Une piste négligée pour des bâtiments écologiques : l’optimisation des plans d’étage
En générant automatiquement des plans de petits appartements pour en optimiser l’efficience et le confort, des scientifiques ont réalisé qu’il était souvent possible de réduire ainsi davantage les émissions de carbone qu’en modifiant l’enveloppe du bâtiment.
Par Sarah DeWeerdt (Öffnet in neuem Fenster)
Une nouvelle méthode de conception de plans d’appartements fondée sur des algorithmes pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre en optimisant l’utilisation de l’espace, selon une étude récente.
Les bâtiments sont responsables de 40 % des émissions de gaz à effet de serre, mais jusqu’à maintenant, la plupart des politiques encourageant une construction durable se sont limitées aux systèmes de chauffage et de climatisation ou aux matériaux de construction (Öffnet in neuem Fenster), comme ceux utilisés pour l’isolation et les fenêtres.
« Cette observation nous pousse à remettre en question la manière dont nous encadrons actuellement les nouvelles constructions et dont nous accordons des allègements fiscaux pour des bâtiments soi-disant à faible émission de carbone », affirme Ramon Weber (Öffnet in neuem Fenster), architecte et membre de l’équipe de recherche de l’Université de la Californie à Berkeley, qui a mené cette étude en tant qu’étudiant de cycle supérieur au Massachusetts Institute of Technology. Son commentaire allude au fait que, selon les normes actuelles, il suffirait de remplir une maison surdimensionnée d’isolation et d’installer des panneaux solaires sur le toit pour en faire un modèle écologique.
Même si la relation entre la taille d’un bâtiment et sa consommation énergétique (Öffnet in neuem Fenster) est bien établie, peu d’attention a été accordée jusqu’à présent à la conception d’appartements fonctionnels aussi petits que possible.
« En tant qu’architecte, je me réjouis que nous ayons pu démontrer l’importance de l’espace, dit Ramon Weber. Depuis trop longtemps, nous ne tentons de résoudre la problématique de la durabilité que par des moyens techniques. J’espère que ma recherche contribuera à démontrer que des conceptions spatiales efficientes sont essentielles à la construction de bâtiments à faible empreinte carbone. »
L’optimisation de l’espace d’un bâtiment pourrait réduire davantage les émissions de gaz à effet de serre que des modifications apportées à son enveloppe extérieure. D’après l’article publié par Ramon Weber et son équipe dans la revue Nature Communications, cela s’est avéré être le cas pour respectivement 72 %, 61 % et 33 % des constructions échantillonnées durant l’étude à Zurich, en Suisse, à New York, dans l’État de New York, et à Singapour.
Pour étayer cette idée, Ramon Weber et son équipe ont fait appel à un hypergraphe, un nouvel outil permettant de représenter les plans d’étage sous forme de nœuds et d’arêtes symbolisant les pièces et leurs connexions.
« J’ai été réellement surpris de voir à quel point cette méthode est robuste et adaptable, indique Ramon Weber. Après avoir étudié différentes approches, je me suis rendu compte que nous ne pouvions pas nous contenter des méthodes de recherche informatique existantes pour représenter des plans d’étage. J’ai élaboré un hypergraphe spécifiquement pour la création architecturale et la conception de plans d’étage, une première en son genre. »
L’hypergraphe peut aider les scientifiques à évaluer des plans existants ou à en générer automatiquement de nouveaux pour subdiviser l’espace d’un bâtiment en appartements ou un appartement en pièces.
Une analyse informatique complémentaire veille à ce que les plans d’étage tiennent compte de tout le mobilier nécessaire au bon fonctionnement d’une pièce (par exemple, un lit, une commode et une armoire dans une chambre) tout en réduisant l’espace superflu.
L’équipe de recherche a aussi modélisé les plans d’étage en trois dimensions pour évaluer l’éclairage naturel et d’autres aspects qui contribuent au bien-être des occupants d’un appartement. Selon les scientifiques, les plans générés automatiquement se sont traduits par une hausse de l’éclairage naturel allant jusqu’à 24 % à Zurich, ce qui donne à penser que cette approche pourrait non seulement rendre les logements plus écologiques, mais aussi plus agréables. (L’équipe de recherche a aussi observé des hausses de l’éclairage naturel dans les bâtiments à New York et à Singapour, quoique moins marquées.)
À l’avenir, Ramon Weber souhaite étendre son analyse à l’échelle des quartiers. « Dans toutes les facettes du monde de la construction, nous devons comprendre quelles décisions de conception ont les plus grandes répercussions sur l’empreinte carbone, par exemple en étudiant les corrélations entre les plans d’étage, la structure d’un bâtiment et les émissions de carbone découlant des matériaux utilisés (Öffnet in neuem Fenster) (le carbone intrinsèque). »
Source : Weber R.E. et coll., A hypergraph model shows the carbon reduction potential of effective space use in housing (Öffnet in neuem Fenster). Nature Communications. 2024.
Article original en anglais : https://www.anthropocenemagazine.org/2024/10/an-overlooked-solution-for-climate-friendly-buildings-better-floor-plans/ (Öffnet in neuem Fenster)
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(Öffnet in neuem Fenster)Anthropocène est la version française d’Anthropocene Magazine (Öffnet in neuem Fenster). La traduction française des articles est réalisée par le Service de traduction de l’Université Concordia (Öffnet in neuem Fenster), la Durabilité à l’Ère Numérique (Öffnet in neuem Fenster) et le pôle canadien de Future Earth (Öffnet in neuem Fenster).