La canicule de 2003 a mis en évidence l’aggravation des maladies chroniques due à la densité urbaine. Couplée à l’activité humaine et au réchauffement climatique global, elle soulève un enjeu crucial de santé publique et d’inconfort thermique des usagers au sein de la ville. Le GIEC met régulièrement en alerte sur ces sujets. Le rapport d’août 2021 nous informe notamment que la température de surface de sol a augmenté de 1,53°C depuis la période préindustrielle (1850-1900). Sans pécher par excès d’alarmisme, les scientifiques parlent désormais de chaleurs estivales létales en France en 2050… Quelles réponses la création d’ilots de fraicheur urbains peut-elle apporter aux citadins, au sein d’un quartier neuf comme en contexte de rénovation urbaine ? Analysons ensemble.
En quoi consiste l’ilot de fraicheur urbain ? Définition et principes liés.
Concrètement, ilot de fraicheur et ilot de chaleur urbains vont systématiquement de pair et se définissent de manière complémentaire.
L’ilot de chaleur urbain désigne le phénomène par lequel on apprécie, la nuit et en été, la capacité du quartier ou de la ville à refroidir. En effet, les températures sont sensiblement plus élevées en zone urbaine (de 2 à 15°C) qu’en zone périphérique ou rurale attenante. En cas de forte chaleur, il n’y a alors quasiment pas de différence entre les deux. L’observation du refroidissement nocturne éventuel est donc cruciale, dans la mesure où elle a un impact sur la santé et le confort des habitants, parfois privés de récupération après une journée caniculaire.
Ce phénomène est lié à plusieurs facteurs :
- L’occupation du sol ;
- La morphologie urbaine ;
- Le dégagement de chaleur issu des activités humaines (moteurs, systèmes de chauffage et climatisation) ;
- Les propriétés des matériaux utilisés pour la construction des bâtiments, des voiries…
Les conséquences en sont multiples :
- Perturbation du confort thermique ;
- Dégradation de la qualité de l’air extérieur et intérieur ;
- Pression sur les infrastructures énergétiques due à la hausse des consommations en eau et électricité ;
- Aggravation des risques sanitaires des canicules : perturbation du sommeil, accentuation des difficultés respiratoires, accroissement conséquent de la surmortalité…
Créer et favoriser des ilots de fraicheur urbains consiste ainsi à réduire le phénomène d’ilot de chaleur, en concevant des espaces qui augmentent la capacité de rafraichissement du quartier, dont nous détaillons ci-après quelques principes.
Voir aussi les expertises de TERAO en projets urbains et aménagement durable.
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Comment concevoir un quartier plus confortable et résilient pour ses habitants ?
L’Autorité Environnementale est attentive aux solutions mises en œuvre par les Maîtres d’Ouvrages, les collectivités et les professionnels de la construction, en réponse au changement climatique, notamment dans le cadre d’étude d’impact. En amont de chaque projet, TERAO préconise de nombreuses solutions de rafraichissement. Ci-dessous diverses pistes à envisager pour créer des ilots de fraicheur, aussi bien en cœurs d’ilots que dans l’espace public :
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Le choix des matériaux de revêtements de façades, murs et toitures
Tout matériau dispose d’une capacité à absorber ou renvoyer vers l’atmosphère les rayonnements solaires qu’il reçoit : il s’agit de l’albédo. Ainsi, des surfaces de couleur claire, et aptes à différer les transferts de chaleur (inertie thermique) permettront un moindre stockage de la chaleur. A titre d’exemple pratique, nous travaillons sur les cheminements piétons, pour lesquels des matériaux autres que l’enrobé noir existent.
Le choix d’implantation et le type de végétation au sol, en toiture, en terrasse et en façade
Les surfaces végétalisées, pour peu qu’elles ne se limitent pas à quelques arbres isolés sur une pelouse rase, présentent l’avantage conséquent de faire redescendre plus rapidement les températures. Les variétés d’arbres et arbustes, sélectionnées en fonction de leur adaptabilité au changement climatique, apportent de l’ombre et permettent l’évapotranspiration.
La diminution des surfaces minéralisées
Autant que faire se peut, et dans une juste mesure, la réduction des surfaces asphaltées et imperméables est recherchée au maximum et l’on veille également à l’apport d’ombre via le bâti construit.
Le choix de gestion des eaux pluviales, et de valorisation de l’eau
Dans la mesure du possible, la présence de l’eau est favorisée comme source de rafraîchissement adiabatique, en étudiant notamment la mise en place de points d’eau à des endroits pertinents.
Un processus adiabatique est une transformation effectuée sans qu’un transfert thermique n’intervienne, c’est-à-dire sans échange de chaleur entre les deux milieux. Le refroidissement adiabatique est une méthode basée sur l’évaporation de l’eau : celle-ci a pour effet de refroidir et d’humidifier naturellement l’air.
L’implantation des usages sur les espaces extérieurs
En fonction du potentiel de chaleur identifié, les usages divers sont agencés de la manière la plus pertinente possible et à même de contribuer à la réduction de l’ICU. Par exemple, nous veillons à ce que les aires de jeux pour enfants ne soient pas exposées au soleil direct ou situées en plein couloir de vent.
La morphologie urbaine
L’espacement entre les bâtiments est un facteur qui contribue à la création d’ilot de fraicheur. En plus de favoriser le bien-être des occupants au travers d’un accès suffisant au ciel, cela permet une meilleure ventilation du quartier et l’évacuation de la chaleur.
Les activités humaines
Une conception qualitative du quartier donne diverses clés afin d’éviter autant que faire se peut l’installation de climatisation, qui rejette de la chaleur. Cela passe donc par la mise en œuvre de protections solaires, d’isolations thermiques et de matériaux à meilleure inertie thermique.
Un bon agencement et aménagement de l’ilot au sein ou à l’échelle globale d’un quartier sont essentiels. La mise en place des actions ci-dessus dans le cadre d’une réflexion fine et concertée, réduit sensiblement l’inconfort thermique pour ainsi créer des conditions de vie agréables pour les citadins.
Quel est le rôle du pôle Aménagement de TERAO dans la réduction de l’ilot de chaleur urbain ?
TERAO accompagne les aménageurs publics et privés, promoteurs et entités publiques afin de répondre aux enjeux de réduction de l’ICU. Notre équipe spécialiste des projets urbains analyse les caractéristiques morphologiques, surfaciques et anthropiques de chaque projet. Elles constituent le fondement de nos recommandations dans le cadre d’un dialogue fécond et pédagogue avec les équipes de MOA et de MOE.
TERAO examine les conditions de confort thermique au sein du projet d’aménagement, identifie les zones défavorisées en été et en hiver et l’impact du projet sur l’effet d’ilot de chaleur urbain. Nous menons notamment les études suivantes après un diagnostic de l’état initial :
Étude et simulation d’ensoleillement Héliodon et des ombres portées
Les études Héliodon permettent de simuler l’ensoleillement d’un bâtiment, d’un îlot ou d’un quartier tout au long de l’année. Au sein du pôle aménagement de TERAO, cette étude s’avère déterminante quant à l’exposition des cœurs d’ilot, jardins, terrasses, toitures et espaces publics au rayonnement solaire.
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Études de facteur de vue du ciel et de « view out » (des vues vers l’extérieur)
Le facteur de vue du ciel correspond à la portion de ciel observable à partir de l’endroit considéré (une fenêtre de bâtiment, un point de l’espace public, etc.). La densité urbaine influe directement sur ce facteur, et donc sur le bien-être psychologique des usagers. Il prend en compte le niveau de confort visuel et d’éclairement naturel des espaces intérieurs et extérieurs, et l’évacuation de la chaleur emmagasinée.
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Études CFD (Computational Fluid Dynamics) du confort mécanique intérieur et extérieur
Les études CFD permettent d’étudier un écoulement de fluide (liquides et gaz) dans un environnement donné. A l’échelle des projets urbains, elles permettent de simuler le comportement des vents dominants d’été et d’hiver, et d’appréhender le confort extérieur, pointant ainsi les zones à risques d’inconfort dus à des vents importants en hiver. En identifiant les zones soumises aux vents forts, qui seront rafraichies lors des nuits d’été, et les zones de vent faibles qui le seront moins, des solutions et préconisations sont formulées afin de rendre possible la création d’ilots de fraicheur.
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Pour plus de détails sur ces études, voir aussi notre article sur le bioclimatisme à l’ère de la RE2020.
Étude d’Ilot de chaleur urbain
Cette étude permet d’aller plus loin dans notre approche du bioclimatisme appliqué au quartier, sur les questions d’ilot de chaleur urbain et de températures. Les éléments suivants sont analysés :
- Absorption et stockage de l’énergie solaire ;
- Evaporation et évapotranspiration ;
- Matériaux de toitures, de revêtement du sol, couvert végétal, etc.
De l’ensemble de ces études bioclimatiques découlent les recommandations de TERAO à intégrer au projet d’écoquartier. TERAO vous accompagne dès la phase esquisse pour vos concours et définit votre conception, aussi bien auprès des architectes qu’en tant que conseil auprès des Maîtres d’ouvrage. Notre maîtrise des enjeux techniques et humains nous confère une expertise toute particulière quant à la mise en œuvre d’ilots de fraicheur urbains, pour développer des projets confortables et résilients.
