Thermographie : l’inertie thermique – l’erreur classique de la « toiture chaude »

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Partons du mot "déperdition" qui, en termes de performance énergétique du bâtiment, signifie que le bilan gain - perte est négatif ; néanmoins, encore faut-il définir l'origine des pertes pour conclure sur la performance. Nous observerons ici que la thermographie, par manque de pertinence du diagnostic, peut nous induire en erreur et conduire à des travaux inutiles : méfions-nous des analyses trop hâtives, elles constituent la grande majorité des interprétations.

LES DEPERDITIONS ENERGETIQUES

Dans l'article précédent, la thermographie et les déperditions énergétiques,  nous avons décrit les diverses déperditions énergétiques du bâtiment : la caméra thermique n'observe directement que les déperditions radiatives (= par rayonnement).

A tout instant, de jour comme de nuit, le bâtiment absorbe une partie des rayonnements qui lui parviennent de l'extérieur du bâti : soleil ou ciel dégagé, nuages, horizon et sol. Cette absorption contribue à augmenter l'énergie interne du bâtiment, donc sa température. Cet "extérieur de rayonnement" est appelé environnement radiatif. Même un ciel à - 100°C (ciel dégagé de nuit d'hiver) émet du rayonnement qui chauffe le bâtiment !

A tout instant également, le bâtiment émet du rayonnement en direction de son environnement radiatif. Cette émission dépend de la température du bâtiment et des matériaux de sa surface ; à part les métaux polis ou bruts, les matériaux de construction sont de bons ou très bons émetteurs de rayonnement, lequel contribue ainsi à la perte d'énergie interne et donc au refroidissement du bâtiment.

La déperdition radiative est le résultat de ces échanges : déperdition = perte - gain = puissance radiative dissipée.

On démontre (La thermographie du bâtiment. Bases, normes et diagnostics) que la caméra thermique, qui cartographie les rayonnements, nous procure une image immédiate de ces déperditions radiatives (exprimées en températures apparentes - la thermographie, un métier spécifique )

LE STOCKAGE DE L'ENERGIE DANS LES MATERIAUX, L'INERTIE DU BATIMENT

La caméra thermique a toujours raison. En effet, sous la condition de maîtriser la technique, elle observe toujours des déperditions radiatives réelles ! Mais elle ne dit pas d'où viennent ces déperditions. Ce n'est pas son rôle mais celui du thermographe quand il est aussi thermicien.

L'énergie d'origine extérieure (parvenant au bâtiment par rayonnement et convection) est stockée dans les matériaux en fonction des propriétés thermiques de ces matériaux. Voilà qui nous conduit à considérer l'inertie des matériaux. Quand il y a du soleil, on parle des apports solaires gratuits... mais on ne pense pas assez aux apports convectifs gratuits par la température ambiante (même par temps nuageux), chaque journée. Puis, quand l'environnement ne se prête plus à des échanges favorables au bâtiment, l'énergie stockée est progressivement restituée contribuant au refroidissement du bâtiment ; il devient nécessaire de chauffer le bâtiment par les apports de chauffage intérieur payants.

Cette vue simplifiée nous rappelle que la dimension temporelle intervient dans la notion d'inertie et qu'il est donc primordial de savoir à quel moment la caméra thermique observe le bâtiment : si c'est durant une phase de restitution d'énergie extérieure ou durant une phase de restitution d'énergie intérieure, qui est le champ de pertinence de la thermographie du bâtiment, comprise comme une aide à la compréhension de la construction et de sa performance énergétique.

LA TOITURE CHAUDE, ERREUR CLASSIQUE D'INTERPRETATION 

La toiture d'un bâtiment classique est à faible inertie, tout autant que le bois et de nombreux éléments extérieurs (volets, rambardes, etc...) ; ils vont suivre la température extérieure en emmagasinant assez peu d'énergie extérieure, puis restituer rapidement (quelques heures) l'énergie stockée dès que l'énergie extérieure fait défaut. On observera donc temporairement des toitures plus chaudes que les murs qui sont à plus forte inertie. On criera alors au manque d'isolation de la toiture afin de vendre de l'isolant. Quelque temps après, tout rentre magiquement dans l'ordre. Voir photos A et B.

LES BATIMENTS A INERTIES MULTIPLES

Mais un bâti peut être complexe et une paroi peut être composite surtout dans l'ancien où les modifications et rénovations successives ont apportées des matériaux divers et des isolants disparates. Sur ces bâtis, le diagnostic thermographique pertinent impose une connaissance des conditions météo depuis plusieurs jours ainsi  que des observations du bâti au cours du temps (des heures, voire des jours) afin de ne pas désigner comme faiblement ou fortement isolées des zones à fortes ou faibles inerties, la conclusion dépendant de l'instant de l'observation.

Naturellement, un thermographe averti dispose d'un certain nombre de critères de décision pour savoir s'il est en droit de thermographier puis de conclure.

Photo A

Rénovation énergétique thermographie toiture

Le 20 décembre 2009, il fait -15°C autour de cette école de montagne. Le 22 (date de la photo A), la température extérieure est montée à +8°C ! Durant la phase de croissance de la température extérieure, aucun soleil ni aucune pluie. Les éléments à faible inertie apparaissent chauds, ils restituent l'énergie extérieure (température ambiante dans ce cas) accumulée rapidement.

 

 

 

Photo B

Rénovation énergétique thermographie toiture

Le 26 la température extérieure est redescendue à environ 0°C et les éléments à faible inertie ont suivi : on se retrouve en situation presque normale de thermographie statique et intuitive. Si la toiture était chaude du fait d'un manque d'isolation en toiture, elle serait restée chaude le 26. Donc la thermographie n'a pas détecté de problème d'isolation.

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