Physique du Bâtiment III – Cours 9

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1 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Planning du cours Physique du Bâtiment III: Les parties opaques de l’enveloppe Cours Date Matière du cours 1 19 septembre Flux de chaleur, valeur U 2 26 septembre Isolation des murs, bilan thermique net 3 3 octobre Ponts thermiques, pertes vers le sol 4 10 octobre Condensation superficielle 5 17 octobre Flux de vapeur, méthode de Glaser 6 24 octobre Condensation / assèchement, méthode des pascal-jours 7 31 octobre Résumé/Questions & TEST 8 7 novembre Réflexion / absorption du son, isolation acoustique 9 ← 14 novembre Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs 10 21 novembre Protection contre les bruits de choc, installation techniques 11 28 novembre Thermocinétique 12 5 décembre Les 4 parties sont: Physique de la fenêtre Bilan énergétique Eclairage naturel Eclairage artificiel Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

2 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Réflexion / absorption du son, isolation acoustique Retour sur l’Exercice Série 8, Loi de Sabine – auditoire CE3 Volume: 1110 m3 Surface Coefficient d’absorption Murs de 311 m Plafond de 207 m Sol de 214 m Auditeur de 1.8 m2 0.4 Avec 140 personnes: 𝑇 𝑟 ≅1 s (80% d’intelligibilité) Plein (200 personnes): 𝑇 𝑟 ≅0.8 s Vide (1 personne): 𝑇 𝑟 ≅2.3 s → Moins bonne intelligibilité quand la salle est vide Isoler les murs c’est ajouter de l’isolant 𝑇 𝑟 =0.163⋅ 𝑉 𝐴 ⇒ = 𝑇 𝑟 ⋅ 𝐴 𝑉 =s⋅ m 2 m 3 = s m L’unité de la constante: Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

3 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Introduction – Le bruit Le bruit, c'est du son indésirable. A chaque bruit qui dérange, le corps se met en état d'alerte. Il produit des hormones de stress telles que l'adrénaline ou le cortisol, le cœur bat plus rapidement, la pression sanguine et la fréquence respiratoire augmentent. Le bruit stresse et rend malade. Il engendre des coûts externes élevés (frais de santé, réduction de la valeur de biens immobiliers) et aboutit à une ségrégation sociale dans les quartiers. Notre corps n’a pas été fait pour vivre dans un monde bruyant. Le bruit est un signal d’alerte. Des bruits constants nuisent à la santé par le maintien dans un état d’alerte permanent. Source: Office Fédéral de l’Environnement Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

4 Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs
Introduction – Le bruit, limites admissibles à l’extérieur des bâtiments 𝐿 𝑟 (dB) Degré de sensibilité (DS)  Valeur de planification (VP) en dB(A) Valeur limite d'immiscion (VLI) en dB(A)   Valeur d'alarme (VA) en dB(A)       Jour Nuit I  Détente  50 40  55  45  65   60 II Habitation 60  50  70  III  Habitation/artisanat IV  Industrie 75  Planification: réalisation de nouvelles installations bruyantes et pour la délimitation et l'équipement de zones à bâtir destinées à des bâtiments à usage sensible au bruit (logements) Immisssion: seuils à partir desquels le bruit dérange considérablement le bien-être de la population. Elles s'appliquent aux installations bruyantes existantes et aux permis de construire pour des bâtiments à usage sensible au bruit (logements). Alarme: critère utilisé pour définir l'urgence des assainissements et de la pose de fenêtres antibruit. 𝐿 𝑟 : niveau d’évaluation des immiscions de bruit extérieur (mesuré dans la rue) Source: Ordonnance sur la protection contre le bruit (OPB) de 1986 Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

5 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Introduction – Le bruit, son évaluation à l’extérieur des bâtiments La base de données sonBASE, développée par l’Office fédéral de l’environnement (OFEV), est un outil technique permettant une évaluation scientifiquement fondée de la pollution sonore, tant pour de la Suisse que par région. Les principales sources de bruit en Suisse (dans l’ordre du classement): circulation routière chemins de fer Aviation installations de tir l’industrie et l’artisanat chantiers machines en tous genres activités de la vie quotidienne (bruits de voisinage, musique, aboiements, etc.). Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

6 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Protection contre le bruit dans le bâtiment 𝐷 𝑒 (dB) - Norme SIA 181:2006-C1 3 niveaux de sensibilité au bruit: Faible: atelier, cantine 30 à 35 dB Moyenne: logement, bureau 25 à 30 dB Elevée: Hôpital, maison de retraite 20 à 25 dB En ce qui concerne le bâtiment, il existe une norme qui définit 3 niveaux de sensibilité au bruit en fonction de l’affectation du bâtiment ou des parties du bâtiment. Et pour y arriver, en ce qui concerne les bruits extérieurs, la norme définit aussi des valeurs minimales de protection De. Nous allons définir ce que c’est maintenant. Source: Norme SIA 181:2006-C1, correction de 2007 Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

7 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Niveau sonore extérieur versus intérieur 𝐿 1 : niveau sonore émis (dB) 𝐿 2 : niveau sonore perçu (dB) Isolation acoustique brute (dB): 𝐷= 𝐿 1 − 𝐿 2 Isolation acoustique normalisée (dB): 𝐷 𝑛𝑇 = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 10 𝑇 𝑇 0 𝑇: temps de réverbération du local (s) 𝑇 0 : temps de réverbération de référence (s) Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

8 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Niveau sonore extérieur versus intérieur Isolation acoustique normalisée 𝐷 𝑛𝑇 (dB): 𝑇: temps de réverbération du local (s) 𝑇 0 : temps de réverbération de référence (s) Nous avons pour 𝑇 0 (selon la norme SIA 181:2006-C1): 𝑇 0 =0.5 s La mesure de 𝐷 𝑛𝑇 se fait par bande de 1/3 d’octave. 𝐷 𝑛𝑇 = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 10 𝑇 𝑇 0 Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Une isolation acoustique normalisée et pondérée 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 (dB) s’obtient en ajustant une courbe de référence 𝑁 1 sur la mesure et en choisissant la valeur représentative à 500 Hz. Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

9 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Niveau sonore extérieur versus intérieur Dans un nouveau projet, nous n’avons pas de mesures de 𝐷 𝑛𝑇 , comment le lier avec des mesures sur des matériaux en laboratoire ? En laboratoire, il est mesuré l’indice d’affaiblissement acoustique apparent pondéré 𝑅 𝑤 ′ (dB): 𝑅 𝑤 ′ = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 𝑆 𝐴 avec: 𝑆: aire de la paroi de test m 2 𝐴: aire d’absorption équivalente du local de réception m 2 émetteur récepteur paroi de test Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Note: l’indice est pondéré par bande de 1/3 d’octave (comme pour le 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 ) Comment lier 𝑅 𝑤 ′ et 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 ? grâce à la loi de Sabine Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

10 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Niveau sonore extérieur versus intérieur Rappel: loi de Sabine ⇒𝐴=0.163⋅ 𝑉 𝑇 𝑟 𝑇 𝑟 =0.163⋅ 𝑉 𝐴 dans l’équation de 𝑅 𝑤 ′ 𝑅 𝑤 ′ = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 𝑆 𝐴 = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 𝑆 ⋅ 𝑇 𝑟 𝑉 = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 𝑇 𝑟 𝑇 0 ⋅ 𝑇 0 ⋅𝑆 0.163⋅𝑉 = 𝐿 1 − 𝐿 2 +10⋅ log 𝑇 𝑟 𝑇 ⋅ log 𝑇 0 ⋅𝑆 0.163⋅𝑉 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 𝐶 Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Au final: 𝑅 𝑤 ′ = 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 +𝐶 avec 𝐶: correction liée au volume (dB) Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

11 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Niveau sonore extérieur versus intérieur Correction liée au volume (dB) avec: 𝑆: aire des parois de la pièce m 2 𝑉: volume de la pièce m 3 𝐶=10⋅ log 𝑇 0 ⋅𝑆 0.163⋅𝑉 Fonction linéaire par morceaux car: 𝑇 0 =0.5 s si 𝑉≤100 m 3 𝑇 0 = 𝑉/400 s si 100≤𝑉≤2500 m 3 𝑇 0 =2.5 s si 𝑉≥2500 m 3 Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

12 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Utilisation pratique par l’architecte, marche à suivre - L’immiscion de bruit extérieur 𝐿 𝑟 - La sensibilité au bruit du local par son affectation - L’exigence de protection contre le bruit aérien extérieur 𝐷 𝑒 (Tableau 3, Norme SIA 181:2006-C1). Cette exigence devra être satisfaite par le 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 . - Le facteur de correction du local 𝐶. - Le 𝑅 𝑤 ′ , qui va aiguiller le choix de la façade 𝑫 𝒏𝑻,𝒘 =𝟒𝟎 𝐝𝐁 𝑹 𝒘 ′ = 𝑫 𝒏𝑻,𝒘 +𝑪 Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Choix de la façade Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

13 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Choix de la façade, exemples de 𝑅 𝑤 ′ pour les parties opaques Les parties opaques conduisent généralement à un bon indice d’affaiblissement acoustique apparent et pondéré 𝑅 𝑤 ′ Exemple: 𝐿 𝑟 =65 dB (milieu urbain, nuit) Sensibilité moyenne (logement) → Exigence 𝐷 𝑒 =40 dB Pour un local standard 𝐶=0 → 𝑅 𝑤 ′ =40 dB Quel est l’élément faible de l’enveloppe? Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. → parties transparentes Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

14 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Choix de la façade, exemples de 𝑅 𝑤 ′ pour les parties transparentes Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. L’élément le plus faible définit la qualité de l’ensemble (maillon faible). Un bâtiment c’est opaque et transparent → comment les combiner? Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

15 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Combinaison de 𝑅 𝑤 ′ Diagramme de combinaison 𝑆 1 : Surface opaque m 2 𝑆 2 : Surface transparente m 2 𝑅 1 : 𝑅 𝑤 ′ de la surface opaque dB 𝑅 2 : 𝑅 𝑤 ′ de la surface transparente dB Δ: Diminution de 𝑅 𝑤 ′ de l’indice le plus élevé dB Le niveau sonore est diminué par une paroi anti-bruit. Dans une pièce, le niveau sonore est augmenté par la réverbération dans le local. Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

16 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Résumé, protection acoustique d’une construction 0. Phase préliminaire Evaluation des nuisances extérieures ( 𝐿 𝑟 ) 1. Avant-projet Déterminer la sensibilité au bruit des différents locaux En déduire les niveaux d’exigence ( 𝐷 𝑒 , Tableau 3 norme SIA 181:2006-C1) Tenir compte de ces exigences dans: l’implantation du bâtiment et l’organisation du plan de de la coupe 2. Projet Choisir les éléments constructifs ( 𝑅 𝑤 ′ = 𝐷 𝑛𝑇,𝑤 +𝐶) Etudier les détails (combinaison d’éléments opaques et transparents) 3. Exécution Contrôler l’exécution des travaux 4. Réception Contrôles et mesures éventuelles Dans l’avant-projet, organiser les locaux intelligemment selon le bruit ambiant: p.ex. chambre à coucher du côté calme. Exécution et réception de la construction: l’architecte est le directeur et contrôleur des travaux, il doit tout connaitre et vérifier Architecte (Ve siècle av. J.-C.): αρχι - 'archi', chef de – τεκτων - 'tekton', charpentier Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF

17 Physique du Bâtiment III – Cours 9
Protection contre les bruits extérieurs / intérieurs Références (hiver 2012) Ordonnance du 15 décembre 1986 sur la protection contre le bruit (OPB), Confédération Suisse Protection contre le bruit dans le bâtiment, Norme SIA 181:2006 Exercice sur la valeur g d’un simple et double vitrage. Analogue au bilan net du mur. Physique du Bâtiment III – Cours 9 Dr Jérôme KAEMPF