L’University College London (UCL) a récemment étudié l’efficacité de différentes méthodes visant à réduire les températures en ville. Il a constaté que peindre les toits des bâtiments avec des revêtements blancs ou réfléchissants était la mesure la plus efficace pour réduire les températures dans les centres-villes.
Viennent ensuite les climatiseurs. Outre leur consommation énergétique importante, ils contribuent à augmenter la température extérieure dans les centres-villes. C’est un cercle vicieux : plus on utilise de climatiseurs, plus la température ambiante augmente, ce qui oblige les climatiseurs à fonctionner davantage pour maintenir la température intérieure.
Étant donné que 2023 a eu la triste distinction d’être l’année la plus chaude jamais enregistrée, le moment est venu de réfléchir aux caractéristiques architecturales qui permettent de réduire la chaleur sans consommer d’énergie.
Conception architecturale traditionnelle pour une ventilation passive
Depuis des milliers d’années, les hommes utilisent la conception architecturale pour rafraîchir leurs maisons. Voici quelques exemples tirés de différentes régions du monde.
- Un capteur de vent (appelé « bãdgir » en Iran et « malqaf » en Égypte) est une description appropriée des tours à lattes verticales que l’on trouve dans de nombreux pays du Moyen-Orient. Les vents dominants soufflent à travers les lattes, aspirant l’air chaud à l’intérieur et refroidissant les pièces.
- Les Romains étaient très friands de sous-sols, et la basilique San Clemente à Rome est un excellent exemple de la fraîcheur que peut offrir un sous-sol, même pendant les vagues de chaleur.
- Les Égyptiens étaient passés maîtres dans l’art des techniques d’évaporation passive pour rafraîchir leurs bâtiments. Ils avaient découvert qu’en suspendant un écran de roseaux humides aux fenêtres, l’air entrant dans la pièce était refroidi.
- Les cours intérieures étaient un autre élément architectural ancien très répandu dans plusieurs régions du monde, qui utilisaient l’ombre et la verdure pour créer un espace frais.
- De petites fenêtres en retrait, associées à des murs épais, garantissaient une fraîcheur intérieure. Cependant, ces mesures ne conviennent pas à l’architecture moderne. Examinons donc d’autres stratégies de refroidissement passif pour rendre notre vie plus confortable sans consommer d’énergie.
Stratégies de refroidissement passif pour les nouvelles constructions
Alors que les bâtiments s’efforcent d’adopter une conception plus économe en énergie, certaines caractéristiques architecturales de refroidissement passif jouent un rôle important pour fournir de la chaleur en hiver et réduire la chaleur en été sans avoir recours à des équipements énergivores tels que les climatiseurs. Parmi les stratégies de refroidissement passif disponibles, l’orientation du bâtiment est l’une des plus efficaces.
Orientation
Le mouvement apparent du soleil entre le solstice d’hiver et le solstice d’été joue un rôle important dans le chauffage d’un bâtiment.
En hiver, les bâtiments de l’hémisphère nord accumulent la chaleur grâce aux ouvertures orientées vers le sud, qui laissent entrer la lumière du soleil. Cependant, pendant les mois chauds de l’été, ces mêmes bâtiments doivent protéger leur intérieur en réduisant la quantité de soleil qui y pénètre.
Pour ce faire, les maisons rectangulaires dont le faîte est orienté est-ouest seront plus efficaces, car elles maximisent leur exposition au sud. Si les diagrammes modernes générés par ordinateur fournissent des paramètres de conception précis, ce concept trouve son origine dans les pratiques de construction anciennes, telles que celles de la dynastie Ming en Chine et des ruines Pueblo du Colorado.
L’utilisation des pièces est un élément important pour renforcer le rôle positif que l’orientation peut jouer dans le maintien d’une température agréable dans votre maison. Les pièces fréquemment utilisées, comme la cuisine et le salon, doivent être situées au sud de la maison afin d’être réchauffées par le soleil hivernal. À l’inverse, les garages, les débarras et les autres pièces peu utilisées doivent être situés au nord afin de protéger la maison des vents froids de l’hiver.
Isolation
En été, nous voulons garder nos intérieurs frais, et la plus grande menace pour notre confort est le toit, qui est responsable d’environ trente pour cent de la chaleur qui envahit nos espaces intérieurs. Si l’installation d’une isolation efficace au plafond rendra les choses beaucoup plus supportables à l’intérieur, l’application d’un revêtement réfléchissant sur la toiture est une solution plus directe, qui est abordée dans la section « Toitures fraîches » ci-dessous.
Quoi qu’il en soit, il est toujours judicieux d’isoler votre maison afin de respecter les normes en vigueur dans votre région. L’isolation des murs contribuera à réduire la température de votre maison en été, mais si vous ne devez choisir qu’un seul endroit à isoler, il est plus important de privilégier le toit ou le grenier, car le toit reçoit plus de soleil que les murs.
Ventilation passive
L’architecture de refroidissement passif s’inspire largement des conceptions anciennes. Le concept fondamental consiste à utiliser la propriété naturelle de l’air chaud de monter. Par conséquent, les bâtiments qui permettent à l’air d’entrer à un niveau inférieur et de circuler avant de sortir par une ouverture plus haute bénéficient de l’effet rafraîchissant qui réconforte l’homme depuis l’Antiquité.
La direction et la température des vents dominants sont des facteurs supplémentaires à prendre en compte pour déterminer l’orientation correcte du bâtiment. Les Égyptiens de l’Antiquité utilisaient leur connaissance des vents dominants pour orienter les ouvertures des bâtiments afin d’attirer les vents frais du nord à l’intérieur.
Bien que des informations spécifiques sur les vents et leurs températures moyennes soient disponibles auprès des services météorologiques gouvernementaux, les vents froids soufflent généralement du nord et de l’ouest. En revanche, les vents plus chauds proviennent du sud dans les régions de l’hémisphère nord.
Techniques de refroidissement passif pour les bâtiments existants
Si vous avez déjà observé des touristes marchant à toute vitesse sur le sable chaud de la plage en été, vous comprenez le concept d’absorption de chaleur. Ajoutez à cela les surfaces urbaines conventionnelles telles que les trottoirs en asphalte et en béton, et le concept d’« îlot de chaleur urbain » prend tout son sens.
Toits frais
Quitter la ville ne supprime pas l’effet d’absorption de la chaleur. Les routes asphaltées et les allées pavées des banlieues contribuent fortement à augmenter la température, tout comme votre toit sombre. Rendre votre toit blanc ou réfléchissant permettra de réduire la température ambiante et de réaliser des économies sur vos factures d’énergie.
Dans une étude récente de l’UCL, l’application d’un revêtement blanc ou réfléchissant sur les toits existants s’est avérée plus efficace que les toits végétalisés ou la végétation au niveau du sol pour refroidir les bâtiments du centre de Londres. Selon cette étude, l’application d’un revêtement réfléchissant ou blanc sur les toits permettrait de réduire la température ambiante de 1,5 °C, contre seulement 0,5 °C pour les toits végétalisés. L’inefficacité des toits verts était encore accentuée par les propriétés isolantes du toit, qui emprisonnait la chaleur dans les bâtiments pendant la nuit.
Selon The Green Business Lab, le revêtement protecteur mis au point par l’université Purdue réduit la température des toits de huit degrés. L’équipe de recherche a calculé que le pouvoir refroidissant du revêtement équivaut à environ dix kilowatts, ce qui est proche de celui des climatiseurs conventionnels.
Fenêtres
Il est difficile de modifier la position des fenêtres dans un bâtiment existant, mais cela ne signifie pas pour autant qu’il est impossible de les rendre plus efficaces pour maintenir une température fraîche.
La lumière du soleil qui pénètre par une fenêtre tôt le matin peut donner envie de laisser les stores ouverts, mais cela a pour conséquence inévitable de rendre la pièce rapidement inconfortable.
Les stores et les rideaux sont des choix évidents pour réduire la chaleur du soleil dans la pièce, mais si vous ne voulez pas perdre la vue, l’application d’un film pour vitres qui réfléchit la lumière du soleil tout en restant translucide peut être la solution idéale. Mon bureau est exposé au soleil tôt le matin en été, et je devais fermer les rideaux pendant la matinée pour maintenir la température jusqu’à ce que j’installe un film pour vitres. Maintenant, les rideaux restent ouverts car le film réfléchit remarquablement bien la lumière du soleil, et je peux toujours regarder les vagues déferler doucement.
Si la ventilation transversale est efficace pour réduire les températures internes, la ventilation par cheminée est efficace pour créer un chemin permettant à l’air chaud de sortir du bâtiment par les fenêtres situées plus haut dans le bâtiment ou parfois dans le toit.
Refroidissement passif à l’aide du jardin
Quelques modifications dans le jardin peuvent rendre la température intérieure de la maison plus agréable. Les arbres, en particulier les arbres à feuilles caduques, constituent d’excellents rideaux saisonniers qui couvrent entièrement les fenêtres en été, lorsque vous avez besoin de réduire la lumière du soleil qui pénètre à l’intérieur.
Il est important de maintenir les arbres à une distance raisonnable de la maison pour deux raisons. Premièrement, les arbres réduisent efficacement le vent, que vous souhaitez peut-être laisser circuler dans la maison. Deuxièmement, les arbres poussent d’année en année, vous devez donc avoir une bonne idée de ce à quoi ressemblera un arbre à maturité avant de décider de son emplacement.
En hiver, lorsque vous souhaitez un peu de soleil pour réchauffer l’intérieur, les arbres à feuilles caduques perdent leurs feuilles. Mais vous devez tenir compte de la largeur du tronc et des branches. S’ils sont trop larges, l’ombrage qui en résulterait aurait un impact sur la quantité de lumière solaire entrant dans la maison.
Les arbustes sont une autre corde à votre arc. Comme ils sont plus courts, ils sont parfaits pour bloquer le soleil tôt le matin et en fin d’après-midi.
Envisagez d’ajouter une structure en treillis pour créer un abri naturel qui apportera un supplément de fraîcheur en été. Si vous utilisez des plantes grimpantes qui perdent leurs feuilles en hiver, vous profiterez du meilleur des deux mondes.
Les bâtiments qui utilisent des techniques de refroidissement passif font bien plus que fournir un environnement sain et confortable. En appliquant des techniques anciennes, vous pourriez bien réduire vos coûts énergétiques et contribuer positivement au bien-être général de la planète.
