26 janvier 2021
Parc à Lyon avec de grands arbres, en été avec des enfants qui jouent
CR - Cerema
La recherche de solutions pour limiter le phénomène des îlots de chaleur urbains est une préoccupation dans de nombreuses zones urbaines. Cet article scientifique co-écrit par des chercheurs du Cerema, du CNRS et le bureau d'études Tribu fait la synthèse des connaissances disponibles sur les différents dispositifs de rafraîchissement et l'évaluation de leurs performances, et propose des pistes de recherche pour améliorer ces connaissances.

Cet article est paru dans l'ouvrage "Adaptation au changement climatique et projet urbain", paru en 2020. Intitulé "Rafraîchissement des villes : solutions existantes et pistes de recherche", il est co-écrit par des chercheurs du CNRS et du Cerema et le bureau d'études Tribu.

Il synthétise les connaissances actuelles sur les dispositifs d’amélioration du confort thermique extérieur en ville, où la température est souvent plus élevée que dans les espaces ruraux alentours : c'est le phénomène des îlots de chaleur urbains, un sujet sur lequel le Cerema mène plusieurs projets innovants sur le plan des outils et des méthodologies.

 

Plusieurs types de solutions pour agir sur les îlots de chaleur

Ce phénomène, appelé îlot de chaleur urbain, a pour origine la forme de la ville (présence, taille et distribution des bâtiments), les matériaux de construction et les types de sols utilisés, l’énergie dépensée pour le besoin des activités humaines.

Les travaux déjà réalisés ont montré par exemple que la forme des rues est responsable du piégeage du rayonnement solaire la journée et du rayonnement infra-rouge tout au long du cycle diurne, qui dépendent de la proportion entre la hauteur et la largeur des rues. Elle empêche également l’évacuation de la chaleur en réduisant la vitesse du vent.

Par ailleurs, les villes abritent très peu de surfaces perméables, ce qui limite le refroidissement occasionné par l’évaporation des sols ou par l’évapotranspiration des végétaux. De plus, les caractéristiques thermiques et radiatives des matériaux de construction sont souvent propices au stockage de la chaleur issue du rayonnement solaire en journée et à une restitution pendant la nuit. Enfin, l’ensemble de l’énergie utilisée dans la ville (chaleur, électricité, trafic routier, etc.) contribue à son propre réchauffement.

Ces températures plus importantes ont des conséquences sur le confort et la santé ainsi que sur les consommations d'énergie.

Plusieurs leviers permettent d'agir contre ce phénomène d'îlots de chaleur. Les auteurs de cette étude les ont répertoriés à partir des bases de données de revues scientifiques, et classés selon trois types déjà définis :

  • Solutions vertes pour les solutions basées sur la nature (végétation, sol et eau),
  • Solutions grises dès lors qu’ils utilisent des infrastructures
  • Solutions douces pour les dispositifs basés sur une stratégie politique ou sur les usages.

 

Evaluer la performance des différents dispositifs 

Ces types sont subdivisés en sous-catégories pour lesquelles l'article dresse un état des lieux des recherches afin d'établir un bilan des performances des solutions en évaluant le refroidissement moyen qu'ils apportent. L'objectif de ce travail est de déterminer les dispositifs les plus performants et dans quelles conditions ils sont les plus efficaces, alors qu'il n'existe pas d'indicateur standard de performance.

  • Pour les solutions vertes, l'article présente les dispositifs basés sur l'utilisation de la végétation et ceux qui sont basés sur l'utilisation de bassins ou rivières. 
  • Pour les solutions grises, il présente les dispositifs techniques basés sur l’humidification des chaussées, l'utilisation de brumisateurs, fontaines ou tours de refroidissement, les dispositifs qui utilisent les matériaux et leurs capacités réfléchissantes, les matériaux à changement de phase ou qui retiennent l'eau, ou encore les actions sur les formes urbaines et la réduction des consommations d'énergie.
  • Enfin pour les solutions douces, qui sont souvent expérimentales et moins documentées dans la littérature scientifique, l'article aborde différentes actions de planification urbaine et les enjeux autour de leur évaluation.

Tout d’abord les périodes de la journée et l’environnement urbain qui affectent leur performance sont discutés. Ensuite les éventuels co-bénéfices ou points de vigilance relatifs à l’utilisation des dispositifs sont mis en évidence. Enfin plusieurs pistes de recherche sont proposées pour renforcer la connaissance des dispositifs de chaque sous-catégorie.


Cet article a été écrit par:

Jérémy Bernard - CNRS, Marjorie Musy - Cerema, Héloïse Marie - Bureau d'études Tribu.