Acoustique de la

Maison Symphonique

Présentation technique

ASHRAE Montréal

10 Avril 2017

Acoustique de la Maison Symphonique

Présenté par:

Yves St-Georges, ing, PMP

Directeur de projet – Concepteur mécanique

Jean-Francois Latour, B.Sc., ASA

Chargé de projet , acoustique et vibrations

Sommaire

Présentation du projet

Critères de conception

Architecture

Structure

Électro-mécanique

Acoustique

L’Acoustique

Une science …

et un Art !

Le projet

Salle de concert

acoustique

Classe internationale

Acoustique variable

Concerts acoustiques ou

amplifiés

Acousticiens spécialisés

de New York et Londres

ainsi qu’une équipe locale

Projet PPP 25 ans

Le projet

Devis performance

Niveau de bruit

Programme des besoins: Recettes à

suivre - Principes de conception

Construction unique

Équipements / composantes non

standards

Recherche et Développement

Critères de conception

Éléments acoustiques

architecturaux

Géométrie

Niveau de bruit N-1

Isolation acoustique

Contrôle vibrations

Déneigeuse dans rue /

Hélicoptère au toit

Architecture

Acoustique

Géométrie de la Salle « Shoebox » - Nombre d’or acoustique

Reproduire acoustique salle de concert classique

Densité / masse de toutes les surfaces

Finition bois d’ingénierie – Nez de balcon

Diffuseurs acoustiques / conduits de ventilation

Architecture

Finition de bois acoustique

Bois collé / Plâtre et murs de beton

Marteau pour vérifier adhérence de

toutes les surfaces

Ornements en plâtre – Diffusion

fréquences acoustiques

Bois « brossé » pour diffusion hautes

fréquences

Architecture

Réflecteurs acoustiques

Support acoustique

non-amplifié

« Caisse de

résonance »

Rideaux acoustiques

Architecture

Réflecteurs acoustiques

11 réflecteurs mobiles

Ajustements selon acoustique désirée

Contrôle automatisé avec recettes

préprogrammées

Facteur sécurité 10x

Développé au Québec

Architecture

Rideaux acoustiques

Couverture de toutes les

surfaces

Motorisation avec position

programmable

Ajustement de l’acoustique

de la Salle (réduction de la

réverbération)

Rideaux dans niches

Architecture

Scène

Bancs des chœurs mobiles

Entièrement automatique

Acoustiquement transparent

pour réduire la réflexion du son

Architecture

Isolation acoustique

Murs de blocs pleins

Boîte-dans-la-boîte

Toiture avec dalles de béton double

Sas d’accès étanches son et lumière

Conduit surpression avec acoustique

Architecture

Murs rideaux

Verre acoustique

plusieurs couches

Espace minimum de

250 mm

Structure en verre

Système

pressurisation HEPA

/Roue dessicante

Nettoyage minimal

Structure

Rigidité Rigidité accrue pour

performances acoustiques

Étude de vibrations

Poutres de 4 mètres de

hauteur

Structure

Isolation Acoustique

Salle indépendante du

bâtiment

Installée sur coussins en

caoutchouc

Normes sismiques

Tunnel métro adjacent au

bâtiment

Structure

Structure sur isolateurs

Déflexion de 20 mm –

compensée au fur et à

mesure

Caoutchouc naturel avec

plaques acier

intermédiaires

Déflection et fréquence

Coussins: nouveau produit

entièrement développé au

Québec

Testé selon critères stricts

(Université de Sherbrooke)

Structure

Isolateurs Coussins latéraux

Structure

Isolateurs Stabilisateurs en toiture

« Brimballes »

Protection coupe-feu 2

heures

Mécanique

Conception acoustique des systèmes

Niveau N-1 pour la salle

PNC 15 à 40 selon la vocation des autres pièces

Intégration complète à l’architecture

Efficacité énergétique – Certification LEED

Alimentation d’air pour chaque siège

Mécanique

Unités de ventilation

Ventilateurs à entraînement

direct

Ventilateurs multiples

Haute fréquence

Redondance

Entretien

Sans ventilateurs de retour

Systèmes air extérieur dédiés -

en cascade

Plancher radiant chaud / froid

Mécanique

DISTRIBUTION D’AIR

Alimentation par les sièges / Plenums

Mécanique

Ventilation

Alimentation de ventilation par les

socles des sièges 150 mm dia

Trous 12 mm

270 cm carré

10 l/s par siège

Alimentation d’air pour chaque

siège

Plafonds / plenums de ventilation

Grilles au plancher

Mécanique

Plenums acoustiques

Alimentation des sièges

Pression uniforme – 15 Pa

Vitesse ouvertures 0,5 m/s (100 pi/min)

Aucun volet de balancement

Débit selon surface de l’ouverture

Mécanique

« Tube digestif »

Salles mécaniques adjacentes

Laine acoustique 100 mm

Basse vitesse < 0,1 m/s (20 pi/min)

Performances acoustiques très élevées

.

Salle

mécanique Auditorium

Mécanique

« Tube digestif »

Espace entretoit

Pas de silencieux

.

Mécanique

Alimentation

Simulation éléments finis

Mécanique

Isolation acoustique des réseaux

Ventilation et plomberie sur ressorts /isolateurs

Salles mécaniques

Drainage

Vibration de la structure

Sismique avec câbles

Mécanique

Isolation acoustique des réseaux

Calcul poids chaque conduit /

tuyau

Mesure chaque ressorts /

ajustements après mise en

service

Vérification mouvements

(Fréquence)

Mécanique

Tuyauterie:

Isolation

acoustique

Tuyaux de néoprène enfilés

Mécanique

Isolateurs acoustiques

50 types différents

Néoprène

Déflection 8 mm

Duromètre 40

Qualité « appui de pont »

Charge minimale 50 %

Isolateur ressorts et néoprène

50mm déflexion finale @ 50% charge

Angle 30° de mouvement

Aucun contact métal

Mécanique

Mécanique Scellements acoustiques

Plus de 150 types de scellements

Acoustique et coupe-feu

Cloisons multiples

Surveillance temps plein

Mécanique - Conception

Laine acoustique

Fibre de verre

Densité: 48 kg/m. carré

Minimum 50 mm

Plenum:100 mm

Enduit sur toutes les surfaces

Bases d’inertie

Isolateurs 25 mm déflexion

2 fois le poids des équipements

Tuyauterie:

Interdit pour PNC-20 et moins

Aucune fontaine

Perte maximum 400 Pa/m

Vitesse 1,2 m/s 50 mm et moins

Pompe: Diamètre de turbine 80 % du carter

Vitesses d’air

2 m/s (400 pi/min) près diffuseurs

5 m/s (1000 pi/min) Conduit montant

6 m/s (1200 pi/min) salles mécaniques

Atténuateurs:

Perte de pression 60 Pa maximum

Angle de transition maximum 18°

Conduits ventilation:

Angle maximum 1:7

Coudes grand rayon (2x largeur)

Pas déflecteurs

Vitesse constante - sans turbulences

Volets coupe-feu extérieur de l’écoulement

Pas d’obstruction en fin de ligne

Volet répartition une lame

Plaque de diffusion PNC-15 (Régies)

Mécanique – Conception

Plaque de diffusion

Volet de répartition

Électricité

Éclairage Pas de ballasts

fluorescents

Incandescent à

filaments courts

Blocs alimentation DEL

à distance

Électricité

Vibrations Aucun transformateur sur la

dalle isolée (Salle)

Bases d’inertie déflexion 50

mm

Conduits flexibles

Électricité

Isolation acoustique

Sous-station 25 kV avec flexibles

Conduits EMT avec coussins de

néoprène

Aucun contact métal / métal

Électricité

Sonorisation pour concerts amplifiés

3 grappes haut-parleurs rétractables

Couverture complète de tous les sièges

Ajustement temps de délais

Motorisation – Porte dans réflecteur

Acoustique

Rappel sur notion d’acoustique

Onde sonore

Niveau sonore en décibel

Critère N-1 et PNC

Stratégies de contrôle de bruit

Niveau de bruit mesuré

Acoustique

Onde sonore

Mécanique

Requiert un médium

Polarisation possible (3)

Longueur d’onde limitée à 2 fois

l’espace atomique dans le médium

Vitesse de 343 m/s à TPN

Onde EM (lumière)

Électromagnétique

Aucun médium requis

Polarisation possible (2)

Vitesse de 299,792,458 m/s

Acoustique

Onde plane :

Onde sphérique

ou cylindrique :

Acoustique

Onde sonore

Aucun déplacement net de

particule

Faible perte d’énergie dans l’air

Vent

Déplacement net de

particule

Perte d’énergie durant la

propagation (turbulence,

friction, etc.)

Acoustique

L’onde sonore a une identité :

dans le temps

dans l’espace

en fréquence (cycles ou en période)

en amplitude

Période (P)

en seconde

Longueur d’onde

(λ) en mètre

Fréquence (f) en

Hertz (s-1)

Pression (Pa) en

Pascal

Pression max

Pression

atmosphérique

Pression min

Acoustique

Niveau de pression sonore

Grande plage de valeurs :

20 micropascals

200 pascals

Utilisation d’une échelle logarithmique (décibel) :

0,0002 Pa = 20 dB

0,002 Pa = 40 dB

0,02 Pa = 60 dB

0,2 Pa = 80 dB

2 Pa = 100 dB

20 Pa = 120 dB

200 Pa = 140 dB

Lp = 10 * log( Pression2 / Pref2), Où Pref : 20 μPa

Acoustique

Longueur d’onde

Inversement proportionnelle à la fréquence

Dépend de la vitesse de propagation

343 m/s dans l’air (TPN)

5 050 m/s dans l’acier

Dans l’air :

Fréquence (Hz) Longueur d’onde (m)

125 2,74

500 0,69

1000 0,34

5000 0,07

Acoustique

Critère de bruit

Preferred Noise Criteria (PNC):

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Niv

eau

de

pre

ssio

n s

on

ore

(d

B:

réf

20

mic

rop

asc

als

)

Fréquence (Hz)

Acoustique

Critère de bruit

Noise Criteria (utilisé couramment) :

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Niv

eau

de

pre

ssio

n s

on

ore

(d

B:

réf

20

mic

rop

asc

als

)

Fréquence (Hz)

Acoustique

Critère de bruit

PNC vs NC :

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Niv

eau

de

pre

ssio

n s

on

ore

(d

B:

réf

20

mic

rop

asc

als

)

Fréquence (Hz)

Courbe PNC

Courbe NC

Acoustique

Critère de bruit

PNC vs NC :

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Niv

eau

de

pre

ssio

n s

on

ore

(d

B:

réf

20

mic

rop

asc

als

)

Fréquence (Hz)

Courbe PNC

Courbe NC

Acoustique

Critère de bruit

Critère N-1 (vs PNC 15, NC 25 et seuil d’audition)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Niv

eau

de

pre

ssio

n s

on

ore

(d

B:

réf

20

mic

rop

asc

als

)

Fréquence (Hz)

Courbe N-1

Courbe PNC 15Courbe NC 25Seuil d'audition

Acoustique

Stratégie de contrôle de bruit

Sources de bruits :

Ventilateurs;

Boîte à volume variable (sauf auditorium);

Turbulence dans les gaines;

Éléments terminaux.

Préférable d’atténuer le plus près de la source;

Plus la source de bruit est proche des récepteurs, il est d’autant plus

important que la génération de bruit soit faible (p. ex. diffuseurs);

Utilisation de données fiables pour les calculs.

Acoustique

Stratégie de contrôle de bruit

En l’absence de données, des mesures de qualification étaient

nécessaires en mock-up (p. ex. socles de sièges) :

Acoustique

Stratégie de contrôle de bruit

Chaque élément générateur de bruit a fait l’objet d’une évaluation

acoustique

Silencieux :

Avantage : compact, performant à moyennes et hautes

fréquences

Désavantage : accélère le passage de l’air (bruit régénéré),

performance limitée à basses fréquences

Acoustique

Stratégie de contrôle de bruit

Longueur d’onde vs tube digestif :

Acoustique

Stratégie de contrôle de bruit

Les coudes de grande dimension atténuent mieux les basses

fréquences en raison de la longueur d’onde :

L’atténuation d’un coude est proportionnelle à la largeur du conduit

Acoustique

Niveau de bruit mesuré

Les mesures dans l’auditorium ont démontré un niveau sonore

compatible avec le critère N-1 :

Questions /

Commentaires