Comparer le bruit des VMC

Article écrit en collaboration avec Gabriel Gormezano, Econology, société française de vente en ligne de materiel lié à la ventilation des bâtiments

Comparer les performances acoustiques des VMC n’est pas toujours évident. En effet, le bruit est présenté sur les fiches techniques des VMC par différentes grandeurs et pour différentes conditions de fonctionnement. La diversité des indicateurs de bruit est à double tranchant : d’un côté, elle permet de choisir l’indicateur de bruit le plus représentatif de l’installation envisagée de la VMC, et d’un autre côté, elle complique la comparaison rapide des modèles de VMC entre eux. De plus, pour la même centrale VMC, le bruit obtenu en pratique pourra grandement varier d’une installation à l’autre et d’un cycle de ventilation à l’autre.

C’est comme pour la consommation d’énergie d’une voiture : il existe la valeur normalisée basée sur un cycle de conduite, la valeur normalisée en conduite uniquement urbaine, et la valeur obtenue en pratique. Cette dernière étant évidemment dépendante du style de conduite, de la charge, etc.

Cet article détaille les différentes grandeurs acoustiques publiées par les fabricants, ce qu'elles signifient, leurs limites, et comment les utiliser concrètement pour choisir une VMC adaptée à votre logement.

I. Introduction sur le bruit

A. Puissance et pression acoustiques

Il faut distinguer deux grandeurs utilisées pour quantifier le bruit.

Le niveau de puissance acoustique (Lw) représente la puissance acoustique émise par une source de bruit (ex : un caisson de VMC), quelle que soit la distance ou l’environnement dans laquelle elle se trouve. C'est une propriété intrinsèque de la source, comme la puissance mécanique d'un moteur.

Le niveau de pression acoustique (Lp) représente la pression quadratique acoustique à un point donné dans des conditions précises. Il s’agit de la grandeur captée par notre système auditif et que mesure un sonomètre. Le Lp dépend de la distance entre la source de bruit (ex : caisson VMC) et le récepteur (ex : vous dans votre salon), de la présence d’obstacles, de la géométrie de l’endroit où le bruit est émis et de celle où il est perçu, des surfaces absorbantes. Cette propriété dépend de la combinaison de la puissance de la source, de sa directivité et de l’environnement.

La terminologie “niveau sonore” est parfois rencontrée et porte à confusion. Si “niveau sonore” est associé à une distance (ex : “niveau sonore à 2 m de la bouche de la cuisine”), alors il s’agit forcément du Lp (ici à 2 m). Si “niveau sonore” n’est pas associé à une distance (ex : “niveau sonore à la bouche cuisine”), alors il s’agit probablement d’un Lw (indépendant de la distance), ou bien d’un Lp abusivement simplifié, car omettant de préciser la distance de mesure et donc impossible à utiliser pour comparer des modèles.

B. Décibel

Le bruit dépend de la fréquence et exprimé en décibels, dB, qui est une unité logarithmique sans dimension. Il s’agit de l’unité de Lw et de Lp.

Une augmentation de 3 dB de Lw ou de Lp correspond à un doublement de l’énergie acoustique, c’est-à-dire de la puissance acoustique ou de la pression quadratique, elle est faiblement perceptible. Une augmentation de 10 dB correspond à une multiplication par 10 de l’énergie acoustique et à une sensation de doublement du niveau sonore. Au regard de ces ordres de grandeurs, il est intéressant de noter qu’une différence de 1 dB correspond au seuil théorique minimal de détection humaine dans des conditions très contrôlées.

Dans un environnement dans lequel le son peut se propager librement, sans interaction (champ libre idéal), multiplier la distance par 2 entre la source et le récepteur réduit le Lp de 6 dB, multiplier la distance par 3 réduit le Lp de 9.5 dB. Pour rappel, cette variation de distance n’a pas d’impact sur Lw, car il s’agit d’une propriété intrinsèque de la source.

Vu que nous entendons mieux les sons médiums que les graves ou les aigus, les valeurs de bruit sont généralement exprimées en dB(A). Le « A » désigne une pondération fréquentielle qui imite la sensibilité de l'oreille humaine. Parfois, la notation est dBA ou bien le “A” est porté par la grandeur concernée par la pondération (ex : LwA - Niveau de puissance acoustique (dB)). L’absence de pondération fréquentielle est notée « Z ».

Pour simplifier les fiches techniques des VMC, au lieu de représenter le spectre de bruit en fonction de la fréquence, il est courant de ne donner qu’un chiffre unique. Par conséquence, deux VMC affichant 35 dB(A) peuvent sonner très différemment. L'une émet uniquement un sifflement aigu désagréable et l'autre un souffle médium peu dérangeant. Le chiffre unique masque cette différence. C’est comme la différence entre un bruit de moustique et celui d’une fontaine. Pour éviter cet écueil, il faudrait avoir accès au spectre de bruit des VMC ou à un indicateur psychoacoustique.

Le tableau ci-dessous indique des valeurs typiques de Lp rencontrées dans un logement.

Une source de bruit peut en masquer une autre : il n’est pas possible d’entendre une mouche voler si une tronçonneuse fonctionne à côté. Généralement, il faut 15 à 20 dB(A) d’écart pour rendre inaudible la source la plus faible.

L’impact de l’ajout d’un bruit dépend du bruit déjà présent (le bruit de fond). Le tableau ci-dessous indique les conséquences du bruit généré par une VMC en fonction du bruit de fond :

II. Grandeurs acoustiques des VMC : mesures, normes et limites

Sur une installation de VMC, le bruit ne se mesure pas au même endroit selon ce que l'on souhaite caractériser : autour du caisson, dans les gaines, ou à la bouche dans la pièce.
À chaque point correspond une grandeur différente, exprimée en niveau de puissance acoustique (Lw) ou en niveau de pression acoustique (Lp).

Certaines de ces mesures obéissent à un protocole normalisé strict, ce qui permet une comparaison fiable entre fabricants. D'autres sont laissées à la libre appréciation du fabricant, ce qui limite fortement leur comparabilité.

De plus, dans un logement réel, le niveau sonore dépend fortement de la longueur des gaines, du nombre et de la forme des coudes, du type de gaines, de la fixation du caisson, de l’entretien du réseau, et de l’acoustique des pièces. Deux installations utilisant la même VMC peuvent donc produire des niveaux sonores différents (voir notre article dédié).

Les sections suivantes décrivent :

• le bruit rayonné par le caisson

• le bruit injecté dans les gaines

• le bruit émis par les bouches

Un point commun aux grandeurs présentées ci-dessous : elles dépendent du débit d'air de la VMC. En pratique, plus le débit est élevé, plus le bruit augmente. Un chiffre acoustique sans indication du débit auquel il a été mesuré ne permet donc pas de comparer correctement deux appareils. Dans certains cas, les mesures sont réalisées à un point de fonctionnement normalisé, défini par la réglementation européenne dite ErP (UE 1253/2014). Dans d’autres cas, le fabricant choisit librement le point de fonctionnement.

A. Lw du caisson

Le Lw du caisson correspond à la puissance acoustique rayonnée par l’enveloppe du groupe VMC dans l’espace environnant. Autrement dit, c’est le bruit émis directement par l’appareil dans le volume dans lequel il est installé.

Cette valeur est indépendante de la distance, mais elle dépend toujours du point de fonctionnement de la VMC. De plus, elle décrit uniquement le bruit rayonné autour du caisson et ne permet pas d’évaluer le bruit transmis par les gaines jusqu’aux pièces de vie.

La puissance acoustique est mesurée selon les normes génériques de mesure la puissance acoustique ISO 3744 et ISO 3745. Ces normes définissent le positionnement des microphones autour de la source de bruit, les corrections liées à l’acoustique de la salle et la méthode de calcul de la puissance acoustique.

Lors de l’essai, la VMC est installée sur un banc aéraulique instrumenté et raccordée à des conduits d’essai. Le banc comporte généralement une section de conduit droit à la sortie du caisson, un dispositif de mesure du débit, un registre de réglage du point de fonctionnement et des silencieux afin d’éviter que le bruit du banc ne perturbe la mesure. Les conduits utilisés sont généralement rigides et rectilignes sur une longueur d’environ 1 à 2 m afin de stabiliser l’écoulement.

Cas des VMC avec Avis Technique CSTB

Pour les VMC simple flux hygroréglables certifiées par Avis Technique (ATec), le Lw du caisson est mesuré dans des conditions définies par le Cahier des Prescriptions Techniques (CPT VMC Hygro) du CSTB. La mesure est réalisée à la pression statique de dimensionnement du réseau, qui correspond à la configuration type de l’installation (nombre de bouches raccordées, type et longueur de conduits, silencieux éventuels). Cette pression varie selon la taille du logement et le réseau prévu, et n’est pas nécessairement identique à celle utilisée pour mesurer le bruit aux bouches (voir D).

Les fabricants précisent dans leurs fiches techniques le débit d’air correspondant à la mesure (ex. : “Puissance acoustique au groupe à 100 m³/h (dB(A))”), ce qui permet de comparer correctement les valeurs entre appareils mesurés aux mêmes conditions de fonctionnement.

Cas des VMC soumises au règlement ErP

Certaines VMC simple flux et toutes les VMC double flux doivent également déclarer un niveau sonore dans le cadre du règlement européen ErP.

La mesure est réalisée selon une norme de la série EN 13141. Dans ce cas, l’appareil complet est mesuré en fonctionnement sur un banc aéraulique, avec des conduits d’essai raccordés aux piquages. La valeur déclarée correspond à la puissance acoustique rayonnée par le caisson.

Les performances sont mesurées au fonctionnement nominal de l’appareil, correspondant environ à 0,7 fois le débit maximal et avec une pression statique externe de référence proche de 50 Pa. Ce point correspond au fonctionnement nominal de l’appareil, et non au débit maximal (lui aussi indiqué sur la fiche ErP).

Sur la fiche ErP ci-dessous on retrouve le débit maximal et le Lw du caisson mesuré au débit maximal. Le débit de référence vaut 0,7 fois le débit maximal. Sur les fiches produits, les fabricants indiquent “ErP” pour indiquer que le règlement ErP a été suivi pour la mesure du Lw (ex : “Puissance acoustique ErP (dB(A))”). Les fiches ErP sont disponibles sur le site de l’EPREL.

B. Lp à distance du caisson

Le Lp à distance du caisson correspond au niveau de pression acoustique mesuré à une distance donnée de l’appareil.

La VMC est généralement placée dans une salle semi-anéchoïque (sol réfléchissant, murs et plafond parfaitement absorbants), avec un microphone positionné à une distance donnée.
Les distances utilisées varient selon les fabricants vont de 1 m à 3 m. Pour rappel, en champ libre idéal, doubler la distance réduit le niveau de pression acoustique de 6 dB, la tripler le réduit de 9,5 dB.

Le Lp du caisson peut sembler plus intuitif que son Lw, car il correspond à ce qu’entendrait une personne placée à cette distance dans les conditions idéalisées du laboratoire. Cependant, le Lp réel dans un logement dépend fortement du mode de fixation du caisson, de la présence d’un local technique ou d’un placard, de l’isolation entre pièces et de l’acoustique des pièces.

C. Lw dans le conduit

Cette grandeur correspond à la puissance acoustique transmise par la VMC dans le réseau de ventilation. Elle décrit donc le bruit injecté dans les gaines. Cette information est particulièrement utile lorsque le caisson est installé loin des pièces de vie (combles, local technique, garage). Pour les VMC double-flux, il existe la valeur pour l'insufflation et la valeur pour l’extraction.

La mesure de puissance acoustique est réalisée avec la VMC raccordée à un banc d’essai aéraulique. Le montage comprend généralement un conduit droit raccordé à la machine, un dispositif de mesure du débit, un registre de réglage du point de fonctionnement et des silencieux pour isoler le banc du bruit extérieur.

La puissance acoustique peut être mesurée selon deux méthodes. Norme ISO 5136 : une sonde acoustique est placée dans le conduit afin d’évaluer la puissance acoustique transportée par l’écoulement. Norme ISO 5135 : le conduit traverse la paroi d’une chambre réverbérante, et la puissance acoustique est déduite du champ sonore mesuré dans la salle.

En pratique, le bruit dans le réseau de gaines résulte de la superposition du bruit généré par le caisson et celui généré par l’écoulement d’air et ses turbulences. Plus les gaines sont longues, et plus le réseau comporte des obstacles (coudes, bouches, silencieux…) et moins la contribution du caisson au bruit total est importante.

D. Lw à la bouche cuisine

Il s’agit de la puissance acoustique rayonnée par la bouche, indépendante de la distance et de la pièce. Selon le type de système de ventilation, plusieurs méthodes existent.

VMC simple flux hygroréglables : protocole ATec CSTB

La bouche est testée isolément. Elle est alimentée par une source de pression normalisée (pas par le caisson VMC). Les conditions d’essais sont définies par le CPT VMC Hygro : pression = 136 Pa, humidité relative = 60%. Ces conditions correspondent au grand débit cuisine.

La mesure est réalisée selon les normes de la série EN 13141.

Les fabricants indiquent habituellement la valeur du Lw à la bouche cuisine sur la fiche technique du produit (ex : “Puissance acoustique à la bouche cuisine (dB(A))”).

Les valeurs pour les autres bouches (SdB, WC) sont disponibles sur les ATec CSTB mis à jour périodiquement. Aldes / Aereco : 14.5/25-2320, Atlantic / Anjos : 14.5/17-2279, S&P / Unelvent : ATec 14.5/17-2278

E. Lp à distance de la bouche cuisine

Il s’agit d’un niveau de pression acoustique mesuré à une distance donnée de la bouche cuisine. Cette mesure est généralement réalisée avec la bouche raccordée à un banc aéraulique, une pression ou un débit imposé et un réseau d’essai simplifié. Le groupe VMC n’est généralement pas présent lors de cet essai.

Il n’existe pas de protocole normalisé commun entre fabricants. Par conséquence, les paramètres suivants peuvent varier : distance de mesure, pression imposée, débit d’air, longueur et type de gaine, acoustique de la salle. Ces différences peuvent produire plusieurs décibels d’écart.

Deux valeurs issues de fabricants différents et ne sont donc a priori pas comparables.

Par ailleurs, vu qu’il n’y a pas d’obstacle à la propagation du bruit à la sortie d’une bouche de VMC (à la différence du caisson enfermé dans des combles ou faux plafond), le Lp à une distance donnée peut être estimé à partir de la connaissance du Lw à la bouche et de la pièce dans laquelle on se trouve.

D’après la théorie de l’acoustique des salles, la entre Lw et Lp s’écrit : Lp = Lw + 10 log10(Q / (4 π r²) ) + 4 / R),

avec

• r, la distance entre la source (bouche VMC) et le récepteur (un occupant), 

• V, le volume de la pièce, 

• S, la surface de ses parois (sol, plafond, murs…),

• α, l’absorption moyenne de ses parois, 

• R = Sα/(1-α), la constante de la salle, 

• Q, la directivité de la source avec Q = 2 dans le cas de la bouche de VMC au plafond contre une surface. 

Le tableau ci-dessous donne des valeurs typiques en fonction des pièces. Une hauteur sous plafond de 2.5 m et des pièces rectangulaires sont considérés. L’absorption moyenne typique dépend des pièces, car les matériaux formant leurs parois et leurs meubles diffèrent. Une distance source-récepteur (bouche VMC - un occupant) de 2 m a été retenue.

F. Tableau récapitulatif

Le tableau ci-dessous récapitule les différentes grandeurs permettant d’évaluer le bruit d’une VMC et les précautions à prendre pour les interpréter.

Conclusion

Comparer les performances acoustiques des VMC nécessite une compréhension fine des grandeurs et protocoles de mesure. Le niveau de puissance acoustique (Lw) et le niveau de pression acoustique (Lp) renseignent sur des aspects différents du bruit, et leur interprétation dépend toujours du contexte d’installation et du débit d’air. Les valeurs normalisées (ErP, ATec CSTB, ISO) permettent une comparaison fiable tandis que les mesures « fabricant » restent difficilement comparables. Pour un choix optimal, il est donc recommandé de :

1. Consulter les valeurs Lw et Lp aux conditions normalisées pertinentes pour le type de logement.

2. Tenir compte du débit d’air et du réseau de gaines prévu.

3. Ne pas négliger que le bruit obtenu en pratique dépend de toute l’installation et de son entretien ainsi que des pièces de vie.

4. Se rappeler que les valeurs de bruit indiquées sont un chiffre unique et pas des spectres, ce qui peut masquer un potentiel sifflement est plus désagréable qu’un bruit blanc, à même niveau de bruit global.

En résumé, un chiffre unique en dB(A) n’est jamais suffisant pour évaluer la nuisance sonore d’une VMC : seule une approche globale et contextualisée garantit un choix éclairé et adapté aux besoins des occupants.