Lutter contre le réchauffement climatique (en commençant par l’accumulation de chaleur dans sa maison et dans son quartier)


Création d’un îlot de fraicheur par revêtement anti-insolation des terrasses et toits sub-horizontaux

Si vous luttez localement contre l’accumulation de chaleur vous aurez en prime un effet global contre le réchauffement et ce sans changer de véhicule ou réduire vos déplacements…

The Jourdan family is sustained by people like you. Please donate today ! (non là je me moque de Wikipedia…)(Knol original écrit à partir de juillet 2009)

arden750

Oui je sais, elle ne correspond pas tout à fait à l’article, mais elle est vraiment jolie, cette image

Même si le réchauffement planétaire ne nous menace pas (?), si nous vivons en ville les îlots de chaleur si !

Il ne se passe pas une journée sans que nous entendions parler du réchauffement planétaire.

Il reste pas mal de sceptiques, cela ne veut pas dire que les uns ou les autres ont raison, voir notre knol :

Faut-il croire au réchauffement climatique ?

Malheureusement la fonte accélérée des glaciers de montagne ainsi que le commencement de celle des calottes glaciaires (que les scientifiques sceptiques n’étudient pas, pour la plupart ce sont des météorologues) sont des indices inquiétants qui montrent la réalité très probable du réchauffement. Les glaciers agissent comme des intégrateurs climatiques sans idées préconçues (desquelles s’accusent mutuellement les deux camps) mais en plus ils ont un feedback positif sur le bilan radiatif de la Terre (c’est à dire que plus ils fondent, moins la terre renvoie de chaleur et le réchauffement s’accentue).

Le facteur qui est présenté de façon générale comme étant le responsable de ce réchauffement est l’accumulation dans l’atmosphère de différents gaz, surtout le CO2, libérés principalement par les activités humaines (transports, chauffage, élevage, agriculture).

Agriculture ? Eh oui, il est possible que l’agriculteur indonésien moyen, contrairement aux idées reçues, émette plus de carbone que l’américain moyen dans sa grosse voiture…

Pollution et ozone dues aux feux en indonésie en 1997…- article complet : http://solarnavigator.net/carbon_dioxide.htm

La solution dont on parle le plus souvent pour réduire notre impact individuel est l’utilisation de véhicules consommant moins d’hydrocarbures (donc libérant moins de CO2), et aussi de maisons moins consommatrices.

bilanradiatif

Un schéma qui donne une idée de la complexité du problème. On voit tout de même que la réflexion par la “surface” n’est pas négligeable…
(http://perso.numericable.fr/~frgheusi/UPS/figures/figures.html)

Le principal facteur qui agit sur le bilan radiatif global de la terre, bien plus puissant que la concentration en gaz à effet de serre (effet de serre lui-même douteux, ET dans les serres, Et dans l’atmosphère, mais on peut admettre l’influence de l’homme sur le climat sans gober l’effet de serre…) est en réalité l’étendue et la qualité  de la couverture nuageuse, principal paramètre de son albedo global (mais comme cette couverture est très difficile à mesurer, et encore plus à modéliser, les scientifiques tendent à être moins bavards sur la question). En réalité il ne faut pas oublier que “l’effet de serre” supplémentaire qui serait dû aux gaz n’est qu’une des composantes du bilan radiatif de notre planète (le bilan radiatif est la comparaison chiffrée de la chaleur gagnée et de la chaleur perdue, différence qui détermine ultimement la température moyenne du globe).

Un autre moyen de lutter contre le réchauffement est donc de modifier localement le bilan radiatif, soit l’albedo de l’endroit où vous êtes. Mais comme on ne sait pas encore produire un cumulo-nimbus (les nuages les plus réfléchissants) à volonté au dessus de sa maison (ce qui pourrait d’ailleurs être gênant) j’ai écrit cet article pour proposer une petite solution assez facile à mettre en œuvre.

Des miroirs sur les toits

Il s’agit d’installer des miroirs (ou de peindre en blanc) sur les terrasses (horizontales par définition) ou sur les toitures sub-horizontales, ce qui procure trois bénéfices (ou quatre si le bâtiment est climatisé), un local, un régional et un global :

* au niveau du bâtiment ainsi équipé, un gain thermique appréciable qui permet un meilleur confort en été, surtout immédiatement sous les toits (la chaleur perdue/non-gagnée en hiver est négligeable).
* (si les bâtiments en question sont climatisés, on réalise une économie sur l’énergie consommée, donc sur le carbone émis.)

*au niveau du quartier, on lutte contre l’accumulation de chaleur.

* pour finir, l’énergie est renvoyée dans l’espace, ce qui contribue à diminuer le gain thermique global, ou si on préfère, l’albédo de la terre.
Le musée Gugenheim à Bilbao, merci Wikipedia (vous savez ce site sympa qui te fait bosser gratuitement pour eux et qui ensuite te demande de leur faire un don). C’est quoi la pieuvre devant ? elle a dû sortir de la flotte ?
photo : MykReeve, enfin c’est le nom qu’il prend sur Wikipedia pour pas que ses amis se fichent de sa tête (ouah tu fais ça gratuitement !). On sait que dans certains quartiers, les wikipédiens se font jeter des pierres.

Les miroirs normaux sont connus pour renvoyer une quantité optimale d’énergie radiative dans une direction donnée, d’où leur utilisation dans les héliostats, toutefois il serait intéressant de connaître les performances mesurées de différents types de miroirs en situation (qui risquent de devenir plus ou moins sales) et de les comparer à des surfaces peintes avec différentes peintures. On mesurerait pour toutes ces surfaces la réflexion globale (et non plus directive).

Les terrasses et autres toits peu inclinés sont particulièrement répandus dans les pays recevant beaucoup de rayonnement solaire. Certaines terrasses ont des couvertures goudronnées qui captent particulièrement la chaleur, elles seraient les premières qui pourraient bénéficier d’une telle “anti-insolation”.

Un toit peut même être équipé avec des miroirs de récupération, voire des tessons de miroirs…par ailleurs cette solution est peut-être applicable (il faudrait voir quand même le prix des miroirs dans ces pays) aussi dans les pays où les gens n’ont pas tous des voitures, ou des maisons chauffées (et oui, cela existe !).

Dans les pays plus riches, des installations à base de miroirs pourraient être faites dans tous les endroits où la mise en place de végétaux est impossible. Là où les miroirs pourraient renvoyer le soleil sur les construction avoisinantes, ils pourraient, au lieu d’être placés horizontalement, être plutôt mis avec une inclinaison vers l’équateur équivalente à la moitié latitude, de façon à renvoyer le soleil verticalement à midi.

1253206509SoESi8

Image de Martin Chodorowsky sur http://www.dreamstime.com
Ecological modern building of library, Europe. Architect Marek Budzynski.

Au lieu de faire du design qui ne sert à rien, il serait intéressant des tester de tels arbres artificiels qu’on aurait recouverts d’un miroir ou d’un panneau blanc dans les pays arides. Un dispositif de récupération de l’eau (pluie éventuelle et condensation nocturne) pourrait y être adjoint facilement (chenaux en bas de la pente, circulation dans les branches, stockage dans le tronc).

Un arbre artificiel (les coûts de construction, d’entretien, d’installation sont à calculer, ainsi que l’amortissement) pourrait avoir un effet de modification microclimatique très locale, au niveau d’un jardin par exemple. C’est à peu près la même chose qu’on fait quand on installe une treille ou autre store devant une maison, pour avoir de l’ombre.A l’échelle d’une “forêt” d’arbres artificiels, on pourrait probablement avoir une modification plus nette du “climat” local.
C’est sur ce principe mais en utilisant au contraire l’absorption de chaleur que fonctionne une tour thermique (ou tour aérogénératrice, principe inventé par Jorg Schlaich). Une base de plusieurs hectares formée de serres capte la chaleur, l’air s’engouffre à la base de la tour qui joue le rôle de cheminée et l’énergie des masses d’air accélérée vers le haut est récupérée par des systèmes similaires à des éoliennes. On reproche à ces tours de capter beaucoup de chaleur solaire, contribuant ainsi au réchauffement. Ne pourrait-on pas imaginer un système de tour aérogénératrice froide : une base froide (constituée de panneaux réfléchissants) suffisamment étendue provoque un refroidissement local suffisamment intense pour aspirer de l’air d’altitude vers le bas par la cheminée ? Les panneaux photo-électriques actuels ne transforment en énergie électrique qu’une petite partie des radiations solaires, ils ont l’inconvénient d’absorber aussi le reste des longueurs d’onde ce qui provoque un fort échauffement. Idéalement on devrait pouvoir concevoir des panneaux qui transforment en électricité ce qu’ils absorbent et qui renvoient le reste dans l’espace…
Les miroirs à tain métallique n’absorbent pas en fait plus de radiation que les peintures blanches réfléchissantes (les meilleures sont à base de dioxyde de titane [1]). Il faut considérer attentivement cette question : il est possible que les peintures renvoient plus de radiations (dans toutes les directions, donc aussi sur les “côtés”, et non seulement vers l’espace) mais sont elles plus efficaces “globalement” que des miroirs (qui renvoient les radiations dans une direction privilégiée) ?

Conclusion :

Après avoir eu l’idée de cet article, je me suis rendu compte que d’autres génies avaient eu la même : on parle beaucoup de la lutte contre les ilots de chaleur en ce moment aux États-Unis et au Canada, et en France cela commence un peu. Un conseiller du nouveau président Obama a vu son nom imprimé dans les journaux parce qu’il avait proposé de peindre les toits en blanc dans les régions touchées et de mettre des revêtements de routes plus clairs (beaucoup de journalistes et de blogueurs ont vu immédiatement la stupidité d’une telle idée, il faut dire que celui qui l’a proposée est seulement prix Nobel de physique, je ne voudrais pas de lui pour enseigner l’arithmétique à mes enfants, les journalistes sont bien connus pour être très calés en physique par contre…)

Le présent article représente peut-être quand même une idée originale car si les toits blancs captent MOINS de chaleur, les miroirs RENVOIENT cette chaleur (je suis conscient qu’il est difficile de mettre des miroirs sur les toits inclinés, mais les toits neufs peuvent être construits en matériaux réfléchissants, attention il n’y a pas que la couleur APPARENTE qui compte : pour comprendre comment réagit un matériau vous devrez vous familiariser avec les notions de spectre d’absorption (le toit absorbe l’énergie solaire dans le visible, mais aussi dans l’infra-rouge et l’ultraviolet) mais aussi d’émissivité (le toit émet de l’énergie surtout dans l’infra-rouge). Gasp : Ces deux derniers liens sont en anglais !

Il s’agit donc d”une méthode pas seulement destinée à lutter contre les îlots de chaleurs mais bien à produire des oasis de fraicheur !

Une image de ma rue :

Il est très difficile de mesurer sur le terrain combien une surface renvoie de radiations. Pour cela on peut se balader avec un radiomètre au bout d’une perche et ensuite calculer combien d’énergie est renvoyée à travers l’atmosphère…

Il existe un autre moyen : si on veut savoir quelle énergie est renvoyée dans l’espace, on peut utiliser les images satellites ! En effet, dans l’espace, justement, ils y sont !

Démonstration :

2 juillet 2010

Au centre de l’image, un toit peint à la peinture au titane, non pas un “ptit âne” !

Liens

Voici une liste de liens sur la question, moins techniques, en français :

http://www.smartplanet.fr/smart-technology/pourquoi-les-primes-aux-voitures-ecologiques-sont-vouees-a-lechec-5398/#comment-1087

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%8Elot_de_chaleur_urbain#La_lutte_contre_les_ICU

http://www.institut-montagne.org/ori-oai-search/notice.html?id=institut-montagne-ori-wf-1-65793&format=dc_id
http://www.usherbrooke.ca/courrier_sciences/2005/05/chaleur.html
http://norois.revues.org/index1373.html#tocto3n6
http://www.certu.fr/fr/_Ville_et_environnement-n29/Nature_en_ville-n140/Vegetaliser_les_villes_pour_attenuer_les_ilots_de_chaleur_urbains-a752-s_article_theme.htmlvoir aussi (en anglais)  :http://www.climatechange.ca.gov/events/2008_conference/presentations/2008-09-09/Hashem_Akbari.pdfhttp://getenergysmartnow.com/2008/09/15/white-roofing-as-silver-bullet-to-slay-global-warming/

References

  1. Pour trouver une peinture française dont l’emballage mentionne le Titane, il faut se lever de bonne heure. Essayez les produits américains…

3 commentaires

Comments RSS
  1. thermocrepinHugues CREPIN

    Je vais encore un peu embêter mon monde mais réfléchir va aider bien entendu mais une partie de la chaleur sera néanmoins émission à cause de l’absorption d’une part mais également reprise dans l’atmosphère et que si un quartier entier était en toiture miroir, cela deviendrait u four aérien avec en plus un bouchon de chaleur qui empêcherait le quartier de dissiper la chaleur émise par les autres surfaces.

    • stefjourdan

      “embêter votre monde” pas du tout, tous les commentaires sont les bienvenus du moment qu’il sont cordiaux (ce qui n’est pas toujours le cas).

      ” une partie de la chaleur sera néanmoins émission à cause de l’absorption d’une part” vous voulez dire qu’une partie de la chaleur sera absorbée quand même par les surfaces réfléchissantes et transmise en dessous ? Certes, mais bien moins d’énergie suit ce chemin, puisque la plupart repart.

      ” mais également reprise dans l’atmosphère ” dans l’énergie réémise vers le ciel, une part sera absorbée par l’atmosphère. Oui, mais bon juste une petite fraction. De plus la lumière qui repart dans le visible n’est pas justiciable de “l’effet de serre” si tant est qu’il existe.

      “si un quartier entier était en toiture miroir, cela deviendrait u four aérien” ça dépend ce que vous appelez un “four aérien” ? Les grandes surfaces qui absorbent la chaleur donnent des pompes thermiques que les planeurs, et les oiseaux, utilisent..sans se plaindre. En l’occurence, voler au dessus d’une mer de miroir serait un peu gênant pour la vue, et devrait produire des descendances. Un aveuglement oui, un four non (l’atmosphère laisse passer le visible, elle ne l’absorbe pas). Maintenant des zones étendues produisant des fortes descendances seraient peut-être gênantes pour l’aviation, et les oiseaux.. mais on n’en est pas là… (on se bat contre le problème contraire je vous rappelle).

      Le “bouchon de chaleur”, non, ça ne tient pas la route à mon avis. Si l’énergie arrive dans l’espace (et c’est pour ça que le toit est si brillant sur la photo sat) c’est qu’elle n’est pas restée “bloquée” entre la maison et le haut de l’atmosphère, justement.

      Tiens regardez la maison de ces gens qui ont eu la même idée que moi : https://maps.google.com/maps?q=avondale+auckland&hl=en&ll=-36.885724,174.687746&spn=0.000653,0.001206&sll=33.435598,-112.349602&sspn=0.697915,1.234589&hnear=Avondale,+Auckland,+New+Zealand&t=h&z=20

      Je vous suggère de survoler une maison peinte en blanc avec vos caméras FLIR. Un jour de soleil, vous allez voir qu’elle sont extremement moins chaudes que les autres du même quartier. Maintenant si vous survolez une maison recouverte en miroirs, de deux choses l’une : soit vous n’êtes pas dans l’alignement du renvoi, et vous aurez le même résultat; soit vous vous trouvez, au moment de la photo, sur le chemin du renvoi et alors vous allez probablement voir une lumière très brillante venant de la terre, mais votre caméra FLIR devrait à nouveau mesurer une basse émission (le toit est moins chaud, moins d’IR sont émis, on ne peut pas sortir de là).

      Apparemment, les gens qui font de la thermographie aérienne sortent surtout la nuit, pour observer les déperditions. Il serait intéressant de trouver des images prises de jour, pour étudier l’accumulation.

      Voilà, y’en a plein dans ce dossier : http://www.gisclimat.fr/sites/default/files/CBlancot.pdf

      Bien à vous

      S.J.

  2. stefjourdan

    Hugues CREPIN :

    Et si nous captions au lieu de renvoyer?
    Capter cette énergie au lieu de la diffuser?

    Je ferais cependant aimablement remarquer que cela va certes diminuer la diffussion de la chaleur en empêchant la lumière de séparer ses infra-rouges mais que la proximité des miroirs ou des grilles d’ombrages deviendra quand même un four ce qui influera sur le reste de l’atmosphère.

    Last edited Dec 24, 2009 2:36 PMDeleteBlock this userReport abusive comment

    Merci de votre remarque

    On peut certes “capter” l’énergie (systèmes photoélectriques ou thermodynamiques) mais l’énergie ainsi captée (avec un mauvais rendement, les plaques sont de toutes façons très chaude et rayonnent énormément d’infrarouge et diffusent de la chaleur par convection) ne disparait pas, elle finit toujours par être rendue sous forme de chaleur, à l’atmosphère ou une autre “source froide” et contribuer ainsi au réchauffement.

    Dans un système de miroirs, l’énergie est bel et bien renvoyée dans l’espace (sauf nuages interrompant le départ de l’énergie). Dans le cas des surfaces réfléchissantes blanches, l’énergie est diffusée dans toutes les directions mais on peut estimer qu’une part importante en repart dans l’espace.

    Sous ces surfaces réfléchissantes, comme un toit peint en blanc (peinture au dioxide de Ti de préférence), il fait plus frais – pas plus chaud !; évidemment, si vous restez sur le dessus de votre toit peint en blanc, vous aurez un effet “four” dû à l’énergie incidente à laquelle s’ajoutera la réverbération intense mais ce n’est pas l’utilisation prévue d’un “cool roof” (de se balader dessus). Normalement vous restez dessous, et dessous il fait plus frais que sous n’importe quelle autre surface, sauf sous des arbres (mais les arbres ont un coût aussi, en eau, rare dans certains pays et il est difficile d’avoir des arbres plus grand que les maisons (durée, entretien).

    bien à vous

    SJ

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