Des logiciels contre le bruit

On le sait, le bruit est considéré comme l’une des principales nuisances de la vie moderne. Pas étonnant que ce facteur soit devenu une notion primordiale de confort. Au Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB), on s’intéresse de près, avant leur création, à toutes les infrastructures qui peuvent venir troubler l’environnement sonore de nos habitats, comme les autoroutes, les lignes de chemin de fer ou de métro, etc. “L’énergie vibratoire dans le sol doit absolument être connue, donc simulée, afin de pouvoir s’en protéger”, explique Philippe Jean, du CSTB, dont le logiciel Mythra est largement diffusé pour les études d’impacts sonores lors de construction de routes. “Nous pouvons ainsi déduire la dimension des écrans à placer au bord des routes pour protéger les habitations du bruit.” Des applications informatiques pas très éloignées de celles qui ont permis d’étudier la propagation du bruit pour concevoir l’acoustique de l’Opéra-Bastille ou, plus récemment, de celui de Pékin.
Depuis une dizaine d’années déjà, l’écran et la souris ont progressivement remplacé la table à dessin et le crayon dans la plupart des agences d’architecture et des bureaux d’études. Pilotés par des logiciels de CAO (conception assistée par ordinateur) les micros transposent en images informatiques les bâtiments issus de l’imagination des architectes. Plans, perspectives, détails, réseaux d’eau, d’électricité, de chauffage, de télécommunication : toute la complexité de la construction d’un édifice est désormais prise en compte.
Toute ? Non. Dépassant le cadre strict de la construction, les chercheurs du centre de recherches méthodologiques d’architecture (Cerma) de Nantes se sont intéressés à la modélisation des notions plus abstraites d’ambiance architecturale et urbaine. “Nous avons axé nos recherches sur trois points : la dimension physique des bâtiments, l’usage social ou la perception sensible, la dimension esthétique. En d’autres termes, nous essayons de rendre compte, avec les outils informatiques, des problèmes que rencontre l’architecte dans l’intégration d’un bâtiment à son environnement, pour rendre plus agréables les constructions et l’agencement des villes”, résume Jean-Pierre Peneau, qui dirige le laboratoire informatique du Cerma.
Pour mesurer l’influence du soleil, facteur de bien- être primordial dans l’habitat, le Cerma a développé le logiciel Solene. “Nous avons construit un ciel artificiel, dans lequel l’énergie lumineuse venue du soleil est représentée sous la forme d’une voûte. En puisant dans une base de données, nous pouvons calculer et montrer la lumière reçue en un endroit donné, aussi bien dans la rue qu’à l’intérieur d’un bâtiment, quelles que soient l’heure, la saison et les conditions météo”, explique Dominique Groleau, architecte et chercheur au Cerma, dont l’équipe a conçu Solène.

L’interaction avec l’environnement

Avant d’installer un immeuble dans une rue, on pourra ainsi savoir non seulement l’ensoleillement dont vont bénéficier ses habitants et, éventuellement, les cours et les jardins, mais aussi l’ombre qu’il portera sur son voisinage, et voir les effets de réflexion de lumière qu’il exerce, lorsqu’il est au soleil, sur les bâtiments situés à l’ombre ! Et cela, bien sûr, en toute saison et à toute heure…
Pour des immeubles de bureau en verre, le logiciel permet d’évaluer avant la construction la nécessité de poser des brise-soleil à l’extèrieur ou des écrans à l’intérieur, selon la fonction des pièces – salles de réunion, bureaux et bibliothèque n’ont pas besoin de la même luminosité. “Dans les espaces vitrés, il y a un effet radiatif près des parois et une stratification des couches d’air au fur et à mesure qu’on s’en éloigne. L’ambiance peut être sympa, mais il est difficile de contrôler où se trouve la limite”, poursuit Dominique Groleau.
Les simulations de Solène, que les initiés nomment simulations thermo-aérauliques, peuvent donc apporter une aide précieuse dans l’agencement des zones de travail pour éviter à leurs occupants l’effet de douche écossaise : trop chaud en été, trop froid en hiver.
Poussées par des soucis d’économie d’énergie à la fin des années 1980, les études qui ont abouti à la mise au point de Solène lui permettent d’ailleurs de modéliser tous les échanges de chaleur entre un bâtiment et l’extarieur. “Nous prenons en compte les atats d’ensoleillement des façades des bâtiments, et nous extrapolons pour obtenir les températures de surface, en tenant compte, évidemment, de ce qui se passe à l’intérieur du bâtiment “, explique Dominique Groleau. Par exemple, la circulation de la chaleur lorsqu’on ouvre une fenêtre…
Enfin, un autre logiciel, baptisé N3F et développé par EDF, a été adapté à l’architecture pour simuler l’effet du vent sur une zone et, ainsi, d’essayer de modifier ses effets. Il permet de savoir, par exemple, où mettre des arbres pour créer un effet de rideau sur une place, ou comment fermer la base sur pilotis de la Cité radieuse construite par Le Corbusier, trop ventée.

Des applications d’envergure

Les applications sont nombreuses, aussi bien dans le cadre de plans d’urbanisme que pour l’aménagement d’importants bâtiments. “Nous avons été sollicités pour des aménagements de Zac (Zone d’activité commerciale), afin de définir des options d’aménagement permettant de protéger les bâtiments du vent. On a aussi redimensionné des immeubles pour que la cour ne soit pas complètement à l’ombre l’hiver “, énumère Dominique Groleau.
Sans oublier la Grande Arche de la Défense. “Dans le projet initial, rappelle-t-il, il n’y avait pas d’écran pour protéger les bureaux du soleil.”