Grammaire pour une ville neutre en carbone et résiliente

(1) Tirer parti de l’existant
Massifier la réhabilitation du stock
Utiliser des matériaux privilégiant la performance carbone
Exploiter les ressources énergétiques locales


À l’heure de l’objectif de neutralité carbone à horizon 2050, portée par le Plan Climat Air Énergie parisien, la grammaire ici développée vise
à éclairer quelques-uns des leviers pour tendre vers la ville neutre en carbone et résiliente. Ces leviers concernent tous les systèmes de
la Ville, à travers la matière et l’énergie qu’elle nécessite, mais aussi avec des actions visant une meilleure résilience vis-à-vis des changements climatiques. Elle a été développée à partir de travaux passés et actuels de l’Apur. Elle est un ensemble dynamique qui a vocation à s’enrichir régulièrement pour alimenter un PLU Carbone Climat. S’inscrire dans une stratégie Carbone Climat permet de mobiliser l’ensemble des
potentiels d’un système urbain et en particulier de réintégrer une dynamique qui s’appuie sur le triptyque social / environnement / territoire.

Introduction

L’objectif de neutralité carbone implique de changer de paradigme, d’adopter une pratique plus souple et moins dogmatique où la performance carbone prime.

Boulevard Jules Ferry (XIe arrondissement), projection en 2050 : l’immeuble de grande hauteur est devenu un immeuble ressource producteur d’énergie. Les eaux de pluie circulent dans un bassin. Les jardins se sont étendus et accueillent de l’agriculture urbaine. © Céline Orsingher

Les grandes villes du monde se réinventent pour s’adapter aux évolutions planétaires du climat. Que sera Paris en 2050 à l’aune du double objectif de neutralité carbone et de renforcement de sa capacité de résilience ? Tout autre que celui d’aujourd’hui ? Dans les années 1850-1860, la capitale amorce une métamorphose qui la bouleverse. Idem après la Seconde Guerre mondiale quand les idéaux modernes bousculent son urbanisme et son architecture. Au début du troisième millénaire, le développement durable en réponse à l’évolution mondiale du climat appelle une nouvelle mue, radicale, dont l’ampleur traduira l’engagement de chacun. Comme toutes les villes, Paris doit trouver en son sein une part croissante de ses ressources énergétiques, alimentaires, et matérielles.
La ville passée au scanner se révèle une constellation de systèmes. En les interrogeant, les enjeux climatiques les mettent en tension, montrent que leur efficacité dépend de leur mutualisation, de leur synergie, à l’image du croisement des réactions chimiques en chaîne du métabolisme des êtres vivants. Désormais, il convient de penser et d’enclencher les mutations de Paris à partir des sujets liés à l’environnement : Il ne s’agit plus seulement de planifier les formes urbaines, mais de libérer des potentiels d’évolution, présents sous nos yeux et sous nos pieds.
Comme le rappelle le bilan carbone de la Ville, toute action humaine est émettrice de carbone localement et/ou à des milliers de km. La prise en compte de cette globalité implique de changer de paradigme, d’adopter une pratique plus souple et moins dogmatique où l’atteinte d’objectifs par exemple énergétiques dans la construction ou la réhabilitation de bâtiments doit être aussi considérée du point de vue des émissions de gaz à effet de serre. Une opération doit pouvoir être considérée en tenant compte de son environnement, de ses voisins. Privilégier la performance carbone doit s’imposer. Agir, c’est considérer ce qui est là comme une ressource, et ce que l’on va réaliser, comme une ressource pour le déjà là. Paris aujourd’hui, c’est 2 190 327 habitants, une superficie totale de 105 km² y compris les bois, traversée par 1 700 km de voies. Ce sont aussi 127 000 bâtiments, 121 millions de m2 construits, 105 000 arbres d’alignements, 2 500 hectares d’espaces verts et 3 200 hectares de toitures, dont 460 végétalisables. 10 % du territoire parisien fait aujourd’hui l’objet d’opérations de rénovation urbaine qui constituent autant d’opportunités pour continuer à introduire de nouvelles manières de penser et produire la ville. Mais c’est surtout la ville existante qui doit évoluer : plus de 90 % des immeubles de 2050 sont déjà bâtis, et les espaces publics font leur mutation vers davantage de résilience.


La trajectoire carbone pour atteindre la neutralité en 2050
© Mairie de Paris

Tirer parti de l’existant

Les émissions de gaz à effet de serre peuvent varier de 1 à 5 entre une réhabilitation et une construction neuve. Pour cette raison simple, il convient de tirer parti au maximum de l’existant en évitant autant que possible l’acte de démolition. S’appuyer sur la flexibilité des programmes, pouvoir transformer des bureaux en logements, et vice-versa, des crèches en équipements à destination des personnes handicapées, ou de tout simplement ne pas détruire de logements comme cela a été le cas pour la Tour Bois le Prêtre constituent des pratiques à privilégier.

Paris au fil des siècles s’est reconstruite sur elle-même, avec ses propres matériaux. C’est avec cette histoire qu’il s’agit de renouer car si aujourd’hui, le réemploi des matériaux ou leur recyclage peuvent être des thèmes plus ou moins traités dans certains chantiers, ils ne sont que rarement intégrés dès la conception. Ce qui à première vue pourrait relever du bon sens constitue en fait aujourd’hui encore de l’innovation dans le contexte très normé de la construction : il est toujours plus simple de considérer la matière comme un déchet plutôt que comme une ressource puisqu’à ce moment-là, il faut pouvoir la stocker en attendant de lui trouver un exutoire ; le recyclage même de la matière coûte encore aujourd’hui moins cher que le réemploi. Autant de freins à lever pour favoriser l’utilisation de cette matière présente en favorisant le développement de filières adaptées.

Tour Bois le Prêtre (XVIIe)

L’opération de réhabilitation de la tour de logement Bois-le-prêtre a été réalisée en 2009, il s’agit de la 2ème opération de réhabilitation thermique de cet ensemble, la première datait des années 1990 dans le cadre des financements Palulos. La réhabilitation de 2009 consiste à proposer une alternative à la solution standard de l’ETICS - isolation thermique extérieure sous enduit - déjà employée lors du précédent chantier de réhabilitation grâce à l’adjonction de modules préfabriqués sur toutes les façades permettant la création de jardins d’hiver pour tous les logements. Le projet profite de la souplesse structurelle du bâtiment d’origine pour réaliser une amélioration de la qualité d’usage des logements. Ainsi un programme complet de réhabilitation a pu être mené sans isolant thermique, la qualité de l’habitat a été modifiée par l’ajout de nouveaux espaces de vie.
Ce programme complet permet d’éviter une opération de démolition / reconstruction au coût carbone toujours plus élevé que ceux de la réhabilitation
.

Tour Bois le Prêtre (XVIIe),
Équerre d’argent 2011 (Druot et Lacaton & Vassal)
© Apur

Morland Mixité Capitale


Centre Morland, IVe, David Chipperfield
© Olivier Riss

L’opération Morland Mixité Capitale, l’un des sites de la première saison de Réinventer Paris, constitue un autre exemple de valorisation du patrimoine bâti en prévoyant la réhabilitation de l’ancien centre administratif de 40 000 m² avec 11 usages différents : 199 logements sociaux ou privés (15 000 m²), un hôtel de 161 chambres avec bar et restaurant (10 600 m²), une auberge de jeunesse de 404 lits (4 150 m²), un marché alimentaire (500 m²), une crèche (800 m²), une piscine-fitness (1 750 m²), des bureaux (9 170 m²), un espace artistique (300 m²), des locaux commerciaux (1 000 m²) et des espaces dédiés à l’agriculture urbaine en toiture.
Le projet transforme ainsi le bâtiment en intégrant une diversité programmatique qui va optimiser l’usage des espaces, avec un objectif ambitieux de réemploi de l’existant.

Paris Habitat réalise sur le site de la caserne de Reuilly une opération d’aménagement comprenant 600 nouveaux logements issus de la transformation de bâtiments existants et de la construction de nouveaux bâtiments, des équipements et un nouveau jardin public.
L’existence d’équipements et de matériaux qualitatifs présents sur le site a poussé l’équipe de maîtrise d’ouvrage à intégrer le réemploi dans le projet, démarche facilitée par l’ampleur des réalisations programmées.

Pour cela, un inventaire des matériaux réemployables a été réalisé par Rotor, l’AMO réemploi retenu, ce qui a abouti à l’intégration in situ de certains matériaux dans les nouveaux projets : portes de placards réutilisées, cloisons de blocs sanitaires transformées en plans de travail, pavages...

Caserne de Reuilly (XIIe)


Caserne de Reuilly (XIIe)
© Christophe Jacquet – Mairie de Paris

Massifier la réhabilitation du stock

Optimiser la rénovation du bâti ?

Adapter les exigences de réhabilitation aux typologies bâties

La performance énergétique et la neutralité carbone d’un territoire sont des objectifs globaux. La question posée est de savoir comment traduire ces ambitions macroscopiques à l’échelle d’un programme de réhabilitation d’un bâtiment donné. Certains bâtiments sont très peu performants thermiquement mais facilement transformables et adaptables. On pense en particulier aux ensembles des trente-glorieuses qui ont été construits à une époque où les considérations énergétiques étaient totalement absentes des préoccupations des concepteurs. De plus les considérations patrimoniales qui pèsent sur ces bâtis sont moins souvent contraignantes que sur le bâti d’avant-guerre et donc les solutions d’interventions par l’extérieur peuvent être envisagées.

Dans de nombreux cas, les bâtiments des trente-glorieuses représentent un gisement d’économie important. L’objectif de 50 kWh / m² - objectif basse consommation - est très souvent envisageable sur ce parc. Les espaces libres parfois importants qui accompagnent les grands ensembles permettent une large palette d’interventions - interventions sur la toiture, sur les façades qui peuvent être épaissies – double peau –, et/ou rendues productives – ÉNRR, agriculture urbaine - qui facilite l’atteinte d’objectifs ambitieux.

À l’inverse, dans les tissus historiques parisiens, les modes d’interventions et les objectifs doivent être pensés différemment.

Des gains différenciés pour la rénovation thermique selon les typologies bâties.

Rapport entre la surface de murs intérieurs - ou aveugles -
et la surface totale de murs


© Apur

Les façades sur rue revêtent souvent un caractère patrimonial, facteur limitant pour l’isolation thermique extérieure. En revanche sur cour, les façades sont généralement peu ornementées et peu épaisses : les murs les plus fins rencontrés à Paris avoisinent les 13 cm, lorsqu’une ossature métallique a été employée ; elles se prêtent aisément à l’isolation extérieure. À Paris, on fait le constat que dans les tissus historiques, l’isolation extérieure sur cour représente un gisement très important. Par exemple, dans les typologies haussmanniennes, 60 % du linéaire de façade se retrouve sur cour contre 40 % sur rue. Dans les typologies plus anciennes de l’Ancien Régime, on peut atteindre 75 % de linéaire sur cour.
Au-delà de ces considérations quantitatives, les considérations qualitatives sur la nature des matériaux d’isolation interviennent également. Les matériaux ayant les meilleures analyses en cycles de vie sont les plus adaptés à la réhabilitation du bâti.
 

Rue Quincampoix (Ier) : Le rapport vaut 75 % pour les typologies de l’Ancien Régime

Rue St Vincent de Paul (Xe) : 60 % pour les typologies haussmanniennes triangulaires

Surfaces de murs à Paris selon les types (APUR, 2018)


Les gains liés aux rénovations au fil de l’eau - chaudières, vitrages, ventilations - appliquées à l’ensemble du corps bâti de Paris entraînent une baisse importante de consommation.

Conjuguées avec des travaux ciblés et adaptés - isolation extérieure des murs des cours et des pignons des bâtiments résidentiels, bouquet de travaux plus ambitieux sur la typologie 1949-75, la plus énergivore -, un exercice de modélisation a montré que les consommations liées au chauffage de ces bâtiments pouvaient ainsi être divisées par 21.

Utiliser des matériaux privilégiant la performance carbone

La réhabilitation thermique du bâti existant souffre encore aujourd’hui de nombreuses difficultés et dans bien des cas les gains énergétiques escomptés par les opérations sont décevants par rapport aux attentes initiales.

Exemples de désordres générés sur des bâtiments de faubourgs par l’application du triptyque
polystyrène — double vitrage — VMC rue du temple (IVe) / rue Saint-Denis (IIe)
© Apur

Réinterroger la performance énergétique

La logique réglementaire encadrant les pratiques de la réhabilitation thermiques a porté jusqu’à aujourd’hui sur le seul critère de performance énergétique. Ce critère apparaît de plus en plus comme insuffisant et l’impérative nécessité de réduire l’empreinte carbone des villes invite à réinterroger notre façon d’apprécier les dispositions réglementaires et incitatives.
L’objectif de neutralité carbone fait rentrer dans l’évaluation des projets le contenu carbone de la matière employée, notamment les matériaux d’isolation thermique. Lorsque seule compte la performance énergétique, alors le marché de la réhabilitation se concentre autour des isolants thermiques dérivés du pétrole comme les polystyrènes graphités qui ont sur le papier les meilleures performances. Lorsqu’intervient une comptabilité carbone globale, le coût carbone de production des matériaux doit être intégré mais aussi le coût de transport, la durée de vie du matériau et le coût carbone de son démantèlement. Dans cette logique de coût global ou analyse de cycle de vie des matériaux, d’autres filières sont valorisées comme les filières locales de matériaux biosourcés.
L’introduction du label E + C- a pour vocation la prise en compte de l’analyse de cycle de vie des matériaux dans l’évaluation de la conformité thermique des bâtiments. Ce nouveau dispositif est également censé se répercuter sur la réglementation thermique appliquée à l’existant.

Des matériaux biosourcés davantage en accord avec les pratiques de réhabilitation de l’ancien

Les plus gros déboires recensés dans les pratiques de la réhabilitation sont consécutifs de la volonté d’appliquer partout et tout le temps une solution unique à tous les types de bâtiments quels qu’ils soient. Le triptyque isolant polystyrène, double vitrage et ventilation mécanique contrôlée (VMC) a ainsi été décliné dans tous types de bâtiments sans autres considérations. Les plus grandes difficultés ont été constatées dans l’habitat traditionnel. Cet habitat, fait de matériaux tel le bois, le plâtre ou le calcaire, est fortement incompatible avec les isolants synthétiques étanches, tel le polystyrène, et des désordres pouvant aller jusqu’à l’insalubrité ont été produits par des solutions dites universelles de réhabilitation. L’introduction de critères relevant de l’analyse du cycle de vie (ACV) permet de valoriser des matériaux naturels tels les isolants bio-sourcés qui sont à même de constituer des solutions pérennes pour la réhabilitation du bâti.

Construction neuve

À Paris, l’emploi de matériaux bio-sourcés locaux, tel le bois, la paille, le chanvre émergent des opérations de constructions neuves. Le béton de chanvre apporte à la fois des qualités d’isolation thermique mais aussi une bonne inertie utile au confort d’été, et une capacité à évaporer l’eau contenue dans sa masse également utile au confort estival. Une approche multicritère reposant notamment sur l’ACV permet de valoriser ce type de filière de matériaux bio-sourcés.


École maternelle des Boutours à Rosny-sous-Bois, un exemple de bâtiment passif intégrant les principes bioclimatiques, le recours à des matériaux biosourcés locaux - bois-paille -, et de l’agriculture urbaine en terrasse. Architectes de la Ville de Rosny sous Bois (Emmanuel Pezrès, directeur de projet). © Jeanmoulinrosny

Exploiter les ressources énergétiques locales

Un plan local Énergie (PLÉ) pour Paris


Des gisements d’ÉNR & R ont été documentés dans l’étude Plan Local Énergie. L’évaluation des gisements de géothermie de minime importance et solaire devrait être approfondie dans le courant de l’année 2019.

Le plan climat parisien s’est fixé comme objectif pour 2050 un approvisionnement à 100 % en énergie renouvelable et de récupération (ÉNR & R), dont 20 % produits sur le territoire parisien. La déclinaison de cet objectif à l’horizon 2030 vise un mix énergétique composé de 45 % d’ÉNR & R dont 10 % seront produits localement. L’atteinte de cet objectif implique une réduction de la consommation énergétique de 35 % en 2030 et de 50 % en 2050 par rapport à 2004, un verdissement progressif et intégral des réseaux énergétiques approvisionnant Paris, mais aussi une forte mobilisation de l’ensemble des gisements locaux disponibles :

  • la géothermie : la température du sous-sol augmente avec la profondeur. La géothermie valorise cette énergie qui peut alimenter les bâtiments pour leurs besoins de chauffage et de rafraîchissement. À Paris, la géothermie dite ouverte offre le plus grand potentiel. Elle pompe l’eau chaude du sous-sol - jusqu’à 200 m -, en extrait les calories avant de la réinjecter dans la même nappe ;
  • le solaire : l’énergie solaire permet de produire de l’eau chaude et de l’électricité. Les panneaux sont montés sur des supports puis inclinés sur les toits plats ou intégrés dans la pente des toitures inclinées. La quantité de panneaux solaires installée peut être dimensionnée selon les besoins des occupants du bâtiment avec le développement de l’autoconsommation. Pour les immeubles à très grandes surfaces de toitures, la totalité de l’espace peut être consacrée à la production solaire avec l’implantation de centrales solaires. L’énergie produite a vocation à être redistribuée aux alentours ou sur le réseau d’électricité ;
  • la valorisation des eaux grises : les eaux grises sont les eaux usées des bâtiments : vaisselle, douches, lave-linge. La performance énergétique des bâtiments suppose d’endiguer les gaspillages à tous les niveaux. Ainsi cette eau grise souvent chaude déversée dans les égouts équivaut à rejeter de l’énergie en pure perte. La valorisation des eaux grises consiste de manière optimale à récupérer les calories avant le départ à l’égout par un échangeur thermique très simple en lien avec l’arrivée d’eau installé dans l’immeuble où à l’intérieur des égouts pour approvisionner des équipements comme les piscines pour lesquels les besoins en calories sont importants ;
  • l’éolien : dans des lieux bien exposés, les éoliennes peuvent participer à l’indépendance énergétique du territoire soit pour une production ponctuelle d’électricité soit pour remonter de l’eau de pluie stockée en pied d’immeuble.

Secteur Kellerman-Paul Bourget, restructuration du quartier, logements sociaux,
architecte KOZ
© Apur – Arnauld Duboys Fresney

Vers une hybridation du système énergétique

La valorisation croissante de l’exploitation des ressources locales doit permettre d’hybrider l’approvisionnement énergétique, aujourd’hui massivement le fait des grands réseaux énergétiques : 95 % de l’énergie importée. Ainsi, en évitant la sollicitation et les investissements sur ces réseaux, c’est l’impact en carbone et en ressources qui sera limité tout en contribuant à le rendre plus robuste et résilient. Paul Bourget (XIIIe), catalogue de solutions La ZAC Paul Bourget constitue un laboratoire de solutions basées sur l’exploitation des ÉNR. Le raccordement au réseau de chaleur de la CPCU ayant été jugé inadapté au regard de l’absence d’autres programmes à connecter, il a été décidé d’expérimenter et d’assurer le suivi de solutions basées sur la géothermie de surface couplées à des pompes à chaleur gaz, le tout combiné avec l’installation de panneaux solaires.

Le premier BÉPOS, rue Guénot (11e)

En 2013, la RIVP livre le premier bâtiment de logement social labellisé BÉPOS à Paris. Avec une orientation peu favorable au regard du niveau de performances visées, les prestations thermiques du bâtiment ont dû être particulièrement soignées. Panneaux solaires thermiques, dispositif de récupération de chaleur sur eau grise complètent l’installation de chauffage : chaudière gaz à condensation. Mais la complexité d’utilisation pour atteindre les performances promises et l’impact carbone des choix effectués encouragent à poursuivre la quête de solutions adaptées.

7 rue Guénot, XIe, Baudouin Bergeron Architectes
© RIVP




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Grammaire pour une ville neutre en carbone et résiliente
........Observatoire de la ville durable


 


Le troisième Plan Climat Air Énergie de Paris, adopté le 21 mars 2018, vise à faire de Paris une ville neutre en carbone d’ici 2050. L’Apur, qui travaille sur les thématiques environnementales depuis le début des années 2000 a souhaité à partir de ses travaux sur le cadre bâti, l’énergie, l’eau, le climat, les nouveaux modes de fabrique de la ville, dresser des éléments de grammaire pour contribuer à l’atteinte de cet objectif. Tirer parti au maximum de l’existant, massifier la réhabilitation des bâtiments, privilégier les matériaux bas carbone, exploiter les ressources locales, optimiser chaque m², végétaliser et valoriser le cycle de l’eau, et mutualiser constituent les 7 grands chapitres de cette grammaire. Autant de possibilités pour accompagner l’élargissement nécessaire des documents réglementaires vers un cadre carbone climat.





L’Apur, Atelier parisien d’urbanisme, est une association loi 1901 qui réunit autour de ses membres fondateurs, la Ville de Paris et l’État,
les acteurs de la Métropole du Grand Paris.

Grammaire pour une ville neutre en carbone et résiliente
Directrice de la publication : Dominique Alba
Étude réalisée par : Paul Baroin, Julien Bigorgne, Olivier Richard
Sous la direction de : Paul Baroin et Olivier Richard
Cartographie et traitement statistique : Apur

apur.org