Les caméras FLIR assurent l'analyse et le diagnostic des systèmes d'isolation thermique externes

Les systèmes d'isolation thermique externes revêtent une importance croissante sur le marché européen du bâtiment. Encouragés par les exigences toujours plus strictes des certifications énergétiques et des réglementations environnementales, les professionnels du bâtiment accordent une attention accrue à l'efficacité de la pose de ces systèmes. Malheureusement, bien des mètres carrés d'isolation thermique externe ont été installés sur des immeubles neufs ou anciens en dépit des bonnes pratiques. Pour mieux comprendre les anomalies présentes dans les installations d'isolation, ainsi que les caractéristiques thermiques de ces produits, un consortium d'entreprise, incluant notamment l'Association italienne d'isolation thermique et acoustique (ANIT), a mené une étude avec l'aide de caméras infrarouge de FLIR Systems.

Une étude visant à détecter les anomalies dans les systèmes d'isolation et leur installation a été conduite par l'ANIT et deux sociétés membres de cette organisation, viz. Caparol et FLIR Systems. L'étude était coordonnée par Tep srl, un cabinet de services d'ingénierie spécialisé dans les tests non invasifs d'efficacité énergétiques dans le secteur du bâtiment.

Construction d'un spécimen de test

Pour étudier les phénomènes thermiques qui caractérisent l'installation de systèmes d'isolation thermique externes, un spécimen de test a été construit et couvert sur trois côtés de panneaux d'isolation thermique (EPS avec additif en graphite). Dans la partie supérieure du spécimen, le revêtement des murs comportait des erreurs de pose classiques, tandis que la partie inférieure avait été correctement réalisée, avec et sans goujons en EPS.

Analyse thermographique active

L'un de ces faux murs a été surveillé et analysé pendant un cycle solaire de charge et de décharge, et des images thermiques ont été régulièrement enregistrées. La thermographie est activée et la charge est réalisée par l'impact de radiations solaires sur la surface du spécimen de test. Pendant la phase de décharge, la structure qui a accumulé de l'énergie est ensuite surveillée pendant toute la période de dissipation à l'ombre. Pour ce test, l'ANIT a opté pour la caméra infrarouge FLIR T640 qui était la mieux adaptée à la tâche.

Transmission de la chaleur dans différentes conditions

Pour analyser correctement le phénomène dans les différents cas mis en évidence par l'analyse thermographique, et pour comprendre les possibles anomalies dans la pose, il faut comprendre les bases des transferts de chaleur dans les différentes conditions de la surface de l'isolation.

Lors d'un transfert de chaleur dans des conditions variables (autrement dit, avec des températures de surface variables), la résistance thermique, la conductivité et l'épaisseur de chaque matériau ne suffisent pas à définir le comportement thermique des différentes couches. En effet, la densité et la chaleur spécifique des matériaux doivent également être prises en compte. Le paramètre qui caractérise les matériaux dans des conditions variables associées à la radiation de surface d'une structure équipée d'une isolation thermique est appelé « effusivité thermique ».

L'effusivité thermique mesure la capacité de pénétration de l'énergie thermique d'un matériau : la température de surface de l'isolant thermique externe soumis aux radiations solaires est fortement influencée par la façon dont le matériau de la surface conduit la chaleur dans les couches inférieures de l'isolant, ainsi que de la capacité du matériau à accumuler la chaleur, autrement dit, à se réchauffer. Dans ce contexte, l'effusivité exprime la facilité avec laquelle le matériau est chauffé à l'intérieur par des radiations solaires : plus la valeur est faible, plus la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer le matériau est faible également.

Le spécimen de test comprend plusieurs matériaux ayant différentes valeurs d'effusivité thermique : adhésif (eff. = 906), EPS avec additif en graphite (eff. = 27) et PVC (goujons) (eff. = 530).

Analyse du spécimen de test

L'analyse des caractéristiques des matériaux montre les différents comportements de charge énergétique causés par les radiations, puis la décharge qui s'ensuit à l'abri du soleil.

a) Soumise à une radiation solaire, la surface se réchauffe. Le PVC et l'adhésif présentent une effusivité supérieure à l'EPS et sont donc, au départ, plus froids que l'EPS. L'EPS se réchauffe plus facilement. Les goujons et les joints adhésifs sont les points les plus froids.
b) Ensuite, le spécimen de test est refroidi à l'ombre. Le PVC et l'adhésif ont une capacité de chaleur volumétrique supérieure et ont accumulé plus d'énergie thermique ; ils sont donc plus chauds au départ que l'EPS. L'EPS refroidit plus rapidement ; les goujons et les joints adhésifs deviennent alors les points les plus chauds.

Un graphique de température présentant la partie supérieure du spécimen met en évidence un matériau isolant ayant une faible conductivité thermique et une capacité thermique limitée, et montre que l'adhésif et les goujons en PVC ont une conductivité thermique élevée et une capacité thermique supérieure. Suite à la radiation solaire, l'isolant refroidit plus vite parce que la quantité d'énergie stockée est inférieure ; autrement dit, il présente une capacité thermique volumétrique inférieure.

L'analyse thermique met nettement en évidence deux types de surfaces différentes : un matériau isolant ayant une faible conductivité thermique et une capacité thermique limitée, et l'adhésif et les goujons en PVC, qui ont une conductivité thermique élevée et une capacité thermique supérieure. Lors de la réalisation d'une analyse thermographique, le thermographe doit faire attention à ce qu'il identifie comme une anomalie de surface : il faut comprendre le système d'isolation thermique externe et savoir ce qui peut, dans des conditions environnementales adaptées, être considéré comme un défaut.

Caméras FLIR T640bx

L'ANIT a opté pour la FLIR T640bx en raison de la diversité de ses besoins techniques. Pour étudier le spécimen de test, il fallait pouvoir explorer des écarts de température de 0,5 °C, et enregistrer automatiquement des variations de la température de surface au cours de différentes périodes. La caméra devait également pouvoir produire des images vidéo de qualité attestant de l'étude active du comportement thermique de la surface.

La caméra FLIR T640bx a relevé le défi haut la main. La T640bx est une caméra thermique hautes performances intégrant une caméra pour lumière visible de 5 MP, des options d'objectif interchangeable, l'auto-focus, et un grand écran tactile LCD de 4,3". Elle offre à la fois une ergonomie exceptionnelle et une qualité d'image supérieure, avec une netteté et une précision sans égale, ainsi que de nombreuses options de communication.