Résilience et adaptation du bâti au changement climatique : 5 domaines et 15 leviers

Par Alliance HQE GBC France

Comment bâtir aujourd’hui pour un bâtiment résilient et adapté au changement climatique ? L’été 2024 a été le plus chaud jamais mesuré sur la planète  - source l’observatoire européen Copernicus. Au risque d’en payer le prix fort, nos sociétés ne peuvent se permettre d’attendre la survenue d’évènements climatiques graves et répétés comme les canicules, l’épuisement des nappes phréatiques, les sécheresses et inondations, etc.

Pour aider les décideurs de l’aménagement urbain à mieux appréhender la résilience et l’adaptation pour le cadre bâti et agir, l’Alliance HQE-GBC France publie « le cadre de définition de la résilience et de l’adaptation pour le cadre bâti ».

Ce document propose un langage commun et une vision structurante afin d’accompagner les acteurs et leur faciliter la mise en œuvre opérationnelle dans les secteurs de la construction et de l’aménagement.

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La résilience est un concept pluriel et systémique

L’Alliance HQE-GBC a proposé ce cadre de définition qui expose les enjeux du changement climatique pour l’environnement bâti et propose 5 domaines et 15 leviers d’actions pour un cadre bâti plus résilient, afin d’encourager les décideurs de l’acte de bâtir à agir.

Au risque d’en payer le prix fort, nos sociétés ne peuvent se permettre d’attendre la survenue d’évènements climatiques graves et répétés. La résilience ne consiste pas uniquement à subir et résister aux aléas climatiques, mais également à les anticiper, à les préparer, à savoir s’en remettre.

Appliquée au cadre bâti, c’est-à-dire aux lieux de vie des êtres humains, la résilience touche de nombreuses sphères étroitement mêlées. En effet, si les bâtiments peuvent résister aux chocs, les quartiers, et les villes doivent participer à en atténuer les effets. La résilience du cadre bâti inclut avant tout la résilience pour ses utilisateurs pour assurer leurs besoins vitaux et de confort.

Les leviers concrets doivent pouvoir être appliqués sur les bâtiments déjà existants compte-tenu que 80% des bâtiments qui constitueront le cadre bâti de 2050 existent déjà.

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Concept et définition générale

Bâti et changement climatique …

Face à l’ampleur des phénomènes et les conséquences du changement climatique liées à l’augmentation des GES dans l’atmosphère mais aussi à l’érosion des ressources naturelles et de la biodiversité, il est nécessaire d’engager des évolutions structurelles, systémiques et culturelles. Les villes et leurs habitants doivent se préparer à faire face aux crises et à s’en remettre le plus rapidement possible.

Dans ce cadre, le secteur de l’urbanisme et de la construction a un rôle prépondérant à jouer : la fabrique de la ville, la géométrie et les fonctions urbaines, la robustesse et l’adéquation des bâtiments au climat local (notamment via leur implantation qui joue un rôle important dans les masques solaires, les flux d’airs, potentiel d’extension, ...) sont autant de champs d’actions qui permettront de relever les enjeux de l’adaptation au changement climatique.

 … de l’atténuation comme prérequis …

Face au défi climatique, la position du secteur du bâtiment est stratégique car, s’il représente une part très importante avec environ 25% des émissions nationales, il a aussi la capacité de les réduire dans un délai relativement court par rapport aux secteurs de l’énergie ou des transports, en particulier en travaillant sur les bâtiments existants. La prise en compte du carbone s’est d’ailleurs beaucoup accélérée ces dernières années avec l’entraînement de toute une filière soutenue par une réglementation ambitieuse : la RE 2020 qui sera bientôt en vigueur pour les bâtiments neufs.

Néanmoins ce sont tous les projets de rénovation et de construction, de bâtiments, d’infrastructures et d’aménagements qui doivent s’inscrire dès à présent dans une trajectoire 2°C, voire 1,5°C afin de minimiser toute contribution au changement climatique.

 … à l’adaptation comme nécessité …

Les processus de dérèglement climatique étant engagés, les acteurs du cadre bâti doivent, dans leurs pratiques, tant de construction et de réhabilitation que d’usage, anticiper les changements qui s’annoncent pour se préparer aux nouvelles conditions de vie qui vont s’imposer à tous.  Aucun territoire n’étant désormais à l’abri de conséquences affectant la vie du quotidien ou d’événements catastrophiques, il ne s’agit plus uniquement de lutter contre, mais d’apprendre à vivre avec, afin de réduire les conséquences et la gravité de leurs impacts sur le cadre bâti, la performance économique et la qualité de vie.

… et à la résilience comme réponse à l’incertitude

Les phénomènes en cours étant inédits par leur ampleur et leur temporalité, tout n’est pas prévisible et l’environnement futur paraît de moins en moins déterminé.
L’existence d’incertitudes importantes sur les évolutions climatiques conduit à adopter une nouvelle démarche et à engager une réflexion conduisant non pas directement à l’adaptation, mais plutôt au développement d’une aptitude à l’adaptation.
En même temps qu’elle exige de prendre en compte de nombreuses contraintes (le poids de l’existant, les limites physiques ou économiques, des dépendances intersectorielles, systémiques, territoriales à différentes échelles), l’adaptation conduit à changer de niveau d’analyse, à envisager de multiples scénarios, mais aussi à éviter toute saturation dans l’emploi des ressources naturelles, et à rétablir une certaine flexibilité, pour gérer un futur incertain c’est-à-dire accroître la résilience environnementale.

Stratégie de résilience

La prise en compte de la résilience pour améliorer l’adaptation aux risques climatiques et la gestion de leurs conséquences peut se définir aux niveaux stratégique et opérationnel. Les leviers d’action proposés en seconde partie apporteront des exemples concrets et opérationnels de mise en œuvre et nous proposons ici les étapes la mise en place d’une stratégie de résilience pour le cadre bâti visant à réduire les impacts des risques.

Une stratégie de résilience ne saurait être pleinement efficace sans une identification et une évaluation exhaustive des risques climatiques et de leur impacts directs et indirects, mais également des forces et avantages des systèmes.

Cartographier les risques climatiques futurs pour le cadre bâti

A partir des scénarios de projection climatique, utiliser les résultats des modèles permet d’identifier à l’échelle du tissu urbain les grandeurs physiques pouvant représenter des risques pour le cadre bâti et ses occupants.

Evaluer la vulnérabilité du bâti

La vulnérabilité peut être liée aux choix de conception et d’aménagement, aux usages ou aux conditions des occupants ou autres facteurs de sensibilité. Quant à son évaluation, elle peut se faire par le biais de simulation, mesure, retex, ou d’appréciation des risques humains, matériels, financiers, …

Hiérarchiser les risques du cadre bâti

Etudier le cadre bâti en tant que tel, doit ainsi prendre en compte les fonctions critiques du cadre bâti, les impacts des risques sur ces fonctions et les interactions potentielles des différents systèmes.

Evaluer et prioriser les solutions d’adaptation et dispositions techniques, organisationnelles ou comportementales et définir la stratégie de résilience.

Les actions pour augmenter le niveau de résilience d’un système urbain doivent être détaillées et priorisées. Elles peuvent être mises en œuvre :

• Par anticipation afin de prévenir et éviter les risques, réduire l’exposition et la vulnérabilité (proactif).

• Au moment de la survenue d’un événement climatique, pour y faire face : résister, retarder, absorber, céder, mode dégradé … (réactif).

• Suite à un événement climatique pour un retour à la stabilité (palliatif) et pas forcément à l’état initial ; post-perturbation via un retour d’expérience afin d’évaluer le niveau de résilience du système dans une dynamique d’amélioration continue et de transformation pour gagner en résilience.

Le Céréma (1) représente l’évolution de la soutenabilité d’un territoire, soumis à une perturbation initiale (aléa climatique par ex.) en proposant trois grandes phases, qui peuvent se succéder ou être concomitantes :

■  La première phase correspond à la période qui suit immédiatement le choc : la manière dont le système réagit témoigne sa sensibilité au choc, qui dépend de sa capacité de résistance à l’impact et de sa fragilité (vulnérabilité) physique.
■  La deuxième phase démarre quand le système subit les effets de la perturbation et essaye de la gérer. Elle renvoie à la capacité à absorber la perturbation. Puis, le système réagit au choc et rétablit progressivement sa trajectoire : c’est la capacité à recouvrer qui entre alors en jeu. Cette seconde phase d’absorption-recouvrement constitue une phase d’ajustement progressif ou d’adaptation, incrémentale.
■  Enfin, la troisième phase est celle de la réponse transformatrice et correspond à la capacité du territoire à évoluer, à se transformer pour orienter sa trajectoire vers un nouvel équilibre caractérisé par une plus grande soutenabilité

[1] Boussole de la résilience, CEREMA (2020) – Adapté de Tendall et al. (2015).

Cadre de définition de la résilience et de l’adaptation au changement climatique pour le bâti

5 domaines et 15 leviers

Zoom sur le domaine CONDITION DE SANTE ET DE CONFORT

L’un des premiers enjeux du cadre bâti est d’assurer la santé, le confort et la protection des populations des menaces extérieures parmi lesquelles les événements climatiques, selon la vocation première de l’habitation de représenter un abri.
La santé et le confort des populations dépendent d’une multitude de critères, avec en premier lieu la température et la qualité de l’air. L’influence de la température sur la mortalité et sur le recours au soin est désormais établie.
Le cadre bâti, pour devenir résilient, doit donc prendre en compte ces critères de santé et de confort, quelles que soient les conditions météorologiques extérieures.

LEVIER -  Limitations des nuisances et pollutions

Les enjeux sanitaires à l’échelle des environnements bâtis englobent différents sujets. Des cadres et approches pour un Urbanisme favorable à la santé ont d’ailleurs participé à les recenser : les circulations d’air, la qualité de l’air ambiant et intérieur, l’acoustique, le confort lumineux, le confort d’été, la biophilie ou encore la gestion des nuisibles.

Dans ce domaine, il apparaît nécessaire d’encourager et faciliter l’évaluation quantitative et qualitative des impacts sanitaires des politiques publiques et des actions en faveur de l’adaptation au changement climatique, afin d’éviter la mal adaptation et de maximiser les co-bénéfices sanitaires et environnementaux. Des travaux et programmes de recherche permettant de confronter des données sanitaires, d’urbanisme, de météorologie afin de modéliser des cartes de risque sanitaire climatique pour prioriser les interventions doivent encore se multiplier pour mieux éclairer les choix.

En effet, le changement climatique pourrait augmenter les risques sanitaires dus aux maladies transmises par l’alimentation ou les vecteurs ou encore aggraver les pollutions locales en ville. Par exemple, la « micro-biodiversité » invisible, à la fois facteur de solution (absorption de polluants, etc.), mais aussi de risque (bactéries, etc.) est encore trop souvent absente des diagnostics ; les risques de prolifération des moustiques (en particulier moustique tigre) porteurs de maladies potentielles ne sont pas suffisamment pris en compte dans les actions de végétalisation, ou de retour de la présence de l’eau ou de milieux humides en ville.

Exemples d’actions :

Des pistes d’action existent pour diminuer à la source et réduire l’exposition aux nuisances et pollutions dans la perspective d’un environnement bâti plus résilient : 

• Consolider les outils de surveillance du confort thermique et de la qualité de l’air extérieur et intérieur.
• Appliquer les principes d’un urbanisme favorable à la santé et promouvoir une conception urbaine qui prend en compte les sources de nuisances et de pollution.
• Systématiser la prise en compte des enjeux sanitaires dans les diagnostics.

LEVIER - Confort thermique

Les ilots de chaleur urbains (ICU) sont des phénomènes aujourd’hui bien documentés et des approches qualitatives se développent pour en diminuer les impacts. Parmi les dispositifs de mitigation de l’ICU nous pouvons citer : la végétation, les espaces d’eau et de nature, l’orientation du projet, notamment l’orientation des rues par rapport aux vents dominants, l’ombrage des cheminements et espaces publics, la prise en compte de l’albédo des espaces construits ou le choix de revêtements clairs pour limiter le rayonnement, la diminution du rapport entre espaces construits et espaces libres plantés, la végétalisation du bâti pour profiter des bénéfices de l’évapotranspiration.

Dans les bâtiments les réglementations thermiques visaient principalement la production de chaleur, alors que les enjeux majeurs vont désormais concerner la production de fraicheur, la notion de confort d’été est introduite dans la prochaine RE2020.

A l’échelle des ouvrages il existe également un panel de solutions qui peuvent éviter le recours massif à la climatisation : systématiser les dispositifs occultants, rafraîchissement passif, inertie thermique des matériaux, végétalisation de la parcelle, etc.

Exemples d’actions :

• Former les professionnels du bâtiment et de l’aménagement du territoire sur les risques sanitaires liés à la canicule et renforcer la prise en compte du confort d’été sur le bâti en neuf et en rénovation.
• Créer des espaces verts et des zones d’ombre dans la ville pour structurer le territoire d’îlots de fraîcheur.
• Prévoir des espaces de rafraîchissement dans les bâtiments, en particulier ceux hébergeant des personnes vulnérables

FOCUS - OUTILS

L’augmentation déjà observée du nombre de jours de vagues de chaleur et épisodes de canicule plus fréquents et plus intenses oblige désormais à composer avec ces contraintes que ce soit à l’échelle des bâtiments ou de l’aménagement. (Sources et Ressources).
L’adaptation des bâtiments tant en construction neuve qu’en rénovation devient primordiale pour préserver le confort des occupants et limiter le recours systématique à la climatisation et des solutions techniques et technologiques existent.
On constate également le développement d’outils d’aide à la conception et à l’aménagement liés à des Système d’Information Géographique (simulations, modélisations, conception paramétrique, etc.) qui permettent des comparaisons de scénarios d’aménagement au regard notamment des enjeux d’îlots de chaleur urbains.

LEVIER - Mobilité et accessibilité

Les questions de mobilité sont également à intégrer afin d’assurer la possibilité de se déplacer en toutes circonstances et limiter l’exposition des personnes aux aléas (quand c’est possible), sans aggraver (voire en réduisant) l’impact des transports sur le changement climatique. Il convient donc d’adapter la mobilité aux enjeux climatiques.
Les questions d’accessibilité et de déplacements sont également à lier aux enjeux démographiques en lien avec le vieillissement de la population. Ce levier est également à actionner pour interroger l’accessibilité au moment des crises en mode dégradé, cette dernière pouvant être abordée par le biais des modes constructifs (ex. pilotis).

Exemples d’actions :

• Favoriser les mobilités actives et améliorer l’accessibilité aux transports non motorisés et en commun.
• Garantir l’accès aux soins et aux services d’urgence.
• Equipements en système de déplacement flottant (barques par ex) – inondation.
• Aménager des horaires et parcours de transport en fonction des horaires d’ensoleillement – canicules.
• Disposer de stocks d’essence.
• Faciliter d’accès à un système de santé robuste et à des soins de qualité formes urbaines, structures et composants.

Zoom sur le domaine SITE ET TERRAIN

Une stratégie d’adaptation nécessite de connaître les conséquences du changement climatique et un état des lieux régionalisé des vulnérabilités actuelles et à venir. A une échelle plus fine, un diagnostic de vulnérabilité de la ville, du quartier, du site, de la parcelle ou du bâtiment, pour comprendre l’exposition, et la sensibilité permet de mettre en lumière les risques et leur degré d’intensité. L’intensité des effets du changement climatique restant toutefois incertaine il est nécessaire de se préparer à toute éventualité, d’accepter un certain degré de risque et de développer des aptitudes à la résilience.

LEVIER - Données climatiques locales

La production de données sur les impacts du changement climatique a beaucoup progressé ces dernières années. Si les experts d’accordent sur les évolutions globales une large part d’incertitude demeure puisque le degré d’impact dépend de la vitesse à laquelle nos sociétés opéreront leur transition écologique mais aussi du lieu où il se répercute, toutes les régions du monde n’étant pas soumises aux mêmes risques climatiques.

Les fichiers météo, utilisés par exemple dans les simulations thermiques dynamiques, sont un moyen d’évaluer la résilience d’un bâtiment ou d’un aménagement sous contrainte climatique par des analyses de sensibilité selon des scénarios testés plus ou moins pessimistes.

Ils permettent ainsi de vérifier si un cadre bâti peut être résilient dans un contexte de réchauffement de 1,5°C en 2050 et s’il le sera toujours dans un contexte de réchauffement de 3°C, ou en 2100.

Exemples d’actions :

• Développer les connaissances et les partager.
• Utiliser des fichiers météo régionalisés prenant en compte les scénarios climatiques les plus pessimistes.
• Multiplier les analyses de sensibilité en conception et en exploitation.
• Améliorer et diffuser les outils de modélisation. 

FOCUS - « SCÉNARIOS PROSPECTIFS »

Le climat à venir est notamment fonction des émissions ou concentrations de GES et d’aérosols dues aux activités humaines. Le GIEC a défini quatre scénarios de référence, qualifiés de profils représentatifs d’évolution des concentrations de GES, d’ozone et de précurseurs des aérosols pour le XXIe siècle et au-delà, pour chacun desquels les climatologues déduisent les conditions climatiques et les impacts du changement climatique associés.

Différentes ressources sont déjà à disposition pour des projections climatiques régionalisées : 
•  Atlas mondial interactif du GIEC : https://interactive-atlas.ipcc.ch/
•  DRIAS les futurs du Climat pour la France : http://www.drias-climat.fr/

LEVIER - Gestion de l'eau

Les modes d’urbanisation et l’artificialisation accrue des sols sont en partie responsables de la vulnérabilité du cadre bâti face aux risques climatiques. L’aménagement et la gestion de l’environnement dans les milieux urbanisés à travers les services rendu par les écosystèmes (nourriture, gestion de l’eau, régulation de la température) constituent un axe d’amélioration de la résilience.

En matière d’adaptation au changement climatique, la désimperméabilisation ou la déminéralisation des espaces publics et patrimoines bâtis, en privilégiant l’infiltration des eaux de pluie joue un rôle central de plus en plus mis en œuvre dans les projets d’aménagement. La gestion durable et intégrée des eaux pluviales offre en effet de multiples avantages : baisse des volumes rejetés dans les systèmes d’assainissement, recharge des nappes phréatiques, lutte contre les phénomènes d’ilots de chaleur urbain avec création d’îlot de fraîcheur. Avec aussi la reconstitution du fonctionnement naturel des sols ou la végétation ces solutions sont reconnues pour leurs avantages en matière de réduction de l’exposition aux aléas (infiltration, barrières physiques, ombrages, etc.).

Exemples d’actions :

De nombreuses actions peuvent favoriser les services rendus par les écosystèmes :

• Désimperméabiliser lorsque cela est possible, ou minéraliser les espaces sans les perméabiliser (ex. de solutions matériaux poreaux, pavés drainant, dalles gazon, enrobés poreux).
• Privilégier les solutions alternatives aux ouvrages spécifiques pour la gestion des eaux pluviales.
• Protéger et recréer des zones humides.
• Connecter les corridors écologiques.
• Préserver et restaurer les habitats et les sols perturbés.
• Soutenir les solutions alternatives d’entretien des espaces verts et naturels (pâturage).

FOCUS - GESTION INTÉGRÉE DES EAUX PLUVIALES

Elle consiste à gérer la goutte d’eau au plus près de son point de chute, la garder en surface (pas de système enterré), éviter son ruissellement (qui cause 80% de la pollution qui va nécessiter son traitement), et l’infiltrer pour respecter le cycle naturel de l’eau (gestion naturelle).
Les nouveaux espaces inondables offrent de forts potentiels en matière de réappropriation, d’usages, de traitement paysager, de dépollution, de microclimat, …
Les conséquences en termes d’entretien sont toutefois à considérer car il représente un nouveau poste de coût d’exploitation à l’échelle du bâti.

LEVIER - Préservation des écosystèmes 

L’adaptation peut se matérialiser par la promotion de « solutions fondées sur la nature » qui désignent depuis les années 2010 les projets et initiatives qui cherchent à bénéficier à la fois à la biodiversité et au bien-être des sociétés humaines. Elles font appel à la nature dans les projets d’aménagement, qu’ils soient urbains, périurbains ou ruraux, tout en assurant la préservation ou la restauration de la biodiversité et sont mobilisées notamment dans le domaine de la gestion du risque : ralentissements hydrauliques (haies, retour au lit naturel, préservation des thalwegs, terrains d’expansion de crues, noues, etc.) ou des solutions de construction en zones de risque modéré.

Les solutions fondées sur la nature reprennent différents concepts existants, comme celui du génie végétal par exemple, qui déploie des techniques de plantation, d’ensemencement et de bouturage pour notamment dépolluer des sols et restaurer la biodiversité sur des sites dégradés. Citons également les « infrastructures vertes » – boisements le long des cours d’eau, des routes ou corridors écologiques  – ou encore la « nature en ville », qui mobilise les plantations d’arbres ou la création d’îlots de fraîcheur végétaux ou encore la végétalisation du bâti à la fois accueil de biodiversité mais permettant aussi l’atténuation des pics de pluviométrie, le rafraîchissement grâce à l’évapo-transpiration, sans oublier qu’elle favorise le lien social quand elle crée des espaces partagés ou la fourniture d’une alimentation locavore lorsqu’il s’agit d’agriculture urbaine en toiture par exemple. On peut aussi parler de solutions « Low-Tech » ou reposant sur les principes du bioclimatisme voir du biomimétisme.

Exemples d’actions :

• Appliquer les principes de low-tech ou qui s’inspirent des techniques ancestrales ou adaptées à des régions déjà confrontés à des aléas climatiques.
• Végétaliser les espaces extérieurs avec des espèces adaptées aux aléas climatiques locaux pour filtrer l’air et rafraîchir les espaces urbains.
• Valoriser les étendues d’eau pour atténuer les effets de l’ICU.
• Concevoir des bassins de rétention avec un usage récréatif.

Conclusion 

Les exemples d’action ici proposés ne sont pas exhaustifs et de nombreuses illustrations et retours d’expérience peuvent être retrouvés dans d’autres publications comme par exemple les Fiches actions adaptatives de l’OID.

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Quelques idées pour adapter un bâtiment au changement climatique - Source OID

Par Alliance HQE GBC France

Sources et Liens