Prévenir les îlots de chaleur dès la planification
La planification des villes et des quartiers prend une nouvelle dimension à l'heure du changement climatique. Une question qui se pose avec acuité : Comment éviter l'accumulation de chaleur par les bâtiments ? La Haute école de Lucerne a développé un outil qui permet de calculer en quelques secondes le microclimat dans des quartiers existants ou en projet.
Les changements climatiques mettent les villes à rude épreuve, en particulier en été. les « îlots de chaleur » sont devenus un thème omniprésent. Les planificateurs de grands quartiers peuvent toutefois éviter l’accumulation de chaleur. L’implantation des bâtiments en fonction de l’environnement, le choix des matériaux des façades et des surfaces extérieures, les espaces verts et un ombrage judicieux sont déterminants. L’impact de ces facteurs devrait en fait être pris en compte dès les premières étapes de la planification. Mais pour cela, les architectes devraient faire appel à des modèles informatiques capables de calculer l’impact des facteurs décisifs pour un lieu donné. Le problème des modèles existants est que le calcul prend beaucoup de temps et coûte cher. C’est pourquoi on renonce généralement à les utiliser à un stade précoce. La Haute école de Lucerne (HSLU) a désormais développé une nouvelle modélisation interactive du climat de quartier (QKM), qui se limite aux informations adaptées à la phase et fournit des résultats en quelques secondes. Le projet a été financé par la fondation Infinite Elements et la HSLU.
La phase de planification doit être rapide
Pour les grands projets de construction, les cabinets d’architectes postulent généralement dans le cadre d’une procédure de concours complexe et sous une forte pression de temps. « Ils doivent tenir compte d’un grand nombre d’exigences dans leur conception, l’une d’entre elles étant le microclimat », explique le professeur Markus Koschenz, expert en simulation à la Haute école de Lucerne. Des coûts élevés et des délais d’attente de deux jours ne sont pas envisageables pour les architectes dans cette phase de travail créative. C’est pourtant ce qu’ils auraient dû accepter jusqu’à présent s’ils voulaient intégrer les calculs complexes. Que faire alors si l’on remporte un projet de concours et que l’on s’aperçoit seulement ensuite que l’implantation du bâtiment a été mal choisie ? Le jury a en effet opté pour la solution proposée ; des adaptations fondamentales ne sont plus prévues dans la phase suivant la décision du jury – même si le calcul ultérieur du microclimat le suggère. En bref, le dilemme ne peut pas être résolu de cette manière. Aujourd’hui, les températures estivales plus chaudes sont déjà un problème pour les gens. Le réchauffement va s’accentuer dans les années et les décennies à venir, ce qui peut mettre en danger la vie des personnes âgées. Et les constructions en cours de planification seront encore là dans cinquante ans. Ignorer tout cela lors de la planification semble être une négligence.
Résultats en quelques secondes
« Nous avons besoin d’un outil de calcul du microclimat qui soit moins cher et surtout qui puisse fournir des résultats très rapidement », explique Koschenz. Son équipe principale, composée d’Andrii Zakovorotnyi, de Reto Marek et d’un spécialiste Revit externe, a développé cet outil à l’université de Lucerne. Il explique : « Les méthodes existantes utilisent des instruments universels de Computational Fluid Dynamics (CFD). Ces instruments permettent aux spécialistes de développer des machines, d’étudier les écoulements sur les avions ou de déterminer le microclimat dans les quartiers. Ils sont puissants, mais aussi coûteux. Notre modèle se concentre sur l’aspect du climat du quartier et nous travaillons avec des algorithmes de calcul rapides », explique Koschenz pour justifier la différence frappante dans la vitesse de calcul. Ainsi, il faut quelques secondes ou tout au plus quelques minutes pour calculer l’impact d’un changement. L’outil peut être utilisé par les planificateurs eux-mêmes dès la première étape du processus de planification. Il permet par exemple de comparer à peu de frais deux variantes d’aménagement de façade ou de plantation d’arbres dans une cour intérieure. Et ce, non seulement pour un jour d’été, mais pour toute une période estivale.
Vérification du modèle par des mesures
Les informations sur les bâtiments prévus, leur position, les matériaux utilisés ou le type et la position des espaces verts et des arbres sont tirées par la modélisation interactive du climat de quartier de l’outil de planification Revit, déjà utilisé par les bureaux d’architecture et d’aménagement paysager. À partir de là, le modèle physique calcule l’impact du rayonnement, de l’ombre, des propriétés de stockage de la chaleur des matériaux, du flux d’air, de la végétation et du moment de la journée sur le climat du quartier. Des images avec des échelles de couleurs indiquent les résultats de manière intuitive et compréhensible.
L’équipe de Koschenz a prouvé que le modèle fonctionne correctement en effectuant des mesures dans le quartier de Suurstoffi à Rotkreuz et en comparant les résultats avec ceux de logiciels commerciaux existants. Koschenz est très satisfait des résultats : « Nous pouvons dire que la concordance avec les mesures et les résultats d’autres logiciels est élevée. Notre outil est donc beaucoup plus rapide pour la même précision ».