La densité urbaine des rues étroites et des cours profondes : la clim passive (et gratuite) que l’ISB-DH peint en rouge

Les politiques actuelles d’adaptation reposent quasi exclusivement sur des estimations produites par des modèles numériques et non sur des données empiriques. Or quand on croit plus la théorie que la réalité, on devient aveugle. Et qui songerait sérieusement à confier l’investissement de milliards d’euros dans les politiques d’adaptation à un aveugle ?

En pleine canicule historique de 2025 — +3,3°C d’anomalie nationale, le deuxième mois de juin le plus chaud depuis 1900 derrière 2003 — le CSTB lançait, le 7 juillet 2025, l’Indice de Surchauffe des Bâtiments(ISB-DH)¹.

Un outil impressionnant sur le papier et des chiffres mis en avant qui ne manquent pas de superlatifs :

• 32 millions de logements couverts,
• Un métamodèle de type Random Forest entraîné sur 350’000 simulations thermiques dynamiques réalisées avec le moteur Cometh de la RE2020 (méthode Th-BCE 2020²), couvrant diverses typologies de logements, zones climatiques et impacts d’îlot de chaleur urbain.
• Prise en compte de l’îlot de chaleur urbain par le modèle Urban Weather Generator (UWG v4)³, paramétré avec des archétypes morphologiques et thermiques français (base de données du CSTB/École des Ponts), appliqué sur une maille régulière de 1 km × 1 km,
• classification en 10 classes de risque². Le seuil d’alerte est fixé à la classe 5, correspondant à environ 1’000 Degrés-Heures d’inconfort thermique estival.
• visualisation dynamique sur la plateforme Go Renove⁵, via un outil cartographique interactif à code couleur identifiant les zones et bâtiments vulnérables à la surchauffe estivale (intégrant les données de la BDNB, DPE et simulations thermiques dynamiques).

L’objectif affiché de l’Indice de Surchauffe des Bâtiments (ISB-DH) du CSTB est clair et légitime : identifier les bâtiments les plus vulnérables à la surchauffe estivale pour prioriser les rénovations et protéger les 59 % de ménages français qui ont connu au moins 24 heures de chaleur excessive en 2022⁶.

Mais derrière les couleurs qui habillent de façon tranchée – presque rassurante – les bâtiments sur la carte de France, les nuances sont immenses, les incertitudes aussi, car un indicateur cartographique, aussi sophistiqué soit-il, ne remplace jamais une étude et des mesures réelles à l’échelle du bâtiment… Ou pourquoi il ne faut pas confier aveuglément les milliards de la rénovation à un indicateur encore immature.

1/ Ce que l’ISB-DH voit très bien… et ce qu’il ne voit pas du tout

L’ISB-DH excelle à repérer les grandes tendances macro&nbsp: le pourtour méditerranéen, les métropoles denses et les vallées industrielles apparaissent en rouge foncé, les zones rurales et les massifs montagneux en vert ou en bleu. La précision statistique interne est même remarquable (r² = 0,94 pour les maisons individuelles, 0,81–0,83 pour les collectifs ; RMSE 162–318 DH – source : documentation technique BDNB, juin 2025²). Le problème n’est pas la qualité du modèle. C’est son échelle de résolution et l’absence de validation terrain systématique, qui masquent les variations microclimatiques. Voici quelques exemples concrets d’écarts entre modélisation et mesures in situ.

1. À Paris intra-muros, l’ICU moyen modélisé est de +2,5 à +4 °C selon les mailles de 1 km. Cette modélisation lisse toutefois la réalité. En effet, dans les cours intérieures profondes (ratio hauteur/largeur > 3, typiques de l’architecture haussmannienne), des microclimats existent : elles constituent des refuges thermiques⁷, nettement plus frais que la rue. La carte climatique standard, avec l’effet de lissage de la maille, ne voit pas cette différence, elle applique la même couleur à l’ensemble du quartier.
2. À Toulouse et dans d’autres villes françaises comme Lyon, des mesures nocturnes montrent que les masses arborées sont environ 2 °C plus fraîches que les zones bâties en centre-ville, et 0,5 °C en première couronne. En revanche, dans les faubourgs avec des rues plus ouvertes sans ombre, le stress thermique est élevé en journée, et l’îlot de chaleur urbain est important la nuit. Dans certains quartiers, la variabilité spatiale des températures peut atteindre une amplitude de 4 °C à l’échelle fine⁸, alors que l’UWG³ applique la même correction à toute la maille 1 km.
3. Dans le parc social, les données ont été agrégées : 38 % des ménages du parc social déclarent souffrir fortement de la chaleur en été. Mais parmi les logements classés en DPE E, F ou G (les plus à risque selon les modélisations nationales), près d’un tiers n’a pas dépassé 26 °C plus de 50 heures lors de l’été 2024 (mesures réelles)⁹.
4. En France, la Fondation Abbé Pierre (rapport juin 2024) confirme : 42 % des Français sont concernés par le risque de surchauffe, mais avec de fortes variations selon la morphologie urbaine et la présence d’ombrage ou de végétation¹⁰, non prises en compte dans les indicateurs nationaux actuels comme l’ISB-DH.

2/ Lacunes et limites de nos modèles numériques : ce que dit la science

De nombreuses publications scientifiques récentes confirment que les modèles numériques utilisés pour prédire la surchauffe des bâtiments souffrent de biais structurels majeurs, résultant principalement d’une inadéquation entre la complexité des phénomènes microclimatiques réels et les simplifications inhérentes aux outils de simulation.

L’Agence européenne pour l’environnement (Briefing no. 20/2022)¹¹ identifie un « gap in knowledge » critique : les politiques actuelles reposent quasi exclusivement sur des estimations théoriques et non sur des données empiriques. L’enseignement clé est que l’absence de monitoring in situ à grande échelle rend les stratégies d’adaptation aveugles : sans mesure de la température intérieure réelle, l’ampleur sanitaire et thermique du phénomène est statistiquement invisibilisée à l’échelle européenne.

Les travaux très récents de Liao, W. et al. (2025)¹² sur la création de la base de données GloUCP confirment une lacune critique dans les modèles climatiques actuels : l’absence de paramètres de canopée urbaine à haute résolution. L’étude démontre que les jeux de données standards utilisés jusqu’ici ne permettent pas de capturer l’hétérogénéité des formes urbaines 3D, faussant inévitablement les flux de chaleur et d’humidité simulés. Cette approximation morphologique limite drastiquement la capacité des modèles à reproduire fidèlement les microclimats locaux.

Dans leur publication de référence structurant la recherche sur la modélisation énergétique urbaine, Hong T. et al. (2020)¹³ identifient l’intégration du microclimat comme l’un des dix défis critiques non résolus. L’enseignement clé est que la majorité des modèles actuels reposent sur des fichiers météorologiques standards relevés en zone aéroportuaire ouverte, ignorant totalement les phénomènes d’îlots de chaleur urbains et les masques solaires complexes. Ce découplage méthodologique entre la donnée d’entrée (climat régional) et la physique locale du bâtiment entraîne des biais significatifs dans l’estimation des pics de chaleur et des besoins réels de refroidissement.

Les travaux de Mitchell et Natarajan (Université de Bath, 2020)¹⁴ illustrent le comble de cette défaillance numérique sur les bâtiments censés être les plus vertueux (Passivhaus), fers de lance de la réglementation thermique. Alors que les modèles de conformité garantissent une quasi-immunité théorique à la chaleur (surchauffe

3/ Ce que les mesures de terrain nous apprennent vraiment : comment, là où l’ISB voit rouge, l’organisation du bâti peut faire chuter la température de 14 °C ?

Les études in situ les plus robustes convergent toutes vers le même constat : les micro-morphologies urbaines traditionnelles sont d’une efficacité redoutable et les indicateurs macro comme l’ISB-DH ignorent complètement ce fait, induisant une lecture erronée des propriétés des tissus urbains en matière de confort thermique (il fait apparaître tous les centres urbains denses en rouge foncé, classe 10, soit le risque le plus élevé).

Pourtant le corpus de connaissances scientifiques empirique nous livre une lecture sans équivoque du réel.

Des études de référence en climatologie urbaine, notamment celles menées par Ali-Toudert et Mayer (2006)¹⁵ utilisant la modélisation ENVI-met sur des climats chauds, confirment le rôle crucial de la géométrie. Quand la température extérieure dépasse 35 °C, les canyons urbains profonds (ratio Hauteur/Largeur >=2) limitent le rayonnement solaire direct au niveau du sol. Cela permet de réduire la température de l’air de 2 à 4 °C en moyenne, mais surtout de faire chuter la température physiologique (ressentie) de plus de 10 °C par rapport à une rue large et exposée, grâce à l’ombrage mutuel.

Sur le plan énergétique, les travaux comparatifs menés par Salvati et al. (2017)¹⁶ à Rome et Barcelone démontrent que la morphologie compacte réduit la demande en refroidissement des bâtiments de 18 à 26 % selon l’orientation. L’étude va plus loin en comparant cet effet « gratuit » aux rénovations coûteuses : elle révèle que la protection solaire offerte par l’ombrage des bâtiments voisins (l’effet canyon) apporte une réduction de la charge thermique estivale comparable, voire supérieure, à celle obtenue par une isolation thermique standard des murs. Alors que l’isolation freine la pénétration de la chaleur (conduction), la morphologie dense supprime le problème à la source en bloquant le rayonnement solaire direct avant qu’il n’atteigne les façades.

La densité organisée en îlots compacts n’est pas l’ennemie du confort d’été, elle constitue un bouclier thermique passif tout aussi efficace qu’une rénovation isolante pour l’adaptation aux canicules.

En 2018, Kavan Javanroodi et son équipe (Universités de Lund et Tarbiat Modares) ont mené une étude d’ampleur sur l’impact de la morphologie urbaine à Téhéran¹⁷. En modélisant un immeuble cible de 10 étages entouré de 1’600 configurations urbaines différentes (validées par CFD et mesures in situ), ils ont démontré le potentiel massif de la géométrie urbaine. Les résultats prouvent que les morphologies optimisées réduisent la charge de refroidissement du bâtiment de plus de 10 % (et jusqu’à 20 % pour les meilleurs cas) et augmentent le potentiel de ventilation naturelle de 15 % à 35 % par rapport aux configurations les moins denses.

Cette étude confirme un changement de paradigme pour les zones chaudes : la densité n’est pas le problème, mais la solution. Une forme urbaine compacte et poreuse agit comme un filtre climatique gratuit, canalisant les vents et créant des ombres portées qui réduisent la consommation énergétique bien plus efficacement que les formes urbaines moins denses et plus aérées.

L’Unité de Recherche en Construction Architecturale (URCA) de l’Université de Séville a mesuré, en été 2019, la température dans six cours traditionnelles andalouses — surface moyenne 9 m², ratio hauteur/largeur de 2 à 3 — dans les centres historiques de Séville (quartiers Santa Cruz et Triana) et de Cordoue¹⁸. Quand la température extérieure atteignait 44 °C, ces petites cours compactes faisaient chuter la température de l’air de 6,8 à 14,3 °C, avec une moyenne de 7 à 10 °C. L’effet de réduction de la température vient à la fois de l’ombre qui couvre 85 % de la surface à midi et d’une ventilation naturelle par effet Venturi (0,5 à 1 m/s). Ces cours créent un microclimat résilient sans aucun coût supplémentaire et réduisent les pics thermiques de 25 à 35 % par rapport aux rues adjacentes – une solution passive immédiatement disponible pour les villes face aux canicules.

Le message est clair : la ville compacte historique n’est pas un handicap, c’est un atout majeur en matière d’adaptation à l’îlot de chaleur urbain.

Des travaux récents menés par Wang, Peng et al. (Université de Nanjing,2024)¹⁹ apportent une nuance capitale sur l’interaction entre bâti et végétal. En analysant le mécanisme de l’îlot de fraîcheur des parcs, l’étude démontre que la forme urbaine environnante joue un rôle aussi crucial que la végétation elle-même. Les résultats indiquent que les ombres portées par les bâtiments agissent comme un « parasol thermique » pour les espaces verts : elles protègent la végétation de l’évapotranspiration excessive en réduisant drastiquement la température de surface à l’intérieur du parc. L’étude révèle une corrélation positive forte entre la hauteur des bâtiments adjacents (au sud et à l’est) et l’intensité du rafraîchissement.

Plus le contexte urbain est dense et plus il crée de masques solaires protégeant les espaces verts aux périodes de fortes chaleurs, plus l’espace vert conserve l’humidité qui lui permet de jouer son rôle de « climatiseur ».

Au sujet de l’interaction entre densité bâti et végétal en ville, les travaux de Tao Sun et al. (2024)²⁰ vont plus loin en isolant pour la première fois l’apport du végétal de celui de l’ombre bâtie. Là où l’on attendait la végétation comme acteur principal, les mesures révèlent une réalité physique implacable : une simple augmentation de 10 % de l’ombre portée par les immeubles fait chuter la température de surface de près d’un degré, un rendement thermique immédiat et souvent supérieur à celui des surfaces herbacées. L’effet de refroidissement provient massivement de l’effet de masque solaire qui, dans les configurations denses, assure plus de 60 % du refroidissement total en bloquant le rayonnement solaire avant qu’il ne touche le sol. Cette « masse d’ombre » constitue une infrastructure climatique gratuite et perpétuelle, réduisant la charge thermique sans maintenance complexe, contrairement aux espaces verts fragiles en période de sécheresse.

La densité apparaît donc comme la condition première du confort thermique dans l’espace urbain ; l’urbanisme et l’architecture créent le « gros œuvre” du confort thermique que le végétal vient ensuite habiter et parfaire.

Les solutions fondées sur l’organisation des formes urbaines denses existent donc déjà et « climatisent » des millions de bâtiments partout dans le monde… mais elles sont invisibilisées par la maille de 1 km retenue par l’ISB-DH à l’échelle de la France.

4/ C’est l’architecture du bâti qui nous protège des fortes chaleur depuis des siècles : et si plus il fait chaud, plus elle est dense et compacte, ce n’est pas un hasard mais le fruit d’un savoir-faire dont l’intelligence dépasse allègrement celle de nos modèles

Les indicateur de confort thermique dans nos villes et nos bâtiments deviendront réellement utiles le jour où ils mobiliseront enfin ce que le terrain prouve depuis longtemps  : les formes urbaines denses traditionnelles — celles-là mêmes que la maille 1 km peint en rouge foncé — peuvent, selon leur organisation, être de réelles machines à climatiser et à créer du confort thermique pour les citadins.

Au lieu de donner à voir les formes urbaines denses comme un problème à « corriger » par de l’isolation (ou par de la clim), apprenons à les modéliser, les configurer et les ajuster : elles sont la solution la plus puissante et la moins chère dont nous disposons déjà pour adapter nos villes aux périodes de canicule.

L’urgence climatique ne supporte plus la paresse qui consiste à croire qu’un indicateur national peut remplacer la richesse thermique de nos villes historiques ni diaboliser une densité en laquelle réside une grande partie des solutions pour le confort thermique des citadins.

Une approche vernaculaire renouvelée est essentielle : ce qui fonctionne à Lyon (gestion des flux d’air de pente, ombrage des sols) diffère des impératifs toulousains (gestion de l’inertie de la brique, protection contre le vent d’Autan).

La standardisation nationale des indicateurs et des normes de construction doit laisser place à une intelligence contextuelle et sur-mesure.

Remettons enfin au centre de nos réflexions, de nos actions et de notre apprentissage — qui suppose de réaliser des mesures in situ systématiquement avant de nous avancer — ce qui donne des résultats depuis des siècles : la densité bien faite, adaptée au contexte local, que l’on pourra coupler, si on le souhaite, et si les ressources en eau le permettent, à l’action du végétal.

Notes :