Atelier no.2 – diagnostic du degré d’exposition à la chaleur

L’objectif du deuxième atelier est d’évaluer le niveau des connaissances des professionnels de la ville et du bâtiment du phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU) et des caractéristiques architecturales favorisant les stratégies passives. Ce deuxième atelier consiste en une activité collaborative de diagnostic du degré d’exposition à la chaleur de secteurs types de la CMQ à partir du système d’indicateurs élaboré lors du précédent atelier. Cette section présente dans un premier temps les étapes préalables à la tenue de l’atelier : 1) la collecte des données et le choix définitif des indicateurs et 2) la création des fiches descriptives. La description de l’atelier proprement dite, qui comprend le profil des participants, la nature et la durée de l’activité diagnostic, est exposée dans un deuxième temps. Les résultats sont présentés dans un troisième temps.

2.2.1 Préparation

L’organisation du deuxième atelier requiert d’abord la collecte des données nécessaires au calcul des indicateurs sélectionnées par les participants du premier atelier. Cette collecte est déterminante du choix définitif des indicateurs, car des données incomplètes ou inaccessibles ont pour conséquence d’éliminer les indicateurs concernés. Il faut ensuite trouver le moyen de présenter les valeurs des indicateurs calculés pour chaque secteur dans un format compréhensible par les professionnels de la ville et du bâtiment. Ceux-ci seront appelés lors du deuxième atelier à effectuer le diagnostic d’exposition à la chaleur de différents secteurs de la Communauté métropolitaine de Québec (CMQ). Les fiches descriptives ont été créées pour répondre à cette exigence. Ces deux étapes préalables à la tenue du deuxième atelier collaboratif ont été réalisées entièrement par la chercheuse sur une période de quatre mois.

Le Tableau 8 met en évidence que les professionnels consultés lors du premier atelier ont opté pour un système comprenant 21 indicateurs; 12 calculés à l’échelle d’un quartier pour évaluer son degré d’exposition à la chaleur et 9 calculés à l’échelle d’un bâtiment du même quartier pour estimer sa capacité de se refroidir passivement. Les informations à rassembler pour calculer ces 21 indicateurs sont de nature géographique. En effet, elles ont toute une composante géométrique (forme et localisation d’un objet dans la ville) et une composante descriptive (caractéristiques qualitatives et quantitatives d’un objet). Pour faciliter le traitement de ces données, le logiciel de système d’information géographique (SIG) ArcMap © a été utilisé. Ce logiciel spécialisé est capable d’assembler, de stocker, de manipuler et d’afficher de l’information géographique. Cette information est contenue dans les bases de données urbaines (BDU). Ces dernières ont été fournies par les villes de Québec, de Lévis et par les services de consultation d’information géographique et statistique (Centre Géostat) de l’Université Laval.

La collecte des données requises pour calculer les 21 indicateurs s’est révélée beaucoup plus fastidieuse que prévu initialement. Dans le cas des indicateurs urbains, 10 sur 12 n’ont pu être calculés sur l’ensemble du territoire de la CMQ, et ce, malgré l’emploi d’un logiciel SIG et l’accès à trois BDU distinctes. L’origine de cet échec se situe en premier lieu au niveau des données qui étaient : i) inexistantes, ii) inaccessibles (souvent jugées confidentielles) ou iii) qui couvraient partiellement le territoire. En deuxième lieu, l’intégration des données provenant de trois BDU distinctes a mis au jour des problèmes : (iv) d’identification (différences d’ordre sémantique des objets), vi) de description (type, domaine de valeurs, unités de mesure, etc.), vii) de référence spatiale (précision et géométrie des objets, système de référence altimétrique, etc.) et de viii) représentation temporelle (différences dans les dates de relevés ou de mises à jour).

Les données inexistantes, inaccessibles ou incomplètes à l’échelle urbaine comprennent la nature et les propriétés des surfaces (surfaces perméables ou imperméables, albédo, émissivité, etc.), la présence et l’envergure de la végétation ainsi que les prospects urbains. Ces données apparaissent toutefois essentielles au diagnostic d’exposition à la chaleur des quartiers existants puisqu’elles sont intimement liées au phénomène d’îlot de chaleur urbain (ICU). Ces données sont toutefois accessibles par le biais de photographies aériennes disponibles sur les sites web de Microsoft Bing Maps © et de Google Maps ©. Les photographies peuvent être ajoutées aux BDU utilisées par le logiciel SIG ArcMap ©. En revanche, elles doivent être transformées en données exploitables par le logiciel, des entités géométriques. Cela signifie que des polygones doivent être tracés manuellement avant d’être intégrés aux BDU (Figure 22). Cette opération ne saurait être réalisée sur une superficie de 3349 km2, le territoire de la CMQ. Aussi, pour accroître le nombre d’indicateurs urbains et par le fait même augmenter la précision du diagnostic, le périmètre de l’étude a été restreint à 13 secteurs représentatifs de la région métropolitaine de Québec.

Les dimensions de ces secteurs sont de 250 m par 250 m. Elles ont été déterminées d’après les résultats de certaines études portant sur les ICU qui soutiennent qu’un rayon de 250 m autour d’un point de mesure présente des conditions ambiantes relativement homogènes (Houet et Pigeon 2011; Cionco et Ellefsen 2007). Une étude morphologique préliminaire a également confirmé que les principales formes urbaines répertoriées sur le territoire de la CMQ étaient comprises à l’intérieur de ce périmètre.

Figure 22 : Polygones dessinés à partir d’une photographie aérienne pour calculer le coefficient d’emprise au sol des espaces verts et des milieux humides d’un secteur type. Source : © 2012 Google.

La détermination des secteurs représentatifs du territoire de la CMQ repose sur une classification développée pour documenter et mesurer l’intensité des îlots de chaleur urbains, les « Local climate

zone (LCZ) » (Stewart 2011). Les LCZ emploient dix indicateurs liés à 1) la morphologie urbaine, 2)

à la couverture du sol et 3) à l’occupation du sol pour définir 17 classes distinctes. Ces dernières représentent les principales formes urbaines et paysagères susceptibles d’être rencontrées dans les villes du monde. Les LCZ ont la particularité d’être associées à des températures de surfaces spécifiques sous des conditions de ciel calme et dégagé (Stewart et Oke 2009). Les résultats issus de modélisations et d’observations sur le terrain montrent des différences de températures constantes entre les 17 classes. Ainsi selon cette classification les zones denses et compactes (LCZ 1, 2 et 3), génèrent les îlots de chaleur urbains les plus intenses alors que les zones peu denses, caractérisées par un couvert végétal important (LCZ 8, 9 et 10), produisent des ICU négligeables. Cette classification est également utilisée pour valider les résultats produits par l’activité diagnostic qui sont présentés à la section 2.2.3.

Les LCZ comprennent 9 classes dédiées aux paysages urbains et parmi elles, 7 ont été répertoriées sur le territoire de la CMQ (Tableau 9). Chaque classe LCZ est associée à deux secteurs distincts en autant que possible pour tester la capacité des participants du deuxième atelier de reconnaître les secteurs semblables et de poser un diagnostic d’exposition à la chaleur équivalent. Plus amples détails sur le déroulement de l’activité apparaissent dans la section

Tableau 9 : Attribution des LCZ aux secteurs de la CMQ.

En ce qui concerne les 9 indicateurs architecturaux sélectionnés par les participants du premier atelier, 4 d’entre eux n’ont pu être calculés pour des motifs semblables aux indicateurs précédents. Cependant, à la différence de plusieurs indicateurs urbains devant être calculés manuellement sur un secteur type du territoire de la CMQ de 250 m x 250 m, les indicateurs architecturaux sont mesurés sur un seul bâtiment considéré typique de l’ensemble des bâtiments inclus dans le secteur. La représentativité de ce dernier est admise lorsque 1) l’usage (résidentiel, commercial, institutionnel, etc.), 2) l’année de construction, 3) le nombre d’étages et 4) l’emprise au sol du bâti sont similaires aux moyennes calculées sur l’ensemble des bâtiments du secteur. Cette opération est facilitée par l’emploi du logiciel SIG ArcMap ©.

En somme, bien que 12 indicateurs de la forme urbaine et 9 indicateurs architecturaux aient été choisis par les participants du premier atelier, seuls 5 indicateurs de la première catégorie et 5 de la seconde ont été documentés (Tableau 10). Cela représente une perte nette de 52 %. Les motifs d’abandon ou la nature d’une modification apportée à un indicateur apparaissent dans la dernière colonne du Tableau 10. Car enfin, chaque indicateur ne pouvant être calculé a été remplacé par un autre dans la mesure du possible. C’est ainsi que 3 indicateurs urbains et 2 indicateurs architecturaux sont venus se substituer à certains des indicateurs éliminés. Le bilan final de la collecte des données est donc un système de 15 indicateurs conçu pour diagnostiquer le degré d’exposition à la chaleur d’un quartier ou la capacité d’un bâtiment de se refroidir passivement.

NO NOM

2 " Compact midrise": immeuble de moyenne

hauteur - forme urbaine compacte. St-Jean-Baptiste Quartier central (faubourg) H

St-Sauveur Quartier central I

Limoilou Quartier central (triplex) D

Montcalm Tours d'habitation E

St-Sacrement Tours d'habitation G

Ste-Foy Logements collectifs F

Charlesbourg Logements collectifs (walk-up) L

Beauport Unifamilial (bungalow) J

St-Rédempteur Unifamilial (cottage) K

Sainte-Foy Centre commercial. A

Duberger Parc industriel B

Lévis Méga centre "power center" M

9 "Sparsely built": Petits immeubles

dispersés. St-Romuald Maisons de ville C

6 "Open lowrise": immeuble de faible hauteur

- forme urbaine éparse.

8 "Large lowrise": Gros bâtiment de faible

hauteur - forme urbaine éparse. LCZ ATTRIBUÉES

3 "Compact lowrise": Immeuble de faible

hauteur - forme urbaine compacte.

4 "Open highrise": immeubles de grande

hauteur - forme urbaine éparse.

SECTEURS DESCRIPTION NO

FICHE

5 "Open midrise": immeuble de hauteur

Tableau 10 : Indicateurs urbains et architecturaux choisis à l’issue de la collecte des données.

U A OUI NON MODIF

3. Prospect moyen (un.). 1 1 Remplacé par « facteur vue du ciel », car

représentation graphique possible.

5. Densité bâtie (un.) 1 1

6. Coefficient d'emprise au sol du _{bâti (%).} 1 1

7. Coefficient d'emprise au sol des _{surfaces imperméables (%).} 1 1 8. Coefficient de compacité des _{bâtiments (un.).} 1 1

9. Contiguïté surfacique des _{bâtiments (un.).} 1 1

10. Coefficient d'emprise des _{surfaces vitrées (%).} 1 1

13. Matériaux de revêtement de _{toiture (nom).} 1 1

14. Réflectance solaire (albédo) de _{la toiture (un.).} 1 1 Données inexistantes.

15. Émittance solaire moyenne de

la toiture (un.). 1 1 Données inexistantes.

18. Niveau d'isolation de

l'enveloppe (U=w/m2*K) 1 1

Données inexistantes. Remplacé par « année de construction » pour estimer la performance de l'enveloppe.

24. Coefficient d'emprise au sol par _{type d'activité (%).} 1 1

27. Consommation électrique _{moyenne (kWh).} 1 1 Données inaccessibles.

29. Classes de rugosité 1 à 8. 1 1

Problème d'intégration BDU - description. Remplacé par « rugosité absolue » qui peut être calculée par SIG.

31. Fenêtres ouvrantes (oui/non). 1 1

Données inaccessibles. Remplacé par nombre de façades en contact avec l'extérieur.

33. Proportion de zones passives

(%). 1 1

34. Coefficient d'emprise au sol des

espaces verts (%). 1 1

35. Coefficient d'emprise au sol des

plans d'eau (%). 1 1

37. Facteur végétal (%). 1 1

41. Type (nom) et emprise des

voiries (m). 1 1

Problème d'intégration BDU - références spatiales et temporelles.

42. Densité de circulation (nbr.

véhicules/heure). 1 1 Données inaccessibles.

12 9 10 6 5

no

TOTAL