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Les avantages des toitures vertes

Les éléments qui composent la toiture verte

Les questions à se poser dans le cadre d'une rénovation

Les aides financières

 

 

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Les avantages des toitures vertes

 

Chaque année des espaces naturels sont sacrifiés en faveur du développement urbain et nous privent ainsi des bienfaits de la nature. Les toits verts peuvent régler bon nombre de problèmes auxquels sont confrontés les citadins, citons par exemple des problèmes de surchauffe en été, des problèmes de santé dus aux poussières et à la pollution, des problèmes de gestion d’eau…

Pour l’habitant:

  • Economie d’énergie

L’inertie thermique et la protection végétale permettent de maintenir la température du support de la toiture constante durant toute l’année. 
En été, les plantes de la toiture verte protègent l’immeuble contre les rayons solaires et atténuent les surchauffes grâce au phénomène de l’évapotranspiration. Une toiture verte diminuerait la température de 1,5°C et permettrait ainsi de limiter l'utilisation de la climatisation très énergivore!
En hiver, le substrat de la toiture verte offre un complément d’isolation, ce qui contribue à réduire les besoins en chauffage de l’immeuble. Remarquons que 25 % des déperditions thermiques se font par le toit il est donc indispensable de veiller préalablement à une isolation suffisante de la toiture plate (14 à 20 cm) avant de poser les différentes couches de la toiture végétale!

  • Protection de la membrane d’étanchéité du toit

Le soleil est l’ennemi numéro un de l’étanchéité de la toiture, le rayonnement ultraviolet durcit et dégrade le matériau. Grâce à la couverture végétale, l’étanchéité est protégée des ultraviolets, des infrarouges, de la grêle et des changements brusques de température, la durée de vie du matériau est ainsi au moins doublée.

  • Isolation acoustique

L’isolation acoustique de la toiture joue un rôle crucial dans la performance acoustique globale de l’enveloppe du bâtiment, la toiture verte a donc une influence favorable sur le confort acoustique.
La terre végétalisée est un très bon isolant acoustique. En effet, la loi de masse joue un rôle très important dans l’isolement aux bruits provenant de l’extérieur. Suivant l’épaisseur du substrat, on peut obtenir une isolation acoustique. Par exemple, une toiture légère ayant une masse surfacique de 40kg/m2 présente une isolation acoustique de 30 décibels si on lui ajoute une toiture verte extensive de 50kg/m2 on atteindra 90kg/m2 ce qui représente une isolation acoustique de 35 décibels.

  • Résistance au feu

Les toitures vertes peuvent retarder la propagation de l'incendie d’un toit vers l’immeuble et vice versa surtout dans le cas où le substrat est saturé d’eau. Néanmoins, les plantes sèches peuvent présenter un risque d’incendie, il est nécessaire de prévoir un système pour prévenir l’incendie sur la toiture verte. Il faut intégrer à intervalles réguliers des coupe-feu, composés de matériaux non combustibles tels que du gravier, dalles de béton (chemins dont la largeur se situe entre 50 et 100 cm) ou des plantes ignifugeantes (gorgées d’eau de 6 cm d’épaisseur au moins).
La législation belge impose des mesures de prévention des incendies, les paramètres suivants doivent être pris en compte:

- la résistance au feu des éléments;
- la réaction au feu des matériaux de finition; 
- la résistance du complexe toiture à l’exposition extérieure au feu.

Pour la ville :

  • La surchauffe en ville

Suite à l’accroissement des aires minérales en ville, le réchauffement du béton, de l’asphalte des rues réchauffe l’air de quelques degrés supplémentaires et crée ainsi un sentiment de malaise en ville.
Ce réchauffement de quelques degrés augmente la consommation d’électricité pour la climatisation et par conséquent la pollution.
Les toitures vertes interceptent les rayons solaires qui autrement seraient convertis en chaleur en se heurtant aux surfaces minérales.

Ainsi une toiture plate de bitume noire double la température ambiante alors que la toiture verte la réduit de moitié... Ce processus de rafraîchissement est dû à l'élaboration de la photosynthèse par les plantes; c'est le processus de l'évapo-transpiration des plantes dans leur substrat qui fonctionne un peu comme un frigo à l'envers en consommant le dioxyde de carbone et en produisant de l'oxygène. Ces avantages se combinent et favorisent la réduction du taux d'ozone...

  • Rétention des eaux pluviales

Les plantes ont la capacité d’absorber et de retenir les eaux de pluie, la toiture végétale accumule l’eau dont une partie est utilisée par les plantes, une autre évaporée (atmosphère moins sèche, plus saine) et enfin une autre évacuée vers les canalisations avec un retard permettant un bon écoulement plus uniforme. Ce retard permet d’éviter ainsi des inondations en sous-sol en cas de trop fortes pluies. Une toiture traditionnelle évacue un débit de pointe de 0,84 l/min/m2 alors qu’une toiture verte intensive n’en évacue que 0,22 l/min/m2.
Une toiture verte composée de 20 à 40 cm d’épaisseur de substrat peut retenir entre 10 et 15 cm d’eau ! En Allemagne, 13 municipalités acceptent de réduire leurs frais d’égout pluvial là où il y a des toitures vertes.

  • La purification de l’air

Les toitures vertes filtrent les fines particules en suspension dans l’air (poussières, pollens), les plantes absorbent les polluants atmosphériques comme le dioxyde de soufre ou l’oxyde d’azote et contribuent ainsi à l’amélioration de la qualité de l’air en ville.
Des études ont révélé que les rues en ville pourvues d’arbres ont de 10 à 15 % de particules en moins en suspension dans l’air que les rues dépourvues d’arbres. En ce qui concerne les toitures vertes, 10 m2 pourraient filtrer 2 kg de poussière par an !

  • La bio-diversité et la qualité de vie

La végétation contribue au maillage écologique et aux corridors dans les grandes villes et favorise ainsi la circulation et la survie des espèces.
Les toits verts extensifs peu perturbés par l’homme sont mieux protégés et peuvent alors devenir un lieu de prédilection pour les plantes sensibles au piétinement, pour certains oiseaux nichant au sol et enfin un habitat plus sûr pour les insectes.
Les toitures vertes ont également un impact sur la qualité de vie, elles apportent un environnement plus naturel et agréable surtout dans les quartiers urbains en manque d’espaces verts.


Les éléments qui composent la toiture verte

 

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CSTC, NIT 229
  • La structure portante

On peut concevoir de poser une toiture verte extensive sur tout type de bâtiment en béton, acier ou bois. Le poids de l’installation est de 90kg/m2 à l’état saturé d’eau, mais avec une végétation moins dense on peut s’en tirer avec 60, 40 ou 30kg/m2.
Le toit peut être plat ou incliné à maximum 35°, il est également recommandé de construire des terrasses avec une pente de 2 % afin de favoriser l’écoulement des eaux et ainsi réduire l’épaisseur de la couche drainante et donc le poids de l’installation.
Il est conseillé de consulter un architecte (qui peut se faire aider par un ingénieur-conseil pour les problèmes de résistance et de stabilité du support) et un entrepreneur d’étanchéité afin d’évaluer la qualité de l’étanchéité et vérifier que le bâtiment soit capable de supporter le poids du système choisi.

  • L’isolation

Si la toiture n’est pas isolée , il est impératif de l’isoler avant d’installer les différentes couches qui composent la toiture végétale. Il est recommandé de choisir l’option toiture chaude, c’est à dire que l’isolant se trouve sur le support et sous l’étanchéité (structure portante+pare-vapeur+isolation+étanchéité). L’épaisseur minimale recommandée pour isoler la toiture est de 14 cm.
L’isolant doit posséder une résistance à la compression adaptée à la charge permanente de la toiture surtout dans le cas des toitures intensives.
Pour une végétation extensive on utilisera des matériaux de classe de compressibilité P3 ou P4, pour une végétation intensive on utilisera des matériaux d’isolation de classe de compressibilité P4.

  • L’étanchéité

Il faut que la toiture soit très étanche avant de venir y poser de la végétation, les membranes les plus souvent rencontrées pour les toitures plates sont les membranes bitumeuses « roofing », il faut savoir que les étanchéités bitumineuses n’ont pas de résistance aux racines, l’utilisation d’adjuvants chimiques peut leur conférer cette résistance. La résistance aux racines peut aussi être augmentée si on double la couche ou si on ajoute une protection résistant aux racines comme par exemple, une feuille de polyéthylène de minimum 0,4 mm d’épaisseur.
Il existe aussi des membranes synthétiques le plus souvent en PVC (chlorure de polyvinyle) et les étanchéités liquides.

La toiture verte présente l’inconvénient qu’en cas de fuite l’étanchéité n’est pas accessible, le plus grand soin doit donc être apporté à la réalisation de celle-ci.
Il existe également un risque de perforation de l’étanchéité à cause du développement trop important des racines. Les étanchéités synthétiques ont une meilleure résistance aux racines à condition que les recouvrements soient homogènes, on recommande donc d’utiliser l’EPDM (caoutchouc synthétique) qui résiste bien aux racines, présente une élasticité importante et reste souple à des températures très basses.
Il est également important que la membrane d’étanchéité et l’isolant soient bien fixés pour résister au vent et la pente minimale de la face supérieure de l’étanchéité sera au moins de 1,5 % afin d’obtenir l’évacuation rapide des eaux.

  • La couche de drainage et de filtration

Une membrane de drainage de polyéthylène gaufré crée un espace de drainage de +/- 10 mm de hauteur et dirige l’eau de pluie vers le drain du toit ou vers les gouttières extérieures.
Afin que cette membrane ne soit pas obstruée par le substrat, on met un filtre (géotextile non-tissé) qui évite le colmatage de la couche de drainage avec les particules du substrat. Ce filtre retient les particules et laisse passer l’eau, il absorbe aussi de l’eau afin de créer un environnement humide pour les racines des plantes. Si les racines sont importantes, il faudra ajouter un autre géotextile anti-racines.

  • Le substrat de croissance

La qualité du substrat est très importante, il faut qu’il soit léger, résistant à la compaction et doit aussi retenir l’eau. Sa composition est généralement faite de compost végétal de feuilles ou d’écorces mélangé à des agrégats de pierres légères et absorbantes (3 à12 mm) comme la pierre volcanique, l’argile expansée, la pierre ponce…
Le substrat permet la fixation des plantes, le stockage d’eau, d’air, d’éléments minéraux et organiques, d’oligoéléments tous nécessaires à la survie des plantes et assure le transfert de tous ces éléments aux plantes. 
Pour une toiture verte intensive, la terre de jardin sert de base au substrat et doit être améliorée par l’ajout d’éléments organiques, d’éléments minéraux et d’éléments chimiques, dans ce cas on atteindra une épaisseur de substrat de +/-30 cm.
Pour une toiture verte extensive, afin de limiter le développement de la végétation, il est conseillé de choisir surtout des substrats composés d’éléments minéraux.

  • La végétation

Le plus souvent la végétation sera herbacée ou arbustive, elle doit être choisie en fonction du climat, de l’ensoleillement, de la pente du toit. Il est conseillé de privilégier les plantes vivaces et indigènes très résistantes aux températures extrêmes et qui se développent facilement pour couvrir le sol.

Il existe trois types de végétations:

- la végétation intensive élaborée: toiture jardin;
- la végétation intensive peu élaborée: toiture jardin légère;
- la végétation extensive: toiture végétalisée.

1) La toiture jardin

Pour ce type de toiture, il faut prévoir une épaisseur de substrat suffisante, on recommande 25 cm au moins. Ceci implique une charge permanente élevée (400 kg/m2) et donc une prise en compte de la toiture lors de la phase de conception du bâtiment et du calcul des structures. 
Le choix de plantes est quasi illimité, gazon, plantes basses, arbustes, arbres, cette panoplie permet de créer un espace très attrayant et accessible.
Les types de plantes utilisées: les feuillus, les plantes grimpantes, les conifères, les plantes en touffes ou à bulbes, les fleurs d’été, les plantes herbacées.

2) La toiture jardin légère

Ce type de toiture a une épaisseur de substrat réduite afin de diminuer le poids de la toiture, tous 
les types de végétations sont acceptés sauf les arbres et arbustes de trop grande taille.
Dans ce cas-ci la réalisation en rénovation peut-être envisagée, la pente de la toiture peut-être 
comprise entre 1 et 30°.

3) La toiture végétalisée

La végétation y est extensive, on y trouve des plantes de type mousses, sedums, plantes vivaces (durent des années et sont très résistantes).
Le substrat est très fin (quelques dizaines de millimètres) et ne demande pas d’apport d’eau et d’engrais. Son poids est de 60 kg/m2 en moyenne et peut être intégré dans le cadre d’une rénovation.
Les types de plantes utilisées : les lichens et algues, les mousses, les plantes succulentes, les plantes herbacées, les plantes aromatiques.

Ces plantes supportent la sécheresse et le froid, leur feuillage persistant varie de couleur selon les saisons. Afin de créer un bon micro-biotope optez pour des plantes aromatiques différentes comme la ciboulette, le crocus, le perce-neige,les oeillets...

caractéristiques

Toiture jardin

 

Toiture jardin légère

Toiture végétalisée

Epaisseur au dessus de l'étanchéité

≥ 0,25m

entre 0,10 et 0,25m

≤ 0,1m

Poids propre de la toiture verte saturée       

≥ 400kg/m2

entre 100 et 400 kg/m2

entre 30 et 100 kg/m2

Accessibilité

Oui

Oui

Non, sauf aménagement spécial

Pente du support

de 1 à 6°

de 1 à 30°

de 1 à 35°

Entretien

important

moyen

faible

- Réalisation en rénovation

- Réalisation en neuf

Impossible

Etude préalable

Parfois

Etude préalable

oui

oui

 


Tableau comparatif des différents types de toitures vertes

 

Toiture intensive

Toiture extensive

Avantages

- Grande diversité de plantes et biodiversité

- Bonnes propriétés isolantes

- Accessible et permet des fonctions variées

- Efficacité énergétique et rétention des eaux pluviales

- Grande durée de vie de la membrane d’étanchéité

- Léger

- Faible entretien et durable

- Pas d’expertise technique importante

- Peu onéreux

- S’intègre bien à des travaux de rénovation

Inconvénients          

- Grande charge sur le toit

- Nécessite des systèmes d’irrigation et de drainage

- Grands coûts d’entretien

- Expertise technique importante

 

- Rétention des eaux moindre

- Choix de plantes plus restreint

- Rarement accessible

- Pas très attrayant en hiver

 

 

 

 

Avantages et inconvénients des différents types de toitures vertes

 

 

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Représentation schématique des différents types de toiture verte, CSTC NIT 229

 

→ Il est important de s’assurer que la toiture verte ne soit pas soulevée par le vent, aux endroits où la couche de substrat est plus mince (par exemple les coins et rives) il faut prévoir un lestage supplémentaire en disposant par exemple du gravier.
Dans le cas des toitures jardin, la présence d’arbres demande un ancrage spécifique (filets ou treillis d’armature), dans la plupart des cas la technique des haubans est la plus efficace (voir coupe ci-dessous).

 

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1. Plaque en béton lourd
2. Câble
3. Relevé d’étanchéité
4. Ancrage au bâtiment

            

Exemple d'ancrage d'un arbre, CSTC NIT 229

 


 

Les questions à se poser dans le cadre d'une rénovation

→ La structure portante peut-elle reprendre la charge permanente de la toiture verte ?
→ L’étanchéité est-elle encore de bonne qualité ?
→ La pente de la toiture est-elle adéquate ?
→ L’isolant est-il suffisamment résistant aux sollicitations mécaniques ?

 


 Les aides financières

Il existe des primes communales et régionales pour le placement des toitures vertes. Plus d'info sur la page synthèse des primes:

http://www.curbain.be/fr/primes-et-fiscalite/primes-subventions/primes-et-aides-communales

 

Sources

- CSTC, NIT 229

- www.cebq.org/documents/Lignesdirectricesdeconceptiondetoitsverts.pdf

- www.bruxellesenvironnement.be

 

Avec le soutien de la Région de Bruxelles-Capitale

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