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isolation acoustique des fenêtres et vitrages

Une fenêtre est forcément une partie d'une paroi, elle est incluse dans un autre matériau. il faut raisonner sur l'ensemble de la paroi séparant les locaux : voir isolement, parois simples
Une fenêtre est dans une façade, celle-ci est presque toujours porteuse, donc assez massique : la fenêtre est donc alors l'élément faible dont la contribution à l'affaiblissement de l'ensemble est prépondérante.
Pour maitriser les principes conduisants aux raisonnements et conclusions de cette page, voir parois composées et parois doubles

Une fenêtre est en elle-même une paroi composée de plusieurs matériaux ou éléments sur sa surface : un vitrage, un chassis, et un système de fermeture caractérisé par une étanchéité.
Ces 3 éléments contribuent à sa performance, caractérisée par son affaiblissement R. Le vitrage a la plus grande surface, mais le système de fermeture et d'étanchéité a une très grande importance.
vitrages

tableau d'affaiblissements R de vitrages seuls :

On constate que, contrairement à une idée répandue, les vitrages doubles, à épaisseur de verre égale, sont plutôt moins performants que les vitrages simples : un verre simple de 8 mm a un R de 32 dBA, un verre double 4-lame d'air-4 de 28 dBA, qui n'est pas plus performant que le verre simple de 4 !!!

L'explication est que le vitrage double satisfait très mal les conditions de principe de qualité de la paroi double : lame d'air peu épaisse, pas d'absorbant, parois parallèles, d'où ondes stationnaires, épaisseurs identiques, fréquences critiques élevées .... (re)voir parois doubles

Pour  obtenir des affaiblissements importants, il vaut mieux :

  • soit un verre simple épais
  • soit un vitrage double avec des verres d'épaisseur différentes et une lame d'air importante

Ce qui ne veut pas dire que le remplacement d'une fenêtre ancienne simple vitrage par une fenêtre neuve double vitrage n'apportera pas une amélioration substancielle ...
C'est l'ensemble qu'il faut considérer, et c'est la fermeture et l'étanchéité qui sont en général défaillantes dans une vieille fenêtre. voir ci-dessous
Ceci signifie bien que les doublages de vitrages (ou survitrages, sans changer le chassis) n'ont guère d'intérêt acoustique : ils en ont peut-être pour l'isolation thermique, pas sûr...

Le choix de la meilleure solution dépend de la nécessité, ou pas, d'améliorer simultanément l'isolation thermique :

  • pas de problème thermique : vitrage simple épais préférable
  • amélioration thermique simultanée : vitrage double préférable, épaisseurs de verre différentes, lame d'air épaisse
  • la solution la meilleure est la double fenêtre, 2 chassis séparés et 15 cm ou plus entre les 2.; la possibilité d'installer une 2ème fenêtre au vitrage simple épais nécessite des murs extérieurs très épais ou d'ajouter des tapées intérieures, c'est évidemment la plus chère.
vitrage
R global dBA pour bruit routier
verre simple épaisseur mm

3
4
5
6
8
10
12

27
28
29
30
32
33
34
verre double épaisseur mm 1er verre-lame d'air-2ème verre

4-6-4
4-12-4
4-12-6
5-6-5
5-12-5
6-6-6
10-12-8
10-12-12

28
28
30
29
30
30
35
35
Les fabricants doivent donner des résultats d'essais normalisés, sous la forme Rw (C;CTr)
Pour comparer le R dBA avec l'indice européen Rw :
R dBA = Rw (C) + CTr       CTr étant souvent négatif

copie d'écran obtenue avec 2affaiblissements.xls voir en page moyens de calculs

influence de l'étanchéité

L'étanchéité du système de fermeture est un élément prépondérant de la performance de la fenêtre; ce critère de qualité est commun avec l'isolation thermique, et c'est bien le seul point commun entre les 2 types d'isolation d'ailleurs ... Les fenêtres labellisées sont donc un bon choix (label Acotherm par exemple).

exemple d'influence d'une mauvaise étanchéité tracé avec paroi-composée.xls voir en page moyens de calculs :

fenêtre 2 ouvrants "à la française" de 2 m x 1 m, d'affaiblissement 30 dBA neuve,
passage d'air franc de 1,5 mm de large à toutes les jonctions entre ouvrant et dormant du chassis, ce qui est beaucoup, mais possible dans le cas d'une fenêtre très ancienne

= perte de 8 dBA : commentaire inutile !

Le type d'ouverture a une influence considérable sur l'étanchéité : les ouvrants "à la française" ou oscillo-battants utilisent des joints comprimés. Les coulissants ont un système de guidage haut et bas qui ne le permet pas. Ils sont beaucoup moins performants.

Les systèmes d'aérations, comme leur nom l'indique, sont des passages d'air donc non étanches (!), indispensables pour assurer la ventilation. Il faut de préférence proscrire les aérations classiques intégrées dans la fenêtre. Dans ce cas, se référer au données fabricant sur le R de la fenêtre qui en tiennent compte.
Il vaut mieux une entrée d'air indépendante dans la façade, comportant un système de "silencieux", c'est a dire un matériau absorbant sur les surfaces intérieures d'un conduit en chicanes plus long.

chassis

Le matériau constituant le chassis a une importance moindre : les bois sont pleins et plus massiques, les PVC se comportent comme des parois multiples un peu désolidarisées, et sont à peu près équivalents, leur affaiblissement propre est assez proche de celui du vitrage. L'aluminium ne présente aucune de ces 2 caractéristiques, il est un peu moins performant.

volets

Les volets réalisent dans le principe un doublage léger de la fenêtre. Leur influence peut donc être favorable, aux conditions suivantes :

  • lame d'air importante entre fenêtre et volet : préférer en réhabilitation les volets montés en applique extérieure
  • bonne étanchéité du volet : les volets roulants sont les plus efficaces, très peu les volets anciens ajourés, moyennement les volets bois traditionnels, souvent mal ajustés sur la maçonnerie
  • les coffres de volets roulants intégrés constituent des ponts phoniques, même volet levé; leur conception, pour que ce ne soit pas le cas, nécessite des parois de coffre épaisses et un absorbant interne; normalement les résultats d'essais des constructeurs donnent les valeurs des affaiblissements Rw ou RdBA coffre compris; ce type de volet ne ménage pas une lame d'air épaisse
vitrages non ouvrants : chassis fixes

Une bonne manière d'éliminer le problème des joints du système de fermeture est de ne pas en avoir ... Il n'est pas inenvisageable, lorsqu'on a plusieurs fenêtres dans une pièce, d'accepter que seulement 1 ou 2 d'entre elles s'ouvrent.
Sans aller jusqu'à la solution tout non-ouvrant obligeant la climatisation et le renouvellement d'air totalement contrôlé comme dans certains bâtiments de bureaux.ou commerciaux, dans lesquels c'est parfois la raison principale de cette solution.
Dans une pièce en double exposition (plusieurs fenêtres donnant sur plusieurs façades) en construction neuve comme en réhabilitation on peut prévoir des chassis fixes sur la façade la plus exposée aux bruits extérieurs, et des ouvrants ailleurs. Les chassis fixes sont simples, donc économiques. Ils nécessitent peut-être du sur mesure, mais en bois ou PVC leur fabrication locale est aisée, les prix ne sont pas forcément élevés.
On peut difficilement "condamner" une fenêtre existante avec un chassis fixe, éventuellement à l'extérieur.

Le double chassis fixe est la solution ultime


C'est celle utilisée lorsqu'on veut simultanément la vision et l'isolation acoustique élevée, comme dans des studios de radio, télévision, ou d'enregistrement.

  • placer le maximum d'absorbant sur le linteau et les tableaux. Prévoir la possibilité de démontage pour nettoyage et /ou mettre un matériau absorbeur d'humidité.
  • pour éviter les ondes stationnaires, incliner un des 2 vitrages de manière à ce qu'ils ne soient pas parallèles.
  • les vitrages sont épais, d'épaisseur nettement différente, par exemple 8 et 12 mm, ou plus
  • lame d'air la plus large possible entre les 2, compte tenu de l'épaisseur de la paroi et du montage des chassis
conclusions
  • dans le principe le vitrage double est moins performant que le vitrage simple, à épaisseur de verre égale
  • il vaut mieux un vitrage simple épais qu'un double avec des verres minces et une lame d'air peu épaisse
  • le choix du vitrage double n'est préféré qu'à cause de ses performances thermiques
  • le vitrage double doit avoir une lame d'air d'épaisseur la plus importante possible
  • un élément fondamental de la qualité acoustique d'une fenêtre est son étanchéité
  • c'est  surtout pour cette raison qu'une fenêtre neuve (à double vitrage sans doute) est meilleure que la fenêtre ancienne qu'elle remplace
  • les fenêtres et porte-fenêtres coulissantes n'ont pas des affaiblissements élevés
  • une bonne solution est le chassis fixe lorsque c'est possible
  • le double chassis fixe avec des vitrages épais et éloignés est la solution la plus performante pour les cas d'exigences d'isolation acoustique élevée
  • les volets peuvent apporter une amélioration s'ils sont pleins, éloignés des vitrages et présentent une bonne étanchéité à l'air

 

Il existe sur le sujet de l'isolation au bruit beaucoup de confusions, d'erreurs commises ou de solutions erronées proposées.
Seule une approche rigoureuse permet de les éviter ...

 

acouphile.fr

site et outils de calcul réalisés par Patrick Carré, acousticien, ex prof ensam à l'IUT Lyon 1

 

 

dernière version :
4-09-2010