Prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^®

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® est utile dès lors que la distance à laquelle on souhaite calculer le niveau de pression acoustique (résultant de la transmission du bruit au travers de parois et/ou de la propagation des sons émis par des matériels bruyants installés à l’extérieur e.g. adossés à un mur ou posés sur une toit) n’est pas suffisamment petite, comparativement à la taille des sources sonores, pour que ces dernières puissent être considérées comme ponctuelles et qu’alors des formulations simples puissent être utilisées pour la détermination de la décroissance sonore spatiale.

Les calculs avec le Module 10 du logiciel sont ainsi possibles pour des sources de bruit étendues (i.e. avec une aire importante ou linéiques) presque sans limitation de leurs dimensions.

Des cas pratiques sont ainsi l’évaluation de l’impact sonore d’ouvrages variés :

• édifices et locaux séparant deux espaces (l’un: intérieur et l’autre: extérieur) en tous genres e.g. bâtiments industriels et encoffrements pour la limitation du bruit d’équipements de grandes dimensions (e.g. dans le secteur de la production d’énergie: compresseurs de grandes capacité et autres turbomachines, moteurs dont la puissance se compte en mégawatts - MW -)
• gaines d’admission et d’échappement de turbines à gaz (la section peut atteindre ou dépasser 100 m2 avec des longueurs de quelques dizaines de mètres)
• capotages de machines et de d’équipements de production bruyants

Bases de la prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^®

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® est basée sur la prise en compte d’une paroi (mur ou toit) de forme rectangulaire, à laquelle est affectée :

• une macro-directivité dans la direction du receveur (i.e. de l’emplacement spécifié pour le calcul du niveau de pression acoustique)

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® est basée sur la prise en compte de conditions intérieures (i.e. dans le local considéré):

• le niveau de pression acoustique à 1 ou 2 m de la paroi
• la qualité (quantifiée) de la diffusion du champ acoustique
• l’impédance caractéristique du fluide considéré (de l’air, sauf s’il s’agit de gaz d’échappement)

Une loi de décroissance en fonction de la distance est considérée.

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® utilise un maillage des surfaces, en distinguant :

• l’enveloppe, caractérisée par un indice d’affaiblissement acoustique, les données d’entrées pouvant être des résultats de mesurages (e.g. en laboratoire) ^[1] ou de simulation avec un autre module du logiciel SILDIS^{® [2]}
• des ouvertures i.e. des surfaces qui sont d’une nature différente de l’enveloppe, caractérisées par :
  
  • un niveau de puissance acoustique propre, qui se cumule avec celui dû au champ acoustique à l’intérieur du local e.g. pour simuler la présence de ventilateurs d'installations de ventilation
  • un indice d’affaiblissement acoustique, les données d’entrées pouvant être des résultats de mesurages (e.g. en laboratoire) ^{[1] [3]} ou de simulation avec d’autres modules du logiciel SILDIS^{® [2] [4]}
  • un indice de directivité
  • une loi de décroissance en fonction de la distance

Concrètement, les ouvertures peuvent servir à simuler la présence de portes, de fenêtres (ou d’autres surfaces vitrées) ou d’ouvertures (e.g. dans le cas de capotages insonorisés de machines: découpes pour passages d’alimentations en matière première ou de dispositifs d’amenage et d’évacuation tels que des entrées ou sorties de pièces -  pour ce qui précède, le bruit propre est alors en général sans objet, sauf par exemple dans le cas de moteurs électriques bruyants de tapis roulants ou de convoyeurs -) ou d’orifices de ventilation communiquant avec l’intérieur du local, possiblement équipés - comme dans le cas de cabines de peintures, de locaux techniques, de halls de machineries et d’encoffrements de matériels bruyants - de ventilateurs (leur bruit propre est alors rarement négligeable).

En tant qu’affichage du logiciel, un schéma permet d’illustrer le positionnement des ouvertures prises en compte dans le cadre d’une simulation (selon les données d’entrées saisies) ; cf. fig. 1.

Figure 1: copie d’écran d’un affichage du logiciel SILDIS® Module 10 - schéma illustrant le positionnement d’ouvertures prises en compte dans le cadre d’une simulation [5] ; de la gauche vers la droite: un silencieux à baffles (de section frontale 16.8 m2) avec ventilateurs et une porte industrielle (d’aire 22.4 m2) dans une façade d’un bâtiment industriel de longueur 40 m et de hauteur 12.5m

• des sources de bruit externes qui ne sont pas impactées par l’affaiblissement acoustique de l’enveloppe ou des ouvertures, caractérisées par :
  • un niveau de puissance acoustique
  • un indice de directivité
  • une loi de décroissance en fonction de la distance

Concrètement, les sources de bruit externes peuvent servir à simuler la présence d’équipements dont il est souhaité prendre en compte l’impact en termes d’acoustique - qu’ils soient installés devant une façade ou en toiture - tout comme celle de l’extrémité amont (aspiration) ou aval (refoulement) de réseaux aérauliques dont les émissions sonores sont indépendantes du niveau de bruit dans le local ; elles sont donc utiles pour ce qui concerne - par exemple - des aérocondenseurs ou d’autres équipements de Chauffage Ventilation Climatisation - CVC -.

En tant qu’affichage du logiciel, un schéma permet d’illustrer le positionnement d’une source sonore externe prise en compte dans le cadre d’une simulation (selon les données d’entrées saisies) ; cf. fig. 2.

Figure 2: copie d’écran d’un affichage du logiciel SILDIS® Module 10 - schéma illustrant le positionnement d’une source sonore externe prise en compte dans le cadre d’une simulation [5] ; à gauche: un ensemble d’aérocondenseurs (d’aire 9.6 m2) contre une façade d’un bâtiment industriel de longueur 40 m et de hauteur 12.5m

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® inclue la modélisation de la propagation du bruit entre les surfaces élémentaires du maillage et le récepteur (i.e. l’emplacement spécifié pour le calcul du niveau de pression acoustique), avec la considération :

• de différents modèles de décroissance sonore spatiale (selon l’hypothèse faite quant au rayonnement des sources sonores élémentaires)
• d’un facteur d’angle solide, et éventuellement de la prise en compte séparée des réflexions d’ondes sonores au niveau du sol
• de l’atténuation sonore atmosphérique, les données d’entrées pouvant être des résultats de simulation avec un autre module du logiciel SILDIS^{® [6]}

Résultats de la prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^®

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® permet l’obtention de différentes données de sortie :

• le niveau de puissance acoustique total (combinant enveloppe, ouvertures et sources de bruit externes) :
  • par bande de fréquence de 1/1 octave de fréquences centrales comprises entre 31 Hz et 8 kHz, et en niveau global pondéré A (en tant que donnée de sortie du logiciel pour le niveau de puissance acoustique, une carte de bruit selon un concept assez similaire à celui illustré - pour le niveau de pression acoustique - par la figure 3 est également disponible); le niveau de puissance acoustique peut être comparé (avec le logiciel) par rapport à une valeur de référence, avec explicitation de l’amélioration nécessaire pour respect d'un objectif spécifié
• le niveau de pression acoustique résultant à un emplacement spécifié :
  • par bande de fréquence de 1/1 octave de fréquences centrales comprises entre 31 Hz et 8 kHz, et en niveau global pondéré A
  • sous la forme d’une cartographie sonore de la paroi (e.g. en termes d’écart à la moyenne du niveau de pression acoustique au point de réception dû à chacune des mailles modélisant la paroi) ; cf. fig. 3.

Figure 3: copie d’écran d’un affichage du logiciel SILDIS® Module 10 - cartographie sonore (écart à la moyenne du niveau de pression acoustique au point de réception dû à chacune des mailles modélisant la paroi) dans le cadre d’une simulation [5] ; pour les ouvertures telles que décrite dans la fig. 1 et la source de bruit externe telle que décrite dans la fig. 2

• le niveau de pression acoustique résultant à un emplacement spécifié, contextualisé en tenant compte, possiblement (selon des données d’entrée complémentaires) :
  • de l’impact d’autres sources de bruit (e.g. les autres faces de la même construction)
  • de l’amplification dues aux réflexions sonores au niveau du récepteur (e.g. dues à la présence de grandes surfaces réfléchissant les sons telles que des façades d’autres bâtiments)
  • du bruit de fond

Le niveau de pression acoustique peut être comparé (avec le logiciel) par rapport à une valeur de référence, avec explicitation de l’amélioration nécessaire pour respect d'un objectif spécifié.

A propos de la prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^®

La prévision des émissions sonores de bâtiments et d'autres constructions peut être effectuée avec le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® :

• par des techniciens et ingénieurs de bureaux d’études, même sans connaissance approfondie des techniques de modélisation en acoustique: l’implémentation des fonctionnalités a été effectuée pour favoriser la facilité d’utilisation (pas seulement pour des acousticiens et consultants en acoustique) et la rapidité d’obtention de résultats avec un ordinateur (y compris: portable) même basique, en libre-service (avec abonnement) en mode ASP ^[7] ; alternativement : par la ressource humaine de ITS (qui a développé et qui commercialise ce moyen de calcul) - l’ingénierie et l'édition de logiciels dans le domaine de l’isolation acoustique sont des activité de ITS régulièrement évaluée conforme aux exigences requises par la norme ISO 9001 -
• dans un contexte d’étude de l’impact, en termes d’acoustique, d’installations variées dans le secteur du bâtiment (locaux techniques, encoffrements de machineries et d’équipements de CVC) ou de l’industrie (tous projets d’enceintes e.g. containers, capotages et bâtiments insonorisés - maçonnés, avec constructions métalliques ou en bois - quelle que soit la taille) dans une perspective de protection de l’environnement. Il est ainsi possible, dans le cadre d’un projet d’insonorisation, d’optimiser la performance acoustique des différents sous-ensembles constituant une paroi d’un bâtiment ou d’une autre construction (selon le cas: éléments pleins - y compris panneaux d’isolation en tous genres -, portes et fenêtres, ouvertures avec ou sans les dispositifs de réduction du bruit que sont les silencieux) et de faire les meilleurs choix: non seulement pour les systèmes constructifs de l’ouvrage considéré mais aussi pour les matériels bruyants possiblement installés à l’extérieur (en déterminant l’efficacité - en termes de perte d'insertion - requise pour des équipements de réduction de leurs émissions sonores qui pourraient s’avérer nécessaires pour le respect d’une limite de bruit donnée)
• pour des calculs :
  • ne nécessitant que des données d’entrée sans difficulté particulière de collecte (lorsqu’il s’agit de caractéristiques acoustiques normalisées de systèmes constructifs et de matériels bruyants), sans itération et en utilisant un seul fichier informatique
  • avec des résultats fiables dans toutes les configurations, précis, vis-à-vis desquels la prise en compte de modifications de scénarios de modélisation est aisée pour la mise au point de solutions d’insonorisation optimisées, avec des cartes de bruit de la paroi du bâtiment ou d’une autre construction étudiée, et avec des indicateurs de performance directement exploitables pour des analyses de conformité vis-à-vis de contraintes réglementaires, normatives, ou issues de spécifications techniques

D’un point de vue académique, ce qui précède s’applique :

• à des enceintes i.e. à des espaces entièrement fermés par un ouvrage dont chacune des faces (murs, toit) peut alors faire l’objet, tour à tour, d’autant de calculs d’impact sonore séparés
• avec, pour ce qui concerne la propagation du bruit rayonné par les parois, des conditions de champ acoustique libre (possiblement sur plan plus ou moins réfléchissant, mais sans obstacle ni limite finie)

En pratique, il est envisageable d’étendre le domaine d’utilisation du logiciel :

• à des écrans et murs anti-bruit, i.e. des constructions sans toit, si les conditions sont réunies pour que les effets du phénomène de diffraction soient négligeables (e.g. distance du récepteur à la paroi considérée suffisamment faible, écran de suffisamment grandes dimensions)
• à des ouvrages situés à l’intérieur d’un local, si les conditions sont réunies pour que les effets du phénomène de réverbération soient négligeables (e.g. distance du récepteur à la paroi considérée suffisamment faible, influence de la composante réverbérée du champ acoustique dans le local suffisamment faible)

Le Module 10 du logiciel de calcul acoustique SILDIS^® est un outil indispensable et irremplaçable pour qui se préoccupe des émissions sonores de bâtiments et d’autres constructions.

Qu’on se le dise !

^[1] NF EN ISO 140-3 Acoustique - Mesurage de l'isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction - Partie 3 : mesurage en laboratoire de l'affaiblissement des bruits aériens par les éléments de construction
^[2] cf. lien SILDIS^® Module 2 prévision de la performance acoustique de parois planes
^[3] ISO 7235 Acoustique — Modes opératoires de mesure en laboratoire pour silencieux en conduit et unités terminales — Perte d'insertion, bruit d'écoulement et perte de pression totale
^[4] cf. lien SILDIS^® Module 1 prévision de la performance acoustiques et aéraulique (aérodynamique) de silencieux
^[5] cf. lien manuel de l’utilisateur du logiciel SILDIS^® section 10 exemple 10.4.1 façade d’un bâtiment industriel
^[6] SILDIS^® Module 8B prévision de l'absorption du son par l'atmosphère
^[7] ASP = acronyme anglais qui peut être traduit par Fourniture d’une Application Hébergée