631 - Approche écoénergétique et écosystémique des toits urbains

La densification du bâti des villes et la requalification de territoires urbains délaissés sont souvent mises en avant afin de créer une forme urbaine plus compacte et davantage en adéquation avec les principes du développement durable. Parmi les territoires qui s'offrent à de telles exploitations, il en est un dont le potentiel reste encore à saisir : le toit. Que le toit soit considéré comme un paysage culturel ou comme une sorte d'infrastructure urbaine, ce territoire apparaît comme un nouveau terrain d'investigation, notamment au regard de la soutenabilité de nos modes de vie. Par l'introduction du concept d'« aéroépiderme » du bâti urbain -- entendu comme l'étendue des toits et des surfaces surélevées au-dessus de la « référence terrestre » du sol -- nous interrogerons les conditions des mutations des modes d'aménagement favorisant une culture énergétique et éco-systémique tenant compte de la crise environnementale globale. Cet épiderme offre en effet la possibilité de sortir le toit de son rôle traditionnel d'abri contre les intempéries -- une sorte de bouclier protecteur convexe à l'image des toits pentus -- pour l'approcher tel un paysage concave : un vaste condensateur habitable ouvert au ciel, susceptible de faire émerger une nouvelle culture de l'énergie. Dans ce cadre, nous viserons à poser les jalons d'une réflexion sur les conséquences du rôle de l'énergie sur les écosystèmes et sur les formes et les stratégies architecturales et aménagistes du toit.

Quels sont les grands univers conceptuels, les principales données environnementales, les éléments majeurs de diagnostic sur l'état des toits urbains ainsi que les cadres de collaboration hybrides et inclusifs essentiels susceptibles de nourrir les conditions et les stratégies de mise en oeuvre de nouvelles perspectives et politiques d'aménagement des toits? Quels sont les principaux facteurs économiques, politiques et socio-culturels, quelles sont les difficultés juridiques, normatives et réglementaires et quelles sont les limites écologiques, sanitaires et techniques devant être prises en compte pour faciliter de telles transitions écologiques et énergétiques de la cinquième façade urbaine? Compte tenu de l'ampleur et de la complexité du sujet, cette communication ne vise qu'à offrir une première ébauche pour une approche globale et intégrée de la question afin de dégager certains grands axes de recherche et d'intervention.

La mise en place d'écosystèmes sur les toits permet d'agir sur le bilan énergétique des bâtiments, sur le microclimat urbain, sur le cycle quantitatif de l'eau, sur la qualité de l'eau, sur la pollution de l'air, sur la dynamique des biodiversités locale et régionales, etc. L'écologie permet d'envisager une approche plurielle de ces écosystèmes, permettant d'optimiser un ensemble de fonctions plutôt que l'une ou un nombre réduit d'entre elles, et d'en assurer la durabilité.

Cette communication vise à éclairer l'univers de l'architecture sur la capacité des toits à amener des solutions innovantes aux problématiques environnementales, dans un contexte urbain dense et à forte consommation énergétique. C'est d'autant plus vrai que la volonté de réduire l'empreinte écologique des villes est aujourd'hui bien présente dans le monde de la recherche architecturale et urbaine, ayant ainsi fait preuve de son importance. Pourtant, la réduction de l'empreinte écologique dans les villes serait une approche globale difficile à quantifier économiquement. Le manque de méthodologie standardisée est la cause principale de son maintien à la position d'une démarche exploratoire. Dans ce contexte, l'élaboration d'un dispositif numérique d'évaluation/simulation des potentialités des toits est envisagée comme un instrument d'aide à la décision pour les actions territoriales. Le toit est abordé comme un territoire d'investigation en contribution aux préoccupations reliées aux problématiques urbaines, notamment à l'atténuation des îlots de chaleur et à la gestion de l'eau de pluie. Globalement, les stratégies étudiées permettraient l'autonomisation des villes et la diminution de leurs dépendances vis-à-vis des ressources fossiles.

Les toits verts sont reconnus pour remplir de nombreuses fonctions environnementales cependant elles relèvent bien davantage de l'intérêt métropolitain ou de certains riverains que de celui de leurs propriétaires. Le soutien des municipalités est donc indispensable à leur déploiement dans la ville. Les politiques mises en oeuvre dans les métropoles nord américaines les plus dynamiques en la matière révèlent des disparités importantes en terme d'enjeux environnementaux et de pratiques de l'action municipale.

Dans les pays dits du nord on observe depuis quelques années un essor de l'agriculture urbaine, qu'il s'agisse de formes à but social, commercial, pédagogique,... Même si nous avons encore peu de recul sur ces pratiques on peut déjà dégager des orientations différentes selon les villes et leur contexte. Cette présentation se propose de comparer et d'expliquer les initiatives mises en place dans trois villes où l'agriculture urbaine est déjà bien implantée : Paris, Montréal et Chicago. Existe-t-il un dénominateur commun pour tous ces projets ? Si oui, comment le décrire ? Quelles sont en revanche les différences majeures qui s'expriment ? Dans quelle mesure sont-elles dues au contexte de la ville (architecture, géographie,...) et à sa politique ?

Dans le cadre de cette présentation, Éric Duchemin présentera le projet de cartographie participative et de portail Internet développés dans le cadre de ses recherches en agriculture urbaine. Le portail « AgricultureMontreal.com »est tout autant un outil de communication, d'information que de recherche. Tout en étant un outil formidable à court, moyen et long-terme pour des chercheurs, cette approche oblige aussi à relever de multiples défis. Partant de l'expérience menée depuis plus de 4 ans, Éric Duchemin abordera les diverses facettes de ses recherches sur la cartographie participative.

Entre Mars et Juin 2013, Sabri Bendimérad a visité des sites d'expérimentation d'agriculture dite urbaine tirant parti des toits dans trois villes du projet de recherche sur l'épiderme aérien du programme Ignis Mutat Res. Il s'agissait, à Montréal des Fermes Lufa fondées par Mohamed Hage, à Paris de la terrasse de l'Ecole AgroParisTech (APT) allouée à la « jeune pousse » Topager dont Nicolas Bel et Nicolas Marchal sont les initiateurs, et à Chicago, de la ferme verticale The Plant, développée par John Edel. Ces visites, à chaque fois guidées par une personne de l'entreprise, ont aussi été conduites en présence d'un ou de plusieurs chercheurs de l'équipe des co-chercheurs. Cette présentation vise à restituer, en situation, les questions et réflexions suscitées par la mise en œuvre des toits des bâtiments dans chacun de ces lieux.

L'imagerie satellitale s'avère un puissant outil pour dresser le portrait d'un environnement urbain. Cette technologie, quoique datant de plus de 50 ans dans le domaine civil, a grandement évolué et permet d'accéder à plusieurs informations pertinentes. Ainsi, en juillet 2011, nous avons analysé la température de surface du cadre bâti de Montréal et de Toronto. Nous avons également calculé deux autres indices (NDBI-indice de bâtiment- et NDVI-indice de biomasse-) et avons comparé ces résultats à ceux des travaux précédents (2008, 2005 et 1984); un portrait diachronique en a été généré. Afin d'évaluer l'impact de certaines pratiques d'aménagement sur la dégradation thermique, un profil par municipalités et arrondissements en a été extrait. De plus, un projet sur les îlots de froideur (en période hivernale) à Montréal a été amorcé. Ces données récentes servent de base pour une réflexion croisée avec les experts en services écosystémiques, végétalisation des toits et agriculture urbaine à Montréal.

La communication abordera la question de l'habitabilité du toit du point de vue du rayonnement solaire. En mettant en évidence quelques phases clés d'une histoire culturelle de l'architecture au soleil, nous tenterons d'examiner de quelles manières les toits peuvent être investis aujourd'hui si on met en avant leur situation particulière d'exposition solaire et de dés-orientation.

Cette communication porte sur les recherches menées au Laboratoire de construction aérodynamique au Département de génie de l'université Concordia portant sur les impacts de l'environnement urbain sur les comportements complexes des vents sur les toits. Nous y aborderons diverses questions environnementales allant des émissions de polluants aux enjeux de soutenabilité. Nous aborderons les questions d'énergies renouvelables (éoliennes et panneaux solaires), et l'utilisation des toits verts dans les bâtiments, dont les performances, en matière de conservation d'énergie, ont pratiquement doublé au cours des dernières années.

La population de l'île de Montréal (2,1M) exerce une pression croissante sur les infrastructures de traitement des eaux, la consommation énergétique et sur les ressources foncières disponibles. Pour contrer l'étalement urbain, les orientations métropolitaines en matière d'aménagement et de développement suggèrent la création de pôles urbains plus denses. Cette densification pourrait cependant s'effectuer au détriment des espaces verts et poser des défis de salubrité. Les changements climatiques et l'impératif d'une ville moins énergivore appellent repenser la gestion des eaux pluviales et la consommation énergétique des édifices. La communication propose la reconquête des toits comme possibilité de combler une partie des besoins. L'affectation du sol pourrait désormais se lire en trois dimensions et explorer l'affectation du toit. Les impératifs environnementaux et techniques offrent des possibilités pour la gestion des eaux pluviales, la conservation d'énergie et la diversification des usages sur les toits. À travers des études de cas et des propositions techniques nous élargirons la réflexion sur le potentiel d'aménagement des toits urbains.

Le champ est un espace de propagation d'effets qui ne contient ni points, ni matière mais essentiellement des fonctions, des vecteurs et des vitesses. Il décrit les relations différenciées à l'échelle locale au sein de champs de transmission et d'accélération précipitée (Careering points), en un mot, ce que Minkowski appelle « le monde » (Sanford Kwinter). Travaillant sur les principes de la théorie des champs, cette communication mettra l'accent sur la façon dont se nouent ces relations urbaines dans ces « espaces de toits et à hauteur de toits » (roofscapes). Ces connexions traduisent la complexité et les performances inhérentes à ces «paysages» formant des réseaux en constantes évolutions - bref, un véritable système. Connexions passives et actives, génératrices d'énergie et mises en contexte permettent l'élaboration de modèles résultant des interactions locales.

Cette communication mettra en évidence, comment l'être humain est au cœur du développement durable – et comment ce développement durable n'a de sens que s'il met le bien-être des habitants de la terre au cœur même de ses objectifs. Cet exposé abordera les liens entre l'environnement extérieur et intérieur et la nécessité de retisser le liens avec la nature, notamment par les toits verts, la végétation, la lumière du jour et l'eau.

Tiré des projets de la firme Hellmuth Obata & Kassabaum, une discussion portant sur le design, les politiques et les réalisations soutenables qui s'adressent aux environnements urbains tant à l'échelle micro que macro.