Étude paramétrique sur les performances de dispositifs de rafraîchissement urbains à l’échelle de l’agglomération parisienne

 Objectifs

L’objectif du projet est d’analyser les performances de dispositifs de rafraîchissement urbains (DRU), à l’échelle de l’agglomération et en tenant compte des interactions avec l’îlot de chaleur à toutes les échelles spatiales.

Les impacts de ces DRU ont été quantifiés en terme de potentiel d’économie d’énergie, de réduction de l’îlot de chaleur urbain et de niveaux d’inconfort thermique intérieur et extérieur pour les habitants. Le projet s’est appuié sur des modèles numériques de morphologie urbaine et de climat urbain, afin de réaliser une étude paramétrique et proposer une base de données des performances, à l’échelle de l’agglomération, de différents DRU, individuellement ou combinés entre eux.

 Apports du CNRM-GAME

Le CNRM-GAME a mis à disposition du projet EPICURE son expertise en climat urbain et le modèle TEB. Le projet a permis alors une analyse fine de la sensibilité de TEB aux divers paramètres, notamment en ce qui concerne les nouvelles fonctionnalités : thermique du bâtiment et consommation d’énergie ; toits végétalisés.

 Description du projet

Le projet s’appuie sur différents outils numériques, développés dans le cadre des projets VURCA et MUSCADE. La méthodologie consiste à :

1. Choisir un ensemble large et varié de DRU et les paramètres descriptifs associés.
2. Caractériser la morphologie urbaine avec le modèle GENIUS afin de prendre en compte les DRU liés à la forme urbaine à l’échelle des quartiers et à l’aménagement du territoire.
3. Modéliser le microclimat urbain local, le confort thermique et le fonctionnement énergétique des bâtiments avec le modèle TEB. Il a été alimenté par les sorties du modèle GENIUS pour définir les paramètres morphologiques du tissu urbain, et par un jeu de paramètres descriptifs traduisant, selon le DRU, les usages et les caractéristiques des bâtiments. Grâce à son couplage avec l’Urban Weather Generator, TEB a été forcé par des conditions météorologiques intégrant systématiquement la signature de l’îlot de chaleur urbain.
4. Etudier les interactions entre DRU et îlot de chaleur urbain (modélisé grâce au modèle atmosphérique conceptuel Urban Weather Generator) de l’échelle du bâtiment jusqu’à l’échelle de la ville.
5. Prendre en compte l’évolution des conditions climatiques au cours du siècle, afin d’évaluer l’évolution dans le futur de l’efficacité des différents DRU.

 Résultats

Les principaux résultats que l’on peut déduire de ce projet sont que :

1. la consommation d’énergie est principalement sensible à l’efficacité du système, aux
   charges internes dans les bâtiments et bien sûr à la température de consigne, plus qu’à
   tous les autres paramètres. Ceci induit en priorité de travailler sur l’efficacité des
   systèmes de climatisation et des appareils électroniques des logements et bureaux,
   ainsi que sur les comportements des habitants dans leur logement (en cas d’utilisation
   de la climatisation).
2. l’ilot de chaleur urbain peut être réduit par l’inclusion de parcs dans la ville. Toutefois,
   cette étude n’a pas permis de démontrer un effet de la taille de chaque parc
   individuellement. Pour cela, des études plus spécifiques sont à mener.
3. une ville plus dense augmente l’îlot de chaleur urbain en centre-ville. De plus,
   l’utilisation de systèmes de climatisation à rejets secs augmente aussi l’îlot de chaleur
   nocturne lors de périodes de canicules (ce qui confirme les résultats trouvés par De
   Munck7 et al 2013). Le simple fait que le type de système de climatisation influe sur
   l’îlot de chaleur à cette échelle montre que les flux de chaleurs extraits par les
   systèmes de climatisation sont suffisant pour aggraver l’îlot de chaleur, et ce qui
   augmente la vulnérabilité des personnes habitants avec peu de ressources n’ayant pas
   accès à la climatisation dans leur logement.
4. L’isolation des murs par l’extérieur, indépendamment de leur intérêt d’un point de vue
   de l’isolation des bâtiments, semble améliorer le confort thermique en été pour les personnes à
   l’extérieur.

 Partenaires

Consortium de 2 partenaires :

1. CNRM-GAME
2. LRA-ENSA