Brevet FR2455127A1 — publié le 19801121

La présente invention concerne un mur destiné, d'une part, à protéger une zone d'espace déterminée contre les ondes sonores émises par une ou plusieurs sources de bruit et, d'autre part, de récupérer l'énergie dissipée à la surface d'au moins une partie dudit mur par les rayonnements solaires et, éventuellement, les ondes sonores. On sait qu' l'heure actuelle, les problèmes relatifs à la pollution prennent une ampleur particulièrement importante et qu'en particulier de nombreuses dispositions ont été prises pour lutter contre la pollution sonore, notatament au voisinage des grandes voies de circuXation et des autoroutes traversant des zones urbaines fortement peuplées. La solution proposée pour résoudre ce problème consiste en général à ériger, le long de ces voies de circulation, des murs antibruit destinés å stopper les ondes accoustiques qui se propagent en direction des zones à protéger, en les atténuant au maximum par absorption dans la masse du mur ou encore par un phénomène de réflexions multiples. Par ailleurs, pour absorber des ondes sonores & basse fréquence, il est nécessaire d'utiliser des murs épais en des matériaux présentant des masses volumiques importantes tels que par exemple le béton armé. En conséquence, la réalisation de tels murs fait fonc intervenir une mise en oeuvre importante, ce qui se traduit-en général par un prix de revient relativement élevé qu'il n'est pas possible, dans l'état actuel de la technique, de réduire de manière significative. Pour supprimer ces inconvénients, l'invention propose d'utiliser les propriétés acoustiques de capteurs solaires au moyen d'un -r ayant à la fois pour fonction de constituer un écran au Joins en partie absorbant pour les ondes sonores, et de transformer l'énergie solaire dissipée sur le mur en une énergie directement utilisable Dès lors, les investissements importants contractés pour la réalisation du mur antibruit, se trouvent au moins en partie amortis grâce A l'énergie ainsi récupérée. De façon plus précise, le mur antibruit selon l'invention est réalisé au moins en partie par assemblage et/ou par une juxtaposition de capteurs solaires dont les faces sensibles constituent au moins partiellement l'une des parois latérales du mur, ces capteurs solaires pouvant être autoporteurs et/ou autre supportés par une structure fixe pouvant par exemple reposer sur ou autre ancrée dans le sol. De préférence, les susdits capteurs solaires se composent d'au moins une enceinte, ouverte d'un côte et qui est revêtue intérieurement par un matériau thermo-isolant. Cette enceinte est refermée par une paroi transparente ou translucide, orientée de manière à recevoir un maximum de rayons solaires. A l'intérieur de cette enceinte est disposé au moins un élément absorbeur formé en général par un circuit hydraulique réalisé en un matériau thermiquement conducteur et dont la surface extérieure possède un haut pouvoir absorbant du rayonnement solaire. Cet élément absorbeur constitue en quelque sorte un échangeur thermique permettant le transfert des calories produites & sa surface par le rayonnement solaire, à un fluide caloporteur circulant à l'inté- rieur dudit élément.Ainsi transformée, l'énergie solaire peut par exemple servir & la production d' eau chaude sanitaire ou bien au chauffage de bâtiments, piscines, ensembles sportifs ou aux industries et installations avoisinant le mur. las parois transparentes ou translucides des capteurs solaires peuvent titre planes. Dans le but d'augmenter le rendement énergétique des capteurs et de réduire le bruit dans les zones protégées, ces parois peuvent être inclinées par rapport à la verticale selon un angle réalisant un compromis entre l'angle permettant une réception optimum du rayonnement solaire et un angle assurant la réflexion des ondes sonores dans une zone spatiale & l'intérieur de laquelle le bruit ne peut pas occasionner de nuisance. En général, cet angle doit entre prévu de telle sorte que les ondes sonores réfléchies se propagent vers le haut, au voisinage ou & BR Ce résultat peut entre également obtenu en utilisant des parois transparentes ou translucides présentant des formes géomé- triques appropriées telles que des formes dites en pointe de diamant ou similaires, prismatiques etc... De nombreuses solutions peuvent être envisagées pour la mise en oeuvre du mur antibruit tel que précédemment défini. Parmi celles-ci, l'invention propose un mur antibruit réalisé à l'aide de capteurs solaires modulaires autoporteurs, superposés les uns sur les autres tout en étant maintenus latéralement au moyen de poteaux. La structure externe de ces capteurs consiste en un bottier par exemple de forme parallélépipédique, réalisé en une matière telle que, par exemple, du béton moulé, de l'acier ou des matières synthétiques, et qui est refermé d'un côté par un élément transparent ou translucide simple ou multiple. L'isolation interne de ce boftier est réalisée à l'aide d'un matériau tel que de la laine minérale à haute densité, de la mousse d'argile ou de matière synthétique, etc L'élément absorbant peut quant à lui consister en deux lames d'acier espacées l'une de l'autre, avec étanchéité périphériquc, de manière à renfermer une lame de fluide caloporteur telle que de l'eau éventuellement mélangée A un fluide antigel. Les susdits poteaux peuvent par exemple présenter un profil biconcave, par exemple en I dans lequel les capteurs peuvent être glissés. Inversement, les bordurcs périphériques des capteurs pourraient présenter un profil concave de forme complémentaire à celle des poteaux. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le mur antibruit est réalisé å l'aide de capteurs solaires disposés les uns au-dessus des autres et dont la face sensible présente une inclinaison fixe proche de l'angle d'utilisation optimum des capteurs solaires tout au long de l'années lesdits capteurs étant reliés les uns aux autres par des panneaux absorbants phoniques reliant, de préférence , & angle droit, la bordure supérieure dn capteur inférieur A la bordure inférieure du capteur situé immédiatement au-dessus. Cet ensemble est supporté par une structure constituée par des poteaux verticaux fixés dans le sol en des points régulièrement espacés et des tendeurs. L'invention propose en outre un mur antibruit en forme de toiture reposant sur le sol et dont les chevrons d'au moins l'un de ses versants sont assemblés les uns aux autres afin de réaliser les parois latérales d'au moins un capteur solaire. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une perspective schématique, partiellement en coupe horizontale, d'un mur antibruit réalisé à l'aide d'éléments modulaires autoporteurs t La figure 2 est une coupe verticale transversale du mur antibruit représenté figure 1 t La figure 3 est une coupe verticale transversale d'un mur antibruit formé par une combinaison de capteurs solaires et de panneaux absorbants phoniques t Les figures 4 et 5 sont des courbes d'atténuation des capteurs solaires et des panneaux absorbants phoniques utilisés dans le mur représenté figure 3 Les figures 6 et 7 représentent schématiquement, en perspective et en coupe verticale longitudinale, un mur antibruit en forme de toiture. Avec référence aux figures 1 et 2, le mur antibruit est réalisé par la superposition de capteurs solaires modulaires autoporteurs 1. Ces capteurs sont essentiellement constitués par un bottier 2 de forme sensiblement parallélépipédique par exemple en béton moulé,en acier, en matières synthétiques ou en une combinaison de ces matières, ce boîtier étant ouvert sur l'une de ses faces et revêtu intérieurement par une couche thermiquement isolante 3 par exemple en fibres minérales à haute densité. A l'intérieur de ce bottier est disposé un absorbeur 4 par exemple de type courant. Cet ensemble est refermé par un opercule 5 en une matière transparente ou translucide de préférence conformée en pointe de diamant ou similaire, prismatique, etc.0. Les capteurs 1 reposent les uns sur les autres et sont retenus latéralement par des poteaux verticaux, consistant par exemple en des profils métalliques 6 en I (chaque pile de capteurs 1 pouvant être glissée, au montage, dans les concavités de deux profils successifsy En principe, l'opercule en matière transparente ou translucide 5 est orienté en direction de la source de bruit. Toutefois, du fait que cette orientation ne correspond pas toujours avec l'orientation qui conviendrait pour une bonne réception du rayonnement solaire et se trouve même parfois à l'opposé de cette orientation, il est souvent préférable d'inverser l'orientation des capteurs solaires 1 (opercule 5 situé à l'opposé de la source de bruit). C'est la raison pour laquelle il a été jugé préférable de réaliser des bottiers comprenant un fond 7 (représenté en traits interrom- pus) présentant une forme en pointe de diamant ou assimilée et dont la facette inférieure peut être réalisée ou meme revêtue à l'aide d'un matériau phoniquement absorbant. I1 est également possible de prévoir un capteur solaire double présentant une structure comparable à celle de deux capteurs solaires du type de ceux précédemment décrits,.accolés par leur fond. Conme représenté figure 2, le mur antibruit peut en outre être surmonté par un béquet 8 formé par un panneau phoniquement absorbant, oblique par rapport å la verticale et orienté vers la source de bruit. Ce becquet repose sur la bordure supérieure du mur antibruit et peut être maintenu au moyen de tirants ancrés sur les profils. Bien entendu, l'aloi de ces tirants peut entre évité en utilisant des poteaux 6 coudas & leur partie sUpérieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, pour augmenter le rendement énergétique du mur antibruit, les poteaux peuvent présenter une forme incurvée, de manière à ce que la face du mur comprenant les opercules en matière transparente ou translucide présente une forme concave. Avec référence & la figure 3, le mur antibruit est essentiel- lement composé par une superposition de capteurs solaires 10 inclinés d'environ 500 sur l'horizontale, face au sud,et de panneaux absorbants phoniques 13 reliant à angle droit la bordure supérieure des capteurs solaires inférieurs à la bordure inférieure de ceux qui se trouvent directement au-dessus. Cet ensemble qui, en coupe, présente une configuration en dent de scie est supporté par des poteaux constitués par des profils par exemple métalliques 13 régulièrement espacés le long du mur et fixés dans des fondations pouvant être en béton 14. L'ensemble constitué par les panneaux 12 et les capteurs 10 peuvent être reliés aux profils 13 au moyen de tendeurs 15. On notera que l'angle que font les capteurs solaires par rapport å la verticale correspond à l'angle d'utilisation optimum des capteurs solaires tout au long de l'année dans une région déterminée. I1 est clair que cet angle peut être modifié selon le lieu et selon l'utilisation de l'énergie récupérée. Du point de vue acoustique, le profil du mur présente en plus de l'absorption d'une partie du rayonnement direct, les avantages suivants t 1) la réflexion des ondes sonores sur les éléments transparents ou translucides des capteurs 10 s ' effectue vers le haut ; 2) la présence de panneaux absorbants phoniques 12 atténue sensiblement l'intensité des ondes sonores qui sont encore réfléchies par lesdits éléments. Dans le cas où le mur antibruit borde une chaussée, ces propriétés concourent å ne pas créer d'augmentation de niveau de bruit par réflexion du côté de la chaussée et par conséquent & BR La surface externe, côté capteur, des panneaux absorbants est enduite d'un revêtement optiquement réfléchissant de manière A augmenter l'énergie solaire reçue par le capteur principalement en hiver lorsque le soleil est bas sur l'horizon. En prolongement de l'élément transparent ou translucide du capteur, un jet d'eau 16 permet ds protéger le matériau absorbant du ruissellement de la pluie. Le panneau absorbant produit en été sur le capteur, une ombre portée évitant la production excessive d'eau chaude en été. Les performances acoustiques du mur antibruit précédemment décrit, ont été étudiées au cours d'expérimentations portant d'une part sur les propriétés zeoustiques des capteurs solaires 10 et d'autre part sur les panneaux absorbants 12. On a tout d'abord fait l'étude de capteurs solaires 10 compre- nant essentiellement un bottier 17 présentant un fond réalisé en une plaque de fibrociment d'épaisseur de 6 mi, un revêtement d'isolation 18 formant une couche de 4 cm de laine minérale, un absorbeur 19 constitué par deux feuilles d'acier présentant chacune une épaisseur de 1 mi, ces deux lames étant parallèles et enfermant une lame d'eau 20 de 1 mi d'épaisseur, une feuille de verre ou similaire 21 d'une épaisseur de 5 - refermant ledit bottier 17 et délimitant avec ledit récepteur 19 une lame d'air 22 d'une épaisseur de 5 cm. Un tel capteur solaire permet d'obtenir la courbe d'atténuation représentée figure 4 qui présente une allure sensiblement linéaire avec des inflexions aux fréquences critiques des différents constituants, à savoir i - aux alentours de 2 400 Hz pour la fréquence du verre, - aux alentours de 10 000 Hz pour la fréquence critique de l'acier, - aux alentours de 100 Hz pour-la fréquence critique du fibrociment, - aux alentours de 150 Hz pour la fréquence critique de la laie d'air. L'atténuation obtenue, à partir d'un spectre type de bruit routier est de 34 dB (A), ce qui équivaut à un mur en béton d'environ 30 cm d'épaisseur. Dans le cas où la plaque en fibrociment 17 est remplacée par une t81e d'acier d'épaisseur de 1 -, l'atténuation, calculée d'une façon identique, est de 37 dB las panneaux absorbants 12 utilisés au cours des essais étaient quant à eux constitués par i - une plaque de fibrociment 23 d'épaisseur 6 min, - une tôle d'acier 24 d'épaisseur 1 min, - 10 cm de laine minérale 25 à haute densité ( 100 kg/m ), et - une tôle perforée 26 ou un grillage de maintien de la laine minérale 25. UÈ tel panneau isolant 12 permet d'obtenir la courbe représentée figure 3 qui présente une allure sensiblement linéaire avec des inflexions aux fréquences critiques, de ses constituants, à savoir t - aux alentours de 10 000 Hz pour la fréquence critique de l'acier, et - aux alentours de 100 Hz pour la fréquence critique du fibrociment. On notera que la chute d'atténuation A ces fréquences est amortie par la présence de la laine minérale. L'atténuation théorique obtenue à l'aide de ce panneau, à partir d'un spectre type de bruit routier est de 31 dB (A). Bien entendu, les performances de l'ensemble du mur antibruit précédemment décrit sont supérieures à celles de ses composants prises séparément, en raison de sa forme en dent de scie, en effet i - d'une part, le bruit est renvoyé, par réflexion sur les capteurs 10, vers le haut, ce qui protège largement les zones situées au-delà du mur antibruit par rapport à la source de bruit, - d'autre part, ce bruit est absorbé en grande partie, soit en incidence directe, soit après réflexion sur les capteurs 10 par les panneaux absorbants 12. Avec référence aux figures 6 et 7, le mur antibruit présente la forme d'une toiture de section en V inversé. I1 comprend une ossature formée par une série de paires de chevrons 28, 29 assemblés à la manière d'une ferme et faisant entre eux un angle ne dépassant généralement pas 600 . Sur au moins l'un des versants de ce mur les chevrons,par exemple les chevrons 28, sont reliés les uns aux autres à l'aide de traverses ou longerons 30 formant avec lesdits chevrons les bordures périphériques d'au moins un capteur solaire. las chevrons situés sur l'autre versant de ce mur, peuvent supporter soit une toiture classique, soit un revbtement absorbant phonique ou encore comme précédemment indiqué les éléments d'un capteur solaire. Coiiie représenté figure 6 les chevrons 28 peuvent consister en des profils présentant une structure en I dont l'âme est légèrement prolongée d'un ebté pour former une nervure 31. Ces chevrons 28 supportent par leurs ailes inférieures le fond 32 des capteurs et par leurs ailes supérieures un élément de couverture 33 on matière transparente ou translucide retenue latéralement grâce à la nervure 31. Cet ensemble forme avec les traverses ou les longerons 30 une enceinte sensiblement parallélépipédique & l'intérieur de laquelle est disposé , de la façon précédemment décrite, un revête- ment thermiquement isolant 32' et un élément-absorbeur 34. Bien entendu, il est possible de prévoir sur chacun des versants du mur antibruit des baies permettant d'éclairer le volume interne du mur. On obtient donc ainsi un local ferme thermi- quement isolé et éventuellement réchauffé grâce à l'énergie récupb- rée par les capteurs solaires. Ce local peut donc être utilisé i de nombreux usages qu'il n'est point nécessaire de décrire. On notera que dans le mur antibruit précédemment décrit, un ssme versant peut comprendre à la fois des capteurs solaires et des panneaux phoniquement absorbants. Dans ce cas, il est préférable, pour des questions de sécurité et d'entretien, de disposer les capteurs solaires dans la partie supérieure du mur et les panneaux phoniquement absorbants dans la partie inférieure. Dans les exemples précédemment décrits, le fluide caloporteur circulant à l'intérieur des capteurs solaires consiste en général en un mélange d'eau et de liquide antigel (Glycol). Ainsi, pour éviter que des quantités importantes de ce fluide ne se déversent sur le sol en cas de rupture d'un circuit, ce qui pourrait constituer un danger important dans le cas où le mur antibruit borde une voie de circulation (chaussée rendue glissante par le fluide caloporteur), l'invention prévoit un circuit hydraulique permettant, en cas de fuite de l'un des capteurs, d'isoler ce capteur du reste du circuit. REVENDICATIONS 1.- Mur antibruit, caractérisé en ce qu'il consiste, au moins en partie,en un assemblage et/ou une jurtaposition de capteurs solaires dont les faces sensibles constituent au moins partiellement l'une des parois latérales du mur, ces capteurs pouvant Titre autoporteurs et/ou être supportés par une structure fixe pouvant reposer ou titre ancrée dans le sol. 2.- Mur antibruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdites faces sensibles sont planes, verticales, ou bien inclinées par rapport à la verticale, ou encore présentent des formes géométriques telles que es formes prisiatiques on pointe de aiaaant ou similaires. O- Mur antibruit selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins les facettes inférieures des susdites faces sensibles sont réalisées ou même revêtues à 11 aide d'un matériau phoniquement absorbant. 4.- Mur antibruit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdites faces sensibles consistent en des parois transparentes ou translucides inclinés par rapport à la verticale selon un angle réalisant un compromis entre l 'angle permettant une réception optilia de rayonnement solaire et un angle assurant la réflexion des ondes sonores dans une zone spatiale à l'intérieur de laquelle le bruit ne peut pas occasionner de nnisance. 5.- Mur antibruit selon la revendication 4, caractérisé en ce que le susdit angle est prévu de telle sorte que les ondes sonores réfléchies se propagent vers le haut, au voisinage de ou à l'intérieur de la zone située à la verticale du lieu d'émission du bruits 6. - Mur antibruit selon l'ive des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué au moins en partie par des capteurs solaires modulaires autoporteurs superposés et maintenus latéralement au moyen de poteaux pouvant présenter un profil biconcave dans lequel les capteurs peuvent titre glissés. 7.- Mur antibruit selon la revendication 6, caractérisé en ce que la structure externe desdits capteurs consiste en un bottier, par exemple de forme parallépipddique, réalisé en ne matière telle que,par exemple, du du béton moulé et/ow de l'acier et/su des matières synthétiques, et qui est refermé,d'un côté, par un élément transparent ou translucide simple ou nultiplo, en ce que l'isola- tien interne de ce bottier peut être réalisée à l'aide d'un maté- riai tel que de la laine minérale à haute densité, de la mousse d'agile ou de matière synthétique et en ce que l'élétnent absorbant peut consister en deux lames d'acier espacées ne de l'autre, avec étanchéité périphériqie, de manière à renfermer une lame de fluide caloporteur. 8i- Xur antibruit , caractérisé en ce qu'il comprend au moins un capteur solaire double présentant une structure comparable à celle de deux capteurs solaires selon la revendication 6, accolée par leur fond. 9. - Mur antibruit selon l'une des revendications 6, 7 et 8, caractérisé en ce qu'il est surmonté par un becquet formé par un panneau phoniquement absorbant, oblique par rapport à la verticale et orienté vers la source de bruit, ces panneaux absorbants pouvant entre supportés par les susdits poteaux qui peuvent coi- prendre à cet effet une partie supérieure coudée. 10.- Xar antibruit selon l'une des revendications 6, 7, 8 et 9, caractérisé en ce que les susdits poteaux sont incurvés de manière à ce que la face du nmr comprenant les susdits éléments transparents ou translucides présente une forme concave. 11.- Xar antibruit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé à l'aide de capteurs solaires disposés les une en dessous des autres et dont la face sensible présente une inclinaison fixe, proche de l'angle d'utilisation optimum des capteurs solaires tout au long de l'année, lesdits capteurs étant reliés les uns aux autres par des panneaux absorbants phoniques reliant, de préférence, à angle sensiblement droit, la bordure supérieure du capteur inférieur à la bordure inférieure du capteur situé immédiatement au-dessus, cet ensemble pouvant strie supporté par une structure constituée par des poteaux verticaux fixés dans le sol en des points régulièrement espacés, et des tendeur. 12.- Mur antibruit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu(il présente une structure en forme de V inversé reposant sur le sol et dont les chevrons d'au moins l'un de ses versants sont assemblés les uns aux autres afin de réaliser les parois latérales d'au moins un capteur solaire. 13.- Mur antibruit selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'un des versant comprend au moins un capteur solaire et/ou un élément phoniquement absorbant tandis que l'autre versant peut supporter une toiture classique et/ou un revêtement pboniquement absorbant 14.- Mur antibruit selon la revendication 13,caractérisé en ce que dans le cas où un lame versant du mur comprend à la fois des capteurs solaires et des panneaux phoniquement absorbants les susdits capteurs solaires sont disposés dans la partie supérieure du mur et les panneaux phoniquement absorbants, dans la partie inférieure. 15. - Mur antibruit; selon l'une des revendications 12, 13 et 14, caractérisé en ce qu'il comprend sur au moins l'un de ses versauts des baies permettant d'éclairer le volume intérieur di ur.