Des solutions variées pour rafraîchir les villes

La surchauffe urbaine, des enjeux multiples

L’année 2020 est la « 3^ème année plus chaude jamais observée », a déclaré l’ONU en avril 2021 (Rapport annuel sur l'état du climat). En raison de niveaux records de gaz à effet de serre, qui piègent la chaleur dans l’atmosphère, il y a désormais « une chance sur cinq que la température moyenne de la planète dépasse temporairement 1,5 degré Celsius d’ici 2024 », prévient-elle.

Les villes sont particulièrement sensibles à la surchauffe urbaine, qui rend la pratique des espaces urbains inconfortable pour les citadins. Ce phénomène renvoie surtout à l’effet d’îlot de chaleur urbain (ICU), se caractérisant principalement par une hausse des températures plus élevée en ville avec un rafraîchissement nocturne limité par rapport aux zones rurales. En période de canicule, l’écart de température peut monter de 8°C à 10°C à Paris, alors que « d’ici à 2050, on pourrait avoir une canicule un été sur deux », explique Martin Hendel, enseignant-chercheur à l’ESIEE, spécialiste du rafraîchissement urbain.

Ces conditions extrêmes ont des impacts multiples, avec des conséquences sur la santé et le bien-être des habitants, surtout les plus fragiles (personnes âgées, enfants, femmes enceintes, etc.). Certains habitants, vivant dans des logements insuffisamment isolés ou sans protection solaire, par exemple sous les toits, sont particulièrement vulnérables à la surchauffe. Pendant la canicule de 2003, « la surmortalité a été de 141% à Paris, contre 40% en zone rurale », précise l’Ademe.  

En été, l’inconfort thermique des citadins se ressent également davantage le jour dans les milieux urbains, qui manquent d’espaces végétalisés et suffisamment ventilés. A l’inverse, le revêtement (matériaux et sols minéralisés) et la morphologie urbaine (densité, voies de circulation importantes, orientation du bâti, etc.) de ces espaces contribuent à la surchauffe urbaine. Selon le Cerema, le revêtement des matériaux urbains serait responsable de 15 à 30% de chaleur stockée en plus que les zones moins denses.

D’autre part, le phénomène dépend des émissions de chaleur issues des activités humaines (systèmes de chauffage et de climatisation, transports, etc.).  D’après l’Agence internationale de l’énergie (AIE), près de 3 fois plus d’usage de la climatisation est à prévoir en Europe en 2050, avec des « impacts multiples », en termes d’émission de chaleur locale mais aussi de consommation d’énergies et d’émissions carbone.

Face à la complexité des enjeux, des solutions pertinentes en termes d’aménagement et d’efficacité énergétique se développent à différentes échelles (de la ville à l’habitant) pour limiter la surchauffe urbaine, et réduire ses conséquences.  Pour mieux identifier les stratégies de rafraîchissement urbain, l’Ademe a comparé l’efficacité de différentes solutions, qui permettent d’améliorer le confort des citadins tout en adoptant une approche environnementale.

Panorama des solutions de rafraîchissement urbain

Dans ce guide, co-écrit avec le Cerema et le bureau d’études Tribu, l’Ademe propose un éventail de solutions de rafraîchissement urbain, adaptées à différents contextes climatiques et urbains, afin de permettre une meilleure prise en compte du confort d’été en ville.  L’objectif est d’éclairer le choix des acteurs publics et privés, tant sur leurs choix d’aménagement, de construction et de rénovation des bâtiments, que d’aménagement des espaces extérieurs.

Les conditions d’application des solutions de rafraîchissement urbain sont en effet variables en fonction des climats, mais aussi des formes urbaines et aménagements particuliers. Leur efficacité peut dépendre en outre de la localisation (latitude, altitude, exposition au soleil, vent, etc.) mais aussi de l’ensemble des variables climatiques, comme l’humidité.

Cet ouvrage présente 19 solutions de rafraîchissement urbain, classées en trois types (classification européenne EEA, 2013):

1.Les solutions vertes : les solutions fondées sur la nature (végétal, eau)
2. Les solutions grises : les solutions techniques relatives aux infrastructures urbaines (revêtements, mobilier urbain et bâtiments)
3.Les solutions douces : les solutions qui relèvent des comportements et de la gestion urbaine

Comparer l’efficacité des solutions : contexte, impacts et bénéfices

Pour aider en particulier au choix des solutions, l’Ademe propose une synthèse hiérarchisant les 19 solutions selon leur efficacité (page 17). 
L’efficacité des solutions (exprimée dans les études en indicateurs de confort et de température) est traduite dans le guide en une « échelle relative d’efficacité » (effet nul, positif ou très positif). Cette classification peut varier d’une part en fonction du contexte climatique, mais aussi selon l’échelle d’action (de la ville ou du piéton), et selon le jour ou la nuit.
Mais, le choix des solutions se fera au regard du « besoin exprimé », explique l’Ademe.

• A l’échelle de la ville

Il s’agit d’une action globale sur le climat urbain, particulièrement la nuit, pour lutter contre l’effet d’ilot de chaleur urbain. Plusieurs solutions existent pour réduire la température de l’air à l’échelle de la ville ou du quartier, portant sur trois leviers d’actions selon l’Ademe :
- éviter de piéger la chaleur grâce à « une forme urbaine ouverte aux vents et au ciel, ainsi que des revêtements urbains à albédo élevé et inertie faible » ;
- favoriser l’évaporation et l’évapotranspiration en ville en mettant en œuvre des « solutions fondées sur la nature » ;
- réduire la chaleur émise par les activités humaines (véhicules et les climatiseurs notamment).

• A l’échelle du piéton

L’action est localisée sur l’usager des espaces extérieurs, pour créer des courants d’air et des coins d’ombre mais aussi offrir des micro-dispositifs de vaporisation ou de ruissellement de l’eau. Ces solutions visent à améliorer nettement le confort thermique du piéton, en agissant sur différents paramètres : température d’air, température moyenne radiante (rayonnement du soleil et des surfaces), vitesse des vents, hygrométrie.

Fiches pratiques

Les 19 solutions de rafraîchissement urbain font l’objet de fiches détaillées, permettant une analyse fine du contexte (description, échelle d’action, etc.), des impacts (coût, consommation énergétique, ressources, etc.) et co-bénéfices attendus (biodiversité, qualité urbaine et paysagère, santé, confort, séquestration du carbone, etc.).

Les solutions vertes (p.26)
1. Les parcs
2. Les arbres
3. Les pelouses, prairies
4. Les toitures végétalisées
5. Les façades végétalisées
6. Les plans d’eau et les rivières
7. Les ouvrages paysagers de gestion des eaux pluviales

Les solutions grises (p.42)
8.Les formes urbaines bioclimatiques
9.Les fontaines, jets d’eau
10. L’arrosage de l’espace urbain
11. Les structures d’ombrage
12. Les panneaux solaires
13. Les revêtements à albédo élevé
14. Les revêtements drainants
15. Les revêtements à changement de phase
16. L’isolation thermique, l’inertie thermique

Les solutions douces (p.62)
17. Réduction du trafic routier et des moteurs thermiques
18. Limitation de la climatisation
19. Adaptations individuelles et sociétales aux fortes chaleurs

Pour en savoir plus : 
>> Télécharger le guide complet « Rafraîchir la ville, des solutions variées » (Ademe, Mai 2021)