ICU (Îlot de chaleur urbain) : tout comprendre

Comment définir les îlots de chaleur urbains (ICU) ? Quelles sont leurs causes et leurs conséquences concrètes ? Quelles sont les solutions pour lutter contre les îlots de chaleur urbains ? Nous vous détaillons tout cela dans cet article.

Définition ICU : que sont les îlots de chaleur urbains ?

On parle d’îlot de chaleur urbain (ICU) pour désigner les zones urbaines avec des températures plus élevées que dans les zones rurales environnantes. L’apparition des îlots de chaleur urbains (ICU) est la conséquence de plusieurs facteurs. La densité des bâtiments et les matériaux de construction utilisés comptent parmi les premiers éléments déclencheurs. D’autres causes sont identifiées pour l’apparition des îlots de chaleur urbains (ICU), comme l’absence (ou la présence insuffisante) de végétation.

Définition îlot de chaleur urbain : la notion d’albédo est essentielle !

On parle d’albédo pour désigner la part d’énergie solaire qui est réfléchie de la Terre vers l’espace. Cet indicateur est mesuré par une valeur comprise entre 0 et 1. Elle est de plus en plus élevée selon les capacités de réflectivité des surfaces. L’albédo est précieux pour estimer le niveau de rayonnement solaire absorbé par une surface, et donc le stockage de chaleur de cette dernière.

Comment mesurer les îlots de chaleur ?

La mesure des îlots de chaleur urbains est essentielle pour évaluer l’ampleur du problème et identifier les meilleures actions à entreprendre. Les outils permettant de mesurer les ICU ne manquent pas :

• Les capteurs de températures permettent de collecter des données précises sur les variations de température. Disséminés dans une zone urbaine (bâtiments, arbres, poteaux), ils fournissent une représentation complète des ICU dans un espace donné.
• Le recours à des images satellites peut s’avérer utile pour cartographier les ICU à grande échelle. Les images thermiques collectées révèlent les variations de température dans les zones urbaines. Ces informations permettent de disposer d’une vue d’ensemble des ICU et de leurs effets.
• La modélisation informatique est un autre outil de mesure précieux. Les modèles informatiques se basent sur des données géospatiales et météorologiques pour stimuler les ICU et prédire leurs évolutions. Ce procédé aide à identifier les zones urbaines les plus touchées et à évaluer l’efficacité des actions visant à limiter l’effet des ICU.

Quels facteurs contribuent à la formation des îlots de chaleur ?

Plusieurs facteurs contribuent à la formation des îlots de chaleur urbains. Les différentes activités humaines sont le premier point à souligner quand on parle de la formation des ICU :

• Voitures et autres véhicules motorisés
• Climatisation
• Industries et infrastructures urbaines…

Tout cela crée en ville de la chaleur, et donc des effets d’îlots de chaleur urbains. Ces facteurs d’origine humaine sont réunis dans l’appellation « sources de chaleur anthropique ».

La densité urbaine est l’une des principales causes de l’apparition des ICU. La présence massive de bâtiments, routes et autres infrastructures urbaines provoque automatiquement une hausse de la chaleur emmagasinée. Les effets sont une limitation de la circulation et de la qualité de l’air, en lien direct avec la formation des ICU. Ces constructions ont un effet d’îlot thermique puisqu’ils absorbent la chaleur en journée pour la libérer après le coucher de soleil. Les températures demeurent donc élevées pendant la nuit.

Directement associée à la densité urbaine, la nature des matériaux de construction a un impact évident dans la formation des ICU. Le béton et l’asphalte, pour ne citer qu’eux, ont une capacité élevée à absorber et à retenir la chaleur. Ces surfaces sont donc directement responsables de l’accumulation de chaleur et de l’élévation des températures urbaines. Les sols en béton et en asphalte limitent ainsi le rafraîchissement naturel des villes. C’est pourquoi des villes comme Paris prévoient de planter beaucoup d’arbres supplémentaires dans les années à venir pour augmenter l’ombre et l’évapotranspiration.

Les conditions météorologiques locales ne doivent évidemment pas être négligées. Certaines régions sont naturellement plus propices à l’apparition d’îlots de chaleur urbains. C’est le cas des régions disposant d’un fort ensoleillement et d’une faible humidité, mais aussi d’un manque de vent. Lorsqu’on ajoute à ces facteurs naturels toutes les causes artificielles déjà évoquées, la formation d’ICU est de plus en plus inévitable. L’augmentation de la chaleur a d’ailleurs tendance à entraîner le recours à des équipements peu adaptés comme la climatisation. Cette dernière va aggraver le phénomène au lieu de le résoudre, là où des solutions plus vertueuses et plus efficaces existent pourtant.

Comment limiter les îlots de chaleur ?

La limitation des îlots de chaleur urbains est un défi majeur de la construction durable. Plusieurs approches peuvent être adoptées pour réduire les ICU et créer des îlots de fraîcheur urbains.

L’isolation thermique, un levier essentiel pour s’attaquer aux ICU

Garder la chaleur dedans en hiver et la bloquer à l’extérieur en été : c’est la promesse d’une isolation digne de ce nom ! Une bonne isolation est une protection reconnue pour éviter la surconsommation d’énergie des bâtiments ou le recours à des appareils comme les climatiseurs. En d’autres termes, l’isolation performante des bâtiments contribue à lutter contre le phénomène des îlots de chaleur urbains.

C’est pourquoi les plans nationaux et rapports en faveur de la rénovation des bâtiments placent les travaux d’isolation en tête des priorités. Isolation thermique par l’intérieur ou isolation thermique par l’extérieur : les deux solutions ont leurs avantages ! Le plus important est de choisir les bons matériaux et de respecter la configuration des bâtiments pour des résultats réellement efficaces.

En termes d’actions contre les ICU, l’isolation de la toiture et l’isolation des murs ont toutes deux leur importance. La multitude de produits et solutions proposés par le Groupe SOPREMA permet d’obtenir des performances élevées pour ces différents types de travaux.

ICU et cool roof : baisser la température grâce à un revêtement spécifique

Les revêtements réfléchissants, également appelés revêtements à faible émissivité thermique, sont conçus pour réfléchir une grande partie du rayonnement solaire. Ils réduisent ainsi l’absorption de chaleur par les surfaces extérieures des bâtiments. Les revêtements réfléchissants peuvent être appliqués sur les toits, les murs et les sols, offrant une protection contre les ICU à plusieurs niveaux.

Le cool roof désigne plusieurs solutions dotées d’une réelle efficacité pour résister aux vagues de chaleur. L’application d’une membrane d’étanchéité bitumineuse, synthétique ou liquide, permet de réduire considérablement l’absorption de chaleurs par les bâtiments depuis la toiture. Le choix du revêtement dépend des caractéristiques spécifiques d’un bâtiment ou d’une zone urbaine. La structure du bâtiment, la capacité portante, l’entretien et les réglementations doivent être pris en compte pour choisir un revêtement adapté.

Ces revêtements cool roof renvoient une plus grande quantité de rayonnement solaire que les revêtements classiques. A la clé : des températures plus basses à l’intérieur comme à l’extérieur des bâtiments. Les gains estimés sont d’environ 3 degrés entre l’intérieur d’un bâtiment équipé d’une solution cool roof par rapport à un bâtiment similaire qui n’en dispose pas. L’impact des constructions dotées d’un revêtement cool roof sur les îlots de chaleur urbains est en outre réduit de 50 % par rapport aux autres bâtiments.

Comment lutter contre les îlots de chaleur urbains ?

La lutte contre les ICU en espace urbain nécessite une approche globale et une combinaison de mesures. En plus des solutions déjà mentionnées, voici d’autres stratégies utiles pour lutter contre les îlots de chaleur urbains.

La végétalisation des toitures pour produire des îlots de fraîcheur

La mise en place de complexes de végétalisation sur les toits des bâtiments contribue à réduire les ICU. Egalement appelés toits verts, les toits végétalisés apportent une protection renforcée face aux fortes chaleurs. Les toits verts sont recouverts de végétation et de substrat qui favorisent la croissance des plantes. Ces toits végétalisés fournissent une isolation supplémentaire, absorbent une partie de l’énergie solaire et réduisent la chaleur par évapotranspiration.

Les toits verts contribuent également à la rétention des eaux pluviales et à la préservation de la biodiversité. Ils améliorent la qualité de l’air, apportent de la fraîcheur en ville et créent des espaces verts dans les zones urbains denses.

Au-delà des bâtiments, la végétation urbaine doit être développée pour réduire les ICU. Planter des arbres dans les espaces publics, les parcs et les rues, a des effets indéniables contre les îlots de chaleur. Les arbres fournissent de l’ombre, absorbent le dioxyde de carbone et rejettent de l’oxygène, créant ainsi un environnement plus frais et agréable.

Rafraîchissement adiabatique : un coup de frais contre les ICU !

Les systèmes de rafraîchissement adiabatique utilisent l’évaporation de l’eau pour abaisser la température ambiante dans les bâtiments. Ils sont particulièrement efficaces dans les climats chauds et secs ou en périodes de fortes chaleurs. Moins gourmands en énergie que la climatisation, les systèmes de refroidissement adiabatique ont un impact carbone largement moindre. En effet, ces derniers n’utilisent aucun gaz réfrigérant ou produit polluant. En utilisant l’eau comme moyen de refroidissement, ils sont une alternative efficace aux climatiseurs et aident à vraiment réduire les ICU.

Quelles sont les conséquences des îlots de chaleur ?

Les îlots de chaleur urbains ont plusieurs conséquences néfastes sur l’environnement, la santé et le bien-être des habitants.

Impact des ICU : la santé et la qualité de l’air particulièrement concernées

Les températures élevées liées aux ICU augmentent les risques pour la santé pour les individus. Les premiers dangers identifiés sont la déshydratation et les coups de chaleur. Ces derniers touchent surtout les personnes vulnérables qui ont particulièrement souffert des derniers épisodes de canicule. Les enfants en bas âge et les personnes souffrant de pathologies ou maladies chroniques sont également plus exposées que les autres.

Directement lié à la santé, la qualité de l’air peut elle aussi être dégradée par les îlots de chaleur urbains. Ces derniers aggravent la pollution de l’air en augmentant la concentration de particules fines dans l’atmosphère ambiante. Les températures élevées favorisent en outre la formation d’ozone, un polluant nocif pour la santé respiratoire.

Consommation d’énergie et impact environnemental forts avec les ICU

Les îlots de chaleur urbains sont à la fois causés et à l’origine d’une surconsommation d’énergie. Les climatiseurs sont en effet parmi les principaux responsables des effets de serre et des sensations de fortes chaleurs.

Les ICU entraînent une augmentation de la demande d’énergie pour la climatisation des bâtiments, ce qui se traduit par une consommation accrue d’électricité. Cette consommation d’énergie plus importante peut entraîner une surcharge du réseau électrique et une augmentation des émissions de gaz à effet de serre.

Les ICU ont aussi des effets indéniables sur l’environnement. Ils perturbent en effet les écosystèmes urbains en :

• modifiant les cycles de l’eau,
• réduisant la biodiversité
• affectant la croissance des plantes.

Ces effets ont un impact sur la durabilité environnementale et la résilience des villes face au changement climatique.

Quels aménagements des villes pour lutter contre les îlots de chaleur urbains ?

Plusieurs solutions pour lutter contre les îlots de chaleur urbains ont déjà été évoquées dans cet article. Les villes et collectivités disposent des moyens nécessaires pour accompagner la mise en place de ces actions.

De plus en plus de villes s’engagent en faveur de l’essor de la mobilité durable. Puisque la circulation automobile est connue pour avoir un rôle important dans les ICU, cette stratégie se révèle très pertinente. Parmi les options courantes, les communes s’efforcent de développer les réseaux de transport en commun (bus électrique ou gaz naturel, tramway, etc.).

Le recours à la mobilité douce apporte aussi sa pierre à l’édifice dans la lutte contre les îlots de chaleur urbains. Vélos, trottinettes… : ces modes de transport permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre liées aux voitures thermiques. Une planification urbaine axée sur la mobilité durable permet de créer des environnements urbains plus frais et plus agréables.

Transformer les villes en profondeur pour lutter contre les ICU

En termes de végétation urbaine, elles peuvent accélérer la plantation d’arbres dans les rues et autres espaces publics. L’aménagement d’espaces ouverts (parcs, jardins) créent des zones plus fraiches très appréciées par les habitants des zones urbaines. A la clé : des zones d’ombre supplémentaires, ainsi que des meilleures circulation de l’air et absorption de la chaleur. Les espaces verts jouent un rôle essentiel dans la réduction des ICU en créant des îlots de fraîcheur urbains.

Les villes peuvent aussi donner l’exemple en ayant recours à des matériaux réfléchissants sur leurs propres bâtiments (mairies, institutions…). Encourager la pose de ces revêtements sur les toits renvoie une belle image et favorise une meilleure résistance thermique lors des fortes chaleurs. Dans le même esprit, une bonne pratique pour les villes consiste à soutenir les projets de bâtiments énergétiquement efficaces. Des bâtiments bien isolés, avec des systèmes de refroidissement adiabatique et de ventilation naturelle, représentent un réel atout pour lutter contre les ICU.