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Case study

Simuler le comportement énergétique d'une maison ancienne

Les modèles de simulation énergétique à l’échelle du bâtiment sont très lourds à mettre en place. Une partie importante du travaille de modélisation consiste à reproduire la géométrie du bâtiment. La photogrammétrie est peut-être ici la solution ‘quick win’.

overview

Capture

Traitement

Livrables

Introduction

Le projet P-Renewal (Rénovation énergétique du bâti wallon d’avant-guerre à valeur patrimoniale) est un projet obtenu dans le cadre de l’Appel à projet « Energie – AIE 2016 » du SPW-DGO4. Il s’est déroulé de 2017 à 2021. Parmi les tâches du projet, des cas d’études devaient être analysés pour proposer des stratégies de rénovation énergétique compatibles avec les valeurs patrimoniales de ces bâtiments anciens. A cette fin, des simulation thermiques dynamiques ont été mises en place. Elles visaient à mettre en évidence le comportement singulier de tels édifices ancies: inertie, infiltration d’air, perméabilité, etc. 

Pour mettre en oeuvre de tels modèles, la tâche d’encodage est très lourde: géométrie du bâtiment, matériaux, baies, systèmes en places, comportement des occupants… Autant de rubriques à compléter le plus exhaustivement possible. Pour la géométrie, on manque souvent de données fiables. Ici, la photogrammétrie trouve tout son sens, particulièrement pour les bâtiments anciens.

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Capture

Pour réduire les coûts, on a travaillé ici uniquement avec un appareil photo sur trépied, ainsi qu’un distomètre pour la prise de distance de référence. L’appareil utilisé est un Canon 5D m3 (aujourd’hui un ancêtre, mais toujours capable de produire des modèles 3D de qualité!).

En extérieur, on capture les façades en parcourant le pourtour du bâtiment. Malgré le manque de recouvrement vertical, cela sera suffisant pour produire des élévations sommaires des façades. En intérieur, les pièces sont parcourues successivement, d’étage en étage, en tentant d’effectuer un circuit (on revient au final dans la première pièce capturée). Le faible recul dans les petites pièces rend l’objectif grand angle très précieux! 

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Traitement

3d result
La reconstruction du bâtiment par photogrammétrie via Agisoft Metashape. Les deux nuages de points (intérieur et extérieur) sont alignés sommairement

L’ensemble des images sont importées dans Agisoft Metashape, en créant deux modèles (un pour l’intérieur, un pour l’extérieur). Après la création des deux nuages de points, ces derniers sont alignés sommairement l’un à l’autre. Pour cela, on utilise des points de référence capturés dans les deux jeux d’image. Notons que pour cette application, le besoin de précision géométrique n’est pas crucial. La simulation énergétique comporte déjà de nombreuses simplifications…

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Livrables

Des élévations des façades, précieuses pour l'encodage des ouvertures

Dans ce cas d’étude, les livrables finaux seront principalement des fichiers images. L’encodage géométrique du modèle de simulation énergétique s’effectue dans le logiciel Sketchup. Ce dernier dispose d’un plugin, OpenStudio, permettant de faire le lien direct entre la modélisation 3D et les paramètres énergétiques. La simulation thermique demande en fait de définir des ‘zones thermiques’ qui sont des volumes dans lesquels les apports thermiques seront similaires. Deux chambres, si elles sont occupées de manière équivalente, seront encodée comme une seule et unique zone, plutôt que comme deux espaces séparés.

L’encodage géométrique est donc très simplifié. Aucun intérêt donc de disposer d’un nuage de points ultra complet et détaillé. On a donc choisit de travailler préférentiellement avec des images: élévations de façade, plan de toiture et coupes transversales au niveau des étages. On peut importer facilement ces images dans Sketchup, les placer de manière cohérente dans l’espace, et entamer le processus de dessin.

cut sections 2
Des coupes au niveau des étages pour faciliter la création des zones thermiques

Author

Samuel Dubois

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