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Gérer le stress thermique en ville dans les prochaines décennies

Une étude conduite par Météo France projette jusqu'en 2100 l'évolution des îlots de chaleur dans l'agglomération parisienne selon une hausse de 4°C pour la France et selon des modèles affinés prenant en compte végétalisation et morphologie du bâti.

Gouvernance  |    |  Agnès SinaïActu-Environnement.com

Quel type de bâti les architectes doivent-ils projeter pour résister au climat futur ? Quel agencement des rues, des espaces verts, et quelle forme urbaine ? Quels sont les gisements de consommation d'énergie, et comment exploiter l'îlot de chaleur spécifique à la ville dense pour réduire la part du chauffage domestique ?

Autant de questions que le réchauffement climatique pourrait rendre cruciales au cours de ce siècle. Les conclusions du projet de recherche Muscade (Modélisation urbaine et stratégies d'adaptation au changement climatique pour anticiper la demande et la production énergétique), coordonné par le Centre national de recherches météorologiques (CNRM) (Météo-France/CNRS), ont été rendues publiques le 3 octobre, à l'occasion de la journée "Chaleur sur la ville" organisée par la région Ile-de-France et l'Institut d'aménagement et d'urbanisme de la région Ile-de-France.

Micro-climats urbains

Pluridisciplinaire, le projet Muscade, qui réunit météorologues, économistes, architectes, géographes et experts du bâtiment, a permis d'évaluer l'impact de différents scénarios d'évolution de la ville de Paris à l'échelle du siècle sur le climat urbain et sur la consommation énergétique des bâtiments. Ses résultats sont voués à guider les concepteurs de la ville de demain.

Le modèle Genius, développé par le Laboratoire de recherche en architecture de l'Ecole nationale supérieure d'architecture de Toulouse et le Game permet de simuler l'évolution des îlots architecturaux urbains. Le modèle Town Energy Balance du CNRM-Game simule le microclimat urbain à partir des processus physiques liés à la géométrie urbaine et du bilan thermique du bâti. Il permet de représenter les échanges d'énergie entre ville et atmosphère. Affiné, il prend aussi en compte la masse thermique des bâtiments (vitrages, volets, conduction, ventilation, chauffage), la végétalisation des rues et des toitures, ou encore la climatisation et les panneaux solaires photovoltaïques et thermiques.

Pour valider la pertinence des modèles, l'étude s'est tournée vers le passé de l'agglomération parisienne, remontant jusqu'à 1900 : le modèle Nedum d'expansion urbaine du Centre international de recherche sur l'environnement et le développement (Cired) permet de représenter l'évolution du système urbain des années 1900 jusqu'à la fin du XXIème siècle. "Les travaux de reconstitution de l'usage des sols passés en Ile-de-France, réalisés par l'Institut d'aménagement et d'urbanisme d'Ile-de-France, ont permis de mener à bien cette tâche. Ceci représentait tout de même un défi, non seulement vis-à-vis de la robustesse du modèle, mais aussi vis-à-vis de la collecte de données", souligne l'étude.

Combinés, ces modèles décrivent l'évolution et l'expansion de l'agglomération parisienne et prennent en compte, dans les grandes lignes, la topographie architecturale des quartiers, générant une carte d'îlots types. Celle-ci sera mise à jour chaque année en fonction de l'évolution de l'occupation des sols, selon sept formes urbaines de référence, incluant les pavillons et immeubles (continus, discontinus), les bâtiments d'activités, les immeubles de grande hauteur, et le centre ancien.

Comportements et végétalisation seront déterminants

Plusieurs hypothèses d'évolution de l'agglomération parisienne orientent une palette de simulations : ville dense ou ville compacte associée à une ceinture verte, architecture marquée par des petits habitats collectifs végétalisés ou des maisons individuelles, grands collectifs, le tout prenant en compte la part de végétalisation. L'accent est mis sur le comportement des citadins, qui va influencer les consommations d'énergie, selon que ceux-ci recourent massivement à la climatisation, ou ferment simplement leurs volets les jours de forte chaleur.

Il ressort de ces projections que "les comportements sont très influents sur la consommation d'énergie, autant voire plus que les techniques de rénovation du bâtiment. Ainsi, simplement chauffer à 19°C au lieu de 21°C permet de baisser la consommation de 28%. L'été, fermer les volets permet de diminuer sensiblement l'usage de la climatisation (-45% environ)". La végétalisation urbaine de pleine terre sera plus efficace que les toits végétalisés pour rafraîchir l'air. Cependant, les vertus isolantes des toits végétalisés permettront de réduire la consommation d'énergie de 7% en moyenne sur l'année. Il faudra prévoir une ressource en eau importante pour arroser cette végétation et entretenir son effet rafraîchissant, ce qui implique d'envisager des systèmes de récupération d'eau.

Canicule à énergie positive

La climatisation a tendance à augmenter l'intensité de l'îlot de chaleur urbaine et à détériorer le confort extérieur. Pour autant, des solutions alternatives existent, comme fermer ses volets en été, ou des tours aéro-réfrigérantes récupérant l'énergie. L'étude souligne que l'énergie solaire pourra tirer partie du réchauffement : la production potentielle d'énergie solaire restera similaire en climat futur par rapport au climat présent. Tandis que les consommations d'énergie baisseront en raison du réchauffement, et selon les options de végétalisation et de climatisation, la canicule ouvrira peut-être la voie à des villes à énergie positive.

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