Cet article a été publié dans le numéro 905 de la revue des Climaticiens CVC d’octobre 2019.

Le confort d’été devient un paramètre clef du confort et des performances des bâtiments. Avec le changement climatique, les îlots de chaleur urbains vont avoir de plus en plus d’impacts dans la performance et le confort estival du bâtiment. Il convient donc d’intégrer ce nouvel élément de réflexion et d’élargir la vision du bâtiment à l’îlot pour mettre en œuvre des mesures simples et efficaces.

Du bâtiment à l’ilot de chaleur

La dernière canicule de juin 2019 nous a rappelé à nos bons souvenirs les prévisions en termes de changement climatique : une canicule tous les deux ans à la fin du siècle.

De fait, les bâtiments vont être impactés et le confort d’été va devenir un enjeu tout au moins aussi important que le confort d’hiver.

Avec la métropolisation des territoires, ce sont des îlots entiers qui sont rénovés, modernisé, urbanisés.

Or la chaleur aime tellement la densité urbaine, qu’elle offre un phénomène exclusif aux villes : les îlots de chaleur urbains (ICU).

L’ilot de chaleur se caractérise par une température localement plus élevée qu’aux alentours, de quelques degrés mais ces quelques degrés peuvent faire la différence entre un endroit où il fait bon vivre, et celui où on suffoque. D’autant plus, que ces quelques degrés de températures ambiantes, peuvent vite se transformer en des dizaines de degrés de température de surface de certains matériaux.

On peut ainsi distinguer à partir d’images satellites, les écarts de températures entre les zones fraiches des villes : les parcs et jardins, et les zones les plus chaudes :

Carte des îlots de chaleur urbains – Paris – Juillet 2018 (image n°1 – Paris Ilots de chaleur urbains.png). On distingue très clairement les écarts de températures des températures de surface entre les zones fraiches (le parc des buttes Chaumont, le canal saint martin, et les zones chaudes : les gare de l’Est et du Nord, les bâtiments des différents quartiers

Les ICU se forment dès que la densité urbaine augmente, que la ville supplante la nature, et sont plus ou moins forts en fonction de divers paramètres : la densité, les formes urbaines et les ombres qu’elles génèrent ou au contraire ne favorisent pas, la place de la nature, les matériaux et leur couleurs, la place de l’eau, de l’usager, et la capacité à vivre dans l’aménagement en fonction de la saison, de l’heure du jour ou de la nuit. Les zones d’activité, construites souvent dans un souci de moindre coût, sont des points chauds des territoires, souvent plus encore que les centre-ville.

La performance d’un bâtiment n’est donc plus fonction uniquement de la qualité de la construction, de la conception associée, des paramètres climatiques régionaux, mais parfois aussi de paramètres locaux bien plus spécifiques d’un lieu à un autre. Ainsi un bâtiment situé au cœur d’un îlot de chaleur urbain devra lutter contre des conditions extérieures de température plus élevées de plusieurs degrés. Quand on cherche à réduire au maximum le nombre de jours d’inconfort, cela peut faire la différence. Et cela d’autant plus, que la correction a posteriori par l’utilisateur, peut accentuer le phénomène. En effet, le bâtiment n’est pas forcément climatisé au départ, ce qui est plutôt une recherche de performance, mais une fois livré, rien n’empêche ses utilisateurs d’y installer des systèmes que la réglementation ne permettait pas. Or ces systèmes de climatisation de l’espace privé, vont rejeter dans l’espace public, un air à plus de 45°C, contribuant encore à aggraver le phénomène. Il est donc stratégique de prévenir.

Il y a donc plusieurs questions à se poser et à anticiper lorsqu’on aménage ou renouvèle un quartier.

En effet, le bâtiment peut d’une part jouer un rôle sur son climat urbain proche, mais peut d’autre part être lui-même victime du climat urbain qui l’entoure.

La réflexion démarre dès l’échelle du bâtiment. Dans le projet de construction, de réhabilitation, est ce qu’on se concentre sur le bâtiment et ses usages internes, ou est-ce que le bâtiment s’ouvre sur l’espace extérieur et les interconnexions qui l’entourent ? Peut-il offrir sa contribution à la ville dans le cadre de la lutte contre les ilots de chaleur urbains ?

Croiser les approches énergétiques, paysagères, sociales

Si la conception thermique du bâtiment est l’apanage du bureau d’étude et de l’architecte, notamment pour les performances thermiques intrinsèques et les aspects bioclimatiques, une ouverture sur l’extérieur, au sens propre comme au figuré, peut apporter des gains ou des contraintes nouvelles.

On peut notamment interroger le paysagiste afin de proposer des espaces naturels ambitieux, de qualité, et cohérent par rapport au projet que l’on souhaite mener. Ainsi la présence et le maintien d’arbres matures sur le site, qui peuvent perdre leurs feuilles en hiver pour laisser passer le soleil, et les reprendre en été quand on cherche ombre et fraicheur est un atout indéniable. On considère couramment qu’un arbre mature équivaut à 5 climatiseurs d’un point de vue rafraichissement.

Inversement, si le projet d’aménagement prévoit une surface minérale au sud du bâtiment, celle-ci va jouer le rôle d’accumulateur de chaleur que le bâtiment devra gérer en termes d’inconfort. La couleur joue également un rôle très important : va-t-on renvoyer la chaleur vers le ciel ou au contraire le bâtiment va-t-il l’accumuler pour mieux la restituer à ses occupants et à l’espace environnant ?

Le bâtiment lui-même peut proposer des points plus ou moins positifs selon l’ombre qu’il va apporter, ou non, sur l’espace public. Il est alors intéressant de dépasser les limites de propriétés pour comprendre comment le bâtiment peut aider les espaces voisins à se protéger de la chaleur estivale.

D’une manière plus générale, sur certains bâtiments, la précarité énergétique peut s’entendre été comme hiver : l’hiver il est difficile de payer sa facture, mais l’été il est difficile de supporter la chaleur… Car en général, les bâtiments les moins isolés sont souvent ceux qui montent le plus vite en température l’été. Et quand on a du mal à pouvoir financer des vacances, la sanction est double.

On comprend alors la valeur d’un parc à proximité, dans la copropriété, ouvert au public ou non, afin de permettre aux usagers de venir se rafraichir. Encore une fois, le bâtiment seul n’est plus le seul critère, mais sa proche proximité joue un rôle dans la vulnérabilité de ses occupants.

Fraicheur apportée par le parc d’une copropriété lors d’une chaude journée de juin 2019

S’il est très souvent bien pratique de pouvoir faire table rase de l’existant pour envisager un nouveau projet, d’un point de vue écosystémique, la problématique est tout autre. En effet, il faut de nombreuses années à un arbre mature pour offrir l’ensemble de ses services éco systémiques.

Et même si on double le nombre de sujets à planter, ils mettront de très nombreuses années à rattraper les qualités des arbres existants qui auront été coupés.

Services éco systémiques offerts par l’arbre urbain – source : arbre-en-ville.fr

On comprend donc que la conception « climatique » du bâtiment doit maintenant dépasser celle habituelle du bâtiment et de son étude thermique. Le climat urbain environnant et les interactions du bâtiment avec son entourage proche, ses impacts, mais également ses qualités, ont un rôle prépondérant dans le climat urbain et le confort des usagers.

Enfin, la prise en compte de l’existant, et la valorisation des solutions passives offertes par la nature en ville, sont les aspects les moins chers pour réduire l’impact du projet sur la thématique des ilots de chaleur urbains. Encore faut il en avoir conscience et associer les compétences nécessaire à l’analyse, qu’on ne possède pas toujours.

Avoir les bons réflexes / bonnes pratiques pour les concepteurs  

Plusieurs mesures peuvent être mises en œuvre dès à présent, sans regret. Inversement, il y a certains travers qu’il faut savoir éviter.

La végétalisation des projets semble-être un des points clefs les plus forts pour adapter le mieux les projets au climat actuel et à venir.

En effet, par l’ombrage et l’évapotranspiration, les arbres et les espaces naturels sont des climatiseurs naturels low tech et low cost dont on se rend généralement compte de l’effet que lorsqu’ils ont disparus.

Si ces outils nécessitent de l’entretien, le ratio cout bénéfices est très largement favorable en cout global par rapport à une solution curative type climatisation a posteriori, quant il ne s’agira pas de l’installation de climatiseurs individuels mobiles de manière complètement anarchique, qui vont dégrader le climat urbain local et faire s’envoler la facture énergétique.

Le maintien de végétation et d’accès à la pleine terre aura également pour avantage de jouer le rôle de zone tampon lors des épisodes orageux, et de laisser ainsi de l’eau à proximité lorsque la chaleur remontera. Cela peut également permettre de ne pas sur dimensionner les réseaux d’eaux pluviales, et ainsi de faire de substantielles économies.

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Différences de température entre un parc urbain, et les habitations à proximité. Sur le haut de la photo à gauche, on peut apercevoir l’écart de température entre une toiture végétalisée, et une toiture terrasse classique, beaucoup plus chaude. Sur les deux maisons au milieu en haut de la photo, on peut distinguer celle dont l’isolation a été reprise, et permet au bâtiment d’être plus frais.

La place de l’eau, si elle est plus délicate à envisager, apporte toutefois une solution rapide et simple pour proposer un peu de fraicheur au sein d’un ilot de chaleur urbain. Pouvoir se tremper les pieds, humidifier l’air et ses vêtements, s’arroser pour les jeunes enfants, ou tout simplement boire, permet d’offrir simplement, sur site, une solution de rafraichissement. L’évaporation d’un litre d’eau permet ainsi de faire baisser la température de 1000 mètres cubes d’air de deux degrés.

Exemple de l’ilot de fraicheur apporté par une fontaine, majestueuse, à Bordeaux, lors de la canicule de juin 2019 ;

L’ombre, la couleur des matériaux, sont également des aspects qui vont offrir des ilots de fraicheur, ou inversement, accentuer encore le phénomène. Ces deux aspects là appellent simplement au bons sens et à une conception intelligente du bâtiment, mais ne sont pas toujours appliqués dans les projets les plus récents.

Des outils tels que les façades et toitures végétalisées, irrigués ou non, permettent de limiter les apports de chaleur estivaux. Il ne faut en effet pas oublier, qu’avec un angle de près de 70 degrés l’été, les apports solaires par les toitures sont maximisés. Des peintures de couleurs claires réfléchissantes, permettent des résultats spectaculaires en termes de baisse des températures et d’apports internes.

En conclusion, la lutte contre les ilots de chaleurs urbains est un enjeu majeur des territoires urbains, amené à se renforcer dans le cadre du changement climatique.

Si les équipes de conception n’élargissent pas leur réflexion, les modélisations thermiques qui exploitent des fichiers météo actuels, et non futurs, qui n’intègrent pas les ilots de chaleur urbains, vont proposer des bâtiments qui seront moins frais que projeté dans le climat urbain futur. Cela impose de dépasser la conception habituelle, mais implique finalement beaucoup de mesures de bon sens, à coût faible, et dont tout un chacun peut vite comprendre les tenants et aboutissants. Nous avons donc toutes les cartes en main pour nous adapter nos villes aux enjeux d’aujourd’hui et de demain. Encore faut il le faire.