ECOTEN – Repérer et Mitiger les Ilots de Chaleur Urbain

REPÉRER ET MITIGER LES ILOTS DE CHALEUR URBAINS

Parce que le nombre d’habitants en ville et la température vont continuer de croitre, parce que l’étalement urbain entraine de la pollution due au transport, il faut aménager les villes de manières bioclimatiques.

ECOTEN

Profil de la société

Ecoten est un bureau d’études d’ingénierie thermique situé à Prague, en République tchèque, créé en 2012. Les activités de l'entreprise sont centrées sur l'efficacité énergétique des bâtiments et des villes. Au plus près des préoccupations nouvelles de ces dernières et des innovations venues du monde de la recherche, nous avons développé des solutions pour repérer et mitiger les ilots de chaleur urbains.

  • Nous produisons des cartographies thermiques de ville en utilisant les données d'observation satellitaire, afin d'y localiser les quartiers les plus chauds.
  • Nous modélisons un quartier d'une ville, en considérant les matériaux utilisés, les présences de végétations et d'eau, et les conditions météo du site.
  • Nous évaluons le confort des espaces extérieures (température d'air, vitesse de vent, ensoleillement, etc.) et la consommation énergétique des bâtiments.
  • Nous comparons plusieurs scénarios d'aménagement, les résultats sont chiffrés et facilitent la prise de décision, et nous faisons des prescriptions.

CONTEXTE

Le Phénomène d’Ilot de Chaleur Urbain

Profil de température d'une ville sujette à l'ICU

Il se caractérise par des températures plus élevées à l’intérieur des villes que dans les alentours. Plusieurs phénomènes physiques entrent en jeu, dont la constitution minérale des villes et les activités humaines comme le trafic automobile et la climatisation. En France, les différences de température due au phénomène d’ilot de chaleur urbain (ICU) peuvent aller jusqu’à plusieurs degrés. C’est générateur d'inconfort, voir de problème de santé, et de consommation électrique élevée. Les températures tout comme le nombre de personnes vivant en ville allant augmenter, il faut trouver des solutions pour les combattre.

REPÉRER

La Cartographie Thermique

En traitant les données issues de l’observation de la Terre par des satellites mis en orbite par les agences spatiales européennes et américaines, nous pouvons cartographier un territoire en fonction des températures qui y règnent. Nous produisons une carte où est indiqué en chaque point une valeur de température. Il est alors possible de localiser les parties chaudes et froides d’une ville. Les quartiers assujettis au phénomène d’ilot de chaleur urbain sont ainsi repérés. Ce sont ceux sur lesquelles un effort d’aménagement bioclimatique est nécessaire.

Cartographie thermique du centre de Paris, juillet 2016

MITIGER

La Simulation De Micro-Climat Urbain

À l’aide de nos outils informatiques, nous évaluons l’impact d’un aménagement urbain sur le confort thermo-aéraulique d’un quartier, sa capacité à diminuer l’ICU et la consommation énergétique des bâtiments. Pour ce faire, nous modélisons l'aménagement urbain en 3D, en prenant en compte les matériaux utilisés, les présences de végétation et d'eau et les conditions météo du site. Les résultats d’une simulation sont multiples et chiffrés, ils constituent une aide à la décision efficace. Plusieurs problématiques peuvent être abordées.

Consommation énergétique des bâtiments

En été, la consommation électrique imputable à la climatisation est conséquente. L’environnement urbain proche et la conception du bâtiment ont une influence importante. En fonction de l’usage d’un bâtiment de la scène urbaine modélisée, nous déterminons son besoin en refroidissement.

Bâtiment modélisé dans son contexte

Bâtiment modélisé dans son contexte

Confort des espaces extérieurs

Un bon aménagement peut réduire l’ICU et améliorer le confort des espaces publics. Nos simulations permettent de l’évaluer avec de nombreux critères : températures et vitesses d’air, humidité, durée d’ensoleillement … Nous pouvons aussi calculer des indices de confort universel tels que l’UTCI.

Températures de surface

Températures de surface

Contrôle des vitesses de vent

Une nouvelle construction urbaine peut entrainer des vitesses de vent excessives. Dans le cadre d’une étude CFD, nous analysons les valeurs de vents de la région du projet sur toute une année et nous déterminons les vitesses de vent moyennes et extrêmes dans les espaces extérieures du quartier modélisé.

Vitesses de vent

Vitesses de vent

Comparer Plusieurs Scénarios D'aménagement

Température d’air en un point du quartier, deux scénarios

Température d’air en un point du quartier, deux scénarios

Pour la création d’un quartier ou une rénovation urbaine, si plusieurs propositions d’aménagement sont faites, nous pouvons les modéliser et chiffrer leur apport en matière de confort et de consommation énergétique. Nous déterminons quel scénario d’aménagement est le plus efficace pour mitiger l’ICU et la consommation électrique des bâtiments. Plusieurs stratégies peuvent être combinées à cette fin : blanche (surfaces claires), verte (présence de végétation) et bleue (présence d’eau). Dans l’exemple ci-contre, la température d’air d’une rue est différente de 2,5 °C en moyenne sur une journée, avec ou sans présence d’arbres.

Prévoir Les Effets Du Changement Climatique

Courbes de scénarios d’évolution de la température, faible et forte

Courbes de scénarios d’évolution de la température, faible (RCP2,6) et forte (RCP8,5)

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) produit des rapports sur le réchauffement climatique. Ces rapports contiennent plusieurs scénarios d’évolution de la température au cours du siècle. En appliquant ces scénarios d’évolution aux conditions météo présentes, nous pouvons estimer les conséquences du changement climatique sur le quartier étudié.

Un Moteur De Calcul Á La Pointe De La Recherche Scientifique

Pour opérer les simulations de micro-climat urbain, nous utilisons le moteur de calcul Solene-Microclimat. Il est développé depuis plus d'une dizaine d'années par le Centre de Recherche Nantais Architectures Urbanités (CRENAU). Il est issu de la combinaison d'un modèle thermo-radiatif, d'un modèle d'écoulement fluide dynamique, et d'un module de thermique du bâtiment.

POUR QUI ?

Collectivités territoriales et agences d’urbanisme publique
  • Cartographier votre ville pour repérer les quartiers sujets aux ICU.
  • Choisir les meilleures solutions bioclimatiques d’aménagements urbain.
  • Définir les règles d’urbanisme à respecter.
Bureau d’études ingénierie
  • Prendre en compte l’environnement urbain pour les simulations thermiques dynamiques.
  • Mener des études d'écoulement de vent en milieu urbain (CFD).
Cabinets d’architecte et d’urbaniste privés
  • Apporter une valeur ajoutée à vos projets.
  • Valoriser leur caractères bioclimatiques et leur intérêt pour le confort urbain et la sobriété énergétique.
Fournisseurs d’électricité
  • Trouver des solutions bioclimatiques afin d’abaisser les pics de demande d’électricité en période de forte chaleur.