Nos villes peuvent-elles survivre à la prochaine vague de chaleur ? (Partie 2)

28 juil.
11 min de lecture

Cet article est le deuxième de la série d’août de GBCE consacrée aux vagues de chaleur et à l’environnement bâti. Au cours des prochaines semaines, nous analyserons comment la chaleur extrême transforme les villes, les bâtiments, les infrastructures et la santé publique, ainsi que les implications pour les promoteurs, les propriétaires d’actifs, les décideurs publics et les investisseurs.

Aperçu de la série

Partie 1 – Jusqu’à la prochaine vague de chaleur

Partie 2 – Nos villes peuvent-elles survivre à la prochaine vague de chaleur ?

Partie 3.1 – Vagues de chaleur et bâtiments résidentiels : protéger les logements et leurs occupants

Partie 3.2 – Vagues de chaleur et hôpitaux : concevoir pour assurer la continuité des soins dans des conditions de chaleur extrême

La chaleur extrême n’est plus un phénomène météorologique occasionnel. Elle devient un risque climatique structurel pour les villes, les infrastructures, les systèmes de santé publique et les marchés immobiliers. Les récentes vagues de chaleur en Europe, en Asie du Sud et en Amérique du Nord ont montré que le défi ne réside pas uniquement dans la hausse des températures, mais également dans la capacité des différentes régions à y faire face.

Les climatologues prévoient que les vagues de chaleur deviendront plus fréquentes, plus longues et plus intenses à mesure que les températures mondiales augmentent. Pourtant, le niveau d’exposition et de préparation varie fortement d’une région à l’autre. De nombreuses villes d’Asie du Sud et d’Asie du Sud-Est sont confrontées à une chaleur chronique associée à une forte humidité, où le travail en extérieur, les transports et l’accès au rafraîchissement deviennent des enjeux critiques. À l’inverse, certaines régions d’Europe et du Canada ont historiquement été conçues pour des climats plus froids ; de nombreux logements, écoles et établissements de santé n’ont pas été conçus pour résister à des épisodes prolongés de chaleur extrême, ce qui a entraîné une augmentation des risques sanitaires lors des récents étés.

Les conséquences vont bien au-delà de l’inconfort. La chaleur extrême est associée à une hausse de la mortalité, à une pression accrue sur les hôpitaux, à une baisse de la productivité du travail, à des perturbations des réseaux de transport et d’énergie, ainsi qu’à une augmentation des coûts d’exploitation des bâtiments et des villes. Les zones urbaines sont particulièrement vulnérables, car la densité des constructions, le manque de végétation et les matériaux qui absorbent la chaleur créent des îlots de chaleur urbains pouvant maintenir certains quartiers plusieurs degrés plus chauds que les zones rurales environnantes.

Pour le secteur du bâtiment, la réponse ne peut pas se limiter à installer des systèmes de climatisation plus puissants. Si le refroidissement mécanique reste indispensable, s’y fier exclusivement augmente la demande en électricité, met les réseaux sous tension et peut accroître les émissions si l’approvisionnement énergétique n’est pas décarboné. La résilience face à la chaleur doit être abordée à plusieurs échelles : conception des bâtiments, planification des quartiers, végétalisation urbaine, gestion de l’eau et infrastructures publiques. Les instruments financiers tels que les obligations vertes, les fonds de résilience, les mécanismes de financement de l’adaptation au changement climatique et les prêts liés à la performance durable deviennent également des leviers essentiels pour aider les villes et les promoteurs à investir dans des mesures d’adaptation à long terme.

Cet article s’inscrit dans une série qui explore les raisons pour lesquelles les vagues de chaleur s’intensifient, la manière dont leurs impacts diffèrent selon les régions, ainsi que les actions que les concepteurs, les promoteurs et les décideurs publics peuvent mettre en œuvre pour créer des environnements de vie plus sains et plus résilients.

Pourquoi les bâtiments sont au cœur du défi climatique lié à la chaleur

La plupart des personnes subissent les effets de la chaleur extrême à travers les bâtiments et les quartiers qu’elles occupent. Lors d’une vague de chaleur, les températures intérieures peuvent rester dangereusement élevées pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours, notamment dans les bâtiments mal isolés, insuffisamment protégés du soleil, peu ventilés ou dotés de toitures et de façades qui accumulent la chaleur.

Dans de nombreuses villes, le problème est amplifié par le phénomène d’îlot de chaleur urbain. Les constructions denses, les surfaces asphaltées, les matériaux sombres et le manque d’arbres ou d’espaces verts conduisent les zones urbaines à absorber la chaleur pendant la journée puis à la restituer lentement durant la nuit. Certains quartiers peuvent ainsi rester plusieurs degrés plus chauds que les zones rurales voisines, réduisant la capacité du corps humain à récupérer après l’exposition à la chaleur diurne.

Les bâtiments déterminent également les populations les plus vulnérables. Les personnes âgées, les jeunes enfants, les patients hospitalisés et les ménages à faibles revenus sont souvent davantage exposés, car ils passent plus de temps à l’intérieur, disposent d’un accès limité au refroidissement ou vivent dans des bâtiments qui n’ont pas été conçus pour résister aux fortes chaleurs. C’est pourquoi la résilience thermique n’est pas seulement une question d’énergie : c’est aussi un enjeu majeur de santé publique et d’équité sociale.

Le défi pour les promoteurs, les concepteurs et les autorités locales n’est donc pas uniquement de fournir davantage de climatisation, mais avant tout de réduire l’exposition à la chaleur grâce à une meilleure conception des bâtiments, des espaces publics ombragés, une végétalisation accrue et des infrastructures adaptées au climat.

La hausse des températures entraîne une augmentation de la demande de refroidissement dans le monde entier, mais les raisons diffèrent selon les régions.

En Asie du Sud et en Asie du Sud-Est, la croissance de la population urbaine, l’amélioration de l’accès à la climatisation et les niveaux élevés d’humidité stimulent cette demande. En Europe, le défi est différent : de nombreux bâtiments existants ont été conçus pour des climats tempérés et offrent une protection limitée contre des épisodes prolongés de chaleur extrême.

Dans des pays comme la France, une part importante du parc immobilier est constituée de bâtiments historiques ou protégés, où les modifications de façade, l’installation de protections solaires extérieures ou de systèmes classiques de climatisation sont limitées ou soumises à des autorisations spécifiques. Ces contraintes rendent les stratégies de refroidissement passif, les rénovations soigneusement étudiées et les approches de réduction de la chaleur à l’échelle des quartiers particulièrement importantes.

Source : Global Alliance for Buildings and Construction (GlobalABC) & International Energy Agency (IEA), Global Status Report for Buildings and Construction 2024

Le défi pour les promoteurs n’est donc pas seulement de fournir davantage de refroidissement, mais surtout de réduire les besoins en climatisation des bâtiments.

Concevoir des bâtiments qui limitent la chaleur : les principes d’une architecture adaptée au climat

Bien avant la généralisation de la climatisation, les bâtiments situés dans les climats chauds étaient conçus pour tirer parti des conditions environnementales locales plutôt que de lutter contre elles. Cette approche, appelée architecture bioclimatique, s’appuie sur le soleil, le vent, la végétation, l’inertie thermique et l’orientation des bâtiments afin de maintenir un meilleur confort intérieur tout en réduisant le recours au refroidissement mécanique.

Les maisons traditionnelles à cour intérieure du Moyen-Orient, les rues ombragées des villes méditerranéennes et l’architecture vernaculaire tropicale d’Asie du Sud-Est appliquent toutes les principes de l’architecture bioclimatique. Si leurs formes diffèrent, leur objectif est identique : limiter les apports de chaleur, favoriser le refroidissement naturel et créer des environnements adaptés aux conditions climatiques locales.

Dans un climat plus chaud, ces principes retrouvent toute leur pertinence. Il ne s’agit pas d’un retour à l’architecture traditionnelle, mais bien du fondement d’une conception moderne et résiliente face à la chaleur. Les bâtiments les plus performants combinent des stratégies passives et actives : ils réduisent d’abord les apports de chaleur, puis utilisent des systèmes mécaniques efficaces uniquement lorsque cela est nécessaire. Cette approche intégrée améliore le confort des occupants, réduit la consommation d’énergie et renforce la résilience lors des vagues de chaleur ou des coupures de courant.

Principes clés d’une conception adaptée au climat

1. Orientation des bâtiments et maîtrise des apports solaires

La forme et l’orientation d’un bâtiment influencent directement la quantité de rayonnement solaire qu’il reçoit. Réduire l’exposition au soleil intense de l’est et de l’ouest, combiné à des dispositifs de protection solaire extérieurs, permet de limiter considérablement les apports de chaleur.

Les protections solaires extérieures, telles que les débords de toiture, les brise-soleil et les lames orientables, sont particulièrement efficaces, car elles bloquent le rayonnement solaire avant qu’il n’atteigne les vitrages.

Exemple : Al Bahar Towers, Abou Dhabi

Les deux tours utilisent un système dynamique de protection solaire inspiré des moucharabiehs traditionnels. La façade s’ouvre et se ferme automatiquement en fonction de l’ensoleillement, réduisant les apports solaires directs tout en préservant la lumière naturelle et les vues vers l’extérieur. Ce projet démontre que la maîtrise du rayonnement solaire peut être intégrée à l’architecture dès la conception, plutôt qu’ajoutée ultérieurement.

Source : GlobalABC Passive Cooling Hub

2. Enveloppes de bâtiment à haute performance

L’enveloppe du bâtiment constitue la première ligne de défense contre la chaleur. L’isolation, le choix des vitrages, les matériaux de façade et l’étanchéité à l’air influencent la vitesse à laquelle la chaleur pénètre dans les espaces intérieurs.

L'amélioration des performances de l’enveloppe permet de réduire les besoins en climatisation tout en améliorant le confort des occupants.

Exemple : Powerhouse Brattørkaia, Trondheim (Norvège)

Le bâtiment Powerhouse Brattørkaia est doté d’une enveloppe fortement isolée et parfaitement étanche, de fenêtres à triple vitrage et de protections solaires soigneusement intégrées afin de limiter les pertes de chaleur en hiver et les apports solaires excessifs en été. Il est conçu pour produire davantage d’énergie qu’il n’en consomme sur l’ensemble de son cycle d’exploitation, tout en garantissant un excellent confort intérieur avec des besoins très faibles en chauffage comme en refroidissement.

Source : Snøhetta / GlobalABC Passive Cooling Hub

3. Paysage et conception urbaine

La résilience face à la chaleur ne concerne pas uniquement les bâtiments. Les espaces paysagers, la végétation et les espaces publics influencent fortement les températures locales.

Les arbres, les espaces verts et les zones ombragées permettent de réduire l’exposition à la chaleur et d'améliorer le confort extérieur, en particulier dans les quartiers urbains denses.

Exemple : Benjakitti Forest Park, Bangkok (Thaïlande)

Le parc forestier de Benjakitti est l’un des plus importants projets de végétalisation urbaine de Bangkok. Il a été conçu pour accroître la couverture arborée, restaurer des zones humides et offrir des espaces publics ombragés au cœur de la ville. Le parc contribue à réduire l’effet d’îlot de chaleur urbain grâce à une évapotranspiration accrue, à une diminution de l’absorption de chaleur par les surfaces minérales et à la création de microclimats plus frais pour les piétons et les cyclistes. Il démontre également comment l’aménagement paysager peut générer de multiples bénéfices, notamment la réduction de la chaleur, la rétention des eaux pluviales, le renforcement de la biodiversité et l’amélioration de la santé publique.

Source : Banque mondiale

Leçons que les promoteurs peuvent appliquer

Orienter les bâtiments en fonction des vents dominants. Organiser les volumes bâtis, les cours intérieures et les espaces de circulation de manière à capter les vents dominants et à favoriser la ventilation naturelle traversante. Cette approche permet de limiter l'accumulation de chaleur dans les espaces publics et de transition tout en réduisant le recours continu à la climatisation.

Intégrer le paysage comme élément de la stratégie de rafraîchissement. Aménager des cours ombragées, une végétation dense et des dispositifs paysagers favorisant une gestion durable de l’eau autour des bâtiments et des espaces piétons. Ces éléments contribuent à abaisser les températures de surface et à créer des microclimats plus frais, améliorant ainsi le confort extérieur.

Concevoir simultanément le bâtiment et les systèmes de refroidissement. Coordonner dès les premières phases de conception les protections solaires extérieures, la conception des façades, l’isolation, le choix des vitrages et les stratégies de ventilation. Cette approche intégrée permet de dimensionner plus efficacement les systèmes mécaniques et de réduire significativement les besoins en climatisation.

Planifier la résilience à la chaleur à l’échelle d’un campus ou d’un quartier. Considérer les espaces extérieurs, les cheminements piétons, le drainage et les aménagements paysagers comme les composantes d’un système environnemental unique. Une approche intégrée améliore le confort thermique, favorise la gestion des eaux pluviales et crée des espaces extérieurs plus agréables et plus utilisables pendant les périodes de chaleur extrême.

Que doivent faire les promoteurs dès aujourd’hui ?

Face à l’évolution des conditions climatiques, les promoteurs devraient donner la priorité à cinq actions.

1. Évaluer les conditions climatiques actuelles et futures

Les bâtiments sont des actifs conçus pour plusieurs décennies. Les décisions de conception doivent donc s’appuyer à la fois sur les conditions climatiques actuelles du site et sur les projections climatiques futures. Les équipes de conception devraient analyser l’évolution attendue des températures, de la fréquence des vagues de chaleur, de l’humidité, de l’ensoleillement, des tempêtes, des inondations, des sécheresses et d’autres variables climatiques sur toute la durée de vie prévue du bâtiment, plutôt que de se fonder uniquement sur les données météorologiques historiques.

Cette analyse doit orienter dès les premières étapes du projet les choix relatifs à l’implantation, à l’orientation, aux performances de l’enveloppe, aux stratégies de refroidissement, au confort des espaces extérieurs et à la conception paysagère.

2. Donner la priorité aux stratégies passives

L’orientation du bâtiment, les protections solaires extérieures, les performances de l’enveloppe, le choix des matériaux et l’aménagement paysager doivent constituer les premiers leviers de résilience face à la chaleur. Ces mesures passives permettent de réduire considérablement les apports thermiques, d’améliorer le confort des occupants et de diminuer les besoins en climatisation, limitant ainsi le recours à des systèmes mécaniques plus importants.

3. Modéliser les performances dès les premières phases du projet

La modélisation thermique et énergétique permet aux équipes projet d’évaluer les performances d’un bâtiment avant sa construction et d’identifier les possibilités d’amélioration. Une approche fondée sur des indicateurs mesurables permet de comparer différentes solutions de conception, notamment l’orientation, les surfaces vitrées, les protections solaires, les caractéristiques de l’enveloppe et les stratégies de ventilation.

Ces solutions peuvent être évaluées à l’aide d’indicateurs de performance tels que les besoins en climatisation, les températures intérieures maximales, l’intensité énergétique, le confort thermique et les émissions de carbone. En quantifiant les performances de chaque option, les équipes de conception peuvent prendre des décisions fondées sur des données objectives dès les premières phases du projet, lorsque les modifications sont les plus efficaces et les moins coûteuses. Cette approche garantit que les choix retenus reposent sur des performances démontrées plutôt que sur des hypothèses ou des pratiques standard.

4. Utiliser les référentiels de certification comme outils de conception

Des référentiels tels que LEED, EDGE et TREES proposent des approches structurées pour mesurer la performance énergétique, le choix des matériaux, l’efficacité de l’utilisation de l’eau et le bien-être des occupants. Utilisés comme de véritables outils de performance plutôt que comme de simples listes de conformité, ils aident les équipes projet à définir des objectifs mesurables, à évaluer les décisions de conception et à documenter les résultats tout au long des phases de conception et de construction.

5. Suivre les performances et créer des boucles de retour d’expérience

Les intentions de conception ne garantissent pas les performances réelles d’un bâtiment en exploitation. Les bâtiments devraient être accompagnés d’une stratégie de suivi après leur mise en service, comprenant le suivi des consommations d’énergie et d’eau, la mesure de la qualité des environnements intérieurs et le recueil des retours des occupants.

Des évaluations régulières permettent d’identifier les écarts entre les performances prévues et les performances réelles, d’optimiser l’exploitation du bâtiment et d’améliorer les stratégies de maintenance. Ces boucles de retour d’expérience permettent également de réutiliser les enseignements tirés d’un projet pour améliorer les développements futurs, renforçant ainsi la résilience à long terme des actifs face à l’évolution des conditions climatiques.