Bureau d'études et Villes

La maîtrise d’œuvre, acteur indispensable pour la conception de projets urbains prenant en compte l’adaptation

Face à l’augmentation des vagues de chaleur consécutive au changement climatique, les bureaux d’études peuvent proposer des solutions permettant des aménagements plus vivables et de qualité. Cet article fait le tour des solutions disponibles.

À noter que si cette page traite actuellement de l’îlot de chaleur, il est important d’avoir en tête qu’en matière d’adaptation, la ville peut être, selon les cas, concernée par d’autres enjeux, comme les inondations ou le risque submersion.

Parking de couleur sombre, sans arbres contribuant à en faire un endroit particulièrement chaud l’été © Bernard Suard,Terra
Parking de couleur sombre, sans arbres contribuant à en faire un endroit particulièrement chaud l’été © Bernard Suard,Terra

Peu d’arbres, trop d’asphalte, pas assez de points d’eau : les villes constituent ce qu’on appelle des îlots de chaleur urbain, où les températures s’avèrent plus chaudes qu’à la campagne. Or, avec le changement climatique, l’atmosphère des villes pourrait devenir encore plus étouffante, avec un effet sur le confort et les pratiques de tous les usagers et un risque de surmortalité des personnes les plus fragiles.

Des solutions existent pour proposer des aménagements urbains dans une logique d’adaptation à ces effets.

L’îlot de chaleur urbain ou pourquoi il fait plus chaud en ville ?

En ville, on observe des températures plus importantes que dans la campagne environnante : c’est le phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU).

Cette différence de température est particulièrement marquée la nuit, au moment où les matériaux urbains (béton, asphalte, etc.) relarguent la chaleur qu’ils ont stockée durant la journée.

Les causes de l’îlot de chaleur urbain

Le phénomène d’ICU trouve son origine dans plusieurs facteurs propres au milieu urbain :

  • la moindre présence du végétal en milieu urbain : le végétal joue en effet un rôle rafraîchissant, en raison de l’ombre portée par les arbres, du phénomène d’évapotranspiration et de la photosynthèse qui capte le rayonnement solaire. En milieu urbain, le végétal s’avère moins présent, au profit de surfaces artificialisées faites d’asphalte, de béton, de bitume, etc.  ;

  • le stockage de chaleur dans les matériaux urbains : durant la journée, l’énergie solaire réchauffe les matériaux constituant la voirie, les espaces publics, les bâtiments. Toute cette chaleur accumulée est ensuite rejetée la nuit, ralentissant le refroidissement nocturne, et expliquant l’intensité de l’ICU en période nocturne ;

  • la forme urbaine : les rues étroites situées le long de bâtiments de grande hauteur constituent des canyons urbains dans lesquels la chaleur reste captive ;

  • les activités anthropiques, pouvant générer de la chaleur : transports, rejets d’air chaud des climatiseurs, activités industrielles ;

  • la faible présence de l’eau, jouant un rôle rafraîchissant.

Plusieurs types de solutions pour lutter contre l’îlot de chaleur urbain

Plusieurs solutions sont possibles pour lutter contre les îlots de chaleur urbain, voire créer de véritables « îlots de fraîcheurs » :

  • la végétalisation des espaces urbains par la plantation d’arbres, créant ainsi de la fraîcheur par l’ombre portée et l’évapotranspiration, ou bien par des murs et des toitures végétalisés ;

  • le choix de matériaux à albédo élevés, qui ont la capacité de réfléchir une part importante de la lumière, et donc d’emmagasiner moins de chaleur ;

  • la morphologie urbaine, qui peut permettre d’assurer une meilleure circulation des vents en période estivale, et d’éviter la constitution de canyons urbains où la chaleur reste captive ;

  • l’accès à des points d’eau : bassins, fontaines, aires aquatiques, etc. pour permettre aux usagers d’un quartier de se rafraîchir ;

  • la gestion alternative des eaux pluviales (noues, fosses humides, bassin de stockage, etc.), susceptible d’apporter de la fraîcheur via l’humidité contenue dans les sols.

Focus sur les réseaux de froid

 

Le réseau de froid est un réseau de distribution et de transport de frigories, c'est-à-dire de quantité de chaleur enlevée nécessaire à la production de froid. La mise en place d'un tel réseau peut s'envisager selon deux options :

  • une production de froid centralisée alimentant un réseau dit "d'eau glacée" (entre 1 et 7°C au départ de la centrale), et susceptible d'être mis en place indépendamment sous la forme d'un réseau indépendant d'un réseau de chaleur 
  • un production de froid en sous-station à partir de l'énergie fournie par un réseau de chaleur.

Le réseau de froid contribue plus à la réduction de l'îlot de chaleur, qu'une solution à base de climatiseurs individuels. La climatisation met en effet sur les toitures des groupes calorifiques, qui rejettent de la chaleur, et contribuent à amplifier le phénomène d'îlot de chaleur urbain. Dans le cas de réseau de froid, les toitures peuvent même être végétalisées, permettant de diminuer là aussi l'effet d'îlot de chaleur. A noter que le réseau de froid a également un intérêt en termes d'émissions de GES et d'efficacité énergétique, par rapport à un climatiseur.

 

 

Points de vigilance

  • Limiter l’îlot de chaleur urbain nécessite une approche pluri-thématiques  : mobiliser le végétal, l’eau, rendre les sols plus perméables impliquent nécessairement de croiser les politiques et les services (en charge de l’eau, des espaces verts, du climat, de la voirie, de l’aménagement, etc.) ;

  • Le confort comporte une part de subjectivité : il est propre à chaque individu, dépendant de ses conditions physiologiques, de son appartenance social, et de son ressenti. Au-delà des paramètres météorologiques, le confort intègre également le calme, les vues et les paysages ;

  • Le confort climatique a une temporalité : il n’est pas le même selon la période de la journée. À noter également que la question du confort thermique en période hivernale peut elle aussi se poser, dans le cas par exemple d’un espace public fortement soumis à des vents forts durant l’hiver ;

  • Les usages des espaces conditionnent les solutions de fraîcheur que l’on peut proposer : la problématique du confort en période nocturne peut s’avérer plus prégnante dans des espaces à vocation fortement résidentiel, que dans des espaces moins utilisés la nuit (bâtiments de bureaux, lieux touristiques, etc.).

Des outils et des méthodes pour aider à la conception du projet

  • des modèles à grande échelle permettant de simuler les conditions climatiques d’un tissu urbain, sur la base de paramètres moyennés selon une maille de plusieurs centaines de mètres. A titre d’exemple, le modèle TEB (Town Energy Balance) développée par le Centre National de Recherches Météorologiques offre la possibilité de simuler des phénomènes physiques selon une maille de 125 mètres de côté. Ce type de modèles permet surtout de confirmer les grandes orientations prises dans le projet ou d’identifier les zones à enjeux, lors de la phase amont d’une opération d’aménagement ;

  • des modèles de petite échelle, simulant les conditions climatiques d’un quartier, selon une résolution plus fine. Ainsi, l’outil Envi-Met réalise des simulations trois dimensions du climat d’un projet, selon une résolution de 0,5 à 1mètre. Ce type de modèles offre la possibilité de discuter très finement sur des choix opérés au sein du projet urbain (orientation d’un bâtiment, placement d’arbres, etc.). Ils demandent une technicité, et exigent un temps pour pouvoir réaliser les simulations.

Un exemple de solution : le pôle multimodal Nice-Saint Augustin

Situé à proximité de l’aéroport et du quartier d’affaires de l’Arénas, le pôle intermodal Nice Saint-Augustin doit faire le lien entre la gare ferroviaire (TGV et TER), l’aéroport, les transports en commun de la métropole de Nice. D’une superficie de 9 hectares, l’opération a fait l’objet de financement dans le cadre du programme investissement d’avenir Ecocités-Villes de Demain.

Dans le cadre des études de maîtrise d’œuvre de l’espace public, L’Établissement Public d’Aménagement de la Plaine du Var a fait appel au bureau d’études Véolia-2ei, pour la simulation des conditions climatiques du futur site. Pour cela, le bureau d’études a utilisé l’outil Envi-met, permettant de réaliser des simulations tri-dimensionnelles très fines, d’une échelle spatiale de 0,5 à 1 mètre.

Deux allez-retours ont été nécessaires entre le modèle de simulation et le projet urbain, avant d’arriver à l’espace public dans sa forme définitive. Les principales évolutions par rapport au projet initial ont été les suivantes :

  • la densification des masses végétales ;

  • le déplacement d’un bâtiment, source d’un trop grand inconfort ;

  • la mise en place de pavés humides, dispositif comprenant un lit de sable alimenté en eau ;

  • l’arrosage de chaussée sur les espaces attendant, en particulier au niveau des arrêts de bus et de tramway.

La simulation a ainsi permis d’affiner le traitement architectural et paysager, et de concevoir un espace public capable de limiter l’îlot de chaleur urbain.

Que dit le PNACC 2 ?

Le Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire (MTES) soutiendra les projets visant :

  • la lutte contre les îlots de chaleur urbains et le renforcement du confort du bâti en s’appuyant sur des solutions urbanistiques, écologiques et architecturales innovantes, et des solutions techniques performantes ;
  • l’utilisation des solutions fondées sur la nature dans les situations où elles permettent d’améliorer la résilience des territoires et de protéger l’environnement, telles que la végétalisation des espaces urbains, la mise en place de techniques alternatives d’assainissement et l’intégration de la trame verte et bleue (en intégrant une réflexion sur la gestion et l’entretien de ces espaces).

Pour en savoir plus sur le Plan National d'Adaptation au Changement Climatique

Ressources fondamentales

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