Actualité de l'Equipe projet de recherche BPE : Bâtiments Performants dans leur Environnement
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Avec la crise climatique, une plus grande récurrence des vagues de chaleur est prévue. Les risques sont accrus pour les citadins du fait de la surchauffe urbaine. Les villes prennent en compte cette menace, notamment via la conception des espaces publics : rénovation de grande artères (cf. cours Garibaldi à Lyon), des cours d’écoles (cf. Paris, Grenoble, Nantes…), de parcs ou de places.
Simuler les impacts climatiques des aménagements : une nécessité pour l’adaptation au changement climatique
Ces mesures font l’hypothèse que réduire les températures à l’extérieur permet aussi de réduire les températures à l’intérieur des bâtiments. Pour engager des politiques efficaces, les collectivités font encore face à des difficultés méthodologiques notamment celle de l’évaluation des projets.
Pour l’évaluation de l’impact de solutions de rafraîchissement urbain appliquées à un espace ou un quartier, seule la simulation à l’aide de modèles numériques est adaptée. En effet, leur impact dépend fortement du contexte et en particulier des formes urbaines et des aménagements qu’il est difficile de réduire à quelques paramètres. Pour le moment, la proposition d’outils simplifiés pour la conception n’a pas été concluante.
Depuis plusieurs années, l’équipe de recherche BPE du Cerema travaille sur le développement et la validation de l’outil SOLENE-Microclimat, qui est un modèle physique basé sur deux outils de simulation :
- SOLENE (né à l’Ecole nationale supérieure d’architecture de Nantes) qui permet le calcul des échanges radiatifs entres les surfaces urbaines
- et Code-Saturne (développé par EDF) qui permet le calcul des écoulements d’air.
Ces deux outils sont couplés dans SOLENE-Microclimat par la représentation et l’écriture des bilans thermiques des surfaces urbaines et des bâtiments. Il est notamment utile aux bureaux d'étude pour réaliser des évaluations de l'impact climatique d'aménagements urbains à l'échelle de la place, de la rue ou du quartier.
L'action du cerema
L'équipe de recherche BPE a contribué à différentes actions de développement de SOLENE-Microclimat :
- L’ajout d’un modèle détaillé de bilan thermique d’un bâtiment (modèle DANA développé dans le cadre du projet H2020 Built2Spec (Voir lien ci-dessous)
- Le calcul de la disponibilité en eau des surfaces végétalisées par le couplage avec le modèle MARIE (réalisé dans le projet CoolVeg et appliqué au Village Olympique, en collaboration avec 'léquipe de recherche TEAM du Cerema (voir lien ci-dessous)
- Le calcul et l’impact climatique des climatiseurs
Plusieurs autres axes de développement sont en cours :
- La représentation de matériaux poreux, conçus pour évaporer (collaboration avec HOLCIM dans le cadre du projet PIA4 Neyron : Refaire quartier autour d'une centralité populaire),
- L’intégration des données satellitaires (en collaboration avec l’Université de Strasbourg et l’ONERA dans le cadre du projet ANR DIAMS.
- L’amélioration de la représentation du continuum sol-plantes-atmosphère (projet AgriPV-Climat à venir)
- La représentation des panneaux photovoltaïques (projet AgriPV-Climat à venir)
- Le couplage avec le modèle DART
Les actions de validation
En parallèle d’une phase intense de développement, BPE mène un travail de validation qui permet d’améliorer et de fiabiliser l’outil de simulation. Pour cela les actions menées sont
- La participation à des benchmarks d’outils (Dans le cadre du projet ANR DIAMS)
- La comparaison des résultats de l’outil à des mesures sur site (Thèse Merveil MUANDA LUTETE, projet ANR DIAMS)
Les actions de transfert
- Dans le projet CoolVeg commandé par la SOLIDEO, SOLENE-Microclimat a été appliqué à l’optimisation de l’évapotranspiration des espaces verts du Village Olympique
- Dans le PIA4 Neyron St Etienne, SOLENE-Microclimat sera utilisé pour évaluer et optimiser l’impact de matériaux poreux sur les conditions de confort estival.
- Enfin, en collaboration avec ECOTEN, et grâce à un financement de l’Agence Technologique de la République Tchèque, un nouvel outil sera construit et fiabilisé par le Cerema et ECOTEN pour un usage opérationnel des deux partenaires.
Publications
- Article Le Monde.
- Musy, Marjorie, Marie-Hélène Azam, Sihem Guernouti, Benjamin Morille, et Auline Rodler. "The SOLENE-Microclimat Model: Potentiality for Comfort and Energy Studies". In Urban Microclimate Modelling for Comfort and Energy Studies, Massimo Palme&Agnese Salvati. Springer, 2021.
- Robineau, Timothé, Auline Rodler, Benjamin Morille, David Ramier, Jérémie Sage, Marjorie Musy, Vincent Graffin, et Emmanuel Berthier. "Coupling hydrological and microclimate models to simulate evapotranspiration from urban green areas and air temperature at the district scale". Urban Climate 44 (2022): 101179. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2022.101179
- Rodler, Auline, Sihem Guernouti, Marjorie Musy, et Julien Bouyer. "Thermal behaviour of a building in its environment: Modelling, experimentation, and comparison" Energy and Buildings 168 (1 juin 2018): 19 34. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.03.008
- Azam, Marie-Hélène, Benjamin Morille, Jérémy Bernard, Marjorie Musy, et Fabrice Rodriguez. "A new urban soil model for SOLENE-microclimat: review, sensitivity analysis and validation on a car park". Urban Climate 24 (2018): 728 46. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2017.08.010.
- Azam, Marie-Hélène, Jérémy Bernard, Benjamin Morille, Marjorie Musy, et Hervé Andrieu. "A pavement-watering thermal model for SOLENE-microclimat: Development and evaluation". Urban Climate 25 (2018): 22 36. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2018.04.005.
- Redon, E. C., A. Lemonsu, V. Masson, B. Morille, et M. Musy. "Implementation of street trees within the solar radiative exchange parameterization of TEB in SURFEX v8.0". Geoscientific Model Development 10, no 1 (2017): 385 411. https://doi.org/10.5194/gmd-10-385-2017.
- Musy, Marjorie, Laurent Malys, Benjamin Morille, et Christian Inard. "The use of SOLENE-microclimat model to assess adaptation strategies at the district scale". Urban Climate 14, no Part 2 (2015): 213 23. https://doi.org/doi:10.1016/j.uclim.2015.07.004.