D’après le rapport du GIEC d’août 2021, depuis la période préindustrielle (1850-1900), la température de l’air à la surface des terres émergées a augmenté près de deux fois plus que la température moyenne mondiale (GMST). Le réchauffement a entraîné une augmentation de la fréquence, de l’intensité et de la durée des événements chauds et de vague de chaleur dans la plupart des régions terrestres.
La lutte contre les Ilots de Chaleur Urbains (ICU) est ainsi plus que jamais d’actualité. En effet, l’urbanisation amplifie les conséquences des canicules toujours plus longues et plus nombreuses : c’est l’effet d’îlot de chaleur urbain. Cet effet est plus marqué sur les températures nocturnes que sur les températures diurnes. Une urbanisation accrue peut aussi intensifier les épisodes de précipitations extrêmes sur les villes ou sous le vent des zones urbaines. Les risques engendrés par l’ICU sont :
- La dégradation des conditions de confort thermique
- La dégradation de la qualité de l’air extérieur et intérieur
- L’aggravation des risques sanitaires liés aux vagues de chaleur : coups de chaleur, déshydratation …
- La pression sur les infrastructures énergétiques due à la hausse des consommations en eau et électricité
Aujourd’hui, les Collectivités et l’Etat sont de plus en plus attentifs aux solutions concrètes mises en œuvre dans les projets pour le confort et la qualité de vie des habitants. Les études portant sur l’ICU sont, notamment, de plus en plus sollicitées par l’Autorité Environnementale dans le cadre de l’étude d’impact. Ces études répondent de facto à un enjeu majeur d’aménagement durable : quelles solutions d’adaptation au changement climatique ?
La saviez-vous ? Paris, ville d’Europe la plus exposée à l’ICU
C’est ce que révèle une étude parue en avril 2023 dans The Lancet Planetary Health. Les chercheurs ont évalué, sur la période 2000-2019, la surmortalité induite par des températures extrêmes, chaudes ou froides, c’est-à-dire au-dessus ou au-dessous des températures de confort. L’analyse porte sur 854 villes de 30 pays européens. Les résultats montrent que le froid tue 203 620 personnes par an contre 20 173 pour le chaud.
La capitale française est donc la ville où le risque de mourir de chaud est le plus élevé d’Europe : il est multiplié par 1,6 en moyenne par rapport aux températures de confort. « Cela peut s’expliquer par le fait que c’est une agglomération très exposée à l’effet d’îlot de chaleur urbain (ICU), qui provoque une forte élévation de la température en été », commente Pierre Masselot, l’un des principaux auteurs.
Le but de ces travaux est de prévoir les effets du réchauffement climatique sur la mortalité. Si aujourd’hui le froid tue plus que le chaud, l’augmentation des températures dans les prochaines décennies devrait inverser la tendance. Il est probable que les populations développeront des comportements permettant de s’adapter à ces pics de chaleur : multiplication des climatisations, réduction des activités extérieures aux heures les plus chaudes, etc.
La conception bioclimatique, démarche centrale de lutte contre les ilots de chaleur urbains
La conception bioclimatique trouve ses racines aussi loin que l’acte de construire lui-même (localiser son habitat pour s’abriter du vent, bénéficier de bons apports solaires…). Les enjeux et les moyens techniques de construction et de modélisation des performances des espaces bâtis n’ont, eux, cessé d’évoluer, et renvoient aujourd’hui à des concepts, des outils et des exigences pointus.
La thermique des bâtiments et des espaces extérieurs répondent à des facteurs aux interactions complexes. La nécessité de prévoir le niveau de confort qu’ils offriront à leurs occupants – y compris en prévision du changement climatique – sont aujourd’hui au cœur des préoccupations des pouvoirs publics, des maîtres d’ouvrages et maîtres d’œuvre, et des utilisateurs.
Effectuer une analyse de site est le préalable à toute démarche de conception bioclimatique. Il s’agit d’analyser le climat, la course du soleil et les masques existants, le potentiel de contrôle de l’ilot de chaleur urbain par la végétation existante et future, ainsi que le potentiel d’amélioration de la biodiversité, les vents dominants pour identifier le potentiel de ventilation, et enfin l’origine des vents froids d’hiver dont il faut se protéger…
Cela permet d’optimiser dès le départ l’implantation, la morphologie, l’orientation des espaces extérieurs et des bâtiments. Cette réflexion intègre aussi les différents usages et besoins de confort thermique et lumineux. Les espaces extérieurs et les VRD sont appréhendés à l’aune des impacts du changement climatique, de leur contribution à l’ICU et des critères de confort extérieur.
L’Etude de l’Ilot de chaleur Urbain, de nombreux facteurs à modéliser
Le phénomène d’ICU est lié à plusieurs facteurs :
L’étude d’Ilot de Chaleur Urbain vise donc à établir un modèle numérique d’un site (de la cour d’école à la zone aménagée de plusieurs hectares), et à quantifier les facteurs et les impacts de confort thermique extérieur. Elle est menée selon la méthodologie suivante :
- Réalisation d’une étude de simulation de l’ensoleillement aux dates du 21 juin (pour laquelle la durée d’ensoleillement est la plus longue de l’année) et du 21 décembre (jour le plus court). Nous étudions ainsi l’exposition du projet (surfaces et façades de bâtiments) ainsi que les espaces spécifiques tels que les jardins, terrasses, toitures, et les espaces publics au rayonnement solaire. Cela permet d’identifier les zones les plus exposées au soleil ou au contraire les moins bien exposées.
- Réalisation d’une étude de la dynamique des vents (CFD, Computational Fluid Dynamics), pour simuler le comportement des vents dominants d’été et d’hiver dans l’environnement étudié. Ceci nous permet de cibler les zones soumises au vent fort qui seront rafraîchies l’été par déchargement de la chaleur accumulée sur les surfaces des bâtiments, et inversement, les zones de vent faible qui seront moins rafraîchies, pour lesquelles d’autres solutions seront préconisées, mais également les zones soumises à un vent fort l’hiver engendrant des désagréments notamment sur les usages des espaces publics.
- Analyse des paramètres surfaciques du projet : absorption et stockage de l’énergie solaire / Evaporation et évapotranspiration. Nous analysons les matériaux de toitures, de revêtement du sol, couvert végétal, etc., permettant une comparaison avec l’état initial, afin de connaître l’impact du projet sur l’îlot de chaleur via l’absorption de l’énergie solaire ainsi que les îlots de fraîcheur contribuant à le limiter.
- Analyse du confort thermique à partir de l’indicateur UTCI. L’UTCI (Universal Thermal Comfort Index) calcule les échanges de chaleur entre le corps humain et son environnement. Il intègre les paramètres météorologiques de température, humidité, vent et rayonnement. D’autres indicateurs existent.
Une fois cette modélisation réalisée et les zones et risques concernés identifiés, il est possible d’émettre des recommandations et de faire des choix de conception ciblés visant à limiter l’ICU :
Choix d’implantation et le type de végétation (au sol, en toitures, terrasses et en façades) du point de vue de leur capacité d’ombrage et d’évapotranspiration, au regard des usages projetés et leur capacité à limiter le vent
L’ensemble de ces éléments d’analyse et de préconisations se traduisent par des rendus et des supports graphiques qui constituent des aides précieuses à la compréhension, à l’analyse et à la décision.
TERAO, 30 ans d’expertise en conception bioclimatique
TERAO développe son expertise en modélisation et en conception bioclimatique depuis ses origines : les apports de son fondateur ont été majeurs en la matière, et cet historique fait de technique et de passion se perpétue aujourd’hui par la transmission d’un savoir-faire unique et la recherche & développement que conduisent nos équipes.
TERAO est ainsi le Bureau d’Etudes Environnemental français bénéficiant de l’expertise la plus avancée en conception bioclimatique et environnementale dans des contextes multi-climats et multiculturels.
Cela induit que nous savons modéliser, mais également aider à concevoir les bâtiments, quel que soit le contexte géographique, en nous adaptant aux contraintes, opportunités, ressources et savoir-faire locaux, de manière agile et pragmatique.
Cette compétence s’illustre notamment par les éléments non exhaustifs suivants :
• Une présence mondiale : siège à Paris, agences à Shanghai, Singapour, Ho Chi Minh, Bogota (notre Agence de Colombie couvrant à elle seule 4 zones climatiques différentes), Casablanca
• Des années de retours d’expériences de conception environnementale de projets entre – 40 et + 40 ° Celsius, de l’équateur au Nord de la Chine ; 4 continents et plus de 30 pays couverts au gré de missions auprès d’acteurs publics et privés en performance énergétique, certification et efficacité énergétique
• Des interventions notamment dans les pays suivants au titre du PEEB (Programme d’Efficacité Energétique des Bâtiments) sur la zone Equateur (en climats tropical, équatorial, aride…) : Djibouti, Tunisie, Equateur, Cote d’Ivoire, Sénégal, Burkina Faso, Ouganda, Maroc
• Des interventions en Chine dans des contextes très variés, des Projets Club Med à l’IKEA Center de Tianjin, en passant par le Programme d’Efficacité Energétique avec la Province de Heilongjiang préfigurant la RT locale…
• Le déploiement d’un Programme AFD de 3 ans en Thaïlande portant sur l’Efficacité Energétique des propriétaires immobiliers privés ; des Projets variés dans d’autres pays : Vietnam, Indonésie, Guyane, Afrique du Sud, Réunion, Inde, Dubaï …, ainsi que pour Chanel au Japon, en Allemagne, à Singapour et en Russie …
• La formation de 40 cadres de l’Agence Française de Développement sur la conception bioclimatique
• Des interventions expertes de haut niveau sur la conception environnementale, par exemple un Pitch sur la résilience climatique de l’immobilier à l’OID (Observatoire de l’Immobilier Durable)
• Une expérience robuste de la diversité des normes et référentiels (avec dans chaque contexte national et local, une analyse fine réglementaire, normative et politique et l’élaboration de conseils envers les acteurs publics et privés sur les évolutions et solutions possibles)
• Appui aux gouvernements et collectivités étrangers sur les cadres réglementaires de l’environnement et de l’énergie, tout comme aux acteurs privés
• Dimension Bâtiment mais aussi Territoires et Aménagement très forte, expertise aux différentes échelles d’analyse et d’intervention
Ainsi, nous vous accompagnons sans dogmatisme et avec la capacité à partager avec vous une large variété de solutions possibles, pour des échanges féconds entre BET, MOA et MOE !
Nos références sous toutes latitudes
3 bâtiments de la BCEAO – Audits Énergétiques – Dakar (Sénégal)
Terao a effectué un bilan des consommations énergétiques et défini des stratégies d’optimisation des dépenses avec proposition chiffrée des moyens à mettre en œuvre
Lycée Guébré Mariam – Construction BTC – Ethiopie
Réhabilitation d’un lycée : construction de 3 bâtiments (Maternelle, Primaire et Administratif) et rénovation du reste des bâtiments du site, ainsi que réaménagement des espaces extérieurs
Ambassade des Émirats Arabes Unis et de la Résidence de l’ambassadeur – Maroc
Dans le cadre de la construction neuve de l’Ambassade des Émirats Arabes Unis et de la Résidence de l’ambassadeur au Maroc, Terao a réalisé la mission de Commissioning LEED
Cité Ministérielle – Audits énergétiques – Djibouti
Audits énergétiques de la Cité Ministérielle – composée de 2 bâtiments des années 1970 (R+2) et 2010 (R+3).
Programme Euroclima+ – Volet Énergies Renouvelables et Efficacité Énergétique – Amérique du Sud
Le programme Euroclima+ est un instrument financier essentiel du dispositif d’aide de l’Union européenne (UE). Son principal objectif est de contribuer à la réduction de l’impact du changement climatique en Amérique latine.
Etude stratégique Rénovation Énergétique des bâtiments publics – Colombie
Etat de l’art et analyse énergétique de bâtiments publics sur 4 villes colombiennes : Cali, Medellin, Bogota et Barranquilla dans le cadre du FASEP (Fonds d’étude et d’Aide au Secteur Privé)
Caidian Eco-City – Réalisation d’un schéma directeur d’intentions urbaines – Chine
Diagnostic, Programmation, Eco-référentiel, planification environnementale et formes urbaines de la future Cité, Stratégie Energétique et définition des exigences à appliquer à l’échelle des bâtiments
