Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Le traitement radiatif des parois par des produits sélectifs froids est utilisé de façon traditionnelle comme solution de rafraîchissement passif. Un matériau sélectif froid classique a des propriétés radiatives lui permettant de limiter les apports de chaleur par rayonnement solaire avec un albédo élevé, et de réémettre la chaleur avec une émissivité thermique élevée.
La standardisation de ces matériaux se retrouve dans différentes normes de conception du bâtiment et préconisations pour la limitation des îlots de chaleur urbain. De nombreuses innovations sur les propriétés radiatives sont développées, avec en perspective, la mise au point de nouvelles catégories de produits thermochromes.
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Modification of walls’ radiative properties with cool paints is a traditionally well-known passive cooling solution. Radiative properties of conventional cool selective materials allow limiting heat gains from solar radiation with a high albedo and to re-emit heat with a high thermal emissivity.
Standardization of these materials is reflected in different building design standards and recommendations for the limitation of urban heat islands. Numerous innovations on radiative properties are being developed with the prospect of developing new categories of thermochromic products.
Auteur(s)
-
Emmanuel BOZONNET : Maître de conférence - La Rochelle Université, LaSIE UMR CNRS 7356 (France)
-
Maxime DOYA : Chef de projet - TIPEE, Lagord (France)
-
Christian INARD : Professeur - La Rochelle Université, LaSIE UMR CNRS 7356 (France)
INTRODUCTION
Le besoin de climatisation des espaces habités s’accroît à la fois de par le réchauffement climatique global, mais aussi de par la combinaison de phénomènes liés à la conception des bâtiments et aux occupants : les Ilots de Chaleur Urbains (ICU), l’accessibilité croissante des systèmes de climatisation pour le plus grand nombre, la fréquence accrue des périodes de canicule et des besoins croissants pour les populations vulnérables.
Avec un scénario de développement moyen de la climatisation de 750 % dans le résidentiel à 2050, le traitement radiatif des enveloppes bâties présente une part importante des solutions de rafraîchissement passif ou d’atténuation des besoins énergétiques des systèmes actifs.
Ce traitement radiatif des éléments d’enveloppe vise à maîtriser les apports solaires d’été des façades ou toitures directement exposées au soleil. On décrit ici l’utilisation de matériaux aux propriétés de surface dites « sélectives froides ». Ces matériaux, dont font partie des produits traditionnels utilisés depuis l’antiquité, sont aujourd’hui caractérisés par des protocoles standardisés d’évaluation de leur performance (par exemple en toiture pour les produits dits « cool roofs ») et des normes qui sont plus ou moins bien intégrées dans les réglementations thermiques ou environnementales.
Dans cet article, les mécanismes et les normes liés à ces techniques de produits sélectifs froids sont explicités. De nombreux cas de référence documentés ont mis en évidence les bénéfices possibles pour la conception des bâtiments, mais aussi pour la limitation du réchauffement global et des îlots de chaleur localement.
Les développements récents de nouvelles techniques de traitement des surfaces font émerger de nombreuses pistes pour augmenter sensiblement le potentiel de rafraîchissement passif pour le bâtiment et l’environnement urbain. Ces techniques innovantes sont prometteuses pour l’adaptation au changement climatique par leur potentiel d’utilisation en façade ou en toiture pour les sites urbains denses. Ainsi, les produits colorés cool, les rétroréflectifs, les électrochromes, les thermochromes, les fluorescents, et de nombreuses autres alternatives ou combinaisons sont abordés ici.
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KEYWORDS
urban heat island | passive cooling | radiative properties
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Conclusion
En anglais
3. Perspectives de développement de nouvelles techniques – cas des revêtements thermochromes
3.1 Contexte
Un revêtement thermochrome change de couleur avec sa température et cette propriété est réversible. L’étymologie du mot thermochrome vient du grec thermos (température) et chromos (couleur). Cette caractéristique est explorée depuis plusieurs années en termes de rafraîchissement passif radiatif des bâtiments. L’objectif recherché est de fortement diminuer le coefficient d’absorption du rayonnement solaire des surfaces extérieures des bâtiments tout en augmentant de manière conséquente leur émissivité, en particulier dans la « fenêtre atmosphérique » (infrarouge lointain). Pour certains cas, on peut obtenir une température de surface extérieure inférieure à la température d’air, ce qui contribue aussi à la réduction du phénomène d’Ilot de Chaleur Urbain. De plus, l’albédo du revêtement peut varier avec une couleur sombre en hiver (basse température) pour absorber le rayonnement solaire, puis de couleur claire (haute température) en été avec donc un fort albédo.
Il existe plusieurs classifications des matériaux thermochromes :
-
en trois familles, à savoir les matériaux organiques (cristaux liquides, leuco-colorants…), les hybrides et les inorganiques ;
-
en deux catégories, qui sont les matériaux à base de colorants, d’une part, et les autres, d’autre part.
Le tableau 2 illustre cette dernière classification en incluant le processus de changement de couleur .
Pour les revêtements à base de colorant, le changement de couleur s’opère principalement grâce à l’interaction entre les composants du matériau thermochrome. À l’opposé, pour les autres revêtements thermochromes, le mécanisme de changement de couleur est provoqué...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - YUAN (J.), FARNHAM (C.), EMURA (K.) - Development of a retro-reflective material as building coating and evaluation on albedo of urban canyons and building heat loads, - Energy and Buildings. 103 107-117 (2015). doi:https://doi.org/.
-
(2) - DOYA (M.) - Analyse de l’impact des propriétés radiatives de façades pour la performance énergétique de bâtiments d’un environnement urbain dense, - Thèse de Doctorat, Université de La Rochelle (2010). http://www.theses.fr/.
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(3) - RÉGLEMENTATION THERMIQUE 2012 - RÈGLES Th-S : Caractérisation du facteur de transmission solaire des parois du bâtiment - (2012).
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(5) - LEVINSON (R.), AKBARI (H.), KONOPACKI (S.), BRETZ (S.) - Inclusion of cool roofs in nonresidential Title 24 prescriptive requirements, - Energy...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
...
Canicule – Risques – prévention des risques majeurs
https://www.gouvernement.fr/risques/canicule
European Cool Roof Council (ECRC)
Cool Roof Rating Council (CRRC)
HAUT DE PAGE
ASTM C1371-15 (2015), Standard Test Method for Determination of Emittance of Materials Near Room Temperature Using Portable Emissometers
https://doi.org/10.1520/C1371-15.
ASTM D7897-18 (2018), Standard Practice for Laboratory Soiling and Weathering of Roofing Materials to Simulate Effects of Natural Exposure on Solar Reflectance and Thermal Emittance. ASTM International
https://doi.org/10.1520/D7897-18.
ASTM E1980-11 (2011), Standard Practice for Calculating Solar Reflectance Index of Horizontal and Low-Sloped Opaque Surfaces
ASTM E891-87 (1992), Standard Tables for Terrestrial Direct Normal Solar Spectral Irradiance Tables for Air Mass 1.5 ». ASTM International
https://doi.org/10.1520/E0891-87R92.
ASTM E903-12 (2012), Standard...
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