Linee guida per la progettazione di infrastrutture
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LIGNES DIRECTRICES POUR LA CONCEPTION ET LA PLANIFICATION D’INSTALLATIONS CÔTIÈRES DANS DE BONNES CONDITIONS ÉCOLOGIQUES. Prof. Roberto Cherubini Arch. Anna Botta Arch. Iskra Duric Sapienza Università di Roma SOMMAIRE SOMMAIRE 1 PAYSAGE MÉDITERRANÉE ET CULTURE ET INFRASTRUCTURES COTIERES DURABLE POUR LE TOURISME 3 INFRASTRUCTURE DURABLE DU LITTORAL ET PROTECTION DES CÔTES 5 CARACTERISTIQUES DE L'INFRASTRUCTURE DURABLE DU TOURISME DU LITTORAL DE LA MÉDITERRANÉE 6 Flexibilité des Infrastructures côtières écologiques 7 Combinabilité des Infrastructures côtières écologiques 7 Mobilité des Infrastructures côtières écologiques 7 Autosuffisance des Infrastructures côtières écologiques 8 FONCTIONNALITÉ DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES ÉCOLOGIQUES 10 DES COMBINAISONS POUR LES INFRASTRUCTURES COTIERES DURABLE POUR LE TOURISME 11 Les combinaisons hivernales des structures côtières, mobiles, écologiques et touristiques 12 Les combinaisons estivales des structures côtières, mobiles, écologiques et touristiques 13 Combinaisons intermédiaires saisonnières des infrastructures côtières, mobiles, écologiques et touristiques 13 L’EMPLACEMENT DES INFRASTRUCTURES ÉCOLOGIQUES CÔTIÈRES, TOURISTIQUES ET 15 Les plages sablonneuses 15 Les plages de gravier et de galets 16 1 Les plages rocheuses 16 Les lagunes 17 Les ports et les marinas 17 LES TECHNOLOGIES POUR DES CONCEPTIONS ÉCOLOGIQUES SELON LE CLIMAT DE LA MÉDITERRANÉE 21 Contrôle du climat dans les infrastructures côtières touristiques écologiques 21 Les systèmes passifs 21 Contrôler les radiations solaires 22 Les surplombs et les ombrages 22 L’exploitation des technologies de ventilation naturelle 25 Murs ventilés (mur de cavité/toit ventilé) 25 Les tours à vent et l’effet de tirage (ou effet cheminée) 25 Les systèmes passifs de chauffage 27 La méthode de profit direct 27 LES SYSTÈMES ACTIFS 30 Système Photovoltaïque (SP) 30 Chauffage à eau par l’énergie solaire 31 MATÉRIAUX 32 Matériaux écologiques 32 Matériaux locaux 33 Matériaux recyclés et réutilisés 33 BIBLIOGRAPHY 35 2 PAYSAGE MÉDITERRANÉE ET CULTURE ET INFRASTRUCTURES COTIERES DURABLE POUR LE TOURISME Pablo Picasso, Paesaggio Mediterraneo, 1952 Depuis la nuit des temps, les plus grandes civilisations se sont développées sur le bassin méditerranéen. Elles sont nées de l’alliage de différentes sociétés et cultures, mais aussi à partir de guerres, de conflits et de tensions sociales. C’est aussi le mélange de différents modes de vies et de pensées sans oublier la socialisation et la coexistence de différentes façons. 3 La mer Méditerranée a toujours été un atout pour les colonisateurs à travers l’histoire et jusqu’à nos jours. Son littoral est entouré de trois continents qui abritent de différents états indépendants qui sont dans un état de flux constant. Ces états sont caractérisés par une multiplicité de différents systèmes économiques, politiques et sociaux. Ces différences en ont fait sa force et doivent par suite être préservées et appréciées. Il faut trouver une stratégie commune pour une zone qui partage et donne beaucoup, même avec tellement de différences et de variétés. Les civilisations méditerranéennes, quoique variées, ont franchi les lignes pour créer des similarités dans leurs cultures, leurs modèles d’affaires, leurs coutumes, l’architecture, les organisations urbaines, les industries touristiques et la cuisine. Il est essentiel aujourd’hui de trouver des points communs au sein de ces multiplicités. Nous avons besoin d’une Identité Méditerranéenne définie par les caractéristiques générales d’une « Méditerranéité ». Le système méditerranéen des villes portuaires qui s’adapte à la forme de la côte, est un des exemples typiques de l'intervention humaine sur le paysage naturel, résultant en un réseau de villes portuaires construites "par étapes", qui suivent les caractéristiques structurelles naturelles de la mer. Les quartiers historiques de la ville, où la plupart de la vie sociale a lieu, se trouvent juste au-dessus du port. Les quartiers résidentiels, plus conviviaux et d’une meilleure atmosphère, sont situés plus haut. Nous pouvons résumer que cette stratification est une caractéristique commune dans le développement des civilisations méditerranéennes et donc de ses villes, à savoir, le chevauchement historique de diverses cultures associé à un ajustement aux caractéristiques environnementales et climatiques du bassin méditerranéen. L'environnement naturel a joué un rôle clé pour les colonisateurs et leur développement dans la région. Il est devenu aujourd'hui une source de revenus et de richesse à travers l’attraction de touristes de tous les coins du monde. Cela a été rendu possible grâce à des infrastructures côtières écologiques et à divers systèmes pour l'utilisation et la protection de la côte. 4 INFRASTRUCTURE DURABLE DU LITTORAL ET PROTECTION DES CÔTES La protection des côtes est une préoccupation principale. C’est pourquoi nous avons analysé les côtes méditerranéennes et avons identifié trois principaux types de plages : Plages construites: plages où le marché du tourisme a conduit à la construction d'un grand nombre de grandes structures commerciales, y compris des restaurants, des hôtels et des lieux de divertissement. (La Plage de Viareggio, l'Emilie-Romagne). Des plages protégées : plages qui sont très appréciées pour leurs paysages avec des espèces animales et végétales protégées. Les touristes ne sont pas très encouragés à visiter. (Elafonissi, Grèce). Plages construites modérément: plages où les infrastructures sont insuffisantes pour gérer le grand nombre de touristes. Ceci est peut-être le type le plus commun des plages de la Méditerranée. (La Plage de Poetto, Cagliari). Des infrastructures côtières écologiques pour la Méditerranée ont été conçues comme un moyen pour fournir des services là où ils s’avèrent le plus nécessaires, à savoir les plages où les infrastructures sont insuffisantes pour gérer l'afflux saisonnier de touristes, comme par exemple la plage de Poetto à Cagliari. Viareggio beach Elafonissi beach Poetto beach 5 CARACTERISTIQUES DE L'INFRASTRUCTURE DUR ABLE DU TOURISME DU LITTORAL DE LA MÉDITERRANÉE Notre tâche, alors, est de penser à une infrastructure touristique côtière écologique qui est méditerranéenne-centrique, en accordant une attention particulière à la nature saisonnière du tourisme côtier susmentionné. La haute saison attire de nombreux visiteurs, nécessitant un grand nombre de bâtiments hautement fonctionnels capables de les abriter. En basse saison, cependant, ces lieux se vident, les faisant paraître désolés et abandonnés, en particulier dans les zones qui entourent ces bâtiments. Par conséquent, nous avons envisagé un type de bâtiment avec un impact minimal à la fois à court et à long termes sur l'environnement et sur les variations saisonnières. Ainsi, ces bâtiments seront-ils utilisés d’une façon variable et semi-variable. Ils seront conçus pour être mobiles, offrant la possibilité de les déplacer d'une plage à l'autre selon les besoins, ou à partir d'une plage à un port, où ils seront logés pendant la basse saison et l'hiver. Ceci permettra aux zones concernées de rester intactes tout en procurant aux petites communautés portuaires voisines de nouveaux espaces publics analogues à la place traditionnelle méditerranéenne. Cette construction mobile sera flottante, et ainsi, facilement transportable par mer sans nécessiter l'utilisation d'infrastructures de base qui pourraient être insuffisantes ou non existantes. Ceci permettra de répondre aux besoins des touristes et d’atteindre les zones côtières les plus difficiles d’accès. Installer ou désinstaller un groupe de bâtiments avec leur réseau de connectivité flottant, permettra la création d'espaces qui répondront aux besoins saisonniers ou fonctionnels, ainsi qu’aux variations environnementales de la mer Méditerranée. Ces nouveaux bâtiments constitueront des caractéristiques de base qui leur permettront de s’adapter aux différentes circonstances : - Flexibilité - Combinabilité - Mobilité - Autosuffisance 6 D'une certaine manière, ces bâtiments devraient avoir une « modularité » unique nécessitant un design aussi unique. L'introduction des « anomalies » va ajouter de la valeur et de l'intérêt architectural. Dans les paragraphes qui suivront, vous trouverez les détails des différentes caractéristiques mentionnées ci-dessus. FLEXIBILITÉ DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES ÉCOLOGIQUES La flexibilité est une caractéristique principale pour ce type d’infrastructure. Ces structures doivent être très petites mais polyvalentes, adaptables à un certain nombre de besoins environnementaux et fonctionnels. Les bâtiments doivent être capables d’abriter et d’accueillir plusieurs activités: en été ils doivent être placés sur les plages pour répondre aux besoins des touristes, en hiver ils seront placés dans des ports où ils serviront aux communautés portuaires urbaines. COMBINABILITÉ DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES ÉCOLOGIQUES Les bâtiments doivent former éventuellement des combinaisons interminables, d'une manière fractale. Selon les exigences des différentes plages et selon les circonstances, ces structures pourraient être combinées par exemple, pour former une petite baie, ou être placées en ligne le long de la côte pour créer une promenade ou un front de mer sur la plage. Elles peuvent être simplement rangées dans le port jusqu’à la prochaine utilisation dans la nouvelle saison. Elles peuvent être combinées et recombinées jusqu’à l’infini selon la nécessité ou selon les besoins des touristes. MOBILITÉ DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES ÉCOLOGIQUES C’est la caractéristique principale et l’idée qui a conduit à la réalisation de ce projet. Les bâtiments devraient être déplacés facilement, rapidement et uniquement à l’aide d’un bateau auquel ils seront accrochés. Ces bâtiments seront déplacés du port jusqu’à la plage et d’une plage à l’autre. Ils peuvent rester également sur la même plage au cours d’une saison touristique ou réarrangés de façon à créer de nouvelles structures, une pose pour un jour et une nuit par exemple, ou pour créer un lieu pour des événements spéciaux tels 7 que les concerts et les foires. AUTOSUFFISANCE DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES ÉCOLOGIQUES Cela renvoie évidemment à une autosuffisance concernant l’énergie et la conception. Les bâtiments n’ont pas besoin d’être connectés à la terre pour satisfaire à leurs besoins d’énergie et ils auront sûrement un impact minimal sur l’environnement. Ces bâtiments « mobiles » seront complètement autonomes et autosuffisants en plus de leur atout de « disparaitre » quand les touristes n’en auront plus besoin. Ceci sera possible à travers l’utilisation des sources d’énergie renouvelable ainsi que l’utilisation de systèmes technologiques pour résoudre les problèmes liés à la conception et à la faible consommation de l’énergie par l’architecture bioclimatique et d’autres technologies traditionnelles qui permettront le flux de l’air et l’éclairage naturels. 8 9 FONCTIONNALITÉ DES INFRASTRUCT URES CÔTIÈRES ÉCOLOGIQUES Les infrastructures touristiques auront différentes fonctions pour s’adapter aux différents besoins qu’ils auront à remplir. Comme susmentionné, les terres du bassin méditerranéen sont très hétérogènes, et c’est pour cela qu’il faut créer un projet rigide et bien défini. Par conséquent, nous allons incorporer de grands espaces adaptables à divers usages, essentiellement à créer des bâtiments réversibles. Ces espaces larges incluront: Services pour la baignade : les services standards comprendront des espaces de stockage, des cabines et des douches. La baignade sera rendue possible là où c’est interdit en raison de la pollution de l'eau, et ceci en construisant des piscines et des bains flottants disponibles. Des services d’information : ils comprendront des bureaux d'information, des zones wifi, des bornes Internet, des bureaux pour les relations publiques, les évènements et la communication. Des commerces. Des services culturels : des bureaux pour les associations pro loco, des galeries d'exposition, un espace supplémentaire pour les musées et un emplacement pour les divers événements. Les services de bien-être et remise en forme: si l’emplacement le permet, ceux-ci pourraient inclure des thermes profitant de sources d’eau locales sucrées ou salées, de la boue ou des sources aux propriétés curatives. Des services publics pour la ville et le port: les bâtiments flottants qui seront ancrés dans le port en hiver, fourniront des espaces de bureaux administratifs. Des services de connexion: les bâtiments serviront de passerelles pour les promenades et de plates-formes flottantes. 10 5 UfficiArctia, K2S architects 8 Bornholm piscine, White studio 11 Jean Nouvel, Expo Floatingpav. 6 Houseboat, Sprenger von der Lippe 7 Boatshouse, MLM arc. 9 Bornholm, White studio 10 Faaborg piscine, JDS architects 12 AMParquitectos, Badenshiff 13 Padiglione Croato per Biennale DES COMBINAISONS POU R LES INFRASTRUCTURES COTIERES DURABLE POUR LE TOURISME Les différentes combinaisons des éléments flottants fourniront un environnement différent, adapté à des activités variées. 11 Au cours de l’histoire de l’architecture, plusieurs études ont été menées pour une meilleure orientation, le placement en milieu urbain, la conception et la structure des bâtiments résultant en un ramassage optimal de l'énergie passive; ce qui est difficile à obtenir d’un bâtiment statique qui ne peut s’adapter aux changements climatiques quotidiens, saisonniers et annuels. Cependant, un grand nombre de ces limitations ne se trouve pas dans un bâtiment flottant, ce qui permet d'optimiser à la fois l'acquisition et l'économie de l'énergie. En analysant les endroits, les changements climatiques annuels, la façon d’utiliser ces bâtiments, et en tenant compte de la possibilité de faire tourner, combiner et déplacer ces bâtiments, quatre combinaisons possibles ont été identifiées. Les différentes combinaisons seront adaptées à toutes ces variables tout en respectant l'environnement. LES COMBINAISONS HIVERNALES DES STRUCTUR ES CÔTIÈRES, MOBILES, ÉCOLOGIQUES ET TOURI STIQUES En hiver, les bâtiments flottants seront ancrés à un quai ou à des petits ports touristiques. Ils seront combinés selon un modèle régulier, tel un agencement en forme octogonale. Les différents éléments doivent être reliés entre eux et disposés de manière utile. Une certaine flexibilité devrait être conçue en tenant compte d'autres utilisations des structures en plus de celles pour lesquelles ils ont été créés. En outre, le côté long résultant de l'assemblage des différents éléments, fera face au sud exploitant ainsi au maximum la lumière du soleil d'hiver et l'utilisant pour réchauffer l'intérieur des bâtiments. Quant aux vents d'hiver soufflant de la mer et, dans certaines situations de protection maximale contre les tempêtes côtières, par exemple les petites lagunes, les éléments inutilisés pourraient être employés pour former une barrière contre le froid amené par les vents de la mer. 12 LES COMBINAISONS ESTIVALES DES STRUCTURES CÔTIÈRES, MOBILES, ÉCOLOGIQUES ET TOURI STIQUES Durant l’été, les petits éléments seront déplacés vers les plages où ils seront utilisés pour des besoins touristiques variés, comme par exemple pour des activités sur la plage, ou pour servir d’endroits commerciaux et de restauration, des bureaux d’informations, des expositions et ainsi de suite. Différentes combinaisons seront utilisées dans les cas suivants, par exemple, ils peuvent être ancrés à la rive et regroupés pour former une passerelle flottante. Cette combinaison suivra les caractéristiques morphologiques de la côte. Une autre possibilité sera de créer plusieurs passages en lignes droites qui peuvent s’éloigner de la côte, et rester en même temps connectés à la mer, avec des bâtiments qui peuvent avoir plusieurs fonctions. Dans ce cas, les bâtiments seront placés plus loin de la côte et pourraient être plus indépendants les uns des autres. Toutes les combinaisons possibles sont liées à la forme de la côte et à la profondeur des eaux. Du point de vue climatique ; en été, les petits pavillons seront disposés avec leur côté le plus court orienté au sud, en minimisant l'exposition au soleil et ainsi maintenir les températures intérieures basses. Ce type d'arrangement ne sera pas un obstacle au vent qui souffle en été le plus souvent de la terre vers la mer. COMBINAISONS INTERMÉDIAIRES SAISONNIÈRES DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES, MOBILES, ÉCOLOGIQUES ET TOURISTIQUES Les conditions environnementales durant le printemps et l’automne sont plus douces et moins dures et par conséquent, il y aura plus de liberté à les disposer. 13 14 L’EMPLACEMENT DES INFRASTRUCTURES CÔTIÈR ES, TOURISTIQUES ET ÉCOLOGIQUES La forme de la côte et le type de la plage détermineront quelles sont les combinaisons possibles. Pour cette raison, il faut examiner les différents types de côtes qui existent tout au long du littoral méditerranéen pour déterminer avec précision quand et comment ces structures pourraient être mieux utilisées. Les côtes méditerranéennes sont en général : • Des plages sablonneuses • Des plages de gravier et de galets • Des plages rocheuses • Des lagunes LES PLAGES SABLONNEU SES En général, ces plages de sable sont de longues étendues de côtes constituées d'un sol sablonneux, et qui sont soit à plat ou en pente douce vers la mer. Le fond de la mer est sablonneux près de la côte et le sable diminue au fur et à mesure qu’on s’éloigne dans la mer. La mer reste peu profonde même à des dizaines de mètres de la côte et devient de plus en plus profonde à chaque fois qu’on s’éloigne dans la mer. Les plages de sable attirent le plus grand nombre de touristes grâce à leur facilité d’accès même pour les enfants et les handicapés. Ce type de plage est également accessible pour les motos, faisant que ces infrastructures touristiques soient particulièrement faciles à gérer. C’est la raison pour laquelle ces plages de sable fin sont occupées par des stations balnéaires, des équipements de plage et des restaurants qui sont tous laissés dans un état d'abandon pendant la saison froide ou quand il ya moins de touristes. 15 LES PLAGES DE GRAVIER ET DE GALETS Les plages de gravier et de galets se trouvent dans des grottes ou de petites baies, tandis que les plus grandes occupent de longues étendues de côtes. Le front de mer et le plancher de la mer sont couverts par du gravier ou des cailloux de taille moyenne. Les eaux sont souvent profondes, même à la proximité de la côte. Les eaux claires qui en résultent rendent ce type de plage très attrayant. Leur gestion n’est cependant pas facile, car elles sont difficiles d'accès ; elles aboutissent souvent à des installations touristiques inadéquates. LES PLAGES ROCHEUSES Un promontoire est un point de haute terre avec des hauteurs variables et aux bords escarpés qui avancent dans la mer. Un fjord est une entrée longue, étroite et profonde entre de hautes falaises, formé par la submersion d’une vallée glaciaire. Les plages rocheuses se trouvent souvent près de promontoires et de fjords, et sont caractérisées par la présence de récifs et de rochers. Elles sont généralement très petites et nichées dans de petites criques, et sont extrêmement difficiles d'accès de la terre parce que la côte se jette directement dans la mer. Le fond marin est assez élevé, même à proximité de la côte. Ces endroits sont généralement très beaux à l’intérieur des criques. On trouve de petites îles près de la côte, des piscines naturelles et une grande variété de plantes et d'animaux. Ce type de plage attire des touristes venant spécialement du côté de la mer, donc qui possèdent généralement un navire privé, et il n’y a presque jamais assez d’infrastructures touristiques pour satisfaire la demande des touristes. 16 LES LAGUNES Une lagune est une crique côtière d'eau salée peu profonde et saumâtre, qui comprend souvent de petites îles que l'on trouve près du delta des grands fleuves ou dans les archipels côtiers avec des eaux peu profondes. Les lagunes sont séparées de la mer par un banc de sable à faible intermittence qui permet à l'eau de mer de se mélanger à l'eau fraîche quand une telle source d'eau est disponible, comme par exemple, les bassins fluviaux au-dessus et au-dessous du sol. Les lagunes sont importantes parce qu’elles abritent plusieurs variétés de plantes et d’animaux comme dans ce milieu à eau fraiche et salée où ils sont tous capables de survivre ainsi que les espèces qui se sont adaptées à un environnement d’eau mixte. Les lagunes, et en plus de leur écosystème qui doit être préservé et protégé, peuvent accueillir les touristes intéressés par l'étude et l'analyse des différentes et uniques formes de la vie. Elles sont peu profondes avec des fonds marins boueux et rendent souvent la baignade difficile, voire impossible. LES PORTS ET LES MARINAS Les ports peuvent être construits dans les zones d'origine naturelle qui répondent aux exigences d'accessibilité et de sécurité d'un port, grâce à la configuration de la terre et de la mer. Ils peuvent aussi être artificiels en créant d'abord des structures nécessaires par une zone de dragage, ensuite par la construction de digues, de jetées et de quais. Dans tous les cas, le choix de l'emplacement est essentiel car il devrait protéger les navires de la mer et des conditions climatiques. Ces structures devraient également être facilement accessibles par voie terrestre en utilisant les infrastructures disponibles dans différents types de ports, tels que les ports commerciaux, industriels et touristiques pour les grands navires et les ports de plaisance pour les bateaux, et que chacun offrira son propre type de 17 structure et de services. Les marinas sont équipées particulièrement pour abriter des bateaux touristiques qui vont de 12 à 15 mètres de long. On les trouve généralement à proximité des lieux qui attirent les touristes, et donc des infrastructures qui peuvent répondre à leurs besoins, comme par exemple la restauration et l’hébergement, qui doivent être fournis à proximité. Un port est certainement un endroit où l’on ne se baigne pas nécessairement mais néanmoins, les infrastructures qui sont à la disposition des touristes devraient être placées à cet endroit offrant divers services tels que les centres d'information, comme il s’agit du « port de la ville ». 18 19 20 LES TECHNOLOGIES POUR DES CONCEPTIONS ÉCOLOGIQUES SELON LE CLIMAT DE LA MÉDITERRANÉE D’un point de vue physique, dans la zone côtière, la rive étant solide, se réchauffe plus vite que la mer pendant la journée et durant l'été, et se refroidit rapidement au cours de la même nuit et pendant l'hiver. Par conséquent, les changements quotidiens et saisonniers de température sont beaucoup plus importants à l’intérieur des terres que sur le littoral. Ces changements de températures nécessitent l’utilisation d’un design qui tiendra compte de la grande inertie thermique de l'enveloppe extérieure du bâtiment, qui le protègera de la chaleur en été. Les modèles de bâtiments traditionnels seront utiles dans ce cas. CONTRÔLE DU CLIMAT DANS LES INFRASTRUCTURES CÔTIÈRES TOURISTIQUES ÉCOLOGIQUES Cette section présentera une vue d’ensemble des deux systèmes actif et passif de l’économie d’énergie. LES SYSTÈMES PASSIFS Dans un système passif, la chaleur est créée par le climat, alors les éléments structurels sont capturés, stockés et transposés à l’intérieur des bâtiments. L’espace qui abrite un système passif d’énergie dans un bâtiment devrait être conçu avec soin afin de maximiser l'optimisation des ressources environnementales qui affectent largement l'architecture. L’utilisation de l’énergie solaire par exemple, nécessite que le bâtiment ait une position spéciale et que le mur exposé au sud ait des fenêtres et celui face au nord soit plus fermé. Les systèmes passifs que nous allons étudier sont ceux qui ont une influence sur le confort des bâtiments fondés sur l'exploitation et le contrôle de trois phénomènes naturels : L’énergie solaire 21 La ventilation naturelle Le refroidissement par évaporation CONTRÔLER LES RADIATIONS SOLAIRES Contrôler les radiations solaires est très important afin de réchauffer ou de refroidir, en exploitant les effets de chaleur émanant de ces radiations. Le moment et la manière de dépister les bâtiments devraient être déterminés par les saisons de soleil plutôt que par les saisons climatiques. Des écrans fixes devraient être placés de manière appropriée pour éviter les effets opposés à ceux attendus. Les dispositifs de dépistage les plus simples sont les surplombs et les ombrages, mais les systèmes de panneaux ou volets coulissants peuvent également être utilisés. LES SURPLOMBS ET LES OMBRAGES 22 La présence d'éléments qui font des projections sur la surface de l’enveloppe du bâtiment peut éviter la surchauffe de son intérieur, empêchant l'incidence de la lumière directe du soleil par temps chaud. Les surplombs horizontaux sont un très bon choix pour l’été pour les murs dirigés vers le sud, parce qu’ils peuvent bloquer les rayons solaires directs et élevés, rayonnant vers le bas, et de créer une ombre en fin de matinée jusqu’à la fin de l'après midi. Leur position est choisie en fonction de la trajectoire du soleil dans chaque emplacement. Plus les rayons du soleil sont à l'horizon, presque perpendiculaires au bâtiment, plus les auvents sont saillants. Les éléments de protection sont ceux qui font partie du dispositif de fermeture externe transparent ou ceux qui l'entourent. Ils protègent partiellement ou complètement l'intérieur des rayons du soleil et sont soit fixes soit mobiles. Les éléments de protection horizontaux sont efficaces dans toutes les orientations. S’ils sont placés sur le côté sud du bâtiment, ils protègent de la lumière directe du soleil de la mi-journée en été tout en laissant pénétrer la lumière du soleil en hiver. Un blindage externe s’avère beaucoup plus efficace qu'un blindage interne parce qu'il annonce un micro effet de serre entre le blindage et le verre. 23 24 L’EXPLOITATION DES TECHNOLOGIES DE VENTILATION NATURELLE MURS VENTILÉS (MUR DE CAVITÉ/TOIT VENTILÉ) Un mur ventilé est un mur qui est constitué de plusieurs couches englobant un espace dans lequel l'air peut circuler vers le haut. Les couches du mur sont solides et durables. Elles sont isolantes et imperméables et créent des conditions climatiques agréables dans les deux saisons principales. En hiver, un mur ventilé isole et élimine facilement les ponts thermiques grâce à sa couche isolante ininterrompue. En outre, l’emplacement de l’isolation thermale à l’extérieur de l’intercalaire, prévient les condensations dans les espaces vides. Durant l’été, ce mur protège des surchauffes saisonnières grâce à la couche de ventilation entre la partie de l’isolation et la partie extérieure. Il élimine en même temps, la chaleur accumulée dans la doublure ainsi que la moisissure accumulée dans les espaces intérieurs et dans l’intercalaire. Les murs ventilés sont aussi des systèmes polyvalents qui s’ouvrent sur une grande variété de formes et de revêtements pour leur donner une grande valeur architecturale. LES TOURS À VENT ET L’EFFET DE TIRAGE (OU EFFET CHEMINÉE) Le refroidissement d'un bâtiment est un problème dans la région méditerranéenne en raison des températures estivales élevées. La ventilation naturelle permet un échange thermal et le renouvellement de l’air à travers l'exploitation des phénomènes d'origine naturelle, tels que la pression du vent et la poussée hydrostatique. La poussée du vent crée des zones de haute et de basse pression, entraînant le déplacement de l'air de la première à la seconde. Dans le cas d'un bâtiment, cette variation facilite le passage de l'air à l'intérieur, du côté au vent jusqu’à sous le vent. La flottabilité fait que l'air circule vers le haut en raison d'une différence de température et, par conséquent, la différence de densité entre les couches d'air. Dans les bâtiments, ce phénomène provoque ce qui est communément appelé 25 «effet de cheminée ». Si la densité de l'air intérieur est plus faible que l'air extérieur, l'air chaud sort de la partie supérieure du bâtiment, et est remplacé par un air plus froid vers le bas. Ce mouvement est également déclenché par une surchauffe de l'air par le rayonnement solaire direct et frappe la partie supérieure de la cheminée de ventilation. Les résultats d'une étude de la direction des vents dominants, déterminent la forme et les ouvertures du bâtiment pour permettre à ces refroidissements passifs et naturels d'avoir lieu. Comme l'air chaud monte naturellement, ça lui permettra de sortir des ouvertures dans le toit. Beaucoup de traditions architecturales du bassin méditerranéen profitent de ces deux phénomènes naturels. Bien qu'ils aient beaucoup de noms, ils peuvent tous tomber sous la rubrique des tours éoliennes. Ce système fonctionne parce que les vents poussent le flux d'air à l'intérieur de la tour, où l'on trouve une forte inertie thermique. Les ouvertures sur le toit font face au vent dominant entrant. Grâce à celles-ci, le vent ramène l'air chaud à l’intérieur, qui entre à son tour en contact avec des murs en pierre et commence à refroidir et à baisser, pour refroidir les chambres dans les étages inférieurs. L'air se réchauffe alors à nouveau, s’élève et sort par les ouvertures créées à cet égard. De cette manière, un flux d'air circulant est créé, il injecte un air plus froid dans les pièces et se débarrasse de l’air chaud. Dans certaines régions de la Méditerranée, l'air froid est d'abord dirigé vers des locaux qui contiennent de grands bassins d'eau. Cela provoque l'évaporation de l'eau qui refroidira davantage l'air à son tour. Lorsqu'il existe plusieurs vents, des dispositifs multidirectionnels réglables peuvent être ajoutés à l'intérieur d'un bâtiment et seront ajustés en fonction de la direction du vent. 26 Ces solutions fonctionnent même en l'absence de vent, grâce à l'inertie thermique des murs externes de la tour. De cette manière, un flux d'air circulaire est créé: quand l'air chaud monte, un air plus froid pénètre par des ouvertures à la base de l'édifice, pour refroidir le bâtiment, et plus particulièrement la tour. Pendant la nuit, la tour se refroidit lorsque les murs libèrent de la chaleur à l'intérieur, alors ils la réchauffent et génèrent un mouvement ascendant de l'air, qui tire l'air frais à partir de la base de l'édifice pour refroidir l’intérieur de la tour. Pendant la journée, l'air chaud se refroidit quand il entre en contact avec les parois externes, ce qui augmente sa densité, pour se refroidir quand il pénètre dans le bâtiment à travers les ouvertures à la base à son tour. LES SYSTÈMES PASSIFS DE CHAUFFAGE Les systèmes passifs de chauffage ne nécessitent aucun équipement spécialisé pour exploiter l'énergie solaire. On utilise à la place, des dispositifs d'architecture pour capter cette énergie et l'utiliser pour chauffer le bâtiment. En général, ces systèmes sont intégrés dans l'enveloppe extérieure du bâtiment. Ils sont capables d'exploiter des systèmes de transfert de chaleur naturelle. LA MÉTHODE DE PROFIT DIRECT La méthode de profit direct offre la meilleure façon d'exploiter l'énergie solaire pour le chauffage. Les rayons de soleil, focalisés ou dispersés soient-ils, pénètrent dans le bâtiment par des panneaux de verre et sont absorbés par les éléments internes tels que les murs, les planchers et les meubles. Pendant les heures de nuit, ceux-ci libèrent la chaleur, ce qui réduit les fluctuations de température. Ce système fonctionne de façon continue, peu importe si les rayons solaires sont focalisés ou dispersés, ce qui convient aux diverses latitudes et aux conditions climatiques. En outre, ce type de système de chauffage passif ne coûte pas cher, car il nécessite seulement une conception soignée des éléments architecturaux. 27 Dans un système passif direct, le moyen le plus courant pour capter les rayons du soleil est la fenêtre verticale. L'efficacité de capture des rayons chauds du soleil est dictée par les paramètres géométriques les plus importants: l'inclinaison et l'exposition. Il est préférable que cette dernière soit toujours face au sud pour réchauffer un bâtiment; celui-ci est choisi en fonction de la latitude et à quel moment de l'année. 28 29 LES SYSTÈMES ACTIFS Les systèmes technologiques de chauffage actif absorbent, stockent et libèrent de l'énergie à partir de sources renouvelables et nécessitent des composants supplémentaires. Le taux de renouvellement des sources renouvelables est équivalent, sinon supérieur, à leur taux d'utilisation. Il s’agit ici des sources d’énergie suivantes : solaire, éolienne, géothermique et hydrique. D'autres sources d'énergie viables comprennent celles produites par les marées, le mouvement des vagues et par la biomasse de la mer tels que le bois et les matières organiques. Pour ce projet, seuls les systèmes avec un faible impact environnemental et le moins de composants supplémentaires seront pris en considération. SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQ UE (SP) La technologie photovoltaïque (système SP) consiste à convertir le rayonnement solaire en courant continu par un effet photovoltaïque. Ce système fonctionne en exploitant les propriétés de semi-conducteurs tels que le silicium, en les intégrant dans des panneaux raccordés, qui sont alors capables de produire de l'électricité en entrant en contact avec le rayonnement solaire. Il ne nécessite pas l'utilisation d'autres carburants. Il existe trois types de systèmes photovoltaïques: hors réseau (ou hors grille), connecté au réseau et hybride. Les systèmes « Hors réseau », ou « systèmes autonomes », ne sont pas raccordés au réseau d'électricité, mais tirent de l'électricité directement à partir de batteries dans lesquelles ils stockent l'énergie qu'ils produisent. L'avantage de ce type de système est que les bâtiments ne doivent pas être directement connectés à la grille de distribution. De cette manière, le bâtiment peut rester indépendant et «isolé». Les systèmes « connectés au réseau » sont connectés au réseau de distribution d'énergie existant. « Les systèmes hybrides » sont connectés au réseau électrique et en même temps, accumulent de l'énergie solaire. Lorsque la puissance accumulée est épuisée, une unité de 30 contrôle bascule vers le réseau électrique. Les panneaux solaires actuellement disponibles sur le marché, peuvent être classés en deux catégories principales: les polycristallins et les monocristallins en silicium, qui composent 90% de la production mondiale actuelle, ainsi que les cellules solaires en couches minces (TFSC ou Thin Film Solar Cells). CHAUFFAGE À EAU PAR L’ÉNERGIE SOLAIRE Les panneaux solaires absolvent, emmagasinent et libèrent de l'énergie solaire. Cette énergie peut être utilisée pour chauffer de l'eau au lieu d'utiliser les chaudières au gaz naturel. L’intégration de ce système dans les bâtiments doit être soigneusement conçue en raison de la nécessité d'un réservoir de stockage pour le fluide. Un fluide traverse une bobine à l'intérieur du collecteur solaire jusqu’au réservoir de stockage. Dans les systèmes à boucle ouverte, ce fluide est l'eau elle-même, ce qui en fait un système simple, mais avec un taux élevé de perte de chaleur. Dans un système en boucle fermée le fluide est un fluide caloporteur, qui réchauffe l'eau stockée dans la chaudière. Ce type de système est constitué d’un panneau solaire, d’une bobine placée dans la chaudière et de tubes de raccordement. Une pompe transfère la chaleur du fluide caloporteur à la bobine dans la chaudière. Ayant plusieurs composants, le deuxième système est plus complexe que le premier. Il consomme plus d'énergie car il nécessite une pompe et un contrôleur différentiel. Il offre cependant, un rendement thermique beaucoup plus élevée puisque la chaudière est placée à l'intérieur et elle résiste donc à la perte de chaleur pendant la nuit ou par mauvais temps. D'autres systèmes de chauffage de l'eau à l’énergie solaire, semblables à ceux de la boucle fermée décrits plus haut, mais avec un espace de stockage qui se remplit et sera utilisé uniquement quand nécessité exige ou quand c’est possible. Un autre système, celui qui incorpore un élément de suivi solaire qui, grâce à sa forme parabolique, concentre les rayons du soleil sur un fluide conducteur thermique. 31 MATÉRIAUX Il y a deux aspects principaux de l'impact d’un bâtiment sur son environnement: les matériaux de construction utilisés pour sa construction et les ressources dont il aura besoin en cours d'utilisation, comme l'énergie et l'eau. Le premier facteur influence le second, donc, afin de réduire les coûts, cela devrait être pris en considération lors du choix des matériaux de construction. Nous choisissons trois matériaux dans la conception des infrastructures côtières: • Matériaux écologiques • Matériaux locaux • Matériaux recyclés et réutilisés MATÉRIAUX ÉCOLOGIQUES La rubrique «des matériaux respectueux de l'environnement» est très large et ne se réfère pas à des matériaux spécifiques. Il s’agit cependant d’un concept important quant à la conception écologique. Le cycle de vie d'un bâtiment commence par l'extraction, le transport et le traitement de matières premières, ensuite par le transport au site de construction, puis sa construction et son entretien, et se termine par sa démolition. Dans ce cas, des matériaux respectueux de l'environnement sont les mieux placés pour réduire les dépenses. Par exemple, les matériaux n’auront pas besoin d'être transportés à moins que ce ne soit strictement nécessaire; lorsque c’est possible, des matériaux qui réduisent au minimum les besoins énergétiques d’un bâtiment en usage seront choisis comme par exemple les matériaux isolants qui aident à réduire les coûts de chauffage. Un autre facteur important ; la future démolition de l'immeuble. Il est important de choisir des matériaux recyclables ou réutilisables, des matériaux naturels dont la disposition est rentable. 32 MATÉRIAUX LOCAUX Pour minimiser l'impact d'une nouvelle construction sur l'environnement, il convient d'utiliser des matériaux locaux et d'étudier les techniques de construction traditionnelles. La redécouverte et la recirculation de ces matériaux ont commencé avec la prise de conscience que l'utilisation de matériaux locaux, pourrait maintenir les coûts de construction au plus bas. Leur utilisation réduit également les coûts de transport et bénéficient aux industries locales. En outre, elles permettent également à garder la mémoire du passé vivante et à préserver le patrimoine local et historique existants. Les matériaux locaux sont tous produits localement ou liés à un site. Il s’agit de matériaux faciles à obtenir, qui ont été traditionnellement utilisés dans l'architecture vernaculaire, et ceux qui répondent bien à l'exigence climatique d'un emplacement. Ces matériaux comprennent le bois, le bambou, les roseaux et d'autres matériaux faciles à obtenir, qui sont largement utilisés dans la région méditerranéenne. Le bois est le matériau idéal pour les structures en raison de ses propriétés. Il est utilisé également pour le bardage, les planchers et la toiture en raison de sa beauté. Le bambou est très facile à cultiver et est très résistant. Voilà pourquoi il a toujours été le matériau de choix pour « l’architecture spontanée ». Compte tenu de son poids léger, il est un matériau idéal pour la construction. Les roseaux sont rarement utilisés dans les éléments structuraux, mais sont par exemple très utiles comme revêtement pour les toits et les murs. Évidemment, ce ne sont que quelques exemples de matériaux viables. Pour une conception véritablement respectueuse de l'environnement, des matériaux locaux doivent être identifiés et ensuite utilisés. MATÉRIAUX RECYCLÉS ET RÉUTILISÉS La réutilisation des matériaux de construction contribue à une gestion durable des déchets en augmentant leur respect de l'environnement sans pour autant compromettre leurs propriétés thermiques et physiques. 33 Ici aussi, plutôt que de définir les principales caractéristiques des matériaux viables pour la construction, il est plus utile de les énumérer. Tout d'abord, ces matériaux devraient être facilement accessibles, à proximité de l’endroit où ils devraient être traités et utilisés. Deuxièmement, ils doivent être également adaptés à la préfabrication, afin de minimiser l'impact environnemental de longs délais de construction. En outre, la production et l'assemblage de ces éléments devraient se traduire par une faible consommation d'énergie. Il est important d’essayer des méthodes de construction qui permettront à un bâtiment d’être démonté plutôt que démoli, en le rendant recyclable. 34 BIBLIOGRAPHY Carlo Monti, Riccardo Roda (a cura di), Costruire sostenibile: il Mediterraneo, Firenze, Alinea, 2001 Massimo Giovannini, Daniele Colistra (a cura di), Le citta del Mediterraneo: alfabeti, radici, strategie: atti del 2. Forum internazionale di studi Le città del Mediterraneo, Reggio Calabria 6-7-8 giugno 2001, Roma, Kappa, 2002 Roberto A. Cherubini, CSIAA_Docks Reloadea, Roma, Palombi & Partner, 2007 Eugenio Arbizzani, Tecnologia dei sistemi edilizi, Progetto e costruzione, Repubblica di San Marino, Maggioli Editore, 2008 Zoran Djucanovic, Roberto A. Cherubini, Jelena Zivkovic, Città, fiumi, margini fluviali/ Roma, Belgrado, Istituto italiano di cultura a Belgrado, Belgrado, 2008 John May, Architettura senza architetti, Guida alle costruzioni spontanee di tutto il mondo, Milano, Rizzoli, 2010 Maja Gavric, Abitare l’acqua Architettura galleggiante, Tesi di Dottorato di Ricerca in Architettura, teoria e Progetto, Università degli Studi di Roma “La Sapienza”, 2010 Ernst Neufert, Enciclopedia pratica per progettare e costruire, Nona edizione, Milano, Ulrico Hoepli Editore, 2013 Fabrizio Cumo, Adriana S. Sferra, Elisa Pennacchia, USO DISUSO RIUSO Criteri e modalità per il riuso dei rifiuti come materiale per l’edilizia, Gorgonzola (MI), Franco Angeli (EDILIZIA/Studi), 2015 35 Disclaimer This report was conducted in the context of the GREAT Med project. This publication has been produced with the financial assistance of the European Union under the ENPI CBC Mediterranean Sea Basin Programme. The contents of this document are the sole responsibility of Sapienza and can under no circumstances be regarded as reflecting the position of the European Union or of the Programme’s management structures. 36
