Chaleur

Un mot pour vous réchauffer, par ces temps de froidure. Un mot souvent oublié quand on parle d’énergie, tant il est- banal, anodin. On pense plutôt aux techniques, sophistiquées, modernes, ou encore aux combustibles, aux sources d’énergie, dont certaines viennent à manquer, ou provoquent des effets indésirables. Revenons un instant à la chaleur, tout simplement. Elément de confort, mais aussi facteur de production pour l’industrie. Nous ne parlerons ici que du confort, et de son symétrique, l’inconfort.
Comme vous le savez, l’espèce humaine est formidable. Elle s’est adaptée à des températures extrêmes, sous l’équateur ou au pôle Nord. Un écart considérable, et parfois aussi sur le même lieu, avec des amplitudes impressionnantes. Wikipédia nos apprend que le record mondial d'amplitude thermique annuelle est de 104,4 °C, mesuré à Verkhoïansk, en Sibérie orientale (avec un minimum de -67,7 °C en hiver et un maximum de +36,7 °C en été). L'écart se mesure aussi sur la même journée. Toujours selon Wikipédia, le record d'amplitude thermique journalière en France est de 30,9 °C, mesuré le 24 septembre 1962 à Minzac, en Dordogne. Ces chiffres vous font froid dans le dos, mais n’oublions pas que le zéro absolu est à – 273°, merci au soleil de ramener la moyenne à 15°. Près de 300° apportés gratuitement, on comprend que certaines civilisations aient fait du soleil un dieu.
Il reste à modérer ces écarts, à les rendre supportables. Si l’Homme su s’adapter, il a une tolérance qu’il ne faut pas trop négliger, il se sent bien dans une fourchette de température, variable selon les époques et les cultures, autour de 18 à 25°. Ce sont des ajustements par rapport au point de départ, -273, mais il faut les faire. La moyenne étant de 15°, une manière de procéder est de jouer sur l’inertie. On ralentit les échanges de chaleur entre l’intérieur d’un bâtiment et l’extérieur, en espérant ainsi rester autour de la moyenne pour traiter l’amplitude journalière.  On a des matériaux très bien pour ça, à commencer par la terre et le béton, mais on peut aussi augmenter l’inertie grâce à des produits plus sophistiqués, à changement de phase notamment : il y a de gros stockages ou dégagements de chaleur quand un corps passe de l’état solide à l’état liquide (ou inversement), ou de l’état liquide à l’état gazeux. On peut aussi jouer sur les volumes, en augmentant l’épaisseur des planchers pour absorber plus de chaleur par exemple.
Les écarts entre les saisons sont plus compliqués, mais on y travaille. Ce n’est d’ailleurs pas nouveau. Souvenez-vous de la glace, avant les frigos. Elle était stockée dans des caves, et on en prélevait tout l’été. On peut faire la même chose avec de la chaleur, dans des caves sous les bâtiments, avec des matériaux solides ou des cuves de liquides. C’est encore un peu cher, et pourquoi ne pas utiliser le stockage naturel, celui des sols sous les maisons ?  On peut y faire circuler l’air de ventilation, grâce à une tuyauterie en sous-sol. On appelle ça des puits canadiens. L’air s’y réchauffe l’hiver, s’y refroidit l’été. On peut aller plus profondément, là où la température des sols est constante, et y greffer des pompes à chaleur avec d’excellentes conditions de rendement. On peut s’en servir pour le chauffage et pour l’eau chaude. Et dans certaines régions, il y a des nappes chaudes, dont il est possible de capter directement la chaleur.
Sortons des bâtiments. La végétation est un formidable régulateur de température quand l’été est venu. L’évapotranspiration est un phénomène naturel fort utile. On peut aussi, quand il fait très chaud, faire s’évaporer de l’eau directement, avec de l’aspersion ou de la vaporisation. Depuis toujours, on jette de l’eau sur les sols des cours, en fin d’après-midi d’été pour rafraichir l’atmosphère. On sait aussi le faire avec des moyens sophistiqués, comme à Séville pour l’exposition universelle en 1992.
Les villes, et surtout les centres, sont touchés par un phénomène bien connu, l’ilot de chaleur urbain. Agréable en saisons intermédiaires, surtout au printemps où chacun tend vers la sortie d’hiver, cet ilot rend les villes inconfortables l’été, et provoque des phénomènes de pollution. Canicule et pollution de l’air, un bon cocktail pour dégrader les conditions de vie en ville, et tout particulièrement la santé des personnes les plus fragiles.
Comme pour les maisons, il y a des moyens d’action. Deux grandes familles de leviers, réfléchir la chaleur, et l’absorber.
Réfléchir par un choix de matériaux et de couleurs. Renvoyer les rayons du soleil, en privilégiant des couleurs claires. Des chercheurs américains ont fait l’étude, dans l’espoir de réduire les consommations liées au rafraichissement. Des mesures effectuées à Sacramento, ville d'environ 5000 000 habitants située dans la vallée centrale de Californie, ont permis de montrer que des immeubles dont les façades sont légèrement plus colorées que d'autres présentent des consommations énergétiques liées au rafraîchissement de 40% inférieures en moyenne à des bâtiments dont les murs extérieurs sont plus sombres. Un chiffre confirmé par le Florida Solar Energy Center qui a mené une étude similaire (1). Traduite en argent, cette économie est considérable. L’étude menée sur 11 grandes villes a montré que l'installation de toits aux couleurs claires permettrait d'économiser plus de 175 millions de dollars de climatisation. Ce qui, extrapolé à l'échelle du pays aboutit à une économie de 750 millions de dollars. Il n’y a pas que les toits, il y a aussi les trottoirs, les chaussées, qui peuvent être conçues de couleurs claires. Avec l’avantage supplémentaire que ces revêtements renvoient la lumière aussi la nuit, ce qui fait économiser de la puissance électrique pour l’éclairage nocturne.

L’autre manière de faire est de capter des calories en diffusant de l’eau à grande échelle, fontaines, écoulements, rigoles, et autres jets d’eau. Dans cette panoplie, le végétal présente une excellente manière de diffuser de l’humidité et de capter la chaleur. Les arbres plongent leurs racines et vont gratuitement (au moins pour une partie) chercher cette eau bienfaisante. Végétalisation des murs et des toitures, surtout celles qui sont mal exposées pour y installer des capteurs, une bonne piste pour lutter contre l’effet de chaleur urbain. Il y a des murs végétalisés spectaculaires, véritables monuments dans la ville. Il faut les accompagner du mur végétal ordinaire, peu couteux et peu exigeant en eau, pour parvenir à l’effet de masse nécessaire pour gagner quelques degrés de température à l’échelle urbaine. Sans parler des effets acoustiques, bénéfices supplémentaires à attendre d’une importante végétalisation.

(1) D’après l’article d’Eric Leysens dans Lemoniteur.fr, du 1er février 2010, Hashem Akbari, un irano-américain en guerre contre les îlots de chaleur urbains