ISO 14163:1998

NORME ISO
INTERNATIONALE 14163
Première édition
1998-10-15
Acoustique — Lignes directrices pour la
réduction du bruit au moyen de silencieux
Acoustics — Guidelines for noise control by silencers
A
Numéro de référence
Sommaire Page
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Considérations relatives aux spécifications, à la sélection et à la conception . 4
4.1 Prescriptions à définir . 4
4.2 Sélection et configuration des silencieux . 5
4.3 Conception des silencieux spéciaux . 5
5 Types de silencieux, principes généraux et considérations sur le fonctionnement . 5
5.1 Généralités . 5
5.2 Performances acoustiques et aérodynamiques des silencieux . 7
5.3 Trajectoires de propagation du son . 8
5.4 Effet d’installation acoustique . 9
5.5 Résistance à l’abrasion et protection des surfaces absorbantes . 9
5.6 Risques d’incendie et protection contre les explosions . 9
5.7 Ouverture et fermeture d’installations . 10
5.8 Corrosion . 10
5.9 Prescriptions d’hygiène et risque de contamination . 10
5.10 Inspection et nettoyage, décontamination . 11
6 Caractéristiques de fonctionnement des différents types de silencieux . 11
6.1 Silencieux à dissipation . 11
6.2 Silencieux réactifs . 25
6.3 Silencieux à décharge . 33
7 Technique de mesurage . 33
7.1 Mesurages en laboratoire . 33
7.2 Mesurages in situ . 34
7.3 Mesurages sur les véhicules . 35
8 Informations relatives aux silencieux . 35
8.1 Informations à fournir par l’utilisateur . 35
8.2 Informations à fournir par le fabricant . 36
Annexe A (informative) Applications . 37
Annexe B (informative) Effets de la distribution acoustique spectrale sur la déclaration d’atténuation
en bande de tiers d’octave ou en bande d’octave . 45
Annexe C (normative) Températures de fonctionnement des sources sonores et températures limites
des matériaux d’absorption acoustique . 47
Bibliographie . 48
©  ISO 1998
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque
forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
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Imprimé en Suisse
ii
© ISO
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de L'ISO). L'élaboration des normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales sont élaborés conformément aux dispositions des Directives ISO/CEI,
Partie 3.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 14163 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 43, , sous-comité
Acoustique
SC 1, Bruit.
Les annexes A à C de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre d’information.
iii
© ISO
Introduction
Chaque fois qu’un bruit aérien ne peut faire l’objet d’un contrôle à la source, les silencieux constituent un moyen
puissant de réduction du bruit dans la trajectoire de propagation. Les silencieux ont de nombreuses applications et
conceptions différentes, qui reposent sur des combinaisons diverses d’absorption et de réflexion du son, et de
réaction sur la source sonore. La présente Norme internationale donne une description systématique des principes,
des données de performances et des applications des silencieux.
iv
©
NORME INTERNATIONALE  ISO ISO 14163:1998(F)
Acoustique — Lignes directrices pour la réduction du bruit
au moyen de silencieux
1  Domaine d'application
La présente Norme internationale traite du choix pratiques de silencieux destinés au contrôle des émissions
sonores dans les milieux gazeux. Elle définit les prescriptions acoustiques et fonctionnelles devant faire l’objet d’un
accord entre le fournisseur, ou le fabricant, et l’utilisateur d’un silencieux. La présente Norme internationale décrit
les principes de fonctionnement fondamentaux, mais ne constitue pas un guide pour la conception des silencieux.
Les silencieux décrits conviennent, entre autres,
— à l’atténuation des émissions sonores par les systèmes et à la prévention du couplage parasite produit par les
équipements de chauffage, de ventilation et de climatisation;
— à la prévention ou à la réduction de la transmission du bruit par les ouvertures d’aération, en provenance de
pièces présentant des niveaux acoustiques internes élevés;
— à l’atténuation du bruit de dépression généré par les canalisations à haute pression;
— à l’atténuation des bruits d’admission et d’échappement émis par les moteurs à combustion interne, et
— à l’atténuation des bruits d’admission et d’échappement émis par les compresseurs et turbines équipés de
ventilateurs.
Les silencieux sont classés en fonction de leur type, de leurs caractéristiques de fonctionnement et de leurs
applications. Les systèmes actifs et passifs adaptables pour le contrôle des émissions sonores ne sont pas
couverts en détail dans la présente Norme internationale.
2  Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des docuemnts normatifs indiquées ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur à un moment donné.
ISO 3741, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit —
Méthodes de laboratoire en salles réverbérantes pour les sources à large bande.
ISO 3744, Acoustique — Détermination des niveaux de puissance acoustique émis par les sources de bruit à partir
de la pression acoustique — Méthode d’expertise dans des conditions approchant celles du champ libre sur plan
réfléchissant.
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ISO 7235, Acoustique — Méthodes de mesurage pour silencieux en conduit — Perte d'insertion, bruit d'écoulement
et perte de pression totale.
ISO 11691, Acoustique — Détermination de la perte d'insertion de silencieux en conduit sans écoulement —
Méthode de mesurage en laboratoire.
ISO 11820, Acoustique — Mesurages sur silencieux in situ.
3  Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
silencieux
dispositif réduisant la transmission acoustique dans un conduit, un tuyau ou une ouverture, sans empêcher le
transport du fluide
3.2
silencieux à dissipation
silencieux absorbant
silencieux atténuant les sons à large bande avec relativement peu de perte de pression et convertissant
partiellement l’énergie acoustique en chaleur par friction sur des tubulures à structure poreuse ou fibreuse
3.3
silencieux réactif
terme générique désignant les silencieux réfléchissants et résonants, pour lesquels la plus grande part de
l’atténuation n’implique aucune dissipation d’énergie acoustique
3.4
silencieux réfléchissant
silencieux produisant des réflexions uniques ou multiples du son par des variations de la section du conduit, des
tubulures munies de résonateurs ou des ramifications des sections de conduit de différentes longueurs
3.5
silencieux résonant
silencieux produisant une atténuation acoustique des résonances faiblement amorties des éléments
NOTE  Les éléments peuvent ou non contenir des matériaux absorbants.
3.6
silencieux à décharge
silencieux utilisé dans les conduits à décharge et à dépression de vapeur, qui produit un étranglement de
l’écoulement gazeux par une considérable chute de pression dans un matériau poreux et atténue le bruit en
diminuant la vitesse d’écoulement en sortie et par réaction sur la source sonore (par exemple, une vanne)
3.7
silencieux actif
silencieux produisant une atténuation du bruit par des effets d’interférence, à l’aide d’un bruit émis par des sources
sonores auxiliaires contrôlées
NOTE  La réduction du bruit dans les conduits concerne principalement les modes d’ordre inférieur.
3.8
silencieux passif adaptable
silencieux équipé d’éléments d’atténuation passifs accordés de façon dynamique par rapport au champ acoustique
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3.9
perte d’insertion
D
i
différence entre les niveaux de puissance acoustique transmis à travers un conduit ou une ouverture, avec et sans
silencieux
NOTE 1  La perte d‘insertion est exprimée en décibels (dB).
NOTE 2  Définition adaptée de l’ISO 7235.
3.10
différence de niveau de pression acoustique d’insertion
D
ip
différence entre les niveaux de pression acoustique produits en un point d’immission, en l’absence de niveau
significatif de bruit parasite, avec et sans silencieux installé
NOTE 1  La différence de niveau de pression acoustique d‘insertion est exprimée en décibels (dB).
NOTE 2  Définition adaptée de l’ISO 11820.
3.11
perte par transmission
D
t
différence entre les niveaux de pression acoustique reçus et transmis par le silencieux
NOTE 1  La perte par transmission est exprimée en décibels (dB).
NOTE 2  Pour les essais normalisés en laboratoire, D est égal à D, tandis que les résultats de D et D obtenus par
t i t i
mesurage in situ diffèrent parfois en raison des possibilités de mesurage limitées.
NOTE 3  Définition adaptée de l’ISO 11820.
3.12
atténuation par discontinuité
D
s
partie de la perte par insertion d’un silencieux ou d’une section de silencieux qui est provoquée par des
discontinuités
NOTE  L’atténuation par discontinuités s’exprime en décibels (dB).
3.13
perte par propagation
D
a
décroissance du niveau de pression acoustique par unité de longueur, se produisant à la section médiane d’un
silencieux de section constante et de conception rectiligne et uniforme, et qui caractérise l’atténuation du mode
fondamental dans l'axe longitudinal
NOTE  La perte par propagation s’exprime en décibels par mètre (dB/m).
3.14
perte par réflexion en sortie
D
m
différence entre les niveaux de pression acoustique reçus et transmis depuis l’extrémité ouverte d’un conduit
NOTE  La perte par réflexion en sortie s’exprime en décibels (dB).
3.15
modes
distributions spatiales (ou types d’ondes transversales continues) du champ acoustique dans un conduit, qui se
produisent indépendamment les unes des autres et subissent une atténuation différente
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NOTE  Le mode fondamental subit la plus faible atténuation. Dans les conduits étroits et linéaires, les modes d’ordre
supérieur subissent une atténuation considérablement plus élevée.
3.16
fréquence de coupure
fréquence limite inférieure de propagation d’un mode supérieur à l’intérieur d’un conduit à paroi rigide
NOTE 1  La fréquence de coupure s’exprime en hertz (Hz).
NOTE 2  Lorsque le conduit est de section circulaire, la fréquence de coupure du premier mode supérieur est f = 0,57 c/C,
cC
c étant la vitesse du son et C étant le diamètre du conduit. Dans le cas d’un conduit rectangulaire dont H est la plus grande
longueur, f = 0,5 c/H.
cH
3.17
perte totale de pression
Dp
t
différence des pressions totales moyennes en amont et en aval du silencieux
NOTE 1  La perte de pression totale est exprimée en pascals (Pa).
NOTE 2  Définition adaptée de l’ISO 7235.
3.18
son régénéré,
bruit d’écoulement
bruit d’écoulement provoqué par l’état d'écoulement dans le silencieux
NOTE  Les niveaux de puissance acoustique du son régénéré et des pertes de pression mesurés au cours d’essais en
laboratoire sont liés à une distribution latérale uniforme de l’écoulement à l’entrée du silencieux. Lorsque cette distribution
uniforme de l’écoulement ne peut être obtenue dans des conditions in situ, par exemple en raison de la conception du conduit
en amont, les mesurages indiquent des valeurs plus élevées pour le niveau du son régénéré et les pertes totales de pressions.
4  Considérations relatives aux spécifications, à la sélection et à la conception
4.1  Prescriptions à définir
4.1.1  En général, le niveau de pression acoustique (pondéré A, en bande de tiers d’octave ou en bande d’octave)
ne doit pas dépasser une valeur prescrite pour un emplacement prescrit, par exemple un poste de travail, un
environnement avoisinant ou une cour de récréation. L’influence admissible d’une source sonore peut donc être
déterminée en exprimant le niveau de puissance acoustique et le coefficient de directivité de cette source, en
appliquant les lois de propagation acoustique et les prescriptions concernant la répartition des contributions entre
plusieurs sources sonores partielles. La valeur requise pour la perte d’insertion du silencieux s’obtient en calculant
la différence des niveaux de puissance acoustique admissible et réel de la source.
Dans le simple cas d’une immission acoustique déterminée uniquement par la source sonore à atténuer, la
différence requise pour le niveau de pression acoustique d’insertion du silencieux peut être calculée directement en
soustrayant la valeur réelle à la valeur admissible du niveau de pression acoustique au point d’immission. Lorsque
la différence entre les coefficients de directivité avec et sans silencieux est négligeable, la différence de niveau de
pression acoustique d’insertion est égale à la perte d’insertion du silencieux.
4.1.2  La valeur admissible de perte d’insertion ne doit pas être dépassée.
NOTE  Il convient de définir cette prescription aussi clairement que possible. Plutôt que d’utiliser la spécification imprécise
«aussi faible que possible», une valeur limite sensible a été trouvée. Même lorsque la perte totale de pression est considérée
comme «non critique», il convient de déterminer une valeur admissible en considérant la vitesse maximale admissible
d’écoulement ne pouvant être dépassée pour des raisons de stabilité mécanique, ou le son régénéré, ou encore le coût de la
consommation d’énergie.
4.1.3  Les dimensions admissibles du silencieux doivent être aussi réduites que possible (pour des raisons de coût
et de poids).
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NOTE  Il existe des dimensions minimales qui, en l’état actuel de la technique, sont irréductibles. Ces dimensions dépendent
de la réduction nécessaire du niveau de bruit, de la perte totale de pression admissible et d'autres restrictions quant aux
matériaux à employer (ou à éviter), ou à la résistance aux différentes formes de contraintes, etc.
4.1.4  Des prescriptions complémentaires (relatives aux matériaux, à la durabilité, à l’étanchéité, etc.) résultent de
l’emploi de silencieux en milieu chaud, poussiéreux, humide, en présence de gaz nocifs, dans des conduits sous
pression ou de niveaux élevés de pression acoustique et de vibrations, ainsi que de l’association entre des
silencieux et des dispositifs de contrôle des gaz d’échappement, étincelles et particules.
4.2  Sélection et configuration des silencieux
Les informations spécifiques aux silencieux doivent être définies à partir
— de mesurages effectués en laboratoire conformément à l’ISO 7235;
— des résultats d’essai fournis par le fabricant;
— des modèles théoriques de calcul de la perte par propagation et de la perte d’insertion, dans le cas des
silencieux de section circulaire ou rectangulaire;
— des méthodes de prédiction de la perte totale de pression et du son régénéré.
Le choix d’un silencieux à dissipation, réactif ou résonant, est dicté par son application, ou en fonction de
l’expérience présentée dans la présente Norme internationale.
Les résultats obtenus à partir de programmes informatiques de calcul de la perte d’insertion des silencieux à
dissipation dépendent de l’importance et de la distribution supposées de la résistance à l’air dans le silencieux, ainsi
que de l’effet acoustique de l'enveloppe [18]. Certaines propriétés géométriques, comme le décalage des
séparateurs ou la fragmentation des absorbeurs, rendent parfois difficiles certains calculs. La meilleure précision de
calcul s’obtient pour les variations des paramètres de conception et des conditions de fonctionnement. La prise en
compte des effets de l’écoulement sur le fonctionnement des silencieux réactifs s’effectue à l’aide de logiciels
spéciaux hautement sophistiqués.
4.3  Conception des silencieux spéciaux
La conception d’un silencieux spécial est généralement un processus itératif comportant les étapes suivantes:
a) spécification approximative des dimensions de conduits libres pour l’écoulement et d’espaces intermédiaires
pour la répartition du bruit, par exemple sur la base de déclarations du fabricant concernant des silencieux
similaires, et en prenant en compte les prescriptions et restrictions essentielles;
b) construction d’un modèle destiné aux calculs ou mesurages par prédiction;
c) utilisation du modèle et comparaison des résultats aux valeurs prescrites pour la réduction du niveau de bruit et
la perte totale de pression;
d) modification des dimensions et des matériaux d’absorption acoustique, afin de répondre aux prescriptions ou à
optimiser la conception;
e) prise en compte des prescriptions particulières pour la construction.
5  Types de silencieux, principes généraux et considérations sur le fonctionnement
5.1  Généralités
Les silencieux sont utilisés
— pour prévenir les impulsions et oscillations émises par le gaz à la source,
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— pour réduire la conversion des impulsions et oscillations en énergie acoustique, et
— pour convertir l’énergie acoustique en chaleur.
Tableau 1 — Avantages et inconvénients caractéristiques des différents types de silencieux
Type de silencieux Avantages Restrictions
Silencieux à dissipation Atténuation sur large bande, faible perte Sensibilité aux contaminations et aux
totale de pression destructions mécaniques
Silencieux réactifs
Type résonant Atténuation accordée, insensibilité aux Atténuation sur bande étroite, sensibilité
contaminations à l'écoulement
Type réfléchissant Robustesse de l'élément, application pour Perte totale de pression plus importante,
les impulsions à pression élevée, niveaux effet passe-bande (atténuation faible
acoustiques importants, écoulements ou nulle dans certaines bandes de
contaminés, fortes vibrations mécaniques fréquences), sensibilité des performances
acoustiques à l'écoulement
La perte d'insertion résultant du montage d'un silencieux sur un conduit dépend généralement de chacun de ces
trois mécanismes. Suivant les mécanismes d'atténuation dominants qui sont utilisés, les silencieux peuvent être
classés de la manière suivante (voir le tableau 1):
— silencieux à dissipation,
— silencieux réactifs, y compris les silencieux résonants et réfléchissants,
— silencieux à décharge, et
— silencieux actifs.
5.1.1  Silencieux à dissipation
Ces silencieux produisent une atténuation acoustique à large bande, en convertissant l'énergie acoustique en
chaleur avec relativement peu de perte de pression. Des précautions doivent être prises afin d'éviter le
recouvrement ou l'obstruction de la surface du matériau absorbant lorsque les silencieux sont utilisés sur des
conduits transportant des gaz contaminés par de la poussière ou des substances pénétrantes. Les absorbeurs
poreux élaborés à l'aide de matériaux à structure fibreuse fine ou à parois minces peuvent subir une destruction
mécanique due à des pressions alternatives de haute amplitude.
5.1.2  Silencieux résonants (réactifs)
Ces silencieux réduisent la conversion en énergie acoustique des impulsions et oscillations gazeuses, et absorbent
le bruit. Les résonateurs simples sont adaptés sous forme de ramifications latérales, à l'intérieur des parois du
conduit. Les groupes de résonateurs s'utilisent sous forme de revêtements de conduit ou d'éléments séparateurs
internes, afin de limiter les pertes de pression. Les résonances sont principalement accordées sur les fréquences
basses et moyennes où l'atténuation est nécessaire. Les performances se limitent à une bande de fréquences
étroite, sont sensibles aux écoulements rasants et peuvent (sous certaines conditions défavorables) devenir
négatives jusqu'à provoquer l'émission d'un son.
5.1.3  Silencieux réfléchissants (réactifs)
Ces silencieux réduisent la conversion en énergie acoustique des impulsions et oscillations gazeuses. On les
choisit généralement pour leur robustesse dans le cadre d'applications où les silencieux à dissipation sont moins
appropriés, et lorsque des pertes de pression plus importantes sont tolérées. C'est par exemple le cas pour les
écoulements gazeux contenant des poussières ou présentant une vitesse d'écoulement et des impulsions de
pression plus élevées, ainsi que pour les applications à fortes vibrations mécaniques. L'écoulement influe sur
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l'atténuation maximale et sur la fréquence à laquelle celle-ci se produit. Il est possible, dans certaines bandes de
fréquences, de rencontrer une atténuation faible, voire négative.
5.1.4  Silencieux à dépression
Ces silencieux sont montés sur les conduites à dégagement d'air sous pression ou de vapeur et fonctionnent en
produisant une réaction sur une source de bruit telle qu'une vanne, en abaissant la vitesse d'écoulement en sortie à
travers une surface expansée, tandis que la conversion du son en chaleur est généralement d'importance moindre.
Les fortes pertes de pression nécessitent une bonne stabilité mécanique du silencieux, dont les performances
peuvent subir l'influence des matériaux entraînés par le gaz. Ils peuvent également présenter un risque de givrage.
5.1.5  Silencieux actifs
Ces silencieux sont principalement constitués d'ensembles de haut-parleurs alimentés par des amplificateurs dont
les entrées reçoivent des microphones appropriés. Le contrôle s'effectue à l'aide d'un ordinateur à hautes
performances: le contrôleur. La présente Norme internationale ne traite pas de ces appareils réservés à des
spécialistes. Les silencieux actifs ont une efficacité optimale dans les basses fréquences, où les silencieux passifs
à dissipation n'offrent qu'une faible atténuation [32].
NOTE  Les systèmes actifs sont actuellement proposés sous forme de solutions exclusivement individuelles, conçues pour
répondre sur mesure à des applications particulières, et ne font donc pas l'objet de la présente Norme internationale.
5.2 Performances acoustiques et aérodynamiques des silencieux
L'atténuation requise pour un silencieux est décrite en termes de perte d'insertion, D, lorsque aucun point
i
d'immission particulier n'est défini, ou en termes de différence de niveau de pression acoustique d'insertion, D ,
ip
mesurée en un point particulier. Elle est spécifiée en bandes de tiers d'octave ou en bandes d'octave.
Conformément à l’ISO 7235, l'atténuation doit être mesurée en bandes de tiers d'octave. Les valeurs en bandes
d'octave peuvent être calculées à l'aide de l'équation suivante:
D
13,k
 
−
 
10 dB
 
D =− 10 lg 10 dB (1)
∑
 
k = 1
 
 
où
D à D sont les valeurs d'atténuation dans les trois tiers d'octave d'une bande d'octave, en décibels,
1/3, 1 1/3, 3
D est la valeur résultante en bande d'octave.
1/1
La déclaration des valeurs d'atténuation en bande d'octave est suffisante dans le cas des bruits à large bande et
pour les silencieux à effet de large bande. Dans le cas des bruits à composantes tonales et des silencieux à effet de
bande étroite, indiquer les données d'atténuation en bandes d'octave.
NOTE 1  Les données d'atténuation peuvent dépendre dans une large mesure du spectre du bruit émis (voir annexe B).
L'un des paramètres nécessaires pour sélectionner un silencieux est la perte de pression admissible dans
l'écoulement. Celle-ci ne doit pas être supérieure à la perte totale de pression, Δp, qui dépend de la vitesse
t
moyenne d'écoulement et de la masse volumique du gaz, ainsi que des conditions d'écoulement telles que décrites
dans l'équation suivante:
r
Dpv=+zDz (2)
()
t 1
où
z est le coefficient de perte totale de pression tel que défini dans l'ISO 7235, pour des conditions
d'écoulement uniformes aux deux extrémités du silencieux;
© ISO
Dz est le coefficient de perte de pression complémentaire due aux conditions d'écoulement in situ déviant des
conditions de laboratoire (les valeurs doivent être estimées empiriquement);
est la masse volumique du gaz, en kilogrammes par mètre cube, kg/m ;
r
ν est la vitesse moyenne d'écoulement à la section d'entrée, en mètres par seconde, m/s.
NOTE 2  Il est courant que les définitions du coefficient de perte totale de pression diffèrent de celles de l'ISO 7235. Il est
donc nécessaire de vérifier ces définitions avant d'utiliser la moindre valeur. Une définition est différente, par exemple,
lorsqu'elle prend en compte la vitesse d'écoulement au niveau de la section la plus étroite du silencieux, au lieu de . Les
ν
résultats sont alors très inférieurs aux valeurs obtenues pour z.
Les autres paramètres à prendre en compte et qui affectent les performances acoustiques et aérodynamiques sont:
— le son régénéré,
— les dimensions maximales disponibles du silencieux, et
— la durabilité nécessaire du silencieux lorsqu'il est exposé au flux, aux impulsions de pression et aux vibrations
mécaniques.
5.3  Trajectoires de propagation du son
La propagation du son entre une source et un point d'immission peut parfois suivre différentes trajectoires en plus
de la trajectoire directe à travers le silencieux (Figure1, trajectoire 1). Les trajectoires supplémentaires sont:
a) le rayonnement par le boîtier de la source (trajectoire 2);
b) le rayonnement par les parois du conduit en amont du silencieux (trajectoire 3);
c) le rayonnement par l'enveloppe du silencieux (trajectoire 4); et
d) la propagation du son transmis par la structure, le long et en aval du silencieux (trajectoire 5).
La propagation du son le long de ces trajectoires de dérivation doit être évitée en assurant une isolation acoustique
suffisante des parois des boîtiers et des conduits, et en intercalant des dispositifs d'isolation des vibrations destinés
à interrompre les trajectoires de propagation du bruit transmis par la structure.
Figure 1 — Trajectoires de propagation du son (représentation schématique)
© ISO
5.4 Effet d'installation acoustique
Dans le cas de certaines applications et de certains types de silencieux, l'atténuation acoustique produite par un
silencieux dépend des caractéristiques de la source reliée à l'entrée et de celles de la terminaison reliée à la sortie.
Ce type d'effet d'installation se produit notamment avec les silencieux réactifs ou sur tous les types de silencieux
fonctionnant aux basses fréquences.
Il est également primordial que chaque source ou terminaison soit réactive, c'est-à-dire non absorbante. Lorsque
ces conditions sont remplies, il est prévisible que des effets de résonance nuisibles apparaissent dans le système,
conduisant à un couplage important entre les différentes parties du système. Ce type d'effet peut être décrit de
façon formelle à l'aide de l'équation suivante:
L (rad) = L (source) - D - D + E (3)
W W t m
où
L (rad) est le niveau de puissance acoustique rayonné à l'extrémité du conduit, en décibels (dB);
W
L (source) est le niveau de puissance acoustique rayonné par la source dans le conduit avec terminaison
W
anéchoïque, en décibels (dB);
D est la perte par transmission (voir 3.11), en décibels (dB);
t
D est la perte par réflexion à la sortie du conduit (voir 3.14 et 6.2.2.2), en décibels (dB);
m
E est l'effet d'installation acoustique, en décibels (dB); dans les systèmes à dissipation, l'amplitude
de E ne dépasse généralement pas 10 dB.
La réaction du son réfléchi sur la source décrite par E peut se traduire par une augmentation ou une diminution de
l'émission acoustique.
NOTE  Dans le cas des systèmes fortement réactifs, E peut être de valeur positive élevée dans des bandes de fréquences
étroites, ce qui implique qu'en réalité, le système de silencieux amplifie la puissance acoustique rayonnée par la source.
5.5  Résistance à l'abrasion et protection des surfaces absorbantes
L'abrasion des matériaux utilisés dans les silencieux à dissipation peut conduire à un entraînement de particules du
matériau de garnissage dans le courant gazeux.
NOTE  On connaît relativement mal la valeur de concentration des particules contenues dans le courant gazeux après une
longue période de fonctionnement du silencieux.
Lorsque la surface des matériaux absorbants a subi des détériorations mécaniques, de faibles vitesses
d'écoulement suffisent à entraîner de grandes quantités de particules par un effet d'érosion. Ce processus peut
même provoquer la disparition d'un élément absorbant entier (un séparateur, par exemple).
Pour protéger le matériau de garnissage absorbant des silencieux contre l'humidité, l'eau ou les substances
polluantes contenues dans le gaz (notamment en milieu hospitalier et dans les industries de traitement des
aliments), on utilise des feuillets d'étanchéité à l'air. Ces feuillets provoquent non seulement une réduction des
performances d'atténuation dans les hautes fréquences (généralement au-dessus de 1 kHz), mais peuvent
également se rompre en cours de fonctionnement. Une différence entre les pressions totales (c'est-à-dire statique
et dynamique) à l'intérieur et à l'extérieur de l'élément étanchéifié provoque des contraintes dans le feuillet. Les
températures élevées et les chocs de particules abrasives (et chaudes) augmentent les risques de détérioration. La
protection du matériau de garnissage absorbant à l'aide de feuillets nécessite donc une attention particulière en ce
qui concerne l'épaisseur des feuillets, les températures, les vitesses d'écoulement et la contamination des gaz.
5.6  Risques d'incendie et protection contre les explosions
Un risque d'incendie particulier peut être provoqué ou transmis par les silencieux à ventilation des appareils
techniques, lorsque des aérosols d'origine pétrolière sont transportés. Ce danger s'applique notamment aux
© ISO
laboratoires chimiques, aux grandes cuisines et aux installations d'essai des moteurs. Les substances organiques
telles que la farine ou la poudre de lait peuvent former avec l'air des mélanges explosifs qui doivent être pris en
compte lors du transport de gaz à travers le silencieux.
Dans toutes ces applications, et conformément à de nombreux codes de construction, des matériaux «non
inflammables» doivent être utilisés pour le silencieux. Les accumulations de graisses, d'essence ou de poussière
dans le matériau absorbant doivent être évitées au moyen de formes et de configurations appropriées des
silencieux.
Les silencieux absorbants dépourvus de matériaux absorbants et pour lesquels des précautions sont prises contre
les dépôts de poussières permettent également de répondre aux prescriptions de protection contre les incendies et
les explosions.
5.7  Ouverture et fermeture d'installations
Les silencieux utilisés dans les installations techniques peuvent engendrer des problèmes lors de leur ouverture ou
de leur fermeture. L'espace doit être suffisant pour que l'expansion des composants du silencieux puisse subir de
fortes variations de pression et/ou de température. C'est notamment le cas pour les variations de pression et les
enveloppes des feuillets, où une dépression doit être possible dans le revêtement absorbant.
Lors des phases d'ouverture et de fermeture des installations, les températures sont souvent inférieures au point de
rosée, notamment dans les revêtements absorbants et à l'intérieur des boîtiers des silencieux. Il convient de
prévenir les accumulations d'humidité (par exemple en effectuant un «séchage à sec» de l'installation); des
problèmes de corrosion particuliers peuvent apparaître. Faire en sorte que les liquides condensés soient drainés.
5.8  Corrosion
Les carcasses métalliques, les enveloppes et les séparations des silencieux doivent, de même que les brides de
montage, être protégées des effets météorologiques, des acides contenus dans les gaz d'échappement et des
différences de potentiel électrique entre les différentes matériaux. La corrosion peut être prévenue en sélectionnant
des matériaux spéciaux (par exemple l'aluminium) ou en appliquant des revêtements protecteurs (par exemple du
caoutchouc).
5.9  Prescriptions d'hygiène et risque de contamination
Certaines prescriptions particulières doivent être satisfaites, par exemple:
— dans les chambres blanches,
— dans les usines de traitement des aliments,
— dans les hôpitaux,
— dans les centrales électriques.
Des problèmes d'hygiène peuvent survenir lorsque de la poussière se dépose sur les surfaces adhésives des
revêtements d'absorption acoustique, notamment en combinaison avec de l'humidité. Les particules viables
(bactéries) peuvent également poser un problème, notamment lorsque la température de l'air est élevée. La
contamination nucléaire peut également se produire dans les centrales nucléaires.
Des surfaces lisses doivent être utilisées pour le revêtement des silencieux équipant ce type particulier
d'installations. Les grandes cavités et les arêtes protubérantes doivent être évitées car elles contribuent à
l'accumulation de poussières et augmentent les pertes de pression.
© ISO
5.10  Inspection et nettoyage, décontamination
Il convient d'effectuer l'inspection, le nettoyage ou le remplacement des silencieux dès que nécessaire.
Les prescriptions particulières s'appliquant à la plupart des équipements de chauffage, de ventilation et de
conditionnement d'air rendent le nettoyage ou la décontamination nécessaires périodiquement. Il est par
conséquent indispensable de pouvoir démonter les éléments (séparateurs) pour le nettoyage (décontamination) ou
le remplacement. Dans ce cas, le boîtier du silencieux doit également être nettoyé. Les séparateurs peuvent être
nettoyés à l'air pressurisé, par jets de vapeur, à l'aide de brosses et de solvants ou liquides de décontamination,
suivant la conception.
La formation d'un dépôt de poussière sur les séparateurs au bout d'un certain temps de fonctionnement dans un
courant poussiéreux finit par provoquer une diminution considérable de la perte d'insertion. Là encore, il convient de
prévoir un nettoyage périodique.
6  Caractéristiques de fonctionnement des différents types de silencieux
6.1  Silencieux à dissipation
6.1.1  Silencieux à dissipation simples
Un silencieux à dissipation simple est un conduit rectiligne muni d'un revêtement d'absorption acoustique, de
section circulaire ou rectangulaire et dépourvu de raccords (voir Figure 2).
Légende
1 Carcasse
2 Revêtement perméable au son
3 Conduit
4 Matériau d'absorption acoustique
Figure 2 — Silencieux à dissipation (schéma)
Un élément d'absorption acoustique est constitué d'une ou de plusieurs couches de matériau absorbant et d'un
revêtement perméable au son. Les fibres minérales fines, métalliques ou en plastique et les structures à pores
ouverts en mousse, en matériaux agglomérés ou en béton sont utilisées en guise de matériau absorbant. Dans les
structures à forte granulométrie, la viscosité de l'air a un effet moins important que les turbulences. Dans ce cas, les
différences de pression augmentent avec le carré de la vitesse d'écoulement. Cette sorte d'effets non linéaires se
rencontre sur les silencieux dont l'écoulement est transversal ou tangentiel par rapport à l'absorbeur. Pour recouvrir
les matériaux fibreux et les mousses soumis à de fortes contraintes, utiliser des feuilles métalliques perforées, des
grillages diamant ou nervurés associés à des grilles de faible ouverture, ou des textiles en fibre de verre ou d'acier.
Lorsque les conditions de contrainte sont plus modérées, utiliser de fines feuilles, de la fibre de verre ou de la laine
de plastique.
La perte par transmission, D , (ou la perte d'insertion D , voir 3.11) du silencieux à dissipation simple peut se décrire
t i
d'après l'équation suivante:
D = D + D l (4)
t s a
© ISO
où
D est l'atténuation par discontinuité, en décibels (dB);
s
est la perte par propagation le long du silencieux, en décibels par mètre (dB/m);
D
a
l est la longueur du silencieux, en mètres (m).
L'atténuation par discontinuité peut être calculée à partir de mesurages en laboratoire effectués sur deux longueurs
l et l d'un type de silencieux. Si les pertes d'insertion D et D sont mesurées pour l et l sans influence de la
1 2 i1 i2 1 2
transmission par dérivation à l'intérieur ou autour du silencieux, l'atténuation de discontinuité D peut être
s
déterminée d'après l'équation suivante:
Dl−D l
ii12 2 1
D= (5)
s
ll−
La perte par propagation est déterminée à partir de ces mesurages comme étant:
DD−
ii21
D= (6)
a
ll−
Pour une estimation qualitative de la perte par propagation D , la loi de proportionnalité de Piening peut être
a
utilisée:
U
D ∝ a (7)
a
S
où
U est la longueur du périmètre de conduit recouvert de matériau d'absorption acoustique, en mètres (m);
S est l'aire de la section transversale du conduit, en mètres carrés (m );
a est le coefficient d'absorption acoustique du revêtement.
Plus le rapport de la superficie Ul de l'absorbeur à la section transversale S du conduit est élevé d'une part, et plus
le coefficient d'absorption a du revêtement du conduit est grand d'autre part, alors plus l'efficacité du silencieux à
dissipation est grande. L'emploi de surfaces réfléchissantes ne réduit l'effet que légèrement.
La surface libre S de la section dépend de la vitesse d'écoulement maximale admissible. Cette vitesse d'écoulement
ne doit pas être dépassée étant donné son rapport avec la durée d'utilisation du silencieux, la perte de pression et
le son régénéré. Si l'aire est adaptée aux conduits à raccordement, la section peut également être de forme ronde
ou rectangulaire. L'équation (7) indique qu'il est préférable d'utiliser des ouvertures étroites de forme rectangulaire
situées sur les plus grandes faces absorbantes. Les ouvertures de ce type éliminent également la formation de
faisceaux qui se produit lorsque la distance entre les parois est supérieure à la moitié de la longueur d'onde du son.
Il n'est possible d'atteindre un coefficient élevé d'absorption acoustique que lorsque l'épaisseur du revêtement est
au moins égale au huitième de la longueur d'onde. Ce critère peut être satisfait avec des silencieux à dissipation
simples, y compris dans les basses fréquences, si une section transversale suffisamment importante est disponible
au niveau du point de montage du silencieux. La proportionnalité, indiquée par l'équation (7), par rapport au
coefficient d'absorption acoustique du revêtement, disparaît à mesure que la largeur du conduit devient
sensiblement inférieure à la moitié de la longueur d'onde du son à atténuer. De plus, cette formule est inapplicable
dans les hautes fréquences où le son se propage à la manière d'un faisceau et n'atteignent absolument pas le
revêtement.
Un matériau d'absorption acoustique se caractérise par sa résistance à l'écoulement d'air r [29] (qui s'étend, pour
4 4
les applications des silencieux, de 5 kN�s/m à 50 kN�s/m ). La résistance à l'écoulement d'air est en rapport avec
le diamètre de fibre et la densité apparente du matériau, conformément à l'équation suivante:
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32/
 r 
h
c
r ∝ (8)
 
r
a  
u
où
r est la masse volumique apparente du matériau absorbant comprimé, en kilogrammes par mètre cube
c
(kg/m );
r est la masse volumique apparente du matériau absorbant non comprimé, en kilogrammes par mètre cube
u
(kg/m );
h est la viscosité du gaz, en newtons secondes par mètre carré (N�s/m );
a est le diamètre moyen des fibres, en mètres (m).
L'influence de la température et de la pression sur la résistance spécifique à l'écoulement d'air R = rd d'une couche
s
de matériau d'épaisseur d est approximativement décrite par l'équation suivante:
12,
 p
R T R
ss0
= (9)

 
...