Quantification des déperditions thermiques des bâtiments par thermographie infrarouge

par Stefan Datcu

Thèse de doctorat en Thermique et systèmes énergétiques

Sous la direction de Simone Matteï.

Soutenue en 2002

à Paris 12 .


  • Résumé

    Ce travail est orienté sur trois axes principaux de recherche: la modélisation de transferts de chaleur couplés sur la paroi d'un bâtiment, la caractérisation de la caméra infrarouge et la recherche et le développement des outils informatiques adaptés au traitement d'image. Le travail sur des images thermographiques a nécessité l'étude d'outils de traitement d'image. Nous avons étudié des opérateurs de segmentation, afin d'isoler les différentes régions présentes dans une image IR. Les régions obtenues par segmentation correspondent à (les défauts thermiques ou à des surface de paramètres radiatifs différents. Grâce aux outils de segmentation, nous avons pu fixer les valeurs réelles des paramètres radiatifs et sélectionner les régions correspondant aux défauts. La caméra munie d'un objectif 45ʿx34ʿ présente des aberrations qui rendent son comportement non linéaire. Afin (le réaliser une analyse convolutionnelle, le FOV a été discrétisé dans des sous-régions où le comportement de la caméra est considéré comme linéaire, ce qui a permis d'estimer une fonction de transfert par zone. Pour restaurer les images IR bruitées, des techniques de régularisation ont été employées. L'étude expérimentale a été réalisée sur une maquette d'une paroi présentant un défaut d'isolation. Afin de mieux comprendre le régime d'écoulement à la proximité de la paroi, une modélisation de la maquette et de l'écoulement de l'air autour de sa surface a été réalisée sous Fluent. Les résultats des modélisations et les mesures de flux et de température. Ont permis de développer un modèle d'échanges radiatifs pour quantifier le rayonnement émis par l'environnement et réfléchi par la maquette. Ainsi que le développer un modèle de convection naturelle, à régime d'écoulement laminaire dans la couche limite, basé sur la méthode intégrale de von Karman-Pohlhausen. Les valeurs de flux total calculées à partir des mesures par thermographie concordent avec les résultats calculés par Fluent.

  • Titre traduit

    Quantification of buildings thermal losses by infra-red thermography


  • Résumé

    This work is directed towards three principal axes of research: The modelling of coupled heat transfert on building walls, the characterization of the infra-red camera and the research and development of image tools adapted to the infra-red images. The work with thermographic images required the study of image processing tools. We studied various segmentation operators, in order to isolate the different areas present in an IR image. These areas correspond to thermal defects or surfaces with different radiative parameters. By image segmentation, we could fix the real values of the radiative parameters and select the areas corresponding to thermal defects. The camera, used with a 45ʿx34ʿ lens, presents aberrations which imply non-linear hehavior. In order to perform a convolutional analysis, the FOV was sampled on sub-areas where the behavior of the camera is regarded as linear that made possible the estimation ot a transfer function per area. To restore the noisy IR images, regularization techniques were employed. The experimental study was carried ont on a model wall presenting an insulation defect. In order to better include and understand the air flow near the walls surfaces, numerical simulation were performed using Fluent in order to model the air flow around the surface of the wall. The simulation results and measurements of flow and temperature made-it possible to develop a model of radiative exchanges to quantify the radiation emitted by the environment and reflected hy the wall surface, and to develop a nu merical model of natural convection based on the integral method of von Karman Pohlhausen. The values of the total heat lux calculated from IR measurements agree with the results calculated by Fluent.

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Informations

  • Détails : 255 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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