Projet Insulated : développement d'un modèle de reconstruction 3D multi-modal

Projet : Thermoxels – Modélisation thermique 3D pour l’évaluation des rénovations de bâtiments

Résumé
Le projet Insulated propose une méthode innovante pour modéliser thermiquement des bâtiments en 3D. Ce projet vise à répondre aux enjeux de rénovation énergétique des bâtiments existants, un aspect crucial pour atteindre les objectifs climatiques fixés par l’Accord de Paris. Dans le cadre de ce projet, j’ai développé Thermoxels, cette approche utilise des techniques d’apprentissage automatique pour générer des modèles thermiques 3D précis, aidant à prioriser les bâtiments à rénover et à identifier les zones spécifiques nécessitant une isolation.

Contexte
Les bâtiments représentent une part importante des émissions de CO2 en Europe, et la rénovation thermique est une solution clé pour réduire leur consommation énergétique. Cependant, il n’existe pas de méthode systématique et efficace pour modéliser les bâtiments en 3D tout en intégrant des données thermiques.

Objectifs
Le projet Thermoxels cherche à automatiser la génération de Building Information Models (BIM) thermiques, en utilisant des images RGB et thermiques pour produire des modèles 3D géométriquement précis avec une distribution correcte des températures. L’objectif est d’améliorer les simulations thermiques pour évaluer les besoins énergétiques et les résultats des rénovations.

Méthodologie
Inspiré par les champs de radiance neuronaux (NeRF) et d’autres techniques de synthèse de vue, le projet introduit un modèle basé sur des voxels (cubes) qui intègre les informations thermiques et géométriques dans un format prêt à être utilisé dans les logiciels de simulation thermique (FEM, CFD). Cette approche permet de surmonter les limitations des méthodes actuelles qui nécessitent des capteurs coûteux ou un travail manuel laborieux.

Résultats
Le modèle proposé offre une représentation explicite et indépendante des vues, permettant une intégration directe dans les logiciels de simulation thermique. Les évaluations montrent des résultats prometteurs en termes de précision thermique et géométrique.

Conclusion
Thermoxels apporte une solution innovante à la modélisation thermique 3D des bâtiments, avec un potentiel significatif pour améliorer les évaluations des rénovations énergétiques. Le projet se poursuit avec des pistes d’amélioration, notamment en apprenant les résistances thermiques des matériaux pour des simulations plus précises.

Superviseurs

• Dr Malcolm Mielle
• Prof. Olga Fink
• Dr Florent Forest

Date : 8 octobre 2024
Lieu : École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)