ARCHITECTURE DU XXE
MATIÈRE À PROJET POUR LA VILLE DURABLE DU XXIE
Réalisé en collaboration avec Antonella Mastrorilli (LACTH), Roberta Zarcone (GSA) et Téva Colonneau.
Projet de recherche mené sur deux opérations architecturales : "La Salamandre" (Villeneuve d'Ascq) et "La vieille motte" (Neuville en Ferrain)
Inscrit dans un programme de recherche “Repenser l’innovation connaître et gérer le legs du logement social expérimental et innovant de la décennie 1968-1978” (resp. scientifique : Anabela de Araujo (INAMA, ENSA de Marseille)), ce projet de recherche a vu le jour en réponse à un appel à projet “Architecture du XXème siècle, matière à projet pour la ville durable du XIXème siècle” du ministère de la Culture.
Ce dernier avait pour ambition « de faire émerger de nouvelles stratégies d’intervention, de nouveaux processus de projet, qui permettront d’agir massivement, mais avec discernement, sur l’existant, pour apporter une réponse significative aux grands défis sociétaux posés par le changement global et l’enjeu de la transition écologique ».
Le contexte de la recherche.
Dans le contexte de la transition énergétique, la rénovation thermique des bâtiments du XXe siècle est essentielle pour atteindre les objectifs de réduction de la consommation énergétique d'ici 2050.
La question de la réhabilitation énergétique des bâtiments classés comme "architecture contemporaine remarquable" nécessite une réflexion sur les interventions à réaliser sur des constructions conçues à une époque où les enjeux énergétiques étaient différents.
En effet, la réglementation thermique de la RT2012 se concentre principalement sur les exigences de résultats basées sur les systèmes de contrôle et de régulation, plutôt que sur l'apport réel en termes de performance thermique des bâtiments, en particulier dans le secteur du logement. Son application repose sur des méthodes de calcul conventionnelles de référence (DPE, Méthode TH BCE) qui certifient un niveau de performance énergétique à atteindre en combinant des données de calcul "réelles" et des données prédéterminées basées sur des scénarios hypothétiques d'utilisation. Bien que ces méthodes tiennent partiellement compte des usages observés dans le fonctionnement d'un logement (grâce au bilan de consommation énergétique), elles minimisent l'impact des variations réelles liées à l'occupation humaine et aux habitudes d'utilisation. Ces valeurs estimées et répertoriées, principalement par secteurs d'activité tels que les maisons individuelles, les logements collectifs, les restaurants, les bureaux, etc., reposent essentiellement sur des méthodes de calcul souvent caractérisées par des approches déterministes, voire probabilistes, telles que la méthode "Th-B-C-E ex" (Thermique Consommation d'Énergie Existant).
Constat et question de recherche.
Elles mettent donc en exergue un ensemble de scénarios d’usage “par défaut” qu’il reste difficile d’interpréter dans des cas d’analyses thermiques et énergétiques “fines”. Leur application limite (de fait) le calcul des apports internes dans le logement à la seule présence de ses occupants, sans prise en compte réelle des comportements et des usages observés. La variable d’occupation des habitants est donc simplifiée et moyennée dans le calcul, et sa valeur ne reflète pas toujours les résultats observés des scénarios d’usages dans un logement.
Néanmoins la présence de ces notions d’usage semble reconnaître l’impact du comportement usager et l’intérêt d’une démarche de sensibilisation pour la réduction des consommations énergétiques.
Face aux limitations induites par les modèles de calculs standards, quelles approches méthodologiques alternatives et interactionnelles envisager face à la réhabilitation énergétique lourde du patrimoine architectural du XXème siècle ?
Notre réponse au programme ARCHIXX soutient donc l’idée d’une démarche alternative introduisant une méthode d’analyse énergétique fine, intégrant la variable d’occupation dans les simulations énergétiques comme une étape préalable fondamentale, permettant d’envisager des solutions efficaces et adaptées « au cas par cas », alternatives à la réhabilitation lourde systématique.
Analyses conventionnelles de DPE et TH-BCE dans la RT2012.
Implication de l'analyse conventionnelle et STD au regard des méthodes déterministes et stochastiques.
Objets d'étude.
Cette recherche s’est formalisée en deux volets qui ont expérimenté deux échelles différentes de deux modèles d’innovation du XXe siècle :
Volet 1 : “Systèmes dynamiques pour la rénovation énergétique du patrimoine architectural du XXème siècle”.
Opération de logements collectifs “La Salamandre” à Villeneuve-d’Ascq, construite en 1978 par André Wogenscky et Atelier Sud Atelier Architecture.
Logements collectifs construits en réponse au programme de la ville nouvelle "Le Schéma d’Aménagement et d’Urbanisme du Secteur Est” qui prévoyait l’accueil de 53 340 habitants dans les 17 200 logements de la Ville Nouvelle. La construction comprend 422 appartements, en accession à la propriété et en location.
Ce premier volet, portant sur l’étude de l’impact de la variable d’occupation dans le cas du projet de logement collectif a permis de démontrer l’impact des pratiques habitantes sur le diagnostic énergétique et sur les décisions préalables au projet de rénovation. La comparaison entre deux états du projet de logement (une partie « locative » étant été réhabilitée massivement en 1994 et une autre « en accession » ayant fait l’objet d’amélioration ponctuelles par les propriétaires des logements) ont permis de remettre en question le choix de la réhabilitation par poste d’une Isolation Thermique par l'Extérieur (ITE) de la partie locative qui n’atteignait pas de meilleure performance comparée à des modifications plus sobres simulées en partie accession.
Opération "La Salamandre" (partie en accession à gauche, partie en location à droite).
Opération "La Salamandre" (partie en location à gauche, partie
en accession à droite).
Synthèse par la modélisation numérique des éléments caractéristiques de l'opération "La Salamandre" (réalisé sur @Revit Architecture).
Comparaison démontrant l'impact de la donnée habitante (profil détaillé) dans le comportement énergétique d'un logement T3 en partie locative de La Salamandre.
Identification d'une démarche alternative à la rénovation lourde (ici un changement de menuiserie) intégrant la donnée habitante (profil détaillé).
Comparaison avec la méthode conventionnelle d'analyse énergétique dans le même logement sans démarche alternative.
Volet 2 : “Réhabilitation 2.0 : Analyses fines et comportements habitants”.
Opération de logements individuels “La Vieille Motte”, à Neuville-en-Ferrain, construite vers 1975 par les architectes Jean Willerval (1924-1996) et Omer Lecroart
(1912-1988).
Construction de 96 logements individuels groupés, répartis sur deux sites et constituant le patrimoine le plus ancien de la commune. Les logements comprennent des variations typologiques allant du T2 au T6.
Le second volet visait à considérer, au travers de la construction d'une méthode d’analyse énergétique fine, le caractère dynamique des causes et des effets énergétiques des interactions de l’usager avec son environnement. Le travail mené a permis de proposer à la fois une méthodologie d'accompagnement de la démarche d'analyse fine mais également d'étudier des pistes d'interventions appropriées dans le cadre d’une réhabilitation énergétique portée par les objectifs environnementaux actuels.
Modèle architectural de l'opération "La Vieille Motte" de Neuville en Ferrain.
Construction et application de la méthodologie d'analyse fine (gauche).
Quelques éléments produits à travers l'application de la méthodologie (droite) : synthèse des caractéristiques architecturales par la maquette numérique, élaboration de profils usagers et identification de leur impact sur le comportement énergétique des logements de l'opération.
Exemple d'application sur un logement en T6.
Pour le logement T6 de Mme et M B, le scénario de recommandation énergétique envisagé était celui de l’augmentation du nombre d’occupants dans le logement, passant de 3 à 5 occupants. Ce dernier visait à réduire le taux d’inoccupation des pièces du logement (73 % des pièces sont sous-occupées). Par l’augmentation à un tiers environ du nombre de présence quotidienne, les apports internes recueillis sur une journée type dû à l’occupation, à l’activité métabolique et à l’utilisation des équipements représentaient 2000 Wh, au lieu des 500Wh estimés à partir de l’analyse fine du scénario réel.
Cela représentait un total de gain en apport interne de 22384 kWh/an au lieu des 12576 kWh/an estimés par l’analyse fine du scénario réel (voir plus bas). Selon les résultats de la simulation dynamique, la mise en place d’une telle hypothèse de scénario permettrait de se rapprocher des exigences de la norme, en réduisant les charges en consommation en chauffage du logement de près de 28% par an (soit 5904 kWh/an).
Construction et application des hypothèses d'intervention énergétiques en réponse aux caractéristiques précédemment identifiées sur un exemple de T6.
Répartition des surfaces occupées et inoccupées dans le logement (gauche).
Comparaison (droite) du scénario réel (en gris) et du scénario fictif contenant les recommandations énergétiques (en rouge).
Balance énergétique du logement T6 sur une année selon le scénario fictif de recommandations énergétiques. (kWh annuel)