Alternatives à la climatisation
Il existe plusieurs alternatives à la climatisation active qui consomment moins d’énergie par unité de puissance frigorifique produite. Elles peuvent même se passer totalement d’apport électrique.
Le rafraîchisseur d’air
Alors que le climatiseur classique fonctionne à l’aide d’un fluide frigorigène pour soustraire les calories à l’air chaud d’une pièce, le rafraîchisseur d’air est basé sur le principe de refroidissement par évaporation.
Le rafraîchisseur d’air (également appelé refroidisseur d’air, ou bio-climatiseur) est composé d’un matériau imbibé d’eau (tampon), d’un ventilateur et d’un réservoir d’eau. L’air ambiant passe à travers un « tampon humidifié » par l’eau. À ce contact, l’eau présente dans ce tampon s’évapore, ce qui rafraîchit l’air qui ressort de la machine (l’eau absorbe une quantité importante de chaleur pour s’évaporer). Le ventilateur le diffuse vers la pièce à rafraichir et fait circuler l’air.
Le principe de rafraichissement par évaporation fonctionne uniquement dans les climats chauds et secs. De plus, le bio-climatiseur ne fait gagner que quelques degrés de fraîcheur et ne produira pas autant de degrés de froid qu’un climatiseur. Il est cependant bien plus économe (coûte moins cher, utilise moins d’énergie) et écologique (pas de liquide frigorifique nécessaire) qu’une PAC ou un climatiseur.

Les tours à vent
La méthode des « capteurs de vent », traduction du mot badgir en perse, consiste en la ventilation naturelle d’un bâtiment situé dans les endroits particulièrement chauds. Il s’agit d’un véritable système de rafraichissement « low-tech », fonctionnant de jour comme de nuit. Les badgirs ont été part intégrale de l’architecture des villes en Perse depuis des siècles, et retrouvent leur intérêt dans l’architecture bioclimatique moderne, mise en œuvre par exemple à Masdar City au Qatar.
Fonctionnement :
Sur un bâtiment/logement, une tour munie d’un minimum 4 ouvertures verticales constitue un capteur de vent. Plusieurs conduits existent donc à l’intérieur de la tour (deux au minimum et souvent quatre). Quand il y a un mouvement d’air, les conduits captent l’air chaud qui traverse la tour et se rafraichit au contact des matériaux, jusqu’en bas de la tour/dans les pièces. L’air est donc amené vers le bas de la tour et rafraîchi, tandis que l’air chaud (réchauffé par le soleil ou les charges internes du bâtiment) est remonté vers le haut de la tour. C’est la différence de pression qui fait remonter l’air chaud vers le sommet et fait descendre l’air frais vers le bas de la tour.
En cas d’absence de mouvements d’air ou de vent, l’air contenu dans la tour est chauffé par le soleil. Du fait de sa dilatation, il monte et s’échappe de la tour par le haut.

Souvent, la tour à vent est combinée avec un système de rafraichissement de type qanat. Dans ce cas, l’air extérieur est aspiré vers un conduit d’eau enfoui sous le sol (un qanat), et le traverse pour être rafraichi puis acheminé vers le local. Celui-ci est donc encore mieux rafraichi.
Schéma d’une tour à vent persane et d’un qanat. L’air extérieur/ le vent est aspiré dans la tour grâce à une dépression produite à l’intérieur du bâtiment. L’air vicié dans la tour est poussé par l’arrivée de l’air frais vers le haut de la tour et l’extérieur. Ce système peut être flanqué d’un capteur d’air chaud supplémentaire menant au sol, jusqu’à arriver à un qanat, système de canalisation d’eau froide, ou l’air se rafraichit par évaporation.
La végétalisation des toits
Sachant que le toit représente 30% des déperditions thermiques d’un bâtiment, il est fort intéressant de le prendre en compte pour gérer le climat interne du bâtiment. Végétaliser une toiture en est une possibilité.
Un toit « vert » permet de jouer sur tous les phénomènes de déperdition thermique :
- Par le phénomène de convection, l’air au contact du toit est renvoyé dans l’atmosphère et chauffe l’entourage ; ce phénomène est deux fois moindre sur un toit végétalisé que sur un toit bitumineux.
- La végétation protège (tel un isolant) l’entrée du rayonnement solaire dans le bâtiment ; le phénomène de conduction est donc maîtrisé grâce à l’isolation que procurent les couches de végétalisation entre le toit et la charpente.
- À travers l’évaporation de l’eau stockée dans le substrat, effet approximativement 10 fois supérieur à celui sur le toit bitumineux, la végétation créés un effet de rafraîchissement et de fait, la température à l’intérieur du bâtiment peut être réduite de 1-2 degrés.

Graphique : Les végétaux absorbent le rayonnement solaire et évacuent cette chaleur sous forme d’eau vaporisée. Alors qu’un toit en béton peut atteindre 60 à 80°C en été, la toiture végétalisée ne dépasse pas 20 à 30°C. Des recherches ont montré que la diminution des degrés du toit à 20 ° peut également avoir comme effet de 2° degrés la température intérieure dans le bâtiment.
Au niveau de la gestion des villes, la végétalisation est ainsi prisée pour éviter les îlots de chaleur dans les grandes villes de plus en plus concernées par les pics de chaleur en été.
Ilot de chaleur = dôme thermique d’air plus chaud qu’en campagne, un microclimat de ville dû aux activités humaines en environnement de béton ; il concernerait plus de 80 % de la population vivant dans les zones urbaines actuellement.
Aussi, la végétation participe à gérer les grandes pluies d’orages en retardant les débits atteignant les structures du toit et en retardant les écoulements et autre.
Outre l’isolation et la gestion des pluies, la végétalisation présente de nombreux avantages supplémentaires : elle peut attirer les insectes et ramener la biodiversité dans les villes, ou encore participer à la capture de gaz à effet de serre (GES), voir, dépolluer l’air en général.
A côté des exemples du rafraichisseur, de la tour de vent et de la végétalisation, d’autres possibilités de climatisation passive ou de climatisation active, moins énergivore et respectueuse des exigences environnementales existent, par exemple (liste non exhaustive)
- Les puits canadiens (pour fournir la chaleur) et provençaux (pour rafraichir) qui fonctionnent sur le même principe que la tour à vent combinée au qanat,
- L’architecture bioclimatique qui est la philosophie de conception, orientation et l’agencement des bâtiments prenant en considération les apports « gratuits » de la lumière et de l’ombre, des protections solaires, de surfaces vitrées ….
- Le recours aux énergies renouvelables pour alimenter les systèmes de climatisation : PAC air-air réversible, la climatisation solaire par adsorption et absorption, etc.