Alors que les vagues de chaleur sont de plus en plus fréquentes, intenses, longues et que les experts prévoient une multiplication par trois de la climatisation en Europe d’ici à 2050, il est essentiel d’explorer d’autres solutions pour apporter de la fraîcheur en ville. Un document de l’agence pour la transition écologique (ADEME).

Un objectif : assurer le confort et la santé des citadins

Deux fois plus de vagues de chaleur sont à prévoir en France d’ici 2050.

Ces périodes de fortes chaleurs sont d’autant plus difficiles à vivre pour les citadins qu’il existe un phénomène d’îlot de chaleur urbain. En ville, les espaces extérieurs manquent d’ombre, sont peu ventilés et constitués de surfaces minérales qui stockent la chaleur en journée et la restituent pendant la nuit. La température nocturne baisse donc moins en ville qu’à la campagne, ce qui ne permet pas de rafraîchir suffisamment les logements. 

Cela peut conduire à des inconforts, des coups de chaleur et des déshydratations occasionnant parfois la mort des personnes les plus fragiles. Les habitants de logements sous les toits insuffisamment isolés ou sans protection solaire peuvent être exposés à des températures encore plus élevées. 

Des solutions de rafraîchissement existent ! Mais aucune ne peut résoudre seule la problématique de l’inconfort pour les citadins et la surchauffe urbaine. C’est pourquoi les villes combinent généralement plusieurs solutions en recherchant la meilleure efficacité possible. 

Par exemple, la ville de Paris a mis l’accent sur trois solutions : la création de parcs et espaces verts irrigués (10 % des espaces verts), l’isolation des bâtiments et l’intégration de revêtements à albedo élevé (surfaces réfléchissantes de couleurs claires), l’augmentation des températures de consigne de la climatisation de 23 °C à 26 °C (bureaux) et 28 °C (résidentiel) – qui ont permis un rafraîchissement de l’air extérieur jusqu’à 4,2 °C la nuit et une réduction des consommations énergétiques de 60 % !

À Lyon, la végétalisation de bandes sur l’avenue Garibaldi pour recueillir les eaux de pluie, l’arrosage des espaces verts dans les périodes de canicule, l’utilisation de revêtements en béton clair sur les trottoirs et la réduction du trafic automobile par la limitation des voies de circulation ont fait baisser la température ambiante de 1,8 à 2,3 °C en moyenne par rapport à la station météo de Lyon-Bron et améliore le confort thermique de 9 °C par rapport à une zone minérale. Le rafraîchissement est augmenté d’environ 55 % grâce à l’arrosage des végétaux par l’eau pluviale stockée dans un bassin enterré. Cette mesure est d’autant plus efficace si elle est réalisée 3 à 4 jours avant le début de la canicule.

Des solutions existent donc mais il est important de choisir celles le mieux adaptées au contexte local et de bien réfléchir à leur mise en œuvre.

Des solutions vertes fondées sur la nature (végétal, eau)

• Les parcs, petits concentrés de végétation créent des oasis de fraîcheur d’autant plus efficaces s’il existe un système d’arrosage pendant les vagues de chaleur (sinon l’effet est divisé par 4). Plus les parcs sont arborés et matures, plus le rafraîchissement est important.
  À Göteborg (Suède), la différence de température maximale entre un parc et son environnement construit a été mesurée à 5,9 °C. 
  À Mexico, l’effet de rafraîchissement d’un parc a été observé jusqu’à 2 km.
   
• Les arbres isolés ou en bordure de route peuvent diminuer la température de 2 à 3 °C grâce à l’évapotranspiration et l’ombrage. Plus le nombre d’arbres est important, avec un feuillage dense, un apport d’eau possible et un pied en pleine terre, meilleure sera leur efficacité. Cependant, la nuit, une couverture arborée importante peut réduire le rafraîchissement des surfaces minérales car cela crée un obstacle à la vue du ciel et au vent.
   
• Les pelouses et prairies peuvent être plus chaudes que les zones minérales alentour quand elles ne bénéficient pas de l’ombre des bâtiments. À ensoleillement égal, l’effet sur la température de l’air est alors à peine perceptible. Mais, même si le sol reste à une température proche de l’air, il émet moins de rayonnement infrarouge (qui renvoie de la chaleur dans l’air). Et le rafraîchissement peut être plus important si les pelouses sont arrosées la nuit.
  Dans le parc olympique de Pékin, une différence de 0,15 °C a été observé entre les zones enherbées non irriguées et de 1,2 °C entre les zones enherbées irriguées et l’environnement construit alentour.
   
• Les toitures végétales améliorent le confort dans les logements et réduisent la consommation de climatisation et donc ses rejets de chaleur dans les rues. Mais l’efficacité dépend fortement du type de plantes, de l’épaisseur du substrat et de l’irrigation. Il faut en effet que la végétation soit intense et que le toit soit bien humide pour que cela soit réellement efficace.
  À Hong Kong, la végétalisation a permis d’abaisser de 1 °C la température de l’air à 1,50 m des toitures.
   
• Les murs végétalisés protègent le bâtiment du rayonnement solaire et réduisent la température de surface des murs. La température de l’air à proximité de la façade est fortement réduite mais devient insignifiante à 1 m. La température d’air est cependant augmentée la nuit car un mur vivant se refroidit plus lentement qu’un mur sans plantes. Un point de vigilance : à l’exception des grimpantes, les végétaux ont besoin d’un système d’arrosage performant.
   
• Les réservoirs, étangs, lacs, rivières, ruisseaux, etc. sont en général déjà présents dans les villes et peuvent influer fortement car l’eau joue le rôle de « refroidisseur climatique ».
  À Lisbonne, le refroidissement mesuré au-dessus du Tage est de -6 à -7 °C aux moments les plus chauds et l’effet est ressenti jusqu’à plusieurs centaines de mètres de la rive.
   
• Les aménagements pour gérer les eaux de pluies (noues) ont un faible impact car les pluies sont rares en périodes de forte chaleur et ces zones finissent par ressembler plus à une prairie. Si elles sont encore remplies d’eau, une humidité ambiante trop importante en période de forte chaleur peut parfois être assez inconfortable pour les habitants.

Des solutions grises concernant les infrastructures urbaines (revêtements, mobilier urbain, bâtiments)

• Une des solutions consiste à repenser la forme urbaine (rues, constructions, espaces libres…) pour favoriser la circulation des vents, limiter le piégeage de la chaleur la nuit et créer de l’ombrage le jour. Cette solution est connue depuis longtemps : les rues étroites des villes traditionnelles méditerranéennes, qui reçoivent moins de rayonnement solaire, offrent un meilleur confort. Les cours et alignements Nord-Sud ne reçoivent le rayonnement solaire que lorsque le soleil est à son zénith alors que les orientations Est-Ouest reçoivent les rayons du soleil presque toute la journée en été.
  Dans les passages couverts de Sanliurfa (Turquie), il fait 3 à 4 °C plus frais que dans les rues environnantes notamment grâce à la circulation du vent plus importante.
   
• La présence de fontaines permet d’abaisser localement la température de 1 °C, les brumisations de 4 °C, les piscines et bassins de 0,1 à 1,9 °C en moyenne. Plus les gouttelettes d’eau sont fines, plus les systèmes sont efficaces d’autant plus s’ils bénéficient d’une brise légère et constante.
   
• L’arrosage des rues doit être fréquent pour apporter du confort. Par exemple à Paris, la fréquence optimale en après-midi est de 30 minutes pour la chaussée et de 10-20 minutes pour les trottoirs plus lisses en surface, avec une capacité d’absorption de l’eau moindre. En matinée, la fréquence d’arrosage optimale est de 1 à 2,5 heures. Vers 18 h, l’efficacité de l’arrosage par camions apporte le plus de fraîcheur car l’évaporation est importante. Mais seule 20 % de l’eau utilisée pour l’arrosage s’évapore réellement ; le reste ruisselle ou s’infiltre.
  Sur les chaussées arrosées par camions rue du Louvre à Paris, la température diminue de 4 °C le matin et de 13 °C l’après-midi par rapport à l’environnement urbain.
   
• L’installation de structures pour créer de l’ombre comme des pergolas ouvertes sur les côtés et végétalisées est moins efficace que des arbres mais peut être une solution très locale.
   
• Les panneaux solaires placés sur un toit, un parking… créent de l’ombre et remplacent généralement une surface sombre. Placés au sol (trottoirs), ils absorbent le rayonnement solaire. La nuit, les panneaux rafraichissent plus vite que les surfaces minérales.
  À Osaka, l’intégration de panneaux solaires sur tous les toits et façades d’un quartier a permis de faire baisser la température de 0,4 °C.
   
• Les revêtements à albedo élevé (peintures, bétons désactivés, gravillons blancs…) ayant un fort pouvoir réfléchissant, le plus souvent de couleur claire, sont très efficaces sur le confort du bâtiment en été. Ce sont des solutions ancestrales dans de nombreux pays chauds dont il faut s’inspirer dans un contexte de réchauffement planétaire.
  À Athènes, en passant d’un revêtement foncé asphalté (albedo 0,04) à un revêtement blanc (albedo 0,55) pour les sols, la température a été abaissée de 4°C. 
  À Milan, en passant toutes les surfaces urbaines de revêtements marron/gris à des revêtements blancs (augmentation de 0.1 de l’albédo), la température moyenne de la ville a diminué de 0,4 à 0,8°C.
   
• L’installation de pavés poreux (long à sécher) sans arrosage autre que la pluie, ont un résultat très limité sur les températures de surface et sur les températures ressenties. Mais, s’ils sont arrosés ou alimentés en eau, ils peuvent faire gagner jusqu’à 5 °C sur la température ressentie.
   
• Les Matériaux à changement de phase (MCP) fondent et absorbent la chaleur lorsque la température extérieure dépasse leur température de fusion. Ils se solidifient en restituant l’énergie accumulée lorsque la température redescend. Ils peuvent être incorporés dans les chaussées en asphalte et en béton, les trottoirs, les tuiles et les murs. Les bâtiments se réchauffent moins vite et limitent leurs besoins de climatisation (de 10 à 87 %).
  On peut ainsi diminuer de 12,5 °C à 19,7 °C la température d’une chaussée en asphalte par rapport à une rue similaire sans MCP et de 2,5 °C à 9,7 °C la température de surface des tuiles.
   
• Il est également essentiel de bien isoler le toit et les murs pour laisser entrer moins vite la chaleur dans les bâtiments et mieux conserver la fraîcheur de la climatisation. De plus, les murs isolés par l’extérieur ont des températures de surface en journée inférieures à celles de murs non isolés et permettent donc de réduire la surchauffe urbaine.
  À Delhi, un mur en béton de bambou composite de 15 cm par rapport à un mur en brique de 12.7 cm d’épaisseur permet de réduire de 7,5 % les besoins énergétiques pour climatiser.

Des solutions douces basées sur les comportements et la gestion de la ville

• Pour limiter les émissions de chaleur des moteurs, il est possible de réduire le trafic routier en limitant la circulation, la vitesse, en sensibilisant à la conduite économe et l’utilisation raisonnée de la climatisation, en encourageant l’utilisation des transports en commun, la marche et le vélo…
   
• Pour éviter des rejets de chaleur supplémentaire à l’extérieur, il est essentiel de limiter les besoins de climatisation en construisant des bâtiments bioclimatiques, en protégeant mieux les bâtiments existants (protections solaires, isolation, ventilation), en rappelant la température de consigne des logements climatisés de 26 °C. Et si la climatisation est indispensable, il est important de recourir à des systèmes qui ne rejettent pas d’air chaud, comme la climatisation par réseaux de froid.
  À Hong Kong, la mise en place de réseaux de refroidissement évite le recours à des climatisations rejetant de la chaleur dans l’air ambiant et a permis de diminuer de 0,4 à 0,8 °C la température de l’air à 2 m de haut durant une canicule.
   
• Lors de périodes de fortes chaleurs, il est essentiel de rappeler aux citadins les mesures sanitaires préventives et les bons gestes à mettre en place comme ouvrir les fenêtres la nuit, décaler les horaires de sommeil, changer les horaires de travail ou réduire les activités en extérieur.