Des toits frais pour des villes chaudes

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Dans les villes, où les toits dominent et où les espaces ouverts se réduisent, l'absence de toiture fraîche devient un facteur clé de la hausse des températures. Les effets de la hausse des températures dans les zones urbaines ont des conséquences négatives sur un large éventail de questions liées à la qualité de vie, notamment la santé, le bien-être et les impacts économiques. Une étude portant sur près de 1 700 villes a révélé que ces effets combinés, s'ils ne sont pas pris en compte, coûteraient à une ville environ 1,7 % de sa production économique annuelle d'ici 2050 et 5,6 % d'ici 2100*, ce qui se mesure facilement en milliards de dollars.

Cet "effet d'îlot de chaleur urbain" (ICHU) résulte de la concentration de surfaces sombres dans les villes, comme les toits sombres et les revêtements en asphalte, qui absorbent l'énergie du soleil et finissent par réchauffer toute la zone. L'effet net est que les villes sont généralement de cinq à dix degrés plus chaudes que les zones suburbaines et rurales environnantes. Cet effet d'îlot de chaleur urbain se produit dans toutes les zones climatiques.

Il existe des solutions que les spécialistes du bâtiment peuvent adopter dès aujourd'hui pour atténuer cet effet d'îlot de chaleur urbain, minimiser les gains de chaleur et réduire les températures dans les bâtiments, dans les villes - et sur la planète. Le choix de la toiture peut jouer un rôle majeur dans ces réductions, ce qui conduit à une prolifération des avantages des "toits froids" pour les villes. Les deux principaux avantages associés aux toits froids sont la réduction de l'UHIE et de la consommation d'énergie de refroidissement.

Pour comprendre l'impact que les choix de systèmes de toiture peuvent avoir sur la chaleur urbaine, il est important de connaître les principales mesures liées aux effets de l'énergie solaire agissant sur les surfaces de toiture. Il en existe trois : la réflectivité solaire, l'émissivité et l'indice de réflectance solaire (IRS).

La réflectivité solaire désigne la quantité d'énergie solaire entrante qu'un matériau renvoie dans l'atmosphère. Elle est généralement exprimée en pourcentage. Par exemple, une toiture dont le niveau de réflectivité est d'environ 80 % signifie que 80 % de l'énergie solaire qui frappe la membrane de la toiture est réfléchie. Le reste de l'énergie qui n'est pas réfléchie est absorbée par la toiture. Une partie de cette énergie absorbée sera transmise à la structure, tandis qu'une autre partie sera émise dans l'environnement.

L'indice de réflectance solaire (IRS) est un calcul qui tient compte à la fois de la réflectivité et de l'émissivité, en les combinant en un seul chiffre, ce qui facilite grandement l'évaluation et la comparaison des matériaux de couverture. Plus l'indice ISR est élevé, plus le matériau de couverture est froid.

À une extrémité de l'échelle, l'EPDM et le bitume lisse se situent au bas de l'échelle (-1), tandis que le thermoplastique blanc (PVC) surpasse les autres matériaux avec un IRS de 104. Le PVC obtient également des résultats élevés en matière de réflectivité solaire (83 %) et d'émissivité (92 %).

Qu'est-ce qu'une toiture en PVC ? Il s'agit d'une solution de toiture monocouche à faible pente et à haute performance. Depuis des décennies, les toitures en PVC réfléchissant protègent et gardent les bâtiments frais dans les climats du monde entier. Elles peuvent également contribuer de manière importante à la réduction de l'effet d'îlot de chaleur urbain et de ses conséquences.

Les toitures en PVC rafraîchissantes offrent des avantages importants pendant les mois chauds de l'été. Même dans les climats frais, les économies réalisées sur les coûts de refroidissement en été grâce au PVC peuvent dépasser les économies réalisées sur les coûts de chauffage en hiver grâce à des toits plus sombres. Le rayonnement solaire que les toits frais réfléchissent en été permet d'économiser 29,73 $ par million de BTU, tandis que les toits foncés absorbent l'énergie solaire en hiver et ne permettent d'économiser que 9,10 $ par million de BTU. Les toits en PVC ont démontré qu'ils pouvaient permettre des économies d'énergie de refroidissement, une réduction de la demande d'électricité de pointe et des économies d'énergie nettes.

Avec une réflectivité, une émissivité et un IRS aussi spectaculaires, les prescripteurs pourraient être surpris d'apprendre que le coût des toitures en PVC est souvent comparable à celui d'autres matériaux de toiture, tout en ayant l'un des meilleurs résultats en matière de durabilité et de performance sur le cycle de vie.

"Bien que parfois les coûts initiaux puissent être légèrement plus élevés que ceux de certaines technologies, les toitures en PVC durent au moins 30 ans", a déclaré Bill Bellico, un vétéran de l'industrie de la toiture depuis 18 ans, qui est vice-président du marketing pour Sika Sarnafil et président du marketing de la Chemical Fabrics and Film Association - Vinyl Roofing Division. "Lorsque vous tenez compte des faibles besoins d'entretien et de la longévité, la toiture en PVC est un choix intelligent pour les coûts de cycle de vie les plus bas, même avant de commencer à prendre en compte ses économies d'énergie et son impact environnemental positif."

Les toitures en PVC froid présentent l'avantage supplémentaire d'être adaptées et très efficaces pour la réfection des toitures des structures existantes et des nouvelles constructions, ce qui en fait un choix idéal pour augmenter rapidement le nombre de surfaces fraîches dans un environnement urbain, contribuant ainsi à réduire l'effet d'îlot de chaleur urbain.

L'EPA a supprimé progressivement sa spécification Energy Star pour les produits de toiture, mais il existe toujours une certification tierce partie facilement disponible pour documenter les propriétés d'économie d'énergie des toitures en PVC : le programme CRRC-1 du Cool Roof Rating Council (CRRC).

Existant depuis 2002, les notes du programme CRRC-1 sont basées sur les propriétés radiatives de la surface d'un produit (réflectivité et émissivité) et vont de 0 à 1, 1 étant le plus réfléchissant ou le plus émissif. Ces notes renseignent sur l'efficacité du produit à réduire la consommation d'énergie des bâtiments, à améliorer le confort des occupants et à atténuer l'effet d'îlot de chaleur urbain.

Plus de 3 000 produits de toiture sont publiés dans le répertoire des produits de toiture évalués par le CRRC, une base de données en ligne accessible au public sur laquelle les décideurs, les professionnels de la conception, les propriétaires de bâtiments et d'autres personnes comptent depuis des années pour obtenir des données de tiers. Le répertoire permet aux consommateurs de rechercher et de comparer les produits de toiture qui sont conformes aux exigences des codes, aux certifications de bâtiments écologiques et aux programmes de rabais. Les cotes figurent également sur les étiquettes du CRRC qui se trouvent sur l'emballage des produits.

La Smart Surfaces Coalition aide les villes à prendre des décisions "intelligentes" en matière de surfaces en démontrant la valeur des surfaces qui gèrent mieux les effets du soleil et de la pluie. La coalition est composée de 40 organisations nationales et internationales de premier plan qui s'engagent à promouvoir ces surfaces comme la norme mondiale en matière de conception urbaine.

Une étude récente de la coalition sur l'effet de la mise en œuvre de solutions de surfaces intelligentes à Baltimore, dans le Maryland, contenait des projections étonnantes sur le large impact que l'adoption de surfaces intelligentes pourrait avoir sur la ville. Les principaux résultats sont les suivants : une réduction de la température estivale maximale de 4,3 degrés dans les zones les plus chaudes de la ville et une réduction moyenne de 2,5 degrés dans l'ensemble de la ville ; une réduction de 17 millions de tonnes métriques de l'impact carbone ; la création de 3 600 emplois au cours des 20 premières années et de 78 700 années d'emploi sur 30 ans ; une valeur actuelle nette de 13,5 milliards de dollars résultant de l'adoption des surfaces intelligentes ; et 15 fois plus de bénéfices que de coûts nécessaires pour mettre en œuvre et entretenir la stratégie.

"Une ville qui a trop chaud à cause de ses surfaces imperméables sombres et du manque d'arbres a un impact négatif sur la qualité de vie de tout le monde - en particulier des quartiers à faibles revenus et des minorités, et surtout des enfants", a déclaré Greg Kats, PDG de la Smart Surfaces Coalition et récemment nommé membre honoraire de l'American Institute of Architects (AIA). "Les villes qui n'utilisent pas de surfaces intelligentes, réfléchissantes, poreuses, vertes, etc., emprisonnent davantage de chaleur, de smog, d'inondations et de moisissures, ce qui entraîne une détérioration de la santé. Cela signifie plus de jours d'arrêt de travail, des réductions de revenus, une base d'imposition plus faible pour la ville, moins de personnes qui achètent des choses pour faire tourner l'économie locale, et moins d'emplois créés. C'est tout un écosystème qui en souffre."

Face à ce besoin pressant de changement, la Chemical Fabrics and Film Association - Vinyl Roofing Division estime qu'il est impératif que les architectes, les prescripteurs et les constructeurs utilisent la science pour guider leurs choix de matériaux de couverture. L'alternative peut avoir un impact grave et durable pour les villes, leurs administrés et la planète partagée. Ces mesures scientifiques sont largement disponibles et faciles à interpréter. En particulier, l'indice de réflectance solaire (IRS), qui tient compte à la fois de la réflectivité et de l'émissivité, permet d'évaluer et de comparer facilement les matériaux de couverture.

De toute évidence, les planificateurs, les prescripteurs et les acheteurs ont beaucoup à considérer. L'esthétique, bien sûr, est essentielle. Il en va de même pour le coût et la durabilité. L'esthétique est assurément subjective ; cependant, la science confirme que le choix de matériaux meilleurs pour la terre n'a pas nécessairement un impact négatif sur le coût ou la durabilité. Des économies, tant au niveau du coût des matériaux que de la durabilité, peuvent être réalisées en considérant les toits en PVC frais et leur effet positif sur les villes.