D’un point de vue technique, les efforts dans la lutte contre le froid ont montré depuis plusieurs années leur efficacité à l’échelle du bâtiment. Les enveloppes des bâtiments neufs sont de plus en plus performantes, les systèmes de chauffage et de ventilation de plus en plus efficaces. Pour la rénovation du bâti existant, les solutions sont également connues, éprouvées et souvent subsidiées. Le monde politique en a d’ailleurs pris la mesure avec la stratégie pour la rénovation mise en place ces dernières années, notamment dans le cadre de la transposition de la directive européenne (2018/844/UE) du 30 mai 2018.

Au fil de cette décennie, un nouvel enjeu pour le bâtiment est cependant apparu avec les vagues de chaleur : les épisodes de canicule sont de plus en plus fréquents. Ces périodes caniculaires impliquent des phénomènes de surchauffe contre lesquels des solutions techniques existent dans le domaine du bâti : pare-soleil, auvents, couplage inertie et free cooling, végétation à feuilles caduques, circulation d’eau fraîche provenant par exemple de puits creusés dans le sol (sondes géothermiques). Mais, trop souvent, ces réponses restent encore l’exclusivité de la construction neuve pour des raisons de budgétisation ou encore par méconnaissance du phénomène.

Les vagues de chaleur induisent de la « surchauffe » dans les quartiers urbains. On parle d’« îlot de chaleur » lorsque le périmètre d’action et d’influence du phénomène concerne plusieurs bâtiments, des quartiers, voire des centres-villes. Les causes sont multiples et les conséquences touchent toutes les couches de la population urbaine, mais de façon différente selon leur localisation dans la ville (proximité d’un parc, rues arborées, orientation, etc.), les éventuelles possibilités de protection à disposition (volet, système de refroidissement, ombrage, etc.) et, enfin, leur situation socio-démographique et économique. Problème multifactoriel, le phénomène des îlots de chaleur appelle des réponses multiples, qu’elles soient à mettre en œuvre individuellement et collectivement, ou qu’elles demeurent à inventer.

Le phénomène d’îlot de chaleur

Les îlots de chaleur urbains (ICU, parfois également UHI pour Urban Heat Island) se génèrent à partir d’une conjoncture de facteurs physiques — les températures du bâti et du non bâti, la présence et la direction des vents, la morphologie des espaces, la forme urbaine et l’architecture — c’est-à-dire des facteurs liés aux activités des humains, mais également à leurs choix en matière de mobilité, d’équipement du bâti, etc.

À l’échelle du quartier, les phénomènes d’ICU font référence à l’augmentation ponctuelle de température en milieu urbain par rapport aux zones rurales voisines. Cela crée des sortes de microclimats artificiels provoqués par les activités humaines (centrales énergétiques, échangeurs de chaleur, etc.) et l’urbanisme (surfaces sombres qui absorbent la chaleur comme le goudron). Le phénomène d’îlot de chaleur urbain et ses répercussions sanitaires potentielles sont aujourd’hui pris très au sérieux par les scientifiques. En effet, ils peuvent aggraver les épisodes de canicule, tout particulièrement là où ils sont le plus présents : en centre-ville plutôt que dans les banlieues. [Fig. 1]

L’inconfort et les perturbations sont induits par la différence entre les températures de l’air de jour et celles de nuit — ou plutôt par l’absence de différence. Plus il y a de différence, plus l’air et les bâtiments peuvent se rafraîchir ; à l’inverse, moins il y en a, plus on ressent de l’inconfort. Pendant les vagues de chaleur, des mesures ont établi que le faible delta de température était fréquent en milieu urbain. [Fig. 2 ] Mais ce n’est pas seulement une question de température : les ICU se créent aussi sous l’influence de plusieurs autres facteurs, ce qui complexifie la compréhension de ce phénomène, son étude et bien évidemment les solutions à mettre en œuvre pour l’atténuer.

1 En premier lieu, la densité du bâti et la minéralité des villes sont des éléments très importants dans la formation des îlots de chaleur. La radiation solaire et le stockage de chaleur par les matériaux urbains interviennent dans la création d’un ICU en fonction des divers albédos (l’indice de réfléchissement d’une surface). Tout corps réfléchit une partie de l’énergie solaire qu’il reçoit et l’albédo est la part d’énergie solaire réfléchie par rapport à celle reçue. Plus l’albédo est bas, plus la surface absorbe les rayons. Et plus un matériau absorbe les rayons du soleil, plus il accumule et émet de la chaleur. À la valeur 1, l’énergie lumineuse est entièrement renvoyée comme par un miroir ; la neige fraîche a un albédo de 0,75 à 0,90, le bitume noir de 0,05 à 0,20. On comprend facilement l’impact de l’albédo en se promenant en ville où les sensations de chaleur évoluent au fil de la balade. Qui n’a jamais senti un souffle chaud montant du sol en traversant une route goudronnée ?

2 La densité urbaine et la rugosité des façades ont tendance à perturber et atténuer la vitesse du vent au niveau du sol, freinant ainsi la dissipation de la chaleur accumulée et réduisant le taux d’évaporation de l’air humide et, singulièrement, l’évapotranspiration des végétaux. En effet, à chaque niveau de la ville, la circulation de l’air est perturbée en fonction de la structure de l’espace, des pleins et des vides. Les grands édifices peuvent créer de l’ombre et réduire le rayonnement solaire au sol. Toutefois, lorsque le rayonnement pénètre entre les bâtiments, il augmente la superficie de surfaces absorbant le rayonnement solaire. La nuit venue, la chaleur urbaine est piégée par l’air frais qui se forme sur les toits des édifices. Ainsi, le rafraîchissement nocturne et naturel ne peut se faire.

3 Enfin, les activités humaines ont également leur part de responsabilité. Les émissions de gaz à effet de serre sont aggravées par l’industrie, la consommation énergétique des bâtiments et des habitations ou encore les transports.

À l’échelle urbaine, les émissions de chaleur sont principalement dues aux émissions à l’intérieur des bâtiments et à l’utilisation d’appareils électroménagers, bureautiques ou encore de climatiseurs. Ces appareils ont besoin d’énergie pour produire du froid (à l’instar du fonctionnement d’un frigo). Ce processus énergétique génère de la chaleur qui vient s’ajouter soit à l’air ambiant des locaux — comme pour les ordinateurs, les frigos, etc. — ce qui entraîne davantage de besoins de rafraichissement intérieur ; soit à l’extérieur lorsqu’elle est rejetée directement — comme pour les climatiseurs.

Ce n’est pas un hasard si, dans la conception de bâtiments de bureaux, l’enjeu du froid est plus important que celui du chaud, l’équipement électronique induisant assez de chaleur pour que la production de chaleur devienne presque accessoire. Par ailleurs commencent à apparaître des projets de récupération de la « chaleur fatale |1| » des serveurs informatiques.

En France, des études |2| ont montré que les rejets de chaleur liés aux systèmes de climatisation actuels provoquent une augmentation faible et locale de la température nocturne dans les rues de l’ordre de 0,5 à 2 °C (par rapport à un cas sans climatisation). Ils participent ainsi à modifier la structure et l’amplitude des îlots de chaleur urbains nocturnes (évalués à +0,75 °C à Paris). La climatisation, qui augmente la température des rues, appelle donc plus de climatisation : c’est un cercle vicieux.

Les transports sont également responsables des émissions de gaz à effet de serre dans une proportion importante. Mais on notera aussi que lors des embouteillages aux heures de pointe l’absence de fluidité du trafic urbain engendre une élévation de la température de l’air (due au fonctionnement des moteurs), sans parler de la pollution. Localement, la circulation automobile amplifie le réchauffement diurne et ralentit le refroidissement nocturne : elle participe donc à la surchauffe des villes en rejetant de la chaleur (véhicule électrique inclus) et de la pollution (hors véhicule électrique).

Intrinsèquement liés à cet enjeu de réduction de l’impact des transports, nos modes de vie doivent évoluer au travers, entre autres, d’une densification raisonnée des centres, du développement des transports en commun, de l’accentuation de la multimodalité, d’une réglementation de la circulation en journée chaude.

Les conséquences sur la santé humaine

À la suite de la canicule de 2003, un constat sans appel a émergé : réduire la température de quelques degrés pourrait améliorer la qualité de l’existence et épargner des vies. Pour rappel, quelques degrés de plus que la moyenne ont eu pour conséquence une surmortalité de près de 70 000 personnes en Europe. Notons que les îlots de chaleur nocturne ont un impact potentiel plus grave sur la santé humaine parce qu’ils limitent l’effet de soulagement après une journée caractérisée par des températures diurnes élevées. L’ICU entraîne une hausse des températures, un stress hydrique et des concentrations élevées de polluants dans l’air, aussi bien en été qu’en hiver, ce qui a des impacts négatifs sur la santé.

Étant donné que les êtres humains doivent garder une température corporelle de 37 °C quelles que soient les conditions climatiques et que cette valeur ne tolère que de très faibles écarts, un stress thermique peut très vite affecter leur santé. Les seuils d’hyperthermie et d’hypothermie sont variables selon les individus, les activités, l’habillement et le taux d’humidité. Quand les simples mécanismes de thermorégulation ne suffisent plus, l’adaptation se fait par le comportement (activité physique, habillement, habitat, etc.). Le confort thermique est une relation d’équilibre entre la température extérieure et la température centrale. Lorsque ce rapport est équilibré, on ressent une sensation de confort. À l’inverse, lorsque les températures sont trop différentes, une sensation d’inconfort pousse le corps à retrouver un équilibre grâce aux mécanismes de thermorégulation. Un autre élément capital pour la santé humaine est la température de l’air la nuit. Pendant les chaudes nuits d’été, la température ne descend pas en dessous de 20 °C. Cela implique que la phase de repos thermophysiologique pendant le sommeil n’est pas suffisante pour la plupart des gens. D’un point de vue médical, la chaleur accablante peut provoquer des inconforts, des faiblesses, des troubles de la conscience, des crampes, des syncopes, des coups de chaleur, voire exacerber les maladies chroniques préexistantes comme le diabète, l’insuffisance respiratoire, les maladies cardiovasculaires, cérébrovasculaires, neurologiques et rénales, au point de causer la mort.

Si c’est à partir de l’âge de 45 ans que l’on peut remarquer une influence de la canicule sur la mortalité, le risque le plus élevé concerne les personnes de plus de 75 ans. Au-delà des facteurs âge et santé, et tout comme lors de vagues de froid intense, les autres populations à risque sont les personnes particulièrement exposées en raison de leurs conditions de vie ou de travail, par exemple les ouvriers qui ont souvent des tâches physiques en extérieur. De même, les personnes sans domicile fixe sont également exposées de par leurs conditions de vie, leur état de santé général et leurs faibles ressources.

Dans l’ouvrage Les îlots de chaleur urbains — Répertoire de fiches de connaissance, l’analyse de données sur la région francilienne a montré que l’isolement est aussi un facteur aggravant, notamment combiné à l’âge ou à la maladie. Or, l’évolution de notre démographie urbaine se caractérise aussi par la présence d’une population vieillissante ainsi que par l’augmentation des ménages d’isolés (avec ou sans enfant). On combine alors une population potentiellement fragile avec un environnement davantage risqué, particulièrement pour elle-même.

Une lutte nécessairement transversale

On observe que la problématique ICU entre petit à petit dans les plans d’action. Il est ainsi intéressant de constater que l’Europe se saisit de la question de la planification en rapport avec les îlots de chaleur urbains. La nouvelle directive (2018/844/UE) du 30 mai 2018, révisant celle de 2010 sur la PEB (Performance énergétique des bâtiments) et celle de 2012, évoque par exemple « les solutions fondées sur la nature, telle qu’une bonne planification de la végétation urbaine, des toitures et des murs végétalisés, qui apportent de l’ombre aux bâtiments ». Au niveau territorial, les ICU s’invitent également dans les réflexions urbanistiques. Il apparaît ainsi que les choix de conception urbanistique constituent de plus en plus le dénominateur commun entre plusieurs problématiques, comme la nature en ville, le climat, les ICU, le bien-être et la convivialité entre tous les usagers urbains. Divers éléments de réponse peuvent être envisagés : le développement d’oasis urbaines, en cohérence avec les trames vertes et bleues, des solutions techniques pour favoriser la climatisation passive (puits canadien, pergolas bioclimatiques, etc.), la végétalisation des bâtiments. Bien d’autres techniques encore sont à disposition des urbanistes et architectes : à l’avenir, il faudra privilégier les surfaces blanches ou de couleur claire et les matériaux réfléchissants de manière à augmenter l’albédo urbain, ou encore mieux conserver et gérer l’eau pluviale avec des systèmes de noues |3|, des jardins de pluie |4| ou des zones humides qui peuvent ré-évaporer cette eau, l’évaporation étant facteur de rafraîchissement. Par ailleurs, la lutte contre le chaud (tout comme celle contre le froid), passe par un éventail de mesures à mettre en place de manière collective. C’est particulièrement vrai dans le cadre de quartiers et de bâtiments dont les usagers sont des personnes à faibles revenus.

Néanmoins, l’ensemble des investissements réalisés pour lutter contre les ICU doivent se faire en conservant à l’esprit qu’il s’agit de phénomènes complexes, avec des causes et des conséquences assez variées. La lutte contre les ICU passe par des mesures diverses, qui s’appliquent à des échelles différentes (aussi bien mondiale que locale) et font appel à de nombreuses spécialisations (climatique, environnementale, urbanistique, architecturale). Or, le traitement sectoriel de tels enjeux est une difficulté qui doit être surmontée à tous les niveaux de pouvoir. Selon Jean-Jacques Terrin, un auteur français, cette difficulté est presque naturellement amplifiée « par l’organisation en silo qui est trop souvent celle des services urbains, et par les conflits latents qui se dressent entre les exigences et les temporalités divergentes du politique, des services techniques, des concepteurs et des habitants. Les savoirs et les savoir-faire sont généralement trop cloisonnés, ne favorisant pas les approches globales indispensables pour croiser les compétences aussi diverses que la gestion des eaux et des trames vertes et bleues, l’ingénierie de réseaux urbains, la conception architecturale et paysagère, et autres expertises diverses. À ces difficultés s’ajoutent celles qui sont le fait d’interventions dans des tissus existants denses, ce qui rend les processus de décision encore plus complexes à cause des contraintes du foncier qui tend à figer des situations acquises, et celles du patrimoine architectural, urbain et paysager qui impose une retenue parfois en contradiction avec les objectifs environnementaux |5| ».

La question doit donc être traitée selon des dynamiques transversales et les réponses efficaces et équitables dépendent de tous les maillons de la chaîne, des gouvernements aux citoyens en passant par les professionnels du secteur. Dans ce contexte, la connaissance et, dans la foulée, sa diffusion vers tous les acteurs — qu’ils soient décideurs, concepteurs, constructeurs ou usagers — sont fondamentales pour anticiper le risque, l’éviter parfois et, le plus souvent possible, le gérer avec un panel de mesures de mitigation les plus pertinentes. La transversalité est donc un réel enjeu pour l’action politique, quelle que soit sa forme : plans, actions stratégiques ou encore projets concrets.

Dans ce contexte, le facteur « temps » représente une difficulté supplémentaire à la réussite de l’action politique. En effet, comment conserver la cohérence d’un projet, stratégique ou concret, qui se déroule sur plusieurs années voire une à deux décennies ? Comment assurer le suivi d’un projet par-delà le temps, la succession des responsables, les changements de politiques ? Comment gérer concrètement la longue temporalité de l’action politique ?

Les réponses à ce double enjeu, le temps et la transversalité, ne peuvent évidemment pas se réduire à des outils normatifs ou procéduraux : on peut décréter que les acteurs doivent se rencontrer, mais pas qu’ils se parlent ni s’écoutent. Le dialogue, la discussion et l’échange entre les silos sont aussi incontournables. Les différents acteurs, experts ou non, doivent se rencontrer au cours d’un réel processus de concertation, en amont du projet, mais aussi en aval, après la mise en service (d’un bâtiment ou d’un nouvel espace), lorsque les usagers se l’approprient. Enfin, un suivi régulier permettra l’évaluation et, le cas échéant, l’adaptation.

Politisation d’un enjeu technique

Les ICU sont liés au territoire, au contexte urbain et au microclimat, et sont d’intensité différente dans des quartiers urbains denses ou dans des parties plus aérées, ce qui constitue un facteur d’inégalités. Le phénomène ne se développe pas de manière linéaire puisque, selon leur orientation, les rues et les façades peuvent être dans l’ombre ou violemment éclairées à quelques heures d’écart. Bien sûr, la lutte contre la surchauffe n’est pas nouvelle. On semble avoir oublié les savoirs antiques et médiévaux qui, dans certaines régions, répondaient déjà à cette problématique. Mais il serait naïf de penser que la solution réside dans un simple retour au passé. L’époque a changé et les sociétés aussi : les villes, points de ralliement de plus en plus densément peuplés, doivent trouver des réponses nouvelles et plus adaptées aux spécificités de leur contexte et de leurs usagers.

Par ailleurs, nous ne sommes pas tous égaux face aux risques pour la santé. Les vagues de canicule sont particulièrement meurtrières pour les personnes âgées ou plus fragiles, parce que souffrant déjà d’autres pathologies ou parce qu’elles n’ont pas les moyens de se soigner régulièrement. Une constante, donc : comme pour la lutte contre le froid, ce sont les populations les plus vulnérables qui sont les premières victimes. Une fois de plus, la question des moyens financiers et de leur juste répartition est au cœur du problème.

Par-delà les questions relatives au financement, les réponses à ce type de difficultés doivent être diverses, variées et multiscalaires, c’est-à-dire que chacun peut — doit ? — intervenir à son niveau, à son échelle et en solidarité. Cela devient une question politique au sens premier du terme : chaque niveau de pouvoir intervient dans les mesures à mettre en œuvre pour lutter contre la surchauffe. Ces mesures doivent se décliner selon trois volets fondamentaux :

celui de la sensibilisation et de l’information — diffuser les connaissances, les vulgariser pour sortir d’un discours d’experts afin que les citoyens puissent s’approprier le débat et les solutions ;

celui des incitants financiers — valoriser les bons comportements constructifs (prise en compte du risque dans les conceptions urbanistiques et architecturales), mais, surtout, aider les plus faibles et ainsi créer davantage de solidarité ;

et, enfin, celui de la réglementation qui balise les normes, et qui impose quand cela s’avère nécessaire.

Il s’agit là de moyens incontournables dans le cadre d’une politique de lutte contre les canicules et ces trois axes doivent être mis en œuvre simultanément pour être efficaces.

Face au phénomène d’îlot de chaleur urbain, il n’existe pas de mesure unique qui fonctionne dans tous les cas et partout ; mais, on le voit, les connaissances et les outils sont déjà assez présents pour commencer à être intégrés dans chaque action publique et privée. Les projets urbains et architecturaux imaginés aujourd’hui doivent composer avec le risque d’ICU et proposer des mesures d’atténuation pour les usagers de demain.