Ville verte: quelques buissons ne suffisent pas à rafraîchir

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Le parc MFO à Zürich Oerlikon : un grand paysage de parc qui s’étend

Le parc MFO à Zürich Oerlikon : un grand paysage de parc qui s’étend vers le haut. (Image : Zürich Tourismus)

Les chaleurs extrêmes rendent la vie difficilement supportable, surtout dans les villes. La végétalisation doit aider à réguler la température. Des experts de la Haute école de Lucerne expliquent comment nous pouvons nous mettre au vert en matière de climat urbain.

Planter une allée ici, végétaliser un toit là - Peter Schwehr, directeur du centre de compétences pour la typologie et la planification en architecture de la Haute école de Lucerne, n’y croit guère. L’expert en développement urbain et de quartier est certes un grand défenseur des villes vertes, car les arbres ne se contentent pas de fournir de l’ombre, mais contribuent également au rafraîchissement par l’évaporation de l’eau. Son objectif est la ville-éponge : une ville conçue de telle sorte qu’en cas de fortes pluies, l’eau ne disparaisse pas simplement dans les égouts, mais qu’elle puisse l’absorber et la retenir, comme une éponge. "Lorsque les égouts sont pleins, l’eau inonde la ville. Les parcs construits de manière à pouvoir se transformer en étang en cas de fortes pluies peuvent être une solution, sans que cela ne cause de dommages.

Comme de nombreux experts de la Haute école de Lucerne, M. Schwehr est préoccupé par les changements climatiques. Les météorologues s’accordent à dire qu’il y aura davantage de jours de canicule et de fortes intempéries. Et nos villes n’y sont pas préparées. La surchauffe d’une part et les inondations d’autre part en sont les conséquences. "Contre cela, il ne faut pas plus de murs, mais plus de verdure et de nouveaux concepts pour nos bâtiments et nos communes, selon la devise", dit Schwehr. Si cela n’est pas forcément mis en OEuvre aujourd’hui, il n’y a plus guère de doute à ce sujet.

Façades végétalisées

Les bâtiments aux façades végétalisées attirent le regard. Il est également incontestable que la verdure verticale protège les espaces intérieurs de la chaleur estivale. Urs-Peter Menti, professeur à l’Institut de la technique du bâtiment et de l’énergie, fait référence à Singapour, où l’on travaille beaucoup avec des façades végétalisées. "On y mesure jusqu’à huit degrés de moins à la surface des bâtiments dotés de façades végétalisées - ce qui permet d’économiser de l’énergie pour le refroidissement des pièces", mais il souligne lui aussi : "Il ne s’agit pas d’un bâtiment isolé. Il est important de penser en termes d’aires et de quartiers et de s’interroger sur le bâtiment dans son contexte". L’expert en technique du bâtiment Urs-Peter Menti voit les choses de manière pragmatique : "A l’Institut de la technique du bâtiment et de l’énergie, nous voulons savoir où l’on peut obtenir le plus grand effet avec le moins d’argent ou d’énergie grise : Quel est exactement l’intérêt de rendre la surface du parking blanche plutôt que noire ? Et justement aussi : quel est l’effet d’une façade végétalisée" ?

Quelle est la place des arbres ?

Même si les moyens architecturaux de lutte contre les îlots de chaleur sont en principe connus - plantes, eau en mouvement, ombrage et positionnement des bâtiments permettant un échange d’air - la planification d’un lotissement nécessite des informations plus précises : quelle est la place des plantes ? Quelles sont les conséquences d’une orientation à l’est ou à l’ouest d’un lotissement à un endroit donné ? Quel est l’effet d’une allée d’arbres ou d’une façade sud végétalisée ? Il faut répondre à ces questions dès le processus de planification - les adaptations ultérieures ne peuvent normalement plus guère être financées.

Il serait donc souhaitable que les architectes, les architectes paysagistes et les planificateurs disposent, dès la phase de conception du projet, d’un modèle capable de calculer en quelques secondes les effets d’un changement de position du bâtiment, d’une façade végétalisée ou d’une allée d’arbres. C’est précisément ce qu’ont développé Markus Koschenz de l’Institut pour la technique du bâtiment et l’énergie et son équipe. Pour vérifier le modèle, les chercheurs ont collecté des données à l’aide de mesures effectuées par des drones sur le site de Suurstoffi. "Les mesures ont confirmé : Le modèle reproduit bien la réalité", se réjouit Koschenz. L’introduction d’une première version est donc imminente.

Les deux projets "Modélisation du climat de quartier" et "Climat de quartier : Implications socio-économiques des îlots de chaleur" sont soutenus par le cluster thématique interdisciplinaire (ITC) " Espace et société " de la Haute école de Lucerne, dans lequel d’autres projets dans l’environnement du thème central "Habitat & durabilité" sont également soutenus, le projet de modélisation également par le Secrétariat d’Etat à la formation, à la recherche et à l’innovation SBFI.

Des plantes dans le vent

Sur le campus de Horw du département Technique & Architecture, on rencontre depuis 2018 toutes sortes de plantes grimpantes. C’est l’ingénieur civil Kilian Arnold qui en est responsable. Il aime certes jardiner et a appris quelques trucs sur les plantes au département. Mais les questions de recherche qu’Arnold et son équipe du centre de compétences Enveloppe du bâtiment et génie civil posent n’ont pas grand-chose à voir avec l’entretien des plantes. Depuis son travail de diplôme, il s’intéresse aux forces à l’OEuvre lorsque des plantes grimpantes sont tendues sur des câbles et poussent ainsi vers le ciel le long de la façade. Dans le cadre de différents projets de recherche, il examine différents aspects du problème, car il a appris une chose : lorsque trop de facteurs sont réunis dans un projet, il devient difficile de déterminer avec précision la cause et l’effet.

Près du banc d’essai de façade sur le campus de Horw se trouve un banc d’essai d’environ douze mètres de haut, recouvert de verdure jusqu’en haut. Il provient en fait d’un projet déjà terminé. Mais un effet est toujours visible aujourd’hui : certaines plantes s’enroulent tellement autour des câbles que ceux-ci sont déformés et donc raccourcis - à certains endroits, le fil métallique a tout simplement été arraché de sa fixation. D’un côté, chacun des câbles métalliques est fixé à un bloc de béton. A l’origine, ils étaient tous à la même hauteur. Aujourd’hui, des différences allant jusqu’à 10 centimètres se font sentir, car la glycine, par exemple, a une forte emprise sur le câble métallique.

Le hall derrière le banc d’essai de façade résonne, car c’est ici que le projet actuel de Kilian Arnold est en cours. Il veut vérifier ce qu’une vitesse de vent de 45 mètres par seconde provoque sur le câble métallique et les plantes. En effet, ces systèmes doivent faire face à des forces dynamiques du vent qui posent des défis statiques au système d’escalade. Pour concevoir de tels systèmes de manière à ce qu’ils résistent aux forces de vent les plus fortes auxquelles on peut s’attendre, il faut connaître ce que l’on appelle les coefficients de résistance à l’air des plantes grimpantes. Cette connaissance est une condition préalable à un modèle de calcul numérique.

Avec 45 m/sec, le vent ne balaie le Plateau suisse que tous les 50 ans environ. Mais quand il le fait, les cordes et les plantes ne doivent pas représenter une source de danger supplémentaire. Pour son travail de diplôme, Kilian Arnold a pu mesurer des vitesses de vent allant jusqu’à 30 m/sec et ainsi vérifier son modèle de calcul. Il dispose désormais d’une soufflerie plus puissante pour son projet "Forces du vent dans les façades végétalisées en corde". Arnold et son équipe étudient 14 plantes grimpantes différentes. Pour commencer, les chercheurs travaillent avec des plantes en plastique. Il n’introduira les vraies dans la soufflerie que lorsqu’il saura que tout se déroule comme prévu. "Je ne peux utiliser les plantes vivantes qu’une seule fois, après elles ont perdu toutes leurs feuilles", explique-t-il. Ce qui est une bonne chose, car les plantes sacrifient leurs feuilles lorsque la vitesse du vent est élevée afin d’assurer leur survie. Le résultat des calculs et des vérifications devrait être disponible au plus tard en 2025 : Sous la forme d’une directive qui permettra de planifier des façades sûres avec des plantes grimpantes.

Plantes ou photovoltaïque ?

Derrière le hall avec la soufflerie, Gianni Settembrini de l’Institut pour la technique du bâtiment et l’énergie a installé un banc d’essai. De nombreux projets de Settembrini tournent autour de la question de savoir comment mieux équiper notre parc immobilier pour faire face aux étés de plus en plus chauds en Suisse. Dans le cadre du projet "GreenPV", on étudie s’il est plus judicieux d’utiliser les façades pour la végétation ou pour les panneaux photovoltaïques - en d’autres termes, faut-il refroidir un bâtiment avec de la végétation ou avec de l’électricité les jours de grande chaleur. "Dans le domaine des toits, les avantages tant de la végétalisation que des systèmes photovoltaïques sont déjà de plus en plus exploités. La façade des bâtiments, en revanche, présente un potentiel élevé qui est encore largement inexploité", explique Settembrini à propos de son projet soutenu par l’Office fédéral de l’énergie (OFEN). D’ici fin 2023, des recommandations seront formulées à l’aide de recherches bibliographiques, de simulations et de mesures, avec des solutions pratiques pour une utilisation optimale des façades, qui ne tiennent pas seulement compte des aspects énergétiques, mais qui intègrent également les conséquences financières, esthétiques et sociales.

La végétalisation urbaine comporte de nombreux autres aspects : Le projet Stadtklang, qui s’est achevé en 2018, s’est notamment penché sur l’impact de la végétation, par exemple dans les cours intérieures, sur les conditions acoustiques d’un lotissement. Et le projet "Seeking Birdscapes", qui s’intéresse à la perception des chants d’oiseaux, est actuellement terminé. En effet, les plantes offrent également un habitat à de nombreuses espèces animales et permettent d’entendre le chant des oiseaux même en ville.

Auteur: Senta van de Weetering
Images: Ville-éponge : Centre de compétence pour la typologie & la planification en architecture (CCTP), vol de drone : Seya Eggler, façades vertes : hslu


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