Le prochain grand boom : l’architecture polaire et les ressources des climats froids.

Par Matt Alderton
- 28 Nov 2017 - 11 min De Lecture
Iqaluit International Airport in Nunavut, Canada.
L’aéroport international d’Iqaluit, dans le Nunavut, au Canada. Avec l’aimable autorisation de Stantech.

Avec des moyennes hivernales oscillant entre -30 °C et -40 °C, l’Arctique est l’un des endroits les plus froids de la planète. Un vent d’activité économique se lève cependant, annonçant que cela va bientôt chauffer dans le domaine architectural.

« C’est la nouvelle frontière, mais l’Arctique suscite de plus en plus d’intérêts », affirme Josh Armstrong qui est originaire de la région et occupe le poste d’architecte en chef au sein des bureaux canadiens de Stantec à Iqaluit, dans le Nunavut.

On comprend vite pourquoi : l’Institut d’études géologiques des États-Unis estime que l’Arctique abrite environ 13 % des réserves non découvertes de pétrole de la planète et 30 % des réserves non découvertes de gaz. La région est également riche en gisements minéraux et en ressources biologiques. Selon la Société géographique russe, un cinquième des réserves d’eau douce de la planète et plusieurs de ses plus grands fleuves s’y trouvent aussi. Elle abrite des centaines d’espèces végétales et animales endémiques, des millions d’oiseaux migrateurs et des stocks halieutiques suffisants pour supporter une exploitation commerciale.

Le géant de l’assurance Lloyd’s of London prévoit que les entreprises avides de tirer profit du potentiel de la région investiront plus de 100 milliards de dollars dans l’Arctique d’ici 2022. Mais il y a un problème : face à la profusion d’actifs, on manque de routes, de ports, de centrales électriques ou de logements, toutes les infrastructures nécessaires à l’exploitation des ressources.

In 2015, 14 students from the University of Virginia School of Architecture traveled to the remote Norwegian arctic islands of Svalbard to research the potential of architecture, urban design, and landscape architecture in an extreme environment.
En 2015, 14 étudiants de l’École d’architecture de l’université de Virginie se sont rendus dans l’archipel de Svalbard, dans les eaux territoriales norvégiennes de l’océan Arctique, pour étudier le potentiel de ce genre d’environnement hostile dans les domaines de l’architecture, de l’urbanisme et du paysagisme. Avec l’aimable autorisation de l’Arctic Design Group de l’École d’architecture de l’université de Virginie.

C’est un défi immense, mais le potentiel est énorme, surtout pour les architectes. « L’avenir de l’Arctique, c’est l’expansion inexorable des villes et des localités. La question consiste à deviner à quoi elles ressembleront », explique Matthew Jull, professeur d’architecture à l’université de Virginie et codirecteur de l’Arctic Design Group, une plate-forme multidisciplinaire de recherche conceptuelle axée sur l’Arctique. « En tant que concepteurs, nous pouvons influencer la façon dont on va façonner l’avenir dans cette partie du monde. »

Des démarches climatiques complémentaires

Au-delà du cercle polaire, l’esthétique est secondaire. Le rôle de l’architecture est de résoudre des problèmes. Et les plus gros défis que les architectes puissent résoudre pour ceux qui y vivent et y travaillent sont liés au climat. « Le climat implique des distorsions et des exigences qui sont spécifiques à l’architecture polaire, poursuit Matthew Jull. En gros, un concepteur est obligé de se concentrer sur les manières spécifiques dont un bâtiment interagit avec son contexte pour le rendre plus fonctionnel. »

La conception du nouvel aéroport d’Iqaluit illustre parfaitement comment les architectes peuvent tirer parti des possibilités de la région en forgeant des relations entre le bâti et son contexte naturel. Conçu par Stantec et achevé en juin, ce complexe de 10 000 mètres carrés est prévu pour faire face à la rudesse du climat hivernal du Nunavut, territoire qui s’étend sur la moitié orientale de l’Arctique canadien. Les deux problèmes habituels sont la force du vent et les congères. Pour les atténuer, Stantec a imaginé un toit incurvé qui dévie le vent et empêche l’accumulation de neige.

Les congères atteignent parfois la hauteur au toit et celles qui se forment à proximité du bâtiment sont problématiques. Pour empêcher leur formation, Stantec a fait appel à une technique locale d’écopage de la neige appelée « snow scooping » en anglais canadien.

Kotzebue Youth Center in Kotzebue, Alaska.
Achevée en 2015, la maison de la jeunesse de Kotzebue, en Alaska, abrite un centre local et des activités extrascolaires pour enfants et adolescents. Elle est bâtie sur du pergélisol et peut résister à des conditions hivernales de -50 °C. Avec l’aimable autorisation de WHPacific.

« Sur le côté du bâtiment qui est à l’abri du vent, nous avons érigé un mur vertical à environ un mètre de la façade. Sa hauteur dépasse le toit de deux mètres et il est ajouré en partie basse, explique Noel Best, architecte en chef du projet. Quand le vent souffle sur la toiture incurvée et se heurte à ce plan vertical, il est forcé de plonger vers le sol avant de repartir vers le haut. La congère est toujours là, mais comme le vent souffle sur la façade du bâtiment, elle se forme à environ quatre ou cinq mètres de son assise. C’est un système plutôt ingénieux. »

L’éclairage naturel et l’efficacité énergétique sont également des objectifs importants, le premier à cause de la nuit polaire, le deuxième car le coût de l’énergie y est élevé. Malheureusement, les fenêtres représentent des pertes de chaleur. Stantec a donc utilisé un logiciel de modélisation de la lumière naturelle qui optimise la fenestration, donnant un maximum d’ensoleillement pour un minimum de vitrage.

Pour finir, il y a la question du pergélisol : comme le sol rocheux est trop profond, les fondations de la plupart des bâtiments de l’Arctique canadien doivent s’appuyer sur des pieux ou sur des pilotis, au-dessus d’une couche de sol qui reste gelée en permanence.

« En décollant le bâtiment du sol, on permet au vent de circuler par en dessous. Cette couche d’air froid empêche le pergélisol de fondre au contact de la chaleur, ce qui provoquerait son retrait et donc, un affaissement de la construction », souligne Noel Best.

La surface de l’aéroport correspond à celle d’un terrain de football, ce qui est trop grand pour utiliser les pilotis. Stantec a donc prévu de le poser directement sur le sol, en atténuant les effets du contact grâce à un système de thermosiphons à circulation passive qui sont installés sous la dalle de plancher et empêchent le sol de se réchauffer.

Logistique et longues distances

Le climat n’est pas le seul problème de l’Arctique que les architectes peuvent résoudre : ils peuvent également aider les promoteurs à faire face à l’isolement de la région. « Transporter quoi que ce soit vers ces villages isolés coûte cher », ajoute Leena Cho, une collègue de Matthew Jull. Elle est professeure d’architecture de paysage à l’université de Virginie et dirige avec lui l’Arctic Design Group. Elle souligne que les conditions météo et le manque d’infrastructure rendent difficile l’approvisionnement en matériaux de construction, même les plus rudimentaires. Les livraisons ne peuvent avoir lieu que durant quelques mois, lorsqu’on peut transporter les matériaux par avion ou par bateau. « Les concepteurs doivent donc tenir compte de cette logistique complexe dans la programmation de leurs projets et si possible, essayer d’utiliser des matériaux de source locale. »

L’une des matières premières dont l’importation coûte le plus cher est le pétrole : « à cause du coût élevé du mazout, on encourage l’utilisation des énergies propres dans l’Arctique », explique Daniel Nichols, directeur des installations de WHPacific à Anchorage en Alaska (WHPacific est la plus grande société d’ingénierie des États-Unis qui soit détenue par des Amérindiens). Il précise que dans l’Arctique, on intègre de plus en plus les systèmes de chauffage à la biomasse aux nouveaux projets, essentiellement des poêles et des chaudières à bois à haut rendement, ainsi que les microcentrales qui exploitent les énergies solaire et éolienne.

Section of a new research facility for UNIS (University Center in Svalbard) in Longyearbyen, Norway.
Coupe d’un nouveau centre de recherche pour le Centre universitaire de Svalbard, à Longyearbyen en Norvège. La conception prévoyait une série d’enveloppes isolantes imbriquées qui permettraient l’expansion ou le retrait de la zone de confort thermique du bâtiment, en fonction des saisons, du nombre d’occupants et de l’usage. Avec l’aimable autorisation de Dixi Wu, Arctic Design Group, École d’architecture de l’université de Virginie, atelier de l’automne 2015.

Les architectes de l’Arctique doivent aussi tenir compte de l’entretien et du fonctionnement des bâtiments. « Nous devons trouver le moyen de rendre les dispositifs constructifs plus résistants et plus faciles à utiliser, car il y a peu d’opérateurs qualifiés et de techniciens disponibles qui puissent s’en charger », rappelle Daniel Nichols.

La préfabrication est l’une des techniques qui permettent de faire face à ces défis. L’aéroport d’Iqaluit comprend notamment une centrale de cogénération qui brûle du pétrole pour produire de l’électricité, puis utilise la chaleur résultante comme source de chauffage. Ce système a été construit et testé dans une usine du sud, puis expédié vers le nord pour y être installé.

« Il n’y a pas de magasins de bricolage dans ces régions reculées », remarque Josh Armstrong, avant d’ajouter que la préfabrication réduit les coûts en s’appuyant sur la main-d’œuvre et les matériaux des latitudes tempérées, qui sont plus disponibles et plus abordables. « Cela permet d’obtenir tout ce qu’on veut. »

Renouer avec la culture locale et la protéger

Avec l’accélération du développement de l’Arctique, les architectes vont se trouver face à d’importantes opportunités culturelles. « L’architecture concerne autant la fonctionnalité que le caractère social du bâti, rappelle Matthew Jull. Je pense que ce qu’un espace peut signifier pour une collectivité, c’est-à-dire la manière dont il participe à la vie des gens, est une qualité qui par le passé a été négligée au-delà du cercle polaire, mais l’architecture peut remédier à cela. »

A prototype house for Shishmaref, Alaska that regulates program sequence from cool to warm, air filters from fresh to stale, humidity channeled from dry to wet, and light becomes accessible even in winter months. 
Un prototype de maison pour Shishmaref, en Alaska, qui présente une programmation régulée du chauffage, de la filtration de l’air et de la canalisation de l’humidité, et où la lumière devient accessible même pendant les mois d’hiver. Avec l’aimable autorisation de Ziqi Chen, de Ben Di Napoli, d’Austin Edwards et de Tyler Mauri, Arctic Design Group, École d’architecture de l’université de Virginie, atelier de l’automne 2016.

Encore une fois, l’aéroport d’Iqaluit en est un parfait exemple : « les bâtiments de l’Arctique sont polyvalents », insiste Noel Best, dont l’équipe a conçu l’aéroport non seulement comme une plateforme de transport, mais aussi comme un espace public. C’est pour cette raison que la zone des arrivées est une grande rotonde qui évoque un igloo. Proposant des aires de repos spacieuses, des restaurants et ses expositions d’œuvres inuites, c’est « un véritable lieu de rencontre pour la collectivité, dont la présence architecturale est forte et le caractère culturel distinctif », affirme-t-il.

Le Centre aquatique d’Iqaluit est un autre projet local à double vocation. Également conçu par Stantec, il combine des équipements de loisirs avec des espaces collectifs ouverts et constitue donc un autre lieu de rencontre pour les habitants.

« Ces villes ne sont pas très grandes, par conséquent chaque équipement doit assurer plusieurs fonctions, explique Josh Armstrong. Dans l’Arctique, il n’y a pas beaucoup d’endroits ouverts où l’on puisse s’asseoir et prendre un café, comme on le ferait dans un centre commercial du sud. L’aéroport et la piscine ajoutent cette composante à notre environnement urbain. »

Dans des régions aussi isolées, l’esprit de groupe est essentiel. « Soyons francs, poursuit Noel Best, il y a de gros problèmes de drogue et d’alcool dans plusieurs de ces communes. Leur fournir des espaces publics où les gens puissent participer activement à des rassemblements conviviaux est vraiment important pour combattre ces fléaux. »

De toute évidence, l’architecture peut apporter beaucoup à l’Arctique. Mais elle a aussi beaucoup à y gagner.

« Les gens sont davantage conscients des effets du changement climatique, il est donc facile de comprendre pourquoi les architectes viennent ici et profitent des conditions climatiques extrêmes pour tester les dispositifs qu’ils cherchent à mettre au point », conclut Leena Cho, qui qualifie la région de « labo climatique » en conditions réelles servant à tester des technologies, des théories et des techniques de conception nouvelles. « Étudier l’Arctique et la vie des populations locales ne peut qu’améliorer la façon dont nous concevons l’architecture, où que ce soit. »

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