Nouvelle Architecture contre la Changement Climatique (et pour vivre mieux!)

Antonio Ruiz de Elvira, Universidad de Alcalá (Madrid)

Au cours de cette décennie, entre 55 et 60 % de la population de la planète vivra dans des villes, dans des bâtiments conçus par des architectes et des ingénieurs civils.  Environ 75% des dépenses énergétiques de l’humanité sont effectuées dans et entre les villes.

Si nous voulons arrêter le changement climatique, nous devons changer la façon dont les bâtiments et les villes utilisent l’énergie.

Vivre, c’est dépenser et dissiper de l’énergie. La dissipation est inévitable, en raison de la deuxième loi de la thermodynamique, alors que le maintien de la vie nécessite une dépense constante d’énergie.

Les bâtiments d’aujourd’hui consomment beaucoup d’énergie, mais la quantité utilisée peut être radicalement réduite, et le reste, si nécessaire, peut-être obtenu sans brûler de carbone.

Une part très importante de l’énergie utilisée par les bâtiments est investie dans leur chauffage en hiver et leur refroidissement en été. L’idée est d’assurer une température comprise entre 18 et 22ºC aux personnes qui se trouvent à l’intérieur, que ce soit pour y vivre ou pour travailler.

Un thermos de café le maintient à 98ºC même si la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur peut être de 110ºC, ou inversement, il peut maintenir l’eau à 0ºC alors que l’extérieur est à 45ºC.  L’idée est d’empêcher le flux d’énergie (chaleur) de traverser ses parois dans un sens ou dans l’autre. Dans les bouteilles thermos, cela est réalisé au moyen de deux parois réfléchissantes entre lesquelles un vide considérable a été créé.  

Il n’y aurait pas beaucoup de problème à faire de même avec les bâtiments, mais les parois doubles avec du vide entr’elles sont très fragiles. Heureusement, l’air calme conduit très mal la chaleur, comme le savent bien ceux qui portent des pulls ou des manteaux de laine. L’idée est de tapisser les bâtiments à l’intérieur et à l’extérieur avec des éléments remplis d’air qui ne peut pas circuler: laine de mouton, laine de verre, laine de roche.  Aujourd’hui, nous avons toute sorte d’éléments de construction avec ces matériaux qui nous permettent de n’avoir qu’un minimum de perte de chaleur à travers les murs. Toute personne qui va acheter un étage, une partie d’un bâtiment, doit, pour sa propre économie, vérifier comment les murs sont faits et demander au constructeur un test de flux d’énergie à travers eux.

Par exemple, un jour où la température extérieure est de 0°C, un mur de 15 m2 tourné vers l’extérieur ne doit pas perdre plus de 80 watts, 2 kwh par jour, soit 0,40 euros. Tout montant supérieur à cette quantité doit donner lieu à une réclamation et à un non-paiement au constructeur.

Les fenêtres doivent être à double vitrage afin de maintenir une couche d’air entre les vitres d’une épaisseur maximale d’un centimètre pour empêcher le mouvement de l’air. Une fenêtre de 2 m2, à double vitrage, perdrait ou gagnerait encore 80 watts, mais si nous mettons du triple vitrage, avec chacun des trois verres d’une épaisseur qui n’est pas un multiple entier de l’autre, par exemple, 5, 7 et 9 millimètres, nous aurons une perte ou un gain de 40 watts et une isolation presque parfaite contre les bruits extérieurs, comme valeur ajoutée.

Cette petite quantité d’énergie perdue en hiver est compensée en chauffant les murs de la pièce au moyen d’un système standard de plaques de plâtre avec des mini tubes à travers lesquels l’eau circule à des températures d’environ 30ºC, l’eau ayant été chauffée au moyen d’une pompe à chaleur qui a extrait l’énergie de l’air froid extérieur, le refroidissant, et mu par l’énergie électrique obtenue à partir de cellules solaires.    De la même manière, une pièce peut être refroidie au moyen de ce système de petits tubes, dans lesquels circule de l’eau à 10ºC, l’eau ayant été refroidie par la même pompe à chaleur fonctionnant en sens inverse.

Cela semble un peu compliqué, mais l’électricité était compliquée il y a 140 ans, ou la téléphonie il y a 100 ans, et aujourd’hui, ce sont des choses tout à fait normales que tous les constructeurs installent.

Aujourd’hui, dans le code technique de la construction en vigueur en Espagne, il est obligatoire d’installer des systèmes solaires de production d’eau chaude dans tous les bâtiments. Compte tenu de la forte baisse du prix des cellules photovoltaïques, il semble évident qu’il faudrait ajouter à ce code technique une clause exigeant l’installation d’autant de ces cellules que les toits des bâtiments le permettront.

L’urbanisme est une autre question architecturale qui devrait contribuer à freiner le changement climatique. Nous vivons dans des villes qui ont été construites selon un schéma datant d’il y a environ 6 000 ans : les gens se concentraient à l’intérieur d’une enceinte murée avec très peu de portes. Ils la quittaient le matin et y revenaient à la tombée de la nuit et de même avec le flux inverse. Ces villes ont été construites comme des entrepôts de céréales et d’autres produits énergétiques et il était nécessaire de les envelopper des murs pour défendre ces produits contre les prédateurs extérieurs.

Aujourd’hui, les villes ne sont plus des réserves d’énergie et si elles subissent des attaques, celles-ci sont faites à partir de l’air, les remparts sont donc devenus obsolètes. Cependant, il existe encore des remparts sous forme de périphériques, comme le M40 et le M50 à Madrid, avec un très petit nombre de passages pour les traverser.

Pour savoir comment organiser une circulation sans embouteillages, on peut regarder le corps des animaux et des plantes, et dans l’exemple le plus proche, notre propre corps.  Les embouteillages sont créés sur les routes lorsque la section du canal d’écoulement est réduite. Dans le corps humain, l’aorte réduit sa section, mais les branches s’ouvrent de sorte que leur section combinée est supérieure à celle du canal d’entrée, et ainsi de suite jusqu’aux capillaires qui fournissent le sang aux cellules.

Il n’y a pas de bouchons dans la circulation du sang dans le corps des animaux.

En laissant pour des paragraphes suivants, ou d’un autre post l’idée d’une nouvelle organisation du travail qui élimine la nécessité de se déplacer constamment de l’extérieur vers l’intérieur de la ville et vice versa, un moyen simple de réduire les embouteillages, et l’immense dépense d’énergie qu’ils impliquent, est de multiplier par un facteur important le nombre de portes dans les murs qui entourent les villes aujourd’hui : Les rocades comme la M40 et la M50 à Madrid, par exemple, et d’autres routes similaires dans d’autres villes du monde. Une fois les portes ouvertes, divisez les canaux d’entrée et de sortie (les rues) en un très grand nombre d’itinéraires capillaires multi-connectés vers chaque point, en évitant toujours les entonnoirs.

En outre, en 2020, faut-il s’attendre à une circulation quotidienne intense à l’entrée et à la sortie des villes ? Il est évident que le personnel des usines, les grossistes et les transporteurs doivent déménager.

Mais, est-il nécessaire qu’un responsable de la comptabilité d’une entreprise, un avocat, un économiste, etc. se rende chaque jour dans le même bâtiment avec d’autres personnes de la même entreprise? L’on peut travailler à la maisons, et dans les bureaux auxiliaires dans des noyaux non hiérarchisés qui composent une agglomération.

Une majorité du trafic de passagers et même de fret peut être assuré par des convoyeurs parallèles dont la vitesse augmente vers leur centre, de sorte que les voyageurs peuvent passer de l’un à l’autre sans perturbation. Si les convoyeurs augmentent leur vitesse de 5 km/h (la vitesse d’une personne qui marche) en 5 km/h, les passagers peuvent accéder au convoyeur rapide en une série de 12 sauts, et vice-versa. Les noyaux de la conurbation doivent être connectés entre eux tous ensemble, en fuyant les hiérarchies et en copiant le système multi-connecté de l’Internet.

En outre, le transport de grandes quantités de marchandises entre des points éloignés, comme Barcelone ou Bilbao et Madrid, par exemple, en Espagne, peut être effectué au moyen de tubes pneumatiques d’un diamètre de trois mètres, dans lesquels le vide a été fait, et dans lesquels circulent automatiquement des conteneurs cylindriques. Le coût énergétique de cette solution est minuscule, et peut plus que compenser l’investissement initial dans la construction des tunnels.

On peut faire valoir que ces solutions ne sont pas encore opérationnelles et peuvent ne pas avoir de résultats positifs. Mais ce raisonnement n’est pas très intelligent. Si on aurait appliqué cette logique nous serions encore au stade de chasseurs-cueilleurs. Si les rois Isabelle et Ferdinand d’Espagne avaient dit à Christophe Colon : « Votre idée ne marche pas », comme l’ont dit d’autres rois, l’Amérique n’aurait pas été découverte. Le rejet des idées de Galilée aurait fait reculer la science de 2000 ans.

Il faut essayer de nouvelles idées, surtout lorsque le fait d’insister sur de vieilles idées et schemas, comme celui des villes médiévales dans lesquelles nous vivons encore, ne fonctionne pas.

Les bâtiments bien isolés contre les transferts d’énergie et des connexions intelligentes entre les nœuds urbains non hiérarchisés réduisent la consommation d’énergie par un facteur d’au moins 10, l’énergie résiduelle nécessaire étant fournie par des centrales solaires. Ce sont les meilleures solutions contre le changement climatique, elles sont réalisables et peu coûteuses. Nous devons commencer à les mettre en œuvre.

Antonio Ruiz de Elvira est Professeur de Physique Appliqué à Université de Alcalá, spécialiste de l’énergie liée au changement climatique.

e-mail: ant@not-clima.es

BLOG: El porqué de las cosas : http://climayciencia.com/