Méthodologie participative pour une rénovation urbaine durable : influence du microclimat sur le confort des usagers

Participatory methodology for sustainable urban renewal : Impact of microclimate on user comfort

• Auteur / Autrice : Zineb Jkaoua
• Direction : Denis Bruneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 13/09/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Yann Nussaume
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucie Merlier, Vincent Laureau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Yann Nussaume, Stéphane Ginestet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conception centrée sur l'utilisateur

Transition énergétique

Îlot thermique urbain

Microclimat urbain

Rénovation urbaine

Espaces publics

Mots clés libres

Indices de confort thermique

Espaces urbains

Usagers

Rénovation urbaine

Indice de performance énergétique

Méthode participative

Microclimat urbain

Ilot de chaleur et de fraîcheur

Thermal Comfort Indices

Urban Spaces

Users

Urban Renovation

Energy Performance Index

Participatory Method

Urban Microclimate

Heat and Cool Island

Résumé

Le changement climatique devient de plus en plus préoccupant. En effet, parmi ses conséquences, nous subissons des vagues de chaleur estivale plus fréquentes, plus longues et plus intenses. Ces épisodes de chaleur entraînent des répercussions considérables en milieu urbain. Ils rendent les activités quotidiennes dans les espaces de vie extérieurs et intérieurs extrêmement inconfortables, engendrent des conséquences néfastes sur la santé publique parfois létale et augmentent la demande énergétique pour la climatisation des bâtiments. Ces constats soulignent l'importance de la transition vers des villes plus résilientes, respectueuses de l'environnement.Dans ce contexte, les priorités d’actions architecturales se doivent d’évoluer. En effet, il y a lieu désormais de fournir les efforts nécessaires au réaménagement des espaces urbains dans les zones densément peuplées et à la réhabilitation des bâtiments existants, tout en procédant dans le même temps à la réalisation des bâtiments neufs économes en énergie.En mettant l'accent sur le réaménagement urbain et la réhabilitation des bâtiments, la démarche, participative, proposée vient conforter les bâtiments existants et renforcer l’attractivité des espaces extérieurs, favorisant ainsi les modes de vie durables et la réalisation d’avancées significatives participant à la lutte contre le changement climatique. Les travaux menés dans cette thèse s’intéressent au confort perçu et à l’amélioration de la qualité de vie, sujets prioritaires des bureaux d’études spécialisés, des maitres d’ouvrage et des collectivités locales.Dans ce but, cette thèse propose d’offrir, aux concepteurs et aux décideurs, des outils adaptés à la pratique, agissant de la programmation à l’exploitation d’un projet de rénovation urbaine et ce, en considérant l’aspect climatique local et l’aspect subjectif.Notre démarche scientifique a consisté à analyser un ensemble d’outils d’aide à la décision. Certains modèles de caractérisation du confort hygrothermique sont complexes et prennent en considération plusieurs paramètres pour évaluer le confort des usagers. La première étape a comporté une analyse de sensibilité d’un indice de confort objectif UTCI (Universal Thermal Climate Index) afin de repérer les paramètres significatifs qui nécessitent une mesure. La seconde étape a impliqué la validation d’un indice moyen de confort perçu à l’échelle urbaine. En effet, cette démarche s'est concrétisée par l'adoption d’une méthode expérimentale basée sur un état de l’art portant sur les différents indices de confort thermiques. Nous avons ainsi expérimenté la méthodologie intégrant des campagnes de mesures physiques in-situ et des enquêtes standardisées à l’aide des questionnaires adressés aux usagers. Les données recueillies permettent le calcul d’un indice moyen de confort perçu (APCI) et la corrélation de cet indice avec des mesures microclimatiques relevant de l’ingénierie appliquée. L’étape suivante a consisté en une étude numérique simplifiée à l’échelle du bâtiment participant à estimer l’effort requis pour maintenir le confort intérieur généré par une rénovation urbaine. Pour cela, il a fallu utiliser une base de données de bâtiments existante pour simuler le bâtiment et générer, comparer et ajuster des données météorologiques afin d’alimenter l’outil de simulation thermique des bâtiments.Les travaux développés dans cette thèse participent ainsi à poser les bases méthodologiques pratiques pour le développement de projets urbains confortables, étape essentielle vers une urbanisation mieux adaptée aux réalités climatiques futures.

The escalating concerns surrounding climate change are evidenced by the exacerbation of summer heat waves, posing significant challenges to urban environments. These heat events detrimentally affect daily activities, compromise public health, and intensify energy demands for building cooling systems. Urgent action is required to transition towards resilient, environmentally friendly cities. This necessitates a reevaluation of architectural priorities towards urban redevelopment and building rehabilitation. This thesis advocates for a participatory approach that empowers the decision-makers and designersto address climate change impacts effectively. By focusing on enhancing perceived comfort and quality of life, this research aligns with the priorities of design offices and project owners. Through a scientific methodology, decision support tools are analyzed to inform urban design processes effectively.This thesis proposes to offer, to the designers and the decision-makers, tools adapted to the practice, acting from the programming to the exploitation of an urban renewal project and this, considering the local climatic aspect and the subjective aspect.The thesis employs a scientific methodology, analyzing various decision support tools to enhance urban comfort. Through sensitivity analysis of the Universal Thermal Climate Index (UTCI), significant parameters affecting comfort are identified, followed by the validation of an average perceived comfort index (APCI) at the urban scale. Utilizing a combination of in-situ measurements and standardized surveys, a perceived average comfort index (APCI) is derived and correlated with microclimatic measurements. Additionally, simplified numerical simulations at the building scale assess the impact of urban renovations on interior comfort, leveraging existing building databases and weather data adjustments.This research contributes practical methodological frameworks essential for the development of comfortable urban projects, vital for urbanization strategies better suited to future climate realities. By integrating local climatic considerations with subjective perceptions, this thesis provides designers and decision-makers with tailored tools to guide urban renewal projects towards enhanced comfort, sustainability, and resilience.