MESH-2C (Morphology, Environment, Sustainability and Human comfort – City Climate)

Report : Migliari, Perrault et al., 2023

Date : 2020-2023

Client : ADEME

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Le projet MESH-2C (Morphology, Environment, Sustainability and Human comfort – City Climate) s’inscrit dans la continuité du projet MESH (APR MODEVAL URBA 2015).

Mené de 2015 à 2018 par Franck Boutté Consultants avec le Lab’Urba et la SADEV94, le projet MESH s’est intéressé à développer au sein d’une même interface (Rhino 3D Grasshopper) des outils d’analyse et de conception paramétrique des morphologies urbaines par des indicateurs environnementaux. Outil d’aide à la conception pour les architectes et les urbanistes, et outil d’aide à la décision pour répondre aux besoins opérationnels des décideurs (aménageurs, collectivités…), le projet MESH s’est construit sur la définition d’un système d’indicateurs et le développement d’outils qui permettent d’évaluer, de comparer et de faire évoluer la performance des formes urbaines en termes de consommations (énergie, ressources) et d’ambiances (ambiances thermique, visuelle, acoustique olfactive…). Déclinés de la grande échelle (quartier, ilot) à la petite échelle (bâtiment, logement), ces évaluations et comparaisons permettent également d’analyser l’évolution des niveaux de performances selon les étapes de projet. Au-delà de l’évaluation et de la comparaison, le projet MESH s’empare du sujet innovant et prometteur de la conception paramétrique appliqué aux projets architecturaux et urbains. Le projet MESH-2C poursuit ces ambitions, et propose de se focaliser plus spécifiquement sur la problématique de la résilience climatique des milieux urbains. L’analyse est étendue aux formes urbaines, aux choix d’aménagement (végétation et eau) et à la matérialité ; et la performance environnementale est étudiée principalement sous l’angle des impacts microclimatiques, du confort et de la santé (acoustique et qualité de l’air en particulier), sans toutefois oublier les interactions avec les autres thématiques environnementales (mobilité, énergie, biodiversité…)

Le projet MESH-2C est innovant sous plusieurs aspects.

Premièrement, à l’instar du projet MESH, la morphologie est prise comme porte d’entrée de l’analyse pour coller aux outils des concepteurs (modèles 3D) et faire ainsi remonter l’expertise environnementale de l’évaluation à la conception. Deuxièmement, le projet repose sur une approche à la fois multiscalaire et multithématique pour aborder de manière holistique le sujet des villes plus résilientes, plus confortables et plus saines. Enfin, le caractère innovant du projet MESH-2C est principalement lié à l’ambition de développer des outils paramétriques de modélisation microclimatique qui puissent être intégrés dans les processus opérationnels de la conception des projets urbains, et qui permettent de guider les concepteurs et les décideurs vers des formes urbaines et des choix d’aménagement « optimaux ». Ces outils émergent aujourd’hui dans une logique évaluative à posteriori, mais sont encore peu utilisés sur un mode créatif, notamment parce que leur évaluation est longue.

La première étape de développement du projet MESH-2C consiste à cadrer le développement des outils et le processus de conception à travers des états de l’art sur les aspects scientifiques, conceptuels, décisionnels et règlementaires liés à l’évaluation de la performance énergétique et environnementale du projet urbain. La seconde étape développera une série d’outils thématiques qui permettront d’évaluer des formes urbaines et bâties à partir de leurs modélisations 3D. Ces outils seront développés avec Grasshopper, un générateur de modèles paramétrique, plug-in du logiciel de modélisation Rhinoceros 3D. Les phases de simulations et de capitalisation seront ensuite menées sur les opérations de Chapelle-Charbon et de Gare des Mines, à un moment-clé de leur avancement, avec le passage des études de faisabilité aux études opérationnelles. D’autres mises en application seront menées sur des projets opérationnels de l’agence Franck Boutté Consultants. L’ensemble de ces analyses constitueront une riche base de données de références sur les liens entre morphologies, aménagement, confort et santé.

Les résultats attendus par MESH-2C concernent avant tout la caractérisation du lien entre formes et aménagements urbains, microclimat, confort, santé et ambiances, et l’émergence d’indicateurs morphologiques opérationnels. De plus, le projet vise à favoriser l’intégration de la conception paramétrique comme outil d’aide à la conception pour les urbanistes et architectes et outil d’aide à la décision pour les aménageurs, notamment sur les enjeux environnementaux.

Le projet de recherche MESH-2C publiera un certain nombre de rapports sur l’ensemble des données et des analyses ; il se propose aussi de contribuer par le biais de son site internet et des réseaux sociaux à la communauté des chercheurs et praticiens de l’urbanisme, de l’environnement et de la conception paramétrique pour diffuser largement ses conclusions et s’inscrire dans la dynamique collaborative qui caractérise ces sujets innovants.

//EN

MESH-2C project (Morphology, Environment, Sustainability and Human comfort – City Climate) directly follows MESH project (APR MODEVAL URBA 2015).

Conducted from 2015 to 2018 by Franck Boutté Consultants with Lab’Urba, Franscesco Cingolani and SADEV94, MESH focused on developing on a single interface (Rhino3D + Grasshopper) analysis and parametric design tools of urban morphologies through environmental indicators. Both a design support tool for architects and urban designers, and a decision support tool that meet the operational needs of decision makers (developers, local authorities), MESH was built on the definition of a range of indicators and the development of various tools to evaluate, compare and improve urban forms performance in terms of consumption (energy, resources) and comfort (thermal, visual, olfactory and acoustic comfort). At large (quarters, blocks) and small scales (buildings, public realms), evaluations and benchmarks analyse the evolution of the performance along project stages. Beyond evaluation and comparison, MESH embodies the innovative and promising area of parametric design applied to architectural and urban projects.

MESH-2C carries on these ambitions and aims to focus more specifically on the issue of urban climate resilience. Analysis is extended to urban forms, urban development choices (vegetation and water) and materiality; and environmental performance is studied mainly in terms of microclimatic impacts, comfort and health (particularly acoustic comfort and air quality), in interaction with other environmental questions (mobility, energy, biodiversity…).

MESH-2C is innovative in several ways. Firstly, as in MESH project, morphology is taken as the entry point for analysis, to stick to designers’ tools (3D models) and thus bring environmental expertise from evaluation to design. Secondly, the project relies on a multi-scalar and multi-thematic approach to address the topic of more resilient, more comfortable and healthier cities in a holistic way. Finally, the innovative nature of MESH-2C mainly relies on the ambition of developing parametric microclimate modelling tools that can be integrated into the operational process of urban project design, and that can guide designers and decision makers towards “optimal” urban forms and urban development choices. These tools emerge today in a retrospective evaluative logic, but are still seldom used in a creative way, especially because their evaluation is long.

The first step of MESH-2C project is to frame tools development and design process through several states-of-art on the scientific, conceptual, decision-making and regulatory aspects related to the assessment of the energy and environmental performance of the urban project. During the second stage, a set of thematic tools will be developed using 3D models on Grasshopper, a Rhino parametric modelling plug-in. Simulation and capitalization phases will be conducted on “Chapelle-Charbon” and “Gare des Mines” urban operations at a key point in their advancement, the transition from feasibility studies to operational studies. Further implementations will be carried out on operational projects of Franck Boutté Consultants. All these analyses will constitute a powerful database of references on the links between morphologies, development, comfort and health.

Expected results of MESH-2C are mainly about characterizing the link between urban forms and development, microclimate, comfort and health, and about the emergence of operational morphological indicators. In addition, the project aims to promote the integration of parametric design as a design support for urban designers and architects and a decision support tool for developers, particularly on environmental issues.

MESH-2C will publish reports on these analyses and offers to collaborate through its website and social networks with the scientists and other professionals of the environment, parametric optimization and city planning communities for a wide and collaborative communication.