"LA CULTURE EN PARTAGE" avec
Frédéric MORIN architecte-conférencier

Comment protéger nos actuelles habitations et lieux de vie existants de l'inéluctable augmentation de la chaleur estivale à venir, pour maintenir notre perception personnelle du confort avec des moyens individuels, avec des moyens économes en énergie comme en finances ?
Comment protéger en été sans pour autant réduire les apports solaires hivernaux qui nous sont utiles pour diminuer nos factures énergétiques et financières ?
Voici quelques aménagements que vous pouvez réaliser chez vous à votre choix, à votre rythme et en fonction de vos capacités financières, sans aucune injonction morale : vous faites bien comme vous pouvez et voulez en fonction de votre perception personnelle du confort !

1) renvoyer le maximum de lumière hors de l'atmosphère terrestre

=> peindre en blanc tout ce qui peut l'être, y compris voire surtout les toitures (cf. Géant-Casino de Valence = Air-Cool = toitures à Paris + éboulis au Pérou = Gold-Araoz + faïence blanche en toitures-terrasses aux Indes).
=> fenêtres avec rideaux occultant réfléchissant intérieurs ou volets (roulant ?) clairs
Renvoyer la lumière avant d'être réduit à capturer la rosée atmosphérique par manque de pluie même hivernale...


AGIR POUR AUGMENTER LA REVERBERATION DE LA TERRE VERS L'ATMOSPHERE :

Agir sur la balance apports solaires réfléchis = 25 W/m² VS apports solaires absorbés au sol = 160 W/m² en bas à gauche dans le graphisme ci-dessus, en augmentant les 25 W/m² de réverbération (attention, les chiffres sont ceux des moyennes annuelles mondiales = jour+nuit plus été+hiver).

Le but est de réduire l'échauffement local=domestique des ambiances en réduisant la capacité d'absorbtion de la lumière et de la chaleur qui va avec. Les corps sombres absorbent beucoup plus de lumière et donc de chaleur que les corps clairs. Il faut éclaircir le maximum des surfaces pour renvoyer le maximum de lumière.
Le bénéfice est donc immédiat, individuel et local, et à plus long terme collectif.

En conséquence, les surfaces des capteurs solaires sont donc les plus noires possible...
Qui a déjà vu des capteurs solaires de couleur blanche ?
La lumière solaire réfléchie par une surface blanche est presque intégralement renvoyée vers l'oeil de l'observateur (ou la surface sensible de l'appareil photo). On remarque très bien la tache blanche au milieu de la photo aérienne qui montre un environnement globalement très absorbant et corrélativement chaud en été :

Cette surface blanche est celle du toit du Géant-Casino de Valence-Sud, dont les 18.000m² ont été peints en blanc par CoolRoof, ce qui en fait la plus vaste toiture de France "rafraîchie" par ce système. Sur les parkings, même les voitures blanches sont plus visibles que les autres :

Le dispositif semble efficace en réduisant les coûts énergétiques de 12% sur la période estivale suivant l'installation en 2018 :

La formule de cette peinture, spécialement étudiée pour résiter dans le temps aux ultraviolets destructeurs, est étalée plus ou moins manuellement suivant la surface à traiter, entre 50 m² et 300 m² pour les particuliers :


Il existe certainement d'autres fabriquants, d'autres distributeurs et de nombreux prestataires qui peuvent proposer leurs offres :


Quels sont les ordres de grandeur ? est-ce que cela vaut vraiment la peine de s'en occuper ?

A contrario du bilan global terrestre déjà vu dont les puissances sont des moyennes annuelles mondiales = jour+nuit, voici ce qui se passe de jour, un document issus du site belge de Université Catholique de Louvain (= UCL) très explicatif : https://energieplus-lesite.be/theories/climat8/ensoleillement-d8/ ( Architecture et Climat – Faculté d’architecture, d’ingénierie architecturale, d’urbanisme (LOCI) – Université catholique de Louvain). On voit ainsi mieux la différence entre la puissance instantanée (et non pas l'énergie qui est une puissance multipliée par du temps) qui circule dans l'espace dans l'environnement de la Terre et la puissance solaire incidente au sol = environ 1.000 Watts/m² lorsque le soleil brille dans un ciel dégagé et transparent :


On voit bien que la puissance diminue avec l'ennuagement, mais il en reste toujours un peu puisque nous continuons à voir de jour grâce à elle. La puissance solaire dans le vide d'environ 1.370 W/m² est réduite par l'atmosphère à environ 1.000 W/m² par ciel limpide et à moins de 250 W/m² par ciel nuageux.

Le noir est une absence de perception de rayonnement lumineux visible.
Ainsi, une fenêtre de la façade d'une maison apparaîtra noire durant la journée car la plus grande partie de la lumière extérieure y rentre et n'en ressort pas. Au contraire, la nuit, on perçoit très bien depuis l'extérieur la lumière de l'éclairage intérieur.
Voici quelques ordres de grandeur avec une fenêtre de 1,00 m de large et 1,35 m de haut sous nos latitudes de 45°Nord, avec l'hypothèse d'un ensoleillement par ciel transparent :
- si elle est orientée vers le Sud, en hiver le soleil est bas vers 30° au-dessus de l'horizon, la fenêtre laisse rentrer environ 1 m² de soleil entre 11h30 et 12h30 soit 1 kWh d'un chauffage gratuit qui est le bienvenus.
- si cette même fenêtre est orientée vers l'Ouest, en été le soleil passera aussi vers 30° au-dessus de l'horizon entre 16h et 17h du 21 mai au 21 juillet, et la fenêtre laissera rentrer environ 1 m² de soleil entre 16h et 17h soit 1 kWh de chauffage généralement malvenu à cette période de l'année.

Une couleur claire n'est pas le choix qui a été fait par les concepteurs-constructeurs de ce petit lotissement :

Je vous laisse réfléchir à la quantité de chaleur accumulée durant une belle journée d'été par une toiture de 120 m² (maison de 100 m² au sol) dont les tuiles noires aborbent 82 à 92 % des 1.000 Watts de puissance solaire incidente, de 10 heures à 18 heures par exemple...
Qui a déjà vu des capteurs solaires de couleur blanche ?

Voici la comparaison des différentes températures des toitures en fonction de leur couleur. Une toiture noire peut atteindre 80°C, une toiture en tôles ondulées métalliques grises peut atteindre 70°C, et une toiture blanche rester vers 50°C :

Cette limitation du réchauffement bénéficie aux habitants des maisons concernées, mais aussi à leurs voisins immédiats et à l'environnement urbain ou campagnard : c'est une contribution individuelle à un bénéfice collectif certain. Il n'y a pas que les milieux urbains, tels ceux de New-York qui a fait l'objet d'une campagne promouvant le blanchiment des toitures, qui peuvent réduire ainsi les îlots de chaleurs des espaces minéralisés.
A grande échelle, Eduardo Gold-Araoz a blanchi des éboulis apparus après la fonte des glaciers au Pic Chalon Sombrero au Pérou en expérimentant une peinture réalisée sur place avec de la chaux fixée par du blanc d'oeuf :


Ces méthodes fonctionnent de la même manière que les cendres volcaniques augmentent l'albédo de l'atmosphère :

D'autres moyens que la peinture sont plus adaptés lorsque les toitures sont accessibles : le carrelage blanc fait partie de ceux-ci. Bien sûr, la réverbération du soleil peut incommoder les habitants, mais rien n'est jamais parfait en tous points...

Dans le même esprit, l'installation de rideaux intérieurs clairs ou mieux réfléchissants aux fenêtres apporte une solution pratique d'un excellent rapport efficacité/coût, le coût étant celui financier comme celui du temps passé à la pose, en comparaison à l'installation des dispositifs les plus efficaces que sont les volets roulants blancs (ou clairs) extérieurs :


Les stores ou rideaux blancs intérieurs sont les plus efficaces lorsqu'ils sont fixés à moins de 2cm du vitrage. Ils ajoutent ainsi une lame d'air isolante supplémentaire à l'isolation thermique existante des doubles-vitrages ; cette isolation diminue fortement avec l'écartement au-delà de 2cm. Mais l'essentiel est de diminuer la quantité de lumière dans la pièce (sans la supprimer totalement) car toute lumière finit par se transformer en chaleur :

On voit bien ci-dessous que le retrait des rideaux classiques les rend globalement plus sombres que ceux plaqués, et que l'espace intercalaire augmenté peut alors jouer le rôle d'accumulateur de chaleur... :


Cet été 2023 se caractérise par une canicule exceptionnelle à la fois par son ampleur (= les températures atteintes) et par sa date tardive dans la saison, la 2ème quinzaine du mois d'août. Elle "bénéficie" donc de l'accumulation de la chaleur estivale dans l'hémisphère nord, complétée par les effets des feux de forêts au Canada dont il est dit qu'ils ont dégagé autant de CO2 que la moitié de l'Europe en une année... et on oublie encore de comptabiliser la vapeur d'eau et les thermies. Le résultat ? le voici :



Cette situation fait émerger un nouveau problème : les protections solaires habituelles sont calibrées pour un soleil plus haut au-dessus de l'horizon sud :

En conséquence, les "casquettes" = débords de toiture manquent d'efficacité car elles ne protègent plus que le sommet des fenêtre sud, laissant les appuis particulièrement exposés au rayonnement solaire indésirable en cette fin d'été 2023.
C'est la raison pour laquelle nous avons composé des panneaux d'aluminium 0,8mm (acheté en grande-surface de bricolage) pour les suspendre devant les fenêtres et qui protègent efficacement la partie basse des vitrages pendant la journée (dès 9-10 heures du matin quand il faut fermer pour éviter que la chaleur rentre) et qui sont faciles à enlever le soir en vue du rafraîchissement nocturne, lorsqu'on ouvre les fenêtre après avoir constaté que la température externe est (enfin) devenue inférieure à la température interne :

Cette protection solaire complète un rideau blanc plaqué derrière le vitrage isolant par un volet aluminium suspendu devant la fenêtre (accroché sur les côtés aux deux tableaux), plus un rideau occultant à la face extérieure impérativement blanche (sinon c'est un véritable capteur solaire). L'ensemble permet de conserver une température inférieure à 27°C le soir alors que la température extérieure a dépassé 38°C pendant l'après-midi.

Au passage, la photo ci-dessus permet de voir l'efficacité de la couleur blanche du rideau occultant à renvoyer la lumière = l'énergie à l'extérieur de la fenêtre. La section de l'ouverture sans le rideau laisse pénétrer la lumière du soleil dans la pièce où elle se transforme en chaleur qui ne ressort pas par la fenêtre. C'est la raison pour laquelle les fenêtres d'une façade apparaissent noires : toute la lumière qui y rentre est capturée par l'intérieur et comme aucune lumière n'en ressort cette absence est donc du noir.

Les pièces d'appui et traverses basses des fenêtres sont également très exposées. Un simple bandeau en aluminium offre une protection dont l'efficacité se mesure à l'élévation de sa température :



Pour les même raisons, il faut se méfier des façades orientées plein Ouest, car elles sont longtemps sur-chauffées du soleil des longs après-midis d'été, aux moments où il fait déjà chaud, et il est difficile de s'en protéger à l'Ouest sans se plonger dans le noir. En comparaison, les après-midis d'hiver sont bien courts...
La chaleur solaire est néanmoins bénéfique en hiver et sa capture à l'intérieur des espaces de vie diminue la facture énergétique lorsqu'il faut chauffer.
Les ouvertures au Sud sont donc les plus recherchées, car elles sont les plus performantes pour capter la chaleur en hiver lorsque que le soleil de milieu de journée est longtemps bas sur l'horizon face aux fenêtres, alors qu'il est plus facile de s'en protéger en été lorsqu'il passe au plus haut autour de midi, par un fort débord de toiture par exemple. Les implantations des constructions d'autrefois pouvaient plus facilement tenir compte de ce critère, notamment parce que toutes les bonnes place n'étaient pas encore prises :


Pour une solution à la fois très rapide, très efficace et très peu onéreuse à défaut d'être très élégante, j'ai autrefois en Jordanie pratiqué le film aluminium de cuisine scotché à l'intérieur des vitrages exposés à l'Ouest, en laissant 3 cm de jour en périphérie (pour plaquer le scotch et y voir un peu...).
L'abaissement de la température perçue derrière le vitrage est instantané. Une couverture de survie emportée lorsque l'on voyage dans les pays déjà chauds peut ainsi être fort utile...
De retour dans le Sud de la France, j'ai traité de la sorte une fenêtre de toit de grande surface, avec le même bénéfice. Tout récemment, dans le Nord de la France, j'ai eu l'occasion de remarquer ce même traitement sur une fenêtre exposée plein Ouest, réduisant intelligemment les apports solaires d'une autre fenêtre elle exposée au Sud, dans une chambre disposée à l'angle sud-ouest d'une maison d'habitation. L'angle nord-ouest de la maison est protégé du soleil estival par un arbre au feuillage caduc, ce qui bénéficie tant en été qu'en hiver. Voilà une solution ingénieuse et accessible à chacun d'entre-nous :

Vous pouvez continuer à voir comment protéger nos actuelles habitations et lieux de vie existants de l'inéluctable augmentation de la chaleur estivale à venir, pour maintenir notre perception personnelle du confort avec des moyens individuels, avec des moyens économes en énergie comme en finances.
Protéger en été sans pour autant réduire les apports solaires hivernaux qui nous sont utiles pour diminuer nos factures énergétiques et financières.


1) renvoyer le maximum de lumière hors de l'atmosphère terrestre


2) protéger ses espaces de vie du soleil direct d'été tout en bénéficiant de celui d'hiver en créant des espaces tampons périphériques utilisables (= terrasse d'été ou d'hiver y compris en toiture) ou non utilisables (= doubles-peaux verticales ou horizontales en toiture) :


3) assurer le rafraîchissement nocturne par la ventilation naturelle (ou assistée par un extracteur en toiture au fonctionnement programmable par une simple prise avec horloge)


4) climatiser "naturellement" = en réduisant la consommation énergétique :


5) stocker la (de plus en plus rare) eau de pluie pour ralentir le cycle de l'eau (les stockages d'eau de pluie ne sont pas concernés par les A.P. d'interdiction d'arrosage en cas de Crise)


6) capturer la (de plus en plus rare) eau de pluie ou plutôt d'orage une fois qu'on sait la stocker


7) produire localement de l'électricité sans avoir besoin d'une source froide = PHOTOVOLTAÏQUE DOMESTIQUE D'AUTOCONSOMMATION !

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