Recherche et innovation

multipliCités - Optimisation énergétique multi-échelle et modélisation multicritères des formes urbaines

statut du projet | En cours
Détails de la manifestation
Date de début : Janvier 1
Date de fin : Janvier 4
Appel à projets de recherche : MODEVALURBA - Modélisation et évaluation au service des acteurs des territoires et des villes de demain
Année de l’appel à projets : 2021
Programme de la stratégie de Recherche : Actions transversales
Programme de la stratégie de Recherche : Préservation et amélioration de la qualité de l'air
Programme de la stratégie de Recherche : Energie, Environnement et Société
Organisme coordinateur : LRA- ENSA
Partenaires : Agence d’Urbanisme et d’Aménagement Toul
Zone d’implantation
des porteurs du projet :
Occitanie / Haute-Garonne / Toulouse

Le projet Multiplicités avait pour but de réaliser une étude d’optimisation sur le potentiel d’exploitation raisonnée de l’énergie solaire et de conservation énergétique dans les typologies urbaines de référence des villes européennes traditionnelles et appliquée sur trois archétypes d’opérations de rénovation et/ou de développement en cours dans l’aire urbaine de Toulouse.

Mettre en lien développement urbain et énergie

Ces dernières décennies, face à un développement important des aires urbaines, et une maîtrise insuffisante de la gestion des ressources notamment énergétiques dans les projets d’aménagement, il convient de s’interroger sur le devenir morphologique et spatial de la ville : vers quel(s) modèle(s) de ville allons-nous ? Quels sont les liens entre ces formes urbaines et leurs impacts environnementaux et énergétiques ? Comment évaluer et « optimiser » ces performances énergétiques pour produire des îlots ou des quartiers durables ? Etant donné la complexité des enjeux urbains, il est indispensable d’intégrer les différentes disciplines, ainsi que d’emboiter les différentes échelles afin de pouvoir produire des connaissances utiles aux maîtres d’ouvrage urbains, et des modélisations énergétiques intégrées.

Ce projet de recherche était une contribution prospective au renouvellement et à l’aide à la conception des zones urbaines à partir d’une approche énergétique, focalisée sur les formes construites et leur matérialité à trois échelles spatiales imbriquées: le quartier urbain, le bâtiment et le matériau. Il cherchait à élaborer une base de données présentant l’ensemble de variantes énergétiques « optimales » de ces projets, et permettant de communiquer aux aménageurs urbains et aux architectes sur un large éventail de potentialités. Ce travail a permis de les aider à gérer la complexité et comprendre l’impact de leur choix dans les réponses énergétiques urbaines, à la fois en termes de performance, mais aussi en termes de qualités des ambiances architecturales et urbaines, ainsi qu’en termes d’impacts socio-économiques.

Développement d’une aide à la décision

A partir d’un jeu d’indicateurs et de paramètres spatiaux de la morphologie urbaine, plusieurs archétypes urbains qui ont été définis dans le cadre des projets de recherche récemment portés par le LRA et ses partenaires (SAGAcités, MUSCADE et ACCLIMAT, MAPuCE), ont servis de base à cette étude prospective. Elles ont été complétées par les connaissances ainsi associés à leur matérialité élaborées dans le projet MAPuCE.

  • Dans un premier temps ces archétypes ont été évalués selon leur performance énergétique. Puis, les paramètres pertinents les définissant ont été soumis à une étude de sensibilité afin d’identifier les facteurs ayant une plus forte influence sur les variables-réponse énergétiques d’intérêt.
  • Dans un second temps, il a été cherché à utiliser des techniques innovantes d’optimisation basées sur le couplage d’un algorithme issu de la recherche opérationnelle (algorithmes évolutionnaires, génétiques, réseaux de neurones…), avec des modèles de calcul énergétique des bâtiments à des échelles géographiques variables.

Ceci a permi, à partir de la comparaison de milliers de variantes morpho-techniques urbaines, de définir un ensemble de solutions optimales du point de vue énergétique et vis à vis d’un ensemble de critères prédéfinis.

Ces connaissances nouvelles ont permis de développer un prototype d’outil d’aide à la décision permettant une plus-value décisionnelle pour les décideurs, utile, à la fois à un diagnostic des potentialités solaires d’études de cas, et à l’orientation des phases de (pré) programmation des projets urbains.

Un quartier « optimal » du point de vue énergétique peut ainsi perpétuer le « changement dans la continuité » : des modifications typo-morphologiques faibles mais continues dans le temps et l’espace. Dans le cadre d’un projet de renouvellement urbain, ce travail peut ainsi apporter des connaissances opérationnelles inédites.

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