Dans la bataille pour atténuer la « chaleur de la ville » et conserver l’énergie nécessaire pour garder les gens à l’aise à l’intérieur, des recherches récentes ont montré l’importance de la planification urbaine. Le couvert arboré, les surfaces pavées, l’espacement des bâtiments et des espaces verts affectent tous la quantité d’énergie nécessaire pour compenser « l’effet d’îlot de chaleur urbain ». Mais la contribution relative de ces facteurs de forme urbaine a fait l’objet de débats. Dans un article de journal récemment publié, des chercheurs du Collège d’ingénierie de l’Université Drexel, cherchant à clarifier la question, ont présenté une méthode pour mesurer l’impact de chacun de ces facteurs – et ont révélé que leur contribution à la consommation d’énergie des bâtiments varie d’une ville à l’autre.
Les bâtiments contribuent pour plus de la moitié des émissions de gaz à effet de serre des villes nord-américaines, en grande partie à cause de l’énergie qu’ils utilisent pour le chauffage et la climatisation. Au cours des dernières décennies, les climatologues ont identifié l’effet amplificateur de chaleur de surfaces telles que les routes pavées, les parkings et les toits des bâtiments, comme le principal responsable de l’augmentation constante de la consommation d’énergie des villes.
« La forme, à travers la disposition et l’orientation des blocs urbains, la végétation et les matériaux à albédo élevé, et l’effet d’ombrage des blocs environnants, modifie le microclimat au sein des réseaux de construction », ont écrit les chercheurs dans le journal. Immeubles.
Gérer le microclimat pour éviter les excès de chauffage devient une priorité pour les villes alors qu’elles continuent de changer et de se développer. Mais contrer l’effet d’îlot de chaleur urbain n’est pas aussi simple que de planter plus d’arbres, de construire des parcs et d’augmenter les espaces verts entre les nouveaux bâtiments. Peut-être contre-intuitivement, la recherche au cours des dernières années suggère que l’augmentation de la densité urbaine – en enfermant les gens plus étroitement dans les maisons en rangée et les immeubles d’appartements – peut réduire la consommation d’énergie, par rapport à un aménagement plus tentaculaire.
Pour comprendre les avantages relatifs en matière d’économie d’énergie de quelques unités supplémentaires dans un immeuble d’appartements par rapport à quelques arbres supplémentaires à côté, Nariman Mostafavi, PhD de Drexel, qui a dirigé la recherche, et ses collaborateurs, ont rassemblé des données géospatiales publiques sur la température de surface, l’arbre couverture et surfaces imperméables; Données démographiques du recensement américain ; et des informations de source ouverte sur les caractéristiques des bâtiments (c.-à-d. le type, l’âge, la valeur) et les dispositions des unités de logement dans plusieurs régions métropolitaines des États-Unis qui suivent et rapportent la consommation d’énergie des bâtiments.
L’équipe a examiné 12 700 bâtiments situés dans des zones avec cinq niveaux de densité différents situés à Washington, DC, New York, Philadelphie, Chicago, Seattle, Minneapolis et Austin, Texas. En utilisant une méthode étape par étape pour analyser des groupes de bâtiments de plus en plus importants dans chaque type de niveau de densité, l’équipe a pu déterminer la distance à laquelle les bâtiments partagent un microclimat relatif à la consommation d’énergie des bâtiments.
« La première question à laquelle nous voulions répondre était de savoir quelle distance d’un bâtiment doit être prise en compte lorsque l’impact de la densité urbaine sur l’énergie du bâtiment est préoccupant », a déclaré Mostafavi. « Deuxièmement, nous voulions comprendre quelle était la relation entre les différents paramètres de forme urbaine et la consommation d’énergie des bâtiments, dans différentes villes. »
Leurs efforts visaient à révéler à quelle distance d’un bâtiment la végétation, la chaussée ou d’autres bâtiments pouvaient être situés tout en influençant sa consommation d’énergie, ainsi que de déterminer quels facteurs avaient un impact plus important sur la consommation d’énergie du bâtiment.
Les résultats suggèrent que dans les villes tentaculaires, comme Austin, la morphologie dans un rayon de 1,5 kilomètre explique mieux l’effet de la forme urbaine sur la consommation d’énergie ; tandis que dans une ville plus dense, comme New York, le rayon d’impact de la forme urbaine est plus pertinent dans un rayon d’un demi-kilomètre autour d’un bâtiment donné.
Mais la conclusion la plus importante, selon Mostafavi, pourrait être que la relation entre la forme/la densité urbaine et la consommation d’énergie varie d’une ville à l’autre.
« Ces résultats montrent que la consommation d’énergie est liée à la densité mais qu’elle est spécifique à la ville et à la distance », a déclaré Mostafavi. « L’important est que cette méthodologie que nous avons développée soit un moyen pour chaque ville de comprendre l’impact de la forme et de la densité urbaines au sein de sa ville et de l’intégrer dans les futurs plans de développement. »
De tous les facteurs de forme inclus dans l’étude, la zone de couverture arborée, la surface imperméable et la densité des bâtiments ont montré un impact plus constant dans toutes les zones urbaines étudiées.
Pour obtenir une image plus claire des facteurs qui affectent la consommation d’énergie des bâtiments, les chercheurs suggèrent que davantage de villes devraient suivre les données sur la consommation d’énergie et compiler des ensembles de données sur le parc immobilier. Bien qu’ils aient pu obtenir des données sur la consommation d’énergie pour les sept villes étudiées, la recherche aurait pu être beaucoup plus large si davantage de villes avaient rendu ces informations disponibles ou si les rapports étaient standardisés dans les zones urbaines du pays.
« Avec les tendances actuelles de l’urbanisation et la croissance attendue de la population urbaine de 2,5 milliards de personnes projetée dans le monde jusqu’en 2050, la demande énergétique des villes ne fera qu’augmenter à l’avenir. Les villes sont un gros problème pour nous en ce qui concerne la consommation d’énergie et les émissions de carbone, mais en même temps, ils pourraient aussi être la solution », a déclaré Mostafavi. « Si nous voulons faire face à la crise environnementale – d’une manière qui aura un impact important – la réduction de la consommation énergétique des villes est un excellent point de départ. »
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