Caméra thermique pour la construction : types et règles de vérification d'une maison

Il est possible d'évaluer objectivement les travaux d'isolation d'une maison individuelle selon plusieurs critères. Dans la plupart des cas, il s'agit de la quantité d'énergie électrique consommée pour le chauffage et des relevés thermométriques. Mais si l'isolation thermique s'avère inefficace, il est difficile d'en trouver les causes sans un équipement spécial.

Dans de telles situations, on utilise une caméra thermique pour le bâtiment. Dans l'article que nous présentons, le principe de fonctionnement et les caractéristiques de construction de l'appareil sont détaillés. Les règles d'utilisation et de traitement des données obtenues lors de la capture thermique sont fournies.

Pourquoi réaliser une thermographie ?

L'inspection d'un cottage, d'une datcha ou d'une maison d'habitation à l'aide d'une caméra thermique de construction permet de voir sur le thermogramme ce qui se passe à l'intérieur de divers objets et structures du bâtiment, sans même les toucher. C'est ce qu'on appelle le contrôle non destructif.

Ce type d'inspection montrera l'état des canalisations de chauffage dans les murs et du plancher chauffant sans ouvrir le plâtre ou le carrelage.

Le diagnostic thermique repose sur le principe de la détection des inhomogénéités du champ thermique, ce qui permet de juger de l'état des objets examinés.

La sensibilité de certains modèles atteint des centièmes de degré, ce qui permet non seulement de voir la trace thermique à la surface des structures, mais aussi de savoir ce qui se passe à l'intérieur.

L'avantage unique des caméras thermiques modernes par rapport aux autres moyens de contrôle est précisément la possibilité de regarder à l'intérieur des objets sans en altérer l'intégrité. Même un écart minime des indicateurs de température par rapport à la norme indiquera la présence de dysfonctionnements, par exemple dans le réseau électrique.

Le contrôle d'une maison individuelle par caméra thermique permettra de résoudre des tâches très diverses :

• localiser les points de fuite de chaleur et déterminer leur degré d'intensité ;
• contrôler l'efficacité de l'écran pare-vapeur et détecter la formation de condensation sur diverses surfaces ;
• choisir correctement le type d'isolant et calculer la quantité nécessaire de matériau d'isolation thermique ;
• détecter les fuites de toiture, de canalisations et de réseaux de chaleur, les pertes de fluide caloporteur du système de chauffage ;
• vérifier l'étanchéité à l'air des fenêtres à double vitrage et la qualité de pose des blocs-portes ;
• effectuer un diagnostic de la ventilation et du système de climatisation ;
• déterminer la présence de fissures dans les murs de la structure et leurs dimensions ;
• trouver les points de blocage dans le système de chauffage;
• diagnostiquer l'état du câblage électrique et identifier les contacts faibles;
• détecter les zones de présence de rongeurs dans la maison;
• trouver les sources de sécheresse/d'humidité excessive à l'intérieur d'un bâtiment privé.

La caméra thermique de construction permet de vérifier rapidement la conformité des paramètres du bâtiment construit aux exigences techniques, d'évaluer la qualité du bien immobilier avant son achat et de diagnostiquer le fonctionnement des réseaux internes.

L'inspection de la maison par scanner thermographique avant la pose des matériaux d'isolation thermique permettra de calculer correctement les coûts d'isolation

Et après l'achèvement des travaux, la thermographie permettra de contrôler le résultat final et de détecter les défauts d'installation créant des pertes de chaleur. Le contrôle révélera également les ponts thermiques, qui peuvent être rapidement corrigés lors de la préparation de la saison hivernale.

Avant la reconstruction ou la rénovation de vieux bâtiments, l'appareil à caméra infrarouge viendra en aide pour identifier les zones les plus froides et les points d'infiltration, les problèmes de planchers chauffants, et évaluer objectivement le volume des travaux de construction prévus.

Structure et principe de fonctionnement

L'élément sensible de toute caméra thermique est un capteur qui transforme le rayonnement infrarouge de divers objets de la nature inanimée et vivante, ainsi que du fond, en signaux électriques. Les informations obtenues sont converties par l'appareil et reproduites sur l'écran sous forme de thermogrammes.

Chez tous les organismes vivants, l'énergie thermique produite par les processus métaboliques est parfaitement visible par l'équipement

Dans les appareils mécaniques, l'échauffement de certaines pièces constitutives est dû au frottement constant aux points de jonction des éléments mobiles. Dans les équipements et systèmes électriques, ce sont les pièces conductrices qui chauffent.

Après avoir visé et photographié l'objet, la caméra IR forme instantanément une image bidimensionnelle contenant des informations complètes sur les températures. Les données peuvent être sauvegardées dans la mémoire de l'appareil lui-même ou sur un support externe, ou transférées via un câble USB vers un PC pour une analyse détaillée.

Certains modèles de caméras thermiques disposent d'interfaces intégrées pour la transmission sans fil instantanée d'informations numériques. Le contraste thermique enregistré dans le champ de vision de la caméra permet de visualiser les signaux sur l'écran de l'appareil en demi-teintes d'une palette noir et blanc ou en couleur.

Les thermogrammes affichent l'intensité du rayonnement infrarouge des structures et surfaces étudiées. Chaque pixel correspond à une valeur de température spécifique.

Les irrégularités du champ thermique permettent de détecter des erreurs dans les structures techniques de la maison, des défauts de matériaux de construction, des insuffisances d'isolation thermique et des réparations de mauvaise qualité.

Sur l'écran noir et blanc de la caméra thermique, les zones chaudes apparaîtront les plus claires. Tous les objets froids seront pratiquement indiscernables.

Sur l'écran numérique couleur, les zones qui émettent le plus de chaleur s'afficheront en rouge. En diminuant l'intensité du rayonnement, le spectre se déplacera vers le violet. Les zones les plus froides seront marquées en noir sur le thermogramme.

Pour traiter les résultats obtenus par la caméra thermique, il suffit de connecter l'appareil à un ordinateur personnel. Cela permettra de réajuster la palette de couleurs sur le thermogramme afin que la plage de température souhaitée soit la plus visible possible.

Les appareils multifonctions modernes sont équipés d'une matrice-détecteur spéciale, composée d'un très grand nombre d'éléments sensibles extrêmement miniatures.

Le rayonnement infrarouge capté par l'objectif de la caméra thermique sera projeté sur cette matrice. Ces caméras IR sont capables de détecter un contraste thermique équivalent à 0,05-0,1 °C.

La plupart des modèles de caméras thermiques sont équipés d'un écran de contrôle à cristaux liquides pour afficher les informations. Cependant, la qualité de l'écran n'est pas toujours indicative d'un niveau élevé de l'équipement infrarouge dans son ensemble.

Le paramètre principal est la puissance du microprocesseur utilisé pour coder les données obtenues. La vitesse de traitement des informations joue un rôle essentiel, car les clichés pris sans trépied peuvent être flous.

Le fonctionnement des appareils de thermographie repose sur la mesure de la différence de température entre le fond général et l'objet, et sur la conversion des données obtenues en une image graphique visible à l'œil humain.

Un autre paramètre important est la résolution de la matrice. Les appareils dotés d'un grand nombre d'éléments sensibles fournissent des images bidimensionnelles de meilleure qualité que les caméras thermiques avec une résolution de matrice-détecteur inférieure.

Cette différence s'explique par le fait qu'une plus petite surface de l'objet étudié correspond à chaque cellule sensible. Dans les images graphiques à haute résolution, les bruits optiques sont presque imperceptibles.

Types de caméras thermiques

L'inspection d'une maison individuelle pour les pertes de chaleur par caméra IR permet d'effectuer des mesures extrêmement précises et une analyse qualitative de tous les indicateurs de température. Ensuite, sur la base des données obtenues rapidement, il est possible de réaliser judicieusement des travaux de réparation et/ou de modernisation du bâtiment résidentiel.

Pour le diagnostic par thermographie, deux types d'appareils sont utilisés :

• caméras thermiques fixes ;
• caméras infrarouges portables.

Les appareils fixes sont principalement utilisés dans les entreprises industrielles. Ils sont destinés à la vérification régulière de l'état des réseaux électriques et à la surveillance constante des équipements techniques complexes. Les systèmes de thermographie fixes sont réalisés sur des matrices semi-conductrices de photodétecteurs.

À l'aide de caméras thermiques portables, on réalise des audits énergétiques des immeubles résidentiels et des constructions privées. Ces appareils sont utilisés à la fois pour des contrôles locaux ponctuels et pour le diagnostic complet des maisons.

Les caméras thermiques portables sont développées à partir de microbolomètres non refroidis en silicium et conviennent parfaitement pour une utilisation dans des endroits difficiles d'accès.

La thermographie est une méthode d'inspection sans contact efficace, qu'il est judicieux de combiner avec l'utilisation d'une porte soufflante pour mesurer et contrôler l'étanchéité à l'air des bâtiments.

Selon les capacités fonctionnelles, on distingue trois types de caméras thermiques :

1. Appareils d'observation — ils assurent uniquement la visualisation de divers objets à contraste thermique, souvent en monochrome.
2. Dispositifs de mesure — ils créent une image graphique dans le domaine du rayonnement infrarouge et attribuent à chaque point du signal lumineux une valeur de température spécifique.
3. Pyromètres visuels — ils sont conçus pour les mesures de température sans contact et la visualisation du champ thermique d'objets spécifiques afin de détecter les zones présentant des écarts par rapport aux valeurs normales.

Le prix des bons récepteurs de rayonnement thermique fonctionnels commence à partir de 3000 dollars. Leur achat pour une inspection ponctuelle d'une maison n'est tout simplement pas rentable. Aujourd'hui, de nombreuses entreprises proposent des caméras thermiques de construction à la location à la journée. C'est un service très pratique.

Vous pouvez également commander une inspection thermographique professionnelle complète d'un cottage/maison. Le coût moyen de la prise de vue thermique est de 5 dollars par mètre carré de surface d'un bien résidentiel privé.

En règle générale, le coût des caméras thermiques est un indicateur de leur fonctionnalité. Mais même les modèles économiques effectuent efficacement des diagnostics infrarouges. Par conséquent, lors du choix, il convient de se baser sur les caractéristiques techniques de base et la capacité à résoudre des tâches spécifiques.

Les capacités fonctionnelles des caméras thermiques dépendent de la résolution du capteur infrarouge, de sa sensibilité et de la plage de température de fonctionnement.

Un grand avantage est la présence de fonctions supplémentaires, à savoir : le zoom numérique, le pointeur laser, la création d'annotations sur les thermogrammes, la signalisation chromatique réglable, la détermination des zones présentant les valeurs de température maximales et minimales.

Les divers accessoires – objectifs grand angle amovibles, téléobjectifs pour détailler les zones critiques, trépieds pliables et boîtiers de stockage des batteries – simplifieront considérablement le diagnostic thermographique de la maison.

Règles d'utilisation de la caméra thermique

L'objectif principal d'une inspection thermographique est de détecter sans erreur les pertes de chaleur et les défauts de fonctionnement des systèmes techniques, ainsi que d'identifier les éventuels points faibles d'un bâtiment résidentiel en phase de construction.

Le diagnostic thermographique des bâtiments comprend :

• l'inspection dans la région infrarouge à ondes longues du spectre, dans la plage de 8 à 15 µm ;
• la construction d'une carte thermique des objets et surfaces examinés ;
• le suivi de la dynamique des processus thermiques ;
• le calcul précis des flux thermiques.

L'inspection d'un bien résidentiel est effectuée à la fois à l'extérieur et à l'intérieur du bâtiment. Dans le premier cas, la thermographie infrarouge permet de détecter des défauts importants d'infiltration d'air à travers l'enveloppe du bâtiment et des défauts d'isolation. Dans le second, elle révèle des erreurs dans le fonctionnement du système de chauffage et du réseau d'alimentation électrique.

Il est préférable d'effectuer un diagnostic thermographique pendant la saison froide, lorsque la différence de température entre l'extérieur et l'intérieur est supérieure à 10 degrés Celsius.

Plus l'écart de température est important, plus les résultats de l'inspection sont précis. De plus, pour obtenir des données correctes, le bâtiment résidentiel inspecté doit être chauffé en continu pendant au moins 48 heures. En été, il est pratiquement inutile d'inspecter un bâtiment avec une caméra thermique en raison de la différence de température minimale.

L'inspection des bâtiments à l'aide de récepteurs de rayonnement thermique montre la répartition des champs de température sur les surfaces des objets ou des structures à un moment donné. Par conséquent, la réalisation d'une prise de vue avec une caméra infrarouge dépend fortement d'un certain nombre de conditions, dont le respect est essentiel pour obtenir des résultats corrects.

Le fonctionnement de l'appareil est affecté par le vent fort, le soleil et la pluie. Sous leur influence, la maison se refroidira ou se réchauffera, ce qui rendra l'inspection inefficace. Les structures et surfaces examinées ne doivent pas être exposées à la lumière directe du soleil ou au rayonnement réfléchi pendant les 10 à 12 heures précédant le début du diagnostic thermographique.

Il est recommandé de maintenir les blocs de portes et de fenêtres en position fixe pendant 12 heures avant la prise de vue avec la caméra infrarouge et pendant l'inspection du bâtiment.

Avant de commencer l'inspection de la maison, vous devez définir les paramètres de base sur l'appareil, à savoir :

• définir les limites inférieure et supérieure de température ;
• régler la plage de prise de vue thermographique ;
• choisir le niveau d'intensité.

Les autres indicateurs sont ajustés en fonction du type d'isolation thermique, des matériaux des murs et des planchers. L'audit énergétique d'une maison individuelle commence par l'inspection des fondations, de la façade et de la toiture du bâtiment.

À ce stade, il est très important de procéder à un diagnostic minutieux, car les zones sur un même plan diffèrent considérablement et les récepteurs de rayonnement thermique le montreront nécessairement.

Après la vérification de la partie extérieure, on procède aux mesures de diagnostic à l'intérieur du bâtiment résidentiel. On y détecte environ 85 % de tous les défauts de construction et dysfonctionnements des systèmes techniques.

La prise de vue est effectuée en direction des blocs de fenêtres vers les portes, en examinant lentement toutes les ouvertures techniques et les murs. Les portes entre les pièces sont laissées ouvertes pour stabiliser les flux d'air chauffé et minimiser les risques d'erreurs de mesure.

Le contrôle par thermographie implique une vérification progressive des différentes zones des structures enveloppantes, qui doivent être dégagées pour la prise de vue avec une caméra infrarouge. Pour cela, il faut libérer l'espace sous les fenêtres et permettre un accès sans obstacle aux plinthes et aux coins.

Les murs doivent être débarrassés des tapis, tableaux, vieux papiers peints décollés et autres objets qui gênent la vision directe de l'objet étudié pendant la thermographie intérieure du bâtiment.

Les maisons équipées de radiateurs de chauffage sont généralement photographiées uniquement depuis l'extérieur. Le diagnostic des façades est effectué dans des conditions météorologiques favorables – absence de brouillard humide, de fumée et de précipitations.

Interprétation des données obtenues

Les appareils de thermographie enregistrent un écart de température à partir de 3 °C, ce qui apparaîtra sur le thermogramme sous la forme d'une zone anormale dans un spectre de couleurs caractéristique. Cependant, l'image spectrale elle-même n'est pas une justification suffisante pour considérer la zone diagnostiquée comme défectueuse.

Pour toutes les zones anormales, il est nécessaire d'effectuer des calculs thermotechniques et ensuite de tirer des conclusions sur l'état des objets étudiés.

C'est pourquoi un logiciel instrumental est fourni avec les caméras thermiques portables pour l'analyse qualitative et quantitative des thermogrammes, ainsi que pour la création de rapports.

Tout cela signifie qu'aucune formation spéciale n'est requise pour utiliser une caméra infrarouge. Après avoir étudié le manuel d'utilisation, il est facile d'effectuer soi-même une inspection thermographique et de traiter les résultats dans le programme fourni. Après analyse des indicateurs obtenus, l'application fournira une évaluation experte des images.

De plus, les informations collectées par l'équipement peuvent être transférées vers des programmes de traitement de données statistiques – des tableurs ou des utilitaires techniques spéciaux, comme MathLab.

Il convient également de noter que la caméra thermique peut donner des résultats incorrects en cas de mauvais réglage. De telles situations se produisent lors de l'examen de surfaces comme le verre, le carrelage brillant ou le miroir.

Le rayonnement infrarouge des objets proches se reflétera sur ces surfaces, ce qui entraînera une distorsion des thermogrammes. Pour déterminer correctement la température des surfaces réfléchissantes dans les caméras thermiques, il est nécessaire de configurer des coefficients de correction supplémentaires.

Il faut également prendre en compte le rayonnement froid qui peut se refléter sur les fenêtres et le toit d'un bâtiment résidentiel. Le thermogramme obtenu peut être nettement plus froid que l'état réel de la maison.

La méthode quantitative d'analyse de la distribution des champs de température à la surface des structures ne prend pas en compte le coefficient d'émissivité et le rayonnement de fond de l'environnement. Peu importe que la prise de vue soit effectuée par une caméra IR sur place ou que les résultats soient traités par un logiciel.

Lors de la réalisation de diagnostics à l'intérieur d'un bâtiment, des résultats plus fiables sont obtenus, car les conditions climatiques extérieures n'affectent pas les surfaces étudiées. Les thermogrammes finaux, après traitement par les logiciels appropriés, correspondent à la réalité.

L'utilisation d'une caméra thermique de construction permet d'évaluer objectivement la qualité de l'isolation thermique d'un bâtiment, de détecter les ponts thermiques et l'affaissement de l'isolant, ainsi que de trouver les dommages cachés et les défauts d'installation des blocs de fenêtres, des ouvertures de portes, les joints de toiture, de murs et de planchers mal exécutés.

Le diagnostic infrarouge permet d'effectuer correctement, et donc de manière économique, les travaux visant à minimiser les pertes de chaleur dans un bien résidentiel, réduisant ainsi les coûts d'isolation du sol et d'isolation thermique des autres structures.

La réalisation de la procédure d'investigation permettra de choisir judicieusement l'isolant pour les murs et pour le plafond d'un bâtiment privé. En conséquence, les dépenses de chauffage d'une maison individuelle seront réduites.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le principe de fonctionnement d'une caméra thermique, la vérification d'un bâtiment après isolation pour détecter les défauts et l'interprétation correcte des images infrarouges dans la vidéo :

Les fonctionnalités des scanners thermographiques :

Vidéo sur la façon de réaliser une analyse et de créer un rapport technique de diagnostic d'une maison avec un appareil de thermographie en utilisant le module logiciel Testo IRSoft :

Aujourd'hui, l'inspection thermographique par caméra IR est une technologie avancée de surveillance non destructive qui permet de contrôler l'état de diverses structures, réseaux de communication et équipements électriques.

L'étude des pertes de chaleur à l'aide d'une caméra thermique est réalisée pour prévenir les situations d'urgence, détecter les défauts d'isolation thermique et d'étanchéité, et identifier les dysfonctionnements des systèmes techniques de la maison.

Avez-vous de l'expérience dans l'utilisation d'une caméra thermique pour inspecter les points faibles de votre maison de campagne ou de votre appartement ? Peut-être pouvez-vous partager des informations utiles sur la détection des pertes de chaleur par les structures du bâtiment ? N'hésitez pas à écrire des commentaires, poser des questions et publier des photos sur le sujet de l'article dans le bloc ci-dessous.