Les toitures végétalisées se définissent par la couverture végétale installée sur un toit plat. Au-dessus de la structure du toit, huit couches sont posées : végétaux, substrat, couche filtrante, couche de drainage, barrière anti-racines, membrane d’étanchéité, couche d’isolation et pare-vapeur. En fonction des espèces végétales et de l’épaisseur du substrat, les toitures végétalisées peuvent être catégorisées en trois types : extensive, semi-intensive et intensive.
Les toitures végétalisées offrent de nombreux bénéfices : réduction de l’effet des îlots de chaleur, amélioration de la gestion des eaux pluviales, purification de la qualité de l’air et de l’eau, isolation, création d’habitats pour les espèces fauniques et floristiques et augmentation de la durée de vie des matériaux. Outre cela, les toitures végétalisées sont connues pour atténuer les émissions polluantes par la capacité des végétaux à séquestrer du carbone et aussi pour réduire la consommation énergétique des bâtiments en raison de l’effet isolant que procure la couche du substrat.
Bien que les toitures végétalisées offrent des bénéfices environnementaux, la quantité élevée de matériaux nécessaires à leur construction engendre une réflexion sur sa proportionnalité avec les impacts environnementaux. Le manque d’études analysant la compensation des coûts avec les bénéfices environnementaux de toitures végétalisées tenant compte d’un mix énergétique renouvelable et de conditions climatiques froides a poussé à la création d’un projet de recherche réalisé dans le cadre de la programmation de la Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en bois (CIRCERB) de l’Université Laval. L’objectif était d’identifier quel assemblage de toit, parmi une toiture conventionnelle et les divers types de toitures végétalisées (extensive, semi-intensive et intensive), avait l’empreinte carbone la plus faible.
La méthodologie appliquée dans cette étude comporte une analyse comparative de quatre assemblages de toit (toiture conventionnelle et les trois types de toitures végétalisées) selon une approche en quatre étapes : recherche des paramètres de conception, réalisation de simulations énergétiques du bâtiment, modélisation d’une analyse du cycle de vie et analyse du cycle de vie dynamique.
La couche de substrat des toitures végétalisées joue le rôle d’un isolant ; les bâtiments bénéficient ainsi d’une réduction sur les charges de chauffage et de climatisation. Cette donnée a un impact significatif sur les résultats de l’analyse de cycle de vie. De ce fait, la première étape de l’étude a été de réaliser des simulations énergétiques afin de quantifier l’apport énergétique de toitures végétalisées comparativement à une toiture conventionnelle. Pour ces calculs, les quatre assemblages de toit ont été intégrés dans le logiciel EnergyPlusTM pour la zone climatique correspondant au climat froid de la ville de Québec.
Pour répondre à l’interrogation sur la proportionnalité entre la quantité de matériaux et les impacts environnementaux, la deuxième étape de l’étude a été la modélisation d’une analyse de cycle de vie. Une approche du berceau à la tombe a été utilisée, comprenant les phases du cycle de vie : production des matériaux, construction, utilisation et fin de vie. Pour ces calculs, les matériaux qui composent chacun des assemblages de toit ont été intégrés au logiciel SimaPro©, duquel les résultats ont été extraits.
Le seul bénéfice environnemental considéré, dans le temps, dans cette étude a été la séquestration carbone des végétaux. Une analyse de cycle de vie dynamique a été réalisée afin d’évaluer l’impact du carbone dans le temps. Pour ces calculs, la séquestration carbone a dû être corrélée avec les émissions de CO2 émises par les différents assemblages de toit, par année, dans l’outil dynCO2.
Résultats
Les résultats des simulations énergétiques suggèrent que la couverture végétale sur une toiture végétalisée a réduit de façon négligeable la consommation énergétique de chauffage et de climatisation par rapport à une toiture conventionnelle.
Par la suite, l’évaluation des impacts environnementaux des quatre assemblages de toit a montré qu’en raison d’une plus faible quantité de matériaux, la toiture végétalisée extensive a présenté une empreinte carbone plus faible que les trois autres assemblages de toit analysés, suivis par la toiture végétalisée semi-intensive. À l’inverse, la grande quantité de matériaux nécessaires à la construction de la toiture végétalisée intensive a montré de manière significative qu’elle avait une empreinte carbone plus importante que la toiture conventionnelle à cause de ses impacts intrinsèques.
Ultérieurement, l’analyse du cycle de vie dynamique a montré que l’effet de la séquestration du carbone par les toitures végétalisées ne semble pas compenser quant à l’importance des impacts intrinsèques et des matériaux choisis pour leur conception. Sur quarante-cinq ans, la séquestration de carbone de la toiture végétalisée extensive compense à peine ses émissions de construction, tandis que la séquestration de carbone pour les toitures végétalisées semi-intensives et intensives ne compense guère plus que la phase de construction et une année d’utilisation pour 1 m2 de toit.
En conclusion, considérant uniquement le carbone, ce projet de recherche a démontré que l’apport des toitures végétalisées extensives et semi-extensives est significativement avantageux comparé à une toiture conventionnelle. Mais en ce qui concerne la toiture végétalisée intensive, son apport est négligeable pour réduire les impacts environnementaux causés par l’enveloppe des bâtiments au Québec. Toutefois, on peut penser que la prise en compte d’autres facteurs pourrait augmenter les bénéfices environnementaux de ces toitures. Par exemple, si l’albédo et l’évapotranspiration générés par ces toitures étaient considérés ou encore leur impact sur les îlots de chaleur, les avantages environnementaux des toitures végétalisées intensives pourraient gagner en importance au détriment des toitures conventionnelles.
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