Comprenez la réverbération, les cotes NRC, l’absorption sonore, ainsi que les impacts prouvés sur la santé et l’apprentissage d’une mauvaise acoustique. Une ressource pour les architectes et les designers.
Si vous concevez ou rénovez un espace et que quelqu’un a soulevé le sujet de l’acoustique, vous êtes au bon endroit. Ce guide vous guide à travers la science fondamentale du comportement sonore à l’intérieur, explique les métriques et normes utilisées pour évaluer les matériaux acoustiques, et vous aide à éviter les erreurs les plus courantes lors du choix des produits. Que vous soyez un architecte qui spécifie un projet commercial ou un propriétaire planifiant un cinéma à domicile ou un espace de vie à aire ouverte, les principes ici s’appliquent de la même manière.
Pour une référence rapide sur la terminologie acoustique, visitez le glossaire acoustique de BASWA. Pour voir comment ces principes se traduisent en projets réels, parcourez le portefeuille BASWA.
Le son n’est pas seulement une question de confort. Un nombre croissant de recherches évaluées par les pairs démontrent que le bruit dans l’environnement bâti produit des dommages physiologiques et psychologiques mesurables. Une revue majeure publiée dans The Lancet a révélé que l’exposition au bruit entraîne un sommeil perturbé, des taux élevés d’hypertension et de maladies cardiovasculaires, ainsi qu’une performance cognitive mesurablement altérée chez les écoliers. [1] Une étude fondamentale antérieure de Stansfeld et Matheson dans le British Medical Bulletin a établi que l’exposition au bruit professionnel et environnemental est associée à l’hypertension et que le bruit interfère systématiquement avec la performance de tâches complexes et modifie le comportement social. [2]
Ce qui rend cela particulièrement pertinent pour la conception des bâtiments, c’est que les dommages ne proviennent pas seulement du bruit extrême, mais aussi du type de réverbération persistante et incontrôlée qui existe dans des milliers d’espaces quotidiens, des bureaux à aire ouverte aux cafétérias scolaires en passant par les salles d’attente des hôpitaux. Des recherches publiées dans BMC Public Health confirment que les travailleurs dans des environnements plus calmes démontrent une meilleure concentration, moins de distractions et un stress psychosocial lié au travail moindre, et qu’il existe une relation dose-réponse entre l’intensité du bruit, la durée de l’exposition et le degré de stress induit. [3]
Les gens ne peuvent souvent pas identifier la source de leur malaise dans un espace bruyant. Ils peuvent se sentir irritables, fatigués ou incapables de se concentrer, tout en attribuant cela à d’autres causes. L’environnement acoustique est en grande partie invisible, ce qui en fait l’un des facteurs les plus négligés dans la conception des bâtiments, et l’un des plus importants.
Le son est une fluctuation de pression qui traverse un milieu (généralement l’air) et produit une sensation auditive. Le bruit est un son indésirable, qu’il soit intrusif, distrayant ou nuisible. La distinction est importante parce que le but d’une bonne conception acoustique n’est pas le silence; C’est le contrôle. Vous gérez quels sons restent, lesquels sont absorbés, et combien de temps ils persistent dans un espace.
Le son se caractérise par sa fréquence, mesurée en Hertz (Hz), qui correspond au nombre de cycles de pression par seconde. Les sons basses fréquences (en dessous de 250 Hz) ont de longues longueurs d’onde et sont notoirement difficiles à absorber. Les sons à haute fréquence (au-dessus de 2 000 Hz) ont des longueurs d’onde courtes et sont absorbés par une grande variété de matériaux. Les fréquences moyennes, d’environ 250 Hz à 2 000 Hz, couvrent la plage principale d’intelligibilité de la parole humaine.
Ce comportement dépendant de la fréquence est l’un des faits les plus importants à comprendre pour les spécificateurs, car pratiquement tous les systèmes d’évaluation acoustique simplifient cette complexité en un seul nombre, ce qui peut être trompeur. Plus d’informations à ce sujet ci-dessous.
Lorsque le son est produit dans une pièce, il se propage vers l’extérieur et frappe toutes les surfaces. Une partie de l’énergie est absorbée par chaque surface; le reste est réfléchi dans l’espace. Ces réflexions se chevauchent avec la production de nouveaux sons, et le résultat est une décroissance prolongée et fusionnée de l’énergie sonore connue sous le nom de réverbération.
La mesure standard de la réverbération s’appelle RT60, c’est-à-dire le temps en secondes qu’il faut pour qu’un son déclapare de 60 décibels après l’arrêt de la source. Ce concept a été formalisé pour la première fois par le physicien Wallace Clement Sabine à l’Université Harvard à la fin du XIXe siècle. Sabine a développé sa formule fondamentale, RT60 = 0,049V/Sa (où V est le volume de la pièce en pieds cubes et Sa est l’absorption totale dans les sabins), grâce à des expérimentations méticuleuses déplaçant des matériaux entre les amphithéâtres de Harvard. Son travail a établi le sabin comme l’unité standard d’absorption sonore et a défini le domaine de l’acoustique architecturale. [4]
Une pièce avec un RT60 très long (plus de 1,5 à 2,0 secondes pour la plupart des espaces primaires de la parole) crée un environnement où les mots se brouillent et où l’intelligibilité de la parole s’effondre. Une pièce avec un RT60 très court (moins de 0,3 seconde) peut sembler acoustiquement « morte » et fatigante à exprimer. Adapter RT60 à l’usage prévu d’un espace est l’objectif central de la conception acoustique.
Le tableau ci-dessous présente des cibles RT60 générales par type d’espace. Notez qu’il s’agit de lignes directrices et que les conditions spécifiques du projet, l’occupation et la programmation prévue doivent toujours guider les spécifications finales. Consultez un consultant acoustique qualifié pour les espaces critiques en termes de performance.
Type d’espace et la cible RT60 (en quelques secondes)
L’absorption est le processus par lequel un matériau convertit l’énergie sonore entrante en énergie thermique, la retirant ainsi de l’environnement acoustique. Plus une surface est absorbante, plus le temps de réverbération dans l’espace est court.
L’absorption se fait par deux mécanismes principaux. Dans l’absorption poreuse, les ondes sonores pénètrent dans la structure à cellules ouvertes d’un matériau (comme la laine minérale ou la mousse à cellules ouvertes), et le frottement de l’air qui traverse cette structure dissipe l’énergie sous forme de chaleur. Ce mécanisme est le plus efficace aux fréquences moyennes et hautes. Dans l’absorption en panneau ou diaphragmatique, une surface vibre en réponse à des fluctuations de pression de basse fréquence, convertissant cette énergie mécanique en chaleur. Un contrôle efficace des basses fréquences nécessite généralement des matériaux conçus spécifiquement pour l’action diaphragmatique.
BASWA Phon, le système phare de plâtre acoustique sans soudure de BASWA, utilise les deux mécanismes simultanément. Sa surface fine et poreuse en plâtre permet à l’énergie sonore de haute fréquence de passer dans une couche sous-jacente de laine minérale, où l’absorption poreuse se produit. La face en plâtre elle-même agit comme un diaphragme pour l’énergie basse fréquence, la convertissant en chaleur par vibration du panneau. Cette conception à double mécanisme permet au BASWA Phon d’atteindre une absorption élevée et constante sur une large plage de fréquences, répondant aux limites des produits acoustiques conventionnels qui ne fonctionnent bien qu’en milieu de gamme.
Le coefficient de réduction du bruit (NRC) est une cote de chiffre unique dérivée des essais en laboratoire réalisés selon l’ASTM C423, la méthode d’essai standard pour l’absorption sonore et les coefficients d’absorption sonore par la méthode de la salle de réverbération. [6] Selon l’ASTM C423, un échantillon de matériau est placé dans une salle de réverbération hautement réfléchissante et le changement du taux de désintégration sonore est mesuré sur une plage de fréquences allant de 80 à 5 000 Hz. Le NRC est ensuite calculé comme la moyenne arithmétique des coefficients d’absorption sonore du matériau dans quatre bandes d’octave spécifiques : 250 Hz, 500 Hz, 1 000 Hz et 2 000 Hz, arrondies au plus proche 0,05. [6]
Un NRC de 0,0 indique une surface parfaitement réfléchissante (comme le béton poli ou le verre). Un NRC de 1,0 indique une absorption complète. En pratique, les conditions de laboratoire impliquant des effets de diffraction des bords peuvent produire des valeurs légèrement supérieures à 1,0.
Voici ce que la cote NRC ne vous dit pas : comment un matériau se comporte en dessous de 250 Hz ou au-dessus de 2 000 Hz. Ce n’est pas un écart mineur. Le son de basse fréquence (basses fréquences provenant des équipements mécaniques, des systèmes CVC, de la musique, de la circulation et des impacts de pas) se situe presque entièrement en dehors de la plage de mesure de la NRC. Le son à haute fréquence provenant de certains systèmes mécaniques se situe aussi en dehors.
Lorsqu’un concepteur choisit un produit acoustique de plafond uniquement sur la base d’une cote NRC de 0,90, ce chiffre ne révèle rien sur l’absorption de l’énergie des basses à 125 Hz ou moins. Un matériau peut porter un NRC de 0,90 tout en offrant pratiquement aucune absorption à 125 Hz, ce qui donne un espace qui sonne résonnant et incontrôlé malgré une spécification qui semblait excellente sur papier.
C’est pourquoi le rapport ASTM C423 inclut aussi la Moyenne d’absorption sonore (SAA), une note plus informative à nombre unique calculée comme le coefficient d’absorption moyen sur douze bandes d’un tiers d’octave de 200 Hz à 2 500 Hz. [6] La SAA offre une vue un peu plus large de la performance du matériau, mais ne capture pas encore le comportement des basses fréquences.
Pour tout espace où le contrôle des basses fréquences est un objectif de conception (salles de musique, cinémas maison, espaces près d’équipements mécaniques, bureaux à aire ouverte avec exposition CVC), il est essentiel de revoir les données complètes des coefficients d’absorption sur toutes les fréquences testées. BASWA fournit des données techniques , y compris des coefficients d’absorption spécifiques à la fréquence pour soutenir une spécification précise.
L’un des points de confusion les plus courants chez les propriétaires et même chez certains concepteurs est la confusion entre le NRC (absorption sonore dans une pièce) et le STC, ou classe de transmission sonore. Ils mesurent des choses complètement différentes.
Le NRC mesure la quantité d’énergie sonore qu’un matériau absorbe dans la pièce où il est installé. Ajouter un plafond acoustique NRC 0,85 réduit la réverbération et l’écho à l’intérieur de cet espace.
STC est une évaluation de la capacité d’une partition ou d’un assemblage à bloquer le passage du son d’un espace à un autre. Il est calculé conformément à la norme ASTM E413 à partir de mesures effectuées selon la norme ASTM E90. [6] Un mur avec STC 50 bloque beaucoup plus de transmission sonore aérienne qu’un mur STC 35, mais STC ne vous dit rien sur ce qui arrive au son qui reste dans la pièce.
Si vous avez un restaurant bruyant à côté d’une chambre d’hôtel tranquille, vous avez besoin de STC (blocage). Si vous avez une salle à manger de restaurant avec écho, vous avez besoin de NRC (absorption). La plupart des vrais projets demandent de l’attention aux deux. Consultez la FAQ BASWA pour des conseils sur la façon d’évaluer votre situation spécifique.
Les preuves reliant une mauvaise acoustique en classe aux préjudices éducatifs sont exceptionnellement solides et ont généré des normes applicables.
L’American National Standards Institute et la Acoustical Society of America maintiennent conjointement l’ANSI/ASA S12.60, Critères de performance acoustique, exigences de conception et lignes directrices pour les écoles. L’édition actuelle, Partie 1 (R2020), établit qu’il est essentiel, tant pour la conception architecturale que mécanique, d’offrir de bonnes caractéristiques acoustiques pour les salles de classe et autres espaces d’apprentissage où la communication vocale est une partie importante du processus d’apprentissage. [5] La norme fixe un niveau maximal de bruit de fond moyen d’une heure de 35 dBA et un temps de réverbération maximal de 0,6 seconde pour les salles de classe avec des volumes fermés inférieurs à 283 mètres cubes, ou 0,7 seconde pour les classes entre 283 et 566 mètres cubes. [5]
Ce ne sont pas des chiffres aspirants. Des recherches citées à l’appui de la norme indiquent que des milliers d’élèves à travers le pays ne comprennent pas 25 à 30% de ce qui est dit dans leur classe dans des conditions acoustiques typiques. [5] Réduire le temps de réverbération d’environ 1,1 seconde à 0,6 seconde peut améliorer les scores de reconnaissance des mots jusqu’à 40%, avec des bénéfices particulièrement marqués pour les élèves malentendants, apprenant l’anglais comme langue seconde ou en début de développement. [5]
La norme ANSI précise aussi que la norme ne s’applique pas aux natatoria (enceintes de piscine), qui nécessitent un traitement spécialisé au-delà des directives générales de la classe, car presque toutes les surfaces d’un natatorium sont dures et réfléchissantes. [5] Pour des espaces comme ceux-ci, où les annonces d’urgence et d’instruction doivent être clairement comprises, une intervention précoce en conception acoustique est à la fois un enjeu de performance et de sécurité.
LEED pour les écoles et LEED pour les soins de santé intègrent tous deux des critères de performance acoustique dans leurs systèmes d’évaluation, reconnaissant le lien entre l’environnement acoustique et le bien-être des occupants.
Les espaces résidentiels et commerciaux à aire ouverte présentent des défis acoustiques uniques. Avec peu de cloisons pour interrompre le passage du son, la réverbération s’accumule dans tout le volume de l’espace. Les finitions de plancher dur, de verre et de béton, toutes populaires dans le design contemporain, ont des coefficients d’absorption proches de zéro sur la majeure partie de la plage de fréquences. Le résultat est un espace qui est magnifique sur les photos et qui paraît inconfortablement bruyant au quotidien.
La solution est l’intégration stratégique des surfaces absorbantes, idéalement sur les plus grandes surfaces non obstruées : plafonds et murs supérieurs. Un système de plâtre acoustique sans couture appliqué au plafond offre une absorption à large spectre tout en préservant la continuité de conception que les espaces à finition dure exigent. Explorez les applications résidentielles BASWA pour des exemples de la façon dont cette approche a été mise en œuvre dans les maisons privées.
L’acoustique des hôpitaux est un enjeu documenté de sécurité des patients. Des recherches examinées dans The Lancet ont révélé que les niveaux de bruit dans les hôpitaux influencent les résultats de rétablissement des patients et la performance du personnel. [1] Pour les hôtels, spas et environnements hôteliers, le confort acoustique influence directement la qualité perçue et la satisfaction des invités. Pour les projets commerciaux dans ces secteurs, consultez la page des applications commerciales BASWA et le portefeuille BASWA pour des études de cas spécifiques à chaque secteur.
Les exigences acoustiques apparaissent dans plusieurs cadres réglementaires. Les codes clés et normes à connaître incluent :
L’ANSI/ASA S12.60 (Parties 1 et 2), qui régit l’acoustique des salles de classe dans les structures scolaires permanentes et déplaçables, a été intégrée par référence au Code international du bâtiment. [5] Cela signifie que la conformité est maintenant une obligation du code du bâtiment dans les juridictions qui ont adopté l’IBC de 2016 ou plus tard.
La Loi américaine sur les personnes handicapées (ADA) englobe l’environnement acoustique comme une préoccupation d’accessibilité, particulièrement pour les personnes ayant une déficience auditive. Les personnes malentendantes sont touchées de façon disproportionnée par de longues périodes de réverbération, car l’embrouillage temporel du son réfléchi rend encore plus difficile le traitement des signaux auditifs déjà dégradés.
LEED v4 et v4.1 incluent des crédits en acoustique dans la catégorie Qualité environnementale intérieure pour les projets scolaires et de soins de santé.
La General Services Administration (GSA) et le U.S. Access Board publient des lignes directrices qui traitent de la conception acoustique dans les bâtiments fédéraux et les environnements accessibles.
Les architectes doivent confirmer les codes applicables auprès de leur autorité juridictionnelle spécifique au projet (AHJ) et consulter un consultant acoustique agréé pour des projets critiques en performance. Téléchargez la documentation technique pertinente à partir de la page des Données Techniques BASWA.
Lors de l’évaluation d’un matériau acoustique, les questions suivantes devraient guider la spécification :
Premièrement, sur quelle plage de fréquences le problème est-il centré? Le NRC seul suffit pour un bureau conversationnel. Une pièce avec des basses lourdes nécessite des données d’absorption de l’octave complète.
Deuxièmement, le produit a-t-il des données d’essai vérifiées par des tiers selon la norme ASTM C423? Les données rapportées par le fabricant sans tests de laboratoire indépendants doivent être traitées avec scepticisme. Les systèmes BASWA sont testés par des laboratoires indépendants accrédités.
Troisièmement, le matériau fonctionne-t-il de la même façon après l’installation? Certains produits avec des cotes NRC élevées en conditions de laboratoire subissent une dégradation des performances lorsqu’ils sont installés dans des configurations inhabituelles, dans de petites surfaces par rapport au volume de la pièce, ou lorsqu’ils sont peints. Les finitions BASWA sont conçues pour maintenir une transparence acoustique sur toutes les options de finition.
Quatrièmement, est-ce que l’esthétique s’intègre à l’intention du design? Une dalle acoustique de plafond haute performance a une valeur limitée si le projet nécessite une surface courbée, un dôme, une voûte ou une finition entièrement sans couture semblable au plâtre. Les produits BASWA sont conçus pour s’appliquer à pratiquement toutes les géométries, y compris les courbes complexes, éliminant ainsi le compromis traditionnel entre performance acoustique et liberté architecturale.
Cinquièmement, quel est le processus d’assurance qualité de l’installation? La performance acoustique n’est aussi bonne que l’installation. BASWA maintient un réseau d’installateurs certifiés pour s’assurer que la performance spécifiée est atteinte sur le terrain. Trouvez un installateur certifié BASWA dans votre région
BASWA offre une formation continue accréditée par l’AIA par le biais de ses cours de formation continue. Les architectes recherchant des heures de santé, sécurité et bien-être (HSW) peuvent compléter des modules d’apprentissage structurés couvrant les principes de conception acoustique, la sélection des matériaux et la conformité au code. Consultez les offres actuelles sur la page Webinaires BASWA.
Quel est un temps de réverbération optimal pour un espace n’est pas nécessairement bon pour un autre. Comprendre le ton, la clarté, la plénitude et d’autres principes ou « esthétiques du son » façonne tous l’environnement acoustique; La musique est vécue avec une sensation beaucoup plus agréable avec une certaine réverbération, tandis que ce même temps de réverbération peut rendre la parole incompréhensible. Le tableau suivant donne une référence générale des temps de réverbération ciblés.
Se fier uniquement à la classification NRC peut être EXTRÊMEMENT DANGEREUX pour le concepteur et pour le succès d’un espace. Une classification NRC est une moyenne de l’absorption d’un matériau à seulement quatre fréquences : 250, 500, 1 000 et 2 000 Hz. Les classifications NRC sont appropriées pour évaluer la capacité d’un matériau à absorber le son dans les fréquences de la parole. Peuvent être inadéquates pour le son généré par la musique, l’équipement mécanique ou d’autres sons de basse ou haute fréquence.
Le système de plâtre absorbant sonore sans couture BASWA Phon est utilisé pour réduire le temps de réverbération, rendant la voix, la musique et d’autres sons beaucoup plus intelligibles. Sa conception repose sur une surface fine et poreuse qui semble solide, appliquée sur un panneau de laine minérale.
L’énergie sonore à haute fréquence passe par les pores, pénètre dans la laine minérale, et est convertie en énergie thermique. L’énergie sonore de basse fréquence fait vibrer la surface poreuse de façon diaphragmatique, transformant l’énergie sonore en énergie thermique. BASWA Phon absorbe constamment des hauts dans toutes les fréquences.
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