Thermographie

L'AFNOR définit la thermographie comme la « technique permettant d'obtenir, au moyen d'un appareillage approprié, l'image thermique d'une scène observée dans un domaine spectral de l'infrarouge ».

Thermogramme d'une "maison passive" au 1er plan, comparée à une construction traditionnelle (au fond)

Thermogramme d'autruches, montrant la déperdition de calories au niveau du cou et des cuisses

Serpent (animal à sang froid) autour d'un bras

Thermographie mettant en évidence le caractère très isolant de la fourrure du lion mâle

Thermogramme d'un chat

Thermogramme d'un chien (imagerie medium-infrarouge (La truffe humide et ventilée est plus fraiche que le museau)

On parlera plus généralement de thermographie infrarouge. L'image obtenue est un thermogramme.

Thermographie dans le bâtiment

Elle est souvent appliquée sous forme de thermographie aérienne aux déperditions thermiques des bâtiments à l'échelle d'un territoire ou plus localement pour l'analyse de fuites de calories à l'échelle d'une pièce, d'un logement ou de locaux techniques.

Principes : Des images aériennes faites dans l'infrarouge et en hiver, mettent en évidence les défauts d'isolation thermique des toitures. Elles aident les propriétaires, locataires, bailleurs sociaux ou collectivités à prioriser les investissements en économies d'énergie (par isolation des combles ou de terrasses d'abord, car c'est l'investissement souvent le plus rentable en termes d'économie d'énergie et pour atteindre les objectifs du Protocole de Kyoto).
La thermographie aérienne infrarouge permet de rendre visible les déperditions de chaque bâtiment grâce à un thermogramme et à une échelle de couleurs, qui peuvent servir à produire des cartes. En moyenne, 30 % des déperditions thermiques d’un bâtiment s’effectuent par la toiture, 25 % par les murs et 13 % par les vitres^[1].
La thermographie peut aussi mettre en évidence des défauts d'isolation de réseaux de chaleurs ou de certains systèmes industriels.

Méthode : Un hélicoptère ou un avion équipé d’un capteur infrarouge thermique survole la ville à une même altitude usuelle (500 à 1000 mètres selon les cas et la précision recherchée.

Rendu : La carte thermique finale est une représentation, dans l'emprise cadastrale des bâtiments, des luminances enregistrées en thermographie infrarouge. Elle permet de :

• Dynamiser le tissu social économique local (travaux d’amélioration de l’habitat)
• Affiner la connaissance de son patrimoine (écoles, salles de sport, bâtiments administratifs et techniques, habitations, entreprises, etc.)
• Engager un programme de communication

Limites de la thermographie aérienne infrarouge appliquée au bâtiment

La thermographie aérienne infrarouge est une mesure de luminance d'une surface, dans le spectre de sensibilité de la caméra.

• Elle permet d'estimer le niveau de déperditions de chaque bâtiment par la toiture mais ne fournir pas d'information suffisante sur les façades (la mesure d'émissivité dépendant de l'angle de vue ; l'incidence quasi-verticale des prises de vues aériennes est favorable à une bonne mesure de l'émissivité des toitures, mais non des façades). Les façades composites, composée d'éléments divers, aux inerties thermiques variées peuvent cependant être étudiées en thermographie, à partir du sol
• La quantité et nature du rayonnement émis par une surface dépendent de nombreux paramètres. Le spectre infrarouge dépend de la température de la surface qui en elle-même n’est qu'un des nombreux paramètres de sa luminance globale.
• La température de surface d'une toiture ne traduit pas ce qui se passe thermiquement aux différents étages inférieurs.

L'image thermographique met donc en évidence un symptôme qui devra être interprété par un thermicien pour être traduit en une estimation du niveau de déperdition d'un bâtiment et en éventuelles actions correctrices.

La thermographie infrarouge est un outil de diagnostic, permettant de déceler des désordres invisibles à l'œil nu. Elle permet, avec une image prise au plus près, de détecter des variations thermiques locales, et donc de visualiser des défauts d’isolation qui peuvent être ignorés, ou permettre de démontrer des défauts qui sont soupçonnés. Dans l’existant, elle permet de mettre en évidence les défauts majeurs à traiter en priorité. Dans le neuf, elle peut être un puissant outil de mesure de la qualité d’une réalisation.

En France

Après une expérience ancienne dans le bassin minier du nord de la France (soutenue par l'AFME), des villes comme Pau, Pontarlier, Reims, Gap, Nice, Annecy ou Grenoble, Paris, une agglomération comme la Communauté urbaine d'Arras, ont utilisé récemment cet outil, de plus en plus souvent en lien avec un Plan climat territorial.
Grenoble envisageait d'isoler les bâtiments les plus « déperditifs » dès mi 2008, en visant un rythme de 1.000 logements à isoler de 2008 à 2012-2013 (budget d’un million d’€/an, plus subventions…), pour un parc total de 80.000 logements^[2]. La Région Île-de-France a adopté, en mai 2006, un "plan énergie" qui apporte 40 % du financement aux établissements publics de coopération intercommunale désirant entreprendre une thermographie aérienne sur leur territoire.

Thermographie et maintenance électrique

Une autre application de cette technologie est la mise en évidence de défaillances des appareils électriques.
Cette maintenance préventive a pour but de contrôler les équipements électriques tels que; disjoncteur, contacteur, relais, sectionneur; afin de détecter d'éventuels problèmes d'usure, surcharge, déséquilibre de phase, mauvais serrage, mauvais sertissage, oxydation. L'intérêt essentiel est de prévenir des incendies d'origine électrique. Des cosses mal serrées, des organes surchargés, se visualisent immédiatement avec la thermographie. On peut également mettre en évidence des circuits dans lesquels l'absence de courant révèle un défaut.
Le contrôle devant avoir lieu sur une installation en état normal de fonctionnement, cela ne cause aucun arrêt de production. En outre, en tant que mesure à distance, la thermographie s'affranchit des contraintes liées au respect des distances de sécurité.

Thermographie dans l'industrie

Les utilisations de la thermographie pour le diagnostic industriel sont nombreuses, avec par exemple le contrôle qualité en continu sur des soudures ou la détection de fuites. Elle est notamment utilisée par les industries de pointe (ex : contrôle des fours en pétrochimie, ou dans l'aéronautique. Mais aussi en tant que méthode de maintenance conditionnelle^[3].

Une caméra thermique permet de facilement détecter des problèmes de surchauffe et les point sensible d'une installation mécanique ou électrique. La détection automatique du point froid/chaud accentue immédiatement les zones à risques directement sur l'écran de la caméra thermique. Un coup d'œil suffit à détecter le point le plus froid/chaud d'une scène thermique.

Une caméra thermique peut être utilisée pour  :

• la maintenance préventive d'organe de production comme: moteur, roulement, engrenage, pompe…
• l'inspection de système électrique comme: armoire électrique, Transformateurs BT / MT / HT…
• l'assurance qualité en production comme: corps étranger, analyse de la distribution de température.
• le suivi de processus & contrôle de : four, niveau de cuve, purgeur de vapeur, valve, enveloppe réfractaire…
• détecter les surchauffes mécaniques et électriques afin de mettre en place des actions de maintenance (moins coûteuses qu'un arrêt de production)

Il est important de détecter de manière anticipée et sûre les dommages en préparation dans les éléments importants d’une installation de production afin de garantir la production, la fiabilité et un niveau de sécurité élevé des machines. Un échauffement peut être synonyme d’une surcharge notamment dans le cas d’éléments mécaniques tels que des roulements. Celui-ci survient par exemple par frottement, du fait d’un défaut d’ajustage, de tolérances des pièces ou de graissage.

La détection automatique du point chaud permet une localisation simple et rapide des défauts. Des anomalies de répartition thermique des composants dans des procédés de production doivent être détectées rapidement et sans risque, donc sans contact. En vérifiant les composants électriques, par exemple sur des cartes, permet de détecter précisément les composants en surchauffe.

Thermographie et sécurité

Caméra infrarouge sur hélicoptère de police

Les caméras infrarouges, éventuellement accompagnées de torches infrarouges, permettent de voir dans le noir.

Thermographie dans le domaine médical

Caméra thermique permettant dans un aéroport de détecter des personnes grippées ou fiévreuses, afin de limiter le risque épidémiologique. Un pointeur permet de mesurer à distance la température d'une zone de la peau. La température s'inscrit sur l'écran

La thermographie permet dans les applications médicales de repérer des anomalies de températures locales (tendinite ou inflammations superficielles ou sous-jacentes par exemple) ou globales (fièvre).
Elle peut être employée autant pour la détection de traumatismes que pour le suivi en hyperthermie. L’étude par thermographie infrarouge de la température de la peau est un moyen d’apprécier l'état physiologique de la peau et son métabolisme, mais aussi d’une certaine façon celle des tissus sous-jacents.
Elle présente un intérêt dans le diagnostic des pathologies ou dans le suivi des actes thérapeutiques où il y a atteinte de la vascularisation : brûlures, greffe, ischémie, angiogenèse, angioplastie.

Thermographie dans le domaine de l'examen des oeuvres d'art

La thermographie peut être utilisée comme technique non destructive d'analyse des œuvres d'art, en particulier pour l'identification des défauts sous la surface dans les matériaux.

Sources

• La thermographie aérienne, un outil de sensibilisation à la maitrise d'énergie
• L'imagerie thermique et la thermographie
• BLESSEY, Krista, YOUNG, Christina, NUNN John, et al. "The Feasability of flash thermography for the examination and conservation of works of art" in Studies in Conservation, Vol. 55, N° 2, 2010, pp.107-120

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

• Institut de la Thermographie
• Association Française de Thermographie Infrarouge
• Association Suisse de Thermographie

Bibliographie

"MESURE PAR THERMOGRAPHIE INFRAROUGE" de Dominique PAJANI ISBN 2-9504171-0-8. 1989. 450 pages. ADD EDITEUR écrit à l'usage des ingénieurs et chercheurs des laboratoires industriels, universitaires et des grandes écoles

"THERMOGRAPHIE" de Dominique PAJANI et Luc AUDAIRE Techniques de l'Ingénieur Traité Mesures et Contrôle - R 2740, R 2741 et R 2742 Septembre 2001. 45 pages

Notes et références

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