Des températures élevées sont attendues en France les prochains jours. Les vagues de chaleur posent un défi inédit pour nos villes de climat tempéré où, pendant longtemps, la priorité était au contraire de lutter contre le froid. Plutôt que de dépendre exclusivement de la climatisation, le refroidissement passif hybride propose de s’inspirer des bonnes pratiques des climats arides et semi-arides. L’approche tient en trois points : empêcher la chaleur d’entrer dans les bâtiments, la stocker grâce à des matériaux présentant une forte inertie thermique et, enfin, la restituer la nuit grâce à des mécanismes de ventilation naturelle.

L’augmentation des vagues de chaleur dans les climats tempérés place le confort thermique d’été au centre des préoccupations urbaines. Or, dans de nombreuses villes européennes, les bâtiments ont d’abord été conçus pour limiter les pertes de chaleur en hiver au moyen d’une isolation performante et d’enveloppes étanches. Ces choix, rationnels face au froid, deviennent problématiques lorsque les températures élevées persistent plusieurs jours et que la nuit ne permet plus d’évacuer l’énergie accumulée en journée.

On parle de « nuits tropicales » lorsque la température ne descend pas en dessous de 20 °C la nuit, empêchant le corps de récupérer. Quand cette situation se répète, la canicule peut devenir une crise sanitaire, avec des risques accrus pour les personnes âgées ou malades, d’autant plus lorsqu’elles vivent dans des logements défavorables à la ventilation. Lors de la canicule de 2003, à Paris, la température a dépassé les 39 °C, avec neuf jours de températures supérieures à 35 °C, causant 14 800 décès, dont un tiers en Île-de-France.

Face à cette situation, la climatisation apparaît souvent comme la réponse la plus directe et immédiate : on baisse la température quasiment instantanément. Mais à grande échelle, cette solution peut devenir une forme de maladaptation en augmentant les consommations électriques lors des pics de chaleur, créant une pression accrue sur les réseaux énergétiques et en rejetant de la chaleur localement dans l’espace extérieur.

Sans oublier que l’accès à la climatisation est socialement inégal. Selon une étude de l’agence de la transition écologique (Ademe), datant de 2020, le principal obstacle à l’achat d’une climatisation est financier, avec 37 % des professions libérales, cadres et professions intellectuelles supérieures qui ont installé une climatisation, contre seulement 19 % des ménages dont la personne de référence est sans emploi ou inactive.

Pour améliorer l’adaptation des villes sans créer de nouveaux problèmes (surconsommation électrique, augmentation locale des températures extérieures…), une autre approche gagne peu à peu du terrain : le refroidissement passif hybride (ou hybrid passive cooling). Il ne s’agit pas d’éliminer toute technologie fondée sur la ventilation mécanique ou la climatisation, mais de les réserver à un rôle d’appoint, en faisant des mécanismes passifs la base du confort.

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Qu’est-ce que le refroidissement passif hybride ?

Pour comprendre ce que recouvre réellement le refroidissement passif hybride, il faut aller au-delà du simple inventaire technique. Il recoupe des mécanismes complémentaires qui remplissent trois fonctions thermiques fondamentales : la prévention, le stockage et la dissipation de la chaleur.

• Par « prévention », on décrit tout ce qui empêche la chaleur de rentrer dans le bâtiment : ombrage, orientation des espaces, limitation des surfaces vitrées exposées, ou encore dispositifs extérieurs thermoréflectifs, par exemple la technologie développée par la société Cool Roof.

• La deuxième idée est de stocker temporairement la chaleur afin d’atténuer les pics de température en intérieur. Les matériaux à forte inertie thermique comme le béton, la pierre ou la terre permettent cette accumulation de chaleur. Plus récemment, les matériaux à changement de phase (ou MCP) ont été développés pour augmenter cette capacité de stockage. En absorbant la chaleur lors de leur transition d’état, ils fonctionnent comme un tampon thermique, capable de lisser les variations de température sans augmenter massivement l’épaisseur des parois.

• La dissipation, enfin, consiste à extraire la chaleur accumulée dans le bâti. C’est ici que la ventilation naturelle occupe une place centrale. Lorsque les conditions extérieures le permettent, notamment la nuit, l’air extérieur plus frais peut être utilisé pour évacuer la chaleur stockée dans la structure. Sans cette étape de régénération, les stratégies de stockage perdent leur efficacité et le bâtiment est progressivement saturé en chaleur.

Ces trois fonctions forment une chaîne : prévenir réduit la quantité de chaleur à stocker, stocker amortit les pics de température, dissiper réinitialise le système. Or, dans la plupart des configurations décrites, la ventilation naturelle apparaît comme l’élément structurant.

Celle-ci est rarement suffisante toute seule, surtout dans des contextes urbains denses où les flux d’air sont contraints par des mécanismes de ventilation spécifiques. En revanche, elle devient déterminante lorsqu’elle est intégrée dans un ensemble de stratégies de refroidissement cohérent. Lorsque les températures deviennent trop élevées ou que les conditions extérieures ne permettent plus d’évacuer suffisamment de chaleur, des systèmes mécaniques (ventilation mécanique contrôlée, voire dans certains cas climatisation) peuvent intervenir. C’est précisément cette combinaison qui caractérise le refroidissement passif hybride

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Architecture et gestion de la chaleur, un héritage avant tout culturel

Les principes mobilisés par le refroidissement passif hybride ne sont pas nouveaux.

Dans les régions arides et semi-arides, les populations ont longtemps vécu sans climatisation ni ventilation mécanique, en s’appuyant sur des architectures capables de capter le vent, de créer de l’ombre ou encore d’utiliser l’inertie des matériaux, c’est-à-dire leur capacité à stocker la chaleur le jour puis à l’évacuer la nuit lors de la baisse des températures.

Mais l’efficacité de ces systèmes ne tient pas uniquement à leur conception. Elle repose sur une gestion quotidienne. Les ouvertures, par exemple, ne sont pas réalisées au hasard. Elles sont gérées selon un cycle thermique déterminé. On limite les entrées d’air pendant les heures les plus chaudes, puis on ouvre en grand quand l’air redevient plus frais, notamment la nuit, pour purger la chaleur stockée.

Cette logique contraste avec certaines pratiques contemporaines. En effet, dans de nombreux bureaux climatisés aujourd’hui, les fenêtres restent fermées, car la régulation thermique est confiée presque entièrement à des systèmes mécaniques et électroniques. L’argument est le suivant : ouvrir les fenêtres est contre-productif si le système est en phase de climatisation, mais l’usager des bâtiments n’a que rarement la main sur ces systèmes.

Il faut aussi souligner que, dans les sociétés contemporaines équipées de climatisation, le confort est souvent défini comme une température intérieure stable et constante. Dans de nombreuses pratiques ancestrales, au contraire, le confort repose sur un équilibre plus dynamique : les habitants adaptent leurs comportements, leurs activités ou leur localisation pour maintenir des conditions supportables.

À Yazd, en Iran, les maisons traditionnelles combinent des dispositifs passifs comme les tours à vent, les murs épais et les espaces semi-ouverts, qui maintiennent naturellement des conditions plus fraîches. Mais ces dispositifs ne fonctionnent pas seuls. En milieu de journée, les pièces en étage exposées sont délaissées au profit des espaces plus massifs ou en contact avec le sol, comme les pièces basses ou les sous-sols. Les ouvertures donnant sur l’extérieur chaud sont fermées. Les espaces semi-ouverts ventilés, comme les loggias, sont utilisés en soirée ou la nuit pour dormir et se reposer.

Autrement dit, la performance du refroidissement passif résulte de l’interaction entre les bâtiments et les pratiques. C’est l’architecture qui va rendre certaines actions possibles (ombre, ventilation, inertie) ou impossibles, et ce sont les usages qui les mettront réellement en œuvre.

Des bâtiments innovants à Paris

À l’échelle des villes, la nécessité de solutions de refroidissement sobres en énergie se traduit de plus en plus en dispositifs concrets. À Paris, par exemple, la réponse à la chaleur associe plusieurs familles d’actions : solutions vertes (arbres, végétalisation), bleues (eau) et grises (matériaux, ombrage, aménagements bâtis) comme les « îlots frais » réalisés par Fraîcheur de Paris (société gestionnaire du réseau de froid parisien) en 2018 et 2019.

Dans ce cadre, certains équipements et bâtiments publics mobilisés en période de canicule s’appuient naturellement sur ces principes : ombrage extérieur, matériaux présentant une forte inertie thermique, ventilation et gestion du cycle jour/nuit. La climatisation est mobilisée, mais plutôt comme un filet de sécurité lorsque les conditions deviennent extrêmes. Autrement dit, le refroidissement passif hybride s’intègre déjà, de façon plus ou moins explicite, dans la manière dont une grande ville structure sa stratégie d’adaptation à la chaleur.

Un exemple concret à Paris est la médiathèque James-Baldwin (XIXᵉ), qui articule réhabilitation d’un ancien bâtiment et construction neuve en misant sur une logique de refroidissement passif hybride. On y retrouve ses trois grands principes : prévenir, stocker et dissiper.

• Pour prévenir l’entrée de chaleur, le bâtiment multiplie les protections : brise-soleil orientables, coursive de bois en façade sud, résille en bois et végétalisation qui accentuent l’ombre et réduisent l’échauffement des parois.

• Pour stocker sans surchauffer trop vite, la médiathèque tire parti du béton du bâtiment réhabilité, tout en ayant amélioré l’enveloppe au moyen d’une isolation thermique extérieure en fibre de bois.

• Enfin, pour dissiper la chaleur, la clé réside dans la ventilation naturelle, en particulier nocturne pour purger la chaleur accumulée lorsque l’air extérieur redevient plus frais.

Le refroidissement, un système sociotechnique

Mais le refroidissement passif hybride ne se limite pas à l’ajout de brise-soleil ou de matériaux innovants. En effet, une ventilation nocturne ne produit son effet que si les ouvertures peuvent être utilisées dans des conditions acceptables de sécurité et de confort pour les occupants. Un dispositif d’ombrage n’est protecteur que s’il est correctement positionné et réellement utilisé. Un matériau de stockage n’est utile que si la dissipation ultérieure est assurée.

La performance ne réside donc pas uniquement dans la technologie, mais dans l’articulation entre dispositifs, pratiques et coordination entre concepteurs, gestionnaires et usagers des bâtiments.

À mesure que la chaleur devient un paramètre déterminant pour qualifier l’environnement urbain, le refroidissement ne peut plus être pensé comme un simple équipement individuel ajouté en fin de chaîne. Il doit être compris comme un système sociotechnique à part entière, où la conception architecturale, les principes physiques et l’organisation des usages forment un tout.

Autrement dit, il ne s’agit plus seulement de recourir à des machines pour obtenir un ajustement de température, mais d’organiser durablement la gestion de la chaleur dans les bâtiments.

Cela nécessitera aussi d’impliquer davantage les occupants, en adaptant concrètement l’usage des espaces :

• éviter les pièces les plus exposées aux heures chaudes,

• privilégier les zones qui restent naturellement plus fraîches, comme les pièces épaisses ou situées en partie basse,

• et enfin, déplacer certaines activités selon les moments de la journée, par exemple réserver le repos aux heures les plus chaudes dans les pièces les plus fraîches, et reporter les tâches domestiques aux périodes plus tempérées, le matin ou en soirée.

Cet article a été développé et co-écrit avec Stanislav Mukhamedov, étudiant en école d’ingénieur à l’ESILV majeure EVD, dans le cadre de son travail de recherche sur l’adaptation des grandes métropoles aux vagues de chaleur.

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

Comment rendre la chaleur à l’intérieur des bâtiments plus tolérable ? On pense volontiers d’abord à la climatisation, mais d’autres approches, à la consommation d’énergie réduite, voire nulle, peuvent également être mobilisées. On parle alors de rafraîchissement passif.

Le rafraîchissement passif s’impose depuis plusieurs années. L’expression désigne l’ensemble des solutions permettant d’abaisser la température d’un bâtiment ou de limiter son réchauffement lors des saisons estivales ou des épisodes de fortes chaleurs, tout en ayant une consommation énergétique réduite, voire nulle.

Les épisodes de canicule, de plus en plus longs et fréquents du fait du changement climatique, nous rappellent que refroidir nos bâtiments n’est pas qu’un enjeu de confort, mais aussi un enjeu de santé publique pour les décennies à venir.

C’est particulièrement le cas dans les régions du globe où les températures dépassent régulièrement 40 °C, ou encore pour les personnes vulnérables comme les personnes âgées, les jeunes enfants ou les personnes malades. Le rafraîchissement peut également être tout simplement nécessaire pour des questions de confort thermique.

Climatiser, pour le meilleur ou pour le pire ?

À l’heure actuelle, le rafraîchissement des bâtiments repose aujourd’hui essentiellement sur l’usage des climatiseurs, qui présentent l’inconvénient d’être très énergivores.

La climatisation estivale d’un logement peut ainsi engendrer un surplus de consommation d’électricité de l’ordre de 15 %. Certes, l’impact carbone de cette consommation reste relativement limité en France, grâce à une production d’électricité bas carbone, mais ce n’est pas le cas dans de nombreux pays. À l’échelle mondiale, le refroidissement représentait 18,5 % de la consommation totale d’électricité du secteur du bâtiment en 2016, contre 13 % en 1990.

En plus de leur forte consommation énergétique, les climatiseurs présentent aussi l’inconvénient de rejeter de la chaleur à l’extérieur, contribuant à l’effet d’îlot de chaleur bien connu dans les villes. À titre d’exemple, à Paris, leur usage estival pourrait être responsable d’une augmentation allant jusqu’à 2 °C de la température extérieure dans certains quartiers.

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Les leviers principaux : aération, architecture et urbanisme

Dans ce contexte, les solutions consommant peu ou pas d’énergie (par définition, il s’agit des solutions de rafraîchissement passif) sont de plus en plus recherchées. Celles-ci comprennent une large gamme de pratiques et de dispositifs.

Il existe par exemple des pratiques très simples qui favorisent la ventilation naturelle, comme ouvrir les fenêtres au petit matin pour abaisser la température intérieure de quelques degrés, puis fermer les volets et fenêtres durant la journée afin de limiter les apports de chaleur. Ce premier niveau peut-être actionné facilement, même en l’absence de dispositifs spécifiques.

La conception architecturale peut également être optimisée afin d’améliorer la ventilation naturelle : par exemple, en orientant les constructions afin de limiter les obstacles à la circulation du vent, en tenant compte de la topographie du milieu (relief, plaine, colline…), ou encore de l’implantation des autres bâtiments alentours.

Il est ainsi possible d’opter pour des architectures favorisant la ventilation naturelle en s’inspirant des constructions traditionnelles, comme les bâtiments en U, ouverts sur les vents dominants, ou les cours intérieures ombragées, équipées de puits fonctionnant comme des cheminées évacuant l’air chaud.

Enfin, on peut réduire l’exposition directe au soleil, par exemple en concevant des rues étroites, comme à Masdar aux Émirats arabes unis.

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Le choix des matériaux et de la végétalisation

Certains matériaux de construction naturels, comme le calcaire (et, par extension, les enduits à la chaux) ou la vase, sédiment composé d’argile, régulent efficacement les températures. Ils absorbent l’eau lors des périodes humides ou fraîches (comme la nuit). Cette eau s’évapore pendant une partie de la journée lors de l’augmentation des températures, provoquant un effet de rafraîchissement diurne.

La végétalisation des zones urbaines participe également au rafraîchissement passif et lutte contre les îlots de chaleur. En effet, en plus de faire de l’ombre aux façades, les arbres rafraîchissent leur environnement grâce à l’évapotranspiration. L’eau émise lors de la transpiration des feuilles et son évaporation limitent ainsi l’échauffement de l’air environnant l’arbre.

Il est également possible d’agir sur les vitrages en travaillant les propriétés optiques des verres. Certains verres isolants filtrent des longueurs d’onde spécifiques dans l’infrarouge solaire tout en permettant l’évacuation du rayonnement infrarouge thermique émis par le bâtiment. Les vitrages dits « actifs », capables de modifier leur teinte au fil des saisons, peuvent grandement limiter le réchauffement des bâtiments en journée.

Tirer parti de la fraîcheur du sous-sol avec la géothermie

Une autre solution très efficace est de mobiliser la fraîcheur de notre sous-sol, autrement dit le potentiel géothermique de surface.

À quelques mètres de profondeur, sous les latitudes tempérées, la température du sous-sol reste stable autour de 12 °C toute l’année. Cette fraîcheur est exploitée depuis l’Antiquité avec la technique du puits climatique, aussi appelé « puits provençal », quand il s’agit de refroidir.

Le principe consiste à faire circuler vers l’habitation de l’air extérieur dans une canalisation enterrée entre 2 et 4 mètres de profondeur. L’hiver, l’air transporté se réchauffe de quelques degrés (le sol étant, à cette profondeur, plus chaud que l’air, car moins soumis aux écarts de températures jour/nuit). L’été, le sol reste plus frais : l’air transporté par la canalisation peut ensuite rafraîchir le bâtiment.

Une autre solution de rafraîchissement passif fondée sur la géothermie consiste à capter l’eau souterraine à 12 à 15 °C dans un puits vertical de quelques dizaines de mètres de profondeur, ou à installer dans un forage une sonde géothermique, constituée généralement d’un tube en U contenant un fluide caloporteur. Grâce à un échangeur thermique, la fraîcheur du sous-sol est alors directement transmise au réseau émetteur du bâtiment (plancher ou plafond rafraîchissant, radiateur à eau, ventilo-convecteur, centrale de traitement de l’air…), sans recourir à une pompe à chaleur géothermique. On parle alors de geocooling, ou géorafraîchissement.

Cette méthode est particulièrement performante, caractérisée par des coefficients de performance de 30 à 50. Autrement dit, pour 1 kilowattheure (kWh) consommé par la pompe de circulation, 30 à 50 kWh de fraîcheur peuvent être restitués.

Cet article est publié en partenariat avec la Délégation générale à la langue française et aux langues de France du ministère de la culture.

Benjamin Brigaud est également membre de l'Institut universitaire de France (IUF). Il a reçu divers financements publics, de l’Université Paris-Saclay, de l'Institut universitaire de France, de la région Ile-de-France et de l’Agence nationale de la recherche (ANR-22-EXSS-0011).

De fortes chaleurs sont attendues sur la France dans le courant des prochains jours. Face à des étés toujours plus chauds, la climatisation est de plus en plus incontournable dans les commerces et les logis. Dans le même temps, les pompes à chaleur s’imposent pour chauffer de façon plus performante pendant la saison froide. Comment fonctionnent ces appareils ? Ils s’appuient en réalité sur les mêmes bases thermodynamiques. Mais attention : le changement climatique pourrait bien leur faire atteindre leurs limites physiques.

Après ceux de 2002 et de 2022, l’été 2025 a été le troisème été le plus chaud en France : deux vagues de chaleur l’ont marqué de par leur précocité, leur intensité et leur durée. Ainsi, l’été dernier a enregistré une anomalie thermique de + 1,9 °C (+ 3,3 °C pour juin).

En raison du changement climatique, et même lorsque nos sociétés auront atteint la neutralité carbone, la fréquence et l’intensité de ces épisodes de fortes chaleurs vont continuer à augmenter pendant plusieurs décennies. En conséquence, un sujet s’est imposé dans les discussions : la climatisation, en tant que moyen d’adaptation au changement climatique.

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Avant même de débattre de la pertinence d’installer des climatiseurs et de mesurer leurs impacts (énergétique, sonore, thermique), il faut comprendre comment fonctionnent ces équipements. Les climatiseurs (et plus généralement, les systèmes de refroidissement) sont la directe application des principes d’une branche des sciences physiques, la thermodynamique, dont l’objet est l’étude des transferts d’énergie – en particulier de chaleur.

Spontanément, un transfert de chaleur survient du milieu présentant la température la plus élevée (la source chaude) vers celui de la plus faible température (la source froide). Par exemple, quand la température extérieure est supérieure à celle d’un local, le transfert de chaleur se produit de l’extérieur vers l’intérieur par l’intermédiaire des parois du bâtiment.

Un système de climatisation permet d’effectuer l’opération inverse, grâce à un apport d’énergie externe : prélever de l’énergie de la source froide (l’intérieur) pour la transférer vers la source chaude (l’extérieur). Il est alors possible de refroidir l’intérieur en rejetant l’énergie à l’extérieur, même s’il y fait plus chaud. Le principe de fonctionnement d’une pompe à chaleur (PAC) est le même : un local peut-être chauffé en récupérant de l’énergie à l’extérieur, alors même qu’il y fait plus froid.

Pour comprendre comment tout cela est possible, il faut mobiliser les savoirs issus de la thermodynamique.

Le cycle frigorifique, au cœur des climatiseurs et pompes à chaleur

Pour opérer ce transfert d’énergie, on tire parti des propriétés d’un fluide dit « frigorigène ». Ces derniers ont la particularité de pouvoir changer d’état, c’est-à-dire de passer d’une phase liquide à gazeuse et inversement. C’est souvent cette caractéristique qui sera utilisée pour extraire la chaleur.

On parle de « cycle frigorifique » pour décrire les quatre transformations successives qui sont permises par l’utilisation d’un climatiseur ou d’une pompe à chaleur.

Ces transformations peuvent être représentées sur un diagramme enthalpique, aussi appelé « diagramme de Mollier ». L’enthalpie est une grandeur physique souvent utilisée en thermodynamique. Elle peut être envisagée comme un potentiel énergétique qui inclut à la fois les énergies thermique (chaleur) et mécanique, en lien avec des variations de pression et de volume du système.

Cette représentation peut sembler complexe à première vue, mais elle permet de visualiser rapidement l’évolution du fluide frigorigène et, en particulier, ses changements d’état. Elle présente la pression du fluide en ordonnée et son enthalpie en abscisse.

Ce diagramme est divisé en trois parties par la « cloche » qui est en son centre, nommée « courbe de saturation ». Celle-ci indique la limite entre différents états du fluide : à droite, le fluide à l’état de vapeur et, à gauche, le fluide sous forme de liquide. La zone située sous la courbe correspond à l’état de mélange liquide-vapeur du fluide.

Ce diagramme sert à représenter les transformations du cycle frigorifique, comme le montre le schéma ci-dessous.

Les étapes sont les suivantes :

• 1 à 2 : le fluide frigorigène est à l’état de vapeur ; il est comprimé, ce qui fait augmenter sa pression et sa température ainsi que son enthalpie. C’est le seul apport d’énergie du cycle. Celle-ci est sous forme d’énergie mécanique, produite par un compresseur, qui lui-même consomme de l’électricité.

• 2 à 3 : le fluide, toujours à l’état de vapeur, mais à haute pression et haute température, traverse alors un échangeur de chaleur, dans lequel il va céder de l’énergie thermique à la source chaude (pour un climatiseur, l’air extérieur, pour une PAC en hiver, l’air intérieur), celle-ci étant nécessairement à une température plus basse que celle du fluide. Cet échangeur est appelé « condenseur », car ce refroidissement provoque la condensation de la vapeur qui devient liquide. L’enthalpie du fluide diminue alors.

• 3 à 4 : le fluide traverse un détendeur, où un changement de section de la conduite fait baisser la pression.

• 4 à 1 : le fluide, désormais majoritairement liquide, à basse pression et basse température, traverse un échangeur où il reçoit de la chaleur de la source froide (pour un climatiseur, l’air intérieur, pour une PAC en hiver, l’air extérieur), son enthalpie augmente. Cet échangeur est appelé « évaporateur », car le fluide frigorigène y passe de l’état liquide à celui de vapeur.

Ces transformations peuvent sembler contre-intuitives, car le fluide frigorigène cède de la chaleur majoritairement sans changer de température, mais en changeant d’état. C’est la différence entre chaleur sensible – liée à un changement de température – et chaleur latente – liée à un changement d’état de la matière.

Le cycle est entretenu tant qu’il y a un besoin de transférer de la chaleur de la source froide à la source chaude, grâce au fonctionnement du compresseur qui met le fluide en mouvement.

Lorsqu’un climatiseur est utilisé pour rafraîchir un local, le condenseur est placé à l’extérieur (le « split » extérieur) et l’évaporateur à l’intérieur (la « cassette »).

Dans le cas d’un système réversible, capable de chauffer en hiver et de refroidir en été, les échangeurs changent de rôle en fonction des saisons, à l’aide d’une vanne 4 voies.

Des systèmes poussés à leurs limites physiques par le changement climatique

Une des principales limites des climatiseurs réside dans leur principe même : leurs performances dépendent des caractéristiques du fluide frigorigène, mais aussi fortement des températures des sources froide et chaude.

Par exemple, l’énergie nécessaire à la compression augmente avec l’écart entre les températures des sources. Le coefficient de performance (COP), c’est-à-dire le rapport entre la chaleur extraite à l’évaporateur et l’électricité consommée, va alors baisser en proportion. C’est d’ailleurs pour cela que la consommation des pompes à chaleur, en hiver, augmente lorsque les températures extérieures diminues. Elles sont parfois munies, pour compenser la baisse du COP lors de températures extérieures très basses, de résistances électriques pour fournir un chauffage d’appoint.

En outre, un fluide frigorigène a des caractéristiques fixes, notamment l’enthalpie de changement d’état (et, en particulier, celle pour passer de l’état liquide à gazeux, que l’on appelle souvent « chaleur latente de vaporisation »), qui dépend de la pression et de la température. Si la température de la source chaude augmente, il ne sera peut-être pas possible de comprimer indéfiniment le fluide pour pouvoir lui céder de la chaleur. Autrement dit, on peut atteindre les limites physiques du cycle frigorifique pour le fluide utilisé.

Or, en France, avec le changement climatique, la température extérieure – la source chaude – va continuer à augmenter en été. Ainsi, un climatiseur installé en 2000 ou en 2020 ne sera pas nécessairement toujours capable de refroidir en 2035.

Par ailleurs, ces fluides ont un pouvoir de réchauffement bien supérieur à celui du CO₂, ce qui questionne leur usage en raison du risque de fuites. C’est pourquoi une réglementation de plus en plus contraignante s’applique à ces produits.

Des risques de « maladaptation » pour les villes

Dans ce contexte, deux problématiques vont se poser pour les villes : l’augmentation de la consommation électrique lors des périodes estivales et celle, locale, de la température dans les zones urbaines due au rejet de chaleur des climatiseurs.

Une étude de 2024 fondée sur des simulations numériques a ainsi montré, pour la ville de Toulouse (Haute-Garonne), que la généralisation de l’usage de la climatisation entraînerait une augmentation de la consommation énergétique en période estivale de 54 %. Si ces climatiseurs sont réversibles et peuvent assurer le chauffage en hiver, en fonctionnant comme une PAC, l’économie d’énergie sur l’année serait de l’ordre de 32 %, car ils ont un meilleur rendement que les chaudières et radiateurs qu’ils remplaceraient.

En 2012 déjà, d’autres simulations numériques montraient que, à Paris, l’augmentation locale de température due au rejet de chaleur pouvait atteindre 2 °C pendant une période de canicule similaire à celle de 2003. Ce résultat est toutefois à nuancer, car le modèle utilisé comporte des simplifications dans la représentation des phénomènes physiques. Ceci appelle à des études complémentaires.

Si les climatiseurs permettent d’évacuer la chaleur de nos lieux de vie, le changement climatique va exacerber leurs limites. Leur généralisation dans nos sociétés nous demande d’étudier leurs impacts sur nos environnements.

Dans tous les cas, elles ne sauraient être l’unique solution qui permettra d’assurer des conditions vivables, en particulier pour les publics les plus vulnérables (par exemple, personnes âgées, jeunes enfants, personnes malades).

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Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.