Isolation acoustique et absorption acoustique : la différence, expliquée en chiffres

Isolation acoustique et absorption acoustique répondent à deux questions distinctes. L’isolation acoustique pose la question : quelle quantité de son passe d’un local au local voisin ? L’absorption acoustique pose la question : à quel point une pièce résonne-t-elle à l’intérieur ? La première question relève de l’acoustique du bâtiment, la seconde de l’acoustique des salles (la correction acoustique).

L’isolation acoustique décrit l’entrave à la propagation du son vers les locaux voisins, essentiellement par l’inertie d’un élément de construction massif et lourd. L’absorption acoustique décrit la transformation de l’énergie sonore en chaleur sur une surface poreuse ou vibrante, dans la pièce elle-même. Un mur lourd en béton isole très bien et n’absorbe presque pas. Une mousse à cellules ouvertes absorbe très bien et n’isole presque pas. Cela découle directement de la physique des deux phénomènes.

Concrètement : contre le bruit de l’appartement voisin, ce sont la masse et la désolidarisation constructive qui aident, un panneau absorbant en surface n’apporte rien. Contre la réverbération excessive et la mauvaise intelligibilité de la parole dans sa propre pièce, c’est l’absorption qui aide, un mur plus lourd n’apporte rien. Qui confond les deux achète le mauvais produit pour son problème.

L’isolation aux bruits aériens d’un élément de construction se décrit par l’indice d’affaiblissement acoustique R en décibels. À partir de la courbe en fonction de la fréquence, une procédure normalisée selon ISO 717-1 forme une valeur unique : l’indice d’affaiblissement acoustique pondéré. En laboratoire, sans transmissions latérales, il s’appelle Rw ; sur l’ouvrage achevé, avec transmission par les éléments latéraux, R'w, l’indice apparent mesuré in situ. À cause des transmissions latérales, R'w est en général plus faible que le Rw du même élément. R se mesure en laboratoire selon NF EN ISO 10140 et in situ selon NF EN ISO 16283-1.

Pour l’isolation des parois simples, c’est la loi de masse de Berger qui est déterminante. Dans le cas idéal théorique, l’indice d’affaiblissement augmente de 6 dB par doublement de la masse surfacique et également de 6 dB par doublement de la fréquence (octave). Dans la pratique du bâtiment, le gain par doublement de masse se situe souvent plutôt entre 4 et 5 dB, à cause des effets de résonance et de coïncidence. Ce qui compte, c’est l’ordre de grandeur : l’isolation vient de la masse et de la raideur. La raideur est toutefois à double tranchant : elle abaisse la fréquence critique et peut dégrader l’isolation dans les médiums.

La loi de masse ne vaut que dans une plage de fréquences limitée. À la fréquence de coïncidence, l’isolation s’effondre. La fréquence critique fc est la fréquence la plus basse à laquelle la coïncidence se produit. Le point le plus bas de la chute se situe vers 2·fc, et ce n’est qu’au-dessus d’environ 3·fc que l’isolation suit de nouveau la loi de masse. C’est pourquoi les plaques minces et rigides en flexion présentent souvent un point faible audible.

À titre de repère pour les exigences : la norme allemande DIN 4109-1:2018 exige pour les murs séparatifs entre logements en immeuble collectif un R'w d’au moins 53 dB. Le niveau de bruit de choc normalisé pondéré L'n,w a été durci dans la nouvelle édition de 53 dB à 50 dB. Ce sont des valeurs minimales ; l’isolation renforcée selon la directive allemande VDI 4100 ou le supplément 2 de la DIN 4109 (Beiblatt 2) se situe plus haut (en France, c’est la nouvelle réglementation acoustique des logements, arrêté du 30 juin 1999, qui fixe les exigences entre logements). Ces valeurs s’obtiennent par la construction et la masse, les revêtements de surface n’y jouent aucun rôle.

L’absorption acoustique se décrit par le coefficient d’absorption acoustique α, une valeur sans dimension comprise entre 0 (réflexion totale) et 1 (absorption totale). Le coefficient d’absorption αs des absorbeurs plans se mesure en salle réverbérante selon NF EN ISO 354. À partir des valeurs mesurées par bande de tiers d’octave, on forme les coefficients d’absorption pratiques αp par bande d’octave, et des bandes d’octave de 250 à 4000 Hz découle, selon ISO 11654, le coefficient d’absorption acoustique pondéré αw. En salle réverbérante, αs peut dépasser 1 par le calcul, à cause des effets de diffraction.

Comme pour l’isolation, la procédure travaille avec une courbe de référence. Celle-ci est décalée par pas de 0,05 de sorte que la somme des écarts défavorables soit d’au plus 0,10. La valeur de la courbe décalée à 500 Hz donne αw. Si, dans une bande, le coefficient d’absorption pratique dépasse la courbe de 0,25 ou plus, on ajoute un indicateur de forme : L pour les basses fréquences (250 Hz), M pour les médiums (500 et 1000 Hz), H pour les hautes fréquences (2000 et 4000 Hz). À partir de αw, on forme les classes d’absorption acoustique A à E, de la classe A (αw de 0,90 à 1,00) à la classe E (αw de 0,15 à 0,25). Les valeurs inférieures à 0,15 ne sont pas classées.

L’effet dans la pièce passe par l’aire d’absorption équivalente A. C’est le produit de la surface S et du coefficient d’absorption α. Un panneau avec α = 0,8 sur 10 m² fournit donc 8 m² d’aire d’absorption équivalente. La somme de toutes les A de la pièce détermine la durée de réverbération par la formule de Sabine T = 0,161 · V/A. Plus d’aire d’absorption signifie une réverbération plus courte.

La confusion la plus fréquente dans la pratique s’énonce ainsi : j’accroche un absorbeur au mur, et j’entends moins le voisin. Physiquement, c’est faux.

L’indice d’affaiblissement acoustique apparent se détermine in situ à partir de la différence de niveaux et d’une correction : R' = L1 - L2 + 10 · lg(S/A) selon ISO 16283-1. S est la surface de la paroi séparative et A l’aire d’absorption équivalente du local de réception. Dans cette équation, l’absorbeur n’agit que par A dans le local de réception. Le mur reste physiquement inchangé : même masse, même raideur, même comportement en transmission.

Passons à l’ordre de grandeur. Si l’on doublait A dans le local de réception, le terme correctif 10 · lg(S/A) baisserait de 10 · lg(2), soit environ 3 dB, et le R' mesuré deviendrait même, par le calcul, légèrement plus mauvais. Mais un seul panneau mural est très loin de doubler A. Un local de réception atteint vite 30 à 50 m² d’aire d’absorption équivalente. Un panneau de 2 m² avec α = 0,8 en ajoute 1,6 m². Par rapport à 40 m², cela correspond à 10 · lg(41,6/40) ≈ 0,17 dB, donc nettement moins de 0,5 dB et inaudible. L’isolation aux bruits aériens du mur reste pratiquement constante.

Le même absorbeur, à la bonne échelle, modifie en revanche la réverbération de façon clairement audible. Dans une salle de réunion de 200 m³ avec 40 m² d’aire d’absorption, la durée de réverbération est d’environ 0,8 s (T = 0,161 · 200/40 = 0,805 s). Pour descendre à 0,6 s, il faut environ 14 m² d’aire d’absorption supplémentaire (A = 0,161 · 200/0,6 = 53,7 m², soit environ 13,7 m² de plus), par exemple sous forme de panneaux acoustiques ou d’îlots acoustiques. Le niveau sonore dans la pièce obéit à la limite de 10 · lg(A2/A1) : même un doublement de l’absorption ne baisse le niveau en champ diffus que d’environ 3 dB au maximum. L’absorption rend la pièce plus calme et plus claire ; elle ne rend pas les murs plus étanches.

À côté de l’isolation et de l’absorption, un troisième terme revient sans cesse : l’atténuation acoustique (ou amortissement). Dans le langage courant et même dans les textes des fabricants, il est souvent employé comme synonyme d’absorption, ce qui ajoute à la confusion.

L’atténuation acoustique désigne l’entrave à la propagation du son par absorption du bruit aérien, c’est-à-dire la transformation de l’énergie sonore en énergie non audible. Au fond, l’atténuation est donc le même processus physique que l’absorption acoustique et relève de l’acoustique des salles. Il n’existe pas pour elle d’indice normalisé en décibels comme pour l’isolation : ce que l’on mesure et déclare, c’est le coefficient d’absorption. En acoustique technique, l’atténuation désigne par ailleurs, de façon tout à fait générale, des pertes d’énergie, par exemple dans les silencieux ou comme décroissance du niveau avec la distance. Il s’agit ici de la confusion avec l’absorption.

Règle simple pour s’y retrouver : si l’indice porte l’unité décibel et un R dans son symbole, il s’agit d’isolation et de séparation entre locaux. S’il porte un α et une valeur entre 0 et 1, il s’agit d’absorption ou d’atténuation et de la sonorité à l’intérieur d’une pièce. Pour le choix des produits, cette distinction est décisive, car un αw élevé ne dit rien de l’isolation acoustique et un Rw élevé ne dit rien du comportement en absorption.

Pour choisir un matériau, il vaut la peine de bien cerner d’abord le problème, puis d’exiger l’indice correspondant.

Problème bruit des voisins, bruit de choc, bruit d’un local à l’autre : c’est de l’acoustique du bâtiment. L’indice déterminant est R'w en dB selon ISO 717-1, pour les bruits de choc L'n,w, et les exigences de la DIN 4109. Les solutions viennent de la masse, des parois doubles désolidarisées et de la suppression des transmissions latérales. Un absorbeur en surface n’aide en rien ici.

Problème réverbération excessive, mauvaise intelligibilité de la parole, niveau sonore élevé dans la même pièce : c’est de l’acoustique des salles. L’indice déterminant est le coefficient d’absorption, l’αw pondéré selon ISO 11654 et l’aire d’absorption équivalente qui en découle. Les solutions viennent d’une aire d’absorption suffisante au plafond et sur les murs, dimensionnée par la formule de Sabine et des valeurs cibles, par exemple selon la DIN 18041 (la norme allemande pour les durées de réverbération cibles) ; en France, ce sont l’arrêté du 25 avril 2003 (établissements d’enseignement, santé) et la NF S 31-080 (bureaux) qui fixent les valeurs cibles.

Pour comparer des fiches techniques, une séparation nette aide : αw et la classe d’absorption A à E décrivent l’acoustique de la salle, R'w ou Rw en dB décrivent l’isolation acoustique. Deux valeurs affichées côte à côte relèvent d’essais différents selon des normes différentes ; l’une ne se déduit pas de l’autre. Un matériau qui, en une seule couche, isole bien et absorbe bien est rare. La règle, ce sont les compositions multicouches, par exemple une cloison lourde et dense comme système masse-ressort-masse pour l’isolation, plus un doublage poreux pour l’absorption côté pièce. Une base de données neutre avec de vraies valeurs mesurées selon ISO 354 permet de comparer αw par bande de fréquence au lieu de se fier à un seul chiffre marketing.