avantages et désavantages d'une toiture verte

Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf – http://www.wtcb.be

Bruxelles Environnement
Formation 2009-2010
Conseiller en écorénovation
Les toitures vertes


CONTENU

! Images
! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types?
! Avantages et inconvénients
! Conception et composition des toitures vertes
! Ouvrages de raccord et particularités constructives
des toitures vertes
! Exemples

2


1 - Images des toitures vertes

Babylone VIIe avant JC

3



2009

4



5


CONTENU

! Images
! Qu’est-ce qu’une toiture verte? Quels
types ?
des toitures vertes
! Exemples

6


2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?

Toiture verte =
toiture plate recouverte de végétation et des couches
nécessaires au développement de ces dernières (drainage,…substrat)

3 types:

Toiture-jardin ou Toiture-jardin Toiture
jardin « légère » végétalisée
végétation intensive
végétation intensive végétation
peu
élaborée extensive
élaborée

7



Toiture-jardin intensif:
• Végétation intensive, choix quasi
illimité de plantes (arbres, arbustes,
plantes basses, gazon,..)
! Systèmes radiculaires agressifs

• Substrat ! 0,25 m
• Bonne accessibilité (privé & public –
récréation…)

• Entretien similaire à celui d’un jardin
traditionnel

• Charge permanente ! 400 kg/m"
• Pente comprise entre 2 et 10 %
8


Toiture-jardin ‘légère’ intensive:
• Végétation intensive (plantes basses,
gazon,.. MAIS pas d’arbres ni de grands
arbustes)

• Substrat à partir de 0,10 jusqu’à 0,25
m
• Bonne accessibilité (privé & public –
récréation…)

• Entretien similaire à celui d’un jardin
traditionnel

• Charge permanente : 100–400 kg/m"
• Pente entre 2 et 58 %
9



Toiture végétalisée extensive:
• Végétation extensive (mousses,
plantes basses, gazon,.. plantés dans un
substrat spécialement développé à cet
effet)

• Substrat # 0,10 m
• Accès inexistant ou limité
• Entretien: contrôle annuel de
l’évacuation de l’eau et lutte contre les
plantes indésirables

• Charge permanente de 30 à 100
kg/m"
10

• Pente entre 2 et 70 %


2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels
types ?
Classification selon l’aspect et l’utilisation


CONTENU

! Images
! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
! Avantages et inconvénients des toitures
vertes
des toitures vertes
! Exemples

12


3 – Avantages des toitures vertes

" Meilleure qualité de vie dans la ville & biodiversité
dans le paysage urbain
" Gestion optimale de l’eau
" Confort thermique
" Confort acoustique
" Longévité accrue de l’étanchéité

13


3 – Avantage: qualité de vie (ville & bâtiment)

Santé,procès de rétablissement,
tranquillité : p.ex. hôpital

14


3 – Avantage: impact sur le cadre de vie

Qualité de la vie !
ex. construction
habitations sociales

15


3 – La recherche du CSTC

16


3 - La recherche du CSTC
" Recherche menée de juin 2002 – fin mai 2003
" Objectifs:
Vérifier les performances de 9 toitures vertes disponibles
sur le marché belge en ce qui concerne:
- la résistance des membranes d’étanchéité aux racines;
- le comportement thermique et acoustique;
- la performance hydraulique :
capacité de rétention à long terme;
comportement lors d’averses intenses;
- la qualité de l’eau recueillie;

17



" Etude sur onze modèles de 1m x 7m70 (pente 2
%) sur le toit du bâtiment principal de la station
expérimentale à Limelette:
# 9 toitures vertes, dont :
• 7 extensives avec un substrat de 20 à 80 mm
• 2 intensives avec un substrat de 140 à 200 mm
# 2 toitures plates tradtionnelles, dont :
• 1 toiture nue à membrane
• 1 toiture avec couche de lestage (gravier) d’une
épaisseur de 50 mm

18


Toiture n°1 Toiture n°11

19



T2 T3 T4

20



T5 T6 T7

21



T8 T9 T10

22


1. La recherche du CSTC

23


1. La recherche du CSTC

24


Couches drainantes

25


Pluviomètres

26


3 –Gestion de l’eau: Fraction d’eau évacuée à long terme

" a fraction d’eau évacuée à long terme est
L
le ratio entre :

# le volume d’eau évacué par une toiture

# le volume d’eau évacué par la toiture nue de
référence

27


3 –Gestion de l’eau: Fraction d’eau évacuée à long terme

Fraction
Fraction
évacuée
évacuée
au
en hiver
printemps
28
6 à 51 % 86 à 98 %


3 –Gestion de l’eau : Fraction d’eau évacuée à long terme

Conclusions:

" Les toitures vertes rejettent clairement moins
d’eau qu’une toiture plate traditionnelle : une
bonne partie est retenue;
" L’effet de rétention est surtout prononcé au
printemps et moins en hiver;
" Plus l’épaisseur du substrat augmente, plus la
fraction d’eau évacuée est faible
- Toitures extensives (réduction ± 30 %, donc
70% est évacué)
- Toitures intensives (réduction ± 50 %)
29


3 –Gestion de l’eau : Fraction d’eau évacuée à long terme

Conclusions:
" Une composition adéquate de la toiture a aussi
une influence (ex.: couches rétentrices d’eau),
toiture T2

30


3 –Gestion de l’eau : Evacuation en cas d’averses
Evacuation d’éau de pluie pendant un orage (averse à 14h32)

31



Débits d’évacuation lors d’une averse (14h32)

32



Conclusions:
" Les toitures à substrat < 100 mm:
# Débit de pointe est réduit de 30 à 50 %;
# Décalage du débit de pointe de 5 à 10
minutes;
" es toitures à substrat > 100 mm:
L
# Débit de pointe est réduit de 70 %;
# Décalage du débit de pointe de 5 à 10
minutes;

33


3 - Avantage: gestion optimale de l’eau
" Limitation de la quantité d’eau pluviale totale déversée dans
les égouts (évaporation via les plantes)
" Avantage pour les collecteurs d’eau et les stations d’épuration
grâce à la réduction et au retardement de l’évacuation

" Réduction du nombre d’avaloirs ?
" Amélioration de la qualité des eaux pluviales recueillies ?

34


3 - Gestion de l’eau : Coefficient de retardement
" Coefficient de retardement = relation entre le
volume évacué et le volume arrosé en 15 min. (24
heures avant l’essai, la toiture est saturée par arrosage (0,03 l/s.m!)).

" Q = débit évacué (l/s)
" r = intensité pluviométrique (l/s.m!)
" A = surface de la toiture (m!)
" C = coefficient de retardement

35


3 - Gestion de l’eau : Coefficient de retardement

" Le coefficient de retardement d’une toiture verte est fonction
de sa pente et son épaisseur de substrat, mais aussi de son
histoire :
une toiture déjà saturée aura un effet retard plus faible
qu’une composition de toiture complètement desséchée;
" Influence non négligeable des matériaux dans la composition de
toiture;
" Quid lors de la réaffectation des toitures?

=> La NIT 229 conseille de prendre C=1

36


3 - Gestion de l’eau: qualité de l’eau évacuée

37



38



39



" Effet positif sur l’acidité (neutralisation pH)
" Coloration (jaunissement) de l’eau de pluie
" Augmentation de la conductivité des solides
suspendus et de la dureté (pas de filtration)
" Pollution organique (DBO et DCO)
" Produits chimiques oxydables présents
(engrais)
" Augmentation du nombre de bactéries

=> La pollution nécessite un traitement d’eau adéquat
(filtre de charbon actif) pour la réutilisation de l’eau de
pluie

40


3 – Avantage: Confort Thermique
Profils de température de la membrane d’étanchéité en période
estivale :

41


Profils de température de la membrane d’étanchéité en période
hivernale :

Rayonnement
infrarouge de la
membrane

42


Hiver Zomer
" Complément apporté
faible pour les toitures
extensives (épaisseur de " Meerwaarde afhankelijk
substrat réduite + haute van de substraatdikte
contenance en eau) (thermische inertie)
" Réduction des pointes " Gunstige invloed van
de consommation pour vegetatieafhankelijk van
les toitures intensives de dichtheid van het
(inertie thermique) gebladerte
" Natuurlijke verkoeling
!substrat = 2 W/mK
tgv. verdamping (daling
R(25 cm de substrat) = 0,13 mK/W
luchttemperatuur onder de
- vegetatie)
Utoiture " 0,4 W/m!K
Rtoiture # 2,5 m!K/W

43


3 – Avantage: Longévité accrue de l’étanchéité
Fluctuations journalières de la température de la membrane
d’étanchéité:

44


3 – Avantage: Isolation acoustique
" Masse plus grande = meilleure isolation acoustique

" Masse-ressort-masse

45


3 –Inconvénients des toitures vertes

" Sécurité incendie
" Surcharge
" Impact dégâts et infiltrations
" Obligation d’entretien

46


3 - Inconvénients: sécurité incendie

exigence-superficie de toiture AR 19/12/97 & 04/04/2003
=> Broof(t1) ou A1

!" #"
Mais – couverture toiture verte -comment tester substrat+végétation ?

47


3 - Inconvénients: sécurité incendie
Solutions
" Compartimentage des zones de
végétation par des matériaux inertes
inorganiques (dalles en pierre, sable,
gravier,…)
largeur
Extensif Intensif
50-100 > 100
cm cm

Couches de substrat composées de
matériaux incombustibles d’épaisseur
suffisante (60 mm au minimum)
48


3 – Inconvénients: entretien et accessibilité de la membrane

Toiture-jardin Toiture
Toiture-jardin
légère végétalisée
Toiture intensive Toiture extensive

Entretien équivalent à celui Contrôle minimum
(avant et après
d’un jardin
l’hiver)
" ! Sécurité lors de l’entretien
" Avant réalisation de la
toiture verte il est conseillé
de mettre l’étanchéité sous
eau
" Compartimentage de
l’étanchéité en zones de
max. 100 m!
" Détection des fuites

Nécessité: concertation et bonne conception – accords entrepreneur d’étanchéité >< jardinier

49


CONTENU

! Images
! Avantages et inconvénients des toitures vertes
! Conception et composition des toitures
vertes
des toitures vertes
! Exemples

50


4 – Conception et composition des toitures vertes

Composition complète:

Végétation
Substrat
Filtrage
Drainage & rétention d’eau
Protection mécanique
Etanchéité anti-racine
Isolation toiture (pare-vapeur)
Plancher de toiture

51


4 – Conception et composition de la toiture plate

- Toiture chaude: MW, EPS, PU, CG, EPB

- Toiture inversée: XPS
(facteur de correction ΔU)

52



- Compositions de toiture à déconseiller :

53


" Isolation complémentaire via le côté inférieur :
# Baisse de la température au niveau de ce pare-vapeur ne
peut pas donner lieu à la condensation
=> résistance thermique au-dessus du pare-vapeur doit
être plus grande que celle en dessous Infofiche
technique
N°. 26

Règle empirique: Valeur R (= d/$) 1,5 fois plus grand
ou bien même isolation ( $ reste inchangé): épaisseur doit
alors être 1,5 fois plus grand
ou bien isolation avec $ plus petit: épaisseur à limiter
54


4 –Conception et composition de la toiture plate:
élément porteur
Contrôle de la structure:
=> stabilité :

=> Planéité et rigosité (NIT 215)

Pente
=> éviter toute stagnation d’eau
=> pente de 2 % minimale

55


4 – Conception et composition de la toiture plate:
pare-vapeur:
Choix du pare-vapeur

56


4 – –Conception et composition de la toiture plate :
isolation thermique :
" ! Charges ponctuelles et réparties:

57


4 – –Conception et composition de la toiture plate :
étanchéité:

Bitumes polymères (privilégier bi-couche)
- Plastomères: APP, PBE
- Elastomères: SBS

Etanchéités synthétiques (toujours uni-couche)
- Plastomères : PVC, CPE, TPO, …
- Elastomères : EPDM
- Elastoplastomères : FPO, TPV, ...

Etanchéités liquides
- Résines de polyester: VPES
- Résines de polyuréthane: VPU
- Résines de poly-methyl-methyl-acrylate : PMMA
-…

58


4 – Conception et composition de la toiture plate :
étanchéité:

" Privilégier l’adhérence totale
" Compartimentage des grandes surfaces
" Risque de poinçonnement avant, pendant et après les
travaux
" Présence et développement des racines

59


4 –Conception et composition de la toiture plate :
étancheité:

60


résistance aux racines de l’étanchéité :
Avant: anti-racine – le test au lupin
Récemment: résistant à la
TESTER LA RESISTANCE AUX
RACINES
perforation des racines – NBN
EN13948 – 2 ans sous serre
DIN 4062 (1978) FLL (cf. FLL 4 ans à l’extérieur)
Lupinus albus Alnus incana
Populus tremula
6 semaines Agropyron repens
Liège 4 ans

NBN EN 13948 (2007)
Pyracantha coccinea

2 ans
CSTC

CEN TC 254

61


Méthode d’essai selon NBN EN 13948
" Durée: 2 ans
" Plante: Pyracantha coccinea ‘Orange Charmer’
" Conditions :
# Températures diurne 18°C et nocturne 16°C
# Température max. 35°C
# Ventilation lorsque la température > 22°C

Développement sous serres
climatisées

62



" Récipients d’essai:
# Nombre: 6 bacs d’essai et 2 de
référence (sans feuille
d’étanchéité)
# Dimensions: 800x800x250 mm
# 4 plantes par bac

63



64



65


Toitures végétalisées:
attention aux plantes
parasite:
EXTENSIF INTENSIF

ATG
traditionnel NBN EN
+ PE 0,4 13948 pas
mm nécessaire Toujours
avec ATG
pour les
ATG pour les toitures
NBN EN vertes: NBN
toitures
vertes 13948 EN 13948
nécessaire nécessaire

66

étanchéité : question d’attention mise en place
conformément à l’ATG

67


4 – Conception et composition des toitures vertes :
couches de protection

Quand ? protection
- lors des travaux encore à réaliser
- lors de la mise en place du système de végétalisation
- contre les outils pendant l’entretien
• TOUJOURS à prévoir pour les toitures vertes intensives
• Conseillé pour les toitures extensives
• Aussi pour les relevés (matériaux plus légers, ex.
géotextile)

• Matériaux: Panneaux en caoutchouc recyclé
Géotextile & plaques de PVC, PE ou PP
Béton maigre
Plaques en fibres-ciment
Asphalte coulé
(attention au poinçonnement de l’ étanchéité - démontage &
réutilisation) 68


4 – Conception et composition des toitures vertes :
drainage et filtration

Quoi ?
• évacuation de l’eau
• éviter le colmatage

Choix des matériaux:
• Panneaux en mousse synthétique
• Panneaux en plaques XPS rainurés
• Granulats d’argile expansée
• Plaques à excroissances en
matériau synthétique

Filtre: polyester non tissé (100g/m")

69


4 –Conception et composition des toitures vertes :
couche de rétention d’eau

Quoi – quand ?
procurer une réserve d’eau pour la végétation (toitures vertes
intensives)

Matériaux:
granulats d’argile expansée
matériaux en panneau (évt. combinaison drainage)
substrat rétenteur d’eau

70


4 –Conception et composition des toitures vertes : substrat

Substrat:
- fort dépendant du choix de la végétation
- épaisseur (intensif >< extensif)
- masse volumique de 700 à 1400 kg/m$
- mode de mise en place
- compositions spéciales
(pH, teneur en air,….)

71


4 –Conception et composition des toitures vertes : végétation
Végétation / plantation:
- résistant à la sécheresse (toitures vertes extens.)
- appropriation / système radiculaire agressif
=> liste plantes interdites
- différent: extensif >< intensif
- résistance au vent
(ancrages, résistant à l’érosion,…)
- plan de plantation-d’entretien

72


4 – –Conception et composition des toitures vertes : végétatio

Liste des plantes interdites:

73


4 – –Conception et composition des toitures vertes : végétatio

Liste des plantes interdites
(suite):

74


4 – Conception et composition des toitures vertes : végétation

75


INHOUD

! Images
! Ouvrages de raccord et particularités
constructives des toitures vertes
! Exemples

76


5 – Raccords et particularités constructives
des toitures vertes

Avaloirs doivent demeurer
accessibles + dispositifs anti-bourrage ;

77


des toitures vertes
" oints d’attention:
P
Il est conseillé de prévoir systématiquement le long
t d'éléments des zones (min. 30cm) sans végétation
(zones de gravier, dalles,…):
• accessibles aux inspections ;
• entretien toiture verte, bâtiment (vitrage);
• compartimentage des zones de plantation;
• Limitation propagation du feu;
• Endommagement ou déplacement de la
plantation;
# Relevé de 15 cm à partir de la partie supérieure
de la toiture au niveau du relevé (zones de
gravier, étanchéité ou toiture verte,…).
78


des toitures vertes

79


CONTENU

! Images
des toitures vertes
! Exemples

80


6 – Exemples
Toiture extensive, étapes consécutives:

81


6 – Exemples
Toiture extensive, étapes consécutives :

82


6 – Exemples
Extensive : sedums
fleurs
herbes

83


6 – Exemples
Extensive : sedums
fleurs
herbes

84


6 – Exemples

Extensive: prairie de fleurs

85


6 – Exemples

Extensive: sur bâtiment
industriel

86


6 – Exemples

87


6 – Exemples
Toiture-jardin légère

88


6 – Exemples
Toiture-jardin légère

89


6 – Exemples

Intensive

90


6 – Exemples

Intensive

91


6 – Exemples

Toiture en
pente: tapis de
sedum

92


6 – Exemples

93

avantages et désavantages d'une toiture verte

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