Plan de la présentation

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1 Thermographie infrarouge et qualifications requises GHD 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 Qu est-ce que la thermographie infrarouge 3 1

2 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 Transmission dans l air Transmission (%) Longueur d onde (μm) IR court IR moyen IR long Source: INTEGRAL Science Data Centre 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 6 2

3 Comment les caméras infrarouges ont évolué 1970: portables 1980: remplacement de l azote liquide par des méthodes de refroidissement électronique 7 Principe de base 8 Transfert de chaleur Quels sont les trois modes de transfert de chaleur? 1) Conduction 2) Convection 3) Rayonnement / radiation 3

4 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 4

5 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 kj/kg Température 334 kj/kg Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme Lavoisier Apport d énergie 5

6 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 Stack Effect 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

7 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 7

8 Rayonnement Capacité thermique La chaleur spécifique (c p ) x la densité (ρ) Eau Béton Brique Terre cuite Gypse 1 cm Basé sur un volume de matière 1 cm La quantité d énergie absorbée ou libérée par une unité de volume lorsqu un matériau change de température 1 centimètre cube change de 1 C 23 Les différences de capacités thermiques sont détectées en régime transitoire 24 8

9 Rayonnement Unité scellée descellée Température de surface et température interne 26 Température de surface et température interne 27 9

10 Preuve mathématique Conduction / / Convection 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 100/ /

11 Rayonnement Rayonnement , W Normes et certifications 32 À l international Organisation internationale de normalisation 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 33 11

12 Aux États-Unis American Society for Testing and Materials 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 Insulation Installations in Envelope Cavities of Frame Buildings ASTM E-1186 : Standard practice for Air Leakage Site Detection in Building Envelopes and Air Barrier Systems 34 ASNT American Society for Nondestructive Testing 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 35 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 36 12

13 Devis directeur national La sections 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 décrit les exigences du gouvernement fédéral pour la fourniture des services d analyse thermographique des toitures pour leur bâtiment 37 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 38 Devis de l AMCQ Similaire au DDN ASNT, ASTM C1153, LEED (crédits EA2 et EA3) et CGSB 149-GP-2MP Assurance de la qualité Spécialiste 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 13

14 Éléments pour la qualification Formation Formation au travail Expérience Qualité Application spécifique Procédure d inspection spécifique Normes 40 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 41 Certification de base 42 14

15 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: rédacteur Interpréter 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 43 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 44 Applications en enveloppe du bâtiment 45 15

16 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 Systems Using Infrared Imaging Procédure détaillée pour la détection de 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 47 Inspection thermographique - Toitures 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 Image infrarouge, nommée thermogramme, d un bassin de toit ure saturé d eau 48 16

17 Inspection thermographique - Toitures 49 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 17

18 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 18

19 Inspection thermographique - Enveloppe verticale Bâtiment générique Radiation solaire Emmagasinage de la chaleur (capacité thermique) Infiltration d eau Diffusion de l humidité Inspection thermographique - Enveloppe verticale Relevé intérieur Relevé extérieur 35 C 21 C 21 C 5 C 56 Inspection thermographique - Enveloppe verticale Relevé intérieur Relevé extérieur 21 C 21 C 5 C 57 19

20 Normes ASTM ASTM C-1060 : Standard practice for Thermographic Inspection 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 58 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 59 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) Pression neutre Différentiel de pression négatif 60 20

21 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 21