Brevet FR3049098A1 — publié le 20170922

PROCEDE D'EVALUATION DE LA CONSOMMATION ENERGETIQUE D'UN BATIMENT La présente invention concerne la modélisation d'un bâtiment sur le plan énergétique, pour évaluer la performance énergétique du bâtiment. Pour de nombreuses raisons et notamment la réduction d'émission de gaz à effet de serre, il est devenu important de pouvoir évaluer la 5 performance énergétique des bâtiments. L'énergie consommée pour chauffer, refroidir, ventiler, éclairer et produire de l'eau chaude dans un bâtiment représente une dépense significative en relation avec l'occupation et l'utilisation du bâtiment. Il est donc essentiel de pouvoir évaluer comment l'énergie consommée dans un bâtiment est utilisée, et comment cette 10 consommation peut être réduite. Plusieurs modèles ont été développés pour évaluer un indice de performance énergétique d'un bâtiment, tels que 3CL-DPE (Calculs des Consommations Conventionnelles dans les Logements - Diagnostic de Performance Energétique) et Th-BCE (Thermique - Bioclimatique 15 Consommation, Eté) en France, SBEM ("Simplified Building Energy Model") au Royaume-Uni, DIN V 18599 en Allemagne. L'évaluation d'un tel indice requiert la saisie d'un très grand nombre de paramètres relatifs au bâtiment. Ces paramètres comprennent notamment la structure géométrique du bâtiment, des paramètres relatifs à l'enveloppe du bâtiment (murs, toit, 20 fenêtres, portes), des paramètres relatifs au chauffage, à la climatisation et à la ventilation du bâtiment, des paramètres relatifs aux conditions climatiques du lieu d'implantation du bâtiment. Malgré l'existence d'outils logiciels développés pour calculer un tel indice de performance énergétique, la collecte et la saisie de tous les 25 paramètres requis et l'obtention de cet indice requiert de nombreuses heures de travail, et ce d'autant plus que l'architecture du bâtiment est complexe. Ces indices restent incomplets dans la mesure où ils ne permettent pas de mettre en évidence notamment des défauts de structure dans un bâtiment particulier, en particulier celles induisant des pertes énergétiques. Par 30 ailleurs, le calcul d'un tel indice ne permet pas de déterminer comment la 3049098 2 performance énergétique d'un bâtiment pourrait être améliorée tout en limitant le coût des travaux. La demande de brevet US 2014/0172392 décrit un dispositif que l'on déplace dans un bâtiment, permettant à l'aide de mesures fournies par des capteurs de construire un modèle géométrique en trois dimensions d'un bâtiment, et d'associer à ce modèle des images thermiques pour générer un modèle thermique en trois dimensions du bâtiment. Cependant, ce dispositif ne permet pas de déterminer un indice de performance énergétique du bâtiment. Il est donc souhaitable de pouvoir générer un modèle géométrique d'un logement dans un bâtiment et de l'enrichir de données relatives à la consommation énergétique du bâtiment, pour déterminer un indice de performance énergétique du logement. Il est également souhaitable de pouvoir simuler des modifications du bâtiment et de déterminer en temps réel l'indice de performance énergétique du logement ainsi modifié. Des modes de réalisation concernent un procédé d'évaluation d'un coefficient global de déperdition thermique d'un local dans un bâtiment, le procédé comprenant des étapes consistant à : générer un modèle géométrique en trois dimensions de l'enveloppe d'un local, le modèle géométrique comprenant un ensemble d'éléments d'enveloppe séparant l'intérieur de l'extérieur du local, déterminer une surface de chaque élément d'enveloppe de ensemble d'éléments d'enveloppe à partir du modèle géométrique, déterminer un flux de chaleur au travers d'un des éléments d'enveloppe du modèle géométrique, mesurer à l'aide d'un capteur une température ambiante intérieure de l'élément d'enveloppe côté intérieur du local et une température ambiante extérieure de l'élément d'enveloppe côté extérieur du local, et calculer un écart entre les températures ambiantes mesurées, calculer le coefficient de transmission thermique de l'élément d'enveloppe en divisant le flux de chaleur par l'écart entre les températures ambiantes intérieure et extérieure mesurées. déterminer un coefficient de déperdition thermique pour chaque élément d'enveloppe du modèle géométrique et thermique, en multipliant la surface de l'élément d'enveloppe par le coefficient de transmission thermique de l'élément d'enveloppe, et déterminer un coefficient global de déperdition thermique en additionnant les coefficients de déperdition thermique des éléments d'enveloppe. 3049098 3 Selon un mode de réalisation, le flux de chaleur au travers d'un des éléments d'enveloppe est mesuré à l'aide d'un capteur de flux thermique placé sur la surface intérieure de l'élément d'enveloppe. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes 5 consistant à : mesurer une température de surface extérieure d'un des éléments d'enveloppe, mesurer une température réfléchie par la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, déterminer un coefficient d'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe, déterminer un coefficient de convection thermique de l'élément d'enveloppe, et calculer le flux de 10 chaleur au travers d'un élément d'enveloppe à l'aide de l'équation suivante : (13 = 4 - - 6 - TS (TS ext - TR e f ) hc (TS ext - Te)d ) dans laquelle : s est le coefficient d'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe, cy est la constante de Stephan-Boltzmann, égale à 5,6704x10-8 W/m2.K4, TSext est la mesure de température de la surface 15 extérieure de l'élément d'enveloppe, Tref est la mesure de température réfléchie obtenue à partir d'une image thermique d'un échantillon réfléchissant placé sur la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, hc est le coefficient de convection thermique, et Text est la température ambiante mesurée à l'extérieur du local. 20 Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de mesure de la vitesse du vent le long de la surface extérieure de l'élément d'enveloppe, et de calcul du coefficient de convection thermique hc en multipliant la mesure de vitesse par un nombre voisin ou égal à 3,8054. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes 25 consistant à : placer sur la face intérieure de l'élément d'enveloppe, un échantillon réfléchissant et un échantillon de corps noir de référence ayant une émissivité connue, mesurer la température réfléchie par l'échantillon réfléchissant à l'aide d'une caméra thermique, chauffer l'échantillon de corps noir à une température d'au moins 20°C supérieure à la température 30 ambiante intérieure, régler le focus de la caméra thermique sur l'échantillon de corps noir, ajuster un paramètre d'émissivité de la caméra thermique pour qu'il corresponde à l'émissivité connue de l'échantillon de corps noir, mesurer la température de l'échantillon de corps noir à l'aide de la caméra thermique, régler le focus de la caméra thermique sur la surface intérieure de 35 l'élément d'enveloppe, et ajuster le paramètre d'émissivité de la caméra 3049098 4 thermique pour que la caméra thermique fournisse une mesure de température de la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, identique à la mesure de température de l'échantillon de corps noir, l'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe correspondant à la valeur du 5 paramètre d'émissivité ainsi ajusté. Selon un mode de réalisation, le coefficient global de déperdition est déterminé lorsqu'une surface d'élément d'enveloppe ou un coefficient de transmission thermique d'élément d'enveloppe est modifié ou introduit. Selon un mode de réalisation, la génération du modèle géométrique 10 du local est déterminée à partir d'images fournies par un capteur d'image ou un capteur de profondeur. Selon un mode de réalisation, la génération du modèle géométrique du local comprend des étapes consistant à : acquérir des images de profondeur associées chacune à une position géographique dans le local, 15 générer un nuage de points tridimensionnel à partir de chaque image de profondeur, fusionner les nuages de points en un unique nuage de points, dans lequel chaque point de chaque nuage de point est placé dans un unique repère tridimensionnel, en utilisant la position géographique associée chacun des nuages de points, déterminer une enveloppe géométrique à 20 partir du nuage de points unique, en associant les points du nuage unique par trois, par un algorithme de triangulation, identifier des éléments d'enveloppe dans l'enveloppe géométrique, et déterminer une surface de chaque élément d'enveloppe identifié. Des modes de réalisation peuvent également concerner un dispositif 25 d'évaluation d'un coefficient global de déperdition thermique d'un local dans un bâtiment, le dispositif comprenant un calculateur configuré pour mettre en oeuvre le procédé défini précédemment, un écran d'affichage et un organe d'introduction de données, connectés au calculateur. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend pour générer un 30 modèle géométrique de l'enveloppe d'un local, l'un au moins des éléments suivants : un capteur d'image en couleur classique, un capteur stéréoscopique comprenant deux caméras fournissant des images filmées sous des angles différents, un LIDAR (Light or Laser Detection and Ranging) mesurant des distances en émettant un faisceau de lumière et en analysant 35 des propriétés d'un faisceau de lumière réfléchi, un scanner à lumière 3049098 5 structurée projetant un motif lumineux et observant la déformation du motif, un scanner à temps de vol mesurant des distances en émettant un faisceau de lumière, en capturant le faisceau réfléchi, et en mesurant le temps entre les instants d'émission et de réception du faisceau, et un scanner à lumière 5 modulée ou à décalage de phase. Selon un mode de réalisation, le dispositif esr relié à au moins un capteur de température. Selon un mode de réalisation, le dispositif est relié à un capteur de flux thermique, et/ou à une caméra thermique. 10 Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 représente schématiquement une partie d'un bâtiment et un dispositif d'acquisition de données géométriques, selon un mode de 15 réalisation, la figure 2 représente schématiquement un exemple d'architecture matérielle du dispositif d'acquisition, selon un mode de réalisation, la figure 3 représente schématiquement un exemple d'architecture fonctionnelle du dispositif d'acquisition, selon un mode de réalisation, 20 la figure 4 représente des étapes d'un procédé d'acquisition de données géométriques d'un bâtiment, selon un mode de réalisation, la figure 5 représente des étapes d'un procédé d'acquisition de données géométriques d'un bâtiment, selon un autre mode de réalisation. La figure 1 représente une partie d'un local et un dispositif 25 d'acquisition 1 disposé dans une pièce du local et configuré selon un mode de réalisation, pour acquérir des données géométriques d'un local, générer un modèle géométrique en trois dimensions du local, acquérir des données thermiques du local et déterminer un coefficient de déperdition énergétique globale GV du local. Dans l'exemple de la figure 1, le dispositif 1 se présente 30 sous la forme d'une tablette numérique. La figure 2 représente l'architecture matérielle du dispositif 1, selon un mode de réalisation. Le dispositif 1 comprend un écran d'affichage DSP et un écran tactile TS. Il peut comprendre en outre un ou plusieurs capteurs SNS, dont un capteur géométrique pour acquérir la géométrie du local, 35 notamment, et un capteur de température. Le dispositif 1 comprend 3049098 6 également une unité centrale de traitement PU configurée notamment pour déterminer la géométrie du local, et une base de donnée BDB rassemblant toutes les informations relatives au local, introduites par l'utilisateur ou fournies par les capteurs SNS. Le dispositif 1 peut également comprendre 5 d'autres organes d'interface utilisateur, comme un clavier, une souris, un casque ou des lunettes à réalité augmentée. Les capteurs peuvent se trouver dans des modules autonomes connectés via une liaison filaire ou sans fil à l'unité de traitement PU. La figure 3 représente des modules mis en oeuvre par l'unité de 10 traitement PU. Ces modules comprennent un module d'interface DIM de la base de données BDB, un module d'interface de commande CIM, un module d'édition manuelle de modèle géométrique MDM du local, un module de modélisation ADM du local, un module d'introduction d'informations thermiques TDM relatives au local, et un module de calcul thermique TCM. 15 Le capteur géométrique peut être d'un des différents types suivants : capteur d'image en couleur classique, capteur stéréoscopique comprenant deux caméras fournissant des images filmées simultanément sous des angles différents, LIDAR (Light ou Laser Detection and Ranging) mesure des distances en 20 émettant un faisceau de lumière et en analysant des propriétés du faisceau de lumière renvoyé vers l'émetteur, scanners à lumière structurée permettant de déterminer la position tridimensionnelle de points observés en projetant un motif lumineux et en observant la déformation du motif, et 25 scanners à temps de vol TOF (Time Of Flight) mesure des distances en émettant un faisceau de lumière (par exemple infrarouge), en capturant le faisceau réfléchi, et en mesurant le temps entre les instants d'émission et de réception du faisceau. D'autres scanners tridimensionnels peuvent être utilisés (scanner à 30 lumière modulée, scanner par décalage de phase, etc.) pour déterminer la géométrie d'un local à l'intérieur d'un bâtiment. Les scanners à temps de vol présentent les avantages d'un temps de rafraichissement faible et de fournir une information directement exploitable pour obtenir des informations de profondeur et générer très rapidement des cartes de profondeur, tout en 35 offrant une bonne résolution à faible distance (quelques mètres pour les 3049098 7 scanners à temps de vol). L'usage de motifs de lumière structurés permet également de générer rapidement des cartes de profondeur. Le capteur géométrique permet d'obtenir des images de profondeur en niveaux de gris d'une scène observée par le capteur, chaque image étant associée à une 5 information de position du capteur. Le module de modélisation ADM (mis en oeuvre par l'unité de traitement PU) est configuré pour exécuter les étapes S1 à S8 représentées sur la figure 4. Le capteur est orienté successivement pour qu'au moins toutes les faces verticales délimitant une pièce du local figurent entièrement 10 dans les images de profondeur fournies par le capteur. Le sol et le plafond de la pièce peuvent figurer partiellement dans les images de profondeur. Dans le cas d'un simple capteur d'image en couleur, le module ADM acquiert à l'étape S1, des images couvrant l'ensemble des murs d'une pièce à du local à analyser. Aux étapes suivantes, le module de modélisation ADM 15 cherche à fusionner deux à deux les images obtenues à l'étape S1. A l'étape S2, le module de modélisation ADM extrait des images des motifs caractéristiques (ou points d'intérêt) représentés sous la forme de vecteurs, par exemple à l'aide d'un algorithme tel que NARF ("Normal Aligned Radial Feature") et GFTT ("Good Features To Track Detector") disponible dans la 20 bibliothèque de logiciels de traitement d'image OpenCV (Open Computer Vision) ou FPFH ("Fast Point Feature Histogram"). Ces motifs caractéristiques étant stables d'une image à l'autre, le module de modélisation ADM estime à l'étape S3 un déplacement (rotation et/ou translation) du capteur d'image entre les deux images de chaque paire 25 d'images adjacentes de la pièce est estimé à l'aide de méthodes de poursuite (tracking). A cet effet, des correspondances sont évaluées entre les motifs caractéristiques des deux images, en estimant une transformation (correspondant au déplacement du capteur d'image) pour passer d'un motif caractéristique d'une image au motif caractéristique correspondant de l'autre 30 image de la paire d'images considérée. L'algorithme "Estimate Rigid Transform" de la bibliothèque OpenCV (ou bien RANSAC) peut être utilisé pour définir cette transformation. L'estimation d'une transformation est effectuée en estimant les positions et orientations respectives du capteur d'image lors des deux prises d'image. Pour faciliter cette tâche, une 35 prédiction de la transformation peut être déterminée entre les images de la 3049098 8 paire d'images considérée, par exemple en utilisant un filtre de Kalman. Cette étape permet d'obtenir une matrice de transformation 4 x 4 définissant une translation ou une rotation, ou encore une combinaison d'une translation et d'une rotation. Il s'agit ensuite de générer un nuage de points en estimant 5 les positions respectives des motifs caractéristiques. Cette opération peut être effectuée à l'étape S4 à l'aide l'algorithme "Triangulate Point" de la bibliothèque OpenCV. Cette opération permet ensuite de générer à l'étape S5 les coordonnées dans l'espace d'un ensemble de points et d'associer une position dans l'espace à chacun des motifs caractéristiques. 10 A l'étape S6, le module de modélisation ADM effectue un repérage des zones planes de l'enveloppe de la pièce. Cette opération peut être effectuée à partir des images fournies par le capteur d'image en identifiant les surfaces présentant une couleur uniforme. A cet effet, un algorithme de reconnaissance de forme tel que "Surface Matching" de la bibliothèque 15 OpenCV peut être mis en oeuvre. Durant cette étape, les points correspondant à des objets comme des meubles, masquant une zone plane ne sont pas considérés. Il est également considéré qu'une zone plane n'a pas de trous à l'exception de portes (ou de passages vers une autre pièce) ou de fenêtres. Cette opération permet de définir des groupes de points 20 appartenant à un même plan. A l'étape S7, le module de modélisation ADM identifie parmi les zones planes précédemment repérées les principaux plans de l'enveloppe de la pièce, à savoir les murs, le sol et le plafond, en appliquant un ensemble de règles. Ces règles peuvent être de plusieurs ordres. Les règles d'un premier 25 ordre présupposent que le modèle reconstruit est orienté en respectant les orientations verticales et horizontales, et donc que le capteur d'image a été utilisé correctement orienté. Ainsi, un mur du modèle est vertical, et un sol ou un plafond du modèle est horizontal, etc. Si le dispositif 1 comprend ou est connecté à accéléromètre, l'information d'orientation du vecteur accélération 30 de la gravité, fourni par l'accéléromètre permet de déduire l'orientation de la verticale. D'autres règles logiques permettent d'affiner l'identification : une porte ou une fenêtre appartient à un mur, un mur et une porte repose sur un sol, etc. Le module de modélisation ADM peut également déterminer la position et les dimensions des portes et des fenêtres de la pièce en mettant 35 en oeuvre un algorithme de segmentation. L'utilisateur peut également être 3049098 9 sollicité pour valider un modèle de pièce, en particulier en ce qui concerne la présence des portes et fenêtres. A l'étape S8, le module ADM détermine la position de chaque plan dans l'espace. Cette opération peut être effectuée en corrélant les groupes 5 de points appartenant à un même plan et les positions respectives des motifs caractéristiques. Cette opération permet ainsi d'associer une matrice de transformation à chaque groupe de points appartenant à un même plan. Le module de modélisation ADM peut également déterminer la position et les dimensions des portes et des fenêtres de la pièce en mettant en oeuvre un 10 algorithme de segmentation ou de reconnaissance de forme tel que OpenCV "Surface Maching" ou OpenCV "Template Matching". L'utilisateur peut également être sollicité pour valider un modèle de pièce, en particulier en ce qui concerne la présence des portes et fenêtres. Les étapes S1 à S8 sont répétées pour chaque pièce du local à analyser. Pour plus de détails sur les 15 traitements mis en oeuvre par le module ADM, on peut se référer à la publication "StereoScan: Dense 3d Reconstruction in Real-time", Andreas Geiger et al., Intelligent Vehicles Symposium (IV), 2011 IEEE , vol., no., pp.963-968, 5-9 June 2011, doi: 10.1109/IVS.2011.5940405. Dans le cas où le dispositif 1 est équipé d'un capteur de profondeur 20 fournissant des images de profondeur constituées d'un nuage de points tridimensionnel, le module de modélisation ADM est configuré pour exécuter les étapes S11 à S16 représentées sur la figure 5. Pour plus de détails sur les traitements mis en oeuvre par le module ADM, on peut se référer aux publications suivantes : 25 - "KinectFusion: Real-time 3D Reconstruction and Interaction Using a Moving Depth Camera", Shahram Izadi et al. (http://research.m icrosoft. com/pubs/155416/ki nectfusion-u ist-com p. pdf), - "Fast Point Feature Histograms (FPFH) for 3D Registration", Radu Bogdan Rusu et al. (http://files.rbrusu.com/publications/Rusu091CRA.pdf), 30 - "3D is here: Point Cloud Library (PCL)", Radu Bogdan Rusu et al. (http://www.pointclouds.org/assets/pdf/pcl_icra2011.pdf). A l'étape S11, le module ADM acquiert des images de profondeur couvrant l'ensemble des murs d'une pièce à du local à analyser. A l'étape S12, le module ADM applique une opération de fusion aux différents nuages 35 de points obtenus, pour obtenir un nuage de points unique représentant au 3049098 10 moins l'ensemble de des parois de la pièce. Cette opération de fusion peut être réalisée en exploitant l'information de position associée à chaque nuage de points et en mettant en oeuvre l'algorithme ICP ("Iterative Closest Point") permettant de placer l'ensemble des points de tous les nuages de points 5 dans un même repère tridimensionnel. Cet algorithme est utilisé notamment pour recaler deux vues partielles d'un même objet, souvent sous la forme de carte de profondeur. Une vue étant constituée d'un ensemble de points, l'objectif est de minimiser itérativement la distance entre deux nuages de points. Cet algorithme permet en particulier d'affiner les transformations 10 réelles à appliquer pour passer d'une image de profondeur à une autre image de profondeur, afin d'effectuer un recalage des points des différentes images dans un même repère tridimensionnel. L'objectif poursuivi par l'algorithme ICP est de minimiser itérativement une distance entre deux motifs caractéristiques de points. Cet algorithme comprend les étapes 15 suivantes : - association de motifs caractéristiques des deux images par des critères de plus proche voisin, - estimation de paramètres de transformation (translation, rotation) nécessaires pour minimiser la distance entre les motifs caractéristiques des 20 deux images, utilisant une fonction de coût quadratique moyenne, et - transformer les points d'une des deux images en utilisant les paramètres de transformation estimés. Ces étapes sont à nouveau exécutées tant qu'un critère de convergence n'est pas atteint. L'algorithme "Feature Based Registration" peut aussi être 25 utilisé pour estimer ces transformations. Une fois que l'ensemble des points représentant l'enveloppe géométrique en trois dimensions d'un modèle de la pièce sont assemblés en un nuage de points unique, le module de modélisation ADM exécute l'étape S13 où il exécute un algorithme de reconstruction (ex. Poisson, "Marching 30 Cubes", "Greedy projection triangulation", "Delaunay triangulation", ...) pour identifier des associations entre points considérés comme des sommets afin de former un maillage. Par exemple, l'algorithme de Delaunay regroupe les points par groupes de trois points, lorsqu'ils définissent une portion de surface triangulaire appartenant à la scène. 3049098 11 Une enveloppe géométrique en trois dimensions pour une pièce du local étant définie, le module de modélisation ADM exécute l'étape S14 où il détecte les différentes zones planes de cette enveloppe, à savoir le sol, les murs, le plafond, les fenêtres et les portes. Cette opération de détection peut 5 être réalisée en calculant pour chaque point du nuage de points, la direction normale à ce point, en se basant sur le point considéré et les points voisins de ce point. Ensuite, l'algorithme RANSAC ("RANdom SAmple Consensus") peut être appliqué. Cet algorithme permet d'estimer des paramètres de certains modèles mathématiques, par une méthode itérative applicable 10 lorsque l'ensemble de données observées peut contenir des valeurs aberrantes (appelées "outliers"). Il s'agit d'un algorithme non-déterministe dans le sens où il produit un résultat correct avec une certaine probabilité seulement, celle-ci augmentant à mesure que le nombre d'itérations est grand. Cette étape permet de déterminer l'ensemble des points appartenant 15 à chacune des zones planes repérées, en appliquant une méthode de minimisation par moindre carrés. Si le dispositif 1 est également équipé d'une caméra RGB, les images fournies par cette caméra peuvent également être corrélées avec les images de profondeur pour faciliter la détermination des zones planes. 20 A l'étape S15, le module de modélisation ADM identifie parmi les zones planes précédemment repérées les principaux plans de l'enveloppe de la pièce, à savoir les murs, le sol et le plafond, en appliquant un ensemble de règles. Ces règles peuvent être de plusieurs ordres. Les règles d'un premier ordre présupposent que le modèle reconstruit est orienté en respectant les 25 orientations verticales et horizontales, et donc que le capteur d'image a été utilisé correctement orienté. Ainsi, un mur du modèle est vertical, et un sol ou un plafond du modèle est horizontal, etc. Si le dispositif 1 comprend ou est connecté à accéléromètre, l'information d'orientation du vecteur accélération de la gravité, fourni par l'accéléromètre permet de déduire l'orientation de la 30 verticale. D'autres règles logiques permettent d'affiner l'identification : une porte ou une fenêtre appartient à un mur, un mur et une porte repose sur un sol, etc. Le module de modélisation ADM peut également déterminer la position et les dimensions des portes et des fenêtres de la pièce en mettant en oeuvre un algorithme de segmentation ou de reconnaissance de forme tel 35 que l'algorithme de Hough, ou "Geometric Consistency", ou encore 3049098 12 "Correspondence Grouping". Les portes et les fenêtres peuvent être repérées à l'aide d'une fonction de reconnaissance de forme utilisant une base de données de formes prédéfinies. L'utilisateur peut également être sollicité pour valider un modèle de pièce, en particulier en ce qui concerne la 5 nature de formes repérées sur un plan principal de l'enveloppe de la pièce, et ainsi confirmer si chacune de ces formes reprérées est ou non une ouverture (porte, ou fenêtre). L'utilisateur peut également diviser un plan de l'enveloppe de la pièce, lorsque ce plan est formé de plusieurs portions de plan sensiblement homogènes thermiquement, et présentant chacune des 10 caractéristiques thermiques distinctes. Les étapes S11 à S15 sont répétées pour chaque pièce du local à analyser. Le module de modélisation ADM assemble ensuite les différentes pièces du local ainsi modélisées à l'issue des étapes S5/S8 ou S15, par exemple en identifiant chaque passage entre deux pièces dans les modèles 15 des pièces. Cette opération d'identification peut être réalisée avec l'aide de l'utilisateur. Le module ADM peut alors générer un modèle du local en disposant toutes les pièces les unes par rapport aux autres. Le positionnement des pièces peut utiliser le cas échéant, la position absolue du capteur d'image lors de l'acquisition des images pour chaque pièce. 20 L'utilisateur peut alors être sollicité pour valider ou corriger le modèle du local. Le modèle du local est ensuite exploité pour identifier les éléments d'enveloppe de pièces appartenant à l'enveloppe du local chauffé, c'est-à-dire les éléments d'enveloppe séparant l'intérieur de l'extérieur du local 25 chauffé. Ainsi, les éléments d'enveloppe séparant deux pièces chauffées du local peuvent ainsi être éliminés des calculs de modélisation thermique. Par conséquent, seuls sont conservés, les éléments d'enveloppe séparant les parties chauffées du local de l'extérieur de ces parties chauffées. Dans ce qui suit, "élément d'enveloppe" désigne une surface de l'enveloppe 30 présentant une structure sensiblement homogène thermiquement, à savoir notamment un plancher, un plafond, un mur, une porte, une fenêtre. L'homogénéité thermique de l'élément d'enveloppe considérée ne tient pas compte de variations locales dues notamment à l'hétérogénéité de la matière formant l'élément d'enveloppe. Ainsi, par exemple un mur de briques peut 35 être considéré comme homogène thermiquement, bien que les matériaux 3049098 13 formant les briques et le liant entre les briques soient différents du point de vue thermique. Une fois que les éléments d'enveloppe du local sont ainsi déterminés, le module de modélisation ADM calcule les surfaces des éléments 5 d'enveloppe du local à partir des formes et dimensions des éléments d'enveloppe. Dans ce calcul de surface, lorsqu'un élément d'enveloppe inclut un autre élément d'enveloppe (c'est le cas par exemple d'un mur percé d'une fenêtre ou d'une porte), la surface de cet autre élément d'enveloppe est déduite de la surface de l'élément d'enveloppe (mur) où il est inclus. 10 L'utilisateur peut alors être sollicité pour introduire des caractéristiques thermiques des éléments d'enveloppe restants du local, à l'aide du module TDM. Ces caractéristiques thermiques peuvent préciser notamment les informations suivantes : - si l'élément d'enveloppe sépare le local d'un autre local non accessible, et 15 si cet autre local est chauffé ou non, - si l'élément d'enveloppe sépare le local d'un vide sanitaire, - si l'élément d'enveloppe est partiellement ou totalement enterré, - si l'élément d'enveloppe sépare le local de l'atmosphère extérieure. Les valeurs des surfaces ainsi obtenues des éléments d'enveloppe du 20 local sont ensuite utilisées par le module de calcul thermique TCM pour déterminer un coefficient de déperdition énergétique globale GV du local ainsi modélisé. A cet effet, le module de calcul thermique TCM peut mettre en oeuvre le modèle 3CL-DPE utilisant l'équation suivante : GV = biSiU; (1) i=i 25 dans laquelle Si représente la surface de l'élément d'enveloppe i du local analysé, 1)1 représente un coefficient de réduction des déperditions (compris entre 0 et 1) tenant compte de conditions thermiques régnant à l'extérieur de l'élément d'enveloppe, et U; représente le coefficient de transmission thermique (ou conductivité thermique) de l'élément d'enveloppe i, en W/m2.K. 30 Le coefficient 1)1 est déterminé en fonction des caractéristiques thermiques introduites par l'utilisateur concernant l'élément d'enveloppe i. Le coefficient de déperdition énergétique globale GV (en W/K) est calculé par le module de calcul thermique TCM. 3049098 14 Les coefficients de transmission thermique U, peuvent être déterminés par le module TCM à partir de mesures fournies par des capteurs. Une première méthode fait intervenir un capteur de flux thermique à placer sur la surface intérieure de l'élément d'enveloppe considéré, et des 5 capteurs de température ambiante intérieure et extérieure. Un capteur de flux thermique (heat flux sensor) désigne généralement un transducteur produisant un signal proportionnel à un flux thermique local. Ce flux thermique mesurable peut être produit par convection, radiation ou conduction. Les capteurs de flux thermiques sont généralement constitués 10 de thermocouples connectés en série. Le module TCM peut calculer le coefficient de transmission thermique U par l'équation suivante : (I) U = (2) Tint -Text dans laquelle t est un flux de chaleur par unité de surface (en W/m2) 15 mesuré par le capteur de flux thermique, Tint est la température ambiante (en K) mesurée côté intérieur de l'élément d'enveloppe, et Text est la température ambiante (en K) mesurée à l'extérieur de l'enveloppe. Le flux de chaleur t est mesuré en plaçant le capteur de flux thermique contre la surface intérieure de l'élément d'enveloppe. La 20 température intérieure Tint peut être fournie par une station météo se trouvant à l'intérieur et la température extérieure Text peut être obtenue à partir d'un service d'information météorologique, par exemple accessible par Internet, les valeurs de ces températures étant ensuite introduites par l'utilisateur dans le dispositif 1. L'une et/ou l'autre des températures Tint et 25 Text peuvent également être fournies par un ou plusieurs capteurs de température connectés avec le capteur de flux thermique au dispositif 1. Ces capteurs peuvent également être intégrés dans un module THS connecté au dispositif 1 par exemple par une liaison sans fil (par exemple WiFi ou Bluetooth). 30 La première méthode permet ainsi de déterminer le coefficient de transmission thermique d'un élément d'enveloppe sans connaître les matériaux constituant ce dernier. Cependant, la première méthode nécessite que l'écart de température Tint - Text soit compris entre 5 et 15°C, mais reste indépendante de la plage de température considérée ou du sens du flux de 3049098 15 chaleur au travers de l'élément d'enveloppe. En outre la mesure de flux de chaleur t fournie par le capteur de flux thermique présente un caractère ponctuel. Il en résulte que cette mesure peut varier d'un point à un autre de l'élément d'enveloppe, par exemple selon que l'on place le capteur sur un 5 point de l'élément d'enveloppe situé dans une partie bien isolée ou une partie mal isolée. Une seconde méthode peut être mise en oeuvre à l'aide d'une caméra thermique, un capteur de température de surface de l'élément d'enveloppe, et des capteurs de température ambiante intérieure et extérieure. Cette 10 méthode consiste à déterminer le coefficient de transmission thermique de chacun des éléments d'enveloppe à l'aide de l'équation 2 et à déterminer le flux de chaleur t au travers de l'élément d'enveloppe à l'aide de l'équation suivante : (13 = 4 - - 6 - TS 3ext (TS e)d - TRe f ) ± h (TS e)d -Teit) (3) 15 dans laquelle : s est un coefficient d'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe, cy est la constante de Stephan-Boltzmann, égale à 5,6704x10- 8 wim2. K4, TSext est la température (en K) de la surface extérieure de l'élément 20 d'enveloppe, Tref est la température (en K) réfléchie mesurée à partir de l'image thermique en positionnant un échantillon de surface miroir sur l'élément d'enveloppe, et hc est un coefficient de convection thermique (en W/m2.K). 25 L'équation (3) est issue de la publication "Application of infrared thermography for the determination of the overall heat transfer coefficient (U- value) in building envelopes", P. A. Fokaides, S. A. Kalogirou, Appl Energy, 88 (2011), pp. 4358-4365. Le coefficient de convection thermique hc est proportionnel à la vitesse du vent mesuré avec un anémomètre placé sur la 30 surface extérieure de l'élément d'enveloppe à mesurer. Ainsi, le coefficient de convection thermique hc peut être calculé en multipliant la vitesse mesurée par un coefficient voisin ou égal à 3,8054. Le coefficient s d'émissivité spectrale hémisphérique est déterminé à partir de l'image thermique fournie par la caméra thermique en positionnant sur la face 35 intérieure de l'élément d'enveloppe, un échantillon de corps noir de référence 3049098 16 dont on connait l'émissivité (généralement voisine de 0,97), et un échantillon réfléchissant (par exemple une feuille d'aluminium). Les opérations suivantes sont ensuite exécutées. La température réfléchie par l'échantillon réfléchissant est mesurée à l'aide de la caméra thermique afin de paramétrer 5 la caméra thermique. Le corps noir de référence est chauffé jusqu'à une température d'au moins 20°C supérieure à celle de la pièce dans laquelle est effectuée la mesure. Le focus de la caméra thermique est réglé sur le corps noir de référence. L'émissivité lue par la caméra est ajustée en introduisant l'émissivité connue du corps noir de référence. La température du corps noir 10 de référence est ensuite mesurée à l'aide de la caméra thermique. Le focus de la caméra thermique est ensuite réglé sur l'élément d'enveloppe à mesurer. Le paramètre d'émissivité de la caméra thermique est ensuite réglé pour que la caméra thermique fournisse une mesure de température identique à celle du corps noir obtenue précédemment. Le paramètre 15 d'émissivité ainsi ajusté est égal à l'émissivité spectrale hémisphérique s de l'élément d'enveloppe à mesurer. L'équation (2) permettant la détermination des coefficients de transmission thermique U, des éléments d'enveloppe i, nécessite une mesure à l'extérieur de l'élément d'enveloppe. Lorsqu'un élément 20 d'enveloppe sépare l'intérieur du local chauffé d'un autre local non accessible, l'équation (2) ne peut pas être mise en oeuvre. Dans ce cas, l'une ou l'autre des méthodes statistiques décrites précédemment sont utilisées pour déterminer le coefficient de transmission thermique de cet élément d'enveloppe. Ces méthodes permettent également de définir la valeur du 25 coefficient b, selon la nature et la situation de l'élément d'enveloppe. En revanche, tous les coefficients de transmission thermique U, déterminés à l'aide de l'équation (2) sont associés à un coefficient b, fixé à 1. En l'absence de capteurs ou lorsqu'il n'est pas possible d'effectuer les mesures thermiques nécessaires côté extérieur d'un élément d'enveloppe, le 30 module de calcul thermique TCM est activé pour déterminer des coefficients de transmission thermique. La détermination de ces coefficients réalisée en appliquant une méthode statistique telle que telle que 3CL-DPE ou Th-BCE reposant sur l'utilisation de tables de coefficients déterminés à partir de statistiques en fonction d'informations que l'utilisateur doit fournir au module 35 TDM. Pour un mur, un plancher ou un plafond, ces informations 3049098 17 comprennent notamment l'année de construction du bâtiment dans lequel se trouve le local, l'année éventuelle d'ajout d'éléments isolants, lors de la construction du bâtiment ou lors de travaux de rénovation du local, l'épaisseur, la résistance thermique, le type de matériau le constituant 5 (béton, brique, bois, etc). Pour une fenêtre, ces informations comprennent notamment, l'inclinaison (verticale / horizontale), le matériau de menuiserie (bois, PVC, métal), le type de fermeture (battante, coulissante), le nombre de vitrages (simple, double, triple), l'épaisseur de la lame de gaz), la nature de la lame de gaz (air sec, argon, krypton), le type de volet (jalousie, volet 10 roulant). Pour une porte, ces informations comprennent notamment le matériau de menuiserie (bois, PVC, métal), le type de porte (opaque, pleine, avec vitrage, ...). Les coefficients de transmission thermiques qui ne peuvent pas être calculés à partir de mesures, peuvent ainsi être déterminés conformément à la norme ISO 6946. 15 En l'absence de capteurs géométriques, le module d'édition manuelle de modèle géométrique MDM permet de définir la géométrie du local à analyser. A cet effet, le module MDM est configuré pour permettre à l'utilisateur de dessiner et modéliser le local en introduisant les éléments d'enveloppe délimitant le local comme les murs, les planchers, les plafonds, 20 les cloisons, les portes et les fenêtres, et les dimensions de ces éléments d'enveloppe. Ces actions peuvent être réalisées par l'intermédiaire d'une interface de commande graphique montrant les différents éléments d'enveloppe du local au fur et à mesure de leur introduction. Le plan en deux dimensions du local peut être affiché pour faciliter la définition des éléments 25 d'enveloppe du local. A chaque introduction d'un élément d'enveloppe du local, l'utilisateur peut être invité à en définir les dimensions et d'autres caractéristiques telles que des caractéristiques liées aux aspects thermiques de l'élément d'enveloppe. Le module d'édition manuelle MDM peut également être utilisé pour corriger et compléter le modèle géométrique du 30 local généré par le module de modélisation ADM à l'aide des images fournies par le capteur géométrique. En présence ou en absence de capteurs géométriques, le module d'introduction d'informations thermiques TDM est configuré pour inviter l'utilisateur à introduire des informations intervenant dans la modélisation 35 thermique du local comme le type de chauffage du local, l'année de 3049098 18 construction du local, le type et la date des travaux d'isolation des murs, des sols et des plafonds. Le module d'édition MDM est également configuré pour permettre à l'utilisateur de modifier le modèle géométrique en trois dimensions du local. 5 Ainsi, le module d'édition MDM permet à l'utilisateur de modifier les dimensions, l'emplacement et l'orientation des différents éléments d'enveloppe du modèle du local, et d'ajouter de nouveaux éléments d'enveloppe. A cet effet, le module d'édition MDM permet à l'utilisateur de se déplacer virtuellement dans les différentes pièces du local et d'observer les 10 différentes parois de la pièce où il se trouve. Le module d'édition MDM est également configuré pour permettre à l'utilisateur de modifier les portes et les fenêtres, d'en ajouter ou d'en supprimer, et d'ajouter des éléments de mobilier dans le local. L'ajout ou la modification d'une porte ou d'une fenêtre ou d'un élément de mobilier peut être effectué en sélectionnant un objet dans 15 une bibliothèque de portes et fenêtres et d'éléments de mobilier, dans laquelle chaque objet peut être mémorisé en association avec des informations thermiques telles que des coefficients de transmission thermique pour une porte ou une fenêtre. Le module d'édition MDM peut être également configuré pour afficher les données fournies par les capteurs 20 thermiques et/ou la caméra thermique, par exemple superposées sur les éléments d'enveloppe. Le module d'introduction d'informations thermiques TDM permet aussi de modifier les informations thermiques relatives à chaque élément d'enveloppe du modèle du local. 25 A chaque fois qu'une information modifiant un aspect thermique du local est introduite ou modifiée, le module de calcul thermique TCM évalue ou actualise le coefficient de déperdition énergétique globale GV du local ainsi modélisé, pour tenir compte de l'information introduite ou modifiée. La détermination du coefficient de déperdition énergétique globale GV est basée 30 sur une méthode de calcul thermique que l'utilisateur peut sélectionner, telle que 3CL-DPE ou Th-BCE (pour déterminer les coefficients de transmission thermique des éléments d'enveloppe du local qui n'ont pas pu être déterminés par l'équation (2)). L'utilisateur peut ainsi simuler des travaux dans le local et apprécier leurs effets sur la valeur du coefficient de 35 déperdition énergétique GV du local ainsi modifié. 3049098 19 Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes de réalisation et diverses applications. En particulier, l'invention couvre également les combinaisons possibles des modes de réalisation précédemment décrits. 5 REVENDICATIONS1. Procédé d'évaluation d'un coefficient global de déperdition thermique d'un local dans un bâtiment, le procédé comprenant des étapes consistant à : générer un modèle géométrique en trois dimensions de l'enveloppe 5 d'un local, le modèle géométrique comprenant un ensemble d'éléments d'enveloppe séparant l'intérieur de l'extérieur du local, déterminer une surface de chaque élément d'enveloppe de ensemble d'éléments d'enveloppe à partir du modèle géométrique, déterminer un flux de chaleur au travers d'un des éléments 10 d'enveloppe du modèle géométrique, mesurer à l'aide d'un capteur une température ambiante intérieure de l'élément d'enveloppe côté intérieur du local et une température ambiante extérieure de l'élément d'enveloppe côté extérieur du local, et calculer un écart entre les températures ambiantes mesurées, 15 calculer le coefficient de transmission thermique de l'élément d'enveloppe en divisant le flux de chaleur par l'écart entre les températures ambiantes intérieure et extérieure mesurées. déterminer un coefficient de déperdition thermique pour chaque élément d'enveloppe du modèle géométrique et thermique, en multipliant la 20 surface de l'élément d'enveloppe par le coefficient de transmission thermique de l'élément d'enveloppe, et déterminer un coefficient global de déperdition thermique en additionnant les coefficients de déperdition thermique des éléments d'enveloppe. 25 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le flux de chaleur au travers d'un des éléments d'enveloppe est mesuré à l'aide d'un capteur de flux thermique placé sur la surface intérieure de l'élément d'enveloppe. 30 3. Procédé selon la revendication 1, comprenant des étapes consistant à : mesurer une température de surface extérieure d'un des éléments d'enveloppe, 3049098 21 mesurer une température réfléchie par la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, déterminer un coefficient d'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe, déterminer un coefficient de convection thermique de l'élément d'enveloppe, et calculer le flux de chaleur au travers d'un élément d'enveloppe à l'aide de l'équation suivante : (13 = 4 - - 6 - TS 3ext ( TS e)d - TR e f ) ± h ( TS e)d -Text) dans laquelle : s est le coefficient d'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe, cy est la constante de Stephan-Boltzmann, égale à 5,6704x10-8 wim2. K4, TS ext est la mesure de température de la surface extérieure de l'élément d'enveloppe, Tref est la mesure de température réfléchie obtenue à partir d'une image thermique d'un échantillon réfléchissant placé sur la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, hc est le coefficient de convection thermique, et Text est la température ambiante mesurée à l'extérieur du local. 4. Procédé selon la revendication 3, comprenant des étapes de mesure de la vitesse du vent le long de la surface extérieure de l'élément d'enveloppe, et de calcul du coefficient de convection thermique hc en multipliant la mesure de vitesse par un nombre voisin ou égal à 3,8054. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, comprenant des étapes consistant à : placer sur la face intérieure de l'élément d'enveloppe, un échantillon réfléchissant et un échantillon de corps noir de référence ayant une émissivité connue, mesurer la température réfléchie par l'échantillon réfléchissant à l'aide d'une caméra thermique, 3049098 22 chauffer l'échantillon de corps noir à une température d'au moins 20°C supérieure à la température ambiante intérieure, régler le focus de la caméra thermique sur l'échantillon de corps noir, ajuster un paramètre d'émissivité de la caméra thermique pour qu'il 5 corresponde à l'émissivité connue de l'échantillon de corps noir, mesurer la température de l'échantillon de corps noir à l'aide de la caméra thermique, régler le focus de la caméra thermique sur la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, et 10 ajuster le paramètre d'émissivité de la caméra thermique pour que la caméra thermique fournisse une mesure de température de la surface intérieure de l'élément d'enveloppe, identique à la mesure de température de l'échantillon de corps noir, l'émissivité spectrale hémisphérique de l'élément d'enveloppe correspondant à la valeur du paramètre d'émissivité ainsi ajusté. 15 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le coefficient global de déperdition est déterminé lorsqu'une surface d'élément d'enveloppe ou un coefficient de transmission thermique d'élément d'enveloppe est modifié ou introduit. 20 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la génération du modèle géométrique du local est déterminée à partir d'images fournies par un capteur d'image ou un capteur de profondeur. 25 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la génération du modèle géométrique du local comprend des étapes consistant à: acquérir des images de profondeur associées chacune à une position géographique dans le local, 30 générer un nuage de points tridimensionnel à partir de chaque image de profondeur, fusionner les nuages de points en un unique nuage de points, dans lequel chaque point de chaque nuage de point est placé dans un unique repère tridimensionnel, en utilisant la position géographique associée chacun 35 des nuages de points, 3049098 23 déterminer une enveloppe géométrique à partir du nuage de points unique, en associant les points du nuage unique par trois, par un algorithme de triangulation, identifier des éléments d'enveloppe dans l'enveloppe géométrique, et 5 déterminer une surface de chaque élément d'enveloppe identifié. 9. Dispositif d'évaluation d'un coefficient global de déperdition thermique d'un local dans un bâtiment, le dispositif comprenant un calculateur (PU) configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des 10 revendications 1 à 8, un écran d'affichage (DSP) et un organe d'introduction de données (TS, KB), connectés au calculateur. 10. Dispositif selon la revendication 9, comprenant, pour générer un modèle géométrique de l'enveloppe d'un local, l'un au moins des éléments 15 suivants : un capteur d'image en couleur classique, un capteur stéréoscopique comprenant deux caméras fournissant des images filmées sous des angles différents, un LIDAR (Light or Laser Detection and Ranging) mesurant des 20 distances en émettant un faisceau de lumière et en analysant des propriétés d'un faisceau de lumière réfléchi, un scanner à lumière structurée projetant un motif lumineux et observant la déformation du motif, un scanner à temps de vol mesurant des distances en émettant un 25 faisceau de lumière, en capturant le faisceau réfléchi, et en mesurant le temps entre les instants d'émission et de réception du faisceau, et un scanner à lumière modulée ou à décalage de phase. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10, relié à au moins un 30 capteur de température. 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, relié à un capteur de flux thermique, et/ou à une caméra thermique.