2 - NOTIONS DE BASE SUR L'IMAGERIE THERMIQUE ET LA THERMOGRAPHIE

2.1. LES PUISSANCES DE LA VISION

La vision présente plusieurs avantages : outre le fait qu'elle est discrète, puisqu'elle ne modifie pas l'état des températures des objets observés, elle est instantanée, non intrusive, globale et discriminative, ce que ne présente pas le sens du toucher, lequel sert souvent à se faire une idée globale du problème.
Instantanée ? La vision donne une vue immédiate (sans nécessiter l'installation d'instrumentations) de la répartition des rayonnements de la scène observée par l'oeil ou la caméra. Vous ouvrez l'armoire électrique et vous avez son image thermique sur l'écran, devant vos yeux.
Non intrusive ? Dans le cas du bâtiment, les observations sont faites sur des bâtis en exploitation, sans que l'on ait à modifier cette exploitation (sauf exception).
Globale ? La vision vous donne un accès immédiat à l'ensemble des objets situés dans le champ de vision, déterminé par l'angle de vue de la caméra et la distance d'observation. Vous voyez presque tout en déplaçant la direction de visée de la caméra.
Discriminative ? La vision, tout comme les yeux, vous montre les détails dans un ensemble, un seul composant parmi une multitude de composants. De votre propre chef, vous sélectionnez les détails à observer. S'il se présente un petit point chaud ou froid, vous le distinguez immédiatement parmi les composants moins chauds. Vous pouvez donc porter votre attention sur ce qui vous intéresse, immédiatement dans un ensemble plus vaste d'objets, ce que le toucher ne permet pas, sans de longues manipulations. Elle est également discriminative puisqu'elle mettra en évidence de faibles écarts de température, ce que ne pourrait faire le sens du toucher. Et un faible écart de température peut être la manifestation d'une déperdition énergétique non négligeable.
Ainsi, la thermographie est rapide, tout autant que sa mise en oeuvre, elle procure une vision immédiate, globale et discriminative. C'est une méthode puissante de vision des températures, du "plus chaud" ou du "plus froid".

2.2. LA VISION QUANTITATIVE : LA THERMOGRAPHIE ET LE THERMOGRAPHE

Mais nous ne parlons pas encore de vision quantitative. La caméra nous a donné une image thermique, non quantifiée en température. En effet, comme nous l'avons déjà dit, la mesure du rayonnement en provenance de l'objet considéré doit être accompagnée d'une analyse par le mesureur, le thermographe, afin de déterminer comment se comporte l'objet observé vis à vis de la matière "idéale" (puisque l'objet réel n'est pas idéal) et déterminer quel montant du rayonnement mesuré est émis par l'objet et quel montant est réfléchi. L'observation est donc insuffisante pour quantifier et parler de température.
Il faut analyser davantage : ceci est du ressort du thermographe, formé pour cela, et expérimenté. Celui-ci autorisera de passer de l'image thermique, qui n'est qu'une image, à un thermogramme, qui est une image thermique quantifiée en températures. Cette opération de transcription en température nécessite non seulement l'appréciation de la situation de mesure, mais également sa maîtrise, afin de supprimer les phénomènes dits parasites, qui ne peuvent donner lieu à transcription en température et afin de quantifier les températures en prenant en compte les grandeurs d'influence.
Le thermographe n'est pas un simple caméraman de l'infrarouge et la thermographie ne se réalise pas par de simples "prises de vue". En d'autres termes, une caméra thermique ne mesure pas des températures, mais des rayonnements, alors que, visualisée par le thermographe, l'image thermique que la caméra fournit pourra être licitement transformée en thermogramme, en images des températures.
Nous avons donc compris que le thermographe, aidé de sa caméra, va voir dans l'infrarouge les objets froids et, parmi ces objets, ceux qui sont anormalement chauds ou anormalement froids. Ayant vu, le thermographe pourra quantifier et fournir une cartographie des températures. Ce paragraphe est un raccourci général très simplifié, au point d'être faux dans de nombreuses situations, et particulièrement dans le bâtiment.

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FIGURE 4 - Radiomètre, thermomètre, grandeurs d'influence, transcription en température

2.3. LA TEMPERATURE ET LES ECARTS DE TEMPERATURE PEUVENT MANIFESTER UNE SITUATION ANORMALE

La température est donc une manifestation de l'énergie interne de la matière, sous sa forme immédiatement disponible de "chaleur". Or cette chaleur peut être considérée comme anormale, qu'elle soit là en excès ou en défaut. Elle est donc intéressante par son écart à la valeur normale ou nominale. On mesure alors des écarts de température. Mais au delà ou en deçà d'un certain seuil de température, les matériaux peuvent se dégrader. La température (absolue) est donc également intéressante à mesurer. La chaleur exprime donc, tout comme la température qui n'en est qu'une manifestation, un état de santé de la matière ou d'un objet dans des conditions d'exploitation considérées.
Le langage courant exprime les mêmes réalités du côté du chaud (en fait du "plus chaud") considéré comme anormal : j'ai de la fièvre ; c'est un quartier chaud, gardez votre sang froid ! Idem du côté du froid (du "plus froid") considéré comme anormal : j'ai pris un coup de froid, etc... Un écart de température dénote donc un fonctionnement anormal, en dehors des paramètres normaux, ou une tendance pouvant conduire à une dégradation. Le café trop chaud est imbuvable. Mais on peut y remédier. Une température absolue peut être située en dehors d'une plage définie comme admissible en permanence. Café bouillu, café foutu. La dégradation est irréversible.

2.4. LA VISION QUANTITATIVE DES DEPERDITIONS PAR RAYONNEMENT

Nous venons de voir le cas classique de la mesure de température par thermographie. Il s'agit alors de mesurer les températures vraies des objets observés. Mais, on montre que la caméra thermique visualise et peut mesurer également les déperditions énergétiques (presque) directement en laissant la caméra fonctionner en températures apparentes, ce qui ne nécessite pas de connaître le comportement des matériaux, ni l'environnement de ces matériaux. Naturellement, cette facilité de la thermographie n'est applicable que dans certaines conditions (rencontrées dans le bâtiment) et n'est valable que pour les déperditions par rayonnement auxquelles il faudra rajouter les déperditions par convection en recourant alors aux températures vraies. C'est le domaine de la quantification, domaine réservé aux thermographes professionnels.

2.5. LES LIMITES DE LA TECHNIQUE

La technique de la thermographie, comme toute technique, a ses limites.
Certains cas ne sont pas abordables par la thermographie. Très généralement et dans le cadre qui nous occupe, tout se qui est caché à nos yeux est caché pour la caméra. On ne voit pas au travers des murs.
La mesure sur un métal brut est très délicate. Il faut avoir recours aux tours de mains du spécialiste pour obtenir des mesures non discutables.
La mesure en environnement perturbé est impossible, comme en présence de soleil. Etc...

2.6. CONCLUSION

Pour estimer l'état de santé d'une construction, et prévenir les déperditions et les dégradations, il y a nécessité de voir et de mesurer : la thermographie (caméra thermique et thermographe) permet d'assurer cette analyse quand l'état de santé est corrélé avec les températures, c'est à dire très souvent. Mais attention, tous les écarts de température que l'on observe ne sont pas des débuts de dégradation, ni des défauts.

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