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Thermographie infrarouge et qualifications requisesGHD
Geneviève Renaud, ing. B.Sc.
Plan de la présentation
Qu’est-ce que la thermographie infrarouge
Principe de base
Normes et certification
Application en enveloppe du bâtiment
Étude de cas
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Qu’est-ce que la thermographie infrarouge
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Historique
1800: Sir William Herschel, astronome anglais d’origine Allemande
Mesure des températures suivant la diffraction de la lumière
La lumière, au-delà du rouge chauffait ses thermomètres
Il a nommé le tout le dark heat
Qu’est-ce que l’infrarouge
Source: INTEGRAL Science Data Centre
IR court IR moyen IR long
Longueur d’onde (μm)
Tran
smission (%)
Transmission dans l’air
Comment les caméras infrarouges ont évolué 1950: Mis au point pour usages militaires
1960: Première utilisation des imageurs commerciaux
Lourdes et non portables
Refroidies à l’azote liquide
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Comment les caméras infrarouges ont évolué
1970: portables
1980: remplacement de l’azote liquide par des méthodes de refroidissement électronique
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Principe de base
Transfert de chaleur
Quels sont les trois modes de transfert de chaleur?
1) Conduction
2) Convection
3) Rayonnement / radiation
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Conduction : transfert de chaleur par contact direct
Le matériel a une conductivité thermique k
Aire A
Conduction
Voici un exemple de tous les jours…
Conduction
Voici un exemple de tous les jours…
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Conduction
Mur isolé en condition hivernale(vue intérieure)
Mur sans isolant en condition estivale(vue intérieure)
Conduction
Problèmes d’infiltration d’eau Eau/humidité emprisonnée dans les éléments de maçonnerie
Changement de phase
Température
Apport d’énergie
334 kJ/kg
2 260 kJ/kg
Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme
‐ Lavoisier
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Convection
Densité! ∆
Eau froide descend
Eau chaude monte Eau froide
descend
Convection
Mouvement d’air direct Effet cheminée
Source: WILSON, A.G. and G. T. TAMURA, CBD 104 StackEffect in Building, NRCC, 1986
Source: QUIROUETTE, Rick. La pression d’air et l’enveloppe du bâtiment, SCHL, novembre 2004
Convection
Mouvement d’air direct Effet cheminée
Vent
Source: QUIROUETTE, Rick. La pression d’air et l’enveloppe du bâtiment, SCHL, novembre 2004
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Convection
Mouvement d’air direct Effet cheminée
Vent
Ventilation mécanique
Source: QUIROUETTE, Rick. La pression d’air et l’enveloppe du bâtiment, SCHL, novembre 2004
Convection
Mouvement d’air indirect
Vue extérieure: Convection d’air au dos du revêtement de vinyle due à une discontinuité dans le système pare‐air
Vue intérieure: Convection d’air due à une installation inadéquate de l’isolant en natte
Convection
Mouvement d’air direct
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Rayonnement
Capacité thermique
La chaleur spécifique (cp) x la densité (ρ)
Basé sur un volume de matière
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1 cm
1 cm
La quantité d’énergie absorbée ou libérée par une unité de volumelorsqu’un matériau change de température 1 centimètre cube change de 1°C
EauBétonBriqueTerre cuiteGypse
Les différences de capacités thermiques sont détectées en régime transitoire
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Rayonnement
Unité scellée descellée
Température de surface et température interne
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Température de surface et température interne
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Preuve mathématique
Conduction
12.517 ∙ /
1 294 249
0.397 / ∙ 1 45
17.9
Convection
100 / ∙ 294 249
100 / ∙ 1 45
4500
Source: WHITELAW, Jim H. Convective Heat Transfer, Thermopedia TM, A‐to‐Z Guide to Thermodynamics, Heat & Mass transfer, and Fluids Engineering, Semantic Globe|Thermal Sciences
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Rayonnement
5.67 10 0.92 5778 2495.67 10 0.92 1,115 1058140604W
Rayonnement
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Normes et certifications
À l’international
Organisation internationale de normalisation
www.iso.org
Les normes ISO sont disponibles Au Canada par le Conseil canadien des normes (CCN)
Aux États-Unis par l’American National Standards Institute
ISO 6781
Isolation thermique – Détection qualitative d’irrégularités thermiques dans des enveloppes de bâtiments – Méthodes infrarouge
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Aux États-Unis
American Society for Testing and Materials
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ASTM C-1153 :Standard practice for the Location of Wet Insulation in Roofing Systems Using Infrared Imaging
ASTM C-1060 : Standard practice for Thermographic Inspection of InsulationInstallations in Envelope Cavities of Frame Buildings
ASTM E-1186 : Standard practice for Air Leakage Site Detection in Building Envelopes and Air Barrier Systems
ASNT
American Society for NondestructiveTesting
Crée pour 12 méthodes diagnostics non destructives (NDT), des normes pour la certification et la qualification du personnel CP-189 (norme)
SNT-TC-1A (guide)
Un guide, à l’utilisation volontaire, pour la certification et la qualification du personnel
L’employeur adopte une pratique écrite conforme à TC-1A
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Au Canada: Office des normes générales du Canada (ONGC) Normes Canadiennes pour les produits, services et la certification
de personnel
Pas de norme de certification pour la thermographie (bien qu’une a failli être adoptée en 1986) CAN/CGSB 149-GP-2MP (février 1986)
Manuel d’analyse thermographique des enveloppes de bâtiment
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Devis directeur national
La sections 02-27-13 décrit les exigences du gouvernement fédéral pour la fourniture des services d’analyse thermographique des enveloppes (les murs) de bâtiment pour leur bâtiment
La sections 02-27-16 décrit les exigencesdu gouvernement fédéral pour la fourniture des services d’analyse thermographique des toitures pour leur bâtiment
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Devis directeur national
Référence aux normes: ASNT
ASTM (C1060/E1186 pour l’enveloppe et C1153 pour les toitures)
LEED Canada-NC (crédit EA2 et EA3)
CGSB
Requiert un thermographe niveau II (cueillette et rapport)
Assurance de la qualité Les spécialistes chargée de la production des rapports doivent bien connaître les
principes et les lois de la physique et de la chimie ainsi que les effets des phénomènes physiques et chimiques sur les systèmes et leurs matériaux constitutifs, […], posséder une formation technique et professionnelle en matière de conception de toitures et de performance hygrométrique de celles-ci, obtenue dans un établissement (collège ou université) reconnu…
3 années d’expérience
Certificat de compétence délivré par un niveau III ASNT
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Similaire au DDN ASNT, ASTM C1153, LEED (crédits EA2 et EA3) et CGSB 149-GP-2MP
Assurance de la qualitéSpécialiste de la cueillette: 5 années d’expérience
Détenir une carte d’inspecteur valide de l’AMCQ
Avoir suivi des cours accrédités par l’ASNT
Niveau I
Spécialiste de la production des rapports: 10 années d’expérience en toiture
7 années d’expérience en thermographie
Posséder une formation technique et professionnelle (collège ou université)
Niveau I
Fournir un certificat de compétence délivré par un niveau III ASNT
Devis de l’AMCQ
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Éléments pour la qualification
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Formation Expérience
Normes
Formation au travail
Application spécifique
Procédure d’inspection spécifique
Qualité
Deux types de certification
Un certificat attestant que vous avez suivi et réussi la formation de base.
Il s’agit de la certification de base
Un certificat attestant que vous êtes qualifié pour effectuer des types d’inspections spécifiques.
C’est la seule qui compte pour l’employeur ou le client.
Il s’agit de la certification professionnelle
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Certification de base
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Les niveaux de certification de l’ASNT Niveau I: opérateur
Cueillette et collecte des données Formation 30 à 32 heures
210 heures d’expérience cumulées à l’intérieur de 1,5 à 9 mois
Réussite de l’examen de certification
Niveau II: rédacteurInterpréter les données et superviser le(s) niveau I Formation de 32 à 34 heures
1260 heures (+ 210 h du niveau I) à l’intérieur de 9 à 27 mois
Réussite de l’examen de certification
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Les niveaux de certification de l’ASNT Niveau III (Corporatif): gestionnaire de programme Personne responsable pour le programme de thermographie
Niveau III (Détenteur d’un certificat): expert technique 3 à 5 ans d’expérience
Examen ASNT dans un centre d’examen ASNT
Enregistré et vérifiable sur le site web de l’ASNT
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Applications en enveloppe du bâtiment
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Toitures
Le jour, les composantes humides emmagasinent une plus grande quantité d’énergie que les matériaux secs
Après le coucher du soleil, les surfaces sèches se déchargent rapidement de l’énergie solaire absorbée durant la journée, alors que les surfaces humides afficheront une température de surface plus élevées
Normes ASTM
ASTM C-1153 :
Standard practice for the Location of Wet Insulation in Roofing SystemsUsing Infrared Imaging
Procédure détaillée pour la détectionde l’humidité dans une toiture À partir du toit ou d’un aéronef (hélicoptère, drone ou autres)
Décrit les équipements de base nécessaires
Spécifie les conditions d’inspection requises
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Inspection thermographique- Toitures
Image infrarouge, nommée thermogramme, d’un bassin de toit ure saturé d’eau
FLIR T‐640: caméra infrarouge à haute définition (640 x 480)
Discontinuité dans l’étanchéité à l’air à la liaison toiture / mur de l’appentis
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Inspection thermographique- Toitures
Thermographie de toiture
Pourquoi faire une thermographie de toiture? Pour localiser les matériaux humides
Pour faire valoir sa garantie
Pourquoi on ne veut pas de matériaux humides? Parce que la résistance thermique est moindre (l’eau est un excellent
conducteur)
Quel est le coût d’un toit saturé?
Consommation énergétique excessive
Dommages intérieurs par les fuites
Dégradation de la membrane et de la structure
Durée limitée – budget
Perte de valeur (immeuble)
Sécurité: 4 pouces d’isolant saturé équivaut
au poids de 40 pouces de neige
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Toits à membrane monopli
Certains matériaux de membranes sont très réfléchissants, surtout dans les ondes longues
L’importance de la validation
Surépaisseur de membrane
Inspection thermographique- Enveloppe verticale
Bâtiment générique
Radiation solaire Emmagasinage de la chaleur
(capacité thermique) Infiltration d’eau Diffusion de l’humidité
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Inspection thermographique- Enveloppe verticale
Bâtiment générique
Radiation solaire Emmagasinage de la chaleur
(capacité thermique) Infiltration d’eau Diffusion de l’humidité
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‐35°C
21°C
‐5°C
21°C
Relevé intérieur Relevé extérieur
Inspection thermographique- Enveloppe verticale
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21°C
‐5°C
21°C
Relevé intérieur Relevé extérieur
Inspection thermographique- Enveloppe verticale
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Normes ASTM
ASTM C-1060 :
Standard practice for ThermographicInspection of Insulation Installations in Envelope Cavites of Frame Buildings
Une norme complète qui détaille les conditions ainsi que les étapes nécessaires pour compléter une inspection de bâtiment
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Normes ASTM
ASTM E-1186 :
Standard practice for Air Leakage Site Detection in Building Envelopes and Air Barrier Systems
Une méthode pour l’utilisation de la thermographie infrarouge pour localiser les discontinuités dans le système d’étanchéité à l’air
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Les transferts de chaleur
Mode transitoire Le flux de chaleur peut se produire dans
plusieurs directions
En réchauffement ou en refroidissement
Connaître la partie du cycle de transition (atteinte d’un équilibre)
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Pression neutre
Différentiel de pression négatif
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Thermographie de l’enveloppe
Pourquoi faire une thermographie de l’enveloppe verticale? Pour s’assurer de la continuité du système pare-air
(contrôle de la qualité)
Pour localiser les zones d’affaissement de l’isolant
Pour cibler une infiltration d’eau
Parce qu’il y a des problèmes d’odeur
Parce qu’il y a des plaintes d’inconforts
Pour avoir un portrait d’ensemble de la performance de l’immeuble (aide à localiser où faire des ouvertures exploratoires)
Cartographie thermique : façades
www.ghd.com