« Le paradoxe de la ville densifiée »

Quel urbanisme pour l’air de nos villes ?

Samedi 17 février 2018

Christophe Legorgeu Bureau d’étude AIR&D Cofondateur et président

clegorgeu@air-d.fr Reichen Robert architectures

Sommaire de la présentation

• Les Paradoxes et spécificités de la ville • Paradoxes • Origine et dispersion des polluants • Le fond de pollution et sa perception en ville • Mesurer et évaluer la pollution

• Le projet AIR&D

• Modélisation 3D • Les phénomènes transitoires

• Retour d’expériences et perspectives

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L’essentiel du futur de la vie sociale se jouera dans les espaces urbanisés. La ville densifiée réduit les besoins énergétiques individuels (déplacement, chauffage), donc les émissions polluantes globales Mais la ville compacte augmente l’exposition de sa population

Le paradoxe et les spécificités de la ville

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- Les niveaux de pollution atmosphérique restent préoccupants malgré leur diminution. - Le transport est l’un des principaux contributeurs aux émissions de NOx (60%) et de particules fines (35%). - Les Zones à urbaniser sont majoritairement des friches urbaines et sont localisées à proximité des axes de circulation structurants. - En zone urbaine dense, phénomènes de stagnation de la pollution

Le paradoxe et les spécificités de la ville

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Rappel des enjeux

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Origine multifactorielle de la pollution

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Origine des polluants

• Les PM10 nombreuses sources anthropiques: rejets de combustion (véhicules, chauffages, etc…) mais également abrasion de matériaux (plaquettes de freins, pneus, etc…)

… 40% locale

… 30% régionale

… 30% longue distance

• Les oxydes d’azote NOx (NO et NO2) … 60% locale,

… 40% régionale

Un site sans source de pollution locale n’est pas préservé

L’urbanisme est un levier local fort, particulièrement sur les NOX

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La dispersion atmosphérique Des phénomènes à grande échelle…

www. transalpair.eu

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La dispersion atmosphérique …mais aussi à petite échelle

www.shodor.org

www.cwejournal.org

Modification des écoulements et des turbulences due à la présence d’obstacles (bâtiments, relief, arbres, etc…) …

… et accumulation des polluants

Analogie avec un torrent

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La dispersion atmosphérique Effet canyon

www.lodel.irevues.inist.fr

www.sante-environnement.be

Rues peu larges avec bâtiments hauts : effets canyon entrainant des recirculations des polluants et leur accumulations sur certains côtés de la rue

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La perception de la pollution dans les villes

… pollution visuelle

www.liberation.fr www.courrierinternational.fr www.leplus.nouvelobs.com

www.eljadidasat.info

… difficultés à respirer

… odeurs désagréables

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Mesurer la pollution de l’air à plusieurs échelles

www.lalsace.fr

www.thepocketlab.com

Station fixe de l’ATMO Grand Est Micro capteur Capteur fixe

Taille

Prix

Précision

Mobilité, facilité d’utilisation

Nouvelle approche

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Les îlots de chaleur urbains

www.air-lorraine.org

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Détermination du fond de pollution

Fond de pollution :

Pollution issue de sources lointaine mais ayant un impact sur la zone d’intérêt …

… mais aussi la pollution résiduelle des jours précédents qui elle est issue des sources proches ou situées dans la zone d’intérêt.

Augmentation des minimas journaliers : pollution résiduelle des jours précédents ?

Moyennes horaires annuelles en NO2 sur une plage du lundi au dimanche (données ATMO GE : WK-ADM-COE-17-1433)

Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi Dimanche

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La concentration en NO2 …et multi-dépendante

La quantité de NO2 par rapport à la quantité de NO dépend : - de la température

- de l’ensoleillement - de la quantité d’ozone présente Importante différence d’évolution de la concentration en NO2 suivant les saisons

Evolution au fil des mois/saisons de la concentration en NO2

(données ATMO GE : WK-ADM-COE-17-1372)

Evolution au fil d’une journée (données AIR&D)

Concentrations plus faible au moment des périodes chaudes proches de l’été dû à des phénomènes chimiques

Variations horaires des concentrations en NO2 avec des pics au moment des heures de départs (12h / 18h) et des

faibles valeurs entre 3h et 7h

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Le projet AIR&D

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AIR&D Outils utilisés en aéronautique…

…appliqués à l’étude de la dispersion atmosphérique

www.ben-aero.blogspot.fr

Recherche et développement

Les laboratoires

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Modélisation 3D Modèles 3D

Sources d’émissions :

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Modélisation 3D Exemple de résultats sur l’écoulement

www.shodor.org

En théorie : En pratique :

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Modélisation 3D Exemple de résultats sur les vitesses du vent

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Modélisation 3D Mise en avant des phénomènes transitoires

20% Cmax

5% Cmax

2.5% Cmax

1% Cmax

Fraction massique en polluants par rapport à la concentration maximale

Dispersion d’un polluant dans un quartier

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Retour d’expériences et

perspectives

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Modéliser l’impact du projet : Mode opératoire Mode itératif avec les architectes/urbanistes et bureau d’étude Fluide

A partir des données mesurées et modélisées, estimation des concentrations en polluants sur le projet et ses alentours:

• En fonction de l’altitude • En fonction des émissions • En fonction de l’heure

Objectifs : • Implantations, orientations et formes des bâtiments • Choix des matériaux de façades et de la végétation • Optimisation des ventilations et leur positionnement • Traitements des lots « Personnes identifiées sensibles »

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Modéliser l’impact du projet : Recherche Projet de recherche appliquée avec Nexity (2 ans) : Centre de tri Schiltigheim

- Suivi pendant les travaux - Données instantanées et locales vs

cartographie des moyennes sur la région

- Interactions bâtiment / environnement (pic de chauffage coïncidant avec pic de trafic).

- Pilotage/Régulation de la VMC - Utilisation optimale des matériaux

innovants sur un bâtiment pilote - Imaginer des services aux personnes

(chemin le plus sain, période adaptée pour sortir,…)

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Travailler en amont le plus possible • Proposer les solutions constructives les plus efficaces tout

en augmentant ni les coûts de construction, ni ceux d’exploitation. La mise en œuvre de solutions constructives doit

être proportionnée en fonction des enjeux, sinon les coûts d’exploitation vont exploser (charges des habitants)

• La pollution étant un phénomène chimique, privilégier les

solutions passives

• Choix d’une forme/implantation optimale pour les constructions vis-à-vis de la dispersion des polluants

• Travailler sur la transparence à l’air de certaines constructions : Parking

• Utilisation de matériaux innovants et de plantes adaptées • Piloter et optimiser les zones d’aération et les périodes de

la journée où ouvrir les fenêtres

www.maprevelation.fr

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Perspectives : Connaitre pour agir

Réadapter les formes urbaines existantes en prenant en considération la nécessité d'approches différentes au niveau de la planification et de la conception pour qu'elles deviennent plus durables.

• Les vents y compris ceux générés par le projet

• La végétalisation des espaces

• Les formes urbaines

• Les matériaux

• Les transports

Structure alvéolée photo-catalytique sur la façade d’un hôpital à Mexico : matériau transformants les gaz d’échappement et HCOV en eau et CO2

www.youphil.com

Dracaena

reflexa var. angustifolia : plante dépolluante

particulièrement adaptées aux composés organiques

volatils www.biolib.cz