Végétalisation urbaine et îlots de chaleurs

Phénomène d'îlot de chaleur urbain (ICU) → températures plus élevées en ville que dans les zones rurales adjacentes. Titre de la présentation | 00/00/0000. 4 ...
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Végétalisation urbaine et îlots de chaleurs : quantification du potentiel de régulation par expérimentation et modélisation Patrick STELLA, Hacene BOUHOUN-ALI, Clinton CHIU et Margot-Lys DUVAL

Végétalisation urbaine et îlots de chaleurs : quantification du potentiel de régulation par expérimentation et modélisation Patrick STELLA, Hacene BOUHOUN-ALI, Clinton CHIU et Margot-Lys DUVAL

SOMMAIRE

CONTEXTE ET OBJECTIFS | P.1 REGULATION DE L'ICU DE SURFACE | P.8 ISOLATION THERMIQUE DU BATI| P.10 REGULATION DE L'ICU DE CANOPEE URBAINE| P.16

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CONTEXTE ET OBJECTIFS

- Phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU)  températures plus élevées en ville que dans les zones rurales adjacentes

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CONTEXTE ET OBJECTIFS

- 3 types d’îlots de chaleur urbain, avec des implications différentes : Type d’îlot de chaleur

Echelle spatiale

Implications/enjeux

Surface

Bâti revêtement

Isolation thermique du bâti – consommation d’énergie

Atmosphérique – canopée urbaine

Rue - quartier

Confort thermique – dispersion des polluants

Ville

Climat régional et global - formation et dispersion des polluants à l’échelle régionale

Atmosphérique – couche limite urbaine

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CONTEXTE ET OBJECTIFS

- La principale cause de ce phénomène est l’artificialisation des surfaces, mais son intensité dépend de nombreux facteurs

Propriétés de la surface - Matériaux - Agencement du bâti - Fraction de végétation

Intensité de l’ICU

Climat - Rayonnement - Vent - Latitude/longitude

Activités anthropiques - Rejets de chaleur liés aux activités (transport, industrie, climatisation) Titre de la présentation |

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CONTEXTE ET OBJECTIFS

- La végétalisation urbaine permet de limiter les îlots de chaleurs (i) directement en dissipant la chaleur par évapotranspiration et (ii) indirectement en améliorant l’efficience énergétique du bâti (diminution du dégagement de chaleur d’origine anthropique) - Cependant, l’estimation quantitative des effets manque, et les expérimentation sont souvent faites dans des conditions peu comparables entre elles. - L’objectif est donc de quantifier l’effet de la végétalisation urbaine sur l’atténuation directe et indirecte des îlots de chaleur de surface et de canopée urbaine

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REGULATION DE L'ICU DE SURFACE

- Comparaison des températures de surface mesurées sur le toit d’AgroParisTech pour 3 type de toitures : conventionnelle, toiture végétalisée extensive et toiture végétalisée semi-intensive - Expérimentation sur 2 semaines en juillet 2017, stage M.L. DUVAL, financement LABEX BASC

Zone témoin

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Zone extensive

Zone semi-intensive

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REGULATION DE L'ICU DE SURFACE

- Dans tous les cas, la toiture semi-intensive est celle présentant les températures de surface les plus faible. - La toiture extensive n’a un effet qu’en période humide (après une précipitation) - En terme de recommandations : privilégier les toitures semi-intensives en climat chaud (sud de la France) et extensives dans les zones humides (nord de la France) ?

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ISOLATION THERMIQUE DU BATI

- Contrat de mécénat avec Vinci Construction France : projet sur 2 ans (10/2017  10/2019), postdoc H. BOUHOUN-ALI - Quantification de l’effet des toitures végétalisées par expérimentation sur l’isolation thermique du bâti, en même conditions climatiques : - Bâtiment AgroParisTech : bâtiment mal isolé, non rénové. Expérimentation depuis avril 2018 - Bâtiment Direction opérationnelle HABITAT, site BATEG (VINCI), Nanterre. Début des mesures en février 2019 - Quantification par modélisation

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ISOLATION THERMIQUE DU BATI

- Expérimentation AgroParisTech

Toit conventionnel (témoin)

Toit extensif Titre de la présentation |

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Toit semi-intensif 11

ISOLATION THERMIQUE DU BATI

- Toitures végétalisés permettent de diminuer les transferts de chaleur à l’interface bâti-atmosphère, avec un effet plus important pour des toitures semiintensives

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ISOLATION THERMIQUE DU BATI

- Modélisation stationnaire pour 30/06/2018 12h solaire données AgroParisTech - Domaine de calcul et conditions aux limites :

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ISOLATION THERMIQUE DU BATI

- Modélisation stationnaire pour 30/06/2018 12h solaire données AgroParisTech - Résultats :

Mesuré Modélisé

Toit conventionnel (couvert végétal désactivé) Titre de la présentation |

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Toit semi-intensif 14

ISOLATION THERMIQUE DU BATI

- A suivre : - Quantifier l’effet des toitures végétalisées sur les pertes de chaleur en hiver  mesures AgroParisTech - Effet des toitures végétalisées sur un bâtiment efficient d’un point de vu énergétique  mesures BATEG Nanterre - Comparaison gains énergétiques bâtiment isolé/non isolé  comparaison AgroParisTech/Nanterre - Modélisation en condition instationnaire (sur 24h)

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REGULATION DE L'ICU DE CANOPEE URBAINE

- Stage C. CHIU, 02/2018  08/2018, Financement Chaire EEBI - Modélisation de l’effet des arbres sur le refroidissement dans la rue - Refroidissement de l’ordre de 2°C (conditions estivales) - Limites : modélisation lourde à mettre en place (temps de calculs, géométrie, ect…) + outils difficile à utiliser pour des non spécialistes

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Refroidissement de l’air dans la rue (T°avec arbres – T°sans arbres)

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REGULATION DE L'ICU DE CANOPEE URBAINE

- Thèse début 2019, financement chaire EEBI - Modélisation de l’effet de la végétation urbaine sur le microclimat et la qualité de l’air - Utilisation des modèles TEB (climat urbain) et Surfatm (transferts d’énergie et de polluants entre atmosphère et végétaion) - Modèles de types « résistifs » plus simple, permettant de traiter plus facilement des scénarios d’aménagement à l’échelle d’un quartier (simplifié comme une rue « moyenne)

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REMERCIEMENTS

- Travail mené avec l’appui de non permanents : M.L. DUVAL, C. CHIU et H. BOUHOUN ALI - Support financier : LABEX BASC, Vinci Construction France, Chaire EEBI - Merci également à l’UMR ECOSYS qui prête gracieusement du matériel pour mener l’expérimentation sur le toit de Nanterre, tout en continuant les mesures sur AgroParisTech - Merci aux coordinateurs de la Chaire pour leurs soutien et suggestions - Et à tous ceux que je n’ai pas cité, mais qui se reconnaitront

MERCI DE VOTRE ATTENTION Titre de la présentation |

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