Quels fondamentaux et quelle règlementation acoustique dans les bâtiments tertiaires équipés de brasseurs d’air ?

A cette époque, les brasseurs d’air plafonniers sont absents quasiment partout en France métropolitaine.

Près de deux décennies plus tard, la RE2020 paraît, et valorise nettement les brasseurs d’air au titre du confort d’été.

La prise en compte de la réglementation de 2003, toujours en vigueur actuellement, est devenue un sujet d’importance pour les concepteurs. C’est pourquoi nous vous proposons de traiter dans cet article aussi bien les fondamentaux de l’acoustique que les aspects pratiques de la mise en œuvre des textes officiels.

Nous focalisons ici sur les sujets traitant des établissements d’enseignement, sachant que nous fournissons également les liens vers les textes relatifs aux établissements de santé et aux hôtels.

Décibels et décibels A – dB et dB(A)

Que représente un décibel (dB) ?

Un décibel représente le rapport entre deux valeurs de puissance exprimées en W[i].

Le décibel fait appel à une échelle logarithmique, qui permet de réduire une gamme très large de puissances physiques à une gamme numérique moins étendue.

Par exemple, lors d’un concert de rock de 2000 personnes, on peut avoir une puissance mobilisée de 10 000 W. Or les dB mesurés maximaux [ii]sont de l’ordre de 115 à 120 dB. L’échelle est donc plus réduite, et plus facile à utiliser.

Avec l’échelle logarithmique, une augmentation de 10 dB correspond à une multiplication par 10 de l’intensité du son. Ainsi, un son de 20 dB est 10 fois plus intense qu’un son de 10 dB.

Le nom de l’unité de mesure sonore, le bel, vient du nom de l’inventeur Alexander Graham Bell, connu pour son brevet portant sur le téléphone[iii]. Un décibel correspond au dixième d’un bel.

Quelle est la différence entre dB et dB(A) ?

Le dB établit un simple ratio entre deux valeurs de puissance en W.

Le dB(A), tient compte de la sensibilité de l’oreille humaine aux différentes fréquences (des graves aux aigus).

L’oreille peut percevoir une gamme qui s’étend de 20 Hz à 20 kHz, mais l’essentiel de sa sensibilité se situe généralement aux fréquences comprises entre 2 et 5 kHz.

Les dB(A) pondèrent les différentes gammes de fréquence sonore pour mieux représenter la perception auditive humaine. Le calcul basé sur le système dit « pondération A » est défini par la norme NF EN 61672-1.

Les dB(A) sont mesurés par un sonomètre.

Quelle est la différence entre puissance et pression acoustique ?

La puissance acoustique L_w du brasseur d’air lui-même correspond à l’énergie sonore totale émise par une source acoustique. Elle est mesurée en laboratoire. « L » correspond à « level », niveau en anglais et W à « Watt ». Les fabricants d’appareils donnent généralement des valeurs L_wA traduites en db(A).

La pression acoustique L_p mesurée dans le local prend en compte la puissance acoustique de la source sonore et l’environnement autour de cette source. Elle correspond au bruit que nous entendons.

Elle va dépendre d’un ensemble de paramètres : nombre de brasseurs d’air, caractéristiques acoustiques des parois, distance entre les brasseurs d’air et l’appareil de mesure, débit d’air (et donc allure des brasseurs d’air). Elle est appelée L_p ; comme ci-dessus, les termes proviennent de l’anglais, « L » pour « level », et  p pour « pressure », pression.

La pression acoustique s’exprime généralement en dB(A) ; elle est alors notée L_pA. La norme NF EN ISO 3744 permet le calcul de cette valeur.

Ainsi, la puissance acoustique est assimilable à la cause, la pression acoustique à l’effet.

Il apparaît qu’un plafond absorbant est bien plus efficace qu’une moquette.

Comment définir le temps de réverbération ?

Le temps de réverbération d’un local est le temps nécessaire pour que la pression acoustique soit ramenée à son niveau initial.

Dans un espace clos, le son rebondit plusieurs fois sur des surfaces telles que le sol, les murs, le plafond, les fenêtres ou les tables.

La réverbération baisse lorsque les échos rencontrent des surfaces capables d’absorber le son, comme les rideaux, les chaises ou les personnes. Ainsi, quand dans un local, le son met 10 secondes à passer de 90 dB à 30 dB, le temps de réverbération est de 10 secondes.

Brasseurs d’air plafonniers et établissements d’enseignement : que dit la règlementation ?

Pour ces locaux, deux textes complémentaires s’appliquent :

• L’arrêté du 25 avril 2003 relatif à la limitation du bruit dans les établissements d’enseignement, complété par les tableaux parus au Journal Officiel.
• La circulaire du 25 avril 2003 relative à l’application de la réglementation acoustique

Quels sont les niveaux acoustiques prévus ?

L’Article 4 de l’arrêté mentionne deux cas :

1. les locaux ordinairement calmes : bibliothèques, CDI, locaux médicaux, infirmeries, salles de repos et salle de musique.
2. Les autres locaux, salles de classe, bureaux administratifs, salles des professeurs.

La circulaire vient préciser la tolérance de mesure, qui est de 3 dB(A).

A quoi correspond la pression acoustique notée LnAT ?

La pression acoustique est généralement notée L_p ou L_pA.

LnAT est un niveau de pression calculé dans le cadre règlementaire. Il est standardisé, prenant en compte à la fois le niveau de pression acoustique L_p et le temps de réverbération. [v]

Le calcul de LnAT nécessite de disposer de nombreuses informations sur la pièce concernée (temps de réverbération, aire d’absorption équivalente de la salle…) en phase usage, y compris quand le test est fait en phase chantier.

Comment apprécier la notion de fonctionnement continu ou intermittent ?

Un équipement qui est en place de manière permanente, et c’est le cas des brasseurs d’air plafonniers (contrairement à des ventilateurs sur pieds), entre dans la catégorie du fonctionnement continu.

Il faut raisonner en termes de conception. Ainsi, la vitesse d’air de référence n’est pas nécessairement la vitesse maximale, c’est la vitesse d’usage.

Par exemple, pour un brasseur d’air plafonnier disposant de 6 allures, et fonctionnant de manière permanente en allure 3, c’est le bruit émis à cette allure qui sera pris en compte. S’il y a un ou deux jours dans l’année où il sera utilisé en allure 6 en conception, cette période pourra être considérée au titre de l’intermittence.

Comment interpréter la tolérance de 3 dB(A) ?

Dans la pratique, le but n’est surtout pas de jouer systématiquement sur la tolérance sur 100% des salles où des mesures sont effectuées ; néanmoins, la conformité réglementaire est atteinte par exemple si le niveau est inférieur à 41 dB(A) dans une salle de classe en régime permanent (38+3).

Tableau de synthèse intermédiaire

Voici le tableau qui illustre les niveaux maximum et la tolérance de mesure.

Exemples pour plusieurs configurations

Dans le cadre du projet Brasse, on trouve un tableau de synthèse particulièrement utile en page 62 du rapport acoustique.

Il apparaît que dans le cas pris en exemple dans le programme BRASSE, le Samarat apparaît conforme dans les configurations de salles de classe, y compris en allure 6, alors que l’usage courant est davantage en allure 3.

Pour l’Exhale, les données acoustiques sont accessibles dans l’espace pro en mode connecté (caractéristiques techniques).

Nous mettons dès à présent à votre disposition en téléchargement un outil de calcul empirique basé sur des approches proposées sur le site Energieplus BE. Il permet d’effectuer quelques simulations sommaires.

Par ailleurs, dès qu’il sera rendu public, nous mettrons en ligne l’outil de pré-dimensionnement acoustique développé dans le cadre du projet BRASSE.

Naturellement, une bonne conception acoustique de la salle est nécessaire, et seules des mesures de terrain peuvent confirmer du plein respect de la réglementation.

STD, dimensionnement et bruit

Pour bien anticiper la situation, la simulation thermique dynamique est extrêmement utile.

Prenons par exemple le résultat d’une STD pour une salle de classe donnée ; la limite de la zone de confort à 0,5 m/s apparaît en jaune ci-dessous.

Ainsi, avec 0,5 m/s de vitesse d’air, les occupants peuvent faire face à l’essentiel des situations d’inconfort.

Dans le cadre du dimensionnement, si cette vitesse d’air est atteinte en allure 3 par exemple, on va pouvoir se baser sur la valeur Lw du Samarat en v3, soit 30 dB(A) pour une utilisation en fonctionnement continu.

On peut par ailleurs considérer une utilisation en vitesse maximale pour faire face aux périodes où la vitesse doit être supérieure à 0,5 m/s. Dans ce cas, la base de Lw est de 35 dB(A), mais dans une logique de fonctionnement intermittent, car très ponctuel.

De la règlementation acoustique au design sonore ?

A ce jour, nous n’avons pas rencontré de situation réglementaire bloquante pour les brasseurs d’air dans les locaux tertiaires. Pour autant, la règlementation peut être un outil, aussi bien pour les concepteurs eux-mêmes que pour les fournisseurs, afin de faire monter toujours davantage le niveau d’exigence des produits sur le marché.

Bien que les brasseurs d’air puissent parfois engendrer un inconfort acoustique d’ordre psychologique, leur niveau sonore ne provoque pas de douleurs auditives, contrairement aux sons extrêmes émis par des systèmes d’amplification lors de festivals.

Le contexte est fondamental, et c’est pourquoi la notion de design sonore émerge de plus en plus.

• Dans une salle de classe, les systèmes techniques doivent fonctionner tout en permettant à l’ensemble de l’auditoire de bien entendre ce que dit l’enseignant. Nous procédons d’ailleurs à des enquêtes de terrain pour nous assurer du niveau de satisfaction auditive dans les établissements d’enseignement[vi].
• Dans un bureau individuel, le bruit ne doit pas perturber la concentration de l’employé.
• Dans un bureau paysager, il peut au contraire être agréable d’avoir un léger bruit de fond masquant, pour faire en sorte que chacun puisse travailler sans être gêné par le moindre bruit émis par un collègue.

Dans ces différentes situations, les concepteurs tiendront compte notamment du niveau et de la nature du son émis par les brasseurs d’air (des pales bénéficiant d’un polissage de qualité émettent un son plus agréable), les matériaux absorbants, et leur surface, ainsi que le temps de réverbération…

Le design acoustique trouve aujourd’hui sa place dans chaque configuration de projet de bâtiment, en amenant les systèmes thermiques à respecter leur raison d’être : servir au mieux les occupants des locaux.

Quelle règlementation dans les établissements de santé et les hôtels ?

La version originale de l’arrêté du 25 avril 2003 est disponible en pdf sur ce lien ; elle traite de l’ensemble des bâtiments tertiaires, y compris les établissements de santé et les hôtels.

Les versions en vigueur sur Légifrance sont accessibles ci-dessous :

• Etablissements de santé
• Hôtels
• Circulaire d’application

Remerciements

Pour son travail de relecture attentive et de corrections de cet article, nous remercions Pierre OSSAKOWSKY, responsable de l’agence Méditerranée de LASA, bureau d’études spécialisé en ingénierie acoustique et vibratoire. LASA a pris en charge l’intégralité du volet acoustique du projet BRASSE (voir ci-dessous).

[ii] Pour le son, on parle de dB SPL (Sound Pressure Level)

[iii] Selon toute vraisemblance, le téléphone a en réalité été inventé par un Italien, Antonio Meucci, dont les talents commerciaux et financiers étaient inférieurs à ceux de Bell…

[iv] Ce projet de recherche vise principalement à enrichir le secteur du bâtiment de connaissances sur les brasseurs d’air plafonniers, de développer des méthodes et outils d’aide à l’intégration et à diffuser cette connaissance. Avec le soutien de l’ADEME, il associe les six entités suivantes :Surya Consultants (bureau d’études R&D énergie – environnement), pilote du projet ; LASA : laboratoire privé en acoustique ; ISEA (sociologue indépendant) ; Laboratoire PIMENT (Université de la Réunion) ; Laboratoire Eiffel aérodynamique (filiale du groupe CSTB) ; EnvirobatBDM (centre de ressources et démarche bâtiments durables méditerranéens). Ce programme est lauréat de l’appel à projets de recherche Bâtiments responsables 2020.

[v] LnAT = Lp + 10 Log (Tr/T₀), avec Lp : niveau de pression acoustique ; Tr : temps de réverbération de la salle ; T₀ : temps de réverbération de référence = 0.5s.
Dans LnAt :

• L représente « Level », le niveau ;
• n correspond à la notion de « normalisé » ;
• A fait référence à l’Ajustement, et indique que le niveau de pression acoustique est ajusté ou normalisé en fonction de certaines conditions, comme le temps de réverbération ;
• T représente le Temps de réverbération nécessaire pour que le niveau de pression acoustique diminue de 60 dB après l’arrêt de la source sonore.

[vi] Sur les questions d’ensemble concernant ce type de locaux, nous vous invitons à vous reporter à notre publication dédiée : Confort estival dans les établissements d’enseignement : les brasseurs d’air à la rescousse ?