Projet de recherche "BOUILLOTTE" : à la recherche d’un nouveau paradigme du confort thermique sobre en ressources et low tech à Roubaix (59)
Programme : Projets de Recherche, Développement ou Innovation (RDI)
Mots-clés : Changement climatique / Economie circulaire / Déchets / Urbanisme / Bâtiment / Eco-conception
Contexte : L'opération « BOUILLOTTE » est un projet de recherche partenarial mené par l’association Zerm, l’Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA HDF) / Laboratoire LAMIH, située en périphérie de Valenciennes, et la Ville de Roubaix. Zerm est un collectif d'architecture qui a un rapport à l'espace structuré autour de trois grands axes : réemploi, réhabilitation, low-tech. Le LAMIH est un laboratoire en tutelle mixte CNRS-UPHF (Université Polytechnique Hauts-de-France) présent sur le site de l’INSA HDF. La Ville de Roubaix, quant à elle, mène depuis 2014 une politique inscrite dans une stratégie Zéro Déchet afin de diminuer son impact sur les ressources et d’augmenter le reste à vivre de ses concitoyens. En 2018, la Ville de Roubaix œuvre dans l’économie circulaire et au travers des lieux Totem souhaitant offrir des lieux d'expérimentations immersives liées à la transition écologique, au low tech et la frugalité. La ville met à disposition un de ses sites pour cette opération : le couvent des clarisses. Zerm occupe ce bâtiment depuis 2019 suite à un appel à projets lancé par la ville de Roubaix pour une occupation transitoire. Zerm a aménagé une base vie pour son activité bureaux, ateliers de construction, cuisine, salle d’eau dans ce lieu historique et délicat à chauffer. Une seconde thèse en architecture sera intégrée dans le projet, complémentaire de la première, et portée par ZERM de manière à assurer à la recherche un déroulement transdisciplinaire entre architecture et science de l’ingénieur. Cette seconde thèse fait l’objet de recherche de financement complémentaire. L'ADEME devra être informée dès que possible des co-financements sollicités et obtenus.
Description : L'opération consiste à explorer des stratégies permettant d’obtenir un confort thermique en partant d’une dépense énergétique et technologique minimum. Opérer dans une frugalité de dépense, de fonctionnement, de maintenance et de matériaux est un contrepied à la dépense énergétique et technologique de plus en plus présente dans l’habitat. BOUILLOTTE part du principe qu’une solution uniquement technologique ne permettra pas d’établir un modèle de société durable. Il s’agit d’appréhender le confort thermique et la performance énergétique en se concentrant sur le corps humain et sur les conditions de son bien-être plutôt que sur les qualités du bâtiment de manière absolue. On s’efforce couramment de garantir un confort sur l’intégralité des volumes bâtis, en réduisant les consommations d’énergies avec la recherche d’une performance exprimée en kWh/m²/an, mais pas nécessairement en kWh/habitant/an. La réflexion du présent projet vise donc à explorer une approche de la réhabilitation qui place l’humain au centre des enjeux, en puisant autant dans l’histoire de l’architecture passée que dans les options technologiques en cours de développement aujourd’hui. En détail, le projet de recherche, subventionné ici, sera articulé autour d’un doctorant au laboratoire LAMIH et comporte 6 lots détaillés ci-dessous : Lot 1 : coordination (Responsable : Zerm) Les objectifs du lot 1 sont la coordination des différentes parties prenantes du projet et le suivi : de faire en sorte que toutes les dimensions du projet soient respectées en conservant en ligne de mire les documents de suivis et les délais. Lot 2 : Etat de l’art (Responsable : Zerm) Le lot 2 consiste à mener une recherche transversale destinée à répertorier et catégoriser les différentes initiatives existantes de réhabilitation low tech et frugales, les expérimentations existantes menées sur ce sujet et le degré d’analyse de leur comportement thermodynamique. Certains projets sont d’ores et déjà identifiés et la recherche permettra de compléter ce répertoire. Plusieurs professeurs et chercheurs de l’ENSAPL sont sollicités pour participer à ce répertoire et l ’association Habiter2030 apportera également son soutien pour cette phase. La liste des aménagements à tester découlera de l’état de l’art et se constituera au lancement du projet mais, a priori, les aménagements testés concernent les revêtements textiles (tapisseries, tapis, revêtements de sols mobiles, toile tendue, rideaux séparatifs, etc.), le mobilier (impact thermique des meubles, bibliothèque, meubles thermiques comme les Kotatsu, crédences en bois, chaises baldaquin, lit clos ou baldaquin etc.), les dispositifs techniques “greffés” (héliostat, doubles fenêtres, storm window, stores, etc.) et les dispositifs de correction thermiques (isolation amovible, sous espaces amovibles, flocage, mur inertiel à proximité d’une zone d’usage, etc.). L’usage de textiles pour réduire les espaces par cloisonnement pendant les périodes hivernales en particulier est une solution low tech et low cost qui permet de concentrer les apports internes (équipements) dans un plus petit volume mais qui potentiellement permet également d’augmenter le nombre d’usagers en regroupant les usages dans cet espace réduit. Les espaces sacrifiés deviennent alors des espaces tampons qui, même s’ils ne sont pas forcément utilisables (ou différemment) pour des raisons de confort, limitent les déperditions de la zone cloisonnée avec les textiles. Lot 3 : Modélisation de solutions (Responsable : LAMIH) Une première tâche consistera à modéliser les bâtiments et à minima les bâtiments sur lesquels seront testées les solutions dans les lots 4 et 5 (Couvent des Clarisses à Roubaix et le bâtiment 1950 du Centre d’Expérimentation en Bâtiments Durables de l’INSA HDF). Ces bâtiments test seront soumis au stimuli climatique extérieur sur une année complète et les performances seront évaluées dans une configuration non réhabilitée de façon à établir des cas de références. La seconde tâche sera la plus conséquente et aura pour objectif de modéliser les solutions de réhabilitation à l’intérieur des bâtiments qui auront été imaginées dans le lot 2. Plusieurs comportements physiques seront modélisés comme la capacité d’un textile à se comporter comme un écran aux transferts radiatifs pour limiter les effets rafraîchissants de parois froides ou pour réduire les apports solaires directs, en les réfléchissant ou en les absorbant pour les diffuser ensuite de manière convective. L’objectif est de trouver les configurations les plus appropriées à l’optimisation des performances. Le projet est axé principalement sur les bâtiments anciens, il s’avère donc que la problématique principale à traiter serait le confort d’hiver à partir du moment où les solutions apportées sont amovibles. Lot 4 : Expérimentation “Laboratoire” de solutions techniques partielles ou complètes (Responsable : LAMIH) Le lot “Expérimentation Laboratoire” a pour objectif de caractériser les différents phénomènes physiques mis en jeu dans les différentes solutions envisagées (en particulier dans le lot 2). Pour cela des bancs d’essais seront développés et réalisés, de l’instrumentation sera déployée, afin de stimuler les éléments à tester et de mesurer les grandeurs thermodynamiques qui permettent à la fois de renseigner les conditions limites des modèles mais également les valider dans les mêmes conditions de stimuli que l’expérimentation. Différentes expérimentations sont envisagées avec un développement de bancs d’essais spécifiques. La caractérisation du comportement des tissus comme solution de cloisonnement d’espaces avec comme objectif de réduire le besoin de chauffage sera une des expérimentations à mettre en œuvre. Ce banc devra pouvoir être capable de reproduire un cloisonnement d’espace avec différentes conditions thermiques et d'évaluer les transferts thermiques entre eux ainsi que les transferts de masse. Les conditions de rafraîchissement seront abordées mais il s’avère que pour des bâtiments inertiels à réhabiliter, ce sont essentiellement les conditions hivernales qui génèrent des coûts énergétiques significatifs ainsi que du potentiel inconfort. Lot 5 : Expérimentation sur site ( Responsable Zerm) Ce lot concerne la réalisation, l’instrumentation et l’analyse de certains prototypes en échelle réelle, sur un temps suffisamment long et avec des situations d'occupation variées. A cette occasion, il est prévu de mettre en place un questionnaire destiné au public et qui pourra inclure des critères comme âge / morphologie / sexe / état de santé physique et mental (stress, détendu…) qui pourra être croiser avec les paramètres physiques mesurés lors de leur visite (températures d’air, de surfaces, hygrométrie, vitesse d’air, etc.). Ce retour d'expérience sera encadré par une équipe de sociologues mandatés sous forme de mission ponctuelle. Une période et un protocole d’analyse seront définis en amont afin de s’assurer de récolter toutes les informations nécessaires à l’estimation du comportement thermodynamique de l’ouvrage et à la comparaison avec la modélisation. Ces expérimentations vont se faire sur deux sites : le site du Couvent des Clarisses à Roubaix et le bâtiment 1950 du Centre d’Expérimentation en Bâtiments Durables (CEBD) de l’INSA HDF. Ces sites permettent déjà d'expérimenter un large panel d’usages (sommeil, cuisine, alimentations, événementiel, travail de bureau, travail d’atelier, sport, expositions, conférence, concert, espaces extérieurs, formation, réunion, etc.) et de type d’espaces (différentes époques de construction, tailles d’espaces, matérialités, expositions, hauteur, cultures constructives, etc.) Lot 6 : Valorisation – Diffusion ( Responsable : Ville de Roubaix) Roubaix est une ville pilote en économie circulaire, lauréate d’un protocole de partenariat avec l’ADEME nommée « Démonstrateur national de la conduite du changement » La Ville de Roubaix s’engage dans le cadre du projet à sensibiliser et former ses agents aux nouvelles façons de rénover et construire qui émergeront de ces travaux. Le LAMIH réalisera à minima une publication scientifique internationale et participera à au moins un congrès international. Zerm s’engage à mettre à disposition une explication claire des expérimentations en cours sur site de manière à l’expliquer à un large public notamment au sein d’évènements au couvent des clarisses.
Objectifs et résultats attendus : Le calendrier prévisionnel de l'opération est précisé dans l'annexe technique du contrat. En cas de financement par l'ADEME en-cours du projet de la seconde thèse rattachée au bénéficiaire ZERM, le bénéficiaire devra en informer l'ADEME. Les dépenses rattachées au financement de ce thésard (et donc les charges connexes) seront déduites de l'aide.
Bénéficiaire : INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES HAUTS-DE-FRANCE
Localisation : Aulnoy-lez-Valenciennes, Hauts-de-France, FRANCE
Début : 01/11/2024 — Durée : 48 mois
Budget total : 524557.45 € — Aide ADEME : 199801.67 €
Statut : Suivi du projet