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La ville de demain transpirera comme une canopée - Par : Hanen Hattab,

La ville de demain transpirera comme une canopée


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

« Urban Water Planification Project » (UWIN, Réseau urbain d’innovation en eau), financé et fondé par la National Science Foundation et la Colorado State University est un projet portant sur la ville de demain qui a commencé en août 2015 et qui se terminera en 2020. Le UWIN  rassemble 14 établissements universitaires et institutions gouvernementales afin de concevoir des systèmes de planification urbaine pour les États-Unis selon une stratégie holistique du développement urbain durable. L’idée principale de ce projet est de voir  la ville comme un véritable écosystème naturel équilibré dont la gestion des eaux représente la clef de voûte d’une structure urbaine synergique. Cet article s’intéresse aux études climatiques et architecturales menées au sein de la pépinière scientifique transdisciplinaire qui s’intéresse à la climatologie urbaine, à l’infrastructure et à l’architecture à la Princeton University.

Un climat urbain inspiré de l’évapotranspiration naturelle

Les recherches d’Elie Bou-Zeid, professeur associé d’ingénierie civile et environnementale à la School of Engineering and Applied Science,  chercheur responsable de l’UWIN et représentant de la Princeton University, portent sur la mécanique des fluides dans l’environnement urbain. Sa dernière étude intitulée « The Influence of Building Geometry on Street Canyon Air Flow: Validation of Large Eddy Simulations against Wind Tunnel Experiments », publiée dans le Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics en mars 2017, fait partie d’un ensemble de recherches regroupant l’Environmental Fluid Mechanics Research Group Princeton et d’autres universités (dans le cadre de l’UWIN). Elle porte sur l’optimisation des réseaux de gestion des eaux pluviales et des eaux usées dans le but de réduire la consommation énergétique.

Dans ses recherches, Bou-Zeid a remarqué que les flux d’air urbains influent sur la consommation énergétique. En effet, les eaux pluviales sont dirigées directement de la chaussée imperméable vers les canaux sous-terrain, emportant avec elles la chaleur. Cette chaleur piégée peut chauffer les villes de 10 à 15 degrés Fahrenheit (6 à 9 degrés Celsius) de plus que la campagne environnante. Il s’agit de l’îlot de chaleur urbain qui augmente la consommation d’énergie, l’utilisation des énergies fossiles et participe de facto au changement climatique. L’étanchéité de la chaussée et sa couleur sombre, qui contribue aussi à emmagasiner la chaleur, empêchent le phénomène naturel de l’évapotranspiration. Ce dernier participe au rafraîchissement de la température dans les espaces verts en dissipant la chaleur. Or planter massivement des végétaux dans les espaces urbains n’est pas une solution économique dans certains cas, étant donné la rareté de l’eau dans les milieux désertiques. C’est en partant de ces constats que Bou-Zeid s’est lancé dans l’UWIN. Bou-Zeid collabore avec des collègues de l’Université du Maryland et de l’Arizona State University pour créer un logiciel qui modélisera un réseau des eaux contribuant à rendre une ville moins énergivore en tenant compte de ses données climatiques et géologiques.

Pour s’assurer que le paysage urbain est représenté avec précision dans de telles simulations, le professeur d’ingénierie et de sciences appliquées James Smith dirige une équipe de chercheurs de cinq universités de l’UWIN afin de produire des cartes extrêmement précises des précipitations et des inondations dans chacune des villes. Selon Smith, ces études de villes réelles sont la seule façon de comprendre les effets actuels et futurs de l’urbanisation. En 2020, l’UWIN aura réalisé un rapport comportant des études et des recommandations pour les villes étudiées. Dans ce rapport, la construction architecturale aura une place aussi importante que l’infrastructure urbaine. L’intérêt sera porté aussi bien sur les matériaux et la conception que les modes de construction. La Princeton University School of Architecture a exploré aussi de son côté le phénomène de l’évaporation.

Le thermoheliodome

Construction d’un prototype du thermoheliodome par les étudiants en architecture de la Princeton University

Dans le cadre de cette étude, Forest Meggers, professeur d’architecture au Andlinger Center for Energy and the Environnement, propose un modèle d’habitations autosuffisantes pour la ville de demain. Afin de réguler son climat intérieur, cette architecture, appelée thermoheliodome, a recours à un système qui utilise l’eau. Il s’agit d’une structure tridimensionnelle alvéolaire à angles impairs habillée de revêtement réfléchissant. Par effet de réflexion, chaque alvéole conduit la chaleur vers des tuyaux de refroidissement par l’eau. La membrane extérieure du bâtiment peut laisser échapper la chaleur sous forme de vapeur ou l’emmagasiner au niveau du sous-terrain pour la libérer le soir, quand il fait plus frais.

Meggers et la doctorante Dorit Aviv ont proposé une version mouvante de cette structure dont le sommet s’écarte le soir et se rétracte le jour pour offrir une forme qui favorise la circulation de l’air refroidi. Ce concept, proposé pour le climat désertique et très chaud du Moyen-Orient, convient également pour les villes du Sud-Ouest américain qui participent à l’UWIN. La construction a été nommée Cool Oculus parce qu’elle ressemble aux voûtes ajourées au niveau du pinacle des basiliques latines.

Le projet de l’étudiante Dorit Aviv

La structure de Meggers exploite deux manières de transfert de la chaleur, à savoir par les molécules de l’air et de l’eau et par  la radiation — comme la lumière qui se propage d’une surface à une autre —. Meggers a développé une caméra de détection thermique parce que le thermomètre ne peut pas mesurer le transfert de chaleur par radiation. Sa caméra est capable de capter une prise de vue de 360 degrés utilisée par les chercheurs pour construire et étudier un modèle 3D de surfaces radiatives dans n’importe quelle pièce.

Cartographie de la chaleur détectée par la caméra thermique

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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