Génie climatique végétal : comprendre, calculer et concevoir la climatisation naturelle des écosystèmes

LES FONDEMENTS SCIENTIFIQUES DE L’AGROCLIMATOLOGIE

Génie climatique végétal : comprendre, calculer et concevoir la climatisation naturelle des écosystèmes

De la forêt au jardin, du bâtiment à la ville : quand le vivant devient une infrastructure climatique


Et si la végétation était une véritable machine climatique ?

Pendant des décennies, le génie climatique s’est principalement développé autour de machines conçues pour produire ou déplacer de la chaleur :

  • chaudières ;
  • groupes frigorifiques ;
  • pompes à chaleur ;
  • ventilateurs ;
  • échangeurs ;
  • tours de refroidissement ;
  • réseaux hydrauliques ;
  • systèmes de traitement d’air.

Ces technologies permettent de contrôler avec précision la température, l’humidité et les mouvements d’air dans des environnements construits.

Mais la nature réalise elle aussi des opérations thermodynamiques extraordinairement complexes.

Une forêt :

  • absorbe le rayonnement solaire ;
  • stocke de l’énergie ;
  • évacue de la chaleur par évapotranspiration ;
  • crée de l’ombre ;
  • ralentit le vent ;
  • modifie l’humidité ;
  • favorise certains mouvements d’air ;
  • échange de la chaleur avec le sol ;
  • redistribue l’eau ;
  • transforme le bilan radiatif local.

Un arbre n’est donc pas simplement un élément paysager.

C’est une infrastructure climatique vivante.

Cette constatation conduit à une nouvelle discipline conceptuelle :

le génie climatique végétal.

Il ne s’agit évidemment pas de prétendre qu’un arbre peut remplacer systématiquement une installation CVC.

Il s’agit de comprendre que végétation, sol, eau, relief, architecture et équipements techniques constituent ensemble un système thermo-hydrique capable d’influencer fortement le microclimat.

C’est précisément cette approche qui permet de dépasser l’opposition simpliste :

technologie contre nature

pour construire une approche beaucoup plus intéressante :

technologie + architecture + eau + végétation + climat + pilotage.


I. LE BILAN THERMIQUE : PREMIÈRE LOI DU GÉNIE CLIMATIQUE VÉGÉTAL

Tout système climatique doit commencer par un bilan énergétique.

À l’échelle simplifiée d’une surface : Rn​+H+LE+G=0

selon les conventions de signe utilisées, où :

  • Rn​ = rayonnement net ;
  • H = flux de chaleur sensible ;
  • LE = flux de chaleur latente lié à l’évaporation et à la transpiration ;
  • G = flux de chaleur échangé avec le sol.

Cette équation est fondamentale.

L’énergie reçue par une surface ne disparaît pas.

Elle est redistribuée entre plusieurs formes de transfert.


II. LE RAYONNEMENT : LE PREMIER MOTEUR CLIMATIQUE

Le Soleil constitue la principale source d’énergie du système climatique terrestre.

Une surface reçoit :

  • rayonnement solaire direct ;
  • rayonnement solaire diffus ;
  • rayonnement infrarouge provenant de l’atmosphère ;
  • rayonnement provenant des surfaces voisines.

Elle émet également un rayonnement infrarouge.

Le bilan radiatif dépend donc de :

  • orientation ;
  • inclinaison ;
  • albédo ;
  • température ;
  • couverture nuageuse ;
  • végétation ;
  • environnement bâti.

III. L’ALBÉDO : UNE QUESTION DE SURFACE

L’albédo correspond à la fraction du rayonnement solaire réfléchie par une surface.

Une surface claire réfléchit généralement davantage.

Une surface sombre absorbe davantage.

Mais la température finale ne dépend pas uniquement de l’albédo.

Il faut également prendre en compte :

  • l’humidité ;
  • la capacité thermique ;
  • l’évaporation ;
  • la convection ;
  • la ventilation ;
  • le stockage thermique.

C’est pourquoi comparer simplement « surface claire » et « surface sombre » est insuffisant.


IV. LA VÉGÉTATION COMME ÉCRAN RADIATIF

La canopée intercepte une partie du rayonnement solaire avant qu’il n’atteigne le sol.

Une partie est :

  • réfléchie ;
  • absorbée ;
  • transmise ;
  • transformée par photosynthèse ;
  • convertie en chaleur.

L’effet immédiat le plus évident est l’ombre.

Mais l’ombre ne constitue qu’une partie du phénomène.

La végétation modifie simultanément :

rayonnement + température + humidité + vent + flux d’eau.

C’est pourquoi un arbre correctement positionné peut modifier le confort thermique bien au-delà de la simple surface située directement sous son feuillage.


V. CONVECTION : LE RÔLE DU VENT

La convection correspond au transfert thermique associé au mouvement d’un fluide.

Dans l’environnement :

  • l’air se réchauffe ;
  • il se déplace ;
  • il rencontre des surfaces ;
  • il échange de la chaleur.

On peut représenter approximativement le flux convectif par : Qc​=hA(Ts​−Ta​)

où :

  • h = coefficient de convection ;
  • A = surface d’échange ;
  • Ts​ = température de surface ;
  • Ta​ = température de l’air.

Le vent influence fortement h.

Une augmentation de la vitesse de l’air peut donc modifier les échanges thermiques.


VI. MAIS LE VENT N’EST PAS TOUJOURS UN ALLIÉ

En été, une brise peut améliorer considérablement le confort humain.

Mais le vent peut également :

  • augmenter l’évaporation ;
  • accélérer la perte d’eau du sol ;
  • augmenter la demande évaporative ;
  • dessécher certaines plantes ;
  • provoquer des contraintes mécaniques.

La conception agroclimatique ne cherche donc pas nécessairement à :

supprimer le vent.

Elle cherche à :

le ralentir, le dévier, l’accélérer ou le canaliser selon les besoins.


VII. LES HAIES COMME ÉCHANGEURS AÉRAULIQUES

Une haie constitue une structure poreuse.

Contrairement à un mur totalement étanche, elle peut :

  • réduire la vitesse du vent ;
  • redistribuer les flux ;
  • créer une zone protégée ;
  • favoriser des turbulences ;
  • modifier la température ressentie.

La densité de la haie est déterminante.

Une haie extrêmement compacte peut produire un comportement aérodynamique très différent d’une haie plus ouverte.

Le choix des espèces devient donc également une question de :

mécanique des fluides appliquée au paysage.


VIII. CONDUCTION : LE SOL COMME ÉCHANGEUR THERMIQUE

La conduction correspond au transfert de chaleur à travers la matière.

Dans un jardin, le sol joue un rôle majeur.

La chaleur peut circuler entre :

  • surface ;
  • horizons superficiels ;
  • horizons profonds ;
  • racines ;
  • eau interstitielle.

La relation fondamentale peut être représentée par la loi de Fourier : q=−k∇T

où :

  • q = flux thermique ;
  • k = conductivité thermique ;
  • ∇T = gradient de température.

Mais k dépend notamment de :

  • texture ;
  • teneur en eau ;
  • densité ;
  • matière organique.

Un sol sec et un sol humide n’ont donc pas le même comportement thermique.


IX. LE SOL COMME STOCKAGE THERMIQUE

Le sol possède une capacité à stocker de l’énergie.

On peut simplifier : Q=mcp​ΔT

où :

  • m = masse ;
  • cp​ = capacité calorifique massique ;
  • ΔT = variation de température.

Plus la masse thermique est importante, plus le système peut absorber une quantité significative d’énergie pour une variation donnée de température.

L’eau possède notamment une capacité calorifique élevée.

C’est l’une des raisons pour lesquelles :

l’eau est simultanément une ressource hydrologique et une ressource thermique.


X. L’ÉVAPORATION : LE REFROIDISSEMENT PAR CHANGEMENT DE PHASE

Voici probablement l’un des phénomènes les plus importants du génie climatique végétal.

Lorsque l’eau passe de l’état liquide à l’état vapeur, elle consomme de l’énergie.

Cette énergie est appelée chaleur latente de vaporisation.

À environ 20 °C, l’ordre de grandeur est : Lv​≈2,45 MJ/kg

Autrement dit, évaporer 1 kg d’eau nécessite environ 2,45 MJ d’énergie dans ces conditions.

Cette énergie provient de l’environnement.

L’évaporation constitue donc un mécanisme naturel de refroidissement.


XI. L’ÉVAPOTRANSPIRATION : LA CLIMATISATION VÉGÉTALE

L’évapotranspiration combine :

Évaporation

depuis :

  • sol ;
  • eau libre ;
  • surfaces humides.

Transpiration

depuis les plantes.

On peut donc écrire : ET=E+T

Cette relation est conceptuellement simple, mais le phénomène réel dépend de nombreux paramètres :

  • rayonnement ;
  • température ;
  • humidité ;
  • vent ;
  • disponibilité de l’eau ;
  • surface foliaire ;
  • ouverture des stomates ;
  • caractéristiques de l’espèce.

XII. POURQUOI UNE FORÊT PEUT ÊTRE PLUS FRAÎCHE

Une forêt dispose de plusieurs mécanismes simultanés.

1. Ombre

La canopée réduit le rayonnement reçu par le sol.

2. Évapotranspiration

Les arbres transfèrent une partie de l’énergie disponible vers la vaporisation de l’eau.

3. Stockage

Le sol, la biomasse et l’eau stockent de l’énergie.

4. Aérodynamique

La végétation modifie le vent.

5. Humidité

La vapeur d’eau modifie les propriétés thermodynamiques de l’air.

6. Échanges avec le sol

Les horizons profonds jouent un rôle de tampon thermique.

Le refroidissement forestier est donc :

multiphysique.


XIII. LA FORÊT N’EST PAS UN CLIMATISEUR CLASSIQUE

Une comparaison avec une machine frigorifique doit cependant être faite avec rigueur.

Un climatiseur classique :

  • reçoit de l’énergie électrique ;
  • prélève de la chaleur dans une zone ;
  • rejette cette chaleur ailleurs ;
  • fonctionne selon un cycle thermodynamique contrôlé.

Une forêt :

  • reçoit principalement de l’énergie solaire ;
  • redistribue l’énergie entre rayonnement, chaleur sensible, chaleur latente et stockage ;
  • utilise l’eau disponible ;
  • évolue biologiquement ;
  • possède des limites écologiques.

Il est donc préférable de parler de :

système de régulation microclimatique naturel

plutôt que de considérer littéralement l’arbre comme une pompe à chaleur.


XIV. HUMIDITÉ : LE SECOND PARAMÈTRE DU CONFORT

La température seule ne suffit pas pour caractériser le confort thermique.

L’humidité de l’air intervient notamment dans :

  • évaporation de la sueur ;
  • échanges hydriques ;
  • condensation ;
  • point de rosée ;
  • perception thermique.

Une augmentation de l’humidité peut réduire l’efficacité de l’évaporation de la transpiration humaine.

Ainsi :

plus frais ne signifie pas nécessairement plus confortable.

La conception végétale doit rechercher un équilibre entre :

  • température ;
  • humidité ;
  • vitesse d’air ;
  • rayonnement.

XV. LE CONFORT THERMIQUE HUMAIN

Le confort dépend notamment de :

  • température de l’air ;
  • température radiante moyenne ;
  • humidité ;
  • vitesse de l’air ;
  • activité ;
  • vêtements.

Dans un jardin, la végétation peut agir sur plusieurs de ces paramètres simultanément.

Un arbre peut :

  • réduire le rayonnement solaire direct ;
  • diminuer la température des surfaces ;
  • modifier la vitesse du vent ;
  • modifier l’humidité locale.

Il peut donc améliorer le confort même lorsque la température de l’air ne diminue que modérément.


XVI. LA TEMPÉRATURE RADIANTE : LE PARAMÈTRE SOUVENT OUBLIÉ

Imaginez deux situations.

Situation A

30 °C à l’ombre sous un arbre.

Situation B

30 °C en plein soleil au milieu d’une dalle minérale.

La température de l’air peut être identique.

Pourtant la sensation thermique peut être radicalement différente.

Pourquoi ?

Parce que le corps reçoit du rayonnement des surfaces environnantes.

La végétation agit donc puissamment sur :

la température radiante moyenne.

C’est l’une des raisons pour lesquelles l’ombre végétale est si importante dans l’aménagement climatique.


XVII. LES MURS ET LES SURFACES MINÉRALES

Un bâtiment ou une ville peut stocker une quantité importante d’énergie dans :

  • béton ;
  • pierre ;
  • asphalte ;
  • briques ;
  • toiture.

Ces matériaux absorbent le rayonnement pendant la journée.

Ils peuvent ensuite restituer une partie de cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge et de chaleur sensible.

Cela contribue à l’effet d’îlot de chaleur urbain.


XVIII. FORÊT VS VILLE : DEUX SYSTÈMES THERMIQUES

On peut maintenant comparer les deux.

ParamètreForêtVille minérale
Ombre végétaleTrès importanteVariable
ÉvapotranspirationÉlevée lorsque l’eau est disponibleGénéralement faible
Sol artificialiséFaible à modéréTrès important
Stockage thermiqueBiomasse + sol + eauBéton + pierre + asphalte
VentFreiné et redistribuéCanalisé / accéléré localement
HumiditéInfluence végétale importanteTrès variable
Température radianteSouvent réduite sous canopéeSouvent élevée en zones exposées
Eau infiltréePotentiellement importanteSouvent limitée par l’imperméabilisation
BiodiversitéPotentiellement élevéeTrès variable
Régulation climatiqueMultifonctionnellePrincipalement passive + équipements

Cette comparaison doit toutefois être interprétée avec prudence : toutes les forêts ne sont pas fraîches, et toutes les zones urbaines ne sont pas chaudes.

Le climat régional, la disponibilité en eau, la structure de la végétation et la morphologie urbaine sont déterminants.


XIX. FORÊT VS BÂTIMENT

Le bâtiment possède une enveloppe contrôlée :

  • murs ;
  • toiture ;
  • vitrages ;
  • isolation ;
  • protections solaires ;
  • ventilation.

La forêt possède :

  • canopée ;
  • troncs ;
  • feuillage ;
  • sol ;
  • eau ;
  • racines ;
  • rugosité.

Les deux systèmes peuvent donc être analysés avec des concepts communs :

rayonnement

convection

conduction

stockage

évaporation

ventilation

inertie.


XX. LE BÂTIMENT BIOCLIMATIQUE COMME INTERFACE

L’approche Omakëya™ ne consiste pas à opposer bâtiment et végétation.

Au contraire :

le bâtiment doit être intégré à son écosystème climatique.

On peut positionner :

  • arbres caducs au sud selon les objectifs ;
  • végétation persistante sur certains vents dominants ;
  • pergolas ;
  • façades végétalisées ;
  • toitures végétalisées ;
  • bassins ;
  • sols perméables ;
  • haies ;
  • zones ombragées.

Chaque élément doit être choisi selon sa fonction.


XXI. L’ARBRE COMME PROTECTION SOLAIRE DYNAMIQUE

Un arbre caduc peut offrir une caractéristique particulièrement intéressante :

Été

feuillage important

→ ombre.

Hiver

chute du feuillage

→ davantage de rayonnement solaire.

Cela crée une protection solaire saisonnière.

Mais l’effet dépend :

  • de l’espèce ;
  • de la latitude ;
  • de la date de débourrement ;
  • de la date de chute des feuilles ;
  • de la position du bâtiment ;
  • de la trajectoire solaire.

C’est donc un véritable problème de géométrie solaire appliquée au végétal.


XXII. LE GÉNIE CLIMATIQUE VÉGÉTAL COMME PROBLÈME D’OPTIMISATION

Pour un bâtiment donné, on peut chercher à optimiser : F=f(T,H,V,R,E,W)

avec :

  • T : température ;
  • H : humidité ;
  • V : vitesse de l’air ;
  • R : rayonnement ;
  • E : énergie ;
  • W : eau.

L’objectif peut être de minimiser simultanément :

  • inconfort ;
  • consommation énergétique ;
  • consommation d’eau ;
  • risques climatiques.

Tout en maximisant :

  • biodiversité ;
  • confort ;
  • résilience ;
  • stockage carbone ;
  • qualité paysagère.

On arrive alors à un problème multi-objectifs.


XXIII. LE PUITS DE FRAÎCHEUR

Un concept particulièrement intéressant pour Omakëya™ est celui de puits de fraîcheur.

Il peut être créé ou renforcé par la combinaison :

  • ombre ;
  • eau ;
  • végétation ;
  • sol humide ;
  • faible rayonnement ;
  • circulation d’air adaptée ;
  • inertie thermique.

On peut imaginer :

          ARBRES
       🌳      🌳
          ↓
        OMBRE
          ↓
     TEMPÉRATURE
       RÉDUITE
          ↓
   ┌──────────────┐
   │     MARE     │
   └──────────────┘
          ↓
    ÉVAPORATION
          ↓
      AIR HUMIDE
          ↓
      BRISATION
          ↓
    ESPACE FRAIS

Il ne s’agit pas d’un système magique.

L’effet dépend du bilan énergétique et hydrique réel.

Mais la combinaison des mécanismes peut produire des microclimats significativement différents.


XXIV. LES BRISes THERMIQUES

Lorsque deux surfaces présentent des températures différentes, les densités d’air peuvent différer.

Cela peut générer des mouvements d’air.

À proximité d’une zone végétalisée et humide, d’un plan d’eau ou d’une surface fortement chauffée, des circulations thermiques locales peuvent apparaître.

On peut alors exploiter intelligemment :

  • orientation ;
  • topographie ;
  • végétation ;
  • ouvertures ;
  • bâtiments ;
  • plans d’eau.

Le but n’est pas seulement de « mettre des arbres ».

Il faut construire une architecture des flux.


XXV. LA FORÊT COMME RÉSEAU DE MICROCLIMATS

Une forêt réelle n’est pas homogène.

Elle possède :

  • canopée ;
  • sous-canopée ;
  • lisières ;
  • clairières ;
  • zones humides ;
  • sols secs ;
  • fossés ;
  • pentes ;
  • expositions différentes.

Chaque unité possède son propre microclimat.

Cette mosaïque augmente potentiellement la diversité des niches écologiques.

La forêt devient donc :

une infrastructure climatique distribuée.


XXVI. LA VILLE COMME SYSTÈME CLIMATIQUE

Une ville peut également être analysée comme un système thermodynamique.

Elle reçoit :

  • rayonnement solaire ;
  • énergie anthropique.

Elle stocke de la chaleur.

Elle produit de la chaleur par :

  • bâtiments ;
  • transports ;
  • industrie ;
  • climatisation ;
  • équipements.

Elle évacue cette énergie par :

  • rayonnement ;
  • convection ;
  • conduction ;
  • évapotranspiration ;
  • ventilation.

La végétation peut donc modifier certains termes du bilan.


XXVII. LE VÉGÉTAL DANS LA VILLE

Une stratégie climatique végétale peut associer :

Arbres

ombre + évapotranspiration.

Haies

protection et filtration des flux.

Prairies

couverture du sol.

Sols vivants

stockage hydrique + activité biologique.

Noues

gestion de l’eau.

Mares

stockage + biodiversité + échanges thermiques.

Toitures végétalisées

ombrage + évapotranspiration + tampon thermique.

Façades végétales

protection solaire et modification de l’environnement immédiat.


XXVIII. COMPARAISON SYNTHÉTIQUE

Fonction climatiqueForêtVille minéraleBâtiment bioclimatique + végétation
Ombre★★★★★★★☆☆☆★★★★★
Évapotranspiration★★★★★★☆☆☆☆★★★★☆
Stockage thermique★★★★☆★★★★★★★★★★
Gestion de l’eau★★★★★★★☆☆☆★★★★☆
Modification du vent★★★★☆★★★★☆★★★★☆
Contrôle du rayonnement★★★★★★★☆☆☆★★★★★
Biodiversité★★★★★★★☆☆☆★★★★☆
Pilotage technique★☆☆☆☆★★★☆☆★★★★★
Prévisibilité★★☆☆☆★★★★☆★★★★★
Adaptation biologique★★★★★★☆☆☆☆★★★★☆

Ces étoiles sont des indicateurs conceptuels, et non des performances mesurées universelles.


XXIX. LA FORÊT, LA VILLE ET LE BÂTIMENT : TROIS MODÈLES

On peut finalement distinguer trois grandes architectures climatiques.

1. La forêt

Régulation principalement biologique

  • eau ;
  • végétation ;
  • sol ;
  • rayonnement ;
  • biodiversité.

2. La ville traditionnelle

Régulation principalement physique et technique

  • matériaux ;
  • réseaux ;
  • climatisation ;
  • chauffage ;
  • ventilation.

3. Le modèle Omakëya™

Régulation hybride

           CLIMAT
             ↓
      ARCHITECTURE
             +
        VÉGÉTATION
             +
            EAU
             +
            SOL
             +
           CVC
             +
        AUTOMATISATION
             +
             IA
             ↓
     SYSTÈME CLIMATIQUE
        HYBRIDE

C’est probablement là que se trouve l’une des évolutions les plus intéressantes du génie climatique.


XXX. VERS UN « CVC DU VIVANT »

Le génie climatique traditionnel travaille avec :

  • débit d’air ;
  • puissance frigorifique ;
  • puissance calorifique ;
  • température ;
  • humidité ;
  • pression ;
  • échange thermique.

Le génie climatique végétal peut introduire de nouveaux paramètres :

  • indice foliaire ;
  • densité de canopée ;
  • transpiration ;
  • profondeur racinaire ;
  • disponibilité hydrique ;
  • capacité d’ombrage ;
  • rugosité végétale ;
  • stockage de biomasse ;
  • potentiel d’évapotranspiration.

L’arbre pourrait alors être décrit par une véritable fiche climatique.


XXXI. EXEMPLE DE FICHE CLIMATIQUE D’UN ARBRE

Chêne pubescent — modèle conceptuel

ParamètreFonction
Canopéecréation d’ombre
Architecturemodification des flux d’air
Feuillageinterception du rayonnement
Transpirationdissipation d’énergie sous disponibilité hydrique
Racinesexploration du sol
Biomassestockage de carbone
Litièreprotection du sol
Système racinaireinfluence sur la structure du sol
Longévitécontinuité de la fonction climatique
Biodiversitéhabitat et ressources

Mais une fiche réellement utilisable en ingénierie devrait aller beaucoup plus loin :

  • surface foliaire ;
  • LAI ;
  • conductance stomatique ;
  • potentiel hydrique ;
  • profondeur racinaire ;
  • consommation hydrique ;
  • résistance aérodynamique ;
  • coefficient de rugosité ;
  • phénologie ;
  • réponse à la sécheresse ;
  • réponse aux fortes températures.

C’est ici que la botanique rencontre véritablement le génie climatique.


XXXII. LE GÉNIE CLIMATIQUE VÉGÉTAL N’EST PAS DU JARDINAGE

Cette distinction est fondamentale.

Le jardinage demande principalement :

Quelle plante planter et comment l’entretenir ?

Le génie climatique végétal pose une autre question :

Comment utiliser les propriétés biophysiques des organismes et des écosystèmes pour modifier les échanges de chaleur, d’eau, de rayonnement et d’air d’un site ?

On passe alors :

de la plante décorative

à

l’élément fonctionnel.


XXXIII. L’INGÉNIEUR COMME CONCEPTEUR DE FLUX

Le véritable travail consiste à concevoir les flux : Rayonnement→Chaleur→Eau→Air→Veˊgeˊtation→Sol→Ba^timent​

Mais ces flux sont simultanés.

Une modification de l’un influence les autres.

Ajouter un arbre :

→ augmente l’ombre.

→ modifie le rayonnement.

→ modifie la température des surfaces.

→ modifie l’évapotranspiration.

→ modifie l’humidité.

→ modifie potentiellement les flux convectifs.

→ modifie le confort.

→ modifie éventuellement les besoins énergétiques du bâtiment.

C’est donc un véritable problème multiphysique.


XXXIV. LA NOUVELLE FRONTIÈRE : LE CLIMAT HYBRIDE

L’avenir ne sera probablement ni :

100 % technique

ni :

100 % naturel.

Il sera hybride.

Un bâtiment pourrait associer :

  • isolation performante ;
  • vitrage adapté ;
  • protections solaires ;
  • ventilation naturelle ;
  • ventilation mécanique ;
  • pompe à chaleur ;
  • arbres ;
  • pergolas ;
  • sols végétalisés ;
  • bassins ;
  • récupération d’eau ;
  • pilotage intelligent.

La machine intervient lorsque nécessaire.

Le vivant travaille en permanence.

L’intelligence du système consiste à exploiter chaque mécanisme au moment où il est le plus efficace.


XXXV. VERS LE JUMEAU NUMÉRIQUE CLIMATIQUE

L’étape suivante consiste à modéliser simultanément :

  • bâtiment ;
  • végétation ;
  • sol ;
  • eau ;
  • météorologie ;
  • occupation ;
  • équipements CVC.

Le jumeau numérique pourrait calculer :

  • températures ;
  • ombres ;
  • humidité ;
  • consommations ;
  • évapotranspiration ;
  • besoins d’irrigation ;
  • confort ;
  • évolution de la canopée.

On pourrait alors tester virtuellement :

Que se passe-t-il si je plante 20 arbres ?

Que se passe-t-il si je crée une mare ?

Que se passe-t-il si je remplace une pelouse par une prairie ?

Que se passe-t-il si je crée une haie ?

Que se passe-t-il si les températures augmentent de 3 °C ?

Le paysage devient alors simulable avant d’être construit.


XXXVI. LA VISION OMAKËYA™ : CONSTRUIRE DES SYSTÈMES CLIMATIQUES VIVANTS

La grande idée de ce chapitre peut finalement être résumée ainsi :

Un paysage n’est pas seulement une composition spatiale.

C’est une composition :

  • énergétique ;
  • thermique ;
  • hydrologique ;
  • biologique ;
  • aérodynamique ;
  • écologique.

Une forêt constitue un système climatique vivant.

Une ville constitue un système climatique artificiel.

Un bâtiment constitue un système climatique contrôlé.

La Vision Omakëya™ cherche à réunir ces trois dimensions.

             FORÊT
               │
       climat biologique
               │
               ▼
          PAYSAGE OMAKËYA™
               ▲
               │
       climat hybride
               │
       ┌───────┴────────┐
       │                │
    BÂTIMENT           VILLE
       │                │
  génie climatique   urbanisme

Le génie climatique végétal ne consiste pas à remplacer les équipements CVC par des arbres.

Il consiste à comprendre que le climat d’un espace est le résultat de nombreux échanges physiques et biologiques.

Le rayonnement chauffe.

La végétation intercepte.

Le sol stocke.

L’eau absorbe de l’énergie lorsqu’elle s’évapore.

Les plantes transpirent.

Le vent transporte.

Les surfaces rayonnent.

Les bâtiments stockent.

Les arbres ombragent.

Les haies modifient les flux d’air.

Les sols humides tamponnent certaines variations.

Les mares introduisent une composante hydrique et thermique.

Et les équipements CVC peuvent compléter ce système lorsque les mécanismes passifs et biologiques ne suffisent pas.

La Vision Omakëya™ propose donc de considérer le paysage comme une infrastructure climatique multifonctionnelle.

La forêt est un système climatique vivant.

La ville est un système climatique construit.

Le bâtiment est un système climatique contrôlé.

Le paysage Omakëya™ cherche à faire dialoguer les trois.

L’objectif ultime n’est donc pas simplement de planter davantage.

C’est de concevoir les flux :

flux de chaleur,

flux d’eau,

flux d’air,

flux de rayonnement,

flux de carbone,

flux de biodiversité,

flux d’énergie.

Et lorsque ces flux sont correctement compris, dimensionnés, mesurés et pilotés, le jardin cesse d’être un simple espace extérieur.

Il devient une véritable infrastructure de génie climatique vivant.

C’est l’un des fondements scientifiques majeurs de l’agroclimatologie appliquée et l’un des axes les plus prometteurs de la Vision Omakëya™.