AGROCLIMATOLOGIE : Considérer le jardin comme un système énergétique vivant

13 août 202613 août 2026BILLAUT Fabrice

L’INGÉNIERIE DES ÉCOSYSTÈMES

Diagnostic énergétique

Considérer le jardin comme un système énergétique vivant

Un jardin n’est pas seulement un espace biologique. C’est également une machine énergétique diffuse, capable de capter du rayonnement, transformer de l’énergie, stocker de la chaleur, déplacer de l’eau et modifier les échanges thermiques et aérauliques.

Cette approche constitue un prolongement naturel du génie climatique végétal.

Le diagnostic énergétique Omakëya™ cherche à répondre à une question fondamentale :

Comment l’énergie entre-t-elle dans le site, où est-elle transformée, où est-elle stockée et comment est-elle évacuée ?

I. LE JARDIN COMME SYSTÈME ÉNERGÉTIQUE

Un site reçoit principalement de l’énergie sous forme de :

rayonnement solaire ;
rayonnement atmosphérique ;
énergie advectée par l’air ;
chaleur provenant du sol ;
chaleur provenant des bâtiments et infrastructures ;
énergie chimique stockée dans la biomasse.

Cette énergie est ensuite répartie entre plusieurs flux :

                    SOLEIL
                      ↓
              RAYONNEMENT SOLAIRE
                      ↓
        ┌─────────────┼─────────────┐
        ↓             ↓             ↓
      SOL          PLANTES       BÂTIMENT
        ↓             ↓
 STOCKAGE         PHOTOSYNTHÈSE
 THERMIQUE            ↓
        ↓          BIOMASSE
        │
        ├──────→ ÉVAPORATION
        │              ↓
        │       REFROIDISSEMENT
        ↓
    CONVECTION
        ↓
       AIR

Le jardin devient ainsi un système thermodynamique ouvert.

II. LE BILAN ÉNERGÉTIQUE

À l’échelle d’un site, on peut établir un bilan simplifié : Eentreˊe=Estockage+Esortie+Etransformation

Pour le bilan énergétique de surface, une formulation plus physique est le bilan radiatif et turbulent : Rn=H+LE+G+S

où :

Rn = rayonnement net ;
H = flux de chaleur sensible ;
LE = flux de chaleur latente lié à l’évapotranspiration ;
G = flux de chaleur dans le sol ;
S = stockage ou variation d’énergie du système.

Cette équation constitue l’une des bases du diagnostic agroclimatique.

III. ÉNERGIE SOLAIRE REÇUE

1. Première donnée : le rayonnement

Avant de choisir un arbre ou une plantation, il faut connaître l’énergie solaire disponible.

On distingue notamment :

rayonnement direct ;
rayonnement diffus ;
rayonnement réfléchi ;
rayonnement global.

Le rayonnement global horizontal peut être exprimé en : W/m2

ou, sur une période : kWh/m2/j

ou : MJ/m2/j

IV. CALCULER L’ÉNERGIE SOLAIRE DU SITE

Une première approximation peut être réalisée par : Esolaire=G×A×t

avec :

G = irradiance moyenne ;
A = surface exposée ;
t = durée.

Mais un véritable diagnostic doit intégrer :

latitude ;
saison ;
orientation ;
inclinaison ;
obstacles ;
végétation ;
bâtiments ;
relief ;
nuages ;
albédo.

V. CARTOGRAPHIER LE RAYONNEMENT

Le site peut être découpé en zones :

┌──────────────────────────────┐
│ ☀☀☀☀☀  FORTE EXPOSITION      │
│ ☀☀☀☀                         │
│                              │
│ 🌳🌳   OMBRE PARTIELLE        │
│                              │
│ 🌳🌳🌳  OMBRE FORTE           │
│                              │
│ 💧     ZONE HUMIDE           │
└──────────────────────────────┘

Cette carte devient une couche fondamentale du SIG Omakëya™.

VI. L’OMBRE : UNE MACHINE À MODIFIER LE BILAN ÉNERGÉTIQUE

Un arbre ne « produit » pas du froid au sens thermodynamique.

Il modifie le bilan énergétique du site.

Son feuillage :

intercepte le rayonnement solaire ;
réduit le rayonnement reçu par le sol ;
réduit le rayonnement reçu par les façades ;
modifie les températures de surface ;
transforme une partie de l’énergie via l’évapotranspiration.

L’ombre devient ainsi un véritable outil de conception climatique.

VII. PUISSANCE D’OMBRAGE

Pour chaque arbre, on peut caractériser :

diamètre de couronne ;
hauteur ;
densité foliaire ;
transmission lumineuse ;
saisonnalité ;
orientation de l’ombre ;
surface ombragée.

On peut alors produire une fiche :

Arbre X

Paramètre	Valeur
Hauteur adulte	15 m
Diamètre couronne	12 m
Ombre estivale	élevée
Ombre hivernale	faible à nulle
Densité foliaire	forte
Effet façade	important
Effet sol	important

Les valeurs doivent naturellement provenir de données mesurées, bibliographiques ou modélisées.

VIII. STOCKAGE THERMIQUE

Le paysage possède plusieurs réservoirs thermiques :

sol ;
eau ;
pierre ;
murs ;
biomasse ;
substrats ;
bâtiments.

L’énergie stockée dans un matériau peut être approximée par : Q=mcpΔT

avec :

m = masse ;
cp = capacité thermique massique ;
ΔT = variation de température.

IX. L’EAU COMME BATTERIE THERMIQUE

L’eau possède une capacité thermique massique élevée.

Un bassin peut donc absorber et restituer une quantité importante de chaleur.

Mais il faut distinguer :

stockage thermique

refroidissement évaporatif.

Un bassin ne refroidit pas nécessairement son environnement de manière importante simplement parce qu’il contient de l’eau.

L’effet dépend notamment :

de sa surface ;
de sa température ;
du vent ;
de l’humidité ;
de l’ensoleillement ;
de l’évaporation ;
des échanges avec l’air.

X. L’ÉVAPOTRANSPIRATION : LE GRAND TRANSFERT D’ÉNERGIE

L’eau qui passe de l’état liquide à la vapeur consomme de l’énergie.

Cette énergie est appelée chaleur latente de vaporisation.

À première approximation : Qlatent=meau×Lv

où :

meau = masse d’eau évaporée ;
Lv = chaleur latente de vaporisation.

À température proche de l’ambiante : Lv≈2,45 MJ/kg

La végétation peut donc déplacer une quantité considérable d’énergie par l’intermédiaire de l’eau.

XI. UN ARBRE COMME ÉCHANGEUR THERMIQUE BIOLOGIQUE

Un arbre réalise simultanément :

SOLEIL
  ↓
FEUILLES
  ↓
PHOTOSYNTHÈSE
  +
TRANSPIRATION
  ↓
EAU → VAPEUR
  ↓
CHALEUR LATENTE
  ↓
REFROIDISSEMENT DU SYSTÈME

Il faut cependant éviter une simplification :

« plus un arbre transpire, plus il refroidit toujours ».

La réponse réelle dépend de :

disponibilité en eau ;
conductance stomatique ;
déficit de pression de vapeur ;
vent ;
rayonnement ;
température ;
état physiologique.

XII. LE REFROIDISSEMENT ÉVAPORATIF

Le diagnostic peut estimer la quantité d’énergie évacuée par évapotranspiration : QET=λE

où :

E = flux massique d’eau évaporée ;
λ = chaleur latente.

À l’échelle d’un jardin, cette puissance peut devenir significative pendant les périodes chaudes, si l’eau est disponible et si les conditions atmosphériques permettent l’évaporation.

XIII. LE RÔLE DU VENT

Le vent constitue un autre vecteur énergétique.

Il transporte :

chaleur ;
vapeur d’eau ;
particules ;
CO₂ ;
polluants ;
odeurs.

Il augmente également les échanges convectifs.

Le diagnostic doit donc cartographier :

direction dominante ;
vitesse ;
rafales ;
variations saisonnières ;
effets de relief ;
obstacles ;
corridors.

XIV. L’EFFET BRise

Un jardin peut créer ou amplifier localement certaines circulations d’air grâce aux différences de température.

Par exemple :

       ZONE CHAUDE
          ↑
          │ air chaud
          │
      ↓   │   ↑
      └───┴───┘
       ZONE FRAÎCHE

Les contrastes thermiques entre :

eau ;
végétation ;
sol ;
surfaces minérales ;

peuvent contribuer à générer des mouvements d’air locaux.

Ces effets restent cependant fortement dépendants de la configuration réelle du site.

XV. CONVECTION

Le transfert convectif peut être représenté de manière simplifiée par : Q=hA(Ts−Ta)

avec :

h = coefficient de convection ;
A = surface ;
Ts = température de surface ;
Ta = température de l’air.

Le végétal modifie indirectement ce transfert par :

la rugosité ;
l’ombre ;
la température de surface ;
la transpiration ;
la turbulence.

XVI. LE JARDIN COMME ÉCHANGEUR AIR-EAU-SOL

Un système Omakëya™ complet peut être représenté :

                  SOLEIL
                    ↓
                  ARBRES
              ↙     ↓     ↘
            OMBRE  EAU   BIOMASSE
              ↓     ↓
             SOL ← MARE
              ↓     ↓
        STOCKAGE   ÉVAPORATION
              ↓       ↓
              └──→ AIR
                    ↓
                CONVECTION
                    ↓
                 BÂTIMENT

Le jardin n’est donc plus un décor autour du bâtiment.

Il devient une composante du système énergétique global.

XVII. COMPARAISON DES SURFACES

Surface	Rayonnement absorbé	Stockage	Évaporation	Température potentielle
Béton	élevée	élevée	faible	élevée
Asphalte	élevée	élevée	très faible	très élevée
Sol nu	variable	moyenne	variable	élevée
Prairie	modérée	faible à moyenne	élevée	modérée
Sol végétalisé	variable	moyenne	élevée	modérée
Arbre	interception	élevée	très élevée*	plus faible*
Eau	élevée selon exposition	très élevée	variable	modérée

* Effet dépendant des conditions hydriques et atmosphériques.

Cette comparaison est qualitative : le diagnostic réel doit utiliser les propriétés et conditions locales.

XVIII. LE BILAN ÉNERGÉTIQUE D’UN JARDIN

On peut construire un bilan simplifié :

Flux	Entrée / sortie	Mesure
Rayonnement solaire	entrée	pyranomètre
Rayonnement net	bilan	radiomètre
Chaleur sensible	sortie	estimation/modèle
Chaleur latente	sortie	ET
Chaleur du sol	stockage	sondes
Chaleur de l’eau	stockage	température/volume
Convection	transfert	modèle
Biomasse	stockage	estimation
Vent	transport	anémomètre

XIX. LE DIAGNOSTIC ÉNERGÉTIQUE DU BÂTIMENT

L’intérêt devient particulièrement important lorsque le jardin entoure un bâtiment.

Il faut analyser :

façades ;
vitrages ;
toitures ;
parkings ;
patios ;
arbres ;
pergolas ;
bassins ;
vents dominants.

On peut alors étudier le couplage : Jardin↔Ba^timent

XX. AVANT / APRÈS

Situation initiale

SOLEIL
  ↓↓↓↓↓
████████████
  PARKING
████████████
     ↓
  BÂTIMENT

Forte absorption des surfaces minérales.

Situation Omakëya™

       ☀
      ↓
   🌳🌳🌳
      ↓
    OMBRE
      ↓
  🌿 SOL VIVANT
      ↓
     💧
      ↓
 ÉVAPOTRANSPIRATION
      ↓
     AIR
      ↓
  BÂTIMENT

Le système énergétique est profondément modifié.

XXI. INDICATEURS ÉNERGÉTIQUES OMAKËYA™

Un diagnostic peut suivre :

Indicateur	Unité
Rayonnement reçu	kWh/m²/an
Surface ombragée	m²
Fraction d’ombre	%
Température du sol	°C
Température de surface	°C
Température de l’air	°C
Humidité relative	%
ET	mm/j
Énergie évacuée par ET	MJ/j
Vitesse du vent	m/s
Stockage thermique	MJ
Flux thermique du sol	W/m²

XXII. CARTOGRAPHIE ÉNERGÉTIQUE

Le SIG Omakëya™ peut produire plusieurs couches :

Couche 1

Rayonnement solaire.

Couche 2

Ombre estivale.

Couche 3

Ombre hivernale.

Couche 4

Température des surfaces.

Couche 5

Température de l’air.

Couche 6

Vent.

Couche 7

Humidité.

Couche 8

Évapotranspiration.

Couche 9

Stockage thermique.

Couche 10

Interaction avec les bâtiments.

On obtient ainsi une véritable :

carte énergétique du paysage.

XXIII. DIAGNOSTIC ÉNERGÉTIQUE SAISONNIER

Le même jardin peut fonctionner de manière radicalement différente selon la saison.

Saison	Enjeu dominant
Hiver	conserver les apports solaires utiles
Printemps	accompagner la montée en température
Été	ombrager et dissiper la chaleur
Automne	valoriser stockage et transition

La conception doit donc éviter le piège du :

« meilleur jardin pour une seule journée d’été ».

L’objectif est un fonctionnement annuel.

XXIV. LE COMPROMIS OMBRE / SOLEIL

Plus d’ombre n’est pas toujours préférable.

En hiver, l’ombre permanente peut :

réduire les gains solaires ;
maintenir certaines surfaces froides ;
augmenter les besoins de chauffage du bâtiment.

Il faut donc rechercher :

l’ombre lorsqu’elle est utile et le soleil lorsqu’il est utile.

C’est une logique de pilotage saisonnier du rayonnement.

Les arbres caducs sont particulièrement intéressants dans certaines configurations bioclimatiques.

XXV. L’ARBRE COMME COMPOSANT D’INGÉNIERIE

Chaque arbre peut progressivement recevoir une véritable fiche énergétique :

Fiche énergétique d’un arbre

Paramètre	Indicateur
Surface foliaire	m²
Hauteur	m
Couronne	m
Ombre estivale	m²
Ombre hivernale	m²
ET potentielle	mm/j
ET réelle	mm/j
Stockage biomasse	kg ou t
Carbone associé	kg C
Résistance au vent	qualitative/quantifiée
Distance bâtiment	m
Effet potentiel sur façade	modèle

Cela rejoint directement le concept développé précédemment :

l’arbre comme machine climatique biologique.

XXVI. VERS UN « COP » DU PAYSAGE ?

Une idée particulièrement intéressante consiste à comparer les systèmes de refroidissement artificiels et biologiques.

Pour une climatisation, on utilise notamment : COP=WeˊlectriqueQfroid

Pour un écosystème, il serait dangereux d’utiliser directement le même indicateur, car les flux ne sont pas comparables.

On pourrait néanmoins développer un indicateur spécifique : ηclimatique=ressources mobiliseˊeseˊnergie thermique dissipeˊe ou eˊviteˊe

Mais cette métrique devrait intégrer :

eau consommée ;
énergie grise ;
maintenance ;
durée de vie ;
carbone ;
biodiversité ;
services associés.

Ce serait une piste intéressante de recherche pour la méthodologie Omakëya™.

XXVII. LE DIAGNOSTIC ÉNERGÉTIQUE COMME OUTIL DE CONCEPTION

À la fin du diagnostic, chaque zone du site peut recevoir une fonction.

Zone chaude

→ ombrage.

Zone sèche

→ végétation adaptée + sol + stockage d’eau.

Zone humide

→ valorisation écologique.

Couloir de vent

→ protection ou canalisation.

Façade exposée

→ arbre / pergola / protection solaire.

Surface minérale chaude

→ désimperméabilisation lorsque possible + végétalisation.

Zone naturellement fraîche

→ conservation.

XXVIII. SYNTHÈSE DU DIAGNOSTIC ÉNERGÉTIQUE OMAKËYA™

             RAYONNEMENT
                  ↓
             TEMPÉRATURE
                  ↓
       ┌──────────┼──────────┐
       ↓          ↓          ↓
     OMBRE       SOL        EAU
       ↓          ↓          ↓
       └────── VÉGÉTATION ───┘
                    ↓
             ÉVAPOTRANSPIRATION
                    ↓
                  AIR
                    ↓
              CONVECTION
                    ↓
                BÂTIMENT
                    ↓
                 USAGERS

Le diagnostic énergétique relie donc directement :

climat

→ eau

→ sol

→ végétation

→ air

→ bâtiment

→ confort humain.

XXIX. LA PLACE DU DIAGNOSTIC ÉNERGÉTIQUE DANS LA MÉTHODE OMAKËYA™

Les diagnostics précédents peuvent désormais être réunis :

Diagnostic	Question centrale
Climatique	Quel climat reçoit le site ?
Hydrologique	Comment l’eau circule-t-elle ?
Pédologique	Que peut stocker et fournir le sol ?
Biologique	Qui vit sur le site ?
Énergétique	Comment l’énergie circule-t-elle ?

Il manque alors une pièce essentielle :

le diagnostic des flux et des usages humains.

Celui-ci permettra de comprendre :

où les personnes circulent ;
où elles stationnent ;
quelles zones doivent rester accessibles ;
quelles activités produisent de la chaleur ;
où sont les besoins énergétiques ;
où se trouvent les conflits entre humains et biodiversité.

À partir de ces cinq diagnostics, la Vision Omakëya™ pourra passer véritablement du diagnostic multidisciplinaire à la modélisation systémique du site, puis au dimensionnement de l’écosystème.