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Les systèmes d’isolation thermique externes gagnent en importance sur le marché européen de la construction. Incités par des exigences de certification énergétique de plus en plus strictes et par les réglementations relatives à l’efficacité énergétique des bâtiments, les constructeurs veillent généralement à les mettre en œuvre de manière correcte. Malheureusement, en construction neuve comme en rénovation, de nombreux mètres carrés d’isolant thermique externe ont été installés sans respecter les bonnes pratiques. Pour mieux comprendre les anomalies de l’isolation et les caractéristiques thermiques de ces produits, un groupement de sociétés incluant l’ANIT (association italienne pour l’isolation thermique et acoustique) a conduit un projet de recherche à l’aide de caméras thermiques de FLIR Systems.

L’ANIT et deux sociétés du groupement, Caparol et FLIR Systems, ont étudié les anomalies des systèmes d’isolation et leur de pose. Cette étude a été coordonnée par Tep srl, une société de services d’ingénierie spécialisée dans les essais non destructifs liés à l’efficacité énergétique des bâtiments.

Préparation d’un échantillon d’essai

Pour étudier le phénomène thermique caractérisant la pose de l’isolant externe, un échantillon de mur a été réalisé et couvert sur trois faces par des panneaux d’isolation (polystyrène expansé graphité). La couverture de la partie supérieure de l’échantillon reproduit des erreurs fréquentes, et celle de la partie inférieure est correcte, avec et sans goujons.

Analyse thermographique active

Les opérateurs ont surveillé l’échantillon de mur au cours d’un cycle de chargement et déchargement solaire, pendant lequel ils ont enregistré et analysé des images thermiques. En thermographie active, la phase de chargement est celle où la surface de l’échantillon est exposée au rayonnement solaire. Pendant la phase de déchargement, l’échantillon est à l’ombre et on surveille la dissipation de l’énergie accumulée. Pour cet essai, l’ANIT a choisi la caméra thermique FLIR T640 car elle s’est révélée la plus appropriée.

Transfert de chaleur en conditions variables

Pour analyser correctement ce qu’il se passe dans les différents cas étudiés et pour identifier les éventuelles erreurs de pose, il faut comprendre comment s’opère le transfert de chaleur en conditions variables à la surface de l’isolant.

En conditions variables (c’est-à-dire avec des températures superficielles variables), la résistance thermique, la conductivité et l’épaisseur de chaque matériau ne suffisent pas à définir le comportement thermique de la couche considérée. Il faut aussi prendre en compte sa densité et sa capacité thermique massique. Ce qui caractérise le rayonnement de la surface de l’isolant extérieur en conditions variables est un paramètre du matériau nommé effusivité thermique.

L’effusivité thermique est une mesure de la capacité du matériau à laisser pénétrer la chaleur : la température superficielle de l’isolant externe exposé au rayonnement solaire est fortement influencée par la manière dont ce matériau conduit la chaleur vers les couches inférieures et par sa capacité à accumuler la chaleur et donc à s’échauffer. Dans ce contexte, l’effusivité exprime la facilité à chauffer l’intérieur du matériau par le rayonnement solaire : plus sa valeur est faible, plus la quantité d’énergie requise est faible.

L’échantillon est composé de plusieurs matériaux dont les effusivités thermiques sont différentes : une colle (eff.=906), le polystyrène expansé graphité (eff.=27) et le PVC des goujons (eff.=530).

Analyse de l’échantillon

L’analyse montre le comportement des différents matériaux au chargement (lors de l’exposition au rayonnement) et au déchargement (à l’ombre).

a) La surface s’échauffe lorsqu’elle est exposée au soleil. Le PVC et la colle ayant une effusivité supérieure à celle du polystyrène expansé, ils restent au départ plus froids que lui, et le polystyrène chauffe plus facilement. Les goujons les joints de colle sont les points les plus froids. b) Puis l’échantillon est placé à l’ombre pour refroidir. Le PVC et la colle ayant une capacité thermique volumique supérieure, ils accumulent plus de chaleur et sont au départ plus chauds que le polystyrène expansé. Ce dernier refroidit plus rapidement ; les goujons et la colle sont les points les plus chauds.

L’analyse thermique fait apparaître clairement qu’il existe deux types de matériau superficiel : l’isolant, de conductivité thermique et de capacité thermique faibles, et la colle et les goujons en PVC, qui présent des valeurs plus élevées pour ces paramètres. Lors de l’analyse thermographique, le thermographe doit être capable d’identifier les anomalies de surface : il faut pour cela comprendre le système d’isolation thermique externe et reconnaître ce qui peut être considéré comme un défaut dans les conditions d’observation appropriées.

Caméra FLIR T640bx

ANIT a choisi la FLIR T640bx pour différentes raisons techniques. L’étude de l’échantillon nécessitait de détecter des différences de température d’environ 0,5 °C et d’enregistrer et de surveiller automatiquement les variations de température superficielle pendant différentes durées. Il fallait aussi que la caméra puisse produire des images vidéo de qualité à l’appui de l’étude du comportement thermique en surface.

La caméra FLIR T640bx s’est révélée parfaitement adaptée. La T640bx est une caméra thermique hautement performante intégrant un appareil photo de 5 Mpixels pour le visible, proposant des optiques interchangeables en option, la focalisation automatique et un grand écran LCD tactile de 4,3". Elle possède une excellente ergonomie, produit des images de qualité supérieure, d’une clarté et d’une exactitude inégalées, et offre de nombreuses possibilités de communication.

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