Toiture végétale

Le principe de la toiture végétale existe depuis la préhistoire. Il consiste à recouvrir d'un substrat végétalisé un toit plat ou à faible pente.



Catégories :

Toit - Écoconstruction - Architecture et urbanisme du développement durable - Développement durable - Couverture (construction)

Définitions :

  • (toit vert)  : est une toiture étudiée pour l'implantation de végétaux dans le cadre d'une couverture respectant les traditions ou l'aménagement d... (source : immo-bois)
Bøur, aux îles Féroé
Toiture extensive de sédums, utile et pédagogique (centre d'interprétation de la Nature, Parc national du Biesbosch, Pays-Bas)
Norðragøta (îles Féroé)
Reconstitution d'habitations Viking au Labrador
L'architecture militaire pour des raisons de camouflage ou de protection contre les obus a utilisé la terre et la végétation en couverture
Toit vert de type «culture intensive» à Manhattan
La végétalisation du toit contribue à l'intégration paysagère
Village islandais de Kvivik (1900)
Graminées sur habitat respectant les traditions, Musée des traditions d'Oslo
Des graines d'érables germent dans la mousse qui couvre ce chaume, mais meurent en été lorsque le substrat sèche
Les jardins de Babylone, une des sept merveilles du monde
Toit vert (gazon et trèfle) des pavillons Lassonde de l'École Polytechnique de Montréal
Toit vert des Galeries du Parc, à Montréal
Toiture végétale de l'hôtel-de-ville de Chicago
Toiture végétale de la California Academy of Sciences, à San Francisco
Terrasse d'agrément, avec jardin de sédum et buissons, East Asia Institute à Ludwigshafen (Allemagne)
Toiture et chemin de promenade sur le toit de l'Université des arts et cultures de Shizuoka (Japon)
Toit végétal, dans l'ancienne ville de Dali (Montagnes du Yunnan, Chine)

Le principe de la toiture végétale (aussi : toit vert ou toit végétalisé) existe depuis la préhistoire. Il consiste à recouvrir d'un substrat végétalisé un toit plat ou à faible pente (jusqu'à 35° et rarement plus, au-delà, on parlera de mur végétalisé).

De nombreuses expériences conduites en Europe (depuis les années 1970 en particulier en Allemagne, Pays-Bas, Suisse, pays scandinaves, et depuis peu en Belgique, France, etc. ) ont montré que pour des objectifs esthétiques ou de durabilité, comme dans la perspective de restauration ou protection de la biodiversité[1] et de l'Environnement en milieu urbain (en particulier concernant la qualité de l'air et l'atténuation des îlots de chaleur urbaine), l'aménagement d'un «écotoit» se révélait intéressant.

Plusieurs entreprises spécialisées ont mis au point des dispositifs complets de verdissement des toitures, fiables et performants. Elles proposent toutes sortes de dispositifs, allant des tapis pré-végétalisés à la station d'arrosage automatisée. L'intégration d'un toit vert dans le bâtiment sera d'autant mieux réussie si elle est envisagée dès la conception du bâtiment, mais elle est cependant réalisable sur des constructions déjà existantes.
Les coûts d'entretien et surcoûts de construction sont faibles, en comparaison des services rendus, en particulier pour les terrasses plantées en extensif qui ne nécessitent qu'un nettoyage annuel des écoulements, aucun arrosage et un entretien particulièrement réduit. Cette technique, qui est idéalement au point et assez aisée à mettre en place, ne provoque pas l'altération du bâtiment. Au contraire, la stabilité et l'étanchéité des toitures végétalisées sont supérieures aux toitures plates classiques.

Histoire

Historiquement, la construction de toitures végétales se fait de manière respectant les traditions dans plusieurs pays scandinaves et européens. Le principe utilisé depuis des millénaires dans la zone paléarctique, qui fait toujours partie des traditions des Amérindiens d'Amérique du Nord, est le suivant :
Un épais mélange de terre et de végétaux herbacés enracinés permettait de réaliser des toitures assez bien isolées, étanches à l'air ainsi qu'à l'eau, résistantes au vent et au feu, le tout se faisant avec des matériaux aisément disponibles localement. Ces lourdes toitures exigent de solides charpentes et une couche protectrice positionnée entre la partie végétalisée et la charpente pour que cette dernière ne pourrisse pas. Pour ce faire, on utilise habituellement par exemple des tuiles de bois peu putrescibles, ou plus fréquemment des plaques d'écorce déroulée de bouleau. La construction moderne utilise des bâches spéciales en matière plastique (avec feutre antiracine le cas-échéant) ou des éléments étanches thermosoudés ou collés non métalliques.

Allemagne

Grâce aux aides gouvernementales, les Allemands de l'Ouest furent les pionniers des toits végétaux modernes dès les années 1960. Durant les années 1995 à 2005, à peu près 10 % des toits allemands nouvellement fabriqués ont été végétalisés. Dans certaines villes (Hambourg, Stuttgart), durant un certain temps, le surcoût a été remboursé ou fortement subventionné par la commune, qui y trouvait son intérêt, ces toitures lui évitant d'agrandir les égouts devenus trop petits pour absorber le ruissellement lié aux fortes pluies sur des sols de plus en plus imperméabilisés ; grâce au pouvoir «tampon» du substrat végétalisé sur les pluies.
Des fabricants allemands vendent les garages directement apportés avec leur terrasse ou toiture végétalisée. Actuellement, un dispositif de points «bonus» accorde une réduction de taxe environnementale aux promoteurs immobiliers qui utilisent les toits végétaux. Les assureurs allemands notent que les terrasses végétalisées sont moins sources de sinistres que celles couvertes de goudron ou de cailloux, car le bâtiment subit des chocs thermiques particulièrement atténués.

Canada

Au Canada, les projets commerciaux et résidentiels incluant des toits végétaux sont toujours peu nombreux (une vingtaine au Québec), mais les produits et l'expertise sont désormais disponibles. Il y aurait, parmi les baby-boomers, une certaine popularité des toits-jardins, sortes de prés fleuris pour condominium ou appartement de ville.

Parmi les toitures végétalisées les plus connues, on note celles du Mountain Equipment Co-op de Toronto et des Pavillons Lassonde, de l'École polytechnique de Montréal, du 740 Bel-Air, les locaux de la gendarmerie royale du Canada, le Cégep de Rosemont et la bibliothèque de Bromont à Montréal. La bibliothèque publique de Vancouver possède au dessus du neuvième étage un jardin de 1 850 m², conçu par la paysagiste Conelia H. Oberland en 1995.

Japon

Au Japon, la ville de Tokyo exige que toute construction occupant plus de 10 000 pieds carrés de terrain soit couverte de végétaux sur 20 % de sa surface.

États-Unis

Les toits «vivants» ne sont pas une nouveauté en Amérique du Nord. Dans la seconde moitié du XIXe siècle des mottes de gazon de la grande prairie américaine recouvraient fréquemment les maisons. Aux États-Unis, les toitures vertes ont longtemps été associées à des concepts marginaux d'architecture bio-climatique, enfouie et recouverte de terre. Cette architecture d'abri anti-atomique n'avait pas connu une grande popularité. La venue de nouveaux dispositifs de culture plus légers et les nouveaux enjeux environnementaux ont relancé l'intérêt pour ces toitures. On parle désormais de toitures durables qui ajoutent une qualité de vie aux immeubles résidentiels urbains. L'association Green Roofs for Healthy Cities regroupe des paysagistes qui encouragent l'aménagement de toitures végétales[2].

Le maire Richard M. Daley a fait de Chicago la première ville d'Amérique du Nord en matière de «toits verts» grâce à des incitations fiscales qui ont été mises en place depuis le début des années 2000[2]. Ils se développent aussi dans l'agglomération et l'état de New York qui subventionne ces projets[2]. L'une des plus grandes toitures végétales américaines est celle de l'usine du Ford River Rouge Complex (Dearborn, Michigan)  ; elle mesure 42 000 m² et fut conçue par l'architecte-paysagiste William McDonough. Quant à celle du Millennium Park Garage de Chicago, elle couvre sur quelque 99 000 m². Parmi les autres réalisations de ce type aux États-Unis, on peut citer le siège social de Gap (San Bruno (Californie)), le siège de l'American Society of Landscape Architects à Washington, D. C. , la Ballard Library de Seattle, la California Academy of Sciences de San Francisco ou encore le siège de Weyerhæuser (Washington).

France

La France a pris un certain retard comparé à ses voisins.

Depuis 2006, la ville de Paris rend le mur et/ou la toiture végétalisé (s) obligatoire (s) si une demande de permis de construire ne prévoit pas un taux suffisant d'espaces végétalisés au sol.

Début 2007, on compte à Paris, plus de 40 murs pignons végétalisés [3].

Suisse

Orpins, insectes et oiseaux colonisent le toit d'un hôpital de Bâle, en Suisse. La végétation y est obligatoire sur tout nouveau toit plat.

Autriche

En Autriche, comme en Suisse ou en Allemagne, des lois locales rendent les toits verts obligatoires sur les toitures présentant une inclinaison propice.

Avantages

La mise en place de ces terrasses et toitures plantées présente un certain nombre d'avantages parmi lesquels certains sont d'utilité publique. Les avantages des toitures végétales sont destinés tant aux propriétaires qu'à la société dans son ensemble.

Intérêt écologique et sanitaire

Impact technique

Un impact technique sur la durabilité et le confort du bâtiment. En effet, les toitures végétalisées offrent :

Impact paysager

Judicieusement conçues, les toitures végétalisées redonnent aux villes, surtout industrielles, une indéniable valeur esthétique et valorisent l'habitat en offrant une bonne solution pour que le bâtiment s'intègre dans son environnement.

Impact sur la santé

Amélioration de la qualité de l'air (hygrométrie, poussières, toxiques). La végétation supplémentaire apportée par les toits végétaux crée un apport d'oxygène dans les villes tout en filtrant bon nombre de polluants atmosphériques tels le dioxyde de soufre ou l'oxyde d'azote. De plus, les végétaux retiennent la poussière et diminuent la quantité de particules en suspension dans l'air.

Impact social

Les toitures végétalisées contribuent à rendre la ville plus «calme», moins stressante. Les habitants retrouvent une certaine harmonie urbanisme-nature.

Coût et impacts économiques

Selon le CSTB, en 2008 et en France ;

Sur les toits verts, le substrat et la végétation servent d'isolant thermique. Les températures y varient modérément, réduisant jusqu'à 20 % les coûts de chauffage ou de refroidissement des immeubles localisés en dessous.

De plus, les écotoits contribuent secondairement à une réduction des dépenses de santé, de nettoyage (des poussières dans la rue par exemple, qui, à cause de leur quantité et de leur relative toxicité commencent à poser des problèmes d'élimination et de stockage), des dépenses d'entretien et de réparation dues aux inondations, aux pollutions dues aux crues subites génèrées par l'imperméabilisation des sols, aux dysfonctionnements des réseaux d'eaux pluviales ou d'égout, des stations d'épuration, etc.

L'ajout d'un toit végétal offre quelquefois une aire extérieure additionnelle aux occupants, ce qui en zone urbaine ajoute une plus-value pour la vente ou la location. Pour les édifices à bureaux, le toit-terrasse vert ajoute du prestige aux entreprises qui y ont un accès direct. Cet espace vert extérieur devient un reflet de l'engagement social et/ou environnemental de l'entreprise. L'espace vert extérieur crée aussi un climat propice aux rencontres ainsi qu'aux bonnes relations entre les employés.

Pour un bâtiment public (école, lieu de travail, etc. ), les coûts sont aussi compensés par le fait qu'un tel environnement augmente la productivité de ses occupants de 5 à 15 %, alors que la construction représente 2 % des coûts à long terme et la masse salariale, 92 % (le 6 % restant est pour l'exploitation du bâtiment). [5]

Des restrictions importantes

L'ajout d'un substrat de culture et de végétaux nécessite une structure suffisamment forte du toit, une étanchéité idéale, une pente assez faible et un accès facile pour l'entretien durant les premières années...

Éléments d'un toit vert

Un toit vert ou végétal est constitué principalement de cinq composantes. En partant du support de toit, on retrouve :


L'épanouissement des plantes du toit végétal prend quelques années.

Structure portante

Elle peut être en béton, acier ou bois et doit supporter le poids de l'installation prévue qui peut doubler ou alors tripler quand elle est gorgée d'eau en cas de pluie ou de fonte de la neige accumulée.

Le toit peut être plat ou incliné (35° au maximum). Il est recommandé de construire des terrasses avec une pente minimale de 1 à 2 %, pour diminuer l'épaisseur de la couche drainante et par conséquent le poids de la structure.

Étanchéité

Comme pour toute toiture, elle est principale. L'importance de la couche d'étanchéité ne doit jamais être sous-estimée ; une terrasse végétalisée bien faite fuit nettement moins que si elle ne l'était pas, mais les coûts de réparation d'une fuite sont fréquemment au moins doublés comparés aux toitures-terrasses classiques. Le complexe isolant doit être résistant à la compression ainsi qu'aux racines.

Les membranes bitumineuses SBS (peut-être APP) sont les plus adaptées, mais dans leurs versions "anti-racine" seulement. Elles offrent une épaisseur plus importante que leurs sœurs synthétiques et présentent moins de problème de recyclage selon leurs promoteurs. L'application en deux couches d'une membrane anti-racine est recommandée.

Il est aussi envisageable de mettre en œuvre des étanchéités en polyoléfine dites TPO ou FPO (cartouche éthylène propylène + polypropylène), le caoutchouc synthétique (EPDM) et le PVC.

Les choix des espèces, le type de drainage (barrière composée d'une couche d'air) et l'entretien régulier rendent inutile le traitement herbicide inclus dans le bitume. Cependant, la réglementation exige l'ajout d'une couche anti-racine car les fabricants d'étanchéité utilisent du bitume qui est une base "attirant" les racines.

Les essais faits en Allemagne par le FLL sont les meilleurs indicateurs de performance des dispositifs disponibles en Europe.

Remarque : Selon l'épaisseur et le type de substrat et le climat local, certaines plantes doivent être proscrites. Ceux qui veulent faciliter la biodiversité chercheront à y faciliter les espèces plus locales, mais adaptées à ces «milieux extrêmes» particulièrement secs et chauds au plus fort de l'été et exposés aux chocs thermiques de forte amplitude.

Les rouleaux «pré-végétalisés» peuvent être réenroulés pour contrôle ou réparation de l'étanchéité. Certaines terrasses sont couvertes de plantes en godets qu'on peut enlever ou déplacer.

La couche de drainage et de filtration

Selon l'inclinaison de toit, la résistance de la structure portante et l'épaisseur et la nature du substrat, une couche drainante peut être mise en œuvre. C'est le plus fréquemment du polyéthylène gaufré qui crée un espace de drainage d'environ 10 mm de hauteur dirigeant l'eau de pluie vers le drain du toit ou vers les gouttières extérieures. Pour éviter son colmatage par des particules du sol/substrat, il est peut-être envisageable de lui adjoindre un filtre géotextile non-tissé qui retient les fines particules du sol et laisse l'eau s'égoutter. Ce géotextile absorbe aussi l'eau qui la traverse, offrant un milieu humide pour les racines des plantes. Cependant, le non-tissé offre peu de résistance aux racines qui le pénètrent en réduisant son efficacité. On le recouvre par conséquent le plus souvent toujours d'un autre géotextile traité anti-racine.

Le substrat de croissance

Le substrat doit être léger et résistant à la compaction tout en retenant l'eau. Sa composition est le plus souvent un mélange de terre et/ou de compost végétal de feuilles ou d'écorces mélangé à des agrégats de pierres légères et absorbantes (pierre ponce, matériau expansé, peut-être récupération de déchets de tuiles broyés.. ) ayant un diamètre de 3 à 12 mm. Les agrégats représentent un volume variant de 40 à 70 % du substrat de culture selon l'épaisseur de substrat, de l'irrigation (si engazonnement) et du type de culture souhaité. L'épaisseur totale du substrat peut ainsi être réduite à uniquement 10 cm d'épaisseur, ou alors moins pour les rouleaux prévégétalisés de sédums. 15 cm est en zone tempérée l'épaisseur minimale convenant aux plantes particulièrement résistantes au gel. 15 cm sont nécessaires pour bénéficier d'une plus grande variété de plantes.

Ses capacités de rétention en eau, de perméabilité, de résistance à l'érosion, de densité conditionnent le bon fonctionnement du dispositif.

Pour les toitures de graminées, les architectes paysagistes ont longtemps recommandé un minimum de 30 cm de terre sur les toits végétaux, mais la terre devient particulièrement lourde quand elle est saturée d'eau (environ 1, 6 tonne par mètre cube, ou 160 kg par mètre carré pour une épaisseur de 10 cm) avec des risques de dommages à l'étanchéité ainsi qu'à la structure d'un immeuble classique si elle n'a pas été soigneusement renforcée. Le milieu étant moins favorable aux vers de terre, la terre tend à se compacter, évacuant l'oxygène indispensable à la survie des plantes. Les erreurs passées incitent à attacher la plus grande importance au substrat qui doit permettre la vie des plantes, sans recherche de productivité (laquelle demanderait un entretien accru).

La couche végétale

Techniquement, l'ensemble des plantes peuvent pousser sur les toits mais certaines peuvent nécessiter des soins constants pour les préserver d'un soleil permanent, du gel et des grands vents. Dans la majorité des cas, la végétation ne sera qu'herbacée ou arbustive. Elle sera choisie selon le climat de la région, de l'ensoleillement, de la pente du toit, de l'épaisseur du substrat, etc. Généralement, on devrait privilégier des plantes vivaces et autochtones particulièrement résistantes aux températures extrêmes et qui s'implanteront rapidement pour couvrir les surfaces de sol pour diminuer son assèchement par le soleil et le vent. Les plantes couvre-sols ont aussi l'avantage de laisser peu de place aux herbes sauvages ou indésirables et de diminuer l'entretien. Les plantes alpines et rudérales conviennent idéalement à cet usage.

Les plantes à privilégier peuvent être :

Plantation extensive ou intensive

Selon l'épaisseur de substrat et le degré d'arrosage souhaité, on pourra faire une plantation de type extensive, semi-extensive ou intensive.

Plantation extensive

Il s'agit d'un type de plantation sur substrat de 10 à 15 cm d'épaisseur qu'on ne veut pas obligatoirement arroser, sauf peut-être en cas de sécheresse prolongée. Cette plantation utilise en particulier des couvre-sols particulièrement rustiques capables de supporter des sécheresses et qui prennent rapidement de l'expansion pour ombrager le sol et le stabiliser par leurs racines. Son substrat de culture contiendra jusqu'à 70 % d'agrégats poreux, en volume, pour conserver le plus d'eau envisageable.

Plantation semi-extensive

C'est aussi une plantation de faible épaisseur (15 cm) ayant le plus souvent un dispositif d'arrosage automatique goutte-à-goutte se faisant par petits conduits localisés sous le substrat de culture entre le géotextile filtrant et le géotextile anti-racine. Voilà pourquoi le géotextile filtrant doit aussi être un géotextile absorbant. Il absorbe les gouttes d'eau pour humidifier les racines sans diminuer leur oxygénation. Ce dispositif est aussi particulièrement économe en eau, ne créant presque pas d'évaporation. Ce type de culture peut mélanger les couvre-sols, les plantes à fleurs ou à feuillage, les légumes et même de petits arbustes ou des grimpants comme la vigne vierge ou le chèvrefeuille. Le substrat d'une culture semi-extensive est le plus souvent composé d'environ 50 % d'agrégats poreux.

Plantation intensive

C'est un type de culture dans des bacs pouvant faire jusqu'à 1 ou 2 mètres de profondeur. La culture intensive peut permettre la culture d'arbres tels les arbres fruitiers décoratifs ou nains. Généralement, il est recommandé de leur poser des haubans pour résister aux grands vents. Ces dispositifs devraient toujours être pourvus d'arrosage automatique pour assurer la survie des arbres. Le volume d'agrégats est fréquemment réduit à 40 % pour faire place à plus d'éléments nutritifs.

Inconvénients

Ces terrasses nécessitent une bonne étanchéité et sont mal adaptées aux toits à forte pente. Les terrasses extensives peuvent convenir presque partout, mais une végétation arborée nécessite une charpente ou une dalle surdimensionnée, selon le type d'arbre et le poids de terre qu'on voudra y disposer. Dans ce dernier cas un dispositif d'arrosage peut être indispensable en période sèche et chaude. Il y a également la question du budget : le prix est en moyenne 4 à 5 fois plus cher qu'un toit normal. Cependant, des discussions sont en cours pour une remise de "bonus écologique" qui rendrait ce projet accessible à tous.

Références

  1. Green Roofs and Biodiversity Volume 4, N°1; Décembre 2006 ; ISSN :1541-7115 ; 148 pages, par Urban Habitats)
  2. Marian Burros, «L'agriculture urbaine se rapproche du soleil», 07-07-2009, Courrier mondial. Consulté le 08-07-2009
  3. Mairie de Paris, Dossier de presse du mercredi 10 janvier 2007 (document stocké sur le blog d'Yves Contassot.
  4. Dossier Terrasses vertes d'Actu-Environnement
  5. Le Devoir, Pauline Gravel, Philosophie verte à Polytechnique, 4 octobre 2005. Article en ligne

Bibliographie

Voir aussi

Liens externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 09/12/2009.
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