Matériaux urbains pour le rafraîchissement des villes – UMat4CC

En réponse à ces questions, le projet UMat4CC s’est intéressé à proposer des outils et des connaissances pour permettre aux collectivités de mettre en place des stratégies de rafraîchissement adaptées à leur territoire. Il s’est notamment focalisé sur le comportement thermique et climatique de toitures adoptant différentes stratégies d’isolation thermique (intérieure ou extérieure), des étanchéités réfléchissantes ou non, ainsi qu’ayant recours ou non à de l’évaporation d’eau. Par ailleurs, les travaux ont également porté sur une modélisation simplifiée de la surchauffe urbaine via les outils d’analyse territoriale courants au sein des collectivités territoriales et facilement appropriables par leurs services.

Le premier axe fait appel à une plateforme expérimentale pour la caractérisation thermique des matériaux (conductivité, capacité calorifique, albédo, …) et du comportement de structures réelles soumises à des conditions caniculaires (enceinte climatique, …). Le deuxième axe s’appuie, pour un site donné, sur une analyse du risque de surchauffe croisée avec un indicateur physique simplifié du stress thermique d’un piéton : l’indicateur du potentiel de rafraîchissement (IPR).

L’analyse expérimentale des toitures a montré que, sans arrosage, celles isolées de l’intérieur contribuent le moins à échauffer l’air extérieur en journée, mais contribuent au phénomène d’ICU, inversement de celles isolées de l’extérieur. L’arrosage permet de réduire ces effets à partir d’un débit donné qui dépend de l’isolation et de la réflectivité. La toiture réfléchissante isolée de l’extérieur présente un débit d’arrosage optimal faible auquel ces contributions sont entièrement annulées. Les analyses d’IPR montrent qu’il parvient à identifier les principaux points chauds d’un site.

Le projet a donné lieu à la publication d’articles (3) et de communications scientifiques (6) ainsi que le dépôt d’un brevet. Le projet a également permis de fédérer un réseau de chercheurs qui travaillent sur le climat urbain à l’échelle nationale. Ce réseau a été labélisé par le CNRS Sciences Humaines et Sociales en tant que Réseau prospectif pour 2 ans à partir de 2025 et regroupe 150 personnes réparties dans 50 laboratoires ainsi que des collectivités territoriales et structures privées.

Le projet UMat4CC propose une analyse intégrée transdisciplinaire et systémique de l’adaptation au changement climatique des villes en se focalisant sur le développement de stratégie de déploiement de matériaux frais et de l’arrosage urbain. Il prévoit en particulier de développer des outils méthodologiques et technologiques pour le rafraîchissement urbain en réponse aux canicules plus fréquentes et plus intenses.
Le projet consiste d’une part à créer un système d’information géographique permettant de hiérarchiser les zones urbaines en fonction de leur vulnérabilité aux canicules, de l’exposition de la population et de leur potentiel de rafraîchissement grâce aux matériaux frais ou à l’arrosage urbain, permettant aux villes de décliner spatialement leur stratégie de rafraîchissement urbain. Ce travail s’appuie sur une collaboration interdisciplinaire entre physiciens et chercheurs des sciences sociales.
D’autre part, il prévoit des études expérimentales réalisées en laboratoire sur des échantillons de revêtements, façades et toitures. Dans un premier temps, ces expériences permettront d’étudier finement les performances thermo-climatiques des matériaux urbains « frais ». Ensuite, elles permettront d’étudier la performance et d’optimiser l’arrosage urbain de ces structures. Environ dix échantillons de chaque type de surface urbaine seront soumis à des conditions caniculaires identiques dans une enceinte climatique avec ensoleillement artificiel afin d’identifier les propriétés déterminantes pour l’atteinte de leur performance rafraîchissante.
A partir de ces travaux, de nouvelles formulations de matériaux seront proposées tenant compte à la fois des objectifs de rafraîchissement ainsi que de leurs contraintes mécaniques (revêtements) et thermiques (façades et toitures). Ces résultats permettront d’alimenter la partie géomatique du projet, en particulier pour évaluer le potentiel de rafraîchissement par recours aux matériaux frais ou à l’arrosage urbain.
Le transfert de connaissance vers les opérationnels, décideurs et industriels urbains est au cœur du projet qui s’appuiera sur l’expertise d’un comité de parties prenantes techniques et scientifiques et se terminera par un séminaire afin de diffuser les principaux résultats tirés du projet.