2050, Comment faire face à la crise climatique ? by etienne emptoz

Numéro

#03

A rc hi M ag Emptoz

hors série Juin 2050

Etienne

Soldat

Florence

Stahl

Alice

P.F.E.

Juin

2012

2050

Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble Master Architecture et Cultures Sensibles de l’Environnement

Comment

faire face à la crise climatique?

* Couverture : photographie source Internet : www.extremeinstability.com

Nous tenons à remercier Grégoire Chelkoff, notre directeur d’étude et du Master ACSE, ainsi que toute l’équipe enseignante: Yann Blanchi, Jacques Scrittori, Magali Paris pour leurs conseils et leur aide tout au long de l’année. Nous remercions également Walter Simone pour ses conseils et Nicolas Tixier pour sa disponibilité et son aide. Nous remercions particulièrement nos proches qui nous ont soutenu.

E.N.S.A .G M as te r A .C.S.E. P rojet de F in d ’E tude

Étudiants :

Jury :

Emptoz Etienne Soldat Florence Stahl Alice

Christian Drevet, architecte, enseignant ENSA de Saint Etienne

Titre : 2050, comment faire face à la crise climatique?

Jacques Schmitt, direction du développement et de l'aménagement Université de Grenoble

Date : Lundi 18 et Mardi 19 Juin 2012 Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble Master Architecture et Cultures Sensibles de l’Environnement

Encadrement du master ACSE : Grégoire Chelkoff, responsable du Master ACSE, architecte, professeur Yann Blanchi, architecte, maître-assistante associée

Nicolas Dubus, architecte, enseignant ENSA de Grenoble

Jacques Scrittori, architecte d’intérieur, maître-assistant associé

Eric Seguin, architecte, enseignant ENSA de Grenoble

Magali Paris, ingénieure paysage, maître-assistante associée

Catherine Pierre, rédactrice en chef adjointe de la revue AMC

Avec les participations de :

Grégoire Chelkoff, architecte, enseignant ENSA de Grenoble (directeur d’études)

Nicolas Tixier, architecte, maître-assistant Walter Simone, architecte, vacataire

Jacques Scrittori, architecte d’intérieur, enseignant associé ENSA de Grenoble (représentant de l’UE)

Campus 2050 | 005

C am pus 2050 F iction

2050, comment faire face à la crise climatique ? Nous sommes en 2050, le désastre écologique entraîne une transformation profonde sur la Terre : un changement climatique irréversible. Nous avons désormais atteint un point de non retour, les conditions climatiques altèrent profondément notre cadre de vie. Ce sont nos emplois, nos loisirs, nos modes de vie qui se voient bouleversés. Les saisons intermédiaires sont désormais réduites à 2 mois par an, ne s’apparentant plus à une transition douce et constante, mais plutôt à une succession de pics de chaleur, d’intempéries et de froid, nous laissant ainsi dans un doute météorologique permanent. Nous sommes désormais condamnés à subir des années rythmées par des périodes hivernales rigoureuses et des périodes estivales étouffantes. Sols gelés, vents forts, température allant jusqu’à -30°C nous figent durant cinq mois de l’année, rendant tous déplacements du registre de

l’épique. La multiplication des cas d’hypothermie, de problèmes cardio-vasculaire, d’amputations pour cause de gelures deviennent des problèmes d’ordre de santé public. Les services publics et les médias ne cessent de nous le répéter, il faut «restez chez soi» ! Pour tous ceux dont les déplacements restent nécessaires, des consignes sur le niveau d’habillement sont énoncées chaque matin par la radio, la télévision et les applications smartphone. Le risque de gel, les coupures d’électricité, nous obligent à stocker des produits alimentaires ne nécessitant pas de cuisson. A l’inverse, les températures élevées durant la période estivale, atteignant parfois les 45°C, nous poussent à adopter des comportements dictés par la recherche de coins de fraîcheur. Les hôpitaux se voient envahis de patients atteints de déshydratation, de coups de chaleur provoquant vomissements et pertes de connaissances. Encore une fois, se protéger est fortement conseillé, rendant ainsi toute interaction sociale du domaine de l’impossible. Nos modes de vie et nos com-

portements sont désormais contraints par ces changements climatiques. Ces nouveaux paramètres paralysent nos populations et sont devenus de véritables données à prendre en compte dans notre façon de penser et de construire la ville. On relève aujourd’hui en 2050 de nombreuses incohérences de fonctionnement de la ville et nous nous interrogeons sur son potentiel d’adaptation. En France, seul le campus de Grenoble a su anticiper depuis longtemps ce phénomène. Il remet au goût du jour l’expression «où il fait bon vivre», attirant même les grenoblois du centre ville qui investissent son campus les week-ends et les périodes de vacances, leur valant leur surnom de réfugiés climatiques. Le campus de Grenoble demeure aujourd’hui un exemple de mutation. Nous rendons compte de cette recherche effectuée en 2012 dans le projet d’étude ci-après.

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C am pus 2050 T abl e

L’ avenir adaptation

des matièr es

commence climatique

aujourd ’ hui campus

G renoble

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I. Envisager la problématique climatique

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1. Un contexte climatique

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2. Diagnostic du «déjà là»

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3. Des stratégies climatiques inspirées

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II. Plan d’action du développement du campus

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1. Application des stratégies climatiques à l’échelle du territoire

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2. Application des stratégies climatiques à l’échelle du bâti.

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III. Îlot de confort, une réponse prospective

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1. Proposition architecturale à l’échelle du bâti

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2. Mise en réseau du campus

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Annexes Campus 2050 | 009

C am p us 2050 I n t rod uction

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C am pus 2050 I ntroduction

L’avenir commence aujourd’hui : adaptation climatique du campus de Grenoble En partant du constat de la variation du climat et des tendances climatiques actuelles, il n’est pas improbable d’envisager une révolution du cycle des saisons. Nos années ne seront plus rythmées par quatre saisons traditionnelles mais par des températures extrêmes pouvant varier de -30°C à 45°C. Ne tombons pas néanmoins dans un discours climato-pessimiste mais tentons d‘envisager comment l’adaptation climatique va plus loin que le scénario catastrophe, et peut être considérée comme porteuse et génératrice d’espace. En d’autres termes, en anticipant le changement clima-

tiques, comment préparer le campus de Grenoble à faire face aux climats extrêmes tout en générant des usages et des situations nouvelles ? Dans un contexte de changement climatique, où une augmentation de la fréquence de ces phénomènes est attendu, nous procédons dans un premier temps à un état des lieux du campus. Ce diagnostic nous permet de dégager des situations qui constituent une matière à la projection. Par ailleurs, l’étude des stratégies d’adaptations humaines, animales et végétales face aux extrêmes climatiques présente un intérêt potentiel pour les choix architecturaux futurs.

conducteur de toutes modifications des espaces existants. Enfin, nous apporterons des réponses architecturales au plan d’action mis en place précédemment, propres à notre sensibilité.

Dans un second temps, l’établissement d’un plan d’action du développement du campus semble indispensable à la fois à l’échelle du territoire et à l’échelle du bâti. Il est le fil Campus 2050 | 011

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I. E nvisager l a problé matique I.1. C ont ext e

cli matiqu e

cli matique

I.2. D i agn o s tic I.3. S tr atégi es

« déj à

là»

cli matiq u es i ns p i r ées

Campus 2050 | 013

I.1 Contexte climatique

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E n v i sag e r l a prob lématique c limatique C ont e xt e cli matiqu e

En mettant en place l’hypothèse de climats extrêmes, nous soulevons le problème d’une architecture actuelle qui va devenir obsolète et impraticable. Les extrêmes climatiques vont s’accentuer, les températures vont être de plus en plus froides et chaudes, les inter saisons réduites et éprouvantes pour l’individu.

Hiver

novembre-mars Au cour d’une année, l’individu va d’abord être sujet à un froid intense durant 4 mois, qui sera accentué par des vents violents. L’air environnant étant glacial, il sera difficile de prendre une inspiration profonde, le froid paralysera la respiration. La plupart du temps, le ciel deviendra très clair, de minuscules cristaux de glace seront visibles à l’œil nu. Ces cristaux sont dus à la cristallisation de l’eau présente dans l’air. L’individu pourra avoir une vision lointaine, grâce à la clarté de l’air. La végétation, les sols, les bâtiments seront recouverts d’une couche de neige qui gèlera et restera en l’état jusqu’au dégel. Cette situation met le campus de Grenoble face à une difficulté importante: pratiquer l’espace extérieur. L’atmosphère sera étrange et semblera comme ralentie; la luminosité démultipliée car le gel réfléchira la lumière sur l’ensemble du campus. Etre ébloui sera fréquent et favorisera l’inconfort de l’espace extérieur. Ils seront désertés par une population qui préfèrera s’isoler dans l’enceinte douillette qu’offriront les bâtiments. De rares individus déambuleront pour leur plaisir dans l’espace extérieur. Les individus se déplaceront rapidement. Les transports en commun seront largement pri-

vilégiée pour éviter le froid. Ainsi, se déplacer et habiter l’espace public extérieur deviendra un défit difficile à relever. La sensation d’inconfort dans un environnement aussi froid sera très importante, ce qui contraindra les individus à rechercher ce confort dans des vêtements thermiques superposés. Le passage de l’intérieur à l’extérieur sera également un point sensible de la vie au sein du campus. L’individu passera d’un environnement tempéré à un environnement très froid. Cet entre deux provoquera de l’inconfort. Au cours de ces 4 mois d’hiver rigoureux, le ciel bleu laissera place à des périodes de mauvais temps. L’air sera froid, et l’humidité plus importante. D’épais nuages boucheront le ciel, ce qui enfermera le campus dans une intériorisation de l’espace. Des précipitations de neige se produiront par périodes. La glace présente au sol sera recouverte d’une couche de neige qui paralysera ponctuellement le campus. Ces précipitations rendront l’ambiance générale du territoire paradocalement plus calme. Bien que les températures soient glaciales, les occupants du campus pratiqueront d’avantage les espaces extérieurs : la neige attire certains curieux et les individus voulant s’amuser. Campus 2050 | 015

E n v i sag e r l a p rob l ĂŠ matique c limatique C on t ex t e cli matiqu e

Photo: Source Personnelle

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E n v i sag e r l a prob lématique c limatique C ont e xt e cli matiqu e Interasaisons octobre-avril

Va s’en suivre une période courte de 2 mois qui mettra le corps à rude épreuve, puisque d’un jour sur l’autre l’amplitude des variations de températures va être très importante. Il pourra neiger puis faire 25°C en 24h. D’abord, les précipitations seront fréquentes et de natures variées. La neige et la pluie se mêleront, le ciel sera rempli de nuages, ce qui contribuera à rendre l’air ambiant constamment humide. La sensation d’inconfort sera perceptible. Ensuite, le ciel se dégagera pour laisser place au beau temps et à des températures tempérées. Le rayonnement solaire réchauffera l’atmosphère et l’ambiance du campus à ces moments là. Les individus sortiront des bâtiments et profiteront des températures agréables et d’un confort thermique intéressant. Le fond de l’air restera frais et humide, alors que le corps sera réchauffé par cette source de chaleur produite par le soleil. Les espaces publics extérieurs seront alors utilisés et pratiqués. En revanche, le sol dégèlera au printemps, alors qu’il commencera à se refroidir à l’automne. Les pelouses et espaces végétalisés seront spongieux, et rendront difficile leur pratique par les individus. L’atmosphère qui se dégagera de cette période sera monotone et peu agréable lorsque le ciel offrira des précipitations, alors qu’elle deviendra rapidement agréable

lorsque le soleil prendra place. Ces écarts de températures mettront en confrontation deux atmosphères et ambiances différentes suivant les climats extérieurs. La temporalité sera au centre des usages et des conforts thermiques de ces périodes, qui seront pénibles pour l’organisme, contraint de s’adapter aux changements brutaux, dans un inconfort global permanent.

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E n v i sag e r l a p rob l ĂŠ matique c limatique C on t ex t e cli matiqu e

Photo: Source Personnelle

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E n v i sag e r l a prob lématique c limatique C ont e xt e cli matiqu e Été

mai-septembre Les quatres mois qui suivront seront extrêmement chauds. La température moyenne dépassera les 40°C, l’air sera sec et étouffant. Il sera difficile de prendre une profonde inspiration sans avoir l’impression de se bruler. La vision sur de longues distances sera altérée par des flous provoqués par la sécheresse de l’air ambiant. Le sol végétalisé sera sec et ne restera vert que peu de temps. Les pluies seront très rares et les vents majoritairement faibles. La sécheresse se fera d’autant plus sentir que l’eau stockée par le sol pendant les périodes courtes aura été absorbée et utilisée par les végétaux. Les individus auront tendance à se protéger sous des espaces ombragés, tels que des masques de fraicheur créés par les bâtiments, des espaces extérieurs où la brise sera présente. L’atmosphère étouffante qui se dégagera de l’ensemble du territoire du campus sera fuie par les individus. L’espace extérieur ne sera plus pratiqué qu’en hiver, mais dans des conditions extrêmes en étant exposé au rayonnement solaire. Une ambiance chaleureuse se dégagera des espaces ombragés et aérés, qui favoriseront le regroupement des individus dans ces lieux. Le territoire riche du campus ne sera pas utilisé dans son intégralité et sera parfois délaissé pour des raisons climatiques et de confort. Cette sensation de confort sera par contre très présente au sein des bâti-

ments, qui protègeront les individus des températures étouffantes. L’inertie thermique du bâtiment permettra une sensation de confort apprécié par les individus (les températures à l’intérieur des bâtiments seront fraiches). Le bâtiment protège l’individu de ce qui l’entoure. Cependant, l’architecture actuelle ne peut être efficace face à des extrêmes si importants et à des températures aussi radicales.

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I.2 Diagnostique du « déjà là »

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E n v i sag e r l a prob lématique D iagn o s tic du « dé jà

c limatique là »

Histoire et état du bâti du campus.

Établit au début des années 60, le campus de Grenoble s’insère dans le paysage de l’agglomération grenobloise. Le projet de l’architecte en chef Georges Bovet, s’appuyait alors sur la conception d’un «campus village» où l’on peut encore voir aujourd’hui les principaux éléments urbain structurant : places centrales, axes principaux orientés est-ouest, zones végétalisées. A l’échelle du bâti, on retrouve l’héritage architectural de grandes figures de l’époque. L’influence de Le Corbusier est présente dans les immeubles sur pilotis, les toits terrasses, les loggias et les brises soleil. Les portiques liant les bâtiments entre eux, le tracé très linéaire des volumes et le choix des matériaux (béton, verre, acier) rappellent les travaux de Walter Gropius, et son œuvre majeure: le Bahaus-Dasseau. Ces influences historiques sont encore très visibles aujourd’hui. On conçoit alors facilement le campus comme le reflet de l’âge d’or de la modernité. Prospérité et euphorie de consommation sont les maître mots de la société des années 60. La voiture est désormais un bien démocratisé, accessible à tous les ménages : c’est la révolution automobile. Ce paramètre a largement impacté la conception urbaine du campus, privilé-

1. Localisation du campus de Grenoble sur le territoire.

2. Le Bahaus-Dasseau, Gropius.

3. La cité radieuse, le Corbusier.

giant les déplacements motorisés au détriment des déplacements piétions et cyclistes. Le tracé de larges voies de circulations et de vastes espaces destinés aux parkings est mis en place. Ces traces historiques, aujourd’hui encore évidentes sont le support à la perception de l’écoulement du temps. Elles nous racontent l’histoire antérieur du lieu et reflètent l’ambiance d’une époque.

4. Bâtiment du campus Centre de santé interuniversitaire.

1. Illustration personelle. 2. Source internet Photo de Claudio Divizia. 3. Source internet Photo de Pascal Volpez. 4. Photo personelle 5. Illustration personelle.

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E n v i sag e r l a p rob l é matique D i ag n o s t i c du « dé jà Les préoccupations des architectes et urbanistes de l’époque étaient loin de celles d’aujourd’hui et encore plus de celles de demain. Dans le constat actuel de certains changements climatiques et dans l’hypothèse d’une augmentation de ce phénomène, on observe des dysfonctionnements qui pourront dans l’avenir poser de réel problèmes. Étudier, habiter, circuler ou se détendre ne s’envisageront plus de la même façon dans des situations climatiques où les variations de températures pourraient aller de -30°C à +45°C. On dénonce aujourd’hui l’ inadaptation de l’ensemble du bâti du campus en terme de conception, d’orientation en fonction de l’exposition solaire, d’isolation et de vieillissement des matériaux. On relève une tendance à uniformiser les modes de confort par l’homogénéisation du chauffage et la normalisation de la climatisation depuis la période moderne. Cet éloignement de l’architecture à l’environnement climatique naturel est à requestionner aujourd’hui. Par ailleurs, les aménagements mis à la disposition du piéton et du cycliste sont des enjeux majeurs. En effet, l’augmentation du prix du pétrole et plus généralement du coût global de la voiture nous contraint à délaisser ce mode de transport au profit de transport alternatifs, moins consommateurs d’énergie et moins polluants. Dans son état actuel, le dépla022

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c limatique là »

5. Répartition des différents mode de circulation. Rue de la piscine, Grenoble.

Zone de circulation pour les voitures. Zone de circulation pour les cyclistes. Zone de circulation pour les piétons.

cement piéton ou cycliste sera impossible dans un contexte de température extrêmes. Aujourd’hui, il est impensable de raser le bâti existant pour y reconstruire un nouveau campus de toutes pièces, optimal sur le plan énergétique et thermique. Au vue des constats déduits de l’analyse du déjà là, nous choisissons d’intervenir sur ce territoire: - Tout d’abord dans une démarche de préservation des qualités et opportunités existantes et non pas dans une optique de protection de l’héritage architecturale, - Ensuite, d’un point de vue économique et fonctionnel : que faire de la communauté universitaire pendant la durée

des travaux ? - Enfin, dans une optique de gestion du coût environnemental, où la notion de management des ressources naturelles va être au cœur des préoccupations. Pour ces raisons, l’adaptation de l’existant est au cœur du projet que nous souhaitons mettre en place pour le campus 2050. Nous croyons en la mutation et en la transformation du campus plus qu’en son remplacement. Cette démarche nous permet d’anticiper les changements climatiques futurs mais aussi de mettre en place des dispositifs efficaces dès aujourd’hui.

E n v i sag e r l a prob lématique D iagn o s tic du « dé jà

c limatique là »

Constat d’un regroupement programmatique des bâtiments

Université Stendhal UNIVERTITE STENDHAL UNIVERSITE Université Joseph Fourrier JOSEPH FOURRIER UNIVERTITE Université Pierre Mendès France PIERRE MENDES FRANCE INP INPGRENOBLE Grenoble CNRS CNRS GRENOBLE Grenoble UNIVERSITE Université CROUS CROUS DIVERS Divers

De prime abord, la configuration urbaine du campus semble se présenter comme un vaste tapis végétal où sont disposés de manière aléatoire différents édifices. Par la suite, nous constatons des regroupements selon les bâtiment d’une même unité d’enseignement. C’est une regroupement existant que nous qualifions de programmatique et de fonctionnel. Campus 2050 | 023

E n v i sag e r l a p rob l é matique D i ag n o s t i c du « dé jà

c limatique là »

Situations d’opportunités climatiques pour l’été.

Situations d’opportunités climatiques pour l’hiver. * Photos personnelles.

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E n v i sag e r l a prob lématique D iagn o s tic du « dé jà

c limatique là »

Cartes relevant les opportunités climatiques pour l’hiver et pour l’été.

Bâtiments Existants

Opportunités Climatiques Ete

Bâtiments Existants

Opportunités Climatiques Ete

Opportunités climatiques pour l’été.

Opportunités Climatiques Hiver

Opportunités Climatiques Ete

Opportunités Climatiques Hiver

Îlots de Confort

Bâtiments Existants

Opportunités Climatiques Hiver

Malgré son inadaptation, le campus, dans sa configuraÎlots de Confortdes situations tion, présente qui peuvent être porteuses d’améliorations à la fois thermiques, de conforts, d’usages et d’ambiances.Notre objectif est d’adopter une stratégie permettant de profiter au mieux de l’existant. Il s’agit de dégager les opportunités climatiques déjà présentes.

Îlots de Confort

Durant la période hivernale où les températures pourraient avoisiner les -35°C, la recherche d’espaces protégés du climat extérieur et exposés au rayonnement solaire direct est un enjeu majeur. Ces espaces constituent des pôles de chaleur à l’échelle du campus : ce sont les patios déjà existants, les façades Sud.

Opportunités climatiques pour l’hiver.

Durant les périodes estivales où les températures pourraient avoisiner les 45°C, la recherche d’espaces protégés du rayonnement solaire direct et ombragés reste un enjeu majeur. Ces espaces constituent des pôles de fraicheur à échelle du campus :ce sont les espaces boisés, les espaces interstitiels, les façades Nord, les espaces masqués par les bâtiments.

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I.3 Stratégies Climatiques Inspirées

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E n v i sag e r l a prob lématique c limatique S t rat égi es cli matiqu es ins piré es

Les climats dont nous parlons sont déjà présents dans de nombreuses régions du monde. Dans celles-ci, la nature est capable de s’adapter aux températures et à leur environnement. Les stratégies que la nature élabore dans ce but se sont affinées au fur et à mesure de l’évolution des espèces pour être toujours plus efficaces. Mais la faune et la flore ne sont pas les seules à procéder ainsi. L’homme réagit également de façon stratégique et relève de la définition de nature : l’homme a pour origine la nature. Cependant, contrairement à la faune et la flore, il a développé au fil du temps des stratégies comportementales, mais également

des stratégies artificielles pour se protéger des climats extrêmes. L’étude de ces transformations va permettre de dégager des stratégies et des adaptations efficaces. Nous cherchons à comprendre comment la nature et l’homme (à travers l’architecture vernaculaire) ont pu s’adapter à leur environnement, afin de mettre en valeur à travers le projet d’architecture une nouvelle façon de construire sans ignorer ce qui les entoure. Selon la «théorie de l’évolution» de Lamarck¹, les végétaux et les animaux sont influencés par leur milieu. L’adaptation des espèces en fonction de leur environnement se produisent cependant avec une grande lenteur. C’est pourquoi, à

l’échelle de l’homme, il est intéressant et nécessaire d’anticiper les changements climatiques et les modifications de l’environnement, afin d’anticiper une nouvelle façon de vivre et de penser le projet d’architecture. Parallèlement aux végétaux et aux animaux dont parle Lamarck dans sa théorie, l’homme a évolué depuis toujours afin de s’adapter à son milieu. Il a petit à petit construit son propre environnement et l’architecture n’a cessé de se développer pour s’adapter et ainsi tendre à le maitriser.

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E n v i sag e r l a p rob l é matique c limatique S t rat é g i es c l imatiqu es ins piré es Durant la période estivale, les températures pourront aller jusqu’à 45°C, l’atmosphère ambiante sera étouffante. La nature est capable de s’adapter à ce type d’atmosphère par différents moyens que l’on retrouve en particulier dans les régions arides : Bénéficier de la température tempérée du sol Dans le désert, se protéger de la chaleur est une nécessité. Pour ce faire, la température tempérée du sol est un atout intéressant qu’utilisent certains animaux comme le scorpion qui creuse dans le sol une galerie à mi profondeur à la recherche de cette fraîcheur. Il profite ainsi de la température tempérée, tout en étant protégé du soleil grâce à la couche supérieure de sol. Le principe d’inertie permet de réguler les écarts de températures. Cet avantage est également retrouvé dans l’architecture troglodyte qui permet de réduire les échanges chaud-froid. Ces habitats ver-

naculaires maintiennent une température constante basse. Ils sont le plus souvent ouverts sur une cour centrale : le soleil atteint à peine le fond et les pièces distribuées autour maintiennent une température radiante peu élevée en utilisant cette inertie thermique de la roche ou de la terre. De la même façon, l’homme est à la recherche de parois froides. Le contact direct avec un corps ou un liquide froid entraîne des déperditions de chaleur extrêmement élevées. C’est ainsi que l’homme à tendance à se rapprocher des sources de fraîcheur que sont la terre, la végétation, mais également les matériaux froids sur lesquels il est agréable de s’adosser. Les couleurs jouent également un grand rôle dans cette inertie thermique des matériaux. Il est universel que les couleurs foncées captent la chaleur, alors que les couleurs claires la renvoient. Ainsi, l’inertie thermique dégagée par le sol ou par un matériau froid et/ ou coloré peut être un atout

Schéma Conduction - Personnel

intéressant qui est utilisé par la nature, l’homme et sa façon de s’adapter à son environnement. Le confort thermique dégagé par cette inertie offre une richesse des sensations. Il est possible de passer d’une atmosphère étouffante, à une sensation de fraîcheur intense appliquée sur le corps, d’une minute sur l’autre. Ces variétés de conforts différents sont mises au centre du projet d’amélioration du campus de 2050.

Coupe Troglodysme

Nature : nous définissons par nature le monde dans son ensemble, qui comprend la faune et la flore présente sur terre, mais également l’homme. L’ensemble réel qui nous entoure est donc considéré comme nature. 028

| Campus 2050

E n v i sag e r l a prob lématique c limatique S t rat égi es cli matiqu es ins piré es

Dessin L’ombre

Rechercher la fraicheur La période estivale est marquée par une aridité du climat, qui contraint la nature à adopter une stratégie d’évitement du rayonnement solaire en se repliant sur elle-même en guise de bouclier afin de se protéger de son environnement. Les cactus, plantes des milieux arides, se sont adaptés au fil du temps à une sécheresse ambiante et relativement constante. Ces plantes se replient sur elles-mêmes afin de stocker leur « suc » pour résister aux périodes de sécheresses : elles se protègent de leur environnement en stockant leur source d’énergie. De même, elles se développent sous différentes formes afin de se protéger du rayonnement solaire. Leur

enveloppe se dilate ou au contraire se rétracte afin de capter l’eau au maximum lors de pluies et de se faire ellemême de l’ombre en se rétractant. De même, les épines servent à la fois à capter la rosée et à créer de l’ombre : les cônes canalisent les gouttelettes d’eau le long de leur surface jusqu’à l’enveloppe du cactus. Le cactus n’est pas le seul végétal à se protéger de la sorte du rayonnement solaire et de l’aridité du climat. L’homme développe également cette stratégie de protection face à son milieu à travers son habillement. Il réduit l’apport direct de chaleur en privilégiant le port de vêtements clairs qui réfléchissent l’énergie du rayonnement solaire. Il recherche des espaces ombragés naturels comme la végétation, les grottes, ou artificiels comme des abris en toile, des parasols, des chapeaux. Ces stratégies adaptées par l’homme consistent à éviter de s’exposer au rayonnement solaire et à en minimiser son absorption. Ainsi, se protéger des éléments extérieurs en recherchant un type d’ambiance et de confort, permet de mettre en évidence l’importance de la temporalité dans la notion de protection. Cette temporalité véhicule des ambiances diverses et ainsi une grande variété de sensation. Il est intéressant de placer cette stratégie au cœur de la réflexion d’un projet d’architecture qui doit offrir des degrés de confort différents suivant la temporalité et le lieu dans lequel s’implante ou se trouve cette protection.

Capter les éléments naturels Capter les éléments des inter saisons, permet un stockage de ces ressources en période estivale de sécheresse. Chaque saison ne peut être vue de façon autonome mais doit s’imbriquer l’une avec l’autre. C’est pourquoi utiliser les pluies abondantes printanières et automnales est une stratégie reprise par la nature pour survivre à l’aridité du climat estival. Le cactus capte l’eau de pluie avant la période de sécheresse afin de résister aux conditions climatiques. L’homme a également mis en valeur cette stratégie à travers l’architecture vernaculaire, qui regorge de patios. Ceux-ci, captent la ventilation, la fraicheur, les éléments comme l’eau, afin de rafraichir l’air ambiant. Ainsi, capter les ressources naturelles des saisons afin de les stocker nous amène à agir en fonction de l’environnement, qui nous replace au cœur de la stratégie d’adaptation au milieu. Cela permet de mettre en relation différents degrés de confort qui sont confrontés à l’environnement à un moment précis.

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E n v i sag e r l a p rob l é matique c limatique S t rat é g i es c l imatiqu es ins piré es Se rafraichir à l’aide du vent Le vent est un élément important qui permet le rafraichissement pendant les périodes de sécheresse estivales. La nature est très attentive à cet élément qui procure une sensation de bien-être efficace sous des températures chaudes. L’autruche possède de longues pattes qui l’aident à se rafraichir. En se surélevant du sol, un courant d’air est créé sous son corps, apportant une sensation de fraicheur dans une atmosphère aride et sèche. L’homme utilise également cet effet par Le port de vêtements amples et par la ventilation qui permettent une meilleure circulation de l’air, favorisant ainsi le refroidissement corporel et valorisant une sensation de fraicheur et de bien être. On retrouve ce principe dans l’architecture vernaculaire. Les patios sont ainsi considérés comme des régulateurs thermiques. En favorisant une circulation de l’air, ils permettent de maintenir une zone fraiche au sol, l’air chaud s’échappant par le haut. Sur l’extérieur, de petites fenêtres facilitent l’entrée des brises dominantes tout en arrêtant le rayonnement solaire. Le refroidissement intérieur d’un habitat par le phénomène de ventilation peut être obtenu par des capteurs ou tours à vent fixes qui s’élèvent au dessus des habitations. Ce dispositif permet de canaliser vers le bas les vents dominants et de rafraîchir le bâtiment par le brassage de l’air. Ainsi, la mise en valeur du vent dans la nature, chez l’homme ou 030

| Campus 2050

Coupe Le patio

Coupe Capteur à vent

dans l’architecture vernaculaire, permet de dégager une sensation de confort. Cet élément naturel est essentiel à considérer afin d’améliorer les conditions et l’ambiance entourant le projet. Limiter ses mouvements En périodes de chaleur, l’homme adopte un comportement dans sa façon de se déplacer. En périodes estivales, l’individu a tendance à éviter les trajets longs lorsqu’il est exposé aux températures extérieures. La pénibilité de la température et de l’ambiance

ainsi dégagée pendant ces périodes contraint la nature à s’adapter et à réagir. Ainsi, il est important que l’architecture que nous proposons tienne compte de ce problème. La notion de confort doit être mise au centre de l’architecture que nous proposons. Elle doit s’adapter en fonction de la réaction des individus face à cet environnement inconfortable.

E n v i sag e r l a prob lématique c limatique S t rat égi es cli matiqu es ins piré es Durant la période hivernale, les températures peuvent descendre jusqu’à -40°C, et l’atmosphère ambiante est glaciale. La nature est capable de s’adapter à ce type d’atmosphère dans des régions polaires notamment.

Dessin Poils Ours Polaire

Dessin Detail Poils Ours Polaire

Capter le rayonnement solaire

solaire. Nous retrouvons cette stratégie chez le pingouin, chez qui une partie du corps est noire. Cela lui permet de capter le rayonnement solaire et la chaleur afin de survivre lorsque les températures extérieures sont fortement négatives. Dans la nature, les animaux ne sont pas les seuls à utiliser cette stratégie pour vivre sous des températures froides. Ainsi la couleur des matériaux, des enveloppes devient un paramètre important en considérant sur ce principe. Le phénomène d’échange captage de chaleur est utilisé par l’homme pour se réchauffer avec des

Dans les régions ou les températures sont très froides, capter la chaleur dégagée par le rayonnement solaire peut être un atout important afin d’augmenter le confort. L’ours polaire dispose d’un pelage qui met en valeur un dispositif pointu en terme de captage de chaleur. Il est constitué de petits tubes blancs qui conduisent les rayons du soleil jusqu’à la peau. Les poils agissent comme des fibres optiques. La peau noire permet, elle, de capter plus facilement la chaleur du rayonnement

sources de chaleur naturelles ou artificielles. Par proximité, la chaleur s’échange entre deux entités: le corps d’un individu et la source de chaleur, un feu ou le rayonnement par exemple. Ainsi, capter la chaleur peut prendre différentes formes. Il est possible de la retrouver dans une architecture adaptée aux climats extrêmes, en gardant cette notion de réversibilité qui est primordiale dans ces hypothèses climatiques de 2050.

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E n v i sag e r l a p rob l é matique c limatique S t rat é g i es c l imatiqu es ins piré es S’isoler des négatives

températures

Lorsque les températures sont très froides, s’isoler de son environnement extérieur est une réaction quasi universelle. Cela permet de recréer une situation de confort personnel en ignorant le climat trop radical qui nous entoure. La faune, la flore mais également l’homme à travers son architecture, cherchent à s’isoler de leur environnement. L’ours polaire s’isole du froid grâce à l’épaisseur et à la densité de son pelage qui sert de première couche isolante. L’air emprisonné entre les poils agit comme un isolant et protège du vent la seconde couche isolante : la graisse. L’homme lui, a tendance lors de son exposition au froid à utiliser des vêtements hermétiques le plus couvrant possible pour s’isoler. Dans l’architecture vernaculaire, se protéger à l’aide du sol est une solution qui permet de profiter de la température tempérée dont bénéficie celui-ci. La température de la terre varie seulement de quelques degrés autour de la température moyenne. Les habitats souterrains seront donc faciles à chauffer l’hiver. Les déperditions sont limitées au minimum grâce à l’isolation et à l’imperméabilité excellente de la terre enveloppante. L’architecture vernaculaire regorge d’exemples de végétaux qui protègent du froid. Nous pouvons également voir que l’igloo est une boule de neige durcie qui offre peu de volume au vent. La lampe à huile et la chaleur des corps 032

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Coupe Habitat Souterrain

Coupe Habitat Végétal

humains produisent une fine pellicule de glace sur la face intérieure de l’igloo et la rend imperméable à l’air extérieur. Ainsi, s’isoler de son environnement peut prendre diverses formes, et éviter que l’environnement extérieur ne vienne perturber un confort

interne, personnel et important. Le confort intérieur doit être retranscrit en fonction de l’environnement dans lequel nous évoluons, mais doit également être individualisé, personnalisé et varié afin de mettre en évidence l’échelle corporelle de l’architecture.

E n v i sag e r l a prob lématique c limatique S t rat égi es cli matiqu es ins piré es

Schéma Regroupement

* Illustrations personnelles

Echanger la chaleur

Se regrouper permet de bénéficier d’un échange de chaleur entre différents corps. Chez le pingouin, cette stratégie est quotidiennement utilisée lorsque les températures sont froides. Ils utilisent l’effet de groupe afin d’éviter la déperdition thermique. C’est le principe de la compacité d’ensemble qui entre en jeu. Cette stratégie est également identifiée à l’échelle de l’individu qui se regroupe de la même façon que le pingouin lorsqu’il fait froid. Il développe également un reflex comportemental : il se replie sur lui même spontanément. En repliant ses membres ainsi les uns sur les autres et contre son corps, il diminue la surface du corps qui est exposée au froid et ainsi les pertes de chaleur. Ce regroupement met en valeur l’importance de l’ environnement proche pour le confort personnel. Le monde qui nous entoure, particulièrement les individus qui évoluent autour de nous, sont une ressource intéressante, aussi bien pour un collectif que pour un individu particulier. Cette notion est à mettre en évidence dans le projet d’architecture que nous souhaitons mettre en place, afin de recréer un confort qui tienne compte du nombre d’individus et de leur activité dans le but de recréer un confort collectif.

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II. P l an d ’ action déve loppement du

du c ampus

II.1. S tr atégi es cli matiq u es à l ’ éc he ll e du terr i to i r e II.2. S tr atégi es cli matiq u es à l ’ éc he ll e du bâti

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II.1. Application des stratégies climatiques à l’échelle du territoire

Bâtiments Existants Bâtiments Existants Opportunités climatiques Opportunités Climatiques Ete pour l’été. Opportunités climatiques Opportunités Climatiques Hiver pour l’hiver. Îlots de Confort Îlots de Confort

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Pl an

d ’ ac t ion du déve lo ppement du c am pus

S t r at é g i e s

c l imatiques à l ’ éc he ll e du territoire

Création d’îlot de confort Le repérage de ces opportunités climatiques sur une carte met en relief des regroupements stratégiques des bâtiments. Ils se regroupent selon plusieurs critères : leur proximité géographique, leurs fonctions et opportunités climatiques existantes et exploitables. Certaines parties fonctionnent en corrélation les unes avec les autres, alors que d’autres sont proches mais s’ignorent.

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Pl an

d ’ ac t i o n d u d é v e lo pp ement du c am pus

S t r at é g i e s

Dans la nature, nous constatons que se regrouper est une adaptation comportementale répandue, utilisée pour se protéger du climat extérieur, aussi bien pour l’été que pour l’hiver. Le regroupement des pingouins pour se réchauffer correspond à un signal de coopération , de solidarité corporelle. Par ailleurs, dans les régions les plus chaudes du monde, les hommes ont regroupés les espaces bâtis afin de créer de l’ombre et de conserver une fraîcheur indispensable au confort de vie. Ces constats nous amènent à mettre en relief une architecture climatique basée sur des stratégies de regroupement. Chaque groupement identifié est défini comme étant un îlot de confort. Rechercher des adaptations architecturales possibles pour permettre à ces îlots une autonomie climatique devient un enjeux essentiel pour l’architecture de 2050. Ainsi, chaque groupement doit pouvoir fonctionner de façon autonome et offrir à l’usager un confort thermique et une ambiance appropriée à l’usage développé, quelque soit la température extérieure. L’îlot est mis en relation directe avec la notion de confort : il devient le centre de la problématique climatique qui est avancée. Au sein d’un même îlot, on pourra trouver des zones de chaleur pour l’hiver et des zones de fraîcheur pour l’été. Ils constituent des cœurs

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c l i m at i qu e s à l ’ éc he ll e du territoire

1. Stratégie de regroupement des pingouins.

2. Village dans les gorges du Ziz, Maroc.

3. Imaginaire de l’îlot de confort.

de confort et de sociabilité. En effet, ces adaptations ne doivent pas seulement être efficace d’un point de vue thermique, elles doivent également être porteuses d’ambiances. S’asseoir à l’extérieur, se rencontrer dans la rue, boire un verre en terrasse est exclu lorsque les températures deviennent trop extrêmes. Ces nouveaux dispositifs répondent à des stratégies visant à la fois à se protéger de agressivité des climats extrêmes et à instaurer de nouveaux usages en vue de rendre les interactions sociales possible. Permettre la rencontre et l’échange au sein d’ambiance variées, tel est l’enjeu des dispositifs d’amélioration du campus.

Pl an

d ’ ac t i on du déve lo ppement du c am pus

S t r at é g i e s

c l imatiques à l ’ éc he ll e du territoire

Migration interne des usages suivant les climats.

Mise en réseau des îlots de confort.

L’individu a besoin de saisir les temporalités pour vivre et se développer. En effet, la vie évolue et se transforme en fonction des saisons. Chaque configuration climatique crée une ambiance singulière. Ces constats sont au centre du projet développé : les opportunités climatiques existantes permettent de mettre en place une stratégie de migration des espaces et des usages suivant les climats extérieurs. Cette stratégie, largement inspirés du monde animal et des migrations des oiseaux, nous permet de mettre en place différents conforts au sein de l’îlot. La mise en valeur de cette temporalité est un enjeu important de l’architecture que nous proposons. Créer une sphère de confort uniforme, indépendante de toute temporalité climatique nous semble inapproprié aujourd’hui.

Ces îlots de conforts fonctionnent de façons quasi-autonomes. Cependant, tous les îlots présents sur le campus ne peuvent s’ignorer et cohabiter en reniant son voisin. C’est pourquoi la question de la mise en réseau de ces îlots est essentielle à l’échelle du Campus. Par température extrême, tout déplacement devient contraignant et difficile. Il est nécessaire de reconsidérer les liaisons actuelles afin d’imaginer un nouveau réseau piéton et cycliste. La création de ces îlots de confort s’inscrit dans un réseau à l’échelle du campus qui lui-même est rattaché au reste de la ville. En effet, bien que chaque groupement soit autonome, les liaisons vers le réseau de transport urbain et vers les autres groupements restent un enjeux majeur. Elles soulèvent la question du déplacement par température extrême et s’intègrent entièrement au projet d’îlot de confort.

4. Stratégie de migration des oiseaux.

1. Source internet. Photo de Andreï Kourkov. 2. Source internet Photo de J-F Angran. 3. Source internet Photo de bahamaswebdesign. 4. Source internet.

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II.2. Application des stratégies climatiques à l’échelle du bâti

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P l a n d ’ ac t i on du déve lo ppement du c am pus S t r at é g i e s c limatiques à l ’ éc he ll e du bâti

II.2. Application des stratégies climatiques à l’échelle du bâti

La conception des îlots de confort amène une réflexion qui va au delà d’une isolation et régulation thermique. On peut créer de véritables complexes centrés sur eux-mêmes qui proposent un confort intérieur toujours constant indépendamment du climat extérieur. Mais le but n’est pas de mettre sous cloche les îlots de confort. De tels lieux existent déjà et nous sommes amenés à les fréquenter régulièrement : il s’agit des centres commerciaux par exemple. Au sein de ces espaces l’architecture est utilisée pour plonger les usagers dans une illusion totale d’atemporalité. Ces derniers se trouvent alors démunis de leurs repères temporels et spatiaux. La lumière du jour récupérée par les ouvertures au nord est diffusée, filtrée puis remplacée par un éclairage électrique lorsqu’elle ne suffit plus. Il devient alors difficile de percevoir le temps et les heures qui passent. De la même manière, la température intérieure est toujours contrôlée et reste presque la même tout au long de l’année, et cela qu’il fasse froid ou chaud à l’extérieur. Les autres paramètres sensibles sont également contrôlés, il en résulte donc une aseptisa-

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Centre commercial de Lille 3000 - photo internet Complexe commercial sous terrain - Montreal. Photo personnelle Centre commercial Grand Place - Grenoble - photo Didier Raux Casino à Las Vegas - photo internet

tion des ambiances. Comme dans les casinos, l’usager est trompé, maintenu dans cette atemporalité afin qu’il y reste le plus longtemps possible : le but est ici commercial. Cette illusion de temporalité générée par l’architecture semble être celle qui présente le plus de risque pour l’homme, celle qui va contrenature. Une telle situation n’est pas envisageable pour des espaces de vie quotidienne. L’homme à besoin d’être conscient des temporalités. Tout comme les animaux ou les végétaux le développement de l’homme

se fait en lien avec son environnement au sens large du terme. Lorsque l’on voit avec quelle facilité il est possible d’affecter le comportement d’un animal en modifiant uniquement les cycles lumineux, on imagine l’influence potentielle d’un contrôle total des ambiances d’un espace de vie humain.

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P l a n d ’ ac t i o n d u d é v e lo pp ement du c am pus S t r at é g i e s c l i m at i qu e s à l ’ éc he ll e du bâti Afin d’éviter l’aseptisation des ambiances dans l’adaptation du campus, cinq points nous semblent importants à définir et sur lesquels les interventions de transformation doivent répondre au mieux. Temporalités des ambiances : une variation pendulaire et saisonnière des lieux, des usages ou des ambiances. Elle peut être enrichie par une volonté de créer un choc des ambiances, c’est-à-dire un décalage entre ce que l’on ressent à l’échelle du corps dans l’îlot et ce que l’on voit de l’extérieur ou ce que l’on vit au dehors. Ce décalage entre le ressenti et le visuel dynamise les saisons et permet de rester en lien avec le climat extérieur.

Diversité des sphères de confort : les conforts ne doivent pas être uniformisés. En fonction des usages les besoins de confort ne sont pas les mêmes. L’organisation du programme de chaque bâtiment doit donc être fait de manière réfléchie selon les prédispositions de confort de l’édifice et les usages.

Éviter l’aseptisation des sens et des ambiances

Temporalité

des ambiances

Variations pendulaires et saisonnières

Diversité

des ambiances

Saisir

Profiter du déjà là

Réversibilité

Architecture dialoguant avec le climat

Réversibilité : une condition indéniable au bon fonctionnement des interventions est la réversibilité de l’ensemble, c’est-à-dire que les nouveaux espaces soient pensés dans les différentes situations climatiques. Par contre, il n’est pas exclu qu’un lieu d’été ne soit pas utilisable en plein hiver, mais il aura été pensé ainsi. De cette façon l’architecture peut dialoguer avec le climat.

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les opportunités climatique

Ne pas uniformiser les confort

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Saisir les opportunités climatiques : la volonté d’adaptation du campus permet de profiter du « déjà là », des opportunités climatiques offertes par le campus (bâti, topographie, végétation, points d’eau, matériaux présents…). Ces opportunités engendrent la création de pôles de confort différents suivant la période de l’année. La migration des usages, des espaces et des ambiances internes à l’îlot permet de suivre l’évolution des zones de confort.

Sociabilité

Usages propices aux liens sociaux

Sociabilité : il est indispensable que l’architecture propose des espaces et des usages propices aux liens et échanges sociaux. « L’architecture de telles constructions doit également être de grande qualité, puisque durant la plus grande partie de l’année elles offrent le seul espace où l’on puisse se retrouver. En effet, s’asseoir dehors, se rencontrer dans la rue, boire un verre sur une place est exclu.

Si les bâtiments ne ménagent pas une sociabilité agréable, on ne la trouvera nulle part. » Ruth Slavid dans Architecture des limites qui présente des constructions en milieux polaires. Cette citation exprime très bien la nécessité de sociabilité que l’on doit développer au sein des îlots de confort.

P l a n d ’ ac t i on du déve lo ppement du c am pus S t r at é g i e s c limatiques à l ’ éc he ll e du bâti

Ce plan d’action est mis en œuvre à travers trois types d’interventions :

1 Adaptation de l’existant : quand les usages extérieurs conquièrent l’intérieur. Il s’agit d’infiltrer les espaces publics dans les bâtiments existants. Les espaces publics tels qu’on les connaît aujourd’hui ne peuvent être praticables dans des conditions extrêmes. Leur importance dans la vie sociale rend nécessaire leur reconsidération afin de les rendre vivables, agréables et adaptés. Cette intervention n’implique pas forcément que des parties intérieures deviennent extérieures mais aussi que des espaces fermés comme les halls d’entrées soient considérés pleinement comme des espaces publics.

2 Adaptation de l’existant : quand les usages intérieurs se prolongent à l’extérieur. Afin de ne pas se replier sur euxmême et être en résonance avec le climat, les bâtiments existants doivent s’étendre sur l’extérieur. Cela permet de favoriser le choc des ambiances, et de ne pas se sentir confiné dans un espace étouffant. Un travail doit être porté sur les limites visuelles corporelles ou encore psychiques des espaces.

3 Greffe sur l’existant : de nouveaux usages qui impliquent de nouveaux espaces. Il faut se projeter dans ce futur proche, dans lequel certaines de nos activités actuelles les plus banales ne seront plus possibles alors. Le défi de cette nouvelle architecture est bien plus qu'une simple adaptation climatique, il est dans la proposition des usages et comportements sociaux liés à cette hypothèse de changement radical de notre environnement. Les espaces créés s’inscrivent dans la stratégie globale de regroupement en îlots de confort ; ils doivent établir un échange avec le bâti réhabilité. La notion de réversibilité est importante dans cette nouvelle architecture. D’ici 2050, l’architecture doit être intelligente et proposer un dialogue permanent avec le climat : le climat devient la force de cette nouvelle architecture. Il est impératif que les nouveaux bâtiments puissent être réactifs aux futures variations climatiques. Ces interventions véhiculent les caractéristiques du plan d’action énoncé précédemment. Selon les cas, elles ne peuvent pas toutes être adaptées sur un même îlot : il faut analyser et décider lesquelles correspondent le mieux au groupement de bâtiments en question. Campus 2050 | 043

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III. Î lot de con f ort , une ré ponse prospective III.1. D éclin ai son a rc hi te c t u ra le à l ’ éc he ll e du bâti A ction 1 : Q uand le s u sag e s extérieurs conquiè r e n t l ’ i n t é r i e u r A ction 2 : Q uand le s u sag e s extérieurs conquiè r e n t l ’ i n t é r i e u r A ction 3 : D e qui im pl iquent III.2. M i se

n ou v e au x u sag e s

de n ou v e au x e s pac e s

en ré seau du c am p u s

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III.1. Déclinaisons architecturales à l’échelle du bâti

Source : photo personnelle

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Î lot

d e con f ort , une ré ponse pros p ective

D é c li n a i s on s

arc hitectura les à l ’ éc he ll e du bâti

Le groupement de bâtiment sélectionné comprend sept bâtiments de tailles différentes. Il accueille l’ENSE 3, école d’ingénieur du groupe INP, fruit de la fusion de deux écoles, l’ENSHMG (Mécanique et Hydraulique) et l’ENSIEG (Énergie et traitement de l’information). On recense en 2011 750 étudiants au sein de l’école. Les bâtiments sont implantés sur des parcelles de terrain végétalisées et au relief inexistant. Situé au Nord de l’axe principal du campus, le groupement dispose d’un accès direct et rapide aux réseaux de transport exis-

1. Localisation de l’îlot sélectionné à l’échelle du campus.

tant. On localise ainsi l’arrêt de tramway Gabriel Fauré et des pistes cyclables au sud de l’îlot. A l’intérieur, de larges

espaces sont destinés au stationnement automobile. Les bâtiments bénéficient majoritairement d’une implanta-

2. Localisation des trois actions sur le campus.

ACTION 1

ACTION 2 ACTION 3

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a rc h i t e c t u rales à l ’ éc he ll e du bâti

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arc hitectura les à l ’ éc he ll e du bâti

2. Localisation des opportunités climatiques à l’échelle de l’îlot.

Bâtiments Existants Bâtiments Existants

Opportunités climatiques Opportunités Climatiques Ete pour l’été. Opportunités climatiques Opportunités Climatiques Hiver pour l’hiver. Îlots de Confort

tion Nord-Sud. Seul un bâtiment fait exception à cette implantation : le bâtiment Est du groupement, orienté Est/ Ouest. Le béton brut de décoffrage utilisé pour la construction de cet îlot est similaire aux autres constructions du campus. Au sein du bâtiment, les rez de chaussées peu investis provoquent une sensation de vide, d’inhabité qui déroute l’usager. La configuration des bâtiments met en évidence des zones de respiration et des vides interstitiels entre les différents édifices. Au sein de ce groupement, ces espaces sont nombreux, et peu habités par les étudiants qui préfèrent se déplacer hors du groupement. L’homogénéité graphique

des traitements des façades est remarquable au sein de l’ilot. Chaque façade est conçue selon une trame verticale et horizontale similaire. Une première trame verticale laisse apparaître des segmentations de la façade. Une seconde trame horizontale met en évidence une alternance entre des ouvertures et des panneaux de couleurs. Nous identifions ce groupement de bâtiment comme îlot type car il répertorie plusieurs opportunités climatiques favorable à l’été comme à l’hiver. A partir de ce constat, nous localisons les trois lieux d’intervention support aux projets développés par la suite.

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III.1. Action 1 - Quand les usages extérieurs conquièrent l’intérieur

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arc hitectura les à l ’ éc he ll e du bâti

«L’ espace public représente dans les sociétés humaines, en particulier urbaines, l’ensemble des espaces de passage et de rassemblement qui est à l’usage de tous, et qui n’appartient à personne» Encyclopédie Wikipédia. La nécessité de l’espace public reste incontestable. Il a toujours joué un rôle structurant dans l’espace urbain. Au sein du campus, et plus précisément au sein de l’îlot, l’espace public tient une fonction sociale importante, il est l’espace où les interactions sont rendues possible. Il constitue un seuil majeur entre l’extérieur de l’îlot et les espaces plus privatifs et plus fonctionnels des édifices. Cependant comment envisager l’espace public extérieur possible par températures extrêmes, praticable à la fois l’été comme l’hiver? Dans le cadre de la réhabilitation de l’îlot sélectionné, nous considérons l’espace extérieur situé dans l’entre deux des bâtiments Est et Ouest comme un espace public. Outre sa fonction sociale nous tentons d’envisager l’espace public comme un espace fonctionnel à l’échelle du corps, un espace où l’on vient chercher un certain confort. Notre objectif est de proposer une architecture différente d’une architecture standard

qui normalise et conditionne uniformément tout l’espace. Apporter des réponses techniques d’un point de vue thermique est essentiel mais c’est aussi envisager une nouvelle spatialité plus sensible, presque dermatologique entre l’espace et le corps. Notre propos est de créer une variété d’atmosphère, de température, d’ambiances dans lequel on migre, on se déplace, et que l’on ressent

par le corps. L’ architecture devient alors la construction d’atmosphère par le support du climat. Nous établissons une conception qui s’appuie sur la qualification de l’invisible. L’hypothèse d’un contexte climatique extrême nous permet de redécouvrir une forme de nécessite dans les relations entre espaces intérieurs et espaces extérieurs, environnement architectural et environnement urbain. Campus 2050 | 051

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a rc h i t e c t u rales à l ’ éc he ll e du bâti

A l’échelle de l’îlot, nous procédons à deux principales interventions. Dans un premier temps, il s’agit d’étendre l’espace public extérieur vers l’intérieur de l’espace bâti, c’est à dire considérer les halls des bâtiments comme des espaces publics où l’on pourrait se rencontrer, attendre son bus et aussi trouver un confort thermique optimal dans des périodes de rigueurs hivernales. Dans un second temps, on procède à un séquençage de l’espace public en fonction de cinq paramètres : les usages , la protection ou non protection à la pluie, la luminosité, l’humidité et la chaleur. Ce séquençage détermine l’environnement souhaité.

+ ++

Usages

Protection permanente Protection variable en fonction des saisons

Zone de traverse rapide

Chaleur Pôle de chaleur

Intensité lumineuse modéré

Zone variable en fonction des saisons Pôle de fraîcheur

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+ +

Zone de passage

Luminosité

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Protection à la pluie

Espaces publics

Intensité lumineuse forte Intensité lumineuse faible

Humidité Zone d’humidité

+ +

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arc hitectura les à l ’ éc he ll e du bâti

1 • Espace de circulation ouvert et exposé.

3 +

• Matériau à faible indice d’absorption.

+ + + + +

• Humidification de l’air par des bassins.

+ + + + + + + + + + + + + +

+ +

2 1

__ __ __

_ _

_ + _

+ _

+ + + + + + _ + + + + + + + + +

+ ++

_ _

_ _ _ __ _ _

_ _ _ _ + + + _ + _+

+ +

• Protection végétalisée. • Création de filtres lumineux.

• Pôle de fraîcheur ombragée.

+ + + + +

+ ++

+ + +

+ _ + _ _ + + + + _ + _ + + +

• Profiter des masques existant.

L’usager pourrait migrer dans ce paysage thermique et choisir librement un climat en fonction de ses envies vestimentaires, sociales et surtout en fonction de la saison. Ce n’est pas seulement par la vue que l’on appréhende l’espace mais également à travers la physiologie de l’espace et du corps.

•Création de zone tempérée.

1 • Utilisé l’état solide de l’eau pour réfléchir la lumière. _

• Matériau sombre à fort indice d’absorption.

_ _

• Accumulateur de chaleur.

_ __

+ +

+ + +

+ +

++ + + + + +

+ ++

+ +

_ _ _ _ _ __ _ _

_ _

_ _ + _ _ + + + _ + +

+ + + + +++ + +

+ + +

• Espace de circulation ouvert et exposé. • Espace lumineux couvert.

•Se protéger de la pluie.

• Espace tempéré lumineux. • Création de filtres lumineux. •Profiter de la configuration du bâti.

_ _ _ _ _ _ +_ _ + _ _ _

+ + +

+ +

++ + + +

+ _

Zone de chaleur. Zone de fraîcheur. Apport lumineux.

+ + + ++ + +

Bassins

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D é c l i n a i s on s Mise en place des dispositifs Les ambiances organisent la forme, l’aménagement et les matériaux de la place publique. Le choix des matériaux sélectionnés guide les déplacements en fonction des saisons. L’organisation du traitement du sol joue sur la disposition de deux types de matériaux choisis selon Leur couleur et leur rugosité. En effet, le choix des matériaux et de leur dimensionnement joue un rôle important au niveau thermique : plus une surface est rugueuse et sombre, plus elle absorbe le rayonnement solaire. Ainsi, en hiver, nos déplacements sont guidés par la

a rc h i t e c t u rales à l ’ éc he ll e du bâti

disposition au sol de larges dalles de béton rugueux teinté en noir, nous permettant de mettre en place une stratégie d’accumulation de la chaleur. A l’inverse, la disposition au sol de larges dalles de béton lisse teinté clair induisent nos déplacements l’été. La présence de bassin permet en été de venir humidifier l’air environnant. L’état solide des bassins durant la périodes hivernales permet de réfléchir la lumière de façon diffuse. Ce système de traitement du sol se prolonge à l’intérieur des bâtiments. La mise en place de larges baies vitrées en rez de chaussée assure une continuité visuelle des espaces. L’usager migre en fonction des saisons sur ce • L’hiver

• L’été

système. La conception de dispositifs d’assise vient structurer l’espace public. Il est constitué d’une assise et d’une cloison sur pivot. En hiver, en position est/ouest, la cloison protège l’usager des rafales de vents. A l’inverse, en position nord/ sud la cloison favorise les courants d’air l’été. 054

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Conséquences sur l’existant La mise en place de ces dispositifs a des conséquences sur l’espace bâti existant et principalement sur le bâtiment Est où on localise une perte importante de l’apport lumineux. La création de deux atriums dans la partie centrale du bâtiment nous permet d’assurer un apport de lumière et de chaleur important pour l’hiver. La perte de surface générée par la mise en place de ces atriums est compensée par l’extension des façades

Nous tentons d’envisager la réversibilité de l’espace intérieur en fonction des espaces de confort L’été, les bureaux se trouvent coté nouvelles façade et l’hiver coté atrium. D’un point vue social la reconfiguration des salles de classe en fonction des saisons permet de dynamiser les espaces et de marquer cette impression de temporalité.

• Existant

• Extension des espaces

• Création de puits de lumière

• Agrandissement des ouvertures

R+3

R+2

R+1

F.S

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III.1. Action 2 - Quand les usages intérieurs se prolongent à l’extérieur

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arc hitectura les à l ’ éc he ll e du bâti

Localisation Interventions

Notre démarche sera de s’adapter à l’existant pour proposer une réhabilitation de ce qui est actuellement présent, en vue d’une transformation ou d’un remplacement futur. Dans les conditions climatiques extrêmes qui seront présentes en 2050, les bâtiments actuels seront peu agréables et inadaptés du point de vue du confort thermique notamment. Il sera difficile pour les individus de fréquenter l’espace public extérieur aussi bien en hiver qu’en été. Ainsi, développer un espace public commun

intérieur permettra aux individus de se retrouver et de fréquenter un espace agréable et propice aux échanges. Ces espaces devront dialoguer avec l’extérieur afin d’offrir aux usagers un confort thermique, une ambiance propice aux usages. Cela permettra de redéfinir une limite du bâtiment qui s’étendra vers l’extérieur. Ainsi, le bâtiment dialogue et s’adapte à son environnement et aux climats extrêmes. Chaque saison induit un confort différent, ce qui justifie dans le projet une dilatation et un changement de la nature des limites entre l’intérieur du bâti et

l’extérieur. Ces espaces publics intérieurs se dilatent et dialoguent avec l’extérieur pour recréer des ambiances et des conforts variés. Les différences de confort, de luminosité, dépendent principalement du rayonnement solaire et des vents. Ces paramètres mettent en évidence des temporalités journalières, saisonnières et annuelles créatrices d’ambiances. Les rayons du soleil commencent leur course sur les façades Est pour la terminer sur les façades Ouest (Schéma 1). En hiver, il est primordial de mettre au centre du projet ce rayonnement solaire qui est Campus 2050 | 057

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a rc h i t e c t u rales à l ’ éc he ll e du bâti

Schéma 2 Vents dominants

Schéma 1 Course du soleil

une source de chaleur importante à ne pas négliger. En été, il est judicieux de s’en protéger car l’atmosphère est déjà très chaude et éviter cette source de chaleur est un enjeu majeur du projet. Dans ces conditions, capter les vents dominants pour les faire circuler dans le bâti-

ment au maximum permet de rafraichir l’environnement et de permettre ainsi à l’individu de bénéficier d’un confort non négligeable (Schéma 2). Cependant, la combinaison d’une atmosphère trop chaude avec un vent frais trop important (supérieur à 5m/s) provoque chez l’indi-

vidu une situation d’inconfort. C’est pourquoi la zone d’intervention que nous choisissons de réhabiliter et de transformer sont les façades Sud, Ouest ainsi que les patios. - Façade Sud : Elle permet de capter le rayonnement so-

Schéma 3 Impact des bulles de confort sur l’existant

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D é c li n a i s on s laire en hiver, et de créer une source de chaleur. En été, il est cependant indispensable de s’en protéger pour éviter les surchauffes. Les vents dominants venant du Sud Ouest peuvent être captés pour permettre le rafraichissement des espaces communs. - Façade Ouest : Elle permet également de capter le rayonnement solaire en hiver, et de créer une source de chaleur. Cependant, le rayonnement solaire sur la façade Ouest sera court (le soleil se couchant à 16h en hiver). Cela réduira le temps de chauffe disponible sur une façade exposée à l’Ouest et plongera l’atmosphère dans la pénombre dès la fin d’après midi. En été, le rayonnement solaire sur cette façade sera très intense ce qui pourra créer une surchauffe importante. Il est alors nécessaire de se protéger du rayonnement pour amener un confort aux individus. Les vents dominants d’Ouest et de Sud-Ouest peuvent ame-

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ner la fraicheur dans les espaces commun pour éviter de ressentir cette chaleur. - Patio : Dans l’intervention que nous choisissons de mettre en place pour développer des espaces publics intérieurs adaptés et agréables face aux conditions climatiques, il semble intéressant de s’occuper des espaces de patios. Ces lieux sont une sorte d’intériorisation de la nature. Ils sont cependant d’une autre nature que les espaces communs qui se prolongent vers l’extérieur sur les façades Sud et Ouest. Ces patios recréent une intériorité et développent des espaces de vie avec des microclimats favorisant des ambiances. Ces microclimats, forment des micro-ambiances qui sont des lieux propices aux rencontres et aux échanges. Les usages qui vont être en relation avec ces espaces sont très importants pour l’ambiance qui se dégagera du lieu. La communication entre l’intérieur et

l’extérieur est une question primordiale qui pousse à définir des usages en terme d’intériorité et d’extériorisation des ambiances et des conforts. Concept : Afin de mettre en place des espaces communs tournés vers l’extérieur, nous choisissons d’utiliser les stratégies qui existent dans la nature et l’architecture vernaculaire: stratégie d’isolation par l’air comme dans l’exemple de l’ours polaire, stratégie d’intériorisation de l’air comme l’homme l’a développé dans son architecture vernaculaire. L’air immobile est un isolant très puissant aussi bien pour la chaleur que pour le froid. Ainsi, le projet que nous choisissons de mettre en place se base sur ces deux stratégies inspirées de la nature : - s’isoler par l’air - se protéger des climats extrêmes. S’isoler par l’air est une solution soutenable qui va permettre au projet de ne

Sʼisoler par lʼair LʼOurs Polaire

Se protéger du climat Homme Architecture Vernaculaire

Fil de pensée

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Schéma 4 Fonctionnement Gonflable

pas utiliser trop d’énergie. Le principe du projet est de mettre en place des extensions gonflables qui permettent de dilater les espaces communs vers l’extérieur (Schéma 3). Chaque structure gonflable est indépendante l’une de l’autre et fonctionne donc en autonomie pour créer des bulles de confort¹. Une double paroi de 50cm d’épaisseur de polyéthylène permet une isolation écologique : l’air contenu entre les deux membranes est l’air usager des locaux. Cet air usager est aspiré et redistribué à l’aide d’une soufflerie qui le pulse à l’intérieur des deux membranes transparentes. (Schéma 4). Ce système permet donc de recycler l’air usagé et de bénéficier ainsi d’un système de ventilation peu consommateur

d’énergie. Cette façon de gonfler ces membranes permet également, à l’échelle du corps, d’éviter l’effet de parois froides qui provoque un inconfort chez l’individu. Ces deux parois permettent également de capter le rayonnement solaire en hiver pour réchauffer les espaces gonflés. Lorsque les températures sont chaudes, capter ce rayonnement devient un inconvénient majeur qu’il est indispensable d’éviter. Certaines parties de la structure gonflable sont amovibles. En effet, il est possible de les ouvrir afin de faire circuler l’air et permettre ainsi une ventilation naturelle au sein de l’habitacle. Pour accentuer ce phénomène, certaines parties des gonflables sont rétractables, ce qui permet à l’espace public et commun de se dilater vers

l’extérieur. Les limites sont ainsi plus floues. Chaque individu qui pratique cet espace peut se l’approprier et ainsi le dilater à sa convenance. En été, le choix devient la limite de l’espace commun.

Les différents conforts présents dans ces bulles gonflables permettent de mettre à disposition des individus des usages et des lieux créateurs d’ambiances variées. Dans le projet, ces différents conforts se matérialisent de façon à créer des excroissances de la façade qui génèrent des bulles de différentes grosseurs. Ces protubérances sont indépendantes et permettent de recréer des ambiances différentes tout en abritant des conforts et usages variés.

Bulle de confort : nous nommons bulle de confort des espaces intérieurs / extérieurs qui dans lequel le confort est valorisé, travaillé et homogénéisé. Les températures varient peu au sein d’une bulle. Les usages présents dans chaque bulle de confort sont adaptés à l’ambince recherchée. 060

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Schéma 5 Rayonnement solaire Hiver

la lumière diffuse d’avantage dans l’espace, ce qui permet un confort plus important et une luminosité accrue. En été, les bulles de confort sont conservées et les limites de l’espace public se dilatent. De larges toiles sont fixées aux montants metalliques fixes utiles à la serre gonflable. Ces toiles tendues de polyester sont disposées en triangle afin de laisser l’air et la lumière pénétrer l’espace ponctuellement. Ce dispositif est dépliable facilement et mis en place pour la saison estivale.

Schéma 6 Rayonnement solaire Eté

Ces bulles se développent aussi bien au Rez de Chaussée afin d’étendre l’espace public vers l’extérieur, qu’au premier étage pour mettre en place une relation visuelle entre l’environnement et l’intérieur des bâtiments. Cependant, placer une structure gonflable à double membrane transparente a des conséquences sur le bâtiment

existant. La luminosité est largement réduite (-80% lorsque le rayonnement solaire finit sa course), ce qui diminue le confort présent dans les locaux (Schéma 5 et 6). Le projet doit donc chercher à apporter de la lumière dans les locaux. Pour cela, les façades existantes sont détruites pour créer un espace entièrement ouvert sur le gonflable. Ainsi,

Le projet ainsi mis en forme permet de définir des espaces qui se dilatent vers l’extérieur, mais aussi des espaces recréant l’intériorité et l’intimité mis en valeur dans la configuration du bâti existant. Les limites des nouveaux espaces sont délimitées physiquement en hiver, alors qu’elles sont individuelles et libres pour chaque individu en été. La limite visuelle, elle, est absente de l’architecture proposée, ce qui ne bloque pas la vision de l’individu. A.S. Campus 2050 | 061

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III.1. Action 3 - De nouveaux usages qui impliquent de nouveaux espaces

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1 - zone d’intervention - Illustration personnelle

Les édifices du campus doivent s’adapter aux futurs climats extrêmes afin qu’il soit possible de poursuivre les activités actuelles de la population universitaire. Cependant cela n’est pas suffisant pour anticiper le campus de 2050. Il est nécessaire de se demander, de quoi aura-t-on besoin en 2050 avec des conditions climatiques extrêmes et des bâtiments existants qui ne nous le permettent pas? - Il faut s’interroger sur les nouvelles façons de vivre engendrées par ce climat. - Imaginer les besoins et donc aussi les nouveaux usages que cette hypothèse climatique peut générer, qui permettront de les rendre plus durables. C’est aussi là le rôle de l’architecte. Pour cette troisième action localisée sur l’îlot de l’ENSIMAG, nous nous intéressont à l’entrée de l’îlot (1), une position stratégique en lien avec les autres édifices, à l’ouverture de l’entre-deux et le plus proche de l’arrêt de tram. Les nouveaux espaces

viennent s’implanter au sein de l’îlot de confort, dans un contexte existant. À la différence des adaptations précédentes, le nouveau bâtiment s’ajoute à l’existant. Le choix d’une greffe contemporaine pour ce projet, tout en créant de nouveaux espaces, conforte le bâti des années soixante en lui permettant de faire face aux climats extrêmes. Enjeux L'agriculture, par exemple, inventée depuis des millénaires (6500 av JC sur le pourtour méditerranéen) sera rendue extrêmement difficile dans ces futures conditions. Les cultures serons bloquées par le gel en hiver, noyées dans la boue d'intersaison et détruites par la sécheresse en été. Il faut donc repenser des façons de faire aussi vieilles que l'agriculture. Dans cette hypothèse climatique extrême, la culture de produit frais est un vrai problème. Une solution aujourd’hui utilisée dans les régions du monde au climat dif-

2 - Plant de poivron, photo Joseph Kemp

3 - Culture de tomates au Maroc, source Internet

4 - Recherche scientifique, photo NASA KSC

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D é c l i n a i s on s ficile est la culture hors-sol. La Hollande ou l’Est de la France par exemple qui ne bénéficient pas d’un fort ensoleillement et subissent des hivers froids ont recours à ce type de culture pour la production en grande quantité et en intérieur. Dans les pays d’Afrique qui n’ont pas assez d’eau pour utiliser des cultures « pleine terre » traditionnelles, ces infrastructures sont déjà en place et continuent de se développer. Cette technique hors-sol est aussi connue sous le nom de culture hydroponique, c’està-dire par l’eau, qui paradoxalement nécessite vingt fois moins d’eau que la culture pleine terre. Ce qui justifie sa pertinence pour les climats arides. L’hydroponie Alors que la NASA fait des recherches sur l’hydroponie pour cultiver des plantes dans les stations spatiales, des recherches s’organisent pour faire pousser de la nourriture dans les conditions hostiles de la ville. Cette technique est apparue au début du siècle, mais plus qu’une simple mode elle continue d’intéresser la recherche. Des études sont en cours pour optimiser les techniques, affiner les solutions nutritives, travailler sur le traitement de l’eau pour sa réutilisation, ou encore utiliser des pompes à air pour oxygéner et transporter la solution nutritive. Un projet communautaire est né en 2009 à New York 064

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sous le nom de « WindowFarm Project ». Basé sur le principe de la culture hydroponique à domicile, le projet à pris très vite une ampleur non négligeable et la communauté de «windowfarmer» compte aujourd’hui plus de 34 000 membres à travers le monde. Le concept est simple : construire sa propre installation hydroponique grâce à des produits de récupération et un minimum d’éléments peu coûteux et faciles à se procurer. La ferme urbaine s’installe verticalement sur une fenêtre d’appartement. Une multitude de configurations est possible avec en moyenne la possibilité d’avoir entre 4 et 16 plantations par fenêtre. Il est possible de cultiPlant ver toutes sortes de végétaux, des aromates aux légumes, mais aussi des fruits ou des fleurs en fonction de l’ensoleillement disponible et des envies des usagers. La particularité de ce projet est l’aspect communautaire, chaque participant peut tester de nouvelles solutions puis partager ses idées sur Internet. Cela permet de faire évoluer les dispositifs, d’améliorer les rendements, de diminuer la consommation en électricité, le bruit ou encore d’affiner l’aspect esthétique. Le site (www.windowfarms.org) propose même des kits complets pour fabriquer rapidement sa «windowfarm». Le projet collabore aussi avec des écoles car il permet d’aborder dans le cadre de l’éducation des thèmes tels que la biologie et les sciences humaines, l’écologie, la méthodologie scien-

plante

substrat

panier

bouteille d’eau en plastique

1,5L

Bouchon avec goutte à goutte

Timer Pompe

à air

3 Concept de windowfarm project 1 - Exemple de mise en oeuvre, Brooklyn storefront system* 2 - Une ferme urbaine étendable à l’habitat individuel* 3 - Recyclage et développement par sois même* * Illustrations et photographies : www.windowfarm.org

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tifique, les technologies, mais aussi les sciences sociales et la nutrition. Ainsi la diffusion, la sensibilisation et l’innovation sont assurées. D’autres projets ont vu le jour, comme «NySunWorks», encore à NewYork. C’est un projet d’une plus grande ampleur autour de la problématique de la culture et de l’agriculture en milieu urbain. Il s’intéresse non seulement à l’hydroponie mais également aux domaines environnementaux connexes, tels la production d’électricité ou la récupération des eaux. Ce projet regroupe un ensemble d’interventions toujours tournées vers la diffusion des savoirs. Depuis 2007 un prototype de ferme urbaine entièrement autonome et «soutenable» a accueilli plus de 3000 écoliers et plus de 6000 visiteurs. Mais le programme compte bien s’étendre, il est pour le moment composé de 13 projets qui viendront s’installer auprès d’établissements scolaires. La culture hors sol a besoin de ressources, les composantes indispensables à son bon fonctionnement sont bien entendues l’électricité et l’eau. L’eau est depuis toujours un enjeu majeur de survie pour les êtres humains et une nécessité pour l’agriculture. Les changements climatiques vont rendre la prédiction des intempéries de plus en plus difficiles. D’après l’hydrologue Matthew McCartney, «les changements climatiques

devraient accroître la variabilité de la pluviométrie en divers endroits du monde, y compris dans les endroits où une grande pluviométrie est attendue […] dans de telles conditions, même de petits volumes d’eau stockés peuvent soutenir les cultures ou l’élevage pendant les périodes de sécheresses, augmenter considérablement la production agricole et économique» Le stockage de l’eau a donc un rôle important à jouer dans le développement durable et l’adaptation aux changements climatiques. Mais le stockage seul ne suffit pas, les eaux sont de plus en plus polluées et peuvent contenir des bactéries. D’où l’importance d’approfondir les techniques de traitement et d’assainissement des eaux.

4 Projet NySunWork 1 - Cartographie des projets** 2 et 3 - Prototype de la barge soutenable** 4 - Espace pour accueillir les scolaires et les visiteurs** ** Illustrations et photographies : www.nysunworks.org

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Se nourrir et s’hydrater, des besoins vitaux pour l’homme, sont des enjeux auxquels le projet tente de répondre. Le principe d’hydroponie est utilisé dans le projet comme dispositif bioclimatique. Les façades accueillent les cultures hydroponiques verticales dans une double peau. La végétalisation des façades participe ainsi plastiquement à leur conception. Son aspect peut évoluer en permanence en fonction des appropriations des étudiants et chercheurs. Les ambiances sont changeantes en fonction des plantes en culture et de leur cycle, de la manière de les mettre en œuvre et de la conception de la double peau elle-même.

(a)

(b)

Enjeux du projet : (a) se nourrir (b) optimiser une ressource, l’eau (c) lutter contre l’isolement social

sitaire. Il s’agit en majeure partie d’un lieu d’expérimentation et de diffusion des techniques. Certaines « parcelles de façade » pourront être attribuées à des associations étudiantes ou à des étudiants qui en font la demande. Ainsi les végétaux cultivés peuvent servir d’apport complémentaire en produits frais.

Les dispositifs qui accueillent les végétaux sont de petits réservoirs individuels. Alignés verticalement, ils récupèrent l’eau en partie supérieure. La solution nutritive traverse le substrat (billes d’argiles) puis est distribuée par goutte à goutte au réservoir inférieur. La forme des récipients donne à l’ensemble un aspect de gouttes ruisselants le long de la façade inclinée. La paroi vitrée est en dévers de 10° pour minimiser l’exposition en pleine été. Le verre de ces «gouttes» diffracte la lumière et procure un effet de scintillement à la façade. Le but n’est pas la production de masse, en effet, le bâtiment n’est pas destiné à alimenter toute la population univer066

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(c)

Pôle de recherche et développement

Schéma du système hydroponique : le «goutte à goutte»

L’idée envisagée dans ce projet est celle d’un pôle de recherche et développement des cultures hydroponiques et de traitement de l’eau. Ce pôle s’organise autour d’un espace communautaire où les chercheurs et les étudiants peuvent échanger, cuisiner, cultiver et se retrouver. Un espace qui peut servir dans la vie quotidienne des étudiants,

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D é c li n a i s on s car ils n’ont souvent pas la place dans leurs studios pour manger à plusieurs et pour bien cuisiner. Ces cuisines communautaires sont une sorte d’alternative au restaurant universitaire. Le projet répond ici à un autre enjeu : celui de lutter contre l’isolement et le «chacun chez-soi» par climat extrême. Ces espaces favorisent l’interaction sociale et les rassemblements autour de préoccupations scientifiques et environnementales. La nouvelle construction se greffe sur le bâtiment existant, et la façade hydroponique vient couvrir et hybrider l’ensemble du complexe. Un atrium est créé au milieu du projet, le long de l’ancienne façade, amenant ainsi de la lumière au cœur du bâtiment. Il souligne cette architecture des années soixante et offre une nouvelle façon de la découvrir. On peut deviner cette façade au travers de la végétation de la double peau. Cette intervention n’est pas là pour la magnifier comme on le ferait dans une démarche de conservatisme du patrimoine par exemple.

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(a)

(b)

(c)

(d) Etapes d’interventions : (a) - Situation actuelle (b) - Conservation de l’architecture des années 60 (c) - greffe contemporaine (d) - hybridation par la double peau

Coupe partielle sur la double peau et sur l’existant.

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1(a)

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2(a)

3(a)

2(b)

3(b)

1(b)

Principes de réversibilité du bâtiment : disposition face aux températures élevées (a) et basses (b) 1 - rez-de-chaussée 2 - étages 3 - coupe transversale

Réversibilité Un aspect indispensable d’une architecture climatique est sa réversibilité, c’est-àdire sa capacité à s’adapter rapidement aux variation de climat. Les façades hydroponiques sont justement conçues dans ce but. Il s’agit de combiner les avantages d’une double peau simple et ceux de la végétation : - D’une part l’isolation par l’air de l’espace tampon, la ventilation ajustable . - D’autre part l’oxygénation de l’air, l’humidification, le rafraîchissement et la tempérance grâce aux plantes. En cas de températures élevées la double peau est fortement ouverte grâce à une multitude d’ouvertures. L’air circulant à travers les installations hydroponiques 068

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est rafraîchi par l’eau et les plantes. Des brises soleils peuvent être descendu dans la double peau le long des usages intérieurs si besoin. Au rez-de-chaussée les parois vitrées pivotent sur un axe et permettent d’ouvrir très largement l’enveloppe et de capter les vents dominants (Sudouest, Ouest, Nord-ouest). Les panneaux sont indépendants pour moduler les zones d’ouverture. En températures très basses, la double peau sert alors à préchauffer l’air et à l’humidifier. Grâce à cela l’énergie à dépenser pour chauffer l’air est réduite et l’effet d’air sec du chauffage est évité. De plus, profitant de la photosynthèse des plantes l’air s’enrichi en oxygène. Au rez-de-chaussée l’ensemble reste fermé. Les accès

se font par des sas d’entrée lorsque les températures sont extrêmement froides. Enfin les atriums ont également leur utilité dans la réversibilité de l’édifice. Lorsqu’ils sont ouverts ils captent le vent en toiture à la manière de tour à vent et profitent de l’effet de thermosiphon pour accentuer les courant d’air. Ils constituent alors des pôles de fraîcheur au sein du bâtiment. En position fermé les courants d’air sont bloqués sans priver pour autant les espaces intérieurs de l’apport solaire.

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Récupération des eaux

Potentialités de confort

La grande toiture inclinée du projet sert à récupérer l’eau des précipitations. Cette eau est alors filtrée, stockée puis traitée dans une bande de service en façade nord du bâtiment. Avec une capacité approximative de 310 000 litres les cuves permettent de maintenir cette ressource à disposition toute l’année.

Organisation des espaces

Cette infrastructure sert par la même occasion à l’expérimentation et au perfectionnement des techniques de traitement des eaux. Une partie des eaux est enrichie en nutriment et sert au fonctionnement des cultures hydroponiques.

L’organisation fonctionnelle du projet est proposée selon les prédispositions de confort des espaces. En fonction de son orientation, de sa configuration, de sa hauteur… un espace présentera un confort propre qui correspond à un type d’usage. Ainsi les espaces destinés à des usages à faible mobilité (salle de cours, laboratoire...) se trouvent en partie haute du bâtiment; alors que les espaces à forte mobilité (hall, zones de passages...) sont en partie basse. Les fonctions qui ne nécessitent pas de lumière directe sont disposées en retrait de la façade Sud laissant ainsi l’opportunité aux espaces communautaires et de convivialités de bénéficier au maximum de cette exposition.

Ce projet allie les enjeux universitaires, environnementaux et sociaux, tout en entrant dans la stratégie d’adaptabilité aux climats extrêmes. Ce nouveau pôle de recherche et d’innovation pourrait alors faire partie de l’image de l’université de Grenoble et contribuer à sa visibilité internationale dans ce contexte de 2050. E.E.

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Sondage Représentation d’un sondage réalisé* auprès d’une centaine d’étudiants du Campus de Grenoble, sur les modes de déplacements et les trajets effectués quotidiennement. La majorité des étudiants sondés sont amenés à se déplacer sur le site du Campus, afin d’y pratiquer diverses activités : manger, se divertir, étudier, se déplacer… Ce sondage met en évidence l’importance de la mobilité journalière des universitaires sur le campus.

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* Illustration et ĂŠtude personnelles ampus2050 2050|| 071 071 CCampus

III.1. Mise en réseau du campus

2 photo-montages des ambiances saisonnières : par températures très élevées (1) ou très basses (2) les déplacements sur le campus doivent être assurés.

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La création d’îlots de confort ne peut être une stratégie territoriale pertinente si ces îlots restent des unités isolées et indépendantes les unes des autres. La mise en réseau de ces entités est donc indispensable à la cohérence globale de la stratégie. Trois échelles confortent les déplacements sur le campus. Ces échelles correspondent à la fois aux distances à parcourir, aux vitesses de déplacement et au niveau de protection et de confort souhaité. En effet lorsque l’on entreprend un déplacement les besoins de confort ne sont pas les mêmes sur un long trajet journalier ou sur des courtes distances fréquentes. voir annexe #2 À l’échelle du territoire, un réseau de transport «doux»

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(piéton, cycles) irrigue l’ensemble du campus et lie les pôles multimodaux. Ces pôles sont les lieux de changement de mode de transport, du tram au vélo, ou du bus au piéton par exemple. Le campus est ainsi relié au reste de la ville par les réseaux de transports en commun. Pour enrichir ce réseau à grande vitesse (relativement aux piétons) un second niveau de circulation se met en place à la manière de traverses, transversalement à celui-ci que l’on peut qualifier d’isotrope et passant. À la manière de Bernardo Secchi dans « La ville poreuse » qui qualifie différents niveaux de circulations à l’échelle d’une ville. Ce niveau permet de court-circuiter le tissu principal du campus, mais surtout c’est lui qui fait le lien entre

les pôles de transports et les entrées d’îlots. Enfin pour évoluer d’un bâtiment à un autre au sein d’un même îlot, un troisième et dernier niveau de circulation est nécessaire. Sur les distances les plus courtes, jusqu'à trente mètres, le confort doit être optimal. Il s’agit ici des déplacements les plus fréquents pour les usagers au cours d’une journée.

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Mise en réseau Trois niveaux de circulations mettent en réseaux le campus de Grenoble

Circulations longues Circulations Intermédiaires Circulations courtes

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Circulations courtes Pour atteindre cet objectif d’îlot de confort, les liens entre les bâtiments doivent êtres traité avec la même attention que les bâtiments euxmêmes. Ce dispositif doit donc proposer des expériences sensibles tout en créant des situations de confort comparables à des intérieurs, il doit donc être réversible et s’adapter au climat extérieur. Il s’agit d’une traversée qui fait prendre de la hauteur et découvrir le paysage extérieur à ses usagers comme au travers d’un aquarium, d’une vitrine ou d’un point de vue remarquable. On se protège des climats extrêmes mais on ne se prive pas des sensations qu’ils peuvent procurer. On peut imaginer l’effet ressenti en hiver, en route pour la pause déjeuner par exemple, on marche dans ce tube de verre à travers lequel on peut voir les flocons tomber, puis ruisseler le long du cylindre, découvrir le paysage enneigé alors que l’on n’est pas plus habillé que dans une salle de cours. Le bouclier solaire est alors en position basse et le dispositif profite pleinement du faible rayonnement solaire d’hiver, favorisant au maximum l’effet de serre. Bien entendu en période chaude, la passerelle vitrée ne se transforme pas en four solaire, le bouclier solaire, ou brise-soleil amovible tourne en position haute ce qui permet de protéger l’ensemble du rayonnement solaire. Sa forme cylindrique permet la mise en place de ce système 076

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1 - schéma de principe climatique, rotation des brises soleils en position exposition à gauche et protection à droite

2 - axonométries d’une section, brise soleil, structure primaire et secondaire, ensemble des éléments

3 - Vue d’ambiance intérieure, période chaude.

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4 - coupe d’ambiance en période froide, mettant en valeur le choc des ambiances

qui lui procure une réversibilité rapide et ajustable. Aux intersaisons les brise-soleil peuvent être ajustés très rapidement. La gestion peut alors être entièrement automatisée et mécanisée ou au contraire elle peut se faire manuellement et indépendamment de sections en sections. Le paysage se reflétant sur le cylindre, son intégration dans le contexte est discrète tout en gardant une connotation futuriste. D’un point de vue statique, la passerelle est constituée d’une poutre métallique en treillis « classique » dont on peut voir la composition sur la figure #2. Sur cette poutre principale, des arceaux sont fixés tous les trois mètres. Formés de profilés métalliques cintrés, ils permettent de soutenir le reste du dispo-

sitif. Les panneaux de verre courbes sont fixés à l’intérieur des arceaux et les maintiens des brises soleil mobiles se trouvent sur l’extérieur. Des raidisseur horizontaux en acier empêchent le fléchissement cette structure secondaire. Le bas du cylindre, sous le niveau de marche de la passerelle, est couvert de zinc fixés de la même façon que les panneaux de verre. Cette partie opaque permet d’accueillir les différents réseaux techniques et le mécanisme qui permet la rotation des brises soleil. Ce dernier est simplement constitué d’un moteur, d’une vis sans fin et d’un engrenage, minimisant les efforts à fournir et garantissant le blocage à la position souhaitée.

existants en prenant appui de part et d’autre. Un appui intermédiaire permet de franchir de plus longues distances. Cependant le dispositif ne peut pas garder la même efficacité sur des distances trop longues. Au-delà de 50 mètres, il semble difficile d’imaginer ce dispositif sans système de ventilation et de chauffage supplémentaire par exemple. Ce dispositif est une réponse au cahier des charges imposé par la stratégie globale de mutation et de transformation du campus pour faire face à des extrêmes climatiques. On peut imaginer d’autres variantes de ce dispositif. E.E.

La passerelle se met en place sur les bâtiments neufs ou Campus 2050 | 077

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Circulations intermédiaires

Ce dispositif a pour but d’accompagner l’usager des arrêts de tram jusqu’à l’entrée principale de l’îlot en lui offrant un niveau de confort intermédiaire. La nécessité de relier les îlots de confort aux réseaux de transports existants est un enjeu majeur. En effet, les entrées des îlots doivent être envisagées dans la même optique que le traitement de l’îlot. Ce dispositif assure un niveau de confort pour des distances allant de 30m à 300m. Il permet de relier essentiellement les arrêts de bus et de tram aux entrées des îlots et sert de repère visuel signalant les entrées des îlots. Les transports en commun largement chauffés en hiver ou climatisés en été offrent des niveaux de confort semblables à ceux présent à l’intérieur des bâtiments. Le passage entre les transports en commun et l’intérieur des bâtiment mettent parfois l’usager dans des situations d’inconfort. Il est question dans ce projet de mettre en place des dispositifs qui nous permettent à la fois d’être protégé de la pluie et du vent en hiver et de nous rafraîchir et de nous protéger du rayonnement solaire en été. Ce dispositif est formés par une juxtaposition de module à la géométrie hexagonale en partie supérieure. Ce système d’assemblage nous 078

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Schéma 1: Fonctionnement Eté

Schéma 2: Fonctionnement Hiver

Axonométrie filaire

Plan Ombré

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Coupe d’Ambiance

permet de mettre en place différentes variantes du projet capable de s’adapter à chaque configuration d’îlot. Par ailleurs, l’enjeu pour ce dispositif est de venir marquer les temporalités journalières et saisonnières. L’ombre au sol vient guider nos parcours selon la saison, le moment de la journée et le confort recherché. La référence au monde végétal est à souligner dans le projet. A l’image d’une fleur et de son receptacle, les modules se déploient en partie supérieure pour venir récupérer l’eau de pluie. Économiser l’eau en été et la stocker en hiver nous paraît essentiel dans un contexte de température extrême. Durant les périodes de sécheresse, l’eau accumulée pendant l’année permet d’assurer un arrosage constant des végétaux présent sur l’îlot.

D’un point de vue structurel, la partie supérieure du module est constituée de 6 montants métalliques noyés dans un socle en béton. La récupération de l’eau de pluie en hiver et de la rosée en été est rendue possible par une maille agrotextile tendue.

L’hiver, en revanche, dans une situation où les températures atteignent facilement les -10°C, la maille gèle et crée une protection à la pluie. La disposition de toile en ETFE entre les modules permettent de protéger l’usager des vents dominant l’hiver.

Constituée par un fil tissé en polyéthylène, elle est suspendue à plus de 3m de hauteur. L’eau y ruisselle par capilarité et finit sa course dans des cuves sous terre. A la base des socles, un système de bassin planté de végétaux aquatique (papyrus, thalia dealbata, eschscholzia california) permet de rafraîchir l’air environnant en été. L’aspect translucide de la maille permet de filtrer la lumière. Par un procédé de rayonnement et de convection, cette combinaison de modules devient un pôle de fraîcheur à l’échelle de îlot.

F.S

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Î lot

d e con f ort , u n e ré ponse pros p ective

M i se

e n r éseau du c am pus

Coupe perspective d’ambiance

Circulations longues L’enjeu est de mettre en place un réseau qui permette aux individus présents sur le campus de se déplacer. Cette circulation couvre une distance de 300m à 1000m. Elle est plus développée et relie d’avantage d’îlots que le tram actuel. Cette circulation recrée un espace linéaire de traversée qui permet aux individus de circuler dans le campus tout en étant à l’extérieur, au contact de l’environnement et de l’ambiance extèrieure. Cependant, circuler dans des conditions climatiques extrêmes nécessite des aménagement et des adaptations afin d’obtenir un confort de circulation. En hiver, nous offrons une protection partielle au vent et à la pluie. En été, nous proposons 080

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une protection partielle au soleil, avec un espace ombragé semi-enterré et ventilé naturellement. Afin de quantifier le confort recherché, nous évaluons l’indice du niveau d’habillement (Annexe 2) souhaité dans une circulation de ce type. L’indice de niveau d’habillement d’individus exposés sans protection à une température de -40°C en hiver est de 4clo (indice d’habillement) en moyenne. Nous souhaitons que l’individu qui se trouve dans ce type de circulation en hiver ne dépasse pas un indice d’habillement de 2clo, ce qui correspond à une température ressentie oscillant entre 0 et 10°C. L’indice du niveau d’habillement exposé sans protection à une température de 45°C

en été est de 0 à 0,03clo. Nous souhaitons que l’individu qui circule dans ce type de circulation en été ne dépasse pas les 0,2 à 0,4clo, ce qui correspond à une température ressentie oscillant entre 30 et 35°C. Le projet se développe en deux séquences différentes. Cela permet au parcours qui est assez long pour un individu circulant à pied d’être diversifié. La linéarité et la monotonie de la promenade sont ainsi évitées. La première séquence se compose de trois parties fixes en béton. Semi-enterrée, elle permet aux individus de circuler abrités des intempéries. La seconde au niveau du sol pour permettre une circulation libre et totalement exposée au climat. La troisième est uti-

Î lot

d e con f ort , une ré ponse pros p ective

M i se

e n ré seau du c am pu s

lisée comme protection, la circulation y est impossible. Un grillage relie la partie supérieure à la partie disposée à la hauteur du sol. Ce grillage permet une adaptation hivernale et estivale de la circulation. En effet, avec les pluies et la neige hivernale, l’eau est emprisonnée entre la trame de la grille, qui gèle. Cela crée une protection naturelle face aux vents souvent insistants en hiver. En revanche, lorsque les températures extérieurs sont très chaudes (en été), le grillage permet de laisser passer l’air pour créer une ventilation naturelle.

Séquence 1 Schéma Eté

Séquence 1 Schéma Hiver

La seconde séquence est formée d’un mur droit, constitué de deux faces différentes. La première capte le soleil et son rayonnement pour en restituer la chaleur à l’individu qui est proche de celle-ci. La seconde repousse ce rayonnement afin de conserver une paroi fraiche. L’individu qui circule a donc le choix : s’exposer à la chaleur du rayonnement ou s’en protéger. A.S.

Séquence 2 Schéma Parois qui Capte et diffuse la chaleur

Séquence 2 Schéma Parois qui réfléchit la chaleur

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C on clu sion Cette étude se base sur une hypothèse climatique forte et exagérée afin de proposer une architecture prospective. Au risque que le projet soit qualifié d’utopique il s’agit de se projeter au plus loin, à la fois dans le temps et dans l’ampleur de l’hypothèse. Les études scientifiques présentent des estimations, mais ne peuvent prédire le climat des cinquante prochaines années comme l’on prédit les températures de la semaine. De plus des désaccords existent au sein des différentes communautés scientifiques, certaines se disent climato-sceptiques d’autres beaucoup plus optimistes ou encore certaines pensent que le sort est déjà joué, les climato-pessimistes. Notre rôle n’est pas de donner raison à l’une ou l’autre, mais nous avons choisi une hypothèse pour appuyer notre raisonnement et développer des théories et projets architecturaux. La stratégie mise en place et développée ici s’appuie sur cette hypothèse extrême mais elle est également pertinente aujourd’hui. Cet hiver 2012 le thermomètre est descendu à –14°C à Grenoble et il n’est plus rare

qu’il dépasse les 35°C en été ; sans parler du printemps qui n’a cessé de nous surprendre avec des écarts de températures de 30°C sur une même semaine. Le confort thermique est une composante indispensable dans ce projet mais un point particulier a été les préoccupations connexes de la vie en climats extrêmes En plus de l’adaptation thermique, il est question de rendre la vie agréable dans les espaces créés. Cette notion de confort passe donc entre autres par la favorisation de l’activité sociale et le maintien d’une diversité d’ambiance. Les futurs usagers ne sont pas des cosmonautes ou des sous-mariniers entraînés et préparés à vivre dans un confort minimum, il s’agit bien de la vie de tous les jours. Un campus peut être comparé à une ville simplifiée et de taille réduite. Ce site constitue donc une base d’étude qui permettrait d’étendre les conclusions à une échelle plus grande et plus complexe, celle de l’habitat et de la ville en général.

Campus 2050 | 085

C am p us 2050 B i b l i og r a p h i e Projets Work architectes, PS 216 Edible schoolyard 2009 et Locavore Fantasia 2008, site Internet : http://work.ac/ Kuwabara Payne McKenna Blumberg Tour de bureaux de Manitoba Hydro, Toronto, Canada, 2009 Sanaa Architectes Rolex learning center, Lausane, Suisse 2007-2010 Glass Pavilion, Toledo Museum of Art, Toledo Ohio, 2005 Burckhardt and partner, MFO Park, Zurich, Suisse, 1998-2002 Putmann A., Le Pershing Hotel, Paris http://pershinghall.com/ COX Group, Marina Bay bridge, Singapour, 2010 Jourda et Perraudin, Académie de formation de Herve, 1998 Philippe Rahm, site Internet www.philipperahm.com/ Ecosystema Urbano Meteorological Museum, 2003 Lacaton et Vassal site Internet: www.lacatonvassal.com Grimshaw Nicholas Jardin Botanique Eden

086

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e t s ourc es

Richard Buckminster Fuller projets de sphères géodésiques Broggini F., blue offices, «tensegrity» Pedretti M. et Broggini F., «tensairity»

Ouvrages Secchi B., Viganò P., La ville poreuse - Un projet pour le Grand Paris et la métropole de l’après-Kyoto, ed. Métis presses, 2011 Petropoulou C., Développement urbain et eco-paysages urbains (Mexico Athènes), ed. l’harmattan, 2011 Heschong L., Le guide de l’architecture bioclimatique, ed. Parenthèses, 1981 Heschong L., Architecture et volupté thermique, Parenthèses, 1981 Slavid R., Extreme architecture, building for challenge environnement, 2009 Traduit par King L., Architecture des limites, 2009 Liébard A., DE Herde A. Traité d’architecture et d’urbanisme bioclimatique, Editions Le Moniteur, 2006 Lavigne P., Fernandez P., Concevoir des bâtiments bioclimatiques, principes et méthodes, Editions Le Moniteur, 2009 Zazachowicz W., Curitiba, «une ville faite pour les gens, pas pour les voitures», Télé-

rama n°3075, 2008 Blaisse P., Inside Outside, Monacelli Press, 2009 Galindo M., Desert architecture, ed. Braun, 2008 Galindo M., Ice architecture, ed. Braun, 2008 Helmut C. Schittich, Sobek W., Construire en verre, ed. presses polytechniques, 2001 Rice P., Dutton H., Le verre structurel, Edition du moniteur, 1990 Helmut C. Schittich, Sobek W., Karl J. Habermann, Construire en acier, ed. presses polytechniques, 2003 ; pp 338-342 the skywalk Topham S. et Smith C., Xtreme houses, Prestel Publishing, 2002 Banham R., The architecture of the well-tempered environment, University of Chicago Press, 1969 Observatoire national sur les effets du réchauffement climatique (ONERC), Villes et adaptation au changement climatique, ed. La documentation française, 2011 Pigeat JP., Les jardins du futur, Conservatoire international des parcs et jardins et du paysage, 1992-2002 Mostaedi A., Urban Spaces, Monsa, 2009

C am pus 2050 B ibliogr aphi e

e t s ourc es

Articles et Revues

1958/1959

7- bu.umc.edu.dz/theses/architecture/BAD5112.pdf

Subrémon H,. Le Climat de chez soi, Une fabrication saisonnière, Ethnologie Française 2010/4 (Vol.40).

Sources Internet

8- www-climat.arch.ucl. ac.be/recherches.htm

Monin M., Vents locaux et vents généraux dans la région de Grenoble, Revue de géographie Alpine, 1962, Volume 50, Numéro 50-1, pp. 37-58 Plemenka S., L’aspect bioclimatique de l’habitat vernaculaire, Arch. & Comport./ Arch. & Behav., Vol.10, n°1, p.27-47

nysunworks.org www.windowfarms.org www.new-territories.com/ lostinparis.htm http://www.designyc.org/ the-greenhouse-project-ineast-new-york www.scidev.net/fr/opinions/ le-stockage-de-l-eau-a-besoind-une-approche-fond-e-surdes-preuves.html

9- www.cairn.info/ load_pdf.php?ID_ ARTICLE=INSO_155_0090 10- http://www.xpair.com/ lexique/definition/confort_ thermique.htm 11- http://audience.cerma.archi.fr/cerma/pageweb/theorie/solaire/rayont_solaire. html 12- http://www.grenoble. archi.fr/chaleursurbaines/ sommaire_actu.php

L’agriculture métropolitaine, métropoles urbaines, Les cahiers thématiques de Lille #11, Revue de L’E.A. Lille, édition de la maison des sciences de l’homme, 2012

¹ - Théorie de Lamarck http://www.hominides.com/ html/theories/theories-evolutionnisme-lamarck.php

Criticat #9 mars 2012, Metropol Parasol – une ombre pour la ville, Seville

Confort Thermique 1- www.cder.dz/download/ Art11-2_14.pdf

Case study yard, the desert city as an ancient living exemple of ecocity par Arezan Mamshizade

2- www.stluc-bruxelles-esa. be/spip.php?article695

3- www.inrs.fr/accueil/dms/ inrs/CataloguePapier/.../TIDW.../dw57.pdf

3- simpfri.cemagref.fr/... AFF/.../09-Session-3-Charpentier-Français.pdf

4- iut-tice.ujf-grenoble.fr/ticeespaces/GC/thermique/.../ confort.pdf

4- http://www2.ademe.fr/ servlet/KBaseShow?sort=1&c id=96&m=3&catid=15039

Architecture Vernaculaire 1- www.alphouse.fr/Architecture-vernaculaire.html

5- http://www.passivact. com/Infos/InfosConcepts/ files/ConfortThermique-HiverEte.html

Stratégies animales www.conservation-nature.fr fr.wikipedia.org/wiki/Adaptation_au_changement_climatique www.univers-nature.com/dossier/nature_hiver.html

Solution Béton, Les architectures de l’eau, extrait de Construction modernes #120, ed. Cimbéton, juillet 2005 Casabella de thonon, Carlotta #787 Mars 2010, Fanucci e Ferraz, bread museum, Ilopolis, Brésil, pp 38-47 L’architecture d’aujourd’hui, périodique #81 pp 96-99, Pavillon de l’Allemagne, exposition de Bruxelles

6- http://www.webreview. dz/spip.php?article1831

Indice d’habillement 1- www.ergonomie.chups. jussieu.fr/op2_t5_bk.pdf 2- www.batitherm.ch/pdf/ batitherm-le-confort-thermique.pdf

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A nn exes

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C am p us 2050 A n n e x es l’espace de travail par le(s) corps et l’usage.

Annexe 1 : « Plug » Espace de travail mobile et modulable Les interventions repensent les usages au sein du campus, se déplacer, se nourrir, échanger… et travailler. Une réflexion à été portée sur les espaces de travail, l’évolution des manières de travailler impliquent des modifications sur ces espaces. Entre le travail individuel et collectif, la collaboration de deux à six personnes est la plus fréquente. Il manque aujourd’hui des espaces qui permettent de travailler en en petit groupe. Il s’agit de lieux de configuration intermédiaire entre la bibliothèque universitaire, le studio étudiant et la salle de classe. Les intentions de projet ont évolué d’une structure totalement indépendante à un élément plus léger, plus maniable entre le mobilier et le dispositif architectural. Ces espaces de travail sont modulables et personnalisables et permettent d’ajuster les paramètres de confort souhaités par les usagers : - plus d’intimité de travail - protection de la pluie ou de la vue, - déplacement du dispositif vers des sphères de confort privilégiées - déplacement dans des zones exposées ou non au rayonnement solaire - modulation de l’espace en fonction du nombre d’usager Il s’agit d’une déformation de 090

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(a)

A l’image d’une carapace ou d’une coquille, le « plug » permet d’investir les différents espaces des îlots de confort pour y travailler avec les aménités nécessaires et surtout la possibilité de choisir les paramètres du confort souhaité.

(b)

(c)

(d)

(e)

Coupe AA

1:50

Rez de chaussée

1:50

(f) 1 - Modulation du « plug » : (a) déplacement (b)(c) déploiement (d)(e)(f) ajustement de la zone d’intimité et de protection

2 - Évolution des intentions de projet du module indépendant au « plug » mobile

C am pus 2050 A nne x es

Annexe 2 : Niveaux de confort en fonction des distances de déplacement

CARACTERISTIQUES Niveau de protection Protection totale du climat extérieur. Hors air, hors eau. Ressentie hiver confort thermique semblable à l’intérieur des bâtiments Ressentie été confort thermique semblable à l’intérieur du bâtiment

Niveau de protection Semi protection au climat extérieur.

Niveau de protection Exposition au climat extérieur

Niveau de protection Aucune protection

Ressentie hiver Protection au vent et à la pluie

Ressentie hiver Protection partielle au vent et à la pluie.

Ressentie été ombragé, ventilation naturelle fraicheur

Ressentie été Protection partielle au soleil espace ombragé ventilé natuellement

Ressentie hiver Aucune protection, ou protection naturelle.

Indice du niveau d’habillement

H: de 0,4 à 0,6 clo 19° à 22°

H: de 0,6 à 1,2 clo 10° à 19°

H: de 1,2 à 2 clo 0° à 10°

H: de 2 à 4 clo -40 ° à 0°

0,4clo

0,2clo

0,6clo

0,4clo

E: de 0,2 à 0,4 clo 22°à 25° 0

30m

0,6clo

0,2clo

0,9clo 1,2clo

1,2clo

2clo

0,4clo

0,2clo

0,4clo

E: de 0,2 à 0,4 clo 25°à 30° 30m

200m

E: de 0,2 à 0,4 clo 30°à 35° 200m

1km

Ressentie été Aucune protection, ou protection naturelle.

2clo

0clo

4clo

0,03clo

E: de 0 à 0,03 clo 35°à 45°

∞ Campus 2050 | 091

C am p us 2050 A n n e x es Annexe 3 : Définitions des notions de confort

Définitions - Énergie thermique : lorsque l’on place deux corps en contact, ils échangent spontanément de l’énergie thermique.

est variable d’un individu à l’autre et l’indice de refroidissement éolien est une quantification du taux de perte de chaleur. Corps Humain

- Température éolienne : pour exprimer la température ressentie sous l’effet du vent, aussi connue sous température subjective, impression du chaud et du froid, ou encore température du vent.

- Corps humain entre 36,5 et 37°C. Inconfort si T° intérieure ou supérieure. - Homme nu au repos: 40°C / -15°C. Confort subjectif - Perte moyenne chaleur humaine: 70 à 700W

- Température sèche : température classique donnée par un thermomètre mais protégé de l’humidité et des radiations.

- Bilan Énergie d’une personne= M + Rabs – Cond – Conv – Evap – Tre M: l’énergie métabolique du corps Rabs: rayonnement (solaire et terrestre) absorbé Cond: perte (ou gain) de chaleur par conduction Conv: perte (ou gain) de chaleur par convection Evap: perte de chaleur par évaporation TRe: rayonnement terrestre émis par corps

- Température humide ou température du thermomètre mouillé : thermomètre sur lequel l’eau s’évapore. La température humide est toujours inférieure à la température sèche; elles sont d’autant plus égales que l’humidité relative est proche de 100%. - Refroidissement éolien : parfois appelé facteur vent dans le langage populaire, désigne la sensation de froid par le vent sur un organisme qui dégage de la chaleur et qui s’ajoute à la température réelle de l’air ambiant. Refroidissement éolien désigne une sensation ressentie directement par le corps d’un être vivant à sang chaud. La sensation de refroidissement

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Distance / Confort Piétonne - Le piéton parcourt jusqu’à 1km. Entre 800m et 1km: seulement 17% des piétons circulent - Vitesse moyenne piéton: 4,8km/h Temps: - 0 à 300m: 0 à 3 minutes - 1,2km à 2,5km: 22 à 26 minutes - Jusqu’à une distance de 1km, marche est le moyen de transport le plus rapide Itinéraire: - Trajet le plus court souvent emprunté - Proposer des parcours variés Confort: - Processus d’adaptation - Critères quantitatifs - Critères qualitatifs - Confort thermique - Confort au vent - Confort respiratoire - Confort visuel - Confort acoustique - Confort par rapport aux intempéries limite d’inconfort : P(U + su > 6m/s) < Pmax , Pmax vaut 5% pour un long séjour immobile, 10% pour un court séjour immobile et 15% pour flâner. limite de danger : P( U + 3 su > 20m/s) < Pmax, Pmax = 4 heures/an.

C am pus 2050 A nne x es Ressenti

Adaptation

Vent: - Ressenti à partir de 4,5m.s-1 (T° ext. 10°C) - Confort à 5m.s-1 (T° ext. 10°C) - Marche très difficile à partir de 10m.s-1 (T° ext. 10°C)

Végétation: - Apporte ombre - Rayonnement solaire diminué par Feuillus: transmissivité faible - Végétation + Eau: rafraîchissement

Rayonnement solaire - Ressenti à partir de 300w/ m2 - Lieu ombragé sous arbre: 15° à 20°C de moins ressenti

Matériaux: - Clairs: frais, forte capacité thermique - Sombre: chaud, diurne, faible capacité thermique

Ete

Soleil T°x

Ombre T°x + 2 à 3°C pour le même ressenti

Serre: - îlot chaleur - moteur du changement climatique

Hiver

Confort à -‐4°C

Confort à 4°C

Transfert chaleur: - Air chaud monte

- A -20°C, vent de 50 km/h = baisse température perçue par le corps de 15°C. Soit T° de -35° perçue

Tableau Personnel

Schéma Personnel

- Rayonnement: multiplication surfaces pour renvoie d’énergie - Rayonnement reçu par Toitures, Murs Verticaux - + personnes= air + chaud Vent: - Protection l’hiver et mi-saison

Source: L’Ademe

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C am p us 2050 A n n e x es Les Echelles

Confort d’ambiance

Niveaux d’adaptations: 1- Physique -Habillement, changer son environnement2- Physiologique -Transpiration3- Psychologique -Attente, Expérience du lieu, Temps d’exposition, Stimulation environnementale-

- Repères perceptifs qui aident le citadin à se situer dans l’espace et le temps - Ambiances visuelles, sonores et climatiques qui traduisent le vécu sensible d’un lieu et participent à la perception d’une identité cohérente. - Possibilités d’adaptation des éléments d’aménagement d’un espace public = offrir certain contrôle, possibilité de participation = sensation de confort

Échelles climatiques: 1- Échelle micro climatique 2- Échelle méso climatique 3- Échelle macro climatique

Charte

bioclimatique d’Olgyay

Stratégies bio climatiques utiles: - ouverture maximale à l’ensoleillement pour les mois de janvier, février, mars, novembre et décembre. - ouverture à l’ensoleillement et une possibilité d’ombrage pour les mois d’avril, mai et octobre. - ouverture à l’ensoleillement ainsi que zones ombragées et exposées à une ventilation naturelle pour les mois de juin, juillet, août et septembre.

Bilan : B (W/m²) Sensation B < -150 Très froid -150 < B < -50 Froid -50 < B < 50 Confortable 50 < B < 150 Chaud 150 < B Très chaud

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Facultés d’adaptations: - Influence des prévisions des piétons: habillement + adaptation psychologique. - Motivation à se trouver en un lieu. - Courte durée d’exposition (arrêt de transport en commun,…). - Possibilité de se déplacer vers un autre type d’ambiance

Source: L’Ademe

ArchiMag -

Numéro

hors série

Sauvons nous du climat ! Telle est notre préoccupation commune. Notre hors-série de ce mois-ci est consacré aux changements climatiques qui affectent notre mode de vie et qui font le mal des années 2050. Le monde connaît aujourd’hui des variations climatiques importantes : du polaire au caniculaire, dépassant alors toutes prévisions établies 40 ans auparavant. C’est l’ensemble de notre année climatique qui s’est petit à petit bouleversée. Comment pouvons-nous nous adapter face à ces changements ? Comment l’architecture peut-elle offrir de nouvelles façon d’habiter le bâtiment et ses abords ? Le campus de Grenoble demeure aujourd’hui un exemple parlant à l’échelle mondial en terme d’adaptation climatique. Ce numéro spécial s’appuie sur un rapport d’étude établi en 2012 «L’avenir commence aujourd’hui : adaptation climatique du campus» pour mieux comprendre comment Grenoble a su anticiper ce phénomène qui préoccupe tant aujourd’hui. Leur démarche a été de réaliser un diagnostic du campus de 2012 tout en envisageant les transformation climatique futures. Ce procédé proposé par les auteurs du projet rapporté dans notre numéro leur permet de mettre en relief des situations potentiellement génératrice de projet. Un plan d’action mis en place à l’échelle du territoire et à l’échelle du bâti énonce les qualités attendues. Les réponses architecturales avancées sont des réponses personnelles et propre à leur sensibilité. Editeur ArchiMag