Mémoire

Abstract

The combined effects of climate change and the urban heat island phenomenon are increasing the vulnerability of cities to overheating, directly threatening the comfort and health of residents. Addressing this issue requires two complementary responses: mitigation and adaptation. With Belgium aiming to renovate its entire housing stock by 2050, this could be a unique opportunity to integrate these two approaches. In this context, cool roofs could be an attractive adaptation option, as their effectiveness has already been widely demonstrated in hot climates. The purpose of this study is to assess their thermal and energy performance in Belgium's current and future climates using a succession of dynamic simulations performed with TRNSYS. At the same time, the contribution of occupant behavior is considered by simultaneously incorporating solar shading management and the free cooling provided by night-time ventilation. The results suggest that the ability of cool roofs to reduce overheating is rather limited compared with the passive behaviors. Moreover, the energy savings associated with the reduction of cooling loads in hot weather are insufficient to offset the increase of heating loads during colder months. Nevertheless, considering the effect of increased solar reflectivity on the urban heat island phenomenon could considerably improve the overall balance. Therefore, cool roofs should exclusively be considered as part of a broader strategy that includes passive measures and behavioral awareness to effectively adapt to the challenges of climate change.

Le double effet du changement climatique et du phénomène d’îlot de chaleur urbain contribue à accroître la vulnérabilité des villes à la surchauffe, menaçant directement le confort et la santé des habitants. Face à ce constat, il existe deux réponses complémentaires : l’atténuation et l’adaptation. La Belgique ambitionne de rénover énergétiquement l’ensemble du parc résidentiel d’ici 2050, ce qui constitue une opportunité unique d’intégrer ces deux approches. Les toitures réfléchissantes, dont l’efficacité a déjà été largement démontrée dans les climats chauds, pourraient être une piste d’adaptation. Ce travail cherche à évaluer leur performance thermique et énergétique pour le climat belge actuel et futur au moyen d’une série de simulations dynamiques réalisées avec le logiciel TRNSYS. En parallèle, le rôle du comportement des occupants est considéré en incorporant simultanément une gestion des protections solaires et le recours à la ventilation nocturne. Les résultats suggèrent que la capacité de réduction de la surchauffe des toitures réfléchissantes est plutôt limitée par rapport aux comportements passifs. Par ailleurs, les gains énergétiques liés à la diminution des besoins en refroidissement ne parviennent pas à compenser l’augmentation des besoins en chauffage. Toutefois, la prise en compte de l’effet d’une augmentation de la réflectivité solaire sur le phénomène d’îlot de chaleur urbain pourrait considérablement améliorer le bilan global. Quoiqu’il en soit, l’adoption de pratiques thermiques adéquates sera essentielle pour limiter les impacts du changement climatique.