Notes sur les outils et les méthodes de conception acoustique des bureaux ouverts ou fermés, Notes de Gestion des affaires. Université d'Auvergne (Clermont-Ferrand I)
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Notes de gestion sur les outils et les méthodes de conception acoustique des bureaux ouverts ou fermés. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: quelques descripteurs acoustiques, les objectifs acoustiques, les ...
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Outils de conception des bureaux

OUTILS ET METHODES DE CONCEPTION ACOUSTIQUE DES BUREAUX OUVERTS OU FERMES

Marc ASSELINEAU1

1 Peutz & Associés, 10 rue des Messageries, 75010 Paris, FRANCE

RESUME

Qu’ils soient de type « ouvert » (espace paysager) ou « fermé » (bureau cloisonné), les bureaux constituent un lieu de travail complexe, dans la mesure où il ne s’agit pas seulement de prendre en compte la valeur des niveaux sonores mais aussi la signification des signaux sonores et en particulier des signaux de parole. Après un bref rappel des concepts acoustiques utilisés, le présent article se propose d’exposer succinctement quelques outils et méthodes susceptibles d’aider les concepteurs de tels espaces.

INTRODUCTION

A l’origine, un bureau n’était qu’une pièce d’une maison de maître affectée au travail administratif de l’atelier ou de la boutique. Petit à petit, les activités administratives prenant de l’importance, il est devenu nécessaire de prévoir des locaux spécialement adaptés à ces fonctions dans un bâtiment distinct.

Sans doute dès le début se sont posées quelques questions d’usage : que minimiser (par exemple le bruit de l’atelier ou de la rue), que percevoir (par exemple la venue d’un client ou d’un livreur, les échanges verbaux entre employés), que bien entendre (par exemple les ordres du maître), que ne pas comprendre (par exemple les discussions du maître avec son assistant). Quelques siècles plus tard, ces questions se posent toujours ! Il faut donc, lors de la conception d’espaces à usage de bureau, commencer par identifier les sources sonores en présence et préciser la nature et la fonction des différentes entités appelées à occuper les lieux.

En ce qui concerne ce dernier aspect, l’utilisateur n’est pas toujours connu, et il n’est pas rare de concevoir des opérations dites « blanches » dans lesquelles les espaces sont livrés sous forme de plateaux non aménagés. Dans ce cas, il faut au moins rendre possible l’obtention de performances acoustiques susceptibles de satisfaire le preneur.

Après un bref rappel des descripteurs acoustiques pertinents, on s’intéressera donc tout d’abord à la définition des objectifs acoustiques du projet de bureaux. Puis, on examinera les outils et méthodes permettant de concevoir l’acoustique de ces bureaux.

QUELQUES DESCRIPTEURS ACOUSTIQUES

La caractérisation de l’acoustique d’espaces à usage de bureaux peut porter sur des aspects liés à l’acoustique interne de l’espace, ou à l’isolement acoustique vis-à-vis des espaces environnants. Le présent chapitre propose un bref rappel de quelques descripteurs.

Durée de réverbération

La durée de réverbération d’un local caractérise le temps nécessaire à la décroissance de 60 dB du niveau sonore dans le local après arrêt de la source sonore qui générait ce niveau sonore. C’est un critère usuel en acoustique de salle, et qui est important pour le confort acoustique ressenti dans le

local. Malheureusement, il est assez rarement adapté aux bureaux : par exemple, une durée de réverbération de 0,8 s a été relevée dans un espace paysager meublé dans lequel le plafond était en plaques de plâtre pleines.

Niveau de bruit de fond et niveau ambiant dans les locaux

Le niveau de bruit de fond est le niveau sonore qui peut être mesuré en l’absence d’activité : il est constitué des contributions du bruit provenant de l’extérieur et transmis à travers l’enveloppe du bâtiment, du bruit provenant des locaux environnants et transmis à travers l’enveloppe du local considéré, et du bruit des installations techniques du bâtiment (voire aussi des équipements de bureau en veille).

Le niveau de bruit ambiant est le niveau sonore qui peut être mesuré pendant l’activité : il est constitué du bruit de fond, et du bruit des activités se déroulant dans le local considéré (voire aussi du bruit des activités se déroulant dans les autres locaux).

Puissance acoustique des sources sonores dans les locaux

Le niveau de puissance acoustique caractérise l’émission acoustique d’une source sonore (par exemple un équipement de bureau ou une grille de ventilation). Il ne faut pas confondre cette grandeur, notée Lw et exprimée en décibels, qui est intrinsèque à la source sonore, avec le niveau de pression acoustique généré par cette source, noté Lp et exprimé lui aussi en décibels, qui dépend des conditions de propagation acoustique (et donc du local dans lequel est effectué la mesure).

Isolement entre espaces

L’isolement acoustique entre deux espaces est défini comme la différence entre les niveaux de pression acoustique émis et reçus, pondérée par la durée de réverbération dans le local récepteur. Cet isolement dépend non seulement de l’indice d’affaiblissement acoustique de la paroi séparative, noté R (qui est intrinsèque à la paroi considérée), mais aussi des performances d’isolement latéral des divers éléments constructifs sur lesquels elle est raccordée : plafond, plancher technique, façade, cloisons, ainsi que des éventuelles fuites au raccordement entre ces éléments et de l’interphonie par l’intermédiaire des réseaux.

On notera au passage que la notion d’isolement implique au moins un local récepteur fermé (cloisonné). Des normes permettent de mieux appréhender les possibilités susceptibles d’être apportées par des cabines ou encoffrements acoustiques [2].

Décroissance spatiale des niveaux sonores

La décroissance spatiale par doublement de distance caractérise la diminution (en décibels) du niveau de pression acoustique qui se produit lorsque l'on double la distance entre la source sonore considérée et le point de mesure. Cette grandeur caractérise les conditions de propagation acoustique dans le local considéré ; ses conditions de mesure, qui sont définies dans la norme NFS31.257 [4], imposent toutefois de ne pas mesurer à moins de 3 m d’une paroi., de sorte que ce descripteur est essentiellement utilisé pour des espaces non aménagés.

Atténuation entre postes de travail

Dans le cas d’espaces aménagés, on peut faire appel à la notion d’atténuation entre postes de travail, qui est définie comme la différence entre le niveau de pression acoustique émis en un poste de travail donné et le niveau de pression acoustique reçu en un autre poste de travail donné. Cette méthode, qui n’est pas encore normalisée, permet d’évaluer les conditions de propagation acoustique dans un local aménagé. Des normes guides permettent de mieux appréhender les possibilités d’atténuation complémentaire apportées par des écrans acoustiques en pareil cas [3].

LES OBJECTIFS ACOUSTIQUES

Avant de parler de modélisation, il importe de savoir ce que l’on veut modéliser ou calculer, et à quel résultat on désire parvenir !

Des normes ont été édictées sur ce sujet [1, 9], et permettent de définir des objectifs acoustiques en fonction des demandes de l’utilisateur. De plus, bien que la réglementation nationale n’aborde pratiquement pas le cas des bureaux, certaines réglementations municipales peuvent définir des exigences spécifiques : par exemple la ville de Lyon exige que l’isolement de façade d’un immeuble à usage de bureaux soit le même que celui exigible pour une opération de logement.

Mais il importe aussi d’être vigilant quant aux demandes des utilisateurs potentiels, afin de bien prendre en compte leurs demandes. Ce n’est que sur la base de ces demandes, et de l’expérience des concepteurs, qu’il devient possible de fixer des objectifs acoustiques. Lorsque cela est possible, il est intéressant de comparer ces valeurs à celles qui ont pu être déterminées lors du diagnostic des installations existantes, et de corriger en conséquence les objectifs initiaux à la lumière des commentaires des utilisateurs [13].

Enfin, une fois les objectifs établis et les premières conséquences appréhendées quant à la composition de l’enveloppe des locaux (et au budget correspondant…), il faut exposer aux utilisateurs – et aux payeurs – à quoi correspondent ces objectifs et quelles sont leurs conséquences. Ce n’est qu’une fois cette étape franchie qu’il est possible de passer à la modélisation.

LES OUTILS ET METHODES DE CONCEPTION

A ce stade, les objectifs acoustiques du projet sont supposés connus. Il faut donc définir des préconisations permettant d’atteindre ces objectifs, tout en respectant les objectifs des autres corps d’état (architecture et ventilation notamment). Plusieurs types de calculs ou d’évaluations seront donc menés, mais il conviendra de rester vigilant à chaque étape car certains de ces résultats peuvent influer sur les autres : par exemple l’implantation du bâtiment sur le site peut permettre de se satisfaire d’un faible isolement de façade mais les transmissions latérales entre espaces du bâtiment peuvent finalement conduire à une exigence de façade plus performante.

Isolement de façade

Le calcul de l’isolement de façade, qui dépend notamment des caractéristiques de la façade mais aussi de celles du bâti sur lequel elle est montée. Il nécessite tout particulièrement la connaissance de l’affaiblissement acoustique de la façade, qui peut parfois être évalué par simulation ou par comparaison avec des résultats de mesurages sur des ouvrages similaires. Mais il est souvent nécessaire (et en particulier dans le cas de façades ventilées ou vitrées de grandes dimensions) de demander un essai en laboratoire, qui devra alors porter non seulement sur l’indice d’affaiblissement acoustique R caractérisant l’affaiblissement acoustique à la transmission à travers la façade, mais également sur l’isolement latéral Dnl caractérisant la contribution à l’isolement entre locaux bordés par une telle façade.

Le calcul de l’isolement de façade peut être mené au moyen de logiciels spécialisés (par exemple [10]) ou simplement de méthodes figurant dans les Règles techniques [11, 12]. Un tel calcul permet de mettre en évidence, le cas échéant, la faiblesse d’un élément constructif (par exemple la façade), et d’orienter vers la recherche d’une solution adaptée (par exemple une augmentation des performances du vitrage), qui peut nécessiter de revenir à l’étape précédente (évaluation de l’indice d’affaiblissement acoustique de la façade).

Isolement entre locaux

Le calcul de l’isolement entre locaux dépend des caractéristiques du séparatif (indice d’affaiblissement acoustique R) mais aussi de celles des autres éléments du bâti (isolement latéral Dnc du plafond, isolement latéral Dnf du plancher, isolement latéral Dnl de la façade et des cloisons.

Le calcul de l’isolement entre locaux peut là encore être mené au moyen de logiciels spécialisés (par exemple [10]) ou simplement de méthodes figurant dans les Règles techniques [11, 12]. Un tel calcul permet de mettre en évidence, le cas échéant, la faiblesse d’un élément constructif (par exemple le plafond), et d’orienter vers la recherche d’une solution adaptée (par exemple un changement de type de plafond).

Décroissance spatiale et Atténuation entre postes de travail

L’évaluation de la décroissance spatiale dans les locaux (vides) nécessite la connaissance des coefficients d’absorption des divers revêtements muraux, de sol, et de plafond. Sur cette base, une simulation peut être effectuée (logiciel Rayscat par exemple [14]).

L’atténuation entre postes de travail nécessite de modéliser, en sus de la géométrie du local, les aménagements (avec en particulier les éventuels écrans acoustiques et les surfaces réfléchissantes que constituent les armoires). L’apport de l’aménagement ne doit pas être sous estimé [15].

La propagation au sein d’un espace paysager nécessite de prendre en compte de nombreuses variables. Des études sur ce sujet, comportant des implications quant à la modélisation, ont notamment été proposées dans les références [7] et [8].

Dans le cas où la valeur de la décroissance spatiale du local vide apparaît insuffisante, il est souvent possible d’améliorer les performances d’absorption acoustique du plafond. Toutefois, cette éventuelle amélioration doit aussi tenir compte des performances d’isolement latéral qui peuvent également être requises pour cet élément.

On notera au passage que, bien plus que l’atténuation acoustique entre postes de travail, c’est l’intelligibilité de la parole entre postes de travail qui est concernée (cette dernière dépendant de la durée de réverbération et surtout du rapport signal sur bruit). Selon le résultat obtenu et l’objectif visé (bonne intelligibilité entre postes de travail d’un même groupe, faible intelligibilité entre groupes distincts), il est possible d’agir sur le plafond et les écrans (voire même de conclure quant à la nécessité de cloisonner certains espaces).

Bruit des installations techniques

Le calcul des niveaux de bruit générés par les installations de ventilation climatisation nécessite la connaissance des caractéristiques acoustiques du réseau (niveaux de puissance acoustique générés dans le réseau ou rayonnés par la carcasse des appareils, atténuations éventuelles des éléments, niveaux de puissance acoustique régénérée par certains éléments, etc.).

Ce calcul peut être mené au moyen de logiciels spécialisés (par exemple [16]). Dans le cas où les valeurs obtenues apparaissent trop importantes, il est possible soit de définir des silencieux adaptés et correctement positionnés dans le réseau ou des grilles mieux adaptées, soit même de revoir la conception du réseau en fonction simultanément des exigences acoustiques et climatiques.

Autres

Les aspects perceptifs ne doivent pas être négligés, même s’ils sont souvent plus difficiles à cerner que les aspects purement techniques. Depuis quelques années des études spécifiques aux bureaux ont été menées dans ce sens [6], et il devient possible d’appréhender l’évolution des réactions face à un nouvel aménagement.

Synthèse

Une fois ces divers calculs et évaluations menés, il convient de s’assurer de ce que les préconisations acoustiques en résultant ne sont pas incompatibles avec les autres prescriptions liées au projet. Il est donc nécessaire que tous les intervenants se livrent à un examen détaillé des diverses prescriptions ; le cas échéant, il pourra être nécessaire de réviser certaines prescriptions (par exemple, un plafond absorbant pourra parfois être remplacé par des baffles afin de satisfaire la demande d’inertie thermique du climaticien).

ET APRES ?

Une fois la modélisation achevée, il faut en présenter les résultats aux utilisateurs – et aux payeurs. Il est rare qu’une seule approche ait été envisagée, et certaines approches peuvent être plus intéressantes que d’autres en ce qui concerne un aspect donné (acoustique, éclairage, thermique, etc.). Il convient de garder à l’esprit que ce le jugement final de l’utilisateur se fera globalement sur tous les aspects, dont l’acoustique, aussi faut il tous les prendre en compte, y compris sur le plan visuel [5].

Lors du suivi de chantier, il faudra que l’équipe de conception vérifie la bonne adéquation de la construction à ses spécifications. Il n’est pas rare, durant de grandes opérations de réaménagement, qu’un service ou département impose des changements d’aménagement. De même, il n’est pas rare qu’une entreprise propose des variantes, dont les performances acoustiques doivent être examinées avec vigilance.

Enfin, des mesurages de réception acoustique des ouvrages doivent être réalisés en vue de s’assurer de ce que les objectifs acoustiques ont bien été atteints.

Dernière étape, il est souhaitable que l’acousticien rédige une note informant les utilisateurs quant aux performances acoustiques de leurs locaux, constituant en quelque sorte un mode d’emploi des lieux.

CONCLUSIONS

La modélisation de l’acoustique des locaux de travail de type bureau, ouvert ou fermé, ne constitue qu’une des étapes du processus de création de tels espaces. La conception acoustique constitue certes une part importante de ce processus, mais ce n’est qu’une partie du problème. Aussi est il indispensable tout d’abord de dresser un diagnostic des conditions de travail existantes, ainsi qu’un inventaire des besoins et souhaits des utilisateurs, avant de tenter de définir des objectifs acoustiques dans le cadre d’un projet de bureaux.

Ce n’est qu’une fois la situation appréhendée, et les objectifs acoustiques définis en conséquence, qu’il est possible de se livrer à des calculs, faisant la plupart du temps appel à des simulations informatique. Les divers résultats obtenus doivent alors être analysés et explicités aussi bien auprès des futurs utilisateurs que du payeur. Cette étape permet de définir la solution constructive qui sera mise en œuvre.

Enfin, après le suivi de chantier et la réception des travaux, il est souhaitable de préparer un mode d’emploi des lieux à l’attention des utilisateurs.

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° °

BIBLIOGRAPHIE

[1] AFNOR S31.080 - Acoustique - Bureaux et espaces associés - Niveaux et critères de performances acoustiques par type d'espace. Janvier 2006

[2] ISO 15667 – Acoustique – Lignes directrices pour la réduction du bruit au moyen d’encoffrement et de cabines. Novembre 2000

[3] ISO 17624 – Acoustique – Lignes directrices pour la réduction du bruit dans les bureaux et locaux de travail au moyen d’écrans acoustiques. Novembre 2004

[4] AFNOR S31.257 - Acoustique - Mesurage et description paramétrique des courbes de décroissance sonore spatiale dans les locaux de travail en vue de l'évaluation de leur performance acoustique. Janvier 2002

[5] M. Puslar-Cudina, M. Cudina – Noise and colour. – 6th ICSV, Copenhague 1999

[6] J.A. Veitch, K.E. Charles, K.M.J. Farley, G.R. Newsham – A model of satisfaction with open- plan office conditions: COPE field findings. – publication NRCC-49209, Ottawa 2007

[7] C. Wang, J.S. Bradley – Sound propagation between two adjacent rectangular workstations in an open-plan office I: Mathematical modeling. – Applied Acoustics 63, (12) 1335-1352, 2002

[8] C. Wang, J.S. Bradley – Sound propagation between two adjacent rectangular workstations in an open-plan office II: Effects of office variables. – Applied Acoustics 63, (12) 1353-1374, 2002

[9] CERTIVEA – Référentiel technique de certification – Bâtiments tertiaires – Démarche HQE – Bureau Enseignement. – Août 2006

[10] CSTB – Logiciel d’aide à la conception acoustique des bâtiments Acoubat. – 2006

[11] CSTB – REEF – Règles techniques de la construction. – Décembre 2007

[12] QUALITEL – Certification Qualitel –Référentiel V9.1. –Septembre 2006

[13] M. Asselineau – Design of industrial premises: a few aspects. – Premier forum européen sur les solutions efficaces pour maîtriser les risques du bruit au travail, Lille 2007

[14] INRS – Logiciel Rayscat. – 2006

[15] M. Asselineau – Integration of furnishing in open plan office design: case studies. – ICA2007, Madrid 2007

[16] PEUTZ – Logiciel Eole. – 2005

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