EP2054562A1 - Ensemble acoustiquement absorbant - Google Patents

Ensemble acoustiquement absorbant

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EP2054562A1
EP2054562A1 EP06794322A EP06794322A EP2054562A1 EP 2054562 A1 EP2054562 A1 EP 2054562A1 EP 06794322 A EP06794322 A EP 06794322A EP 06794322 A EP06794322 A EP 06794322A EP 2054562 A1 EP2054562 A1 EP 2054562A1
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micro
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acoustic assembly
support
assembly according
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Jean-Marc Scherrer
Christian Nocke
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Brevetix SARL
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    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
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    • E04F13/07—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • E04F13/08—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements
    • E04F13/0867—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor composed of a plurality of similar covering or lining elements having acoustic absorption means on the visible surface
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B1/84—Sound-absorbing elements
    • E04B1/8409—Sound-absorbing elements sheet-shaped
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    • E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
    • E04B2001/8263—Mounting of acoustical elements on supporting structure, e.g. framework or wall surface
    • E04B2001/8281—Flat elements mounted parallel to a supporting surface with an acoustically active air gap between the elements and the mounting surface

Definitions

  • the absorption spectrum that is to say the curve representing the variation of the absorption of the wall ⁇ g iobai e as a function of the sound frequency emitted is related to the diameter of the micro-perforations , and that, all the parameters being equal elsewhere, the cigiohaie absorption was better in the high frequencies when the diameters of the micro-perforations were greater. Conversely, for microperforations of smaller diameter absorption was improved in the low frequencies.
  • the present invention aims to provide an acoustic assembly for expanding the effective acoustic absorption band of an acoustic assembly using one or more walls pierced with microperforations, this acoustic assembly being intended to constitute for example a false wall of a room that is to say a partition or a ceiling, but also a lining of a vehicle etc. ..
  • the present invention thus relates to an acoustic absorbent assembly intended to constitute, within an enclosure, at least one wall element, this assembly comprising at least one support provided with micro-perforations whose diameter is less than 2 mm. characterized in that
  • the support extends substantially parallel to an adjacent wall
  • the acoustic assembly comprises at least two sets of micro-perforations distributing on said support.
  • the micro-perforations may be distributed on one or more supports.
  • the series of micro-perforations will have respective different surfaces and, when this absorbent assembly will have several supports, the series of micro-perforations may be identical on the two supports, are identical on each support but different from one medium to another, or different on each of the supports.
  • the acoustic assembly may also of course be constituted by at least two parallel flat or non-planar walls each comprising a combination of two series of microperforations, of different surfaces.
  • FIG. 2 is a schematic vertical sectional drawing of an example of an arrangement of a micro-perforated stretched fabric with respect to a ceiling
  • FIG. 3 is a graph showing the variation of the sound absorption of a micro-perforated fabric. perforated of the type shown in Figure 1 implemented according to Figure 2, depending on the sound frequency,
  • FIG. 4 is a schematic partial perspective view of a micro-perforated fabric according to the prior art and comprising larger microperforations and spacings than in the embodiment shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a graph showing the variation of the sound absorption of a micro-perforated fabric of the type represented in FIG. 4 implemented according to FIG. 2, as a function of the sound frequency
  • FIGS. 6a and 6b are partial diagrammatic plan views of a micro-perforated fabric according to the invention which is provided with orifices of the same types as those respectively shown in Figures 1 and 4, respectively with a square mesh and a triangular mesh.
  • FIG. 7 is a graph showing the variation of the sound absorption of an acoustic assembly according to the invention consisting of a micro-perforated cloth of the type of that represented in FIGS. 6a and 6b implemented in an embodiment according to FIG. Figure 1, depending on the sound frequency.
  • FIG. 8 is a schematic vertical sectional drawing of an example of an arrangement of two micro-perforated canvases with respect to a ceiling
  • FIG. 9 is a graph showing the variation of the sound absorption of an acoustic assembly according to FIG. invention consisting of two micro-perforated superimposed and identical fabrics.
  • FIG. 10 is a graph showing the variation of the sound absorption of an acoustic assembly according to the invention consisting of two superimposed micro-perforated canvases, the diameter and the spacing of the microperforations being different.
  • FIGS. 6a and 6b show an acoustic absorbent assembly produced according to the invention and which consists of a single wall 3 formed of a thin polyvinyl chloride (PVC) cloth (0.17 mm) intended to to constitute a false ceiling of a room and which, for this purpose, is stretched at a distance D of 100 mm under the true ceiling 1 thereof as shown in Figure 1.
  • PVC polyvinyl chloride
  • FIG. 9 shows the acoustic absorption spectrum of such an assembly. It can also be seen that such an arrangement makes it possible to obtain a consequent absorption ⁇ of 0.5 in a range of frequencies extending from about 300 Hz up to 5000 Hz, or over a frequency range of about 4700 Hz.
  • the acoustic assembly also consists of two webs 3a and 3b of the same respective thicknesses and which are arranged as before.
  • the first web 3a is uniformly perforated by holes 0.2 mm in diameter which are distributed uniformly over its surface and are separated from each other by a distance of 2 mm.
  • the second fabric 3b is uniformly perforated by larger holes, 0.5 mm in diameter, which are distributed uniformly over its surface and which are separated from each other by a distance of 14 mm.
  • FIG. 10 shows the acoustic absorption spectrum of such an assembly. It can be seen that such an arrangement makes it possible to obtain a consequent absorption of 0.5 in a frequency range extending from about 150 Hz to 5000 Hz, ie over a frequency range of the order of 4850 Hz.
  • the present invention thus makes it possible to extend the range of frequencies that are absorbed by thin walls provided with micro-perforations.

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble absorbant acoustique destiné à constituer, à l'intérieur d'une enceinte, au moins un élément de paroi, cet ensemble comportant au moins un support pourvu de micro-perforations dont le diamètre est inférieur à 2mm. Cet ensemble est caractérisé en ce que : le support (3, 3a, 3b) s'étend sensiblement parallèlement à une paroi adjacente (1), l'ensemble acoustique comprend au moins deux séries de micro-perforations (d<SUB>1</SUB>, d<SUB>2</SUB>) se distribuant sur ledit support (3, 3a, 3b).

Description

ENSEMBLE ACOUSTIQUEMENT ABSORBANT
La présente invention concerne un ensemble acoustiquement absorbant destiné à constituer un élément de paroi disposé dans une enceinte, telle que par exemple un appartement, une salle de concert, l'habitacle d'un véhicule etc, et permettant de contrôler l'état d'absorption acoustique de celle-ci.
On sait que le contrôle de l'absorption des sons par des parois a fait appel à des dispositifs divers comprenant des éléments d'absorption passifs constitués de matériaux poreux présentant la propriété de transformer en chaleur les vibrations sonores qu'ils recevaient en raison des phénomènes de friction auxquels ces matériaux étaient soumis du fait de ces vibrations. On sait que l'utilisation de tels éléments absorbants présente un certain nombre d'inconvénients, à savoir notamment leur encombrement et leur poids ainsi que leur faculté de n'absorber les vibrations sonores que dans des domaines réduits du spectre. On a également proposé de faire appel à des éléments de paroi rigides perforés d'une série de trous répartis régulièrement sur leur surface, ces trous perforés ayant des diamètres de l'ordre de 5 à 6 mm. On a constaté que de tels éléments absorbants présentaient de notables inconvénients et notamment une très faible efficacité s'ils n'étaient combinés à des éléments poreux.
On a ensuite proposé (Publications Dah-You Maa "Theory and design of microperforated panel sound-absorbing constructions". Scientia Sinica 18(1):55-71 -1975-) de faire appel à des parois percées de perforations de faible diamètre, dénommées "micro-perforations", dont les diamètres sont inférieurs à 2 mm, et préférentiellement supérieurs à 0,1 mm, qui sont réparties de façon régulière sur la surface d'un panneau ou d'une toile absorbante, à des distances déterminées les unes des autres, les parois ayant elles-mêmes une épaisseur déterminée et étant disposées à une distance déterminée de la surface d'une paroi arrière pleine. II a été établi que l'on pouvait déterminer une impédance acoustique _Z de l'ensemble constitué de la toile et du volume d'air compris entre celle-ci et la paroi arrière pleine de sorte que l'on a : (impédance de la toile)
Zair= -j cot(coD /cocos(θ) (impédance de l'air)
Z(θ) = Zair(θ) + Zmpp cosθ
On obtient ainsi le coefficient d'absorption α(θ) c'est-à- dire l'impédance pour un panneau d'incidence θ déterminé :
α(θ)= 4Re{Z(θ)} / [l+Re{ZMPA(θ)}]2 + [lm{Z (θ) } ] 2 et de façon statistique en intégrant la valeur de α(θ) on obtient l'absorption globale d'un panneau, à savoir:
(Xglcbale = Jo ° OC ( θ ) . s in 2θ . dθ
On a ainsi été établi que le spectre d'absorption, c'est-à-dire la courbe représentant la variation de l'absorption de la paroi αgiobaie en fonction de la fréquence sonore émise est liée au diamètre des micro-perforations, et que, tous les paramètres étant égaux par ailleurs, l'absorption cigiohaie était meilleure dans les hautes fréquences lorsque les diamètres des micro-perforations étaient plus importants. A l'inverse, pour des microperforations de plus faible diamètre l'absorption était améliorée dans les basses fréquences.
La présente invention a pour but de proposer un ensemble acoustique permettant d'élargir la bande d'absorption acoustique efficace d'un ensemble acoustique faisant appel à une ou plusieurs parois percées de microperforations, cet ensemble acoustique étant destiné à constituer par exemple une fausse paroi d'une pièce c'est- à-dire une cloison ou un plafond, mais également un revêtement intérieur d'un véhicule etc..
La présente invention a ainsi pour objet un ensemble absorbant acoustique destiné à constituer, à l'intérieur d'une enceinte, au moins un élément de paroi, cet ensemble comportant au moins un support pourvu de micro-perforations dont le diamètre est inférieur à 2mm, caractérisé en ce que:
- le support s'étend sensiblement parallèlement à une paroi adjacente,
- l'ensemble acoustique comprend au moins deux séries de micro-perforations se distribuant sur ledit support. Suivant l'invention les micro-perforations pourront se distribuer sur un ou sur plusieurs supports. Ainsi, lorsque l'ensemble absorbant ne comportera qu'un seul support, les séries de micro-perforations auront des surfaces respectives différentes et, lorsque cet ensemble absorbant aura plusieurs supports les séries de micro-perforations pourront être soit identiques sur les deux supports, soit identiques sur chaque support mais différentes d'un support à l'autre, soit différentes sur chacun des supports.
Ainsi, dans un premier mode de mise en œuvre de l'invention, l'ensemble acoustique pourra être constitué d'une paroi unique (paroi rigide ou toile tendue) pourvue d'au moins deux séries d'orifices de surfaces différentes qui se distribuent de façon régulière sur la surface de la paroi en formant des maillages respectifs soit de forme carrée soit de forme triangulaire.
Préférentiellement les supports de l'ensemble acoustique suivant l'invention seront constitués de nappes tendues, notamment constituées de films en polychlorure de vinyle (PVC), dont l'épaisseur sera préférentiellement comprise -A -
entre 0,1 et 0,3 mm, mais pourront également être formés d'éléments rigides.
Lorsque, suivant l'invention, l'ensemble acoustique sera constitué de deux parois, et lorsque les micro-perforations de chacune de ces parois auront des surfaces différentes, la paroi pourvue des micro-perforation de plus petite surface sera située du côté de la paroi pleine.
L'ensemble acoustique pourra également bien entendu être constitué d'au moins deux parois parallèles planes ou non comportant chacune une association de deux séries de microperforations, de surfaces différentes.
Préférentiellement les micro-perforations seront de forme circulaire et se distribueront préférentiellement suivant un maillage de forme carrée ou rectangulaire. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 est une vue partielle schématique en perspective d'une toile micro-perforée suivant l'état antérieur de la technique qui est mise en œuvre ainsi que représenté sur la figure 2,
La figure 2 est un dessin schématique en coupe verticale d'un exemple de disposition d'une toile tendue micro-perforée par rapport à un plafond, La figure 3 est un graphique représentant la variation de l'absorption sonore d'une toile micro-perforée du type de celle représentée sur la figure 1 mise en œuvre suivant la figure 2, en fonction de la fréquence sonore,
La figure 4 est une vue partielle schématique en perspective d'une toile micro-perforée suivant l'état antérieur de la technique et comportant des microperforations et des écartements plus importants que dans le mode de mise en œuvre représenté sur la figure 1. La figure 5 est un graphique représentant la variation de l'absorption sonore d'une toile micro-perforée du type de celle représentée sur la figure 4 mise en œuvre suivant la figure 2, en fonction de la fréquence sonore, Les figures 6a et 6b sont des vue partielles schématiques en plan d'une toile micro-perforée suivant l'invention qui est pourvue d'orifices de même types que ceux représentés respectivement sur les figures 1 et 4, respectivement avec un maillage carré et un maillage triangulaire.
La figure 7 est un graphique représentant la variation de l'absorption sonore d'un ensemble acoustique suivant l'invention constitué d'une toile micro-perforée du type de celle représentée sur les figures 6a et 6b mise en œuvre dans une réalisation suivant la figure 1, en fonction de la fréquence sonore.
La figure 8 est un dessin schématique en coupe verticale d'un exemple de disposition de deux toiles micro- perforées par rapport à un plafond, La figure 9 est un graphique représentant la variation de l'absorption sonore d'un ensemble acoustique suivant l'invention constitué de deux toiles micro-perforées superposées et identiques.
La figure 10 est un graphique représentant la variation de l'absorption sonore d'un ensemble acoustique suivant l'invention constitué de deux toiles micro-perforées superposées, dont le diamètre et l'écartement des microperforations sont différents.
On a représenté sur la figure 1 une toile 3 qui est pourvue de micro-perforations di qui sont régulièrement réparties, sur toute sa surface. Ces perforations, qui sont de forme circulaire, ont un diamètre de 0,2 mm et sont espacées les unes des autres d'une distance bi de 2 mm. Ainsi que représenté sur la figure 2, cette toile 3 est tendue parallèlement à un plafond 1 d'une pièce à une distance O de celui-ci égale à 100 mm.
On a représenté sur la figure 3 un schéma montrant le spectre d'absorption obtenu par l'ensemble acoustique ainsi constitué en fonction de la fréquence sonore appliquée. On constate ainsi sur cette figure que le maximum d'absorption de cet ensemble se situe à une fréquence de l'ordre de 900
Hz et que pour une absorption de 0,5 celle-ci s'étend d'une fréquence d'environ 350 Hz jusqu'à environ 2.700 Hz, soit environ un intervalle de fréquence de l'ordre de 2.350 Hz.
De même on a représenté sur la figure 5 le spectre d'absorption d'un ensemble acoustique comprenant une toile de nature et d'épaisseur identique à la précédente et qui est pourvue de micro-perforations de 0,5 mm de diamètre qui sont espacées les unes des autres d'une distance 12 égale à 14 mm et qui, comme la première, est disposée à une distance du plafond 1 égale à 100 mm, en fonction de la fréquence, et l'on constate que sur celle-ci le maximum d'absorption se situe à une fréquence voisine de 300 Hz et que pour une absorption de 0,5 celle-ci s'étend d'une fréquence d'environ 170 Hz jusqu'à environ 500 Hz, soit environ un intervalle de fréquence de l'ordre de 330 Hz.
On a représenté sur les figures 6a et 6b un ensemble absorbant acoustique réalisé suivant l'invention et qui est constitué d'une paroi unique 3 formée d'une toile en polychlorure de vinyle (PVC) de faible épaisseur (0,17 mm) destinée à constituer un faux plafond d'une pièce et qui, à cet effet, est tendue à une distance D de 100 mm sous le vrai plafond 1 de celle-ci ainsi que représenté sur la figure 1. On a réalisé au travers de cette toile 3 deux séries de micro-perforations, qui se distribuent de façon régulière sur la totalité de sa surface, à savoir d'une part des perforations di dont le diamètre est de 0,2mm et qui se répartissent suivant un maillage de forme carrée (figure 6a) ou triangulaire (figure 6b) et d'autre part des perfσrations d2 de diamètre 0,5mm, ces perforations étant disposées à des distances respectives de leurs homologues de 2mm et 14mm.
On a représenté sur la figure 7 la courbe représentant l'absorption de cet ensemble acoustique. On constate sur cette figure que, si l'on prend en compte une absorption de l'ordre de 0,5, celle-ci s'étend d'une fréquence d'environ 180 Hz jusqu'à environ 3.000 Hz, soit environ un intervalle de fréquence de l'ordre de 2.800 Hz alors que cet intervalle de fréquence était seulement de 1.600 Hz pour le premier ensemble acoustique mettant en œuvre des perforations de 0,2 mm et d'environ 330 Hz pour le second ensemble acoustique mettant en œuvre des perforations de 0, 5 mm. La présente invention permet donc bien d'étendre de façon substantielle la largeur du spectre sonore pour lequel l'absorption obtenue est efficace.
Dans un autre mode de mise en œuvre de l'invention, représenté sur la figure 8, les micro-perforations se distribuent sur deux toiles 3a et 3b de même épaisseur égale à 0,17 mm qui sont parallèles entre elles et à la paroi pleine formée par le plafond 1. Suivant l'invention la première toile 3a est disposée à une distance Di du plafond 1 égale à 80 mm et est percée de micro-perforations de 2 mm de diamètre qui se répartissent uniformément sur celle-ci et qui forment un maillage de forme triangulaire, et la seconde toile 3b est disposée sous la première à une distance D2 de celle-ci égale à 20 mm et est percée de micro-perforations également de 2 mm de diamètre qui se répartissent comme les précédentes.
On a représenté sur la figure 9 le spectre d'absorption acoustique d'un tel ensemble. On constate également qu'une telle disposition permet d' obtenir une absorption α conséquente de 0,5 dans un domaine de fréquences s'étendant d' environ 300 Hz jusqu'à 5000 Hz, soit sur une plage de fréquences de l'ordre de 4700 Hz.
Dans un autre mode de mise en œuvre de l'invention l'ensemble acoustique est également constitué de deux toiles 3a et 3b de mêmes épaisseurs respectives et qui sont disposées ainsi que précédemment. La première toile 3a est uniformément perforée par des trous de 0,2 mm de diamètre qui sont répartis de façon uniforme sur sa surface et sont écartés les uns des autres d'une distance de 2 mm. La seconde toile 3b quant à elle est uniformément perforée par des trous plus gros, de 0,5 mm de diamètre, qui sont répartis de façon uniforme sur sa surface et qui sont écartés les uns des autres d'une distance de 14 mm.
On a représenté sur la figure 10 le spectre d'absorption acoustique d'un tel ensemble. On constate qu'une telle disposition permet d'obtenir une absorption ce conséquente de 0,5 dans un domaine de fréquences s' étendant d'environ 150 Hz à 5000 Hz soit sur une plage de fréquences de l'ordre de 4850 Hz. La présente invention permet bien ainsi d'étendre l'intervalle des fréquences qui sont absorbées par des parois minces pourvues de micro-perforations.
On pourrait également bien entendu suivant l'invention réaliser un ensemble acoustique à deux parois superposées dont chacune comporte des micro-perforations de diamètres différents .

Claims

RESVENDICATIONS
1.- Ensemble absorbant acoustique destiné à constituer, à l'intérieur d'une enceinte, au moins un élément de paroi, cet ensemble comportant au moins un support pourvu de microperforations dont le diamètre est inférieur à 2mm, caractérisé en ce que:
- le support (3, 3a, 3b) s'étend sensiblement parallèlement à une paroi adjacente (1), - l'ensemble acoustique comprend au moins deux séries de micro-perforations (di,d2) se distribuant sur ledit support (3, 3a, 3b)
2.- Ensemble acoustique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite paroi adjacente est une paroi pleine.
3.- Ensemble acoustique suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les séries de microperforations (di,d2) ont des surfaces différentes et se distribuent sur un seul support (3) .
4.- Ensemble acoustique suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les séries de microperforations (di,d2) se distribuent sur au moins deux supports (3a, 3b).
5.- Ensemble acoustique suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les micro-perforations (di) ont des surfaces identiques.
6.~ Ensemble acoustique suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le support est constitué d'une nappe tendue (3, 3a, 3b).
7.- Ensemble acoustique suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le support est constitué d'un élément rigide.
8.- Ensemble acoustique suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que les supports (3a, 3b) sont parallèles .
9.- Ensemble acoustique suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les micro-perforations (d2) de plus grande surface se distribuent sur le support suivant un maillage de forme carrée ou rectangulaire.
10.- Ensemble acoustique suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les micro-perforations (di) de plus petite surface se distribuent sur le seul support suivant un maillage de forme carrée ou triangulaire.
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