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Comportement thermique d’une toiture végétalisée
                                         Performances & Intérêt d’une toiture végétalisée




                                                                            Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de
                                                                            la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation
                                                                            Commerciale - Pas de Modification 3.0 non transposé.
                      www.sunsquare.fr

Mesures sur toiture végétalisée                                                                                      13/09/2012           1
Plan de présentation
                     -    Méthodologie, positionnement des capteurs
                     -    Résultats des mesures
                     -    Analyses
                     -    Conclusions et recommandations

                     Contexte de l’étude
                     - Peu d’informations disponibles sur le comportement thermique des
                       toitures végétalisées
                     - Améliorer la connaissance de la contribution des toitures végétales à
                       la performance thermique et au confort des bâtiments
                     - Etayer la réputation de « contribution à l’inertie du bâtiment » et
                       « d’amélioration de l’isolation »




Mesures sur toiture végétalisée                                                   13/09/2012   2
Méthode
                      L’étude concerne la toiture du collège Guillaume Budé à Paris (7 rue Jean Quarré, Paris 19).
                      Ce bâtiment dispose des zones végétalisées et de zones gravillonnaires.
                      Des capteurs de températures ont été placés sur les toitures végétalisées et gravillonnaires ainsi qu’à
                      l’intérieur des locaux.
                      Les mesures ont été réalisées du 11 au 28 août 2009.

                      Localisation des capteurs:

                           Photo de la toiture avec les zones   Implémentation des capteurs zone 1 –    Implantation des capteurs zones 2 et 3 –
                           végétalisées et non végétalisées             Détail de la zone 1                     Détail des zones 2 et 3




Mesures sur toiture végétalisée                                                Description de l’étude                          13/09/2012          3
Méthode
                      Installation des capteurs:

                                   Zones 1 et 2 (toiture végétalisée)                            Zone 3 (toiture graviers)




Mesures sur toiture végétalisée                                         Description de l’étude                           13/09/2012   4
Disposition des capteurs extérieurs:

                       Capteur sous couche de drainage (même
                                                                     Capteur sous le substrat de la
                      mise en œuvre sous gravier de la partie non                                        Capteur (O) en surface de la végétation
                                                                              végétation
                                     végétalisée)




                      Capteurs thermohygrométriques protégé et
                                                                    Boitier d’acquisition n°1 (Zone 1)   Boitier d’acquisition n°2 (Zone 2 et 3)
                                    non protégé




Mesures sur toiture végétalisée                                                 Description de l’étude                       13/09/2012            5
Disposition des capteurs intérieurs:

                  Capteur de température du   Enregistreur dans le faux                                  Thermohygromètre d’ambiance
                                                                           Thermohygromètre d’ambiance
                           plafond                     plafond                                             (Zone 1 – Couloir devant la
                                                                                (Zone 2 – Salle 310)
                     (Zone 3 – Salle 311)       (Zone 3 – Salle 311)                                               salle 318)




Mesures sur toiture végétalisée                                           Description de l’étude                   13/09/2012            6
Données météorologiques




Mesures sur toiture végétalisée                  Données météo   13/09/2012   7
Résultats des mesures

                       Températures extérieures et T° sur les zone 1-2 (végétalisées):




               Légende des relevés de température




Mesures sur toiture végétalisée                                         Résultats des mesures   13/09/2012   8
Résultats des mesures

                       Comparaison de la zone 2(végétalisée) et de la zone 3 (non végétalisée):




               Légende des relevés de température




Mesures sur toiture végétalisée                                        Résultats des mesures      13/09/2012   9
Analyses des mesures

                       Influence du substrat:



                                  ΔT ≤ 6°C




                 Le graphique montre les températures entre la végétalisation et la pouzzolane (zone 2) et sous les
                 graviers (zone 3).
                 Nous voyons que les pics des températures sous substrat est moins grands que sous gravier.
                 L’amortissement des pics de température peut aller jusqu’à 6°C (voir 1er pic). Nous n’observons en
                 revanche pas de déphasage.
                 Avant la couche de pouzzolane, la t° est déjà moins importante sous la végétalisation que sous la couche
                 de gravier!




Mesures sur toiture végétalisée                                      Analyse des mesures                   13/09/2012       10
Analyses des mesures

                       Influence du système végétalisé complet:




                    Amortissement des amplitudes maximales moyen par le système de végétalisation de 10°C par rapport à
                    la température sous graviers. Cette amortissement peut aller jusqu’à 15°C.
                    Déphasage de 2h55 entre pic de température sous graviers et pic de température sous couche drainante.




Mesures sur toiture végétalisée                                      Analyse des mesures                  13/09/2012        11
Analyses des mesures

                        Influence du système sur la température sous plafond :




                    -    Le système de végétalisation, du moins au niveau de la zone 2, ne semble amortir en rien l’amplitude
                         des températures.
                    -    Pratiquement pas de différences de t° sous plafond entre la zone végétalisée et non végétalisée (rôle
                         de l’isolation et inertie de la dalle de béton)
                    -    Déphasage important en durée mais faible en amplitude. Difficile à expliquer (précision du capteur,
                         effet de la dalle, présence de la végétalisation…)




Mesures sur toiture végétalisée                                         Analyse des mesures                    13/09/2012        12
Analyses des mesures

                       Influence du système sur la température intérieure :




                   Température sous plafond des zones 2 et 3 similaires et fonctionnement (apports internes et ventilation)
                   identiques mais apports solaires différents => Ecarts de t° de 2 à 4°C!

                   Zone 1 exposée au nord: Apports solaires plus faibles.




Mesures sur toiture végétalisée                                         Analyse des mesures                 13/09/2012        13
Conclusions des mesures

                  -    La végétalisation permet d’abaisser significativement la température au niveau de la membrane
                       d’étanchéité
                  -    Le transfert de chaleur via la dalle entre zone végétalisée et gravillonnaire peut perturber les
                       mesures. Des zones nettement séparées auraient supprimé ce biais.
                  -    En revanche, la température intérieur de la dalle de plafond n’est pratiquement pas influencée
                       par la végétalisation (rôle de l’isolation et de l’inertie de la dalle) => La contribution de la toiture
                       végétalisée aux performances d’isolation est faible si la toiture dispose déjà d’une isolation
                  -    Bonne protection de l’étanchéité aux variations de T° et au rayonnement solaire =>
                       Augmentation de la durée de vie de l’étanchéité


                  Perspectives
                  -    Réalisation de mesures équivalentes sur des structures plus légères (moins d’inertie), avec ou
                       sans isolation
                  -    Evaluation du comportement hydrique (mesure de l’humidité du substrat, précipitations, débit
                       de fuite de la toiture)
                  -    Réalisation d’une analyse en coût global pour étudier l’intérêt de l’investissement dans une
                       toiture végétalisée par rapport à un remplacement précoce de l’étanchéité
                  -    Etudier l’intérêt urbain (conditions hygrothermiques) de la végétalisation des toitures
                       (Modélisation Envi-Met)
                  -    Campagne de mesures in situ (comparaisons de rues avec et sans arbres, mesures des
                       températures en fonction de l’écartement à la toiture végétalisée)




Mesures sur toiture végétalisée                                          Conclusions des mesures                   13/09/2012     14

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Toitures végétalisées suivi intéret web

  • 1. Comportement thermique d’une toiture végétalisée Performances & Intérêt d’une toiture végétalisée Cette œuvre est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 3.0 non transposé. www.sunsquare.fr Mesures sur toiture végétalisée 13/09/2012 1
  • 2. Plan de présentation - Méthodologie, positionnement des capteurs - Résultats des mesures - Analyses - Conclusions et recommandations Contexte de l’étude - Peu d’informations disponibles sur le comportement thermique des toitures végétalisées - Améliorer la connaissance de la contribution des toitures végétales à la performance thermique et au confort des bâtiments - Etayer la réputation de « contribution à l’inertie du bâtiment » et « d’amélioration de l’isolation » Mesures sur toiture végétalisée 13/09/2012 2
  • 3. Méthode L’étude concerne la toiture du collège Guillaume Budé à Paris (7 rue Jean Quarré, Paris 19). Ce bâtiment dispose des zones végétalisées et de zones gravillonnaires. Des capteurs de températures ont été placés sur les toitures végétalisées et gravillonnaires ainsi qu’à l’intérieur des locaux. Les mesures ont été réalisées du 11 au 28 août 2009. Localisation des capteurs: Photo de la toiture avec les zones Implémentation des capteurs zone 1 – Implantation des capteurs zones 2 et 3 – végétalisées et non végétalisées Détail de la zone 1 Détail des zones 2 et 3 Mesures sur toiture végétalisée Description de l’étude 13/09/2012 3
  • 4. Méthode Installation des capteurs: Zones 1 et 2 (toiture végétalisée) Zone 3 (toiture graviers) Mesures sur toiture végétalisée Description de l’étude 13/09/2012 4
  • 5. Disposition des capteurs extérieurs: Capteur sous couche de drainage (même Capteur sous le substrat de la mise en œuvre sous gravier de la partie non Capteur (O) en surface de la végétation végétation végétalisée) Capteurs thermohygrométriques protégé et Boitier d’acquisition n°1 (Zone 1) Boitier d’acquisition n°2 (Zone 2 et 3) non protégé Mesures sur toiture végétalisée Description de l’étude 13/09/2012 5
  • 6. Disposition des capteurs intérieurs: Capteur de température du Enregistreur dans le faux Thermohygromètre d’ambiance Thermohygromètre d’ambiance plafond plafond (Zone 1 – Couloir devant la (Zone 2 – Salle 310) (Zone 3 – Salle 311) (Zone 3 – Salle 311) salle 318) Mesures sur toiture végétalisée Description de l’étude 13/09/2012 6
  • 7. Données météorologiques Mesures sur toiture végétalisée Données météo 13/09/2012 7
  • 8. Résultats des mesures Températures extérieures et T° sur les zone 1-2 (végétalisées): Légende des relevés de température Mesures sur toiture végétalisée Résultats des mesures 13/09/2012 8
  • 9. Résultats des mesures Comparaison de la zone 2(végétalisée) et de la zone 3 (non végétalisée): Légende des relevés de température Mesures sur toiture végétalisée Résultats des mesures 13/09/2012 9
  • 10. Analyses des mesures Influence du substrat: ΔT ≤ 6°C Le graphique montre les températures entre la végétalisation et la pouzzolane (zone 2) et sous les graviers (zone 3). Nous voyons que les pics des températures sous substrat est moins grands que sous gravier. L’amortissement des pics de température peut aller jusqu’à 6°C (voir 1er pic). Nous n’observons en revanche pas de déphasage. Avant la couche de pouzzolane, la t° est déjà moins importante sous la végétalisation que sous la couche de gravier! Mesures sur toiture végétalisée Analyse des mesures 13/09/2012 10
  • 11. Analyses des mesures Influence du système végétalisé complet: Amortissement des amplitudes maximales moyen par le système de végétalisation de 10°C par rapport à la température sous graviers. Cette amortissement peut aller jusqu’à 15°C. Déphasage de 2h55 entre pic de température sous graviers et pic de température sous couche drainante. Mesures sur toiture végétalisée Analyse des mesures 13/09/2012 11
  • 12. Analyses des mesures Influence du système sur la température sous plafond : - Le système de végétalisation, du moins au niveau de la zone 2, ne semble amortir en rien l’amplitude des températures. - Pratiquement pas de différences de t° sous plafond entre la zone végétalisée et non végétalisée (rôle de l’isolation et inertie de la dalle de béton) - Déphasage important en durée mais faible en amplitude. Difficile à expliquer (précision du capteur, effet de la dalle, présence de la végétalisation…) Mesures sur toiture végétalisée Analyse des mesures 13/09/2012 12
  • 13. Analyses des mesures Influence du système sur la température intérieure : Température sous plafond des zones 2 et 3 similaires et fonctionnement (apports internes et ventilation) identiques mais apports solaires différents => Ecarts de t° de 2 à 4°C! Zone 1 exposée au nord: Apports solaires plus faibles. Mesures sur toiture végétalisée Analyse des mesures 13/09/2012 13
  • 14. Conclusions des mesures - La végétalisation permet d’abaisser significativement la température au niveau de la membrane d’étanchéité - Le transfert de chaleur via la dalle entre zone végétalisée et gravillonnaire peut perturber les mesures. Des zones nettement séparées auraient supprimé ce biais. - En revanche, la température intérieur de la dalle de plafond n’est pratiquement pas influencée par la végétalisation (rôle de l’isolation et de l’inertie de la dalle) => La contribution de la toiture végétalisée aux performances d’isolation est faible si la toiture dispose déjà d’une isolation - Bonne protection de l’étanchéité aux variations de T° et au rayonnement solaire => Augmentation de la durée de vie de l’étanchéité Perspectives - Réalisation de mesures équivalentes sur des structures plus légères (moins d’inertie), avec ou sans isolation - Evaluation du comportement hydrique (mesure de l’humidité du substrat, précipitations, débit de fuite de la toiture) - Réalisation d’une analyse en coût global pour étudier l’intérêt de l’investissement dans une toiture végétalisée par rapport à un remplacement précoce de l’étanchéité - Etudier l’intérêt urbain (conditions hygrothermiques) de la végétalisation des toitures (Modélisation Envi-Met) - Campagne de mesures in situ (comparaisons de rues avec et sans arbres, mesures des températures en fonction de l’écartement à la toiture végétalisée) Mesures sur toiture végétalisée Conclusions des mesures 13/09/2012 14