Impact de la végétalisation des toitures et des façades sur l’efficacité énergétique

Les avantages de la végétalisation pour le confort d’été

La végétalisation des toitures et des façades est un moyen naturel et efficace de protéger les bâtiments de la chaleur. Les plantes créent une barrière à la chaleur, aussi efficace que les matériaux isolants les plus performants. Elles permettent une isolation thermique et phonique, sans impact négatif sur l’environnement. Au contraire, leur impact est positif : elles capturent le CO2 présent dans l’atmosphère et assainissent l’air ambiant. Non seulement elles enrichissent ce dernier en oxygène et atténuent les effets « îlots de chaleur » dans les grands centres urbains, mais elles absorbent aussi l’eau de pluie, réduisant ainsi la quantité d’eau de ruissellement déversée dans les égouts.

Les plantes assurent une régulation thermique naturelle par « évapotranspiration » : elles rejettent l’eau qu’elles ont absorbée dans l’atmosphère, ce qui humidifie l’air ambiant et rafraîchit la pièce.

Les toitures et terrasses végétalisées jouent un rôle important dans la lutte contre les îlots de chaleur urbains. Grâce au phénomène d’évapotranspiration des végétaux, qui consiste en la libération d’eau sous forme de vapeur par les plantes, elles contribuent à rafraîchir l’air environnant. Ce processus peut abaisser la température ambiante de 3°C à 5°C.

Cependant, l’impact ne s’arrête pas là. L’évapotranspiration et la présence de végétation influencent également la température ressentie par les personnes, mesurée par le PET (Physiological Equivalent Temperature). En moyenne, la différence de PET, ou écart de température ressentie, est d’environ 13°C en moins par rapport à des surfaces non végétalisées. En d’autres termes, bien que l’air soit refroidi de 3 à 5°C, la sensation de fraîcheur est encore plus marquée, rendant l’environnement beaucoup plus confortable.

Enfin, la végétation absorbe les rayons du soleil et limite l’accumulation de chaleur par les surfaces urbaines, ce qui réduit la restitution de chaleur la nuit, contribuant ainsi à un meilleur climat urbain.

L’impact de la végétalisation sur la gestion des eaux pluviales

La végétalisation des bâtiments est une solution pertinente pour une meilleure gestion des eaux pluviales. Les toitures végétalisées régulent les écoulements en retenant une partie des eaux de pluie à la manière d’une éponge. Elles limitent ainsi les risques d’inondation en évitant la saturation des réseaux. L’effet retardateur de l’évacuation de l’eau peut atteindre 2/3 des effets d’un orage d’une durée d’une heure.

L’abattement des pluies d’orage à la source, dès la toiture, apporte de gros bénéfices à la collectivité dans la lutte contre les inondations soudaines des rues et les crues en aval. Avec la toiture végétale, le toit n’est plus une surface imperméable qui précipite l’eau de pluie dans les égouts. De plus, dans les communes où le réseau pluvial n’est pas séparé de celui des eaux usées, réduire le débit des eaux claires évite le mauvais fonctionnement des stations d’épuration, voire leur débordement.

Les systèmes de végétalisation des toits ne se valent pas tous en termes de capacité de rétention d’eau. Les systèmes extensifs classiques avec un tapis de sedum sur un substrat de quelques centimètres auront une moindre capacité que les végétalisations semi-extensives ou intensives, avec une biomasse et un substrat plus importants. Certains fabricants ont également développé des systèmes de rétention et de stockage de l’eau de pluie sous la couche végétale, offrant ainsi de multiples avantages : écrêtement du débit d’évacuation, humidification du substrat, économie d’eau d’irrigation.

Le rôle de la végétalisation dans la lutte contre les îlots de chaleur urbains

La végétalisation des bâtiments joue un rôle important dans la lutte contre les îlots de chaleur urbains. Ces derniers sont essentiellement dus à la morphologie urbaine (densité de bâti, sols minéralisés, manque de végétation) et à l’accumulation de chaleur par les surfaces minérales qui la restituent ensuite, notamment la nuit. Les bâtiments participent à la création des îlots de chaleur en absorbant et relarguant la chaleur du rayonnement solaire, tandis que les climatiseurs rejettent de l’air chaud dans l’environnement.

La végétalisation permet de combattre cet effet par plusieurs mécanismes. Tout d’abord, les plantes créent de l’ombrage, réduisant ainsi le stockage de chaleur par les surfaces urbaines. Ensuite, le phénomène d’évapotranspiration des végétaux rafraîchit l’air ambiant. Enfin, la végétation absorbe une partie du rayonnement solaire au lieu de le restituer sous forme de chaleur. À l’échelle d’un quartier, l’impact des toitures végétalisées reste limité, mais à plus grande échelle, la végétalisation généralisée des bâtiments peut contribuer significativement à la lutte contre les îlots de chaleur urbains.

Les performances d’isolation thermique des toitures et façades végétalisées

Les toitures et façades végétalisées présentent de bonnes performances en termes d’isolation thermique. Une façade végétalisée peut permettre de réduire l’énergie solaire pénétrant dans le bâtiment d’un facteur 10 par rapport à un mur sombre, et d’un facteur 5 par rapport à un mur clair.

C’est-à-dire que :

• Par rapport à un mur sombre, une façade végétalisée laisse entrer 10 fois moins d’énergie solaire dans le bâtiment. Cela s’explique par le fait que les murs sombres absorbent beaucoup plus la chaleur du soleil.
• Par rapport à un mur clair, qui réfléchit déjà mieux la lumière solaire qu’un mur sombre, la façade végétalisée permet tout de même de réduire cette pénétration d’énergie solaire par un facteur de 5.

Cela s’explique par la présence d’un substrat humide permettant de refroidir efficacement l’extérieur de la paroi grâce à l’évapotranspiration, ainsi que par l’effet d’ombre portée et la lame d’air ventilée entre les modules végétalisés et le mur support.

Concernant l’isolation thermique d’hiver, le procédé de mur végétalisé ne change pas significativement la résistance thermique de l’ensemble des couches de la paroi, principalement en raison de l’humidité du substrat qui augmente sa conductivité thermique, et de la lame d’air non étanche à l’air extérieur. Cependant, le procédé limite légèrement la circulation de l’air extérieur sur la face du mur, réduisant ainsi les déperditions thermiques.

Pour une toiture végétalisée, l’isolation thermique dépend de l’épaisseur du substrat et de son humidité. Un substrat sec aura un pouvoir réfléchissant faible et absorbera le rayonnement solaire, augmentant sa température jusqu’à 20°C de plus que l’air ambiant. En revanche, un substrat humide favorisera l’évapotranspiration et pourra voir sa température réduite jusqu’à 5°C en dessous de l’air ambiant. Avant de végétaliser, il est donc recommandé de commencer par isoler le bâtiment par les techniques conventionnelles.

L’apport de la végétalisation pour l’isolation acoustique

La végétalisation des bâtiments contribue également à l’isolation acoustique. Une toiture végétalisée permet de gagner 10 à 20 dB d’isolation par rapport à une toiture classique, selon que le substrat est sec ou gorgé d’eau. Le substrat bloque les basses fréquences tandis que les plantes bloquent les hautes fréquences. Plus le substrat et la couche de végétaux sont épais, meilleure est l’insonorisation.

Au-delà de l’isolation acoustique, la présence de végétaux crée de nouveaux sons plus agréables, comme le bruissement du vent dans le feuillage ou le gazouillis des oiseaux attirés par le mur végétal. Cela contribue à améliorer le confort acoustique des usagers.

Les différents systèmes de végétalisation et leur mise en œuvre

Il existe trois principaux types de systèmes de végétalisation des toitures : extensif, semi-intensif et intensif. Le système extensif, avec un substrat de 2 à 8 cm d’épaisseur, est le plus léger et le moins coûteux. Il permet une végétation basse comme les sédums et mousses, avec un entretien réduit et sans arrosage obligatoire selon les régions. Le système semi-intensif, avec un substrat de 15 à 30 cm, autorise une palette végétale plus large (vivaces, arbustes) mais nécessite un arrosage et un entretien modérés. Enfin, le système intensif, avec un substrat supérieur à 30 cm, permet de cultiver tous types de plantes, voire des arbres, mais requiert un entretien important similaire à un jardin traditionnel.

Pour les façades, le procédé le plus répandu consiste en un réseau de lisses métalliques fixé au mur support, supportant des panières contenant le substrat nourricier et les plantes. Un système d’arrosage automatique est généralement intégré. La mise en œuvre nécessite un accompagnement technique pour assurer la bonne adaptation des plantes à la position verticale.

Le choix du système dépend de multiples critères : capacité structurelle du bâtiment, type de support, exposition, pente de la toiture, aspect esthétique souhaité, entretien envisagé, accessibilité du toit, construction neuve ou rénovation, budget alloué. Une étude de faisabilité préalable par des professionnels est recommandée.

Les coûts et les aides financières pour la végétalisation des bâtiments

Les coûts de mise en œuvre d’une toiture végétalisée varient selon le système choisi. Comptez environ 20 à 60 €/m² pour un système extensif, 60 à 120 €/m² pour un semi-intensif, et 300 €/m² ou plus pour un système intensif. S’ajoutent les coûts d’entretien, quasi-nuls pour l’extensif mais élevés pour l’intensif.

Différentes aides financières existent pour inciter à la végétalisation des bâtiments. Les petites et moyennes entreprises peuvent bénéficier du crédit d’impôt énergétique pour la rénovation de leurs locaux tertiaires. La Région Île-de-France accorde des aides allant jusqu’à 20 €/m² de végétalisation pour les entreprises. BPI France propose des prêts bonifiés comme le Prêt Action Climat, le Prêt Économie d’Énergie ou le Prêt Vert pour les TPE, PME et ETI.

Au niveau local, la Ville de Paris subventionne la végétalisation des toits dans le cadre du programme ÉcoRénovons Paris, avec une aide supplémentaire de 15% si le projet participe à la diminution de l’îlot de chaleur urbain. D’autres collectivités comme la Métropole de Lyon mènent des expérimentations combinant toitures végétalisées et panneaux photovoltaïques.