoustiques conventionnelles, permettant aux concepteurs d’obtenir une apparence lisse et monolithique sans sacrifier la performance acoustique.
Si vous évaluez des produits dans cette catégorie, demandez à chaque fabricant leur rapport d’essai ASTM C423, confirmez l’état de montage et vérifiez que les tests ont été effectués par un laboratoire accrédité A2LA. Des déclarations comme « conçu acoustiquement » ou « finition absorbante de son » sans données de laboratoire associées ne sont pas substituables aux valeurs vérifiées du NRC ou du SAA.
Pour un aperçu plus approfondi des familles de produits de BASWA et de leurs profils d’absorption spécifiques, visitez la page Produits ou explorez les applications concrètes de projets dans le Portefeuille.
Les coûts en aval dus à une conception acoustique inadéquate sont bien documentés.
In classrooms, poor acoustic conditions impair speech perception, listening comprehension, literacy skill development, and numeracy performance. The effects fall hardest on younger students, students with hearing loss, and students learning in a second language. [10]
In workplaces, a survey of 1,078 office workers found that nearby conversation increased noise annoyance and reduced self-reported work performance more in open-plan offices than in shared offices. [11] A separate longitudinal study found that workers who moved from private offices to open-plan environments reported significant increases in noise distraction, particularly for cognitively demanding tasks and phone conversations. [12]
These are not abstract outcomes. They represent measurable differences in student performance and worker health, and they are within the control of the design team when the correct materials and specifications are selected.
BASWA Acoustic collabore étroitement avec des firmes d’ingénierie acoustique et de consultation à travers le monde pour aider les propriétaires et les concepteurs à atteindre leurs objectifs de performance acoustique avant le début de la construction. Les consultants en acoustique utilisent des plans architecturaux dans des logiciels spécialisés de modélisation pour identifier les zones problématiques, modéliser des scénarios de traitement proposés et spécifier des produits avec des performances documentées. Faire appel à un consultant pendant la phase de conception, plutôt qu’après qu’un espace ait été construit et jugé insuffisant, est presque toujours plus rentable.
BASWA est un fier soutien de longue date du National Council of Acoustical Consultants (NCAC). L’annuaire du NCAC est un point de départ fiable pour localiser des entreprises qualifiées selon le type de projet et la région géographique.
Pour en savoir plus sur la façon dont la BASWA s’engage avec la communauté du design par la formation continue, visitez notre page Éducation , où des unités d’apprentissage accréditées par l’AIA sont disponibles pour les architectes souhaitant approfondir leur compréhension de la conception acoustique.
L’acoustique BASWA est spécifiée par des consultants acoustiques et des équipes de conception pour un large éventail de types de projets, notamment :
aéroports, auditoriums, salles de bal, salles de réunion, studios de diffusion, églises, salles de classe, salles de concert, salles de conférence, salles d’audience, restaurations historiques, cinémas à domicile, hôpitaux, centres d’apprentissage, bibliothèques, espaces de vie, halls, musées, salles de répétition musicale, studios d’enregistrement, restaurants, spas et natatoriums.
Que votre projet soit une construction neuve ou un espace existant nécessitant des réparations, le réseau d’installateurs certifiés de BASWA est disponible partout en Amérique du Nord et à l’international. Contactez-nous pour trouver un installateur certifié dans votre secteur de projet, ou consultez les ressources FAQ pour les questions courantes sur les spécifications et l’installation.
[1] Klatte, M., Bergström, K., and Lachmann, T. "Does noise affect learning? A short review on noise effects on cognitive performance in children." Frontiers in Psychology, 4 (2013), Article 578. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2013.00578
[2] Mealings, K. "A Scoping Review of the Effect of Classroom Acoustic Conditions on University Students' Listening, Learning, and Well-Being." Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 66(11) (2023), pp. 4653–4672. https://doi.org/10.1044/2023_JSLHR-23-00154
[3] Kim, J., and de Dear, R. "Workspace satisfaction: The privacy-communication trade-off in open-plan offices." Journal of Environmental Psychology, 36 (2013), pp. 18–26. https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2013.06.007
[4] ASTM E90, « Méthode d’essai standard pour la mesure en laboratoire de la perte de transmission sonore aéroportée des cloisons et éléments des bâtiments. » ASTM International, West Conshohocken, PA. Norme active.
[5] ASTM C423-22, "Standard Test Method for Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients by the Reverberation Room Method." ASTM International, West Conshohocken, PA, 2022. https://store.astm.org/c0423-22.html
[6] Sabine, W.C. (1900). Reverberation formula RT60 = 0.161V/A, as reviewed in: Yaman, C., et al. "Evaluation and Improvement of Reverberation Time in the Current Enclosed Spaces with Speech Action." Periodica Polytechnica Architecture, 53(2) (2022), pp. 127–136. https://doi.org/10.3311/PPar.19786
[7] ANSI/ASA S12.60/Part 1-2010 (R2020), "Acoustical Performance Criteria, Design Requirements, and Guidelines for Schools, Part 1: Permanent Schools." Acoustical Society of America, Melville, NY. Revised as ASA/ANSI S12.60-2026/Part 1. https://asastandards.org/store-home/
[8] ASTM E1130-16 (Réapprouvé en 2021), « Méthode d’essai standard pour la mesure objective de la vie privée de la parole dans les espaces ouverts utilisant l’Indice d’articulation. » ASTM International, West Conshohocken, PA. https://store.astm.org/e1130-16r21.html
[9] Wang, L.M., and Brill, L.C. "Speech and noise levels measured in occupied K–12 classrooms." Journal of the Acoustical Society of America, 150(2) (2021), pp. 864–877. https://doi.org/10.1121/10.0005815
[10] Mealings, K. "The Effect of Classroom Acoustic Treatment on Listening, Learning, and Well-being: A Scoping Review." Acoustics Australia, 51 (2023), pp. 279–291. https://doi.org/10.1007/s40857-023-00291-y
[11] Di Blasio, S., Shtrepi, L., Puglisi, G.E., and Astolfi, A. "A Cross-Sectional Survey on the Impact of Irrelevant Speech Noise on Annoyance, Mental Health and Well-being, Performance and Occupants' Behavior in Shared and Open-Plan Offices." International Journal of Environmental Research and Public Health, 16(2) (2019), Article 280. https://doi.org/10.3390/ijerph16020280
[12] Kaarlela-Tuomaala, A., Helenius, R., Keskinen, E., and Hongisto, V. "Effects of acoustic environment on work in private office rooms and open-plan offices: longitudinal study during relocation." Ergonomics, 52(11) (2009), pp. 1423–1444. https://doi.org/10.1080/00140130903154579
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