POMPES À CHALEUR
Install Magazine 963 – septembre 2019
Comparaison de la pression acoustique et de la puissance sonore des pompes à chaleur
Ce sont les PAC air-eau qui ont connu la plus forte croissance ces dernières années.
La puissance sonore permet de comparer les différents appareils entre eux.
En mode silencieux, les appareils comme le Vaillant aroTHERM split se font à peine entendre.
La pression acoustique est la puissance sonore mesurée en un endroit déterminé; elle dépend donc de la distance, de la disposition et de l’environnement.
La manifestation d’une nuisance sonore dépend en grande partie de la disposition de l’unité extérieure.
Grâce à une conception optimale, Vaillant a réussi à réduire fortement la production sonore de ses appareils.
Un bruit constant peut causer des troubles psychiques et corporels chez les gens : problèmes de concentration et de sommeil, pression sanguine élevée.. Voici quelques-uns des effets potentiels. C’est pourquoi il existe des prescriptions très sévères contre les nuisances sonores. Lors de la conception d’une installation de pompe à chaleur, on doit en tenir compte, tant pour le concept global que pour les détails. Diverses définitions sont toutefois utilisées pour mesurer le bruit, ce qui peut conduire à des conclusions erronées lors de l’achat et du placement d’une PAC.
Les PAC deviennent progressivement des éléments à part entière du paysage du chauffage. Dans la plupart des cas, le choix ne s’effectue encore qu’entre une chaudière gaz à condensation et une pompe à chaleur. Dans le cas des PAC, ce sont surtout les appareils utilisant l’air comme source de chaleur qui ont connu une forte croissance. Ceci n’est pas étonnant : l’air est une source de chaleur facilement accessible. Des évolutions techniques ont de plus fait en sorte que la différence de rendement avec les appareils géothermiques devient de plus en plus petite.
Différence entre pression et puissance sonore
Les PAC air-eau ont toutefois une contrainte inévitable avec laquelle il faut tenir compte lors de la conception : elles produisent du bruit. Le bruit est mesuré habituellement en dB(A). Dans la documentation technique des fabricants de PAC, on trouve cependant des indications divergentes.
Les uns parlent de pression acoustique, les autres de puissance sonore. L’étiquetage énergétique des PAC air-eau reprend clairement le niveau sonore comme critère, en accord avec les exigences d’écoconception. Dans la communication commerciale, on parle toutefois beaucoup de pression acoustique. Peut-on dès lors utiliser les deux expressions indifféremment, ou compare-t-on ici des pommes et des poires ? Pour répondre à cette question, nous devons avant tout voir ce que la physique nous apprend à ce propos.
Le bruit de l’air est basé sur de faibles et brèves variations de pression, par rapport à la pression de l’air statique. Celles-ci sont spécifiées comme une valeur moyenne sur un certain temps, au sein d’une certaine bande de fréquence. Pour décrire le bruit de l’air, on utilise dans la pratique deux paramètres : la pression acoustique Lp(A) et la puissance sonore Lw(A). Les deux sont exprimés dans l’unité décibel (dB).
Pour répondre directement à la question précédemment posée : en utilisant pour les deux l’unité décibel, on donne l’impression que les deux sont comparables, alors que dans la réalité, ce n’est pas le cas. Les deux grandeurs sont –pour des raisons pratiques- indiquées sous la forme d’un niveau, plus précisément le rapport logarithmique entre une grandeur physique et une valeur de référence (tableau 1).
La pression acoustique et la puissance sonore couvrent une certaine gamme de fréquences. Une indication du bruit porte sur la somme de toutes les pressions ou puissances sonores de toutes les fréquences au sein de cette gamme. La somme ne porte toutefois pas sur les valeurs dB, mais sur les valeurs physiques de pression acoustique (p) et de puissance sonore (W). La somme de toutes les fréquences audibles (de 16 Hz à 16 kHz) est la plupart du temps appelée puissance sonore. La somme des puissances des fréquences individuelles au sein d’un octave ou d’un tiers d’octave sont alors appelés bande d’octave ou de tiers d’octave.
La pression sonore est l’importance mesurée localement de la production de bruit en un lieu donné. Elle dépend de la distance jusqu’à la source et des propriétés de l’environnement. En général, plus la distance est grande, plus la pression acoustique diminue, étant donné que la surface qui est couverte par le bruit augmente et que l’effet des surfaces absorbantes commence à jouer. La pression acoustique ne convient dès lors pas comme indication des propriétés acoustiques d’un appareil. Elle est en effet le résultat de l’interaction entre l’appareil même, l’espace dans lequel il est installé et la position de l’observateur.
La puissance sonore est par contre définie comme la puissance totale du bruit qui est produit par un appareil, indépendamment de la distance jusqu’à l’observateur, de l’environnement et de la disposition de l’appareil. Cette puissance, quelle que soit la position ou la direction, génère la production d’ondes sonores. Elle est notamment définie comme le résultat de l’intégrale des pressions sonores sur une enceinte autour d’une source sonore.
Indications du bruit dans la pratique
Dans la pratique, il est la plupart du temps question de pression acoustique d’un appareil, en fonction de données plus ou moins précises sur le lieu d’installation. Si les conditions d’utilisation réelles correspondent aux conditions des mesures de pression acoustique, il n’y a pas de souci, au contraire. Dans toutes les autres situations, on devrait scrupuleusement convertir les données de pression acoustique afin d’aboutir aux valeurs de ces conditions spécifiques. Le danger existe donc que la pression acoustique des appareils soit directement comparée, bien que les appareils soient testés dans des conditions différentes.
Les fabricants de PAC utilisent effectivement différentes procédures pour déterminer la production sonore des appareils. Les résultats sont ainsi parfois affichés avec et sans réflexion. Seules les indications sur la puissance sonore sont comparables entre elles. Elles permettent non seulement de décrire les propriétés acoustiques d’un appareil, mais aussi de comparer les appareils aussi bien d’un même constructeur que d’un autre fabricant entre eux. On peut retrouver la puissance sonore maximale dans la documentation.
Définir la nuisance sonore
On a développé différentes méthodes pour pouvoir exprimer la nuisance sonore de manière chiffrée. Dans de nombreux pays, on utilise le niveau sonore (pression acoustique, puissance sonore) avec la pondération A, exprimé en dB(A). On applique à cet effet une correction du niveau d’octave ou de tiers d’octave, en fonction de la sensibilité de l’oreille humaine.
Cette façon d’exprimer le niveau sonore se montre toutefois insuffisante lorsque certaines tonalités dominent dans le son, dont certains sons individuels peuvent se révéler vraiment perturbants. Étant donné la correction dans le cadre de la pondération A, il peut arriver que ces tonalités gênantes apparaissent, sans que le puissance sonore totale n’augmente en conséquence. La nuisance sonore d’un son ne peut dès lors pas non plus être déduite de la valeur en dB(A). Pour une mesure plus précise, on doit alors s’en référer à DIN 45681.
Outre la pondération A, on utilise encore dans différents autres pays des méthodes de correction spécifiques. On prend par ex. en considération le spectre d’octave. Le spectre tonal le plus élevé est alors considéré comme déterminant sur l’effet du son. Cette méthode permet même d’évaluer des sons complexes à l’aide d’un seul octave. Des spectres totalement différents peuvent donc obtenir le même score, uniquement si leurs tonalités les plus élevées correspondent.
Cela ne donne toutefois pas beaucoup plus d’information qu’une mesure usuelle avec pondération A, dans la mesure où les tonalités les plus extrêmes ne disent rien sur la répartition réelle des tonalités à travers le spectre. Les données du tableau 2 montrent dans quelle mesure les méthodes d’évaluation usuelles faillent à saisir la nuisance réelle des sons.
Les puissances des sons en question diffèrent de seulement 125 Hz. À cette fréquence, le son A possède une répartition tonale clairement différente, avec une puissance de 60 dB, donc 10 dB de plus que les autres sons. Ce qui génère une tonalité clairement audible et gênante. Le niveau total des deux sons est identique, bien que la répartition sur le spectre diffère clairement. On ne peut toutefois pas extrapoler l’effet perturbant du son A par rapport au son B, pas plus que celui de la pondération A ni de la définition des valeurs limites.
Cet exemple montre clairement que la nuisance d’un son est difficile à définir à l’aide des méthodes de mesure traditionnelles. Malgré leur spectre différent, les deux sons affichent un niveau sonore total identique. Les principaux fabricants, comme Vaillant, optimalisent la production sonore de leur PAC dès la première conception, de façon à ce que les appareils produisent le moins de bruit possible et de manière à éviter les tonalités désagréables.
Vaillant appelle ce processus l’optimalisation psychoacoustique. Par ce biais, le fabricant fait en sorte qu’il n’y ait pas de tons qui dépassent le reste du spectre et qui puissent dès lors être perçus comme gênants. Cela permet en tout cas d’éviter des bruits tels que des grognements sourds ou des sifflements perçants, qui sont considérés comme gênants et qui sont la cause de plaintes de la part d’utilisateurs ou de riverains.
Le fonctionnement modulant garantit aussi des nuisances sonores moindres, dans la mesure où l’appareil fonctionnera la plupart du temps à charge partielle. Ensuite, des appareils comme l’aroTHERM split VWL AS possèdent un mode extra silencieux. Le bruit de l’unité extérieure reste sous la barre des 32 dB(A) à une distance de 3 m (régime A2/W35). À 5 m, il est même inférieur à 25 dB(A).
Conclusion
Une comparaison des paramètres de pression acoustique et de puissance sonore est utile pour atteindre une performance acoustique aussi élevée que possible. Si on désire comparer les valeurs des produits, il faut d’abord contrôler les paramètres et unités qui sont utilisés. C’est uniquement de cette manière que l’on peut découvrir ce que les différentes valeurs mesurées signifient précisément dans la pratique.
Rédaction: Vaillant
Photos: Vaillant
