Corrélation acoustique et vibrations dans les nuisances sonores dues aux équipements techniques

  • Post last modified:13 mars 2023

Dans un tissu urbain très dense, les équipements techniques s’avèrent nombreux et rapprochés. Dans une cour partagée par plusieurs immeubles d’habitation, on trouve pèle mêle: unités extérieures de climatisations réversibles (parfois cachées dans les anciens garde-mangers), pompes à chaleurs, VRV, ventouses de chaudières individuelles, extracteurs de cuisine. Il est rare que l’ensemble de ces équipements aient fait l’objet d’une insonorisation ou de dispositif antivibratiles. La liste des équipements techniques susceptibles de générer des nuisances sonores peut aussi s’étendre à des machines présentes à l’intérieur des bâtiments: compresseurs de groupes froids, sanibroyeurs, ascenseurs, machines à laver, etc.

Les nuisances sonores et vibratoires occasionnées par ces machines peuvent se propager sur des distances importantes, de temps en temps d’un bâtiment à un autre! La difficulté technique de la mesure consiste à dissocier tous ces bruits.

Les méthodes de mesure préconisées par le code de la santé publique visent notamment à quantifier le bruit en « global », utilisant la notion de décibel pondéré A, en référence aux courbes de perception du bruit de Fletcher & Munson, élaborées dans les années 1930.

Au delà, nous quantifions les niveaux de bruit (LZeq), non pondérés, sur différentes bandes de fréquences, appelées « bande d’octave », en référence aux octaves musicales (celles du piano, pour simplifier, depuis 125 Hz représentant un Do2 un peu trop bas de la 3e octave du piano) de 125Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz et 4000 Hz, cette dernière fréquence étant la plus aigue considérée dans la réglementation, même si le système auditif s’étend en général de 20 Hz à 20000 Hz.

3 octaves au piano depuis le Do3 jusqu’au Do5

Il peut arriver que des vibrations émises sur une fréquence particulière dans une machine produise un bruit par régénération. Les systèmes d’analyse de vibration dits « en bande fine », c’est à dire dotés de résolution jusqu’à 0,1 Hz, permettent d’identifier, via un accéléromètre au contact avec la machine, de corréler la fréquence de vibration « précise », mesurée dans un certain axe, avec la mesure acoustique et vibratoire.

En parallèle, la mesure acoustique doit également être quantifiée par bande d’octave (ou tiers d’octave), cependant la meilleure méthode consiste à corréler via un microphone de mesure directement sur le même système d’acquisition FFT (Transformée de Fourier). Cela permet de caractériser l’énergie acoustique sur des très basses fréquences, même s’il est communément admis que les mesures acoustiques dans ces fréquences s’avèrent peu précises. Ici encore, l’aide d’un accéléromètre et d’un système d’acquisition, de par son contact « physique » avec l’équipement considéré, permet de s’affranchir de ces problèmes d’imprécision ou de pollution sonore.

Dans l’exemple ci dessous, nous souhaitons prouver l’impact du fonctionnement d’une pompe de relevage sur une pièce de sommeil (mitoyenne). Pour ce faire, nous utilisons le matériel suivant.

Analyseur FFT Spider 4 voies: cet analyseur temps réel permet de déclencher la mesure (sur seuil) au démarrage de la pompe.

Capteur de vibration sur voies 1,2,3 Accéléromètre triaxial

Capteur de pression acoustique sur voie 4: Microphone de mesure de classe 1

Dans un premier temps, l’accéléromètre est placé en contact avec la machine mise en cause (pompe)

Le microphone est placé dans la même pièce, l’acquisition dure quelques secondes. L’avantage de cette méthode : quelques minutes d’acquisition suffisent en général, même si le paramétrage de l’acquisition est long.

Les mêmes capteurs sont posés au sol (cas de l’accéléromètre en réception du bruit) et mis à hauteur d’écoute (cas du microphone).

On constate sur les courbes ci dessous une corrélation entre la fréquence vibratoire et acoustique (autour de 48 Hz), à l’émission et à la réception du bruit.

Cette méthode est très utile lorsque le bruit résiduel est fluctuant (nombreux bruits perturbateurs) et lorsqu’il s’avère impossible d’arrêter toutes les machines.

Cette méthode n’est pas idéale lorsque la régénération du bruit est due à la résonance d’autres composants du bâtiments. Dans ce cas de figure, les prélèvements et analyses vibratoires doivent pouvoir se faire en de nombreux points.

Enfin, les mesures vibratoires sont comparées aux normes de confort vibratoire en habitation (ISO 2631-2:1989 – Estimation de l’exposition des individus à des vibrations globales du corps — Partie 2: Vibrations continues et induites par les chocs dans les bâtiments (1 à 80 Hz), tandis que des mesures acoustiques « classiques » sont réalisées en parallèle avec un sonomètre de classe 1, conformément aux prescriptions du code de l’environnement et de la norme NFS31-010 (Caractérisation et mesurage des bruits de l’environnement – Méthodes particulières de mesurage).