isolation acoustique

[mav62]

Bonsoir,
J'ai quelques difficultés concernant l'isolation acoustique au niveau habitat. Je me limite à l'isolation des bruits extérieurs (rue, circulation, ...) et des bruits intérieurs (conversation, TV, ..).
Une onde sonore incidente se décompose selon le matériau en ondes réfléchi, absorbée ou/et transmise. Au niveau isolation acoustique, on ne s’intéresse qu'aux ondes réfléchi et absorbée ?
Concernant l'isolation contre les bruits extérieurs, on utilise des matériaux lourds (béton, pierre) qui vibre difficilement. Peut-on ainsi dire que les bruits provenant de l'extérieur sont réfléchis par ces murs ? Sauf bien sûr au niveau fenêtre où semble-t-il un vitrage simple serait plus efficace qu'un double vitrage de même épaisseur ? Pour un double vitrage il faudrait, pour avoir une bonne isolation acoustique, utiliser 2 verres d'épaisseur différente ou du verre feuilleté ?
Concernant l'isolation contre les bruits intérieurs, on parle davantage d'absorption. On utiliserait ainsi une double paroi séparée par une tranche d'air plus éventuellement un absorbant comme la laine de verre. J'ai lu que la tranche d'air constituée l'absorbant et que si la 1ére paroi vibre, la 2éme paroi ne vibre pas grâce à l'air. Pourtant l'air est un milieu de propagation pour le son donc je ne comprends pas. Enfin j'ai lu qu'un bon matériau absorbant acoustique n'est pas forcément un bon isolant acoustique, donc par exemple que pour s'isoler des bruits d'un voisin dû à une paroi mal isolée, il ne faut pas mettre un matériau absorbant !!!
Désolé pour le nombre de questions mais c'est un nouveau sujet pour moi.
Merci d'avance pour votre aide.
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[phuphus]

Bonsoir mav62,

tout d'abord, quelques définitions. Comme je les ai déjà données à pas mal de reprises, je me permets de citer mes interventions précédentes :

Concernant l'acoustique d'une paroi, il faut faire la distinction entre :

- réflexion
- absorption
- dissipation
- transmission

L'absorption est le complémentaire de la réflexion : l'énergie absorbée par une paroi, ou un solide quelconque d'ailleurs, est la différence entre l'énergie incidente et l'énergie réfléchie.

Donc, l'absorption contient à la fois la dissipation et la transmission d'énergie par une paroi : ton voisin met de la musique, la partie absorbée de l'énergie acoustique est la somme de ce qui est perdu dans la cloison (=dissipation) et de ce qui arrive à tes oreilles (=transmission).
[...]
Imagine un mur, et toi en train de crier en face du mur (j'espère que tu as de bonnes raisons de faire un truc pareil ). L'onde acoustique arrive sur le mur, et :
- une partie est réfléchie et revient vers toi
- une partie fait vibrer le mur
- lorsque le mur vibre, il est lui-même le siège de frottements internes qui vont dissiper une partie des vibrations en chaleur
- comme le mur vibre, il fait office de haut-parleur de l'autre côté

Par définition, on appelle énergie incidente l'énergie qui arrive sur le mur à cause de ton cri. Cette énergie se divise en deux parties : une énergie réfléchie et une énergie absorbée. L'absorption est donc le complémentaire de la réflexion. Compte tenu de ce qui je viens d'écrire au dessus, l'énergie absorbée se divise elle-même en deux parties : une énergie dissipée en chaleur dans le mur, et une énergie rayonnée de l'autre côté du mur (on parle d'énergie transmise). L'absorption est donc la somme de la dissipation et de la transmission.

En bref, l'absorption est ce qui ne te revient pas dessus lorsque tu cries en face du mur.

Donc au niveau isolation acoustique, on ne s'intéresse qu'aux ondes transmises, que l'on va chercher à minimiser.

Concernant l'isolation contre les bruits extérieurs, on utilise des matériaux lourds (béton, pierre) qui vibre difficilement. Peut-on ainsi dire que les bruits provenant de l'extérieur sont réfléchis par ces murs ?

Pour être plus exact, ces matériaux lourds sont difficilement mis en vibration par une onde acoustique, et en effet on peut dire que les bruits provenant de l'extérieur sont réfléchis si la surface du matériau est brute et avec des reliefs petits devant la longueur d'onde considérée. Mais si jamais on réussit à les faire vibrer (en tapant dessus, par exemple), ils transmettent relativement bien les vibrations.

Sauf bien sûr au niveau fenêtre où semble-t-il un vitrage simple serait plus efficace qu'un double vitrage de même épaisseur ?

Imagine qu'une seule vitre isole de 10dB. Compte tenu de la loi de masse, doubler l'épaisseur de cette vitre ajoute 3dB d'isolation. Mais mettre une deuxième vitre un peu derrière la première apporte de nouveau 10dB d'isolation, soient 20dB au total. Ceci est à pondérer par le couplage mécanique qui va se créer entre les deux vitres (la lame de gaz entre les vitre jouant le rôle d'un ressort, les vitres jouant le rôle de masses, je parle de cela plus bas). A épaisseur de verre égale, il vaut mieux du double vitrage.

Pour un double vitrage il faudrait, pour avoir une bonne isolation acoustique, utiliser 2 verres d'épaisseur différente ou du verre feuilleté ?

L'intérêt d'utiliser 2 verres d'épaisseur différentes est de ne pas avoir les mêmes modes propres (les mêmes "résonances") ni les mêmes fréquences critiques pour les 2 vitres, et ainsi éviter de cumuler les défauts d'isolation sur des fréquences particulières. Quant au verre feuilleté, je ne connais pas ses propriétés acoustiques et vibratoires. Quelqu'un d'autre saura sûrement te répondre.

Concernant l'isolation contre les bruits intérieurs, on parle davantage d'absorption.

Tu as lu cela ici ?
http://www.infociments.fr/betons/per...ort-acoustique

On parle tout autant d'isolation (voir les définitions données en début d'intervention), seulement on considère que les nuisances sonores extérieures sont principalement aériennes, alors qu'en intérieur on a aussi affaire à du solidien (la voisine du dessus avec ses talons) : c'est lorsque les vibrations se propagent par les parois, qui rayonnent dans les pièces adjacentes.

On utiliserait ainsi une double paroi séparée par une tranche d'air plus éventuellement un absorbant comme la laine de verre

La laine de verre est bien un absorbant : c'est un matériau qui réfléchit mal les ondes sonores. Pour l'utiliser correctement, mieux vaut le mettre à l'intérieur de ta pièce plutôt qu'entre deux parois (cela permet de diminuer le niveau dans la pièce, et donc de limiter le bruit à la source). Néanmoins, c'est aussi un matériau dissipant potable, à même de transformer les ondes acoustiques en chaleur, et ainsi contribuer à l'isolation lorsqu'il est mis entre deux parois.

Lorsque tu mets deux parois en regard, c'est comme pour le double vitrage : non seulement tu couples mécaniquement les parois par une raideur entre les deux, mais en plus tu crées une cavité d'air entre ces parois qui peut avoir ses propres modes propres (elle peut résonner, ou plus vulgairement faire "caisse de résonance"). La présence de la laine de verre permet d'amortir les modes de cette cavités (c'est à dire de calmer la caisse de résonance), et éviter les accidents d'isolation. Mais pour cette fonction, je pense que certains matériaux peuvent être bien meilleurs (mousse PU, par exemple).

J'ai lu que la tranche d'air constituée l'absorbant et que si la 1ére paroi vibre, la 2éme paroi ne vibre pas grâce à l'air. Pourtant l'air est un milieu de propagation pour le son donc je ne comprends pas

La tranche d'air constitue juste un couplage "faible" entre les deux parois.

Pour les longueurs d'onde supérieures à la distance entre parois, l'air va constituer une simple raideur. Pour les longueurs d'onde inférieures à la distance entre les parois, il y aura propagation, et chaque paroi va jouer son rôle d'isolation (donc comme pour les vitres : si chaque paroi isole de 20dB, le tout isolera de 40dB aux fréquences qui se propagent). Le truc, c'est la désadaptation d'impédance à chaque interface : l'onde acoustique a du mal à faire bouger la paroi, qui rayonne peu de l'autre côté. Ce peu de rayonnement a de nouveau du mal à faire bouger la deuxième paroi... Donc séparer les parois par un gaz peut être avantageux, même si ce gaz propage les ondes sonores, car le gaz en question a du mal à faire bouger des parois lourdes.

Enfin j'ai lu qu'un bon matériau absorbant acoustique n'est pas forcément un bon isolant acoustique, donc par exemple que pour s'isoler des bruits d'un voisin dû à une paroi mal isolée, il ne faut pas mettre un matériau absorbant !!!

Comme l'absorption est "ce qui ne revient pas", on peut considérer l'air comme parfaitement absorbant puisqu'il transmet tout. Et en effet, l'air n'est pas un bon isolant acoustique.

Mais je me doute bien que ce qu'on voulu dire les auteurs de la phrase est : "un bon matériau dissipant acoustique n'est pas forcément un bon isolant acoustique".

Si un matériau dissipe, c'est à dire s'il transforme une onde acoustique en chaleur (exemple : de la mousse PU) ou une vibration en chaleur, c'est autant d'énergie qui n'est pas rayonnée derrière, et donc autant d'isolation. Maintenant, on arrive rarement à avoir une dissipation correcte aux longueurs d'onde supérieures à l'épaisseur de la paroi (cette longueur d'onde étant égale à 3.4m à 100 Hz, je te laisse imaginer...), et en effet la loi de masse va tout de même être plus avantageuse la plupart du temps.

Pour le coup des parois lourdes séparées par une raideur, et formant donc un filtre passe-bas, ce sont des choses qui se calculent. Je ne suis pas spécialiste en acoustique du bâtiment, je peux donc difficilement t'en dire plus, mais tu dois pouvoir trouver des guides sur le net.

[mav62]

Bonjour,
D'abord merci à phuphus pour sa réponse aussi détaillée.
Si j'ai bien compris, en terme énergie : Eincidente = Eréfléchie + Eabsorption = Eréfléchie + Edissipée + Etransmise.
Dans les livres que je dispose, il utilise : Eincidente = Eréfléchie + Eabsorbée + Etransmise. Il est plus facile de définir l'isolation acoustique à l'aide de ta 1ére expression avec Eréfléchie et Eabsorption.
Je reviens sur la partie double paroi avec une tranche d'air seule. Tu distingues les longueurs d'ondes > et < à la distance d entre les parois.
Pour lambda > d : tu écris "l'air va constituer une simple raideur". Le mot raideur fait référence au ressort cela signifie quoi sur les molécules d'air ? elles ne peuvent pas osciller par exemple et ainsi propager le bruit ?
Pour lambda < d : je ne sais pas si j'ai bien compris mais le fait d'avoir 2 parois dont l'une est en contact avec une autre paroi lourde (un mur par exemple) fait que l'air a du mal à faire vibrer la 2éme paroi. C'est bien cela ?
Enfin concernant "un bon matériau dissipant acoustique n'est pas forcément un bon isolant acoustique" : tu parles de nouveau des longueurs d'onde. Pourquoi, cela doit-être lié au cas précédent, est-il plus facile de dissiper les sons de longueurs d'onde inférieures à la distance entre les parois que celles supérieures ?
Merci d'avance pour les nouvelles réponses.

[phuphus]

Bonsoir,

Bonjour,
D'abord merci à phuphus pour sa réponse aussi détaillée.
Si j'ai bien compris, en terme énergie : Eincidente = Eréfléchie + Eabsorption = Eréfléchie + Edissipée + Etransmise.
Dans les livres que je dispose, il utilise : Eincidente = Eréfléchie + Eabsorbée + Etransmise. Il est plus facile de définir l'isolation acoustique à l'aide de ta 1ére expression avec Eréfléchie et Eabsorption.

C'est bien cela. Du coup, cela te demandera de jongler un peu avec les ouvrages qui ne respectent pas le vocabulaire correct (beaucoup confondent absorption et dissipation), mais au moins les choses seront plus claires. Surtout si tu t'intéresses à des matériaux absorbants caractérisés par leur coefficient de Sabine, coefficient qui reflète vraiment l'absorption.

Je reviens sur la partie double paroi avec une tranche d'air seule. Tu distingues les longueurs d'ondes > et < à la distance d entre les parois.
Pour lambda > d : tu écris "l'air va constituer une simple raideur". Le mot raideur fait référence au ressort cela signifie quoi sur les molécules d'air ? elles ne peuvent pas osciller par exemple et ainsi propager le bruit ?

C'est bien un équivalent de ressort. Les molécules peuvent osciller, mais elles le font "en bloc". On a donc plus un comportement pneumatique qu'acoustique. Histoire d'être un poil plus précis : Pour lambda << d, il y a propagation. Pour lambda >> d, il y a compression ou détente globale de l'air. Autour de lambda = d, le comportement n'est pas aussi tranché.

Pour lambda < d : je ne sais pas si j'ai bien compris mais le fait d'avoir 2 parois dont l'une est en contact avec une autre paroi lourde (un mur par exemple) fait que l'air a du mal à faire vibrer la 2éme paroi. C'est bien cela ?

Une onde acoustique a dans tous les cas du mal à faire bouger une paroi qui est un minimum lourde. Cela n'empêche pas qu'il y ait transmission, avec pas mal de perte de niveau au passage : c'est l'isolation acoustique. Si jamais tu as deux parois suffisamment séparées pour que, entre les deux, il n'y ait pas une simple compression ou détente en bloc du volume d'air, mais une réelle propagation de l'onde acoustique, alors tu peux couper ton problème en deux : le "franchissement" de la première paroi et le rayonnement de l'autre côté, et ensuite le franchissement de la deuxième paroi et le rayonnement dans la pièce suivante. Ainsi, tu cumules l'isolation acoustique des deux parois.

Enfin concernant "un bon matériau dissipant acoustique n'est pas forcément un bon isolant acoustique" : tu parles de nouveau des longueurs d'onde. Pourquoi, cela doit-être lié au cas précédent, est-il plus facile de dissiper les sons de longueurs d'onde inférieures à la distance entre les parois que celles supérieures ?

Je me rends compte que je n'ai pas répondu correctement. je me plaçais dans le cas où seul le matériau dissipant est présent, il n'est donc pas pris en sandwich entre deux parois. Pour le cas où le matériau est seul, je connais juste ce résultat sans vraiment savoir l'expliquer. Je suppose que cela a à voir avec le fait que du coup, toute la paroi (dont la masse volumique est assez faible la plupart du temps pour des matériaux dissipants, car ils sont poreux) peut vibrer en bloc, et peux difficilement jouer son rôle de dissipateur.

Je ne connais pas le cas d'un matériau dissipant pris en sandwich entre deux parois, mais :
- tu dois pouvoir trouver des mesures d'isolation sur des sites de constructeurs de parois sandwich toute faites, en comparant avec la même paroi non sandwich cela te donnera une idée de l'influence du rembourrage
- sans matériau dissipant entre les parois, le volume d'air aux basses fréquences est soit comprimé soit détendu dans son ensemble. Ces compression / détente sont isothermes aux parois, adiabatiques au sein de la lame d'air. En mettant un matériau poreux au milieu, tu rends les transformations isothermes au sein de tout le volume. Je suppose que cela améliore grandement la dissipation d'énergie, et donc l'isolation au final (ce qui est dissipé n'est plus transmis).

Merci d'avance pour les nouvelles réponses.

De rien d'avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[mav62]

Bonsoir,
Pour lambda >> d (épaisseur de la paroi) il y a soit une compression soit une détente suivant je suppose la position de l'onde proche de son maximum ou de son minimum. Peut-on alors dire que l'onde traverse la paroi comme si elle ne voyait pas la paroi ? Peut-on dire que l'onde se propage ?
Par contre pour lambda << d, on a de la réflexion, de la dissipation et de la transmission d'où une propagation de l'onde ?
J'ai lu sur un document internet que pour l’absorbant la valeur limite était pour d = lambda/4 soit une fréquence de l'onde fmini = c/4d mais cela n'a peut-être rien à voir.

[phuphus]

Bonsoir,

Pour lambda >> d (épaisseur de la paroi) il y a soit une compression soit une détente suivant je suppose la position de l'onde proche de son maximum ou de son minimum. Peut-on alors dire que l'onde traverse la paroi comme si elle ne voyait pas la paroi ? Peut-on dire que l'onde se propage ?

On ne peut pas parler de propagation, mais juste de transmission. La double paroi avec lame d'air au milieu sera bien vue, avec une perte de niveau conséquente (de l'isolation).

Par contre pour lambda << d, on a de la réflexion, de la dissipation et de la transmission d'où une propagation de l'onde ?

Dans ce cas, lorsque je parle de propagation, c'est dans la lame d'air entre les deux parois.

J'ai lu sur un document internet que pour l’absorbant la valeur limite était pour d = lambda/4 soit une fréquence de l'onde fmini = c/4d mais cela n'a peut-être rien à voir.

Le critère lambda / 4, c'est pour la fréquence limite d'un absorbant tel que je te l'ai défini : un matériau non réfléchissant. Donc lorsque tu colles un matériau absorbant sur une paroi pour limiter la réflexion de l'onde sur cette paroi, cet absorbant est quasi inefficace pour les longueurs d'ondes supérieures à 4 fois l'épaisseur de l'absorbant. On peut améliorer les choses en basses fréquences en décollant l'absorbant de la paroi (mais du coup on ampute d'autant le volume intérieure de la pièce), auquel cas l'épaisseur à considérer est la distance qui sépare la surface libre de l'absorbant du mur, mais c'est en général au prix d'une moins bonne efficacité en haute fréquence.