Avec l'aggravation du dérèglement climatique, les canicules se succèdent d'année en année à une cadence qui s'accélère. Mauvaise nouvelle, la tendance ne semble pas près de s'inverser. Météo-France prévoit en effet +2,7 °C d'ici 2050 sur la trajectoire TRACC et des vagues de chaleur quasi annuelles. Avec des conséquences dramatiques. Face à ce constat, il y a urgence à concevoir et à rénover des logements capables de mieux résister au réchauffement climatique. Par où commencer pour rendre les logements, si ce n'est confortables, au moins habitables ? La RE2020, entrée en vigueur en janvier 2022, intègre pour la première fois un indicateur de confort d'été - le DH, ou degrés-heures d'inconfort - obligeant les constructeurs à concevoir des logements neufs capables de limiter les surchauffes.

Gare aux fenêtres de toit

Pour commencer, peut-être faudrait-il lever la tête. "La toiture constitue l'élément le plus exposé aux rayonnements solaires. Elle va capter cette chaleur et la restituer directement dans le logement", explique Laurent Arnaud, chef du département Bâtiments Durables au Cerema (Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement). Les combles perdus avaient pour fonction d'isoler de l'extérieur les espaces habités et de permettre une ventilation naturelle. "Car l'une des stratégies pour améliorer la thermique du bâtiment, c'est de profiter de la fraîcheur nocturne, et donc de surventiler les combles et de jouer sur l'inertie du bâtiment", développe Laurent Arnaud, responsable du domaine bâtiment au Cerema. Or, avec l'aménagement des combles, ceux-ci perdent leur fonction première pour se transformer en surface habitable. Le changement de fonction expose alors directement les occupants aux aléas météorologiques. "L'aménagement des combles amène bien souvent à installer des fenêtres de toit pour apporter de la lumière. Cependant, elles captent aussi le rayonnement solaire." C'est pourquoi, dans des combles aménagés, il est important d'installer des protections solaires à l'extérieur pour que les rayons du soleil n'atteignent pas directement le vitrage.

Déphasage thermique : l'inertie, une arme à double tranchant

Autre point : "la toiture doit être isolée le mieux possible. Mais il faut avoir une stratégie globale, qui concerne l'ensemble du bâtiment", prévient Laurent Arnaud. Cela vaut pour l'isolation des rampants en comble aménagé, certes, mais aussi pour les combles perdus. Le choix de l'isolant à mettre en œuvre revêt une importance toute particulière. Le déphasage thermique est un indicateur à ne pas négliger au moment d'arrêter son choix. Il détermine le temps que la chaleur va mettre pour traverser un matériau, et permet ainsi de renforcer l'inertie générale de la toiture. Le raisonnement est simple. "Si votre isolant présente un déphasage thermique de 7 h, la chaleur commence à pénétrer à l'intérieur à 17 h, au moment où vous pouvez aérer pour profiter de températures plus fraîches", explique le fabricant de tuiles en terre cuite Edilians. La ouate de cellulose pour les combles perdus, ou la laine de bois pour les combles aménagés, et plus généralement les isolants biosourcés présentent un meilleur déphasage thermique. Ce sont des solutions plus adéquates et performantes que les matériaux traditionnels tels que la laine de verre et le PSE. A noter que les matériaux biosourcés tirent parti d'un phénomène complémentaire : les transferts hygrothermiques. Hydrophiles, ils échangent de la vapeur d'eau avec l'air ambiant et peuvent provoquer, selon les conditions, une condensation partielle en leur sein, ce qui peut générer un écart de plusieurs degrés sur une paroi. Le mécanisme est analogue à celui de la transpiration cutanée : la vaporisation de l'eau en surface crée une barrière thermique qui limite la surchauffe. Il reste toutefois conditionné à la teneur en vapeur de l'air extérieur, et son efficacité diminue lorsque l'hygrométrie ambiante est élevée. "Bien sûr, ces matériaux sont plus chers. Ce n'est pas tant lié au prix des matériaux qu'aux volumes, qui sont encore trop faibles pour permettre des économies d'échelle. Leur prix finira par baisser à mesure que la demande augmentera", prédit Laurent Arnaud.

Surventiler la toiture

L'inertie des matériaux n'a pas que des avantages. Si elle ralentit efficacement la montée en température intérieure, elle peut également compliquer l'évacuation de la chaleur une fois celle-ci emmagasinée. "Un bâtiment massif mal ventilé peut mettre plusieurs jours à se refroidir, un inconvénient non négligeable lors des épisodes de canicule prolongée", prévient Laurent Arnaud. Une bonne isolation est donc indissociable d'une bonne ventilation. "En été, ce que nous préconisons, c'est de surventiler, d'ouvrir les fenêtres la nuit, si c'est possible, jusqu'à 8 heures du matin." L'objectif est d'évacuer la chaleur emmagasinée sous la toiture. En cas d'installation de fenêtres de toit, il est fortement recommandé d'en installer de part et d'autre de la toiture, lorsque cela est possible, afin de créer un flux d'air en ouvrant des ouvertures opposées ou décalées, et/ou de créer un effet de cheminée qui, en exploitant la différence de densité entre l'air chaud et l'air froid, laisse s'évacuer l'air chaud par des ouvertures en hauteur tout en attirant l'air frais depuis l'extérieur. L'efficacité de l'inertie repose toutefois sur une condition. Les températures nocturnes doivent baisser suffisamment la nuit pour permettre l'évacuation de la chaleur accumulée dans la journée. En régime de canicule, lorsque les nuits restent chaudes, ce mécanisme de décharge thermique sera bien moins efficace, notamment en ville, concernée par les phénomènes d'îlot de chaleur.

Quid de la climatisation ?

Face aux épisodes de chaleur, le Cerema préconise d'abord de mettre en œuvre cet ensemble de solutions passives : protections solaires, surventilation nocturne, brasseurs d'air. Alors que faire ensuite ? "La climatisation peut être citée parmi les solutions d'adaptation", affirme Laurent Arnaud. La climatisation adiabatique, par exemple, fait partie des pistes émergentes. Son principe repose sur la vaporisation de l'eau : en changeant d'état, l'eau absorbe de l'énergie et rafraîchit l'air ambiant, qui est ensuite mis en circulation par ventilation. Peu énergivore, ce système n'offre pas le même confort qu'une climatisation classique, mais peut suffire à atteindre le seuil de confort dans de nombreuses situations. S'ils ne font pas baisser la température intérieure, les brasseurs d'air peuvent améliorer la température ressentie, de l'ordre de 2 à 3 °C. Concernant la climatisation, Laurent Arnaud insiste sur un point : "Elle ne doit pas être envisagée d'emblée comme solution de premier recours." D'autant que les climatiseurs génèrent d'importantes émissions carbone, notamment dues aux fluides frigorigènes qu'ils mobilisent, et risquent d'aggraver un problème qu'ils sont censés résoudre. En effet, en rejetant de la chaleur à l'extérieur, les climatiseurs peuvent accentuer les îlots de chaleur urbains s'ils se généralisent, selon certaines recherches. C'est ce que Laurent Arnaud qualifie de "maladaptation". A comprendre, une réponse efficace à court terme, mais contre-productive à l'échelle collective.

D'autres pistes explorées

Il existe d'autres pistes pour faire baisser la température en toiture. Le coolroof, ou toiture thermoréfléchissante, est une méthode qui consiste à repeindre les toitures en blanc afin de réfléchir le rayonnement solaire au lieu de l'absorber. Les apports réels de cette méthode sont toutefois encore sujets à discussion. Elle peut par exemple s'avérer contre-productive en hiver. La seconde piste consiste à végétaliser les toitures lorsque cela est possible. Le substrat et la végétation forment une barrière physique au rayonnement, et l'eau contenue dans le substrat s'évapore par évapotranspiration - un phénomène qui consomme de la chaleur et contribue au rafraîchissement. La toiture végétalisée présente en outre un double bénéfice urbain : réduction de l'îlot de chaleur et gestion des eaux pluviales. Bien sûr, cette dernière méthode représente un investissement important, implique une mise en œuvre complexe et exige un certain entretien.