Brevet FR2664417A1 — publié le 19920110

ECRAN ABSORBANT DE CORRECTION ACOUSTIQUE La présente invention concerne un écran absorbant de correction acoustique. Elle s'applique plus particulièrement au domaine de l'acoustique architecturale. La protection des locaux contre les bruits et les vibrations est devenu une préoccupation importante dans la conception architecturale de certains lieux publics normalement fréquentés par un grand nombre de personnes en même temps, tels que des restaurants, des cantines, des installations sportives en salle (piscines, gymnase, ...), des salles de concert, ou encore certaines usines. Un autre aspect de l'acoustique architecturale concerne le réaménagement de lieux anciens non prévus à l'origine pour minimiser les bruits d'ambiance, ou des salles de concerts où la réverbération des sons est très importante.Dans les techniques connues, la disposition judicieuse de correcteurs acoustiques élémentaires à divers endroits de la salle dont on veut corriger l'acoustique permet de rectifier les temps de réverbération des sons d'une fréquence ou d'une plage de fréquences donnée, la réverbération de ces sons étant à l'origine de phénomènes d'écho, générateurs d'interférences amplifiant ou atténuant ces sons à des endroits de la salle dépendant principalement de sa géométrie, de son aménagement et de la nature des matériaux de revêtement du sol, des murs et du plafond.Pour toutes ces applications, les correcteurs acoustiques actuellement disponibles sont souvent très rudimentaires et leur utilisation n'est ni simple ni très efficace, en particulier si on veut corriger l'acoustique de salles où les bruits s'étendent sur un large spectre ce qui est le cas des bruits d'ambiance ; à cet égard, les correcteurs acoustiques les plus courants sont réalisés à partir d'un amas de fibres minérales, telles que de la laine de roche, contenu dans un emballage d'assez faibles dimensions du type d'une armature rigide, par exemple rectangulaire, qui est enveloppée dans un tissu dit "acoustique".Les écrans correcteurs ainsi constitués présentent une bonne efficacité dans l'atténuation des fréquences aigües ou médium, mais compte tenu de leurs dimensions faibles et de la nature de leurs constituants, ils sont mal adaptés pour l'atténuation des sons graves ; en outre, le déséquilibre engendré par une correction acoustique partielle d'une salle pose quelquefois plus de problèmes qu'elle n'en résout, en particulier dans une salle de concert. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un écran absorbant de correction acoustique, caractérisé en ce qu'il comporte une armature rigide enveloppée dans une housse pour le maintien d'un matériau poreux, tel que particulièrement des fibres végétales ou minérales, ou encore des mousses synthétiques, qui sont entassées à l'intérieur de ladite armature entre une surface de ladite housse, tendue en appui positif sur les bords de cette même armature, et au moins l'une des deux surfaces d'un panneau maintenu à l'intérieur de ladite armature sur au moins une partie de son pourtour. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'invention, le panneau servant d'âme à l'écran absorbant est fabriqué dans un matériau compact présentant un coefficient d'absorption élevé pour les fréquences acoustiques graves. Par exemple, il pourra s'agir d'un aggloméré obtenu par pressage de matières cellulosiques détrempées, telles que papiers ou cartons (pâte à papier moulée et pressée), un tel aggloméré étant particulièrement léger, rigide et compact. De manière inattendue, les écrans absorbants selon l'invention présentent le double avantage de posséder une âme à la fois suffisamment flexible pour se comporter comme une membrane atténuant les sons graves par un effet de paroi, et suffisamment rigide et léger pour permettre la réalisation d'écrans absorbants de grandes dimensions, ce qui favorise grandement l'atténuation des sons les plus graves. En outre, un aggloméré du type de celui précédemment mentionné présente une certaine porosité lui permettant d'atténuer certaines fréquences médium ou aigües de manière notable. Dans ces conditions, la juxtaposition intime du matériau poreux contenu dans l'armature et du matériau moins poreux du panneau lui-même procure une adaptation sensible des impédances acoustiques de ces deux matériaux pour les fréquences principalement médium du spectre sonore ; cette adaptation d'impédance contribue à diminuer l'énergie sonore réfléchie sur la surface du panneau, particulièrement dans cette gamme de fréquences, ce qui augmente d'autant l'énergie absorbée par ce même panneau dans un premier sens de propagation des sons, et par la couche de matériau de remplissage juxtaposée audit panneau dans le sens réfléchi de la propagation desdits sons. Par ailleurs, il est clair que l'association d'une âme se comportant comme une membrane atténuant les sons graves, et de matériaux poreux (fibres et tissus) atténuant les sons médium et aigüs, réalise un écran absorbant correcteur présentant un coefficient d'absorption acoustique étagé sur tout le spectre sonore - ce coefficient a, appelé coefficient d'absorption de Sabine, est directement relié au temps de réverbération, ce dernier décroîssant lorsque a augmente -. On notera qu'un tel étagement ne résulte pas uniquement de l'addition pure et simple des coefficients d'atténuation de chacun des éléments constitutifs de l'écran absorbant conforme à l'invention, puisque, en raison de la juxtaposition de la membrane légèrement poreuse et des matériaux poreux de remplissage de l'écran, on a vu qu'il se produit un effet de renforcement du coefficient d'absorption des sons de fréquence médium. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'une forme d'exécution d'un écran absorbant de correction acoustique donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée de l'assemblage d'un écran correcteur selon l'invention, - la figure 2 est des courbes de mesure des coefficients d'absorption de Sabine a, en fonction de la fréquence, d'une surface recouverte d'un ensemble d'écrans absorbants conforme à l'invention. L'écran absorbant de correction acoustique représentée sur la figure 1 comporte tout d'abord une armature du type d'un cadre 1 rectangulaire, par exemple en bois, sur la face interne duquel sont ménagées des rainures 2 permettant d'y insérer les bords 3 d'un panneau rectangulaire 4 ; un tissu de fibres minérales 5, du type d'une laine de verre ou d'une laine de roche, est disposé au moins d'un côté du panneau 4 et est maintenu au contact d'au moins l'une des faces 4a, 4b de ce panneau par une housse 6 d'un tissu "acoustique" que l'on enfile comme une chaussette autour du cadre 1. Une couture 6a permet de fermer la housse 6, mais on pourrait tout aussi bien remplacer la couture 6a par une fermeture à glissière ou par des rubans auto-adhésifs.Le tissu "acoustique" employé pour confectionner la housse 6 peut par exemple être un tissu de la marque déposée "Veltofix" qui est d'un usage courant dans le domaine de l'invention. Préférentiellement, le panneau 4 servant d'âme à l'écran absorbant est disposé sensiblement dans le plan médian dudit écran, et, par ailleurs, on prévoit d'entasser des fibres minérales 5 ou végétales de chaque côté dudit panneau 4 ; de cette manière, l'écran absorbant constitue un correcteur acoustique actif sur chacune de ses faces et il est par conséquent réversible. Bien entendu, on peut remplacer les fibres 5 employées ici par des mousses synthétiques présentant des alvéoles internes plus ou moins ouvertes et plus ou moins grandes. A cet égard, et contrairement aux correcteurs acoustique déjà connus, il est particulièrement intéressant de fixer l'écran absorbant selon l'invention en suspension sensiblement verticale à une distance et selon une orientation prédéterminées par rapport à un mur d'une salle dont on veut modifier l'acoustique, ou encore en suspension sensiblement horizontale à une distance et selon une orientation prédéterminées par rapport au plafond de ladite salle. On réalise de la sorte un effet de double paroi dont on connaît bien l'efficacité pour l'absorption des sons dont le quart de la longueur d'ondes est inférieur à la distance séparant l'écran absorbant de correction acoustique et le mur, ou le plafond, près duquel il est disposé.Un tel effet n'est appréciable que si l'écran est suffisamment absorbant dans la gamme des sons graves, ce qui est précisément le cas de la présente invention - on rappelle que les longueurs d'ondes acoustiques s'étagent de 17 mm pour une fréquence aigüe de 20 000 herz à 17 m pour une fréquence grave de 20 herz -. Conformément à un mode d'exécution préféré de l'invention, le panneau 4 constitue en effet une membrane vibrante pour les sons les plus graves qu'elle amortit par un effet de simple paroi bien connu en soi. En outre, le panneau 4 est préférentiellement confectionné dans un matériau permettant un effet d'absorption élevé pour les fréquences acoustiques graves : il peut par exemple s'agir d'un aggloméré obtenu par pressage de matières cellulosiques détrempées, telles que papiers ou cartons, qui sont éventuellement mélangées à des fibres végétales ou minérales. Un tel aggloméré, qui est notamment commercialisé sous la marque déposée "Pan-TERRE", possède une densité égale à 0,32 ; il est par conséquent tres léger, ce qui permet la réalisation d'écrans absorbants de correction acoustique de grandes dimensions favorisant les effets de simple et de double paroi dus au panneau 4.A titre d'exemple, on a pu réaliser des écrans absorbants à partir de panneaux 4 rectangulaires d'une superficie atteignant jusqu'à 3 m2 (panneaux 4 de 0,625 m de largeur sur des longueurs de 1,25 m, de 2,50 m et de 3,75 m), ces panneaux 4 ayant une épaisseur de 12 millimètres ; on les a insérés dans un cadre 1 en bois de dimensions équivalentes à celles du panneau 4, ce cadre 1 présentant une épaisseur de 75 millimètres pour laisser de chaque côté du panneau 4, placé dans le plan médian dudit cadre 1, un espace destiné à être rempli par un tissu de laine de roche d'épaisseur égale à environ 30 millimètres. De telles dimensions permettent également de couvrir un fort pourcentage de la surface d'implantation des écrans absorbants avec un nombre restreint de tels écrans, espacés les uns des autres d'une distance plus ou moins importante en fonction des paramètres acoustiques de la salle qu'on veut équiper. La valeur de cet espacement est d'ailleurs fondamentale dans la détermination du coefficient d'absorption a global de la surface d'implantation des écrans correcteurs. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, on a mis en évidence que la valeur de l'espacement entre écrans absorbants devait être comprise, dans le cas d'un écran de correction acoustique rectangulaire, sensiblement entre la largeur et la longueur de cet écran, ce qui permet de réaliser un taux de couverture de la surface d'implantation compris entre 30% et 60%.Sur la figure 2, il est reporté des courbes de mesure des coefficients d'absorption de Sabine a, en fonction de la fréquence, d'une surface d'implantation ayant un taux de couverture égale à 38% (courbe C1) et à 51% (courbe C2) dans les deux cas, on a utilisé des écrans absorbants de correction acoustique rectangulaires de dimensions 2,50 m*O,625 m, espacés respectivement de 1 mètre et de 60 centimètres. Sur ces courbes, on remarque le coefficient d'absorption particulièrement élevé obtenu pour les sons de fréquence médium (de 1000 à 4000 herz). La présente invention n'est bien entendu pas limitée par la description qui vient d'en être donnée à titre d'exemple non limitatif ou par les dessins annexés la représentant, mais s'étend au contraire à toutes les réalisations d'écrans absorbants de correction acoustique réalisées dans son esprit à partir de la combinaison d'éléments équivalents à ceux décrits ou représentés sur les figures. En particulier, s'il est décrit des écrans correcteurs rectangulaires, il est bien évident qu'on pourrait réaliser des écrans de toute forme et de toute épaisseur suivant une technique directement inspirée de celle donnée précédemment. Par ailleurs, pour la correction acoustique d'une salle, on dispose d'écrans absorbants correcteurs de tailles différentes qui peuvent être combinés ou juxtaposés selon une géomètrie spécifique à cette salle résultant de calculs d'acoustique pouvant être menés à partir des données normalement maîtrisées par un homme de métier. L'invention s'applique plus particulièrement au domaine de l'acoustique architecturale, et concerne notamment le réaménagement de lieux où la réverbération des sons est importante. REVENDICATIONS 1 - Ecran absorbant de correction acoustique, caractérisé en ce qu'il comporte une armature rigide, du type d'un cadre (1) enveloppé dans une housse (6) pour le maintien d'un matériau poreux, tel que particulièrement des fibres végétales ou minérales (5), ou encore des mousses synthétiques, qui sont entassées à l'intérieur dudit cadre (1), entre une surface de ladite housse (6) tendue en appui positif sur les bords de ce même cadre (1), et au moins l'une des deux surfaces (4a, 4b) d'un panneau (4) maintenu à l'intérieur dudit cadre (1) sur au moins une partie de son pourtour (2) pour servir d'âme audit écran absorbant. 2 - Ecran absorbant de correction acoustique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau (4) servant d'âme à cet écran absorbant est fabriqué dans un matériau procurant un effet d'absorption élevé pour les fréquences acoustiques graves. 3 - Ecran absorbant de correction acoustique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau constitutif du panneau (4) est un aggloméré obtenu par pressage de matières cellulosiques détrempées, telles que papiers ou cartons, éventuellement mélangées à des fibres végétales ou minérales. 4 - Ecran absorbant de correction acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le panneau (4) servant d'âme à cet écran absorbant est disposé sensiblement dans le plan médian dudit écran. 5 - Ecran absorbant de correction acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des fibres minérales ou végétales, ou encore des mousses synthétiques, sont entassées de chaque côté du panneau (4) servant d'âme à cet écran absorbant, de manière à ce que ce dernier constitue un correcteur acoustique actif sur chacune de ses faces. 6 - Ecran absorbant de correction acoustique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est disposé en suspension sensiblement verticale à une distance et selon une orientation prédéterminées par rapport à un mur d'une salle dont on veut modifier l'acoustique, ou en suspension sensiblement horizontale à une distance et selon une orientation prédéterminées par rapport au plafond de ladite salle.