Les caméras thermiques, un instrument de mesure devenu essentiel dans le domaine du bâtiment

Pour évaluer la performance énergétique, détecter des anomalies et effectuer des diagnostics rapides et précis, les caméras thermiques sont devenues un outil indispensable à l’amélioration de la performance énergétique des bâtiments ou à la détection des vices de construction. Elles vont permettre aussi de contrôler les équipements de chauffage, climatisation ou ventilation, ainsi que les installations électriques. Ces caméras sont de plus en plus associées à des logiciels d’analyse et d’édition de rapports ou de thermogrammes pour les rendre encore plus performantes.

La thermographie d’un bâtiment permet de détecter les pertes calorifiques © testo

En quelques années, la thermographie à l’aide de caméras thermiques performantes et simples à utiliser est devenue incontournable dans le domaine du bâtiment. Elle va être mise en œuvre aussi bien par des artisans, des bureaux d’études, des architectes et experts en bâtiment, des installateurs, que des propriétaires.
Ces caméras vont permettre d’inspecter le bâtiment pour le contrôle de la performance énergétique, de vérifier le bon fonctionnement des systèmes de chauffage ou de climatisation, de visualiser les ponts thermiques, les fuites d’air, les défauts d’isolation, mais aussi la présence d’humidité ou de moisissures.

 

Thermogrammes de parties intérieures ou extérieures d’un bâtiment © Testoon

Comme l’explique Jean-Michel Catherin, PDG de Testoon, société spécialiste des équipements de test, de mesure et de contrôle, « la caméra thermique ou caméra infrarouge enregistre et retranscrit les différentes ondes de chaleur présentes sur une cible précise comme une maison, un immeuble ou un équipement. Ces caméras permettent de connaître de manière précise la température surfacique d’un endroit donné comme la façade d’une maison afin d’observer les ponts thermiques, d’obtenir des images radiométriques précises et de qualité, pour, par la suite, les analyser ou faire un rapport ».

De nombreuses applications pour la thermographie des bâtiments

Visualisation sur tablette de la thermographie d’une maison © testo

La thermographie pourra être utilisée aussi bien à l’intérieur qu’à l’extérieur des bâtiments et pendant tout leur cycle de vie. Lors de la construction et de la réception des travaux, elle va permettre d’évaluer l’isolation thermique, de détecter d’éventuels défauts de construction et d’attester de la qualité et de la bonne réalisation des travaux. Pour un bâtiment existant, elle va aider à établir des conseils en rénovation énergétique en montrant les isolations déficientes, les ponts thermiques, les pertes d’énergie sur les fenêtres et les portes extérieures ou les toitures. Comme le souligne Jean-Michel Catherin, « cette recherche de fuites peut se faire de près pour les fenêtres ou un mur avec une caméra assez simple, mais peut aussi se faire pour l’ensemble d’un bâtiment avec une caméra plus sophistiquée à grand angle et grand capteur ou encore par des techniques de traitement d’images qui restent complexes et nécessitent une expertise ».

 

Mais les mesures par caméra thermique ne vont pas se limiter à l’extérieur ou à l’enveloppe des bâtiments ; elles vont permettre de contrôler des équipements et installations essentiels pour apprécier et mesurer les performances thermiques de ces bâtiments, mais aussi de capter des images thermiques du côté intérieur d’un bâtiment ou d’un élément de construction.

Détection d’humidité dans un bâtiment © Testoon

Ces caméras vont être mises en œuvre pour contrôler rapidement et de manière sûre les installations de chauffage (radiateurs, canalisations…) avec, par exemple, la détection de températures irrégulières pour les radiateurs. Il va également être possible de traquer des fuites dans les canalisations pour un chauffage au sol et de localiser ces fuites sans gros travaux ou démolition de sols. Une caméra thermique peut aussi être utilisée dans le « Blower Door Test », ou test d’infiltrométrie, pour contrôler l’étanchéité à l’air d’une nouvelle construction : le bâtiment est mis en dépression pour détecter les fentes et joints non étanches qui laissent pénétrer l’air froid, la caméra permettant de localiser ces entrées d’air qui peuvent entraîner des pertes de chaleur importantes et des frais de chauffage élevés.

Thermographie d’un bâtiment avec une caméra thermique testo 883 © testo

L’humidité peut aussi se déposer à ces endroits et la caméra peut être utilisée pour détecter cette humidité avec mesure de température et calcul du point de rosée. Le risque de moisissures s’affiche alors à l’écran avant d’être visible. Ainsi, explique Jean-Michel Catherin, « Flir a une gamme de caméras MR avec thermohygromètre, humidimètre de surface et caméra infrarouge pour identifier les zones à risque et prendre à temps les mesures requises conte la formation des moisissures dans ces zones. Et certaines caméras Flir associent la fonction MSX qui intègre des détails de l’image visible détourée à l’image thermique complète. L’objectif de cette superposition est d’aider à l’analyse de l’image par les non-spécialistes ».

Détection d’humidité dans un bâtiment © Testoon

Ne pas négliger l’efficacité énergétique des installations techniques

Mesures thermiques de radiateur © testo

Dans les installations techniques des bâtiments tertiaires ou industriels, l’efficacité énergétique prend de plus en plus d’importance, en particulier dans le cadre du décret tertiaire et du décret BACS pour la mise en œuvre obligatoire d’un système d’automatisation et de contrôle BACS (Building Automation and Control System).

Détection de circuits de chauffage dans le sol © Testoon

L’expérience montre qu’il y a un grand potentiel d’économies d’énergie en détectant tout problème dans les radiateurs, les tuyauteries de vapeur et d’eau chaude, les plafonds chauffants ou rafraîchissants ou les circuits de chauffage dans les sols. L’utilisation d’une caméra thermique par un professionnel va permettre d’identifier et localiser rapidement d’éventuels problèmes ou dysfonctionnement et d’agir sans tarder. Cela va particulièrement concerner les entreprises de Facility Management qui peuvent avoir à gérer de nombreux immeubles avec des installations très diverses.

Identification d’équipement par QR code pour le Facility Management © testo

L’inspection des installations électriques, en particulier celles liées aux équipements de ventilation, chauffage ou climatisation, est importante pour détecter des échauffements liés à des surcharges au niveau des installations de distribution ou des appareils eux-mêmes, ou des problèmes de contacts électriques défectueux. Cela peut permettre d’anticiper des pannes graves, des arrêts, voire des incendies. Une inspection régulière de toutes ces installations à l’aide d’une caméra thermique aide à réduire tous ces risques.

Mesure thermographique d’un tableau électrique pour détection d’un point chaud © testo

Lorsqu’un bâtiment intègre la production d’énergie électrique à l’aide de panneaux photovoltaïques, il est important de contrôler deux paramètres : la sécurité des équipements et composants (panneaux, onduleurs, raccordements…) pour éviter tout risque électrique ou d’incendie et le contrôle de sa puissance. Les petites et grandes installations photovoltaïques peuvent être contrôlées à distance, sans contact, à l’aide d’une caméra thermique pour détecter des dysfonctionnements et vérifier leur rendement optimal.

Mesure thermographique de panneaux photovoltaïques © testo

Des appareils de mesure de plus en plus abordables avec des performances en constante progression

Caméra Flir ONE associée à un smartphone © Testoon

En quelques années, les prix ont beaucoup baissé et il est possible de trouver des caméras thermiques d’entrée de gamme pour quelques centaines d’euros, comme la caméra FLIR ONE Pro LT utilisant l’affichage sur smartphone avec une résolution de 60 x 80 pixels.

Jean-Michel Catherin considère que « les fabricants ont travaillé ces dernières années sur l’ergonomie, mais aussi sur la miniaturisation avec des caméras intégrées dans un smartphone, mais aussi des caméras légères qui peuvent être embarquées dans un drone. Il faut aussi noter une amélioration du ratio performances/coûts pour arriver à une véritable démocratisation de ce produit ; à 500-1000 €, la caméra est à la portée d’un artisan ou d’un architecte, alors qu’il y a 10 ans, la thermographie infrarouge était une affaire de spécialiste, pour des prestations onéreuses liées au coût des matériels. Il y a aujourd’hui plusieurs niveaux d’usage de ces caméras.

Le premier niveau est de voir, faire un constat de défaut (isolation, circuit électrique qui chauffe…) ; il suffit alors d’une caméra relativement simple.

Le deuxième niveau est la mesure, pour avoir une information de température, par exemple pour un point chaud ou froid.

Le troisième niveau est le stockage d’images pour assurer la traçabilité, pour répondre à un besoin de documentation ou d’envoi au client.

Le quatrième niveau est l’analyse et le traitement de l’image dans un logiciel (poser des thermomètres, changer des palettes de couleur…).

Le cinquième niveau sera la rédaction d’un rapport complet par un spécialiste.

Nous travaillons avec toutes les marques leaders comme Fluke, testo, Flir, Chauvin Arnoux et, depuis 2021, avec Hikmicro qui offre un bon rapport prix/performances avec un très bon traitement de l’image ».

Gamme de caméras proposées par Testoon © Testoon
Thermographie des ouvertures d’un bâtiment © testo

Comme le confirme Benjamin Gniech, responsable marketing et produits de testo France, « la thermographie est devenue de plus en plus abordable pour du contrôle, par exemple pour un artisan chauffagiste pour constater un défaut, mais aussi pour le montrer au client ou pour visualiser une fuite dans un plancher chauffant. Mais ce sont aussi des objets connectés que l’on va pouvoir utiliser avec un smartphone ou une tablette pour visualiser le thermogramme ou générer un rapport de façon quasi instantanée avec les préconisations et les argumentations pour l’envoyer au client et avoir aussi la traçabilité. Pour les entreprises de Facility Management qui peuvent avoir des centaines d’équipements à contrôler régulièrement ce peut être l’identification par QR code de ces équipements.

Deux caractéristiques sont importantes : la résolution des capteurs, à partir de 120 x 160 pixels pour faire de la thermographie dans le bâtiment et une sensibilité thermique la plus faible possible (inférieure à 100 à 120 mK). C’est cette sensibilité thermique qui a progressé et qui est importante, car plus la sensibilité thermique est élevée, plus les différences de température pouvant être détectées et visualisées par une caméra thermique sont petites ».

Une offre des constructeurs adaptée à tous les besoins des professionnels et en constante évolution

Caméra thermique Chauvin Arnoux CA 1954 © Chauvin Arnoux

Chauvin Arnoux a développé dans son bureau d’études parisien la caméra C.A 1954 DiaCam2 qui complète la gamme C.A 1900 et C.A 1950. Selon Marlyne Epaulard, directrice de la communication du groupe Chauvin Arnoux, « cette caméra conçue pour l’analyse des bâtiments, neufs ou anciens, et la maintenance industrielle regroupe un concentré d’intelligence technologique et ergonomique. Le “focus free” avec champ de vision 38° x 28° et le pointeur laser de la caméra assurent une image nette automatiquement à n’importe quelle distance de l’objet visé. Le technicien a la possibilité d’enregistrer ses commentaires vocaux directement sur l’image pointée grâce à la fonctionnalité oreillette Bluetooth. À l’instar des derniers appareils de mesure du groupe, la caméra thermique C.A 1954 DiaCAm2 est compatible via Bluetooth à d’autres appareils de mesure thermomètres et thermohygromètres pour permettre la prise de mesure de température ambiante, humidité, point de rosée ou pinces et multimètres pour la mesure électrique.

Le logiciel CAmReport, fourni gratuitement, permet la création de rapports automatiques exportables aux formats Word ou PDF. Des tableaux de résultats affichent rapidement l’ensemble des informations et outils d’analyse du thermogramme et le logiciel permet la fusion automatique des images thermiques et réelles enregistrées simultanément ».

Caméra testo 883 pour thermographie d’un bâtiment © testo

Fluke propose une large gamme de caméras thermiques portables pour la maintenance préventive, les inspections d’équipements électriques ou de climatisation et les diagnostics dans les bâtiments résidentiels, tertiaires et industriels.

Les produits comme les gammes TiS et PTi sont plutôt destinés aux techniciens et prestataires de service qui exigent des images et fonctionnalités de qualité à prix abordable pour effectuer des évaluations rapides ou des inspections intermittentes. Dans ces gammes, la caméra infrarouge compacte PTi 120 est facile à utiliser pour des inspections d’équipements HVAC ou la détection de points chauds. Cette caméra dotée d’un écran LCD 3,5’’ se glisse dans la poche, mais est dotée de la technologie IR-Fusion et capture automatiquement une image numérique de lumière visible en même temps qu’une image infrarouge. Et grâce à Fluke Connect Asset Tagging, plus besoin de trier ou d’organiser les images infrarouges, il suffit de scanner le QR code de l’équipement pour stocker l’image et les informations horodatées dans des dossiers prédéfinis.

Pour les utilisateurs professionnels qui demandent des images de qualité, des fonctionnalités et des caractéristiques avancées pour des diagnostics poussés dans le bâtiment (enveloppe du bâtiment, défauts de construction), Fluke propose ses gammes Ti et TiX. Une caméra comme la Ti480 PRO dispose d’une mise au point automatique LaserSharp™ avec télémètre laser intégré, des objectifs interchangeables ne nécessitant aucun étalonnage et la technologie IR-Fusion avec des possibilités d’alarmes et de marqueurs en couleur. Le logiciel Fluke Connect assure le suivi, l’analyse et la génération de rapports personnalisés et l’exportation des images dans le cloud.

Utilisation du logiciel testo IRSoft pour création de rapports thermographiques © testo

Une sensibilité thermique élevée est une condition impérative pour les caméras thermiques destinées à la thermographie des bâtiments. Souvent, des différences de température minimes doivent en effet être détectées, par exemple pour localiser les canalisations de chauffage et les fuites.

Le fabricant allemand testo, l’un des leaders mondiaux dans le domaine des solutions de mesure portatives et stationnaires, propose une gamme de caméras thermiques test 8XX. Pour les applications de thermographie et de conseil en rénovation des bâtiments, testo conseille la nouvelle caméra testo 883.

Caméra thermique Hikvision M30 © CCI-Turbotronic

Benjamin Gniech explique : « Cette caméra testo 883 a une résolution infrarouge de 320 x 240 pixels, extensible à 640 x 480 pixels avec la technologie SuperResolution intégrée. La sensibilité thermique <40 mK permet de mettre en évidence des différences de température infimes. Pour une thermographie précise des bâtiments éloignés, l’objectif standard peut être remplacé par un téléobjectif. De plus, la mise au point manuelle donne le plein contrôle de l’image thermique.

Cette caméra possède la fonction testo ScaleAssist pour un réglage automatisé du contraste permettant une évaluation optimale de l’enveloppe du bâtiment, ainsi qu’un mode humidité pour détecter les risques de moisissures au niveau des failles thermiques en l’associant à un thermohygromètre testo 605i.

La thermographie au plus haut niveau requiert plus qu’un simple système de caméra moderne. Un logiciel d’analyse performant est décisif pour permettre une analyse et une évaluation rapides et aisées des thermogrammes ainsi que leur documentation dans un rapport. Le logiciel libre de licence testo IRSoft a été spécialement développé pour répondre à ces exigences. Il contient des fonctions d’analyse complètes et se caractérise par une manipulation intuitive et une grande simplicité d’utilisation. »

Serge Van de Velde, dirigeant de Comptoir Commercial International, maison mère du distributeur français Turbotronic, explique les choix retenus par sa société pour les caméras thermiques.

« Nous distribuons plusieurs marques pour couvrir toutes les applications et besoins du marché. Turbotronic est un “Master distributeur” du leader mondial Flir qui offre une gamme complète, des modèles Flir C5 ou la série Ex avec des résolutions de 320 x 240 pixels, la connectivité Wi-Fi via l’application Flir Tools et la fonction MSX pour enrichir les images IR de détails visuels. La marque Seek propose des caméras compactes utilisant l’écran d’un smartphone. Nous entretenons également une collaboration récente avec la nouvelle marque Hikmicro qui se place en entrée de gamme avec un très bon niveau de performances et de qualité. Ainsi, leur caméra M30 a une résolution thermique de 384 x 288 pixels, un NETD < 35 mK et une plage de mesure de -20 à +550 °C. » 

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Quels critères de choix pour une caméra thermique ?

Jean-Michel Catherin, PDG de Testoon, nous donne quelques critères pour aider à choisir la caméra la mieux adaptée à votre application ou métier.

1- La taille du capteur

Le capteur microbolomètre est constitué d’une matrice de plusieurs détecteurs infrarouges. La quantité totale de détecteurs va déterminer directement la résolution totale de l’image et la qualité de l’image, mais va jouer également un rôle sur le champ de vision.

2- La sensibilité thermique (NETD)

C’est la capacité de la caméra à détecter une différence de température faible. C’est un critère important pour les applications où les écarts de température sur une même image sont faibles. Les meilleures caméras atteignent des NETD inférieurs à 0,02 °C.

3- Champ de vision horizontal et vertical

Le champ de vision est exprimé en angle horizontal (HFOV) et vertical (VFOV), on parle d’angle d’ouverture. Plus l’angle d’ouverture est grand et plus la caméra visualisera un champ large pour une même distance. Pour les caméras de haut de gamme il est possible de changer d’objectif afin d’adapter l’angle de vision de la caméra à son application.

4- Le champ de vision instantané (IFOV)

L’IFOV est la résolution spatiale du capteur thermique/infrarouge et représente le plus petit élément que la caméra peut détecter. Il est déterminé par le champ de vision et la taille du capteur.

5- La plage de température

C’est la plage de température que pourra mesurer la caméra, par exemple de -30 à +350 °C. Cette température peut monter à + 2 000 °C pour des applications industrielles.

6- La mise au point

C’est un paramètre très important pour la caméra, car la mise au point joue sur la netteté de l’image et donc, au final, sur la précision de la mesure : une mauvaise mise au point impliquera une mauvaise mesure et une mauvaise interprétation des résultats. Cette mise au point peut être fixe pour des mesures moins précises, ou réglable pour une meilleure précision de mesure et de meilleures résolutions.

7- Les modes de visualisation

Certaines caméras disposent, en plus du capteur thermique, d’un appareil photo numérique pour capter l’image visible en même temps que l’image thermique pour situer l’emplacement de la mesure.

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Jean-Paul Beaudet

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