Les Toitures Végétales

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1 Projet Personnel Encadré Fdgfg Les Toitures Végétales Morgan BENIGAUD Projet Personnel Encadré Année

2 Conception Préliminaire Introduction sur les toitures végétales La France est un pays à conditions météorologiques propices pour l'installation des toitures végétales (ensoleillement, précipitations, climat tempéré...) Les enjeux de l'implantation des toitures végétales sont multiples : - Apporter des effets bénéfiques sur la biodiversité, recréer le cadre naturel des insectes et animaux. - Obtenir des effets écologiques comme la diminution du taux de CO2 et l'augmentation du dioxygène produit (dépollution de l'air urbain). - Un impact sanitaire sur l'eau grâce à une filtration et épuration saine de l'eau de pluie dans le substrat ; la toiture végétale retient l'eau, dont une partie servira pour l'irrigation naturelle, une autre s'évaporera, et une dernière sera évacuée dans les égouts. Il existe trois sortes de toitures végétales : La toiture végétale extensive Ce premier type de toiture est léger : aucun renforcement du toit n'est nécessaire car la charge exercée est d'environ 70 à 150 kg/m². La végétation extensive peut être installée sur un toit plat, ou a pente maximale de 20%, avec un substrat d'épaisseur entre 8 et 15 centimètres. Le choix des plantes est limité à la famille des sédums et graminées. Elle nécessite peu d'entretien (pas besoin d'irrigation ni de couche de drainage dans certain cas), et la pose est assez simple. 1

3 La toiture végétale semi-intensive PPE Les Toitures Végétales La végétation de type semi-intensive est plus variée et englobe la catégorie des arbustes : la charge exercée sur le toit sera donc plus importante (entre 150 et 300 kg/m²), et un renforcement du toit sera peut être nécessaire en fonction du matériau utilisé pour le support. L'entretien de ce type de toiture végétale sera plus important que pour la végétation extensive : un système d'irrigation est envisageable ainsi que la coupe des arbustes. Pour effectuer correctement cet entretien (3 par ans suffiront), il est indispensable que ce toit soit accessible avec une très faible pente (inférieure à 5%). Pour cette végétation, on utilisera un substrat d'épaisseur comprise entre 15 et 50 centimètres. Comme inconvénients, ce type de toiture végétale intermédiaire a un coût élevé, et demande une expertise plus complexe et précise pour l'installation. La toiture végétale intensive La végétation intensive est très diverse car elle regroupe toutes les espèces de végétaux (s'arrêtant aux arbres de tailles moyennes). L'épaisseur de la terre utilisée sera donc plus importante (entre 50 et jusqu'à 1m50). Le matériau utilisé pour le support du toit doit être en acier car la charge exercée peut atteindre jusqu'à 900 kg/m²! Un entretien régulier doit être réalisé, et un système d'irrigation est fortement recommandé (dans ce cas aussi, une faible pente du toit est exigée : 5% au maximum) Comme la toiture végétale semi-intensive, le coût sera élevé en fonction des espèces choisies et l'installation nécessite le savoir d'un professionnel. 2

4 Les différentes couches d une toiture végétale : Les toitures végétales, quelque soit leur type, sont composées de cinq couches successives : - Le support du toit (en bois ou en acier) - La couche d étanchéité et d isolation - La couche de drainage - Le substrat - Les végétaux Paramètres nécessaires à prendre en compte Comme indiqué précédemment, il y a plusieurs critères à prendre en compte pour l installation d une toiture végétale : - Le premier paramètre important à prendre en compte est l inclinaison du toit, qui peut varier de 0 à 15 maximum en fonction du type de toiture végétale - Le poids total de la toiture végétale est aussi un paramètre important : le poids de la toiture doit être adapté au matériau du support du toit (bois ou acier) - L entretien est un paramètre nécessaire pour le bon développement des végétaux. Cet entretien est proportionnel par rapport à la taille et au type de toiture végétale installé. Certaines toitures végétales nécessitent une irrigation supplémentaire en période de canicule - Le climat entre donc aussi dans les paramètres à prendre en compte : les toitures végétales ne résisteraient pas à des températures extrêmes et certaines conditions climatiques sont défavorables aux toitures végétales. La France est un pays à conditions météorologiques propices pour l'installation des toitures végétales (ensoleillement, précipitations, climat tempéré...) - La surface totale de la toiture peut devenir problématique car dans le cas d un toit incliné, le poids de toute la toiture est transféré sur les extrémités. - L isolation thermique, phonique et l étanchéité dépendent de l installation de la toiture et sont des paramètres pouvant être mesurés après la pose. 3

5 Recherches sur les capteurs de son Pour réaliser ma partie sur l étude de l isolation phonique d une toiture végétale, j ai dû commander des capteurs sons pour les installer sur la toiture végétale. J ai passé une commande de capteurs sons le 4 Février sur le site internet Conrad. Je m étais renseigné sur ce modèle, et il convenait parfaitement à la situation de notre projet car ce capteur perçoit les sons jusqu à 80 db, ce qui correspond à l environnement urbain. Ce capteur est donc bien adapté aux différents bruits qui nous entourent. Système d acquisition des informations capteurs Nous allons placer dans notre toiture végétale un boitier de la marque National Instruments de référence NI USB Ce boitier a pour but de recueillir les informations des capteurs au sein de la toiture végétale, en les transmettant ttant au logiciel LABVIEW. Un système d acquisition de données permet de mesurer un phénomène physique. Ce système d acquisition de données est composé de capteurs, de matériel de mesure et d un ordinateur avec un logiciel adapté tel que Labview. L acquisition de données basées sur PC permet une puissance de traitement des données supérieure aux systèmes de mesures traditionnels. Le matériel d acquisition consiste à numériser les signaux analogiques entrants (émis par les capteurs) pour que l ordinateur puisse les interpréter. Le matériel d acquisition est composé : D un circuit de conditionnement de signaux [permettant de transformer un signal en une forme appropriée pour l entrée d un CA/N] D un convertisseur Analogique/Numérique (CA/N) [fournissant une représentation numérique d un signal analogique à un instant t] D un bus d ordinateur [permettant la connexion entre le matériel d acquisition et l ordinateur] 4

6 Conception Détaillée Visualisation de l emplacement des capteurs J ai réalisé une maquette numérique avec le logiciel Google-SketchUp pour une visualisation précise de l emplacement des capteurs : Capteurs phoniques Capteurs températures Capteur d hygrométrie 5

7 Protocole de mesure du paramètre «son» Phénomène étudié Phénomène observé Le témoin Variation attendue Outil de maitrise Outil de mesure Atténuation du niveau sonore Niveau sonore à l intérieur de la maison et à l extérieur de la toiture Capteur son et le résultat affiché sur le logiciel Baisse du niveau sonore à l intérieur de la maison par rapport à l extérieur La toiture végétale Les capteurs son Procédure détaillée : Les capteurs sont reliés au boitier NI USB-6008 qui et lui-même relié à un ordinateur. Les signaux transmis par les capteurs sont numérisés afin d être interprétés par l ordinateur et le logiciel utilisé Simulation du transfert sonore de la toiture Cette simulation du transfert sonore de la toiture sera réalisée avec le logiciel Simulink. L ensemble {Substrat et couche végétale} est supposé réduire de 40 db le bruit extérieur, perçu à l intérieur de la maison. En effet, le substrat est la couche qui absorbe le plus d ondes, et la couche des végétaux absorbe les plus petites ondes. 6

8 Prototypage & Réalisation Réalisation d une interface utilisateur Pour réaliser une interface utilisateur, permettant au propriétaire de la toiture végétale de visionner à tout moment les trois paramètres (intensité sonore, taux d humidité et température) à l intérieur et à l extérieur de celle-ci, je devais utiliser le logiciel Labview. Comme nous nous sommes focalisés sur les deux parties précédentes, nous n avons pas pu mener à terme la partie «Réalisation» du projet. Pour ma part de cette partie, j avais commencé à utiliser ce logiciel en mettant une fonction «DAQ Assistant» permettant d acquérir le signal transmis par les différents capteurs et de les afficher en temps réel sur un écran. J ai créé des graphs, représentants le système réel attendu sur les performances de notre toiture végétale. Au total, six graphiques devait être créés, représentants les données des six capteurs disposés à l extérieur et à l intérieur de la toiture végétale. Cette interface utilisateur permettrait de comparer les informations captées à l extérieur de la toiture végétale, et celles à l intérieur de celle-ci, en fonction du temps. En conclusion, après les études et les simulations réalisées sur l isolation thermique, phonique et hydrométrique des toitures végétales, nous pouvons affirmer que toutes les sortes de toitures végétales sont des solutions viables pour notre quotidien. Le seul frein pour l installation d une toiture végétale est le coût élevé pour son achat et sa pose. De plus, comme indiqué au dessus, il y a des conditions précises à respecter pour pouvoir installer sa toiture végétale, ce qui restreint encore la présence des toits verts dans le monde. 7

9 Partie ANNEXE : Cahier des charges du projet : 8

10 Diagramme d analyse fonctionnelle : Diagramme des intéracteurs : 9

11 Graphiques envisagés pour l interface utilisateur 10