Le confort acoustique du verre insonorisé

Un aperçu actualisé des performances, des normes et des innovations en matière de vitrage insonorisant

La pollution sonore dans notre environnement augmente, en particulier dans un contexte urbain où l'enveloppe du bâtiment joue plus que jamais un rôle de filtre. Le verre acoustique joue un rôle clé à cet égard. Cet article donne un aperçu actualisé des normes, des propriétés des matériaux et de la construction des systèmes - du verre creux et feuilleté au verre sous vide et aux grilles de ventilation - pour un choix éclairé de vitrages aux performances acoustiques éprouvées.

Normalisation

Pour les bâtiments résidentiels, c'est la norme NBN S 01-400-1:2022 qui s'applique, publiée en juillet 2022 et servant de règle de bonne pratique pour les nouvelles demandes de permis depuis le 1er janvier 2023. Pour les bâtiments scolaires, la NBN S 01-400-2 (2012) reste d'application. Pour les hôpitaux, les maisons de repos et les immeubles de bureaux, les anciennes normes NBN S 01-400 (1977) et NBN S 01-401 (1987) sont encore d'application pour le moment, étant donné que la révision et la publication prévues d'une troisième partie de la série de normes n'ont pas encore été réalisées.

NBN S 01-400-1

La norme révisée NBN S 01-400-1:2022 impose des exigences en matière d'isolation contre les bruits aériens, les bruits d'impact et les bruits de façade, ainsi que des restrictions concernant les bruits d'installation et le temps de réverbération dans les parties communes. Elle n'utilise plus l'ancienne distinction entre confort acoustique normal et confort acoustique amélioré (NAC/VAC), mais trois niveaux de performance clairement définis: classe A (confort acoustique élevé), classe B (confort standard) et classe C (exigences minimales). La norme prend également en compte des sources spécifiques telles que les pompes à chaleur ou les unités de ventilation installées à l'extérieur.

Cette norme s'applique en tant que règle de bonne pratique à tous les projets de construction et de rénovation résidentielle dont la demande de permis a été déposée après le 1er janvier 2023. Dans les zones soumises à des exigences supplémentaires - comme à proximité des aéroports - des critères de bruit plus stricts peuvent encore être imposés.

Pour éviter la résonance, il est important que les feuilles de verre d'un double vitrage n'aient pas la même épaisseur

Atténuation acoustique

La capacité d'insonorisation d'un vitrage est exprimée par l'indice: R_w(C; C_tr).

• R_w est l'indice pondéré de réduction du bruit et correspond à l'affaiblissement acoustique moyen sur l'ensemble des fréquences. Cet indice d'atténuation acoustique des bruits aériens indique également la qualité de l'isolation d'un système ou d'un matériau de construction;
• C est un facteur de correction pour le bruit ambiant à haute fréquence. C est un facteur de correction pour les bruits ambiants à haute fréquence, autrefois appelés 'bruits roses', qui comprennent par exemple les voix humaines, les bruits d'avion, etc;
• C_tr corrige le bruit de fond urbain typique à basse fréquence, tel que le trafic ou la musique électronique avec des basses profondes.

L'objectif est d'obtenir une atténuation du son. Cet indice est représenté par R_A,tr (R_w + C_tr) - bien qu'il soit toujours préférable de considérer l'ensemble, et pas seulement cette valeur.

Si l'on peut déterminer l'atténuation acoustique, on peut également déterminer son gain grâce à l'installation d'isolants acoustiques; quelle réduction du bruit peut-on obtenir en installant une fenêtre acoustique? Cela peut être important pour répondre aux exigences de la norme.

Retenir ou absorber

Le son est une vibration qui se propage dans l'air ou les matériaux. Pour empêcher le son de pénétrer dans une pièce, il existe grosso modo deux stratégies: renvoyer (réflexion) ou absorber l'énergie vibratoire. Dans la pratique, une bonne solution acoustique nécessite souvent une combinaison astucieuse de ces deux stratégies.

Les fréquences

Le son est constitué de fréquences ou de hauteurs, exprimées en hertz (Hz, nombre de vibrations par seconde). Dans l'acoustique des bâtiments, les fréquences comprises entre 100 et 4.000 Hz sont particulièrement importantes, car elles correspondent à la parole, à la circulation et à la plupart des bruits ambiants. Les façades, les fenêtres et les cloisons doivent être réglées sur ces fréquences. Il convient de noter que les fréquences inférieures à 100 Hz, telles que celles de la circulation, des équipements de chauffage, de ventilation et de climatisation ou des bruits de basse, peuvent également causer des nuisances. Les normes acoustiques les plus récentes en tiennent explicitement compte.

Niveau sonore

Les niveaux sonores sont exprimés en décibels (dB), une échelle logarithmique: 0 dB est le seuil d'audition, 140 dB est le seuil de douleur (avec un risque élevé de lésions auditives permanentes). Toutefois, ce n'est pas parce que vous faites l'expérience d'un silence complet que quelque chose sera à 0 dB. Les décibels ne se laissent pas calculer linéairement: par exemple, deux sources sonores de 50 dB donnent un total de 53 dB; doubler le son signifie donc une augmentation de 3 dB du niveau sonore. Pour augmenter le niveau sonore de 10 dB, il faut décupler les sources sonores.

Perception humaine

Notre ouïe n'est pas linéaire: nous ressentons une augmentation de 10 dB comme un doublement du bruit. De plus, nous sommes plus sensibles aux moyennes fréquences qu'aux basses ou très hautes fréquences. C'est pourquoi on utilise souvent une échelle de décibels pondérés A (dB(A)), qui corrige le niveau sonore en fonction de la sensibilité de l'oreille humaine.
Pour le confort:

• 1 dB de moins est à peine perceptible,
• 3 dB est clairement perceptible,
• 5 dB signifie une classe de confort supérieure,
• 10 dB de moins, c'est une diminution de moitié de la perception du bruit.

Vitrage acoustique

Verre simple

Aujourd'hui, le verre isolant acoustique est généralement à double vitrage, composé de deux feuilles de verre dont la cavité est hermétiquement fermée. Chaque feuille de verre peut avoir une épaisseur différente et se composer de verre ordinaire, trempé ou feuilleté. Bien que le verre simple puisse encore avoir des performances acoustiques raisonnables - par exemple, un verre simple de 8 mm atteint une valeur de R_w 33(-1;-2) dB - il n'est plus utilisé dans les nouveaux bâtiments ou dans les projets de rénovation énergétique. Aujourd'hui, le simple vitrage n'est pertinent que dans les projets patrimoniaux, où les performances énergétiques et acoustiques doivent être mises en balance avec la valeur architecturale de la menuiserie d'origine.

À titre de comparaison, une fenêtre standard à double vitrage avec deux fois 4 mm de verre atteint environ R_w 29(-1;-4) dB. La cavité, l'asymétrie d'épaisseur ou l'application de films acoustiques font la différence dans le double vitrage.

La cavité

La cavité entre les deux vitres est fermée hermétiquement par un double joint souple. Elle est essentielle pour l'étanchéité à l'air et à l'eau de l'ensemble du vitrage et contribue également aux performances acoustiques. La cavité peut être remplie d'un gaz inerte tel que l'argon, qui contribue principalement à l'isolation thermique de l'ensemble.

Pour l'acoustique, la largeur de la cavité, l'asymétrie d'épaisseur entre les vitres et l'utilisation éventuelle d'un verre feuilleté acoustique sont des facteurs déterminants. Selon la configuration, le vitrage acoustique peut apporter une amélioration de 5 à 10 dB par rapport au double vitrage standard, ce qui permet de réduire sensiblement la pollution sonore dans un contexte urbain.

Une combinaison avec du verre feuilleté améliorera considérablement la valeur acoustique

Fréquence critique

Lors de la conception acoustique des vitrages, il faut tenir compte de la fréquence critique: le point auquel le verre présente un effet de résonance et commence donc à vibrer avec la source sonore. Cela provoque un pic dans la propagation du son, souvent dans la plage basse à moyenne, en fonction de l'épaisseur du verre.

Plus le verre est fin, plus cette fréquence critique est basse. Pour réduire cet effet, il est préférable de choisir un verre plus épais ou un verre feuilleté avec un film atténuant. Dans le cas du verre feuilleté acoustique, le film contribue également à atténuer l'effet de résonance.

L'utilisation de plusieurs couches de verre d'épaisseurs différentes (comme dans les doubles ou triples vitrages asymétriques) permet également d'étaler les fréquences critiques, ce qui se traduit par une atténuation acoustique plus importante sur l'ensemble du spectre de fréquences.

Symétrie et asymétrie

Dans le double vitrage, chaque feuille de verre a sa propre fréquence critique, à laquelle elle commence à vibrer avec la source sonore incidente. Lorsque les deux vitres ont la même épaisseur (construction symétrique), ces fréquences coïncident. Cela amplifie l'effet de résonance et donc le passage du son autour de cette fréquence de pointe.

Il est donc conseillé d'opter pour un vitrage asymétrique: des feuilles de verre présentant une différence d'épaisseur d'au moins 2 mm entre elles. De cette manière, les fréquences critiques des deux feuilles sont dispersées, ce qui permet d'obtenir de meilleures performances acoustiques sur une plus grande plage de fréquences.

Dans la pratique, l'épaisseur des feuilles de verre varie de 4 mm à un maximum de 19 mm pour le verre monolithique, en fonction de la résistance et de l'application souhaitées. Pour le verre acoustique, on opte souvent pour des combinaisons telles que 6-15-10 mm ou 8-12-12 mm, avec ou sans feuilles feuilletées.

Verre feuilleté

Pour ceux qui recherchent des performances acoustiques maximales, le vitrage avec une ou plusieurs couches de verre feuilleté est la meilleure option. Dans ce cas, deux feuilles de verre sont collées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une couche intermédiaire qui amortit les vibrations et supprime l'effet de résonance.

Pour les applications acoustiques, on utilise généralement un PVB (polyvinyle butyral) acoustique spécial, qui est plus souple et atténue mieux les vibrations que les films de sécurité standard. Le film est toujours placé entre les feuilles de verre, jamais sur la surface.

En fonction des performances souhaitées, on utilise un ou plusieurs films d'une épaisseur de 0,38 mm ou de 0,76 mm. Deux films de 0,38 mm chacun sont une combinaison courante dans le verre acoustique de haute performance. L'utilisation d'un plus grand nombre de films permet principalement d'augmenter le niveau de sécurité (par exemple, l'inhibition des effractions), mais n'a qu'un effet supplémentaire limité sur l'isolation acoustique.

Dans certaines applications, une couche intermédiaire à base de résine peut également être utilisée. En raison de sa faible élasticité, ce matériau offre une meilleure atténuation, mais il est moins souvent utilisé dans les constructions en verre classiques.

Qu'en est-il du verre sous vide?

Outre l'utilisation de films acoustiques ou de couches de résine, il existe également un vitrage dans lequel la cavité est totalement dépourvue d'air: le verre sous vide. Le son ne pouvant se propager dans le vide, cette technologie présente en théorie d'excellentes propriétés acoustiques.

En pratique, avec le verre sous vide, la cavité n'a qu'une épaisseur de 0,1 à 0,3 mm, séparée par des micro-espaces. Celles-ci peuvent toutefois entraîner la transmission de bruits résiduels, de sorte que les performances acoustiques ne sont pas tout à fait idéales pour le vide.

Les nouvelles générations offrent désormais des performances acoustiques allant jusqu'à R_w 39 dB (RA,tr 34 dB), ce qui est comparable à un double vitrage acoustique classique - mais dans une structure de verre beaucoup plus fine (8-10 mm au total). Ce vitrage est particulièrement intéressant pour la rénovation, les applications patrimoniales et les projets avec une profondeur de construction limitée. Le prix de revient reste pour l'instant plus élevé que celui des solutions acoustiques classiques, mais il évolue avec le marché.

Attention portée à l'acoustique dans les grilles de ventilation

En raison de l'attention accrue portée à la ventilation - en partie due aux exigences du PEB - la qualité acoustique des grilles de ventilation est également devenue de plus en plus importante. En effet, là où l'air doit entrer et sortir, des fuites acoustiques se produisent rapidement.

Trajet acoustique

Pour éviter cela, les grilles de ventilation sont aujourd'hui disponibles avec une atténuation acoustique de série. Ces grilles utilisent un système interne où le son est dévié et absorbé par un chemin acoustique ou labyrinthe, souvent avec des matériaux tels que le PPEP, la mousse de PU ou la mousse de mélamine. La pression sonore et les vibrations sont ainsi redirigées et décomposées dans la cavité, sans entraver la circulation de l'air.

Montage optimisé

Les grilles sont de plus en plus souvent prémontées dans un système monobloc, ce qui permet au menuisier de les installer en une seule unité. La co-extrusion de caoutchoucs ou de joints assure un raccordement étanche à l'aluminium, au bois ou au PVC, sans bande d'étanchéité supplémentaire, aussi appelée compribande.

Les grilles de ventilation à performance acoustique sont adaptées aux constructions neuves et aux rénovations profondes. Dans les situations existantes, les grilles en verre peuvent constituer une solution. Il existe désormais des modèles répondant à des exigences acoustiques élevées (jusqu'à 50 dB R_w), ce qui les rend adaptés aux projets situés à proximité d'axes routiers ou ferroviaires très fréquentés.