Les peintures anti-chaleur pour améliorer le confort thermique
Coolroofing, peintures réflectives, peintures réfléchissantes : autant de termes pour désigner les peintures blanches applicables sur toiture. Fonctionnant sur le principe de l’albédo, les peintures Cool Roof contribuent à éviter la surchauffe provoquée par les rayonnements solaires en été dans les bâtiments.
Améliorer le confort thermique grâce au revêtement de toiture
Sur les toitures très exposées au soleil, cette solution qui joue sur l’effet d’albédo permet d’améliorer le confort thermique à l’intérieur du bâtiment et de réduire les besoins en rafraîchissement d’un bâtiment mal isolé.
C’est une solution particulièrement intéressante à court ou moyen terme pour les toitures où la végétalisation n’est pas possible, ou pour les bâtiments en attente de travaux de rénovation et d’isolation globale, qui permettent d’avoir de meilleurs résultats sur le confort d’été.
Points forts
Diminuer durablement la température intérieure d’un bâtiment
Amélioration du confort thermique en été
Permet de réduire ou d'éviter le recours à la climatisation
Contribue à réduire l’effet d’îlot de chaleur urbain
Facilité, rapidité de mise en œuvre, faible coût
Gain de productivité des panneaux solaires quand les solutions sont combinées
Les peintures de type Cool Roofsont généralement composées de deux couches :
un « primaire » ou « basecoat », peinture dont la souplesse permet de résister aux retraits/dilatations de supports revêtant les toitures, notamment les membranes bitumineuses
un « topcoat », peinture dont le but est de conférer au revêtement une protection anti UV ainsi que de limiter l’encrassement de surface
C’est l’ensemble de ces deux couches qui permet d’octroyer les propriétés thermo réfléchissantes au produit, et de garantir la protection du produit face aux intempéries. Tous les fournisseurs fonctionnent ainsi par l’application de deux couches successives de produit.
Le produit peut être appliqué au rouleau ou au pulvérisateur, dans des conditions détaillées ci-après.
Certains fournisseurs travaillent avec un réseau agréé mais la pose peut être faite par n’importe quel étancheur.
Conditions d’application des peintures blanches en toiture
Cette peinture peut s’appliquer sur une multiplicité de supports (grès/poreux/rugueux, bitume, synthétiques, bac acier, tuiles/ardoise), mais elle est principalement utilisée sur des membranes bitumineuses.
Points d'attention pour l'application
Point primordial pour l’application d’une peinture Cool Roof: la toiture doit être en bon état et l’étanchéité vérifiée. En effet, cette peinture ne se substitue pas à la membrane d’étanchéité.
Ce type de produit ne doit pas être appliqué dans des zones de stagnation d’eau, sinon cela peut entraîner l’apparition de tâches et dégrader beaucoup plus rapidement le produit.
L'application de la peinture nécessite un accès en toiture et un nettoyage (à l’eau) avant application. Sans accès en toiture, le coût de la pose du produit pourra largement augmenter.
Le support doit être complètement sec pour l’application et il faut respecter un délai d’environ 24h de séchage entre chaque couche.
Les fournisseurs recommandent de « malaxer le produit pendant quelques minutes avant utilisation », de ne pas le diluer ou mélanger à une autre résine, et de ne pas laisser les seaux ouverts ou en plein soleil au cours de l’application.
Conditions météo pour l’application d'une peinture Cool Roof
température de l’air comprise entre 10 (ou 15 selon les fournisseurs) et 35°C
humidité relative inférieure à 80 %
pas de risque d’averse dans les 24h suivant la pose
vitesse du vent inférieure à 50 km/h pour l’application par pulvérisation)
Entretien des toitures
Pour maintenir les propriétés réflectives, il est nécessaire de procéder à un nettoyage annuel (ou tous les deux ans pour certains fournisseurs) de la surface, à l’eau, en basse pression ou à l’aide d’une brosse si nécessaire.
Efficacité des peintures blanches
Sur un grand bâtiment avec un seul étage et peu isolé, l’application de la peinture peut avoir un impact important et améliorer le confort thermique en été dans tout le bâtiment. De nombreuses grandes surfaces ou entrepôts font par exemple le choix de cette solution pour limiter le recours à la climatisation en été. On peut en effet espérer un gain plus important sur ce type de bâtiments qui sont bas, n’ont qu’un seul ou deux étages, et ont généralement des revêtements de toiture très sombres à la base.
En revanche, dans les bâtiments en hauteur, seuls les derniers étages seront vraiment impactés par un gain de confort thermique estival.
Par ailleurs, il est intéressant de noter que l’impact des peintures blanches va être plus important dans les bâtiments les moins isolés, et que les peintures thermo-réfléchissantes ne se substituent en aucun cas à de l’isolation, qui permet aussi d’agir sur les consommations de chauffage. Au contraire, elle doit être perçue comme une solution temporaire, à moyen terme, pour des bâtiments en attente de travaux d’isolation.
En termes de température : dans les expérimentations détaillées ci- après, l’écart de température au sein d’un même bâtiment entre des surfaces non traitées et des surfaces non traitées et d’environ un peu plus de 2°C (température réelle à l’intérieur des salles de classe ou logements situés sous le toit). La plupart des fournisseurs évoquent quant à eux un gain en termes de confort thermique (température ressentie) pouvant aller jusqu’à 6°C. A noter : plus la différence de réflectivité entre la toiture avant et après l'application d'une peinture blanche est grande, plus le gain est important.
Impact sur la consommation d’énergie
Interrogée sur ce sujet, Marjory Musy, chercheuse au Cerema, explique que les toitures blanches peuvent permettre de réduire la consommation d’énergie en été en réduisant le recours à la climatisation quand les bâtiments en sont équipés (diminution moyenne de 20% de la demande énergétique d’un bâtiment - comparaison entre un bâtiment résidentiel avec Cool Roof (albédo 0,6) par rapport à une toiture asphaltée (albédo 0,2) - (Akbari & Konopacki, 2004)).
La question est aussi de savoir si les toitures blanches entraînent un surplus de besoin de chauffage en hiver. Certaines études tendent à montrer que le Cool Roof réduit les consommations d'énergie annuelles si on l'applique à un bâtiment équipé d'un système de climatisation, en réduisant le besoin en froid (dans un climat chaud ou tempéré). En revanche il peut augmenter les consommations d'énergie l'hiver si le bâtiment est mal isolé, ce qui peut donc légèrement augmenter les consommations annuelles lorsqu'il n'y a pas de climatisation ou dans des climats très froids (Taylor, T.J.,2019, Ronnen Levinson & Hashem Akbari, 2010, Mastrapostoli, Karlessi, Pantazaras, Kolokotsa, Gobakis, Santamour, 2014, Piselli, Pisello, Saffari, de Gracia, Cotana, Cabeza, 2019)
Combinaison des toitures blanches avec des panneaux solaires
Plusieurs études en cours, comme celle du projet PROOF mené par le Cerema, semblent démontrer que la combinaison peinture réfléchissante et panneaux solaires permet d’augmenter le rendement des panneaux. En revanche, il ne faut pas occulter le fait que les peintures végétalisées avec panneaux produisent plus de co-bénéfices (gestion des eaux pluviales, préservation de la biodiversité, etc.).
Déclinaison du produit
Certains fournisseurs proposent des produits de type Cool Roof pour des surfaces vitrées (les puits de lumière de grande surface par exemple). D’autres proposent ce type de solution pour les façades, mais attention : en aucun cas ces revêtements ne se substituent à des isolants.
Certains fournisseurs proposent aussi des déclinaisons de couleurs. Attention : la couleur peut impacter l’albédo et donc l’efficacité de la solution. Il faut bien comparer les indicateurs de réflexion solaire, d’émissivité et d’indice de réflectance solaire de chaque produit. (SRI). Plus il est élevé, plus le produit est efficace pour réduire l’apport thermique. En règle générale, plus le matériau est clair, plus il est efficace.
Expérimentation de la solution
La plupart des bâtiments où a été appliqué un revêtement Cool Roof sont des entrepôts ou grandes surfaces : cette solution est en effet particulièrement adaptée à ce type de bâtiment. Néanmoins, nous nous intéressons ci-dessous à des expérimentations de revêtements réfléchissants sur toiture dans un milieu urbain dense.
Application d’une peinture sur un immeuble d’habitation d’un bailleur social parisien
En 2022, Paris Habitat, bailleur sociaux parisien, a expérimenté la pose d’un revêtement réfléchissant sur la toiture d’un de ses immeubles dans le 20e arrondissement de Paris. Ils ont relevé une température à l’intérieur d’un logement sous terrasse traitée d’environ 2°C inférieure à la température d’un logement d’un témoin.(Source : Paris Habitat). Le détail de cette expérimentation est disponible dans la rubrique « Retours utilisateurs ». Fournisseur : EnerCool
Application d’une peinture sur une péniche à Paris
En 2018, une peinture blanche a été appliquée sur les 300 m² du toit de la péniche Hôpital Adamant, dans le 12e arrondissement. Le plafond métallique, très bas (2 m), conduisait à des chaleurs intérieures extrêmement élevées (plus de 40 °C). La température ressentie dans la péniche a été diminuée de 6 °C en moyenne, avec une réduction de 15 °C au maximum. (Source : Cool RoofFrance). Fournisseur : Cool Roof France
Application d’une peinture anti-chaleur sur un gymnase et une école à Paris
En 2017, une peinture a été apposée sur la toiture aluminium en bac acier de 700 m² du Gymnase Berlemont, dans le 11e arrondissement. Des instrumentations ont été faites un mois avant et un mois après le chantier. Les résultats montrent une réduction moyenne de la température en surface de 2,62 °C. L’écart entre température ambiante et température de surface est lui aussi réduit, passant de 18,9 °C à 2,5 °C au maximum. La température au plafond est réduite de 2,28 °C en moyenne. (Source : Ville de Paris). Fournisseur : Cool Roof France
En 2017, cette même peinture a été appliquée sur le toit de l’Ecole Louis Blanc, dans le 10e arrondissement. 100 m² ont été peints en blanc au-dessus d’une des deux salles de classe du dernier étage, où les températures atteignaient parfois les 38 °C. Des capteurs de mesures intérieurs et extérieurs ont été mis en place permettant de montrer des différences de température entre les deux salles de classe d'en moyenne 2,5 °C. On note même une réduction maximale de la température de 4,8 °C. (Source : Ville de Paris). Fournisseur : Cool Roof France
La Ville de Paris cherche à déployer ces solutions sur ses bâtiments qui ne peuvent pas être végétalisés et qui ne font pas l’objet de travaux de rénovation.
Co-bénéfices
Co-bénéfices environnementaux :
Réduction de l'effet d'îlot de chaleur urbain
Réduction de la dépendance à la climatisation
Amélioration des rendements de panneaux solaires
Co-bénéfices autres :
Complexité et contexte de mise en oeuvre
Points d'attention pour les peintures blanches en toitures
Les revêtements types Cool Roof:
ne remplacent pas les membranes d’étanchéité
ne se substituent pas à des travaux d’isolation
sont subventionnés uniquement pour les bâtiments tertiaires commerciaux
doivent faire l’objet d’une demande préalable auprès de la direction de l’urbanisme de votre commune (car ils changent l’apparence des toits) et ne pourront pas être appliqués partout
d’un point de vue assurantiel les peintures réflectives ne sont pas assujetties à la garantie décennale
Différence entre confort thermique et îlot de chaleur urbain
Différence entre confort thermique et îlot de chaleur urbain Le confort thermique est une notion qui s’applique à une échelle très locale, et qui désigne par exemple le confort d’une personne entre une zone ensoleillée et une zone ombragée.
L’îlot de chaleur est une notion qui s’applique quant à elle à l’échelle de la ville et qui n’intègre pas le confort des usagers : on regarde plutôt les zones plus ou moins chaudes de la ville.
Marjory Musy, chercheuse au Cerema nous explique :
- 0,25 à - 0,5°C : à Melbourne et à Sydney, c’est la réduction moyenne de la température d’air en ville pour une augmentation de 0,1 de l’albédo des toits (Imran et al., 2018; Santamouris et al., 2018)
- 0,4 à - 0,8°C : à Milan, c’est la réduction moyenne de la température d’air en ville pour une augmentation de 0,1 de l’albédo de toutes les surfaces urbaines, ce qui correspond au passage de revêtements marron/gris à des revêtements blancs. (Falasca, 2019)
Dans certaines situations, l’application de revêtements très clairs, même si elle permet de réduire l’effet d’îlot de chaleur à l’échelle de la ville, peut donc entraîner un inconfort thermique pour les usagers quand ils sont appliqués en voirie.
Exemple : à Milan, une étude a montré qu’avec une augmentation d’environ 0,5 de l’albédo de toutes les surfaces urbaines (un éclaircissement des surfaces) cela pouvait engendrer + 3 à 6°C ressentis par les usagers (Falasca, 2019)
Points d’attention concernant l’application de peintures blanches en voirie
Les peintures Cool Roof s'appliquent surtout sur les toitures, mais peuvent aussi parfois être appliquées sur la voirie. L’application de peinture blanche sur la voirie n’est pas forcément recommandée car son impact est peu évalué et cela peut entraîner de nombreux effets négatifs :
le rayonnement solaire réfléchi de manière diffuse entraîne un inconfort thermique et visuel des piétons et une charge thermique supplémentaire pour les bâtiments avoisinants
si les revêtements sont trop clairs, et la végétation alentour trop jeune, cela peut endommager la cime des arbres et nuire à l’épanouissement de la biodiversité
Dans l'optique de réduire l'effet de l'îlot de chaleur urbain on peut éventuellement jouer sur des revêtements clairs, mais pour éviter les effets négatifs sur le confort thermique, il est donc recommandé :
D'éviter de les appliquer dans des zones très denses avec des rues étroites
Dans des zones moins denses avec des formes urbaines plus aérées : on peut jouer sur des revêtements de voirie clairs car les rayonnements seront davantage renvoyés vers le ciel, et moins vers les bâtiments mais il faut veiller à la temporalité de l’espace. Des lieux très fréquentés la journée sont moins adaptés à la mise en place de revêtements clairs car cela provoque un inconfort pour les piétons. En revanche des zones très fréquentées la nuit ou résidentielles peuvent bénéficier de l’effet d’albédo car la chaleur n’y sera pas stockée en journée
Coûts
Prix d’une peinture anti-chaleur sur une toiture
Le prix d’une peinture réfléchissante est relativement abordable. Le coût de la solution varie entre 20 € HT et 30 € HT du m² ; ce prix inclut généralement le nettoyage initial de la surface, la fourniture et l'application de la peinture.
Attention : ce prix est indicatif et propre aux surfaces accessibles et sécurisées. Pour des chantiers plus complexes (difficultés d’accès, besoin de cordistes) le prix peut augmenter car les questions d'accès et de sécurisation peuvent faire varier les prix et sont très propres au chantier et au projet).
Il faut également prendre en compte le coût de l’entretien de la surface : un nettoyage par an à l’eau pour garantir la propreté du toit.
Aides financières
Une aide est accordée aux bâtiments tertiaires commerciaux dans le cadre des certificats d’économie d’énergie (fiche BAT-EN-112) car les peintures réflectives y sont éligibles.
Pour les bailleurs sociaux de la Ville de Paris, il est possible de demander une aide à la Direction du Logement et de l’Habitat pour faire financer ces travaux.
Retours utilisateurs-rices
Expérimentation d'une peinture blanche sur un immeuble de Paris Habitat
Paris Habitat, bailleur social parisien, a expérimenté en 2022 un revêtement réfléchissant sur un bâtiment HLM situé dans le 20e arrondissement. Ce retour d’expérience est basé sur des échanges avec Laurence Chevreau et Benoît Quertier de la Direction Patrimoniale de Paris Habitat.
Choix du site
Le choix s’est porté sur un site sans intervention programmée : l’idée était de tester cette solution sur un bâtiment qui n’allait pas bénéficier d’une opération de rénovation globale à court terme. Pour les rénovations lourdes, Paris Habitat s’oriente davantage vers des solutions de végétalisation ou de panneaux solaires.
C’est un grand ensemble de la fin des années 60, avec un bâtiment jumeau qui fait office de témoin, sans arbre qui fasse de l’ombre, et avec un immeuble en face sur lesquels les gens ont une vue de la toiture, qui a été choisi. Le bâtiment a bénéficié d’une isolation par l’extérieur à la fin des années 90, est ventilé naturellement, la terrasse est en auto protégé avec une isolation polyuréthane de 10 cm et n’accueille pas d’élément technique.
Choix du prestataire
Paris Habitat a travaillé avec le prestataire Enercool. Les montants des travaux (moins de 10 000 €) ont permis une procédure gré à gré : deux bons de commandes successifs pour l’achat de la peinture et l’application du produit ont été passés.
Il aurait été possible de travailler avec un étancheur indépendant mais le choix s’est porté sur un peintre certifié pour avoir une garantie quant à l’application du produit.
Préparation de la toiture en amont
Les conditions d’accès et de sécurisation du site ont été vérifiées, ainsi que l’étanchéité. Paris Habitat a également fait nettoyer la toiture en amont.
Déroulé des travaux
Après avoir trouvé la bonne fenêtre météo, les travaux ont été relativement rapides : moins de deux semaines entre le début et la fin de la pose. L’application a été faite au rouleau.
Paris Habitat a également choisi d’investir dans des sondes qui ont coûté 4000 EUR TTC. Il faut également ajouter à ce prix la coût de la révision de la terrasse en amont, qui n’était pas obligatoire
Instrumentation
Plusieurs logements ont été instrumentés à l’aide de sondes (2 sondes par logement, dans l’entrée et dans la chambre) posées en juin 2022 :
deux logements sous toiture-terrasse traitée
deux logements en étage courant
deux logements dans le bâtiment jumeau / témoin
une sonde au Nord à l’extérieur pour avoir la température moyenne extérieure
Ces sondes ont permis de mesurer les températures réelles, mais ces données ne permettent pas de mesurer le confort thermique des occupants.
Résultats
Concernant les températures : le logement sous terrasse traitée est environ 2 °C en dessous du témoin sous terrasse non traitée. C’est un delta de température de 2 °C mais qui ne permet pas à conclure à un effet de rafraîchissement radical. Il faut donc faire attention aux limites de ces mesures et aux effets de comportements. Ces données ont besoin d’être affinées : un partenariat avec le CSTB est envisagé en ce sens. Paris Habitat n’a pas non plus de données sur la pratique et le ressenti des habitants.
Quelques résidus et salissures ont été observées après un peu moins d’un an sur la toiture. Il faut donc prévoir un nettoyage régulier des terrasses. Il n’y a pas eu de réactions négatives des habitants qui avaient vue sur la toiture terrasse.
Perspectives
Pour Paris Habitat, les peintures réfléchissantes sont intéressantes quand elles viennent compléter un équipement existant, mais ne doivent pas venir en concurrence à la rénovation et/ou à la végétalisation. C’est une solution quand la portance du bâtiment est très faible, et qui est doit être pensée en compléments d’autres solutions : travail sur les usages des habitants, sur la végétalisation des abords, l’isolation des combles, la mise en place d’isolants intéressants pour le confort d’été.
De plus, le potentiel de cette solution sur le patrimoine bâti de Paris Habitat est finalement assez minime : on note par exemple seulement une dizaine de sites avec de type d’étanchéité dans le 20e arrondissement de Paris. »
Il existe plusieurs fournisseurs de toitures blanches anti-chaleur sur le marché :
Cool Roof France
Cool Roof France est une entreprise qui propose st un revêtement réflectif partiellement biosourcé qui bloque le rayonnement solaire. Il est constitué de deux produits complémentaires qui peuvent s’appliquer sur la plupart des matériaux de toiture. Le revêtement peut être appliqué par pulvérisation ou avec un rouleau.
Les deux revêtements sont :
Le basecoat, un revêtement blanc opaque aux propriétés thermo réflectives
Le topcoat, un revêtement de finition qui permet de maintenir les propriétés thermo-réflectives dans le temps en limitant l’encrassement naturel, et protège le basecoat des rayonnements solaires.
Supports
Ce revêtement peut être apposé sur des supports inclinés de 2° à 30°. Les supports peuvent être lisses (bac acier laqué, polycarbonate, polyester fibré, acier et aluminium), grésés ou poreux (membrane bitumineuse sablée, béton, tuiles et ardoises naturelles, fibrociment), pailleté ou très poreux (membrane bitumineuse pailletée). La société indique ne pas appliquer son produit sur des membranes en PVC, TP ou EPDM.
Coûts
21 €/m² (surface nettoyée, produit, pose) Puis prévoir moins de 0,5 €/m² pour le nettoyage pendant 10 ans.
EnerCool propose un produit s’articule autour de 2 couches spécifiques :
un primaire
une peinture réflective Sunprotect : formulée à partir de résines acryliques censée suivre les mouvements de dilatation, un pigment réflectif aux rayonnements infra-rouges, de charges isolantes (aérogels de silice)
Supports
Ce revêtement peut être apposé sur des pentes de toit supérieures à 3%. Les supports peuvent être lisses (bac acier laqué, polycarbonate, polyester fibré, acier,aluminium et zinc), sablés ou poreux (membrane bitumineuse sablée, béton, tuiles et ardoises naturelles, fibrociment), pailletés ou très poreux (membrane bitumineuse pailletée). Le fournisseur indique pouvoir appliquer son produit sur des support PVC, TPO ou EPDM.
L’entreprise travaille avec un réseau de peintres certifiés mais il est possible de poser le produit avec des étancheurs indépendants.
Proposé par la société COLAS, AxiRoof est produit composé d'un basecoat et d'un topcoat. Il intègre un vernis innovant à base de "Kynar Aquatec" un produit développé avec ARKEMA. Il est commercialisé depuis 2016 et fabriqué en Normandie.
Coûts
En moyenne, il faut compter entre 20 et 25 EUR HT/m² pour la fourniture et la pose du produit.
Caractéristiques thermiques du produit
Réflectance solaire : 93%
Emissivité thermique : 88%
SRI (Indice de Réflectance Solaire) : 118
SRI après 4000 d’UV (norme ISO 16474-3 :2020) : 117
