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TERRITOIRES

Tribune | « Lutter contre les îlots de chaleur urbains, le défi de la ville durable de demain »

PUBLIÉ LE 15 AVRIL 2024
PAR GILLES BÉTIS, ENSEIGNANT-CHERCHEUR & RESPONSABLE DU DÉVELOPPEMENT ET DE L’INNOVATION (INSTITUT DE RECHERCHE ESTP)
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Tribune | « Lutter contre les îlots de chaleur urbains, le défi de la ville durable de demain  »
Gilles Bétis / Crédits : ESTP
Les îlots de chaleur ont un impact sur la santé et le bien-être des habitants, et les risques vont s’accentuer avec l’aggravation du réchauffement climatique. Dans cette tribune, Gilles Bétis appelle les collectivités et les constructeurs à faire de cette question une priorité.

La multiplication des îlots de chaleur constitue un réel défi pour les métropoles, confrontées à des températures toujours plus élevées, notamment en période estivale. Non seulement ce phénomène n’est pas sans conséquences sur la santé et le bien-être des habitants, mais les risques s’accentuent à mesure de l’accélération du dérèglement climatique. Ces îlots traduisent l’incapacité d’un milieu fortement urbanisé à évacuer la chaleur accumulée. La différence de température peut alors atteindre plusieurs degrés avec celles des zones rurales environnantes. De par ses enjeux sanitaires, énergétiques et économiques, la lutte contre les îlots de chaleur urbains doit être érigée en priorité par les collectivités et les constructeurs. C’est aujourd’hui indispensable pour que les villes restent viables, à l’heure où les périodes de canicule vont augmenter en nombre, en durée et en intensité.  
 
Des facteurs qui favorisent l’accumulation de chaleur en zone urbaine 

Certaines caractéristiques de nos villes sont propices à l’accumulation de chaleur. Les matériaux utilisés dans la construction jouent un rôle prépondérant et constituent, pour certains, d’importants facteurs de surchauffe. C’est le cas notamment des matériaux sombres là où les matériaux clairs, eux, réfléchissent davantage l’énergie solaire. La demande croissante de logements urbains a également poussé les constructeurs et les collectivités à ériger des bâtiments hauts, piégeant la chaleur et ne favorisant pas la circulation de l’air, ce qui constitue un facteur aggravant.  
 
Les îlots de chaleur résultent également des activités anthropiques, générant 24 heures sur 24 une quantité additionnelle de chaleur dans l’espace urbain. Outre la pollution et les gaz à effet de serre qu’ils émettent, les véhicules à moteur thermique en sont un exemple majeur. L’usage de la climatisation aggrave tout autant l’accumulation de chaleur. L’efficacité des climatiseurs destinés à refroidir l’air intérieur des bâtiments fait en effet oublier la quantité de chaleur qu’ils libèrent à l’extérieur, augmentant la température de l’air ambiant dans les zones urbanisées. Le tout au prix d’une dépense énergétique très importante. 
 
Lutter contre les îlots de chaleur : un enjeu majeur pour le génie civil et climatique 

De nombreuses solutions existent pour lutter contre les îlots de chaleur, à commencer par celles visant à réduire l’accumulation de chaleur dans l’espace urbain comme l’utilisation de matériaux réfléchissants. Pour se protéger efficacement des rayons solaires, les ombrages (fixes ou amovibles, textiles ou intégrés à l’architecture) sont aussi de plus en plus utilisés. Ils permettent de protéger les surfaces extérieures trop minérales et trop foncées, ainsi que les murs ou les terrasses des bâtiments. Les nouveaux types de vitrages sont à considérer (thermochromes, éléctrochromes, photochromes, voire photovoltaïques), puisqu’ils permettent de s’isoler de la chaleur l’été, tout en laissant entrer le soleil l’hiver. 
 
La végétalisation est également une solution pertinente, car elle constitue un ombrage naturel et rafraîchit l’atmosphère par le biais de l’évapotranspiration. Ce fonctionnement naturel repose sur la capacité des feuilles à évaporer l’eau puisée par les racines et à rafraîchir ainsi l’air ambiant. Cependant, il faut pour cela que cette végétation dispose d’une quantité d’eau suffisante durant toute la durée des périodes de sécheresse et de canicules. La lutte contre les îlots de chaleur reste ainsi inéluctablement liée à celle de la gestion des eaux pluviales et des précipitations en milieu urbain. Cela implique la désimperméabilisation des sols, pour permettre l’infiltration de l’eau, mais également l’aménagement de réserves pour limiter les crues. Par ailleurs, il convient de prendre en compte les principes de l’aéraulique1 dans la conception des quartiers de demain, pour permettre la circulation de l’air frais. 
 
L’intégration de matériaux isolants et géosourcés (panneaux de fibre de bois, terre crue…) dans les bâtiments est efficace dans la lutte contre les îlots de chaleur. Ils vont en effet permettre d’accumuler et conserver la fraîcheur intérieure pendant plusieurs jours (inertie thermique) tout en retardant l’intrusion du front de chaleur venant de l’extérieur du bâtiment pendant au moins la durée du jour (déphasage thermique).  
 
Une autre disposition majeure dans la lutte contre les îlots de chaleur consiste à réduire toutes les sources anthropiques qui émettent de la chaleur en extérieur. Cela implique de réduire, et si possible de supprimer, l’usage de la climatisation, et de passer d’une mobilité thermique à une mobilité électrique ou douce. En intérieur, il s’agira de limiter les sources de chaleur que représentent l’éclairage et les appareils électriques et électroniques.  
 
Transformer les villes en adaptant l’existant 

Par nature, les projets de rénovation urbaine ou d’adaptation au changement climatique interviennent sur des infrastructures déjà existantes : bâtiments, voiries, réseaux souterrains. Lors de la requalification importante d’un quartier, il est ainsi possible d’installer des fosses de plantation, des réservoirs, ou encore des dispositifs d’infiltration comme les sols perméables.  
 
Transformer et renaturer les villes implique de les repenser dans une vision à long terme. Si un voile d’ombrage remplit directement sa fonction dès son installation, ce n’est pas le cas d’un arbre, qui a besoin de plusieurs années de croissance avant de faire de l’ombre sur un bâtiment ou rafraîchir plusieurs dizaines de mètres carrés. Des choix sont également nécessaires, qui permettront de maximiser l’impact de la transformation, afin d’arbitrer entre possibilités techniques, réduction des vulnérabilités, valeur d’usage créée et contraintes économiques du territoire.  
 
Afin de faire au mieux ces choix dans le futur, mais également pour observer et analyser le comportement des infrastructures créées pendant l’intégralité de leur cycle de vie, le jumeau numérique est un outil qu’il faut continuer de développer. En phase de conception, différents scénarii potentiels de réchauffement climatique permettront de choisir des options de conception initiale, et de prévoir leur évolution durant les années et les décennies à venir. 
 
La société est aujourd’hui engagée dans une course contre la montre pour garder ses zones urbaines viables. Plus qu’un axe de recherche et d’innovation, c’est aujourd’hui une mission pour l’ESTP - grande école d’ingénieurs de la construction - et pour l’ensemble des écoles d’ingénieurs que de contribuer à l’émergence des solutions nécessaires à la préservation du cadre de vie urbain. 
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