Efficacité énergétique et formes urbaines : élaboration d’un outil d’optimisation morpho-énergétique

Résumé Fr En

Cet article interroge le lien entre formes urbaines et performance énergétique. Aujourd’hui, face aux enjeux du développement durable, de nombreux urbanistes ont choisi de promouvoir la ville compacte. Si le lien entre compacité du bâtiment et performance énergétique n’est plus à prouver, cette relation est moins évidente à l’échelle du quartier, et d’autant moins à l’échelle urbaine, tant la ville est complexe dans sa composition morphologique et spatiale. Cet article analyse d’abord le contexte de la recherche énergétique à l’échelle urbaine et conclut à un nécessaire changement d’échelle pour une réflexion énergétique à la recherche d’une densité urbaine raisonnée. Puis, la recherche menée comprend deux temps. Une première étude introductive propose une analyse comparée de six configurations urbaines archétypales, à densité égale, sur la base de critères énergétiques. La seconde étape correspond au travail principal de la recherche : la mise en place d’une méthode d’optimisation par algorithmes génétiques de la morphogenèse d’un morceau de ville au regard de trois critères (énergie, densité et ensoleillement direct). Enfin, les résultats de cette optimisation sont présentés, le but étant plus spécifiquement de discuter les intérêts et limites d’une telle méthode de morphogenèse micro-urbaine.

This paper deals with the link between urban forms and energy balance. Nowadays, many French urban planners recommend dense and compact cities to suit the imperatives of sustainable development. Dense cities are usually said to consume little energy and space, contrarily to more spread out cities. In the last twenty years, many studies showed the compactness of a building can impact its heating loads: the more compact the building, the lower its heating consumption is. But, this relationship between form and energy is less obvious on a city-wide scale since the forms and morphologies of cities are complex. First of all, this paper presents the urban and scientific context our study is relating to. It concludes that a change of scale is necessary to suit energy efficient (pieces of) cities with "reasoned" urban density. Then our research is divided into two parts. The first one introduces the issue of density distributions by analysing the energy efficiency of six archetypal urban forms that have the same density. The second one deals with the main study of our research: the morphogenesis of a piece of city thanks to a genetic algorithm optimisation process considering three parameters: density of population, energy performance and sun penetration. Finally, the results are detailed, aiming at discussing advantages and limits of such a micro-urban morphogenesis method.