Méthodologie et Approche :
III.4. LES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DE LA FORME URBAINE ET LEURS INFLUENCES SUR FORME URBAINE ET LEURS INFLUENCES SUR
III.4.2. L’effet des proportions et orientations des rues:
III.4.2.2. orientations des rues :
L’orientation des rues a été depuis longtemps l’une des ressources conceptuelles et technique pour aborder la question d’ensoleillement en architecture et en urbanisme. De multiples théories ont été proposées, tant par les ingénieurs, les physiciens, que les architectes. Les différentes théories des axes d’orientation des rues peuvent être classées en deux groupes: Les Hygiénistes & les climatistes. Le tableau 3.6 montre une liste chronologique des auteurs de différentes théories d’orientation des rues.
Fig. 3.11. Types de formes urbaines et proportions de canyons urbains à Copenhague.
Fig. 3.12. Radiation solaire moyenne par jour dans les canyons urbains calculée en ECOTECT. (Heures de travail : 8h-17h, écart de contours : 500-2500Wh, Weather data, Copenhague).
Fig. 3.13. Eclairement annuel > 10,000 lx dans le canyon. Calculé dans RADIANCE/DAYSIM (Heures de travail : 8h-17h, écart de contours : 0-50%, Weather data, Copenhague).
Source des figures de 3.11 à 3.13: (Andersena, Sattrupb, 2011, p2013-2016).
Théories Année Auteurs
- Benjamin Ward Richardson (Hygeia city) - Adolphe Vogt
- Félix et Emmanuel Putzeys - Etienne Clément
- Emile Trélat (moderate countries) - Charles Barde
- Léon Duchesne
- Paul Juillard & Louis Bonnier - Henri Provensal
- Robert Leroux (hot countries)
Les opposants d’orientation:
Axe 58° 1943 - Gaetano Vinaccia (Paris, Rome)
Axe Héliothermique 19° - Edmond Marcotte & André Gutton - André Gutton
15°< jusqu’à < 20° 1887 - Etienne Clément (latitude 0 jusqu’à 30°)
15°< jusqu’à < 35° 1904 - Léon Jaussely (Barcelona) Tableau 3.6. Liste chronologique des auteurs de différentes théories d’orientation des rues.
Source: (Montavon, 2010)
III.4.2.2.1. Orientation Nord-Sud (Est-Ouest des façades):
Les premiers travaux qui ont abordé la question de l’orientation dans le contexte urbain apparaissent durant la deuxième moitié du 19ème siècle, leurs acteurs sont des physiciens, des ingénieurs et quelques architectes. Ils suivent les idées de Dr. Adolphe Vogt (1885) de Berne, qui a affirmé que la chaleur solaire serait uniformément distribuée dans les maisons si ces dernières suivent l'orientation nord-sud des routes (exposition est-ouest des façades). Plus tard, plusieurs auteurs français ont défendu ce point de vue à l’exemple de Juillerat et Bonnier (1904). Courmont (1925) considère que cet axe fournit le maximum d’énergie solaire et de lumière. Cette orientation est préférable encore selon Barde (1891), Marcotte (1930), Raymond (1934), Besson (1946) ainsi que Leroux (1948) (cités par Montavon, 2010). Selon ces chercheurs, cette orientation garantis un équilibre thermique agréable des deux façades exposée au soleil tout au long de l’année. Le planificateur urbain anglais Unwin (1909) accentue les inconvénients de l'exposition du nord en créant un diagramme montrant la latitude de Londres afin de défendre ses préférences pour des expositions est-ouest (Montavon, 2010).
III.4.2.2.2. Orientation Est-Ouest (Nord-Sud des façades):
Se sont les physiciens, les architectes et les ingénieurs qui ont soutenu l'orientation est-ouest des routes (exposition nord/sud des façades) au début du 19ème siècle. Dans leurs expérimentations visant de découvrir les avantages de l'exposition nord, ce deuxième groupe a finalement conclu que c’est l'exposition sud qui offert les meilleurs avantages.
Pour Barde (1891), cet axe est recommandé pour la majorité de bâtiments imposants en Europe tels que les hôtels de première classe, édifices publics, bâtiments de fonction publique…etc. Pour les pays très chauds, Barde préconise l'exposition nord pour la façade principale. Cependant, Proust (1902) suggère cet axe pour éviter les inconvénients de l'exposition nord. André Hermant était également le premier architecte qui a rétablit l’exposition nord de la façade. Selon lui les orientations appropriées sont :
- chambres à coucher : du sud à l'est ; - toilettes : du sud à l'est ;
- cuisines : sud, sud-est, est, nord-est, nord ; - salles à manger : sud, ouest, nord ;
- bureaux : nord-est, nord, nord-ouest ;
- salles de séjour : du sud au sud-est, alternativement vers le sud-ouest.
III.4.2.2.3. Orientation diagonale des rues :
L’orientation diagonale des rues est la solution qui semble être favorisée par les villes mésopotamiennes antiques. De bons exemples peuvent être trouvés dans les plans de Nippur (Stone, 1987 dans Shepperson, 2009). L'adoption d'une grille diagonale implique dans une certaine mesure un degré d'égalité dans la ville antique résidentielle. Cette orientation est un compromis par lequel personne ne perd trop, mais également personne ne tire les avantages de l'orientation idéale pour leur maison.
Quelques auteurs proposent des solutions moins radicales qui tiennent compte des différentes orientations et compromis. Ils montrent généralement une préférence pour une orientation de 45 degrés. Cependant, certains d'entre eux, tels que Besson (1946), ont suggéré la possibilité de construire une maison tournante afin de résoudre le problème de l’orientation régulière des façades. Clément (1887), Stübben (1890), Atkinson (1894) et Unwin (1922) (cités par Montavon, 2010) proposent cette orientation afin d’uniformiser la distribution des rayons solaires directes envers toutes les façades.
III.4.2.2.4. Axe héliothermique :
Les découvertes médicales durant la deuxième moitié de dix-neuvième siècle jusqu’au vingtième siècle (Pasteur, Koch) montrent l’influence de l’air et de la lumière sur le bacille de la tuberculose et mettent en avant l’ensoleillement comme facteur microbicide. C’est pour cette raison, une ardente mobilisation du soleil va s’installer en architecture et urbanisme.
Tous les intérêts sont portés sur la forme urbaine permettant le meilleur accès au soleil en toute saison : orientations et gabarits des voies supposés optimales, organisations du front bâti supposées augmenter l’accès au soleil (gradins, redents), etc. (Siret, Herzellah, 2006)
En 1928, dans un ouvrage dont le titre est : Science des plans de villes (Rey et al), A.Rey, J.Pidoux et C. Barde ont représenté des applications de réorganisation de ville selon la théorie de l’axe héliothermique (Voir figure.3.14). C’est une théorie basée sur le constat que : « la température maximale de l’air (ce que les auteurs appellent ‘la vague thermique’) n’est pas strictement superposée au maximum des flux solaires. Ce décalage entre irradiation maximale et température maximale justifie, selon les auteurs, la nécessité de définir une nouvelle unité de mesure, la ‘valeur héliothermique’, produit de la durée d’ensoleillement en un point par la température moyenne de l’air pendant cette durée » (Siret, Herzellah, 2006, p1). Autrement dit, l'unité héliothermique a été définie comme produit des heures de soleil avec des degrés thermiques mais Gaston Bardet énonce dans la revue Techniques et architecture (Massé, 1943 cité par Montavon, 2010), que ce calcul est physiquement sans
signification et qu’une température peut être multipliée par une masse mais pas par une durée.
Rey, Pidoux et Barde établissent que l’orientation optimale de bâtiments se situerait autour de 20° par rapport à l’axe Nord-Sud et varie modérément avec la latitude et le climat de l'endroit d'intérêt (voir la figure 3.15).
La théorie héliothermique a suscité d’importantes controverses parmi les théoriciens de l’urbanisme. L’ingénieur Edmond Marcotte (1930), l’architecte André Gutton (1941) et surtout « … Le Corbusier qui a contribué le plus à faire connaître la théorie de Rey, en définissant l’axe héliothermique comme ‘l’armature du tracé urbain’ (1935). Le Corbusier reprend ainsi à son compte la théorie de La Science des plans de villes (sans d’ailleurs jamais en citer les auteurs), et met en œuvre l’axe héliothermique comme principe fondamental pour l’orientation de la Ville radieuse dès 1930. Il l’utilise explicitement ou implicitement dans plusieurs projets urbains des années 1930 (notamment le plan pour la rive gauche de l’Escaut à Anvers en 1933) et contribue à diffuser largement cette théorie à travers La ville radieuse publiée en 1935. Ce principe perdure implicitement dans son œuvre jusqu’au début des années 1940 ; on peut ainsi montrer que le premier projet pour l’unité d’habitation de Marseille, en 1945, est orienté selon l’axe héliothermique » (Siret, Herzellah, 2006, p2).
La théorie de Rey a été contestée par Bardet (1943), Vinaccia (1943), Hermant (1943) et Leroux (1946) (Cités par Montavon, 2010), Bardet par exemple estime que le principe de valeur héliothermique est physiquement vide de sens, faux et simpliste. Il compare Rey à un hydraulicien qui multiplierait la hauteur d’une chute d’eau par la durée de l’écoulement, en oubliant le débit !
A la fin des années 1920, le rôle de l’ensoleillement dans la prévention de la tuberculose est devenu négligeable après l’invention de la pénicilline. Plusieurs architectes ont abandonné la théorie, Le Corbusier par exemple se trouve confronté à la question de l’excès de chaleur derrière les façades de pans de verre. Alors, il concentre ses recherches sur le dispositif du brise soleil.
Figure 3.14. Réaménagement héliothermique d’un quartier de Paris (Rey et al, 1928).
Source : (Daniel Siret, Amina Harzallah, 2006, p2).
Figure 3.15. Axe héliothermique.
Source : (Montavon, 2010)