e e i i h h p p a a r r g g o o m m r r e e h h e e t g g a a u u L o o r r a a ! ! r r e e f f l l b b n n i i i s s i i v v n n i i
i i ’ ’ l r r i i o o v t t n n e e m m m m o o c u u o vendredi 9 mars 2007 dès 11h45 et jusqu’à 13h45
LUNCH CH-- DEBA BAT T 2007
e e i i h h p p a a r r g g o o m m r r e e h h e e t g g a a u u L o o r a r ! r a e ! e f r l l b b n f i i i n s s i i v v n i n ’ i r l ’ i r i
r i r o i o v t t n n e e m m m o m u c o o u
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r i r o i o v t t n n e e m m m o m u c o o u
Lunch-débat : La
thermographie
infrarouge
ou
comment
voir
l’invisible !
On connaît tous l’histoire. Un génie est enfermé dans une lampe. Aladin frotte la lampe. Le génie est libéré. Et il accorde trois vœux au jeune homme pour le récompenser. Bon. Et bien je ne veux pas briser vos rêves d’enfants. Mais tout ça, ça n’est jamais arrivé. C’est une métaphore, rien de plus. En réalité. Les auteurs des Contes des Mille et Une Nuits voulaient nous parler de chauffage. Eh oui. Réfléchissez. Le génie, c’est la chaleur produite par nos installations de chauffage. La lampe, ce sont nos logements, et leur isolation qui empêche le génie de s’échapper. Et les trois souhaits, c’est le confort, le respect
produit des images où les écarts de températures sont visualisés par des couleurs. Ça, c’est un instrument de diagnostic extrêmement précieux pour découvrir les anomalies thermiques dans un bâtiment… La chaleur, le froid, ça se ressent, mais ça ne se
voit
pas
à
l’œil
nu.
Grâce
à
une
caméra
thermographique infrarouge, on peut visualiser les défauts d’isolation thermique dans les portes, les fenêtres, les murs, les sols et les toitures. Toutes les pertes de chaleur, les entrées d’air non-souhaitées, les ponts thermiques et les défauts d’étanchéité deviennent visibles. Bref. La thermographie infrarouge, c’est le système de sécurité qui vous prévient si le génie cherche à s’échapper de la lampe… En utilisant les images produites par cette technique, les
Liste des participants
Lunch-Débat du 9 mars 2007 : La thermographie infrarouge ou comment voir l'invisible !
Entreprise
Fonction
Titre
Nom
Prénom
Adresse
Atelier d'architecture
Architecte
Madame
Wursch Peiris
Fabienne
Ch. De la Grève 1a
2025 Chez-le-Bart
B. Simon et Associés SA
Ingénieur
Monsieur
Simon
B.
Rue de Neuchâtel 8
2034 Peseux
Monsieur
Balanant
Thomas
Route de Pierre-à-Bot 111
2000 Neuchâtel
Monsieur
Fawer
Nicolas
Rue de la Serre 5
2000 Neuchâtel
Baxter Bioscience Manufacturing Biol-Conseils SA
Ingénieur EPF Environnement
NPA Ville
Bureau comptable
Monsieur
Donati
Philippe
Rue Paul Bouvier 12
2000 Neuchâtel
Bureau technique
Monsieur
Castella
Alain
Chemin de Fresens 5d
2024 Saint-Aubin-Sauges
Bureau technique / Architecture
Indépendant
Cimeca SA Climax Nagel & Rossel SA
Administrateur
Commune d'Auvernier
Président du Conseil communal
Deshydrair EM Microelectronic-Marin SA
Services techniques
EM Microelectronic-Marin SA
Services techniques
Monsieur
Walther
Marcel
Grand'Rue 9
2072 Saint-Blaise
Madame
Ciani-Calame
Simone
La Pelleuse 7
2207 Coffrane
Monsieur
Nagel
François
Rue du Verger-Rond 7a
2000 Neuchâtel
Monsieur
de Montmollin
Pierre
La Roche 2
2012 Auvernier
Monsieur
Manca
Gérard
CP 51
2088 Cressier
Monsieur
Leone
Rue des Sors 3
2074 Marin-Epagnier
Monsieur
Winkelmann
Rue des Sors 3
2074 Marin-Epagnier
EQUADA
Monsieur
Gaiffe
Stéphane
Daniel-JeanRichard 21
2300 La Chaux-de-Fonds
Estia SA
Monsieur
Bauer
Manuel
PSE-C
1015 Lausanne 2300 La Chaux-de-Fonds
Hôpital de La Chaux-de-Fonds
Monsieur
Perroset
Maurice
Chasseral 20
Maison d'Art'chitecture Serge Grard
Architecte
Monsieur
Frantzen
Jean
Léo Chatelain 12
2063 Fenin
Michel Weber - Architecture
Patron
Monsieur
Weber
Michel
En Buoron E9
1052 Le Mont-sur-Lausanne
Moll SA
Chef de chantier
Monsieur
Barrat
Damien
Les Vignettes
1446 Baulmes
Monsieur
Rais
Pascal
Ch. D'Entre-Bois 29
1018 Lausanne
P+ Petermann Philippin
Ingénieur HES
Madame
Perrenoud
Nicole
Av. du 1er Mars 20
2001 Neuchâtel
Planair
Bureau d'ingénieurs SIA
Crêt 108a
2314 La Sagne 2006 Neuchâtel
Nokia (Suisse) SA
Regimmob
Monsieur
Peyrot
Alain
Av. Edouard-Dubois 20 Case postale 72
Service cantonal de l'énergie
Madame
Jeannet
Sylviane
Tivoli 16
2000 Neuchâtel
Service cantonal de l'énergie
Monsieur
Juvet
Jean-Luc
Tivoli 16
2000 Neuchâtel
Service cantonal de l'énergie
Monsieur
Michaud
Steeve
Tivoli 16
2000 Neuchâtel
Service cantonal de l'énergie
Monsieur
Oreiller
Gervais
Tivoli 16
2000 Neuchâtel
Lunch-Débat du 9 mars 2007 : La thermographie infrarouge ou comment voir l'invisible !
Ingénieur
Secrétaire d'Animé
Architecte SIA dipl. EPFL
Monsieur
Steinmann
François
Chemin de la Chênaie 32b
2034 Peseux
Monsieur
Tièche
Yvan
Les Bulles 33
2300 La Chaux-de-Fonds
Monsieur
Volery
Bernard
Les Prélets 5
2046 Fontaines
Monsieur
Von Allmen
Frédéric
Courtils 20
2016 Cortaillod
Monsieur
Weber
Jacques
Wemyss 2
2014 Bôle
Monsieur
Widmer
Jean-Pierre
Rue du Château 3
2000 Neuchâtel
Monsieur
Wildhaber
J.-P.
Buchaux 34
2022 Bevaix
Monsieur
Wütrich
Claude
Rue Matile 4
2000 Neuchâtel
Monsieur
Zmoos
Jean-Pierre
2318 Brot-Plamboz
M. Raphaël Compagnon Principes de la thermographie Dr ès Sciences techn. Ingénieur Physicien EPFL, École d'ingénieurs et d'architectes de Fribourg
Thermographie infrarouge Présentation au Lunch-Débat InfoEnergie du 9 mars 2007
R. Compagnon Ecole d'ingénieurs et d'architectes de Fribourg Bd. Pérolles 80 1705 Fribourg Tel: 026 429 6611 Fax: 026 429 6600 E-Mail:
[email protected]
Plan de cet exposé • Types de cameras thermographiques • Un peu de théorie sur le rayonnement « thermique » • Le rayonnement détecté par une camera thermographique • Conséquences pour l’interprétation des images thermographiques • Images et palettes de couleurs • Visualisation des ponts thermiques
Thermographie infrarouge
-2-
Types de cameras thermographiques
Se distinguent notamment par: • La résolution de leurs capteurs: de 160x120 à 640x480 pixels • Leurs prix… de ~5000 € à ~40’000 € Il y a ~20 ans: des cameras thermographiques existaient déjà (prix ~200’000 €) mais nécessitaient un refroidissement par azote liquide… Thermographie infrarouge
-3-
Un peu de théorie… • Toute surface à température T>0[K] émet un rayonnement électromagnétique • Le spectre de ce rayonnement varie quand la température augmente: – Le maximum d’émission se déplace vers les courtes longueurs d’onde – La quantité de rayonnement émise augmente ÷ T 4
• La quantité de rayonnement émise varie selon la nature et l’état de la surface: – La quantité de rayonnement est ÷ ε (émissivité)
Thermographie infrarouge
-4-
Ondes électromagnétiques: quelques détails Les ondes électromagnétiques ont des propriétés qui diffèrent selon leurs longueurs d’onde λ [m] Pour regrouper des caractéristiques communes, on distingue des gammes de longueurs d’onde. Par exemple: Visible, Ultraviolet, Infrarouge
Thermographie infrarouge
-5-
Quelques sources de rayonnement •
Le rayonnement dit « fossile » du cosmos (-270 °C) ► micro-ondes Détecté par le satellite COBE
•
Une surface à température ambiante (10 à 20 °C) ► infrarouges Détecté par une camera thermographique
•
Le filament d’une ampoule (~2500 °C) ► visible Détecté par l’œil….
Thermographie infrarouge
-6-
Longueurs d’onde détectées par une camera thermographique • En thermographie infrarouge seules deux bandes spectrales situées dans le domaine infrarouge sont utilisées:
Plage SW (ondes courtes) 2 ≤ λ ≤ 5.5 [μm] Thermographie infrarouge
-7-
Plage LW (ondes longues) 7 ≤ λ ≤ 13 à 19 [μm] Bien adaptée pour la thermographie des bâtiments
Rayonnement détecté • Le rayonnement détecté par la camera thermographique provient de trois sources: (Cas d’une surface opaque)
Rayonnement de l’environnement réfléchi par la surface Rayonnement émis par la surface Rayonnement émis par l’air ambiant
Surface de l’objet émissivité ε Thermographie infrarouge
Et pour compliquer le tout…: le rayonnement est légèrement atténué par absorption dans l’air (facteur de transmission t) -8-
Equation de la thermographie • Equation donnant la radiance totale captée par la camera: Itot = ε ×t×Iobj + (1 - ε)×t×Ienv + (1 - t)×Iatm avec: Iobj = la radiance émise par la surface de l’objet (÷ T obj4) Ienv = la radiance émise par l’environnement (÷ T env4) Iatm = la radiance émise par l’air ambiant
(÷ T atm4)
• Une image thermographique n’a en principe que pour but de visualiser des variations de T obj • L’atmosphère et l’environnement génèrent donc des effets parasites! Thermographie infrarouge
-9-
Conséquences… • Une camera thermographique produira toujours une image… • Toutefois l’interprétation des contrastes qu’on y décèle en terme de différences de températures de surface requiert de la prudence! • Idéalement on doit connaître: – ε l’émissivité de la surface – Tenv la température équivalente de l’environnement (=sol, ciel, surfaces) situé à l’avant de la surface – Tatm la température de l’air ambiant – HR l’humidité relative de l’air ambiant pour déterminer – la distance entre la surface et la camera
t
Thermographie infrarouge
- 10 -
Deux exemples: •
Réflexion de l’environnement extérieur sur un vitrage:
•
Echauffement parasite d’une surface exposée au soleil:
Thermographie infrarouge
- 11 -
Emissivité des surfaces • Paramètre important! • Pour la plupart des matériaux diélectriques (=non conducteurs d’électricité) l’émissivité est élevée 0.8 ≤ ε ≤ 0.95 idem pour des métaux revêtus de peintures • Les métaux non oxydés ont des émissivités basses ε ≤ 0.3
• Pour les métaux oxydés: 0.5 ≤ ε ≤ 0.9 • Les incertitudes sur des mesures thermographiques sont élevées pour ε ≤ 0.5 et très élevées pour ε ≤ 0.2 • Pour les matériaux opaques: ρ=1- ε
Thermographie infrarouge
- 12 -
Image et palette de couleurs • Une image thermographique représente des quantités de rayonnement (=radiances) reçues par la camera • La conversion en une image colorée fait appel à une « palette de couleur » totalement arbitraire (on parle parfois d’image en «fausses couleurs») qui permet de visualiser des contrastes de radiances
Thermographie infrarouge
- 13 -
Exemples de palettes de couleurs -0.1°C
-0.1°C
-10
-10
-20 -20.6°C
-20 -20.6°C
-0.1°C
-0.1°C
-10
-10
-20 -20.6°C
-20 -20.6°C
Le contenu « physique » de ces images demeure toujours le même! Thermographie infrarouge
- 14 -
Une application typique de la thermographie: visualisation des ponts thermiques 20.1°C 20
Vus de l’intérieur les ponts thermiques apparaissent comme des surfaces plus froides
15
10 9.0°C
8.4°C
Vus de l’extérieur les ponts thermiques apparaissent comme des surfaces plus chaudes
5
2.1°C Thermographie infrarouge
- 15 -
Conclusions •
La thermographie infrarouge appliquée au bâtiment permet de visualiser des différences de températures sur les éléments de l’enveloppe. Ces différences de températures sont liées à la qualité ou aux défauts de l’isolation (et c’est pour cela qu’on s’y intéresse...)
•
Avec les cameras actuelles, il est très facile d’obtenir une image…
•
A cause des effets parasites, il est par contre beaucoup plus difficile d’interpréter correctement les images obtenues! Des précautions et des mesures annexes sont indispensables lors des prises de vues.
•
Ne jamais oublier…: un contraste (ou même son absence…) observé sur une image infrarouge ne correspond pas forcément à la présence (ou à l’absence…) d’un pont thermique! Seule une interprétation correcte pourra lever ce doute.
Thermographie infrarouge
- 16 -
M. Bruno Mayques Applications et résultats résultats Directeur, Bureau d'Étude Exotherm, Bevaix
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
La thermographie infrarouge. Un outil de diagnostic pour les bâtiments et les installations techniques…. Mayques Bruno Rue de la Gare 7 2022 Bevaix/NE Tél :032/846 22 51 E-mail :
[email protected]
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Oui, mais…
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
La thermographie n’est pas de la photographie! La thermographie infrarouge est une mesure de température surfacique d’un objet, issue du rayonnement infrarouge émis par cet objet. Cette mesure doit être paramétrée et des mesures annexes (température ext., humidité relative…) devront être effectuées parallèlement pour obtenir un résultat fiable et représentatif.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
La Thermographie infrarouge dans le domaine du bâtiment : • L’interprétation des thermogrammes. • Attention aux interprétations et conclusions hâtives! • Les limites de la thermographie et les conditions idéales de mesures. • Les applications de la thermographie.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
L’interprétation des thermogrammes
Ceci est une belle photographie,malheureusement le thermogramme est inexploitable.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
L’interprétation des thermogrammes
L’échelle des températures est le premier paramètre qui nous permet d’interpréter le thermogramme. Mais ce n’est pas suffisant.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
L’interprétation des thermogrammes
La mise en évidence de zones avec leur température nous permet d’affiner notre interprétation. Mais ce n’est pas suffisant.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
L’interprétation des thermogrammes
Le paramétrage du thermogramme nous permet d’obtenir une mesure exploitable: •Émissivité •Température extérieure •Température réfléchie •Affinage de la plage de température pour la palette des couleurs.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
L’interprétation des thermogrammes
Malgré le même aspect visuel, ces thermogrammes ne donnent pas la même information de température
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Méfions-nous des interprétations et des conclusions hâtives
La thermographie infrarouge
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Vu depuis l’intérieur, le problème de pont thermique est bien visible.
La thermographie infrarouge
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Les limites de la thermographie et les conditions idéales de mesures.
Le rayonnement solaire est l’un des pires ennemis du thermographiste
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Les limites de la thermographie et les conditions idéales de mesures.
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Les applications de la thermographie
La thermographie permet de voir les défauts cachés dans le bâtiment
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Les applications de la thermographie
La thermographie permet de détecter les fuites sur les systèmes de distribution de chaleur
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La thermographie infrarouge
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ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Les applications de la thermographie
La thermographie permet de détecter les problèmes d’inétanchéité des bâtiments
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Les applications de la thermographie
La thermographie permet de détecter les problèmes d’inétanchéité des bâtiments
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
La thermographie infrarouge dans le domaine du bâtiment est une technique qui nécessite : • une connaissance approfondie des phénomènes liés aux rayonnements. • une solide formation et des échanges d’expériences fréquents. • une bonne expérience sur le terrain. • une formation dans le domaine de la physique du bâtiment. • une bonne connaissance des structures des bâtiments selon leur âge. • une bonne dose d’humilité.
La thermographie infrarouge
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La Thermographie infrarouge dans le domaine des installations techniques :
La thermographie infrarouge
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La thermographie infrarouge est un outil de diagnostic incontournable de la maintenance prédictive
• Sur les installations électriques • Sur les machines tournantes • Sur les installations calorifugées • Sur les réseaux de vapeur et de chauffage à distance
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Sur les installations électriques
La thermographie permet de détecter les problèmes de serrage des bornes et de sertissage des cosses
La thermographie infrarouge
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Sur les installations électriques
La thermographie permet de détecter les problèmes de serrage des bornes et de sertissage des cosses
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Sur les installations électriques
La thermographie permet de détecter les problèmes de déséquilibre des phases
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
Sur les installations électriques Mesure d’ampérage sur les phases : • L1 =100 A • L2 =100 A • L3 =105 A •
Fusibles calibrés à 300 A
DTbrut = 7.2°C DTeffectif = DTbrut x ( Inominal / Imesuré)2 = 58°C La thermographie infrarouge
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Sur les installations mécaniques
La thermographie permet de détecter les problèmes sur les machines tournantes
La thermographie infrarouge
ExoTherm Pour une utilisation rationnelle de l’énergie
La thermographie infrarouge dans le domaine des installations techniques nécessite : • une connaissance approfondie des phénomènes liés aux rayonnements. • une solide formation et des échanges d’expériences fréquents. • une bonne expérience sur le terrain. • une formation dans le domaine de la technique (électricien, mécanicien, automaticien). • une bonne connaissance des processus industriels. • une bonne dose d’humilité. La thermographie infrarouge
