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logo thermographie

Une exposition numérique proposée par l'association Écocampus

L'énergie dépensée pour le chauffage représente en France 62% de la consommation résidentielle et tertiaire, soit plus de 35000 tonnes équivalent pétrole par an (chiffres 2002).

Qu'en est-il pour l'ENS en hiver ? L'école dépense chaque année plus de 500 000€ en eau chaude de chauffage. Écocampus a voulu en savoir plus sur les pertes de chaleur et vous fait visiter l'école autrement, en imagerie infrarouge.

Pour les images infrarouge, l'échelle de couleur utilisée pour représenter le rayonnement va du violet foncé au jaune : plus une zone est jaune et plus les pertes par rayonnement sont importantes : lorsqu'une partie chaude d'un bâtiment est en contact avec l'air froid des bâtiments, d'importants échanges thermiques se produisent.

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Entrée de l'école

entrée en infrarouge entrée en lumière visible

L'ombre des statues qui encadrent la fenêtre est visible, montrant que même d'épais murs de pierre n'évitent pas toute perte thermique. L'aquarium, chauffé, rayonne au fond du hall d'entrée. Les deux spots lumineux qui encadrent la porte correspondent à l'éclairage de l'entrée. Au dessus, une fenêtre à double vitrage.

Loge

loge en infrarouge loge en visible

Les stores fermés de la fenêtre de droite limitent les pertes de chaleur. En effet, les rideaux, les stores ou les volets limitent les mouvements de l'air chaud, et donc les pertes par convection. S'il y a du vent, les pertes par convection seront plus importantes. Fermer ses volets la nuit n'est donc pas anodin.

cour Pasteur

fenêtres en infrarouge fenêtres en visible

L'économie d'énergie représentée par la fermeture du store est là aussi considérable, la vitre de gauche, avec store apparaît beaucoup plus froide que l'autre.

Cour aux Ernests - Sud

courô en infrarouge courô en visible

Face au Centre des Études Anciennes (CEA).

Nouvel Immeuble Rataud (NIR)

façade du NIR en infrarouge façade du NIR en visible

Si le rayonnement par le cadre métallique de la porte est plus important que la vitre, la différence d'émissivité du métal par rapport au verre/pierre interdit une comparaison directe. On remarque par contre des ponts thermiques impressionnants au niveau des jonctions entre blocs de béton.

Toits de la cour du NIR

Toits de la cour du NIR en infrarouge

Isolation bien plus performante du toit du NIR (achevé en 2006, à gauche) que celle des bâtiments de la Cour aux Ernests (à droite).

Cour aux Ernests - Est

courô IR courô visible

La porte ouverte sur le monument aux morts parle d'elle-même.

Carré-ouest

carré IR carré visible

Les radiateurs, en dessous de chaque fenêtre, sont visibles par transparence.

Façade du Pôt

façade pôt IR façade pôt visible

Alors que cette photo est prise de l'extérieur, les radiateurs et les conduites de chauffage sont parfaitement visibles : on situe facilement, à gauche de chacune des fenêtres, deux tuyaux verticaux qui marquent un coude pour alimenter les radiateurs au premier étage. L'isolation murale est trop faible à ces endroits : le mur au niveau du radiateur est à 12°C, tandis qu'aux endroits qui ne sont pas proches d'une source de chaleur, la température, normale, est de 5°C.

Cour aux Ernests - Nord

courô IR courô visible

Cour aux Ernests - Ouest

courô IR courô visible

Face à l'aquarium.

Origines des pertes énergétiques

Imagerie Thermique

Chaque matériau qui est traversé par un flux thermique va donc évacuer ce flux par ces trois voies (conduction, convection, rayonnement). On peut distinguer que dans ces processus, deux d'entre eux mettent en jeu un transfert mécanique de l'énergie, quand le dernier met en œuvre une émission de photons. Seuls ces derniers possèdent un intérêt pour la mesure. En effet, il est (relativement) aisé de les capter. De la même façon qu'une caméra numérique permet de capter des photons de lumière visible pour obtenir une image, la caméra thermique utilise une matrice de capteurs appelés bolomètres afin d'obtenir une image du flux d'infrarouges.

Ainsi, la caméra thermique enregistre l'intensité du rayonnement dans le domaine de l'infrarouge, invisible à l'œil nu. Les résultats que nous présentons ne sont pas des mesures directes, mais une interprétation des résultats donnés par la caméra, qui n'évalue que les pertes par rayonnement. Un calcul prenant en compte la nature du matériau permet ensuite d'estimer les pertes totales.

D'une manière générale, à partir d'une image thermique, on peut retouver la température des surfaces extérieures, même si ce n'est pas ce que mesure la caméra, et en déduire les pertes par convection. Dans presque tous les cas, celles-ci vont de pair avec les pertes par rayonnement, et l'image thermique donne une bonne idée des pertes globales.



Éléments de comparaison

Pour l'estimation des pertes, un paramètre va tenir un grand rôle : il s'agit de l'émissivité du matériau, qui représente le rapport entre la puissance rayonnée par le matériau et le flux qui le traverse. Ainsi un matériau qui évacue tout son flux incident sous forme de rayonnement aura une émissivité de 1. Si notre matériau est à l'équilibre thermique (et dans le cas d'une étude thermographique on suppose que c'est le cas), un tel corps avec une émissivité de 1 est un corps noir. Dans la réalité l'émissivité est inférieure à cette valeur et se trouvera donc dans un intervalle entre 0 et 1.

Dans le cas des bâtiments, alors que l'émissivité de la majorité des matériaux est comparable, celle des métaux est sensiblement différente, ce qui empêche dans nos clichés de comparer les surfaces métalliques (moulures, cadres de portes et de fenêtres) avec les autres matériaux. Ainsi, les parties métalliques rayonnent beaucoup et paraissent donc plus chaudes sur l'image infrarouge sans pour autant être plus chaude. Cela peut mener à des sur-interprétations des images, que nous avons essayé de limiter au maximum.

Crédits

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ernest