Catégorie : Thermographie

Dans un secteur où la performance énergétique et la détection des défauts deviennent des enjeux majeurs, le choix du matériel de thermographie est crucial pour les diagnostiqueurs.

 

Modèles de caméras, logiciels d’analyse, accessoires dédiés : comment sélectionner l’équipement le plus adapté à vos missions ? Quelles sont les innovations technologiques qui améliorent la fiabilité de vos diagnostics ? Et comment optimiser l’utilisation de ces outils pour répondre aux exigences des audits énergétiques et des contrôles réglementaires ?

  • Observation de problème généré par une isolation thermique par l’extérieur

    Observation de problème généré par une isolation thermique par l’extérieur

    Dans de nombreux cas de rénovation, l’isolation thermique par l’extérieur conduit à des réalisations qui, localement, manifestent des déperditions supérieures à la situation antérieure (sans isolation) ! On comprend, par exemple, que la limite de propriété en habitat mitoyen est un cas impossible à résoudre sans une solution négociée ou commune. C’est ce que nous abordons dans cet article en comparant la simulation numérique et la thermographie.

    SIMULATION NUMERIQUE DE L’ISOLATION THERMIQUE D’UN PAVILLON EN MITOYENNETE

    Les figures 1 et 2 présentent la simulation numérique (coupes et profils – suivant les pointillés) de la zone mitoyenne de deux pavillons accolés – vus de dessus. On simule de façon simplifiée les parois verticales : parpaing, d’abord sans isolation (a), puis avec isolation intérieure des 2 côtés (b), puis avec une demi-isolation extérieure (c). La température intérieure est de 20°C et la température extérieure est de 0°C.

    Rénovation énergétique isolation thermique par l'extérieur
    Figure 1 – Simulation de deux pavillons mitoyens – coupes thermiques

    Rénovation énergétique isolation thermique par l'extérieur

    Figure 2 – Simulation de deux pavillons mitoyens – profils thermiques (suivant les pointillés de la figure 1)

    CONSTATATIONS

    On constate que :

    (a) – sans isolation, la paroi extérieure présente une déperdition en rapport avec sa température de 2,2°C. (Il y a une légère chute de température, au droit du mur de refend mitoyen ce qui est dû au fait que l’on a pris la même conductivité thermique pour toutes les parois. C’est sans importance ici.)

    (b) – avec isolation intérieure de part et d’autre du mur mitoyen, la déperdition de la paroi extérieure chute en rapport avec la température de 0,5°C. Il apparaît donc un pont thermique (matériel) du fait de l’absence d’isolation au droit du mur mitoyen. Mais la déperdition est maintenant partout inférieure à ce qu’elle était en l’absence d’isolation. Ceci est intuitif pour tout le monde.

    (c) – avec l’isolation extérieure partielle (du fait de la mitoyenneté), on fait apparaître une forte élévation de température (forte déperdition) sur une petite partie de la paroi non isolée, proche de la zone isolée. Comme le montre la figure 1(c), la paroi à gauche se trouve presque à la température intérieure et, par conduction, elle échauffe la paroi de droite non isolée, sur une distance de l’ordre de 20 cm. Il s’agit de déperditions supplémentaires, donc qui n’existaient pas lorsque le pavillon de gauche n’était pas isolé !

    CAS REEL

    La figure 3 est l’exemple réel qui correspond à la simulation simplifiée précédente. Il ne s’agit donc pas d’un défaut mais d’une irrégularité normale. (Nous ne commentons pas les autres zones de ce thermogramme.)

    Le problème est le même quand on isole un étage par l’extérieur et que l’on « oublie » d’isoler le sous-sol, qui, même non chauffé, devient le lieu principal des déperditions de la maison.

    Rénovation énergétique isolation thermique par l'extérieur

    Figure 3 – Pavillons mitoyens – Text = 0°C. Avec profil thermique le long de la ligne blanche

    CONCLUSION

    Ceci démontre l’importance de la continuité de l’isolation, surtout en isolation par l’extérieur. On observe également ces problèmes d’ITE lorsque l’isolation thermique des encadrements des ouvertures a été omise soit par ignorance du sujet, soit par insuffisance de budget.

    Bien entendu, pour l’ensemble d’un pavillon, les déperditions sont diminuées, mais puisqu’elles sont (inutilement) augmentées sur certaines zones, le bilan des gains n’est pas aussi favorable que le calcul en fonction de la surface isolée le laisse supposer.

  • La température d’environnement radiatif

    La température d’environnement radiatif

    Nous avons parlé plusieurs fois de la température d’environnement radiatif, TER, au cours des articles précédents. Cette notion a autrefois été mal comprise par les constructeurs de caméras qui ont inventé nombre de désignations masquant mal leur ignorance. Certaines caméras et logiciels en conservent des vestiges. L’expression température d’environnement, introduite par M. Pajani vers 1983, a été complétée par le mot radiatif, du fait des significations qu’a progressivement prises le mot environnement dans le langage courant.

    EXPLICATIONS

    L’environnement radiatif de la scène observée est constitué de tout ce qui envoie du rayonnement sur la scène ; ce rayonnement, en provenance de l’hémisphère vu par la scène, va partiellement se réfléchir sur cette scène.

    La température d’environnement radiatif est la température apparente correspondant, par la courbe d’étalonnage de la caméra, à la moyenne des rayonnements incidents sur la scène observée, pourvu que ces rayonnements ne soient pas de valeurs trop éloignées (comme exemple, en intérieur, le plafond, les parois verticales et le sol sont à des températures très proches ; en extérieur, les rayonnements sont le plus souvent très divers).

    Voilà pourquoi certains parlent de température apparente réfléchie, TAR, terminologie concentrée presque impropre.

    Ce qui est appelé communément température intérieure (ou extérieure) est la résultante de la TER et de la température ambiante (ou température d’environnement convectif).

    CE QUE NOUS VOYONS AVEC NOS YEUX ET CE QUE VOIT LA CAMERA THERMIQUE

    Rénovation énergétique température d'environnement radiatif

    Document A – photographie d’un pavillon rénové avec ITE et deux types de bardage (zinc traité gris et bois).

     

    Contrairement à la photographie, la thermographie est destinée à l’interprétation ; il est fondamental, sous peine d’erreur d ‘interprétation, de bien comprendre d’où viennent les rayonnements qui constituent l’image thermique, ceux qui sont émis, ceux qui sont réfléchis et de quel environnement radiatif proviennent ces derniers. C’est la première phase de l’interprétation des images en thermographie : l’interprétation thermographique. Phase trop souvent escamotée pour sauter aussitôt à l’interprétation thermique.

    LA THERMOGRAPHIE SUR LES MATERIAUX DIFFUSANTS (= DE TYPE 1) EST DE COMPREHENSION IMMEDIATE.

    Nous avons déjà parlé des matériaux diffusants et des matériaux spéculaires. Les matériaux diffusants sont d’interprétation thermographique immédiate, ce qui permet de passer rapidement à l’interprétation thermique.

    MAIS LA THERMOGRAPHIE SUR LES MATERIAUX SPECULAIRES (= DE TYPE 2) EST PLUS DELICATE.

    Lorsque la scène est spéculaire pour nos yeux ET pour la caméra thermique, il est assez facile de repérer quelle est la partie d’environnement radiatif qui se réfléchit sur la scène observée (sous un angle choisi) : on voit l’environnement dans le « miroir » qu’est la scène observée, comme c’est le cas des vitrages. C’est cette partie d’environnement qui définit alors la TER à prendre en compte dans un calcul de température vraie (ce calcul est rarement nécessaire). Mais pour les calculs de thermique du bâtiment, la TER est identique à celle des matériaux diffusants ; en effet, les rayonnements absorbés par les surfaces spéculaires proviennent de l’ensemble de l’hémisphère vu par la scène observée !

    Par contre, quand la scène observée est diffusante pour nos yeux ET spéculaire pour la caméra thermique (métaux traités par exemple), il est moins évident de déterminer quel est l’environnement radiatif de la scène et donc de fixer la valeur de la TER en thermographie. On n’a pas de problème pour la TER à utiliser en thermique.

    Rénovation énergétique température d'environnement radiatif

    Document B – thermographie du pavillon où le zinc apparaît à -16°C et le bois à -2°C alors qu’ils sont à la même température vraie de l’ordre de +1°C. La TER thermographique du zinc est d’environ -45°C (zone du ciel découvert), la TER du bois est d’environ -20°C (moyenne de l’hémisphère vu par la façade). La TER de la thermique serait également de -20°C mais les températures du sol et du ciel sont trop différentes pour que les calculs de thermique statique du bâtiment « fonctionnent ». Il est plus facile de repérer la TER des vitrages (différentes zones du ciel) que celle du zinc, très chaotique du fait de ses ondulations.

    (Ces 2 documents ne datent pas du même jour. Ils sont commentés extensivement dans l’ouvrage « La thermographie du bâtiment » à paraître chez Eyrolles au premier trimestre 2012.)

    La thermographie a rarement besoin de connaître la valeur de la TER, les températures vraies étant peu utiles (il faut donc laisser la caméra « en roue libre », avec émissivité = 1 et TER indifférent ; inhiber aussi le calcul du facteur de transmission atmosphérique, sans intérêt).

    La TER est indispensable en calcul de thermique du bâtiment :

      • elle ne dépend pas du type de réflexion de la scène observée ;
      • elle doit concerner un environnement radiatif aussi uniforme que possible (ciel froid et soleil sont interdits, avant et pendant les mesures) ;
      • elle peut se mesurer, avec une caméra thermique, sur un catadioptre (réflecteur diffusant dans la bande spectrale de la caméra) placé sur la scène (pourvu que l’émission spectrale de l’environnement soit assimilable à celle d’un corps noir – absence d’éclairement solaire, même indirect). Nous reparlerons de cet outil dans l’avenir.
  • Fiche pratique – Rapport d’inspection thermographique

    Sans formalisme particulier ni réglementé, le rapport qui présente les conclusions des travaux d’inspection doit être explicite, sans interprétation possible pour le non sachant. Le savoir faire et le professionnalisme du conseiller en rénovation doit apporter toutes les réponses aux questions du donneur d’ordre, même à celles qu’il ne se posait pas !

    ASSOCIER LES IMAGES VISIBLES ET LES CLICHES INFRAROUGES 

    Selon la définition du thermogramme et la zone étudiée, il se peut que l’image infrarouge réalisée ne soit pas compréhensible, que l’on ne sache pas où la localiser. La solution est au moins d’associer une prise de vue numérique et un thermogramme, si possible en réalisant une fusion, ou une intégration.

    CHAQUE THERMOGRAMME N’EST PAS FORCEMENT EXPLOITABLE

    Le rendu sur papier après impression, ou même à l’écran, peut-être sensiblement différent de ce à quoi l’on peut s’attendre. Dans certains cas, même un retraitement de l’image infrarouge n’apporte rien de plus pour la qualité de compréhension. Dans ce cas, il est raisonnable de ne pas diffuser les prises de vues inexploitables, mais peut être de les justifier auprès du donneur d’ordre.

    S’ASSURER QUE LES CONCLUSIONS SONT SANS INTERPRETATION POSSIBLE

    L’habitude, la connaissance du métier font souvent apparaître des évidences aux yeux du professionnel. Mais ce qu’il a compris ou vu est-il aussi évident pour le donneur d’ordre qui voit pour la première fois un thermogramme ? La mission d’inspection thermographique que le conseiller en rénovation énergétique  accepte de réaliser s’étend, sauf indication contraire, jusqu’à la remise d’une conclusion. Dès lors, il faut s’assurer que le client la comprendra parfaitement.

     

  • Fiche pratique – Utilisation de la caméra thermique en fonction de la température extérieure

    Fait-il assez froid pour réaliser une inspection thermographique ? Cette question est judicieuse, puisque le principe de fonctionnement de la caméra thermique repose sur l’écart de températures entre l’intérieur et l’extérieur. Quand peut-on tirer le meilleur parti de la caméra infrarouge ?
    Le capteur de la caméra infrarouge mesure des écarts de température selon les pixels qui sont analysés.

    EN HIVER : UNE SITUATION EVIDENTE

    L’intérieur du logement est chauffé, il fait froid à l’extérieur, on dispose d’un ?t (delta t = écart de température intérieur/extérieur) supérieur à 15°C. Aucun souci pour intervenir !

    EN INTER SAISON : DES CONDITIONS A SURVEILLER

    L’écart de température intérieur/extérieur se réduit, mais on mesure facilement des écarts de l’ordre de 7°C à 8°C.

    Un bon capteur décèlera sans problème d’éventuelles pathologies ou désordres.

    EN ETE : IL PEUT FAIRE SI CHAUD !

    Intervenir dans des combles aménagés pour la détection de pathologies lorsqu’il y fait 25 ou 28°C ne pose aucun problème si la température sur la couverture est à plus de 35°C !

    Quelle que soit la température extérieure, l’important reste le ?t. La période estivale n’imposera donc pas la mise au repos de la caméra thermique.

    Donc, si l’inspection permet de mettre en évidence des défauts d’isolation révélés par temps chaud, les mêmes défauts existeront par temps froid! CQFD!

    RAPPEL : Il est de la responsabilité du thermographe de vérifier s’il peut ou non procéder à l’inspection thermographique, sans oublier toutefois les autres paramètres qui entourent cette inspection. Exemple : des murs fortement ensoleillés qui rendront inexploitables des prises de vues réalisées par l’extérieur.

  • Thermographie – Les matériaux du bâtiment vus par la caméra thermique

    Thermographie – Les matériaux du bâtiment vus par la caméra thermique

    Un artisan s’adresse au vendeur de matériaux d’un point de vente : « auriez-vous en stock des tuiles de terre cuite plates écailles, coloris ardoisé émaillé brillant ? ». Le thermographe s’adresse au même vendeur : « Auriez-vous des tuiles d’émissivité 0,9 en LW et de type de réflexion spéculaire ? ». Ce n’est pas une formule de style de dire que la thermographie est un métier spécifique.

    Du point de vue de la thermographie (presque toujours dans la bande spectrale LW – 8 à 12 µm), il existe 4 types de matériaux dans le bâtiment. Ils sont tous opaques – même les parois dites « transparentes ». Ces matériaux ont deux sortes différentes d’environnement radiatif.

    1 – Les matériaux « de type 1 » sont à bonne émissivité et de type diffus.

    (Arbitrairement, l’émissivité est « bonne » si supérieure à 0,50). C’est la grande majorité des matériaux du bâtiment, non métalliques ou non lisses… mais aussi les métaux ou surfaces lisses oxydés ou pollués. Donc, béton et bois (non vernis), crépis, terre cuite non vitrifiée, papier peint normal, peinture mate, etc…: La température vraie de ses matériaux est très proche de leur température apparente ; ainsi les images sont presque des images de températures vraies. C’est la thermographie facile, qui ne déroute pas.

    Déterminer l’environnement radiatif de tels matériaux consiste à constater l’hémisphère qui « éclaire » la surface observée par la caméra thermique ; voilà qui est aisé. Mais l’environnement ne perturbe pas les images. Ne se présente que le problème de la quantification de la température de cet environnement radiatif (mais le besoin de cette valeur est rare dans la pratique).

    2 – Les matériaux « de type 2 » sont de bonne émissivité et de type miroir :

    vitrage poli, métaux traités (zinc, cuivre, alu), carrelage lisse, peinture laquée, vernis, etc… Les matériaux qui se comportent comme un miroir (= de type « spéculaire ») pour nos yeux sont également spéculaires pour la caméra thermique. Mais un matériau diffus pour nos yeux peut être spéculaire pour la caméra thermique (métaux traités).

    Déterminer l’environnement radiatif de tels matériaux consiste à identifier quelle portion de l’espace est vue par réflexion sur l’objet observé. Cette portion doit être à température uniforme afin de ne pas provoquer de réflexions parasites sur l’objet, ce qui perturberait à la fois l’image et la mesure. La température d’environnement étant uniforme est facile à mesurer directement avec la caméra thermique. Le besoin de mesure est néanmoins rare.

    3 – Les matériaux « de type 3 » sont de faible émissivité et de type spéculaire :

    métal brut ou poli (cuivre, zinc) ou aluminium de complexe réflecteur. On ne mesure pas de températures ou de déperditions sur de tels matériaux, non accessibles à la thermographie.

    Déterminer l’environnement radiatif de tels matériaux est identique au cas précédent, ce qui est intéressant dans un but qualitatif, mais on ne cherche pas à définir une valeur de température d’environnement puisque les mesures sont définitivement à éviter.

    4 – Les matériaux « de type 4 » sont de faible émissivité et de type diffus.

    Nous ne connaissons pas de tels matériaux dans le bâtiment. Certains ont un comportement mixte qui les met à la limite des 4 types ci-dessus.

    [ Disons pour illustrer et contrairement à ce que disent la plupart des cours de thermographie, que les matériaux qualifiés (à grand tort) de « brillants » ne sont pas de faible émissivité, ils peuvent présenter une émissivité de n’importe quelle valeur. Voilà, une erreur classique qui provoque une quantité de commentaires non pertinents dans les rapports de diagnostic thermographique.]

    Rénovation énergétique thermographie les matériaux du bâtiment

    Document A – Coexistence de matériaux de type 1 et de type 2. Cette photographie d’un panneau d’exposition de thermographie de la ville de Paris montre une paroi opaque – en matériau de type 1 – où se présentent des ponts thermiques de plancher et de refend (bien interprétés en ligne 2 du commentaire – thermographie facile) et des parois transparentes en verre (opaques pour la caméra) – matériau de type 2 – (interprétation erronée en ligne 1 du commentaire). L’explication est celle qui a été détaillée dans le document  « En thermographie, l’apparence est trompeuse » 

     

     

    Résumé :
    En fait, l’observation thermographique du bâtiment, dans le cadre de la performance énergétique, ne rencontre que des matériaux de type 1 et 2. Le premier fait croire à la thermographie facile alors que le second est très mal compris par les intervenants mal formés : ils fuient les interprétations ou s’enlisent dans l’erreur. Or, tous les bâtiments sont constitués des deux types de matériau. Ainsi la thermographie du bâtiment est-elle une technique où le risque d’incompréhension des images thermiques est permanent.

  • Thermographie : émissivité des matériaux

    En thermographie, comme en général en mesure de température par rayonnement, l’émissivité des matériaux est une donnée qui apparaît toujours comme indispensable. Néanmoins, en thermographie du bâtiment, et quand on s’intéresse aux déperditions énergétiques, on a démontré depuis 2007 que l’émissivité est inutile. C’est ce que nous allons rappeler ici. (Depuis lors, la formalisation s’est encore affinée)

    LA THERMOGRAPHIE DU BATIMENT VISE A OBSERVER LES DEPERDITIONS RADIATIVES

    Il s’agit essentiellement de localiser les déperditions énergétiques sur les parois de l’enveloppe, et éventuellement de les quantifier (cette dernière quête n’étant pas une mince affaire). Or, précisément, la caméra thermique perçoit et mesure des rayonnements. Par définition, les déperditions par rayonnement, appelées déperditions radiatives, sont les pertes (les rayonnements émis par la paroi), diminuées des gains (les rayonnements absorbés par la paroi). Ces déperditions dépendent de la température vraie de la paroi ainsi que de son émissivité, ou aptitude à émettre des rayonnements, valeur comprise entre 0 et 1, la valeur 1 étant celle du corps noir, lequel émet parfaitement les rayonnements. Mais les déperditions dépendent aussi des rayonnements en provenance de l’environnement radiatif partiellement absorbés par la paroi et du facteur d’absorption de la paroi, ou aptitude à absorber les rayonnements (dans des conditions définies, émissivité et facteur d’absorption ont la même valeur). Cet environnement radiatif se caractérise par une température d’environnement radiatif (certains l’appellent aussi température réfléchie), c’est une température dite apparente, comme nous en avons déjà parlé dans nos articles précédents.

    Pour ce qui est des déperditions convectives, nous avons déjà indiqué qu’elles n’entrent pas dans les compétences de la caméra thermique, sauf avec une armée d’hypothèses d’occurrence peu probable.

    LA CAMERA THERMIQUE MESURE DIRECTEMENT DES DEPERDITIONS RADIATIVES

    On montre donc que la caméra thermique mesure directement les déperditions radiatives et les exprime en températures apparentes. Nul besoin de connaître la température vraie de la paroi ni son émissivité. Par contre, il faut connaître la température d’environnement radiatif, laquelle est supposée être uniforme autour de la paroi (ce qui est approximativement possible par temps couvert, de nuit comme de jour).

    On déduit aussi que l’écart de déperditions radiatives entre deux zones – même d’émissivités différentes – (une zone saine et une zone de défaut par exemple), soumises au même environnement, ne dépend plus de la température d’environnement : il se mesure directement par l’écart des températures apparentes des deux zones (à un facteur multiplicatif près) ! Voilà qui simplifie la vie des débutants auxquels nous indiquons, dans nos formations, qu’ils doivent régler l’émissivité de leur caméra sur 1 et ne plus y toucher ! Le propos est bien en effet de parler de déperditions et non de températures vraies, dont la plupart du temps on n’a que faire en thermographie du bâtiment.

    EN THERMOGRAPHIE COMPARATIVE, VOILA QUI VALIDE LA CLASSIFICATION DES DEPERDITIONS A PARTIR DES TEMPERATURES APPARENTES

    Cette approche, bien nouvelle en thermographie du bâtiment, conduit également à définir l’« importance d’un défaut » comme le demande la norme NF EN 13187, avec d’autres méthodes que le U, serpent de mer historique, ou que le facteur de température frsi, qui a déjà donné lieu à des normes dont la base technique et l’applicabilité sont sujettes à caution. Nous en reparlerons.

    L’exemple ci-dessous est une thermographie comparative (aérienne) employant la méthode de classification de déperditions (sans quantification !), valable pour autant que l’on parle de déperditions (observées à l’instant t) et non de qualité d’isolation. C’est là un point de controverse que nous n’aborderons pas ici.

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    Pour en savoir plus : La thermographie du bâtiment. Bases, normes et diagnostics.

  • Thermographie : l’inertie thermique – l’erreur classique de la « toiture chaude »

    Partons du mot « déperdition » qui, en termes de performance énergétique du bâtiment, signifie que le bilan gain – perte est négatif ; néanmoins, encore faut-il définir l’origine des pertes pour conclure sur la performance. Nous observerons ici que la thermographie, par manque de pertinence du diagnostic, peut nous induire en erreur et conduire à des travaux inutiles : méfions-nous des analyses trop hâtives, elles constituent la grande majorité des interprétations.

    LES DEPERDITIONS ENERGETIQUES

    Dans l’article précédent, la thermographie et les déperditions énergétiques,  nous avons décrit les diverses déperditions énergétiques du bâtiment : la caméra thermique n’observe directement que les déperditions radiatives (= par rayonnement).

    A tout instant, de jour comme de nuit, le bâtiment absorbe une partie des rayonnements qui lui parviennent de l’extérieur du bâti : soleil ou ciel dégagé, nuages, horizon et sol. Cette absorption contribue à augmenter l’énergie interne du bâtiment, donc sa température. Cet « extérieur de rayonnement » est appelé environnement radiatif. Même un ciel à – 100°C (ciel dégagé de nuit d’hiver) émet du rayonnement qui chauffe le bâtiment !

    A tout instant également, le bâtiment émet du rayonnement en direction de son environnement radiatif. Cette émission dépend de la température du bâtiment et des matériaux de sa surface ; à part les métaux polis ou bruts, les matériaux de construction sont de bons ou très bons émetteurs de rayonnement, lequel contribue ainsi à la perte d’énergie interne et donc au refroidissement du bâtiment.

    La déperdition radiative est le résultat de ces échanges : déperdition = perte – gain = puissance radiative dissipée.

    On démontre (La thermographie du bâtiment. Bases, normes et diagnostics) que la caméra thermique, qui cartographie les rayonnements, nous procure une image immédiate de ces déperditions radiatives (exprimées en températures apparentes – la thermographie, un métier spécifique )

    LE STOCKAGE DE L’ENERGIE DANS LES MATERIAUX, L’INERTIE DU BATIMENT

    La caméra thermique a toujours raison. En effet, sous la condition de maîtriser la technique, elle observe toujours des déperditions radiatives réelles ! Mais elle ne dit pas d’où viennent ces déperditions. Ce n’est pas son rôle mais celui du thermographe quand il est aussi thermicien.

    L’énergie d’origine extérieure (parvenant au bâtiment par rayonnement et convection) est stockée dans les matériaux en fonction des propriétés thermiques de ces matériaux. Voilà qui nous conduit à considérer l’inertie des matériaux. Quand il y a du soleil, on parle des apports solaires gratuits… mais on ne pense pas assez aux apports convectifs gratuits par la température ambiante (même par temps nuageux), chaque journée. Puis, quand l’environnement ne se prête plus à des échanges favorables au bâtiment, l’énergie stockée est progressivement restituée contribuant au refroidissement du bâtiment ; il devient nécessaire de chauffer le bâtiment par les apports de chauffage intérieur payants.

    Cette vue simplifiée nous rappelle que la dimension temporelle intervient dans la notion d’inertie et qu’il est donc primordial de savoir à quel moment la caméra thermique observe le bâtiment : si c’est durant une phase de restitution d’énergie extérieure ou durant une phase de restitution d’énergie intérieure, qui est le champ de pertinence de la thermographie du bâtiment, comprise comme une aide à la compréhension de la construction et de sa performance énergétique.

    LA TOITURE CHAUDE, ERREUR CLASSIQUE D’INTERPRETATION 

    La toiture d’un bâtiment classique est à faible inertie, tout autant que le bois et de nombreux éléments extérieurs (volets, rambardes, etc…) ; ils vont suivre la température extérieure en emmagasinant assez peu d’énergie extérieure, puis restituer rapidement (quelques heures) l’énergie stockée dès que l’énergie extérieure fait défaut. On observera donc temporairement des toitures plus chaudes que les murs qui sont à plus forte inertie. On criera alors au manque d’isolation de la toiture afin de vendre de l’isolant. Quelque temps après, tout rentre magiquement dans l’ordre. Voir photos A et B.

    LES BATIMENTS A INERTIES MULTIPLES

    Mais un bâti peut être complexe et une paroi peut être composite surtout dans l’ancien où les modifications et rénovations successives ont apportées des matériaux divers et des isolants disparates. Sur ces bâtis, le diagnostic thermographique pertinent impose une connaissance des conditions météo depuis plusieurs jours ainsi  que des observations du bâti au cours du temps (des heures, voire des jours) afin de ne pas désigner comme faiblement ou fortement isolées des zones à fortes ou faibles inerties, la conclusion dépendant de l’instant de l’observation.

    Naturellement, un thermographe averti dispose d’un certain nombre de critères de décision pour savoir s’il est en droit de thermographier puis de conclure.

    Photo A

    Rénovation énergétique thermographie toiture

    Le 20 décembre 2009, il fait -15°C autour de cette école de montagne. Le 22 (date de la photo A), la température extérieure est montée à +8°C ! Durant la phase de croissance de la température extérieure, aucun soleil ni aucune pluie. Les éléments à faible inertie apparaissent chauds, ils restituent l’énergie extérieure (température ambiante dans ce cas) accumulée rapidement.

     

     

     

    Photo B

    Rénovation énergétique thermographie toiture

    Le 26 la température extérieure est redescendue à environ 0°C et les éléments à faible inertie ont suivi : on se retrouve en situation presque normale de thermographie statique et intuitive. Si la toiture était chaude du fait d’un manque d’isolation en toiture, elle serait restée chaude le 26. Donc la thermographie n’a pas détecté de problème d’isolation.

  • A quoi sert la thermographie infrarouge ?

    A quoi sert la thermographie infrarouge ?

    La thermographie est une technique permettant d’obtenir l’image d’une scène, d’un objet ou d’une personne par rapport à la chaleur dégagée. Cette technique utilise une caméra infrarouge pour révéler les zones froides et chaudes avec des couleurs. Dans le bâtiment, c’est un outil complémentaire et indispensable qui permet de détecter les déperditions de chaleur. Un bâtiment comme vous ne l’avez jamais vu !

    PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

    Rénovation énergétique thermographie infrarouge

    Comme la photographie numérique (ou argentique), la thermographie infrarouge a besoin d’un objectif (ou capteur). Au lieu de visualiser les couleurs que l’œil perçoit, c’est le spectre infrarouge qui va être traité par la caméra thermique. Ce spectre ne correspond que peu aux couleurs mais il réagit à l’émissivité (facteur d’émission) : quantités d’énergie contenue dans un matériau donné, c’est la capacité d’une matière à émettre et à absorber du rayonnement. La nature du matériau est donc un élément fondamental. Chaque matériau possède sa propre émissivité.

    Un raccourci simple consiste à évoquer la mesure des températures de contacts.

    Lorsqu’un matériau est sollicité thermiquement (le réchauffement de la dalle de plancher d’un immeuble par exemple), la chaleur se diffuse dans le matériau et chaque obstacle ou variation de composition du matériau sera rendu visible par la lentille infrarouge. Il s’ensuit l’apparition d’une zone plus ou moins chaude en surface par rapport au matériau voisin : la chaleur du plancher chauffé se diffuse dans la paroi verticale du mur. Le spectre des couleurs représente un écart de températures.

    Les relevés de thermographie (thermogrammes) permettent donc d’obtenir, au moyen d’une caméra sensible aux rayonnements infrarouges, une image 2D mettant en évidence les variations de la température à la surface de l’élément inspecté.

    LE SAVOIR FAIRE DU PROFESSIONNEL

    Cette technique est très utile, mais nécessite une bonne maîtrise de la part du professionnel. En effet, l’utilisation de l’appareil mais surtout l’interprétation des données, présentent des difficultés.
    Pour avoir des résultats satisfaisants, certaines règles de bon usage sont à respecter dans l’utilisation du matériel. En particulier, la caméra doit être bien réglée par rapport à la température apparente réfléchie (TAR), l’humidité relative et l’émissivité du matériau sur lequel l’inspection est en cours. L’émissivité variant avec la distance, les distances de prises de vues sont importantes. Par ailleurs,  l’écart des températures entre l’intérieur et l’extérieur doit atteindre, selon les capteurs, au moins 12°C. Le non respect de cette condition risque d’engendrer des prises de vues infrarouges inexploitables, voir incohérentes.

    Les résultats donnés par la caméra infrarouge ne sont pas évidents et demandent à être interprétés par le professionnel. Le rapport donne des indications sur l’état du bâti et sur les problèmes éventuels à investiguer.

    DANS QUELS CAS UTILISER LA THERMOGRAPHIE INFRAROUGE ?

    Les applications sont nombreuses et variées :

    • détecter les défauts d’isolation,
    • mettre en évidence les défauts de construction ou de montage,
    • faire un bilan thermique,
    • rechercher des structures masquées par des enduits,
    • visualiser la structure d’un pan de mur en bois,
    • rechercher des fuites dans un réseau de chauffage au sol,
    • déterminer des zones potentiellement exposées à la prolifération de champignons,
    • rechercher et localiser des infiltrations d’air aux abords des menuiseries…

    Le professionnel pourra proposer l’utilisation de la thermographie infrarouge lors d’un audit thermique, d’un DPE ou d’une mission de conseil. Son rôle ne se limite pas à l’expertise et à l’utilisation d’un matériel perfectionné, il doit pouvoir interpréter les thermogrammes et surtout les expliquer de façon pédagogue.

  • La thermographie et les déperditions énergétiques

    Tout le monde connaît le croquis de l’ADEME du document « L’isolation thermique ». Nous exposons ici les compétences de la thermographie pour la localisation et l’éventuelle quantification des déperditions énergétiques. On distinguera les déperditions radiatives (par rayonnement), les déperditions convectives (sans « fuites ») et les déperditions par exfiltration d’air chauffé (« fuites »).

    Le schéma ci-dessous expose la répartition des déperditions énergétiques d’un pavillon non isolé d’un niveau.

     

    Rénovation énergétique thermographie déperditions

     

     

     

     

    Pour en savoir plus, consulter le document de l’ADEME sur l’isolation thermique.

     

     LES DEPERDITIONS RADIATIVES

    Elles sont visualisées par la caméra thermique dans des conditions adéquates d’exploitation et de diagnostic. L’article La thermographie, un métier spécifique avait noté que le rôle de la thermographie n’est pas de quantifier ces déperditions : les calculs faisant intervenir les statistiques météorologiques sont possibles mais leurs résultats sont fortement incertains, ce qui est dû à plusieurs faits :

    • la caméra n’observe qu’un pourcentage infime de la déperdition radiative du bâti ;
    • les calculs supposent la thermique statique, situation délicate à obtenir et à vérifier ;
    • ces calculs nécessitent des relevés de températures absolues (dites opératives) au moyen d’instruments de laboratoire, alors que la mesure thermographique absolue est incertaine à ± 2°C, ce qui est énorme.

    En revanche, les écarts de déperditions radiatives entre une zone de référence (saine) et une zone d’irrégularité (défaut) peuvent aisément être quantifiés au moyen des écarts de températures apparentes (à la condition qu’il faut bien identifier les phénomènes en jeu : il ne doit pas s’agir de restitution d’apports externes). Voilà la base de la classification des déperditions en « thermographie comparative ».

    Ces déperditions sont typiquement 3 fois moindres que les suivantes.

    LES DEPERDITIONS CONVECTIVES

    La caméra thermique ne voit pas les déperditions convectives. Mais elles peuvent être approchées à partir des thermogrammes en températures vraies (et non plus apparentes). Pour cela, il faut connaître l’émissivité des matériaux et leurs températures d’environnement radiatif. Voilà qui conduit à des incertitudes encore plus importantes que précédemment. Néanmoins, ceux qui se penchent sur les échanges par convection (naturelle et forcée) pourraient dire ici que ce n’est pas le rôle de la thermographie que de quantifier ce qu’elle ne voit pas, surtout que les paramètres en jeu sont inaccessibles dans la pratique de terrain (coefficient d’échange convectif en chaque point du bâti).

    Les déperditions ci-dessus concernent les toitures, murs, ponts thermiques et fenêtres

    (Cf. le thermogramme des « trois pavillons » de l’article La thermographie, un métier spécifique).

    Sur les fenêtres, la thermographie doit être menée avec davantage de précautions que pour les autres parois.

    LES DEPERDITIONS PAR EXFILTRATION (AIR RENOUVELE ET FUITES)

    Elles peuvent être visualisées en imagerie thermique par leur effets sur les structures (c’est une observation indirecte, puisque la caméra est conçue pour ne pas voir l’air, il la rendrait aveugle), soit en les prenant à la source (infiltration d’air froid) soit à la sortie du bâti (exfiltration d’air chauffé). C’est le domaine de l’étanchéité à l’air qui est traité lors des relevés d’infiltrométrie. Dans les conditions relevant de cette technique, la caméra thermique aide à la localisation des défauts d’étanchéité à l’air mais ne quantifie pas les déperditions associées.

    CAS PARTICULIERS DES PLANCHERS BAS

    Les déperditions sont de divers types, on pense aussi à la conduction au sol qui, non isolé, provoque un inconfort. Mais ces déperditions conductives finissent en déperditions radiatives et convectives sur les sols entourant le bâti ; ceci nous ramène aux cas précédents.

  • Bien choisir sa caméra infrarouge

    Véritable outil pour les conseillers énergétiques, la thermographie représente aujourd’hui la méthode la plus rapide et la plus efficace pour réaliser les bilans thermiques et les audits énergétiques dans les constructions. La caméra infrarouge permet d’identifier tout problème lié à une perte d’énergie, une isolation défectueuse, des systèmes de climatisation inefficaces, un chauffage au sol déficient… le tout est de choisir la bonne caméra qui correspond à l’usage qu’on en fait.

    THERMOGRAPHIE ET ECONOMIE D’ENERGIE

    Les caméras infrarouges offrent une analyse rapide et de manière approfondie des bâtiments, en identifiant les zones à problèmes qui ne peuvent être vues à l’œil nu. Elles mettent ainsi en exergue l’existence de pertes de chaleur, d’humidité et les défauts d’étanchéité, qu’ils proviennent de systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC), de fuites d’eau des tuyaux ou des radiateurs, de fuites d’air des fenêtres, de l’intrusion d’humidité dans l’isolation ou de la localisation de systèmes de planchers chauffants…

    Notons que l’utilisation d’une caméra infrarouge permet d’avoir une vue d’ensemble d’un problème thermique, se réalise sans contact et de manière non destructive ce qui minimise les préparatifs nécessaires à son exploitation.

    POUR L’INSPECTION THERMIQUE DE BATIMENTS

    caméra thermique /infrarouge

    Pour une société de chauffage/climatisation/plomberie, pouvoir rapidement localiser une fuite sur un réseau de chauffage au sol est essentiel. Il en est de même pour une société spécialisée dans la rénovation souhaitant rapidement visualiser les défauts d’isolation, connaître l’état thermique d’une toiture et ainsi être capable de démontrer les bienfaits qu’apporteront les travaux d’amélioration de l’habitat.

     

    De plus, aujourd’hui à travers le DPE, pouvoir réaliser un diagnostic thermique plus poussé d’un bien est, là encore, un plus incontestable apporté par la thermographie.

     

    Pour effectuer des diagnostics thermiques rapides et efficaces, il existe des caméras infrarouges professionnelles, simples d’emploi, compactes et solides (resistant à des chutes de 2 mètres de haut), avec une excellente autonomie sur le terrain (batterie Li-Ion offrant entre 5 et 7 heures d’autonomie). Elles s’adressent aux plombiers/chauffagistes, aux entreprises de rénovation, aux architectes, aux diagnostiqueurs immobiliers…

    POUR LES BILANS ET AUDITS ENERGETIQUES DE BATIMENTS

    caméra thermique /infrarouge

    Les tests d’étanchéité à l’air et de thermographie s’imposent de plus en plus dans le contrôle de la qualité lors de la construction ou de la rénovation d’une maison. Il faut savoir que les pertes de chaleur dans les bâtiments, liées à des fuites d’air dans les cheminées, la toiture des greniers, les ventilations murales et les fenêtres/portes mal isolées… peuvent représenter jusqu’à 50 % de la consommation totale d’énergie.

     

     

    Indiquant instantanément les contrastes thermiques, même les plus faibles, certaines caméras infrarouges aident à repérer différents types de défauts, sans contact, à distance et de manière non destructive. Cela permet d’assurer l’intégrité des systèmes structurels et environnementaux pour l’inspection des bâtiments et la vérification des éventuelles réparations.

    Ces caméras restent légères (800g seulement), avec une ergonomie parfaitement étudiée, un large écran LCD et, là encore, des batteries Li-Ion pour travailler de manière confortable, professionnelle, efficace et autonome sur le terrain (environ 4 heures d’autonomie par batterie).

    Destinée aux diagnostiqueurs immobiliers, bureaux d’études thermiques, architectes, spécialistes en rénovation / isolation, elles constituent la solution idéale pour la réalisation de diagnostics rapides, fiables et précis, tout comme des audits énergétiques complets de l’ensemble d’un bâtiment.

    POUR LES EXPERTS LES PLUS EXIGEANTS

    caméra thermique /infrarouge

    Conçues pour les thermographes les plus exigeants, les caméras infrarouges Haute Définition et Hautes Performances offrent une meilleure résolution et des sensibilités thermiques accrues.

     

     

     

    Résumé :

    Le choix de l’équipement thermographique, sans être cornélien, sera facilité par une étude de marché ainsi que par une réflexion fine qui permettra de définir la stratégie de l’entreprise et de délimiter les contours des missions envisagées.

    Même si l’investissement correspond à une diversification d’activité pour l’entreprise, il faut être vigilant quant à la rentabilité que le thermographe est en droit d’attendre en retour.