A la découverte des toitures végétalisées : écologique, efficace et innovant !

Toit végétalisé, toit vert, toit-jardin ou couverture végétalisée… Tous ces termes font référence à une toiture aménagée avec un substrat où poussent des végétaux. Les toits verts ont de nombreux avantages : diminuer l’effet des fortes chaleurs estivales, stockage du CO2, amélioration de la biodiversité urbaine mais également des économies en terme de dépenses en santé, en climatisation, en énergie et en gestion des eaux. Il existe différents types de toits selon l’épaisseur du substrat de croissance (sol) :  les toits extensifs (entre de 10-15 cm) et intensif (supérieur à 15 cm). Les toits intensifs sont assimilables à une terrasse-jardin.

toit vegetalise entensif intensif

Quelle est la composition et la structure d’un toit végétal ?

Un toit végétalisé se compose :

  • de végétation. Les sédums, qui sont des plantes succulentes (Crassulacées), résistent bien aux variations importantes de température, à la sécheresse, au gel. Elles nécessitent peu d’entretien et s’étendent rapidement. On trouve également des graminées, des herbacées, des plantes vivaces sauvages et des arbustes nains et des arbustes pour les toits intensifs.
  • d’une couche de substrat composée d’éléments minéraux et organiques (roches volcaniques, tourbe…) où poussent les végétaux. Par exemple, un mélange de pouzzolane et d’éléments nutritifs (composte, tourbe blonde, écorce de pin).
  • d’une couche de filtrage pour retenir les particules fines du substrat.
  • d’un système de drainage (composé d’agrégats minéraux poreux : roches volcaniques, argiles ou schistes) pour éviter les excès d’eau.
  • d’un système de rétention d’eau pour les périodes sèches.
  • une barrière anti-racinaire qui empêche les racines de passer.
  • une structure portante qui porte l’ensemble du toit végétalisé, sachant que son poids peut fortement varier en cas de fortes pluies ou de chutes de neige.

schema toit vegetalise green roof composition structure

La construction d’un toit végétalisé en France doit suivre les normes de DTU (Documents Techniques Unifiés) pour la toiture.

Le toit végétal permet de lutter contre les ilôts de chaleur urbain estivaux

ilot chaleur urbain profil thermique regulation temperatureUn des avantages est la régulation thermique. Le toit végétalisé permet de lutter contre les ilots de chaleur urbain, l’été.

Ce phénomène correspond à une élévation localisée de température dans les zones urbaines par rapport à des zones rurales alentour. Les bâtiments et le sol absorbent le rayonnement solaire et le restituent la nuit sous forme de chaleur. La nuit, l’air en ville se refroidit plus lentement que dans les régions rurales. Comme on peut le voir sur la photo, l’agence des bâtiments, leurs propriétés radiatives jouent sur la température de l’air. La climatisation augmente cet effet en rejetant de l’air chaud à l’extérieur.  L’augmentation de température favorise les « smogs », les particules fines PM et donc les problèmes respiratoires.

Ces fortes chaleurs ont également un coup énergétique en terme de climatisation pour refroidir l’intérieur des bâtiments. Le rapport du Natural Resources Defense Council (NRDC) estime qu’à Los Angeles, chaque augmentation de 1°F (environ 0.56°C de différence)  équivaut à une augmentation du besoin énergétique de 2%.

Quels sont les facteurs qui jouent sur la chaleur ?

  • La présence ou non de points d’eau en ville. L’eau s’évapore quand il fait chaud. Ce changement d’état de l’eau liquide vers la vapeur d’eau consomme l’énergie dans l’environnement ambiant ce qui fait refroidir l’air ambiant. Par exemple, comme sur les photos ci-dessous, une chaussée aspergée d’eau fait diminuer de 10°C la température du sol (attention, je ne dis pas qu’il faut asperger le sol d’eau sinon merci le gaspillage d’eau !).
eau diminue temperature sol regulation thermique
L’eau diminue la température de la chaussée par évaporation.
  • la végétation effectue l’évapotranspiration : afin de réguler sa température et avec la photosynthèse, la plante rejette de l’eau sous forme de vapeur. Les zones d’ombres permettent aussi de lutter contre la chaleur.
  • la forme urbaine : l’agencement et la densité des bâtiments. Une densité élevée en bâtiments (bâtiments collés, rues étroites) favorise un maintien la chaleur.
  • les matériaux des bâtiments, des toitures. Certains matériaux renvoient les rayons du soleil (albédo) alors que d’autres les absorbent très bien.

L’absence de vent et un ciel dégagé sont les conditions idéales de formation d’un ilot de chaleur urbain.

Pelouse regule chaleur temperature
La pelouse joue le rôle de tampon thermique et diminue l’élévation de température due au soleil. Vue en caméra thermique. La végétation du toit joue ce même rôle.

Réguler la température d’une habitation

Jaffal et al. ont montré qu’un toit végétalisé permet de jouer le rôle de tampon thermique. En été, il permet de diminuer de 2°C la température intérieure et de plus de 20°C la température du toit lui-même. Les végétaux absorbent le rayonnement solaire et évacuent cette chaleur sous forme d’eau par évapotranspiration. En hiver, le toit végétalisé limite les pertes de chaleur vers l’extérieur. Cela permet donc de réduire la demande énergétique pour chauffer ou climatiser un bâtiment.

Dans leur étude, ils ont modélisé et comparé un toit standard à un toit extensif composé plantes succulentes (plantes de rocaille) avec un sol à 40% de matière organique (du compost) et de 60% de matériaux volcaniques (pozzolane) dans 3 climats différents : à Athènes, à La Rochelle et Stockholm. On peut donc constater que la température moyenne intérieur de l’habitation est plus faible dans le cas d’un toit végétalisé.

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L’impact de la végétation sur la régulation de la température est plus important dans les climats chauds. En plus, d’être un isolant thermique, les toitures végétales  isoleraient également du bruit.

Absorption du CO2, régulation des ruissellements, biodiversité … d’autres avantages

Les végétaux contribuent également à l’absorption des gaz à effet de serre comme le CO2 par la photosynthèse. Le rapport du NRDC conclue que 375g de CO2 sont absorbés par m² de toit végétalisé. Les végétaux permettent également d’améliorer la qualité de l’air en filtrant et fixant les particules polluantes.

Ils peuvent aider à mieux réguler les pluies diluviennes et les risques de fuites et d’innondations lors de tempêtes. Les toitures représentent entre 15 et 35% de la surface d’une ville d’après le rapport de la Direction de l’Environnement de Nice. L’eau de pluie qui tombe sur ces toits participe à l’engorgement des réseaux d’assainissement. Le toit végétalisé comme une éponge permet de réguler ce flux d’eau et de le stocker pour les plantes. Une autre partie de cette eau part par évapotranspiration et par les canalisations.

Les toits végétalisés aident également à diminuer la perte de biodiversité en ville. Les espèces végétales peuvent abriter des insectes, des invertébrés, des ruches ou des oiseaux pour les arbres.

L’inconvénient majeur est l’investissement financier de départ plus important que pour une toiture classique. En hiver, le toit végétal peut être moins esthétique. La construction de ce type de toiture nécessite des entreprises spécialisées avec une longue expérience. Le toit ne doit pas non plus être trop incliné et demande un entretien plus ou moins important.

 

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Sources :

Issa Jaffal, , Salah-Eddine Ouldboukhitine, Rafik Belarbi – A comprehensive study of the impact of green roofs on building energy performance – Renewable Energy Volume 43, July 2012, Pages 157–164

Justyna Czemiel Berndtsson – Green roof performance towards management of runoff water quantity and quality: A review – Ecological Engineering Volume 36, Issue 4, April 2010, Pages 351–360 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925857410000029

Natural Resources Defense Council (NRD  – Looking Up: How Green Roofs and Cool Roofs  Can Reduce Energy Use, Address Climate Change, and Protect Water Resources in Southern California – https://www.nrdc.org/sites/default/files/GreenRoofsReport.pdf

Météo France – L’îlot de chaleur urbain à Paris – http://www.meteofrance.fr/documents/10192/22603710/brochure_MF_APC_L_%C3%AElot_de_chaleur_urbain_%C3%A0_Paris_2013.pdf

Giguère, M. (2009). Mesures de lutte aux îlots de chaleur urbains : revue de littérature. Direction des risques biologiques, environnementaux et occupationnels, Institut national de santé publique Québec

ASSOCIATION POUR LE DEVELOPPEMENT ET L’INNOVATION EN VEGETALISATION EXTENSIVE DE TOITURE,  CHAMBRE SYNDICALE FRANÇAISE DE L’ETANCHEITE, SYNDICAT NATIONAL DU PROFILAGE DES PRODUITS PLATS EN ACIER, UNION NATIONALE DES ENTREPRENEURS DU PAYSAGE Règles Professionnelles pour la conception et la réalisation des terrasses et toitures végétalisées – Novembre 2007 http://www.adivet.net/images/stories/texte/07_11_rp_ttv.pdf

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