Le confort d`été, partie intégrante de la Rt 2012

DOSSIER
28 CONFORT D’ÉTÉ ÉTANCHÉITÉ.INFO #34 JUIN 2012
A
vec la RT 2012, applicable dans le neuf depuis
le 28 octobre 2011 pour les secteurs ter-
tiaires et publics (enseignement et accueil
petite enfance) et au 1er janvier 2013 pour tous
les autres bâtiments, la performance énergétique
s’appréhende en termes de résultats et non plus de
moyens. Le BBC est aujourd’hui la norme. Pour l’at-
teindre, trois exigences sont à respecter. L’efficacité
énergétique du bâti tout d’abord, définie par le
coefficient Bbiomax. Exprimé en valeur absolue
(et non plus en comparaison avec un bâtiment
de référence), il prend en compte la qualité de la
conception bioclimatique du bâtiment (éclairage
naturel, orientation…) et son isolation, indépen-
damment des systèmes énergétiques mis en œuvre.
La consommation énergétique du bâtiment ensuite.
Elle considère l’ensemble des consommations de
chauffage, d’éclairage, de production d’eau chaude
sanitaire et d’auxiliaires (pompes et ventilateurs).
Ainsi, la consommation conventionnelle maximale
d’énergie primaire, exprimée par le coefficient
Cepmax, ne doit pas dépasser 50 kWhep/m² par
an. Cette valeur est modulable en fonction du
type de bâtiment et de sa catégorie (CE1 et CE2,
voir encadré), sa localisation géographique et son
altitude, la surface moyenne des logements, si loge-
ments il y a, et les émissions de gaz à effet de serre
des énergies utilisées (bois ou réseau de chaleur).
Le confort thermique d’été enfin qui, repris de la
RT 2005, impose une température intérieure conven-
tionnelle. Ce coefficient Tic ne doit pas dépasser
un certain seuil (Ticmax) en cas de séquence de
5 jours très chauds consécutifs.
LIMITER LE RECOURS À LA CLIMATISATION
C’est par l’arrêté du 20 juillet 2011 qu’a été vali-
dée la méthode de calcul retenue par le CSTB
(voir encadré) permettant de vérifier la conformité
du bâtiment à ces exigences. Baptisée Th-BCE
2012, elle utilise comme données d’entrée les
éléments descriptifs du bâtiment et de ses équi-
pements à l’intérieur desquels sont distingués les
paramètres intrinsèques (caractéristiques propres
du composant) et les paramètres d’intégration
(correspondant à la mise en œuvre dans le projet
01 & 02
Pour atteindre
le niveau BBC,
les bâtiments
doivent
respecter trois
exigences :
l’efficacité
énergétique
du bâti, la
consommation
énergétique
du bâtiment
et le confort
thermique
d’été. Pour
les atteindre,
les solutions
existent,
comme ici la
végétalisation et
les brise-soleil.
Le confort d’été, partie intégrante
de la RT 2012
Assurer une température maximale dans les bâtiments tout en
optimisant leur efficacité et leur consommation énergétique
sont aujourd’hui des obligations auxquelles les toitures-terrasses
peuvent contribuer à répondre. ADELINE DIONISI
01
02
© DR - SDED
© DR - SDED

DOSSIER 29 ÉTANCHÉITÉ.INFO #34 JUIN 2012 CONFORT D’ÉTÉ
étudié). Les éléments fournis après réception et/ou
indépendants du bâtiment sont définis de manière
conventionnelle.
En définissant des coefficients exprimés en valeur
absolue, la nouvelle réglementation impose d’inté-
grer, dès la phase de conception du bâtiment, toutes
les contraintes inhérentes à la performance de son
enveloppe et de ses équipements. Appréhender un
bâtiment de façon globale avant même qu’il n’ait été
construit, c’est en réduire la consommation éner-
gétique, notamment en termes de refroidissement.
Car en matière de confort d’été, la climatisation
ne peut plus être envisagée comme une solution
systématique. Si, pour certains bâtiments à usage
particulier (catégorie CE2), sanitaire notamment,
ou très exposés au bruit, elle est indispensable,
pour les autres (catégorie CE1), elle entraîne des
surconsommations énergétiques difficilement com-
patibles avec la RT 2012. Si l’offre en matière de
climatisation s’adapte aux contraintes réglemen-
taires à travers des solutions moins énergivores,
limiter leurs usages pendant les périodes chaudes
reste un enjeu majeur.
LES TOITS-TERRASSES
OFFRENT DES PERSPECTIVES
Conséquence : les concepteurs s’intéressent de plus
en plus à l’inertie thermique de leurs ouvrages,
à commencer par celle des toitures-terrasses
qui restent l’élément du bâtiment le plus exposé
à l’ensoleillement. Elles contribuent à 30 %
des échanges thermiques. Limiter ou maîtriser
ces échanges permet d’influer sur la température
intérieure. Pour cela, l’isolation et l’étanchéité
du toit peuvent être associées en jouant sur trois
leviers : la limitation du facteur solaire, l’aug-
mentation de la réflectivité et la mise en place
d’une surventilation via notamment des ouvertures
telles que les lanterneaux. La première atténue
l’influence des conditions climatiques extérieures.
La seconde réfléchit la chaleur (réflectivité solaire),
en absorbe et en rayonne une partie (émissivité
thermique). La troisième consiste à rafraîchir un
bâtiment grâce à l’air extérieur tout en évacuant
la chaleur accumulée. l
CE1 ou CE2 ?
Un bâtiment est classé CE2 quand le recours à un système de refroidisse-
ment s’avère nécessaire pour assurer un bon confort thermique d’été tout
en gardant les fenêtres fermées. C’est le cas par exemple lorsqu’il est situé à
proximité d’un aéroport ou d’une voie rapide. La plupart de ces bâtiments se
retrouvent dans le Sud de la France. La consommation des équipements de
climatisation sont alors pris en compte dans le calcul réglementaire. Tous les
autres bâtiments sont classés CE1. Pour les locaux relevant de cette caté-
gorie, il sera difficile voire impossible (du moins en restant dans des coûts
acceptables) de mettre en place une climatisation compte tenu des niveaux
d’exigence demandés.

DOSSIER 31 ÉTANCHÉITÉ.INFO #34 JUIN 2012 CONFORT D’ÉTÉ
E
n France, les toitures végétalisées ont commencé
à se développer au début des années 2000. Si
leurs effets bénéfiques sur la rétention et le
stockage des eaux pluviales et la biodiversité sont
aujourd’hui mieux connus, leur impact sur le confort
d’été n’avait, pour le moment, pas été véritablement
quantifié en France. C’est aujourd’hui chose faite
grâce à la publication de l’étude « Comportement
énergétique des toitures végétalisées » initiée par
les professionnels de la CSFE, de l’Adivet (associa-
tion des toitures végétales) et de l’UNEP et réalisée
par le CSTB et Armines, laboratoire de l’École des
Mines, avec le soutien du Ministère de l’Écologie
et de l’Ademe. Grâce aux règles de calcul Th-S, il
est désormais possible d’évaluer et d’intégrer dans
les calculs réglementaires, l’impact d’une toiture
végétalisée sur la température intérieure d’un bâti-
ment en fonction de la composition de la toiture, du
bâtiment concerné et de sa situation géographique.
À noter que cette méthode sera applicable aux
bâtiments existants et aux bâtiments neufs soumis
à la RT 2012.
CALCULER LE FACTEUR SOLAIRE DES TTV
Un modèle numérique a été développé pour repro-
duire le comportement des toitures étudiées. Il a
notamment permis d’isoler les paramètres influant
sur le facteur solaire des toitures végétalisées (part
du rayonnement solaire incident pouvant pénétrer
dans l’ambiance intérieure). C’est en effet ce dernier
qui permet de calculer l’impact des toitures végéta-
lisées sur la température intérieure des bâtiments
mais aussi sur les consommations de refroidissement
en période chaude. L’objectif étant de se rapprocher
de la valeur nulle.
Premier constat : l’humidité présente dans le subs-
trat est déterminante. Si elle est importante, elle
limite les apports solaires grâce à l’évaporation
ALLER PLUS LOIN
L’étude pourrait être affinée en
intégrant des paramètres ici ignorés.
Ainsi, le phénomène de rosée n’a
pas été intégré. Le cas des toitures-
jardins, avec une épaisse couche
de terre, n’a pas été analysé. Enfin,
l’impact des toitures végétalisées
sur l’environnement thermique
proche et notamment les îlots
urbains reste à étudier.
TTV et confort d’été :
une méthode de calcul validée
L’épaisseur et l’humidité du substrat sont les deux paramètres
clés pour évaluer le facteur solaire des TTV. C’est le résultat d’une
étude qui, pour la première fois en France, quantifie l’apport de ces
toitures-terrasses sur le confort d’été. A.D.
01
La toiture végétalisée est d’autant
plus efficace en matière de réduction
de la consommation de climatisation
que la surface de lanterneaux est
faible.
01
© Sika

DOSSIER
32 CONFORT D’ÉTÉ ÉTANCHÉITÉ.INFO #34 JUIN 2012
et la transpiration du végétal. Or, le temps de
séchage du substrat dépend fortement de la chaleur
et du vent, et donc de l’emplacement géographique.
L’étude a répertorié 8 zones climatiques distinctes.
Les résultats montrent que, par exemple, en végé-
talisation extensive en période estivale, le substrat
reste humide 5 % du temps à Carpentras (zone
H2d) et à Nice (H3) et entre 35 et 40 % du temps
à Macon (H1c).
En cas de substrat sec, c’est l’épaisseur du tapis
végétal (fonction du type de végétalisation, extensive
ou semi-intensive) qui fait partiellement écran au
rayonnement solaire incident. À laquelle on peut
ajouter la résistance thermique additionnelle due
à la plaque de drainage. Ainsi, l’étude constate
qu’en condition estivale, « l’ajout d’une végétalisation
permet de réduire le facteur solaire de la toiture au
maximum de 45 à 85 % selon le niveau d’isolation
de celle-ci. Néanmoins, le gain en valeur absolue reste
faible, surtout pour un niveau d’isolation important. »
En conclusion, à partir d’une analyse de la plu-
viométrie de chacune des zones climatiques et du
pourcentage de temps durant lequel le substrat reste
L’humidité présente dans le substrat est déterminante.
Si elle est importante, elle limite les apports solaires grâce
à l’évaporation et la transpiration du végétal.
humide, l’étude a déterminé que, pour des niveaux
d’isolation thermique importants (RT 2012), le
facteur solaire estival Sfe_Vk (fiches algorithmes de la
RT 2012) varie de 0,009 à 0,002 selon la zone et le
type de végétalisation. Il varie de 0,126 à 0,047 en
cas de toiture végétalisée non-isolée. « Ces valeurs
représentent un gain de 30 à 75 % par rapport à une
toiture sans végétalisation, ce gain étant d’autant
plus important que la toiture est mal isolée », conclut
l’étude. Néanmoins, ces résultats sont à nuancer.
CAS PRATIQUE
En effet, dans la pratique, d’autres paramètres, tels
que les apports solaires (baies…) et les apports
internes, restent à considérer. L’étude s’est penchée
sur le cas d’une grande surface commerciale de
44 000 m² possédant un ratio de surface de toiture
par rapport aux surfaces verticales très favorable
(80 %). Plusieurs cas de figure ont été analysés : le
niveau d’isolation thermique (RT 2005 et RT 2012),
la zone climatique (Trappes et Carpentras) et la
surface de lanterneaux (5 et 20 % de la toiture).
Les gains apportés par une toiture végétalisée sur la
02
Epaisseur du substrat et humidité
influent sur le facteur solaire des
toitures végétalisées.
02
Publication de
la méthode de
calcul du CSTB :
716 pages : c’est dire si le calcul
de la vérification de la conformité
réglementaire d’un bâtiment est
complexe. Dans les grandes lignes :
outre la méthode Th-BCE qui calcule
le coefficient Bbio (exprimé en points),
le coefficient Cep (exprimé en kWh/
(m2.SHONRT) par an d’énergie primaire)
et le coefficient Tic (exprimé en °C),
le CSTB a également mis à jour :
Les règles Th-I qui évaluent
la classe d’inertie quotidienne
d’un bâtiment à partir des
caractéristiques des parois.
Les règles Th-S qui calculent
le facteur solaire S des composants
d’un bâtiment.
Les règles Th-U qui déterminent
des caractéristiques thermiques
utiles des éléments de construction
pour le calcul des transferts
de chaleur par transmission
à travers l’enveloppe.
©Soprema

DOSSIER 33 ÉTANCHÉITÉ.INFO #34 JUIN 2012 CONFORT D’ÉTÉ
consommation de systèmes de refroidissement sont
plus importants s’il y a peu de lanterneaux, dans le
cas d’un niveau d’isolation RT 2005 et pour un bâti-
ment situé en région méridionale. Au final, « pour les
niveaux d’isolation thermique importants (RT 2012),
l’utilisation d’une toiture végétalisée permet de faire
chuter la consommation de refroidissement de 10 %
en zone climatique chaude ». Soit une réduction de
4 % de la consommation totale (Cep). En revanche,
il est important de souligner que la réduction du
facteur solaire est également effective l’hiver, avec les
surconsommations de chauffage que cela implique.
Par conséquent, le bilan annuel peut être neutre en
zone climatique froide.
En outre, du fait du ratio très favorable de la surface
de toit par rapport aux surfaces verticales, la toiture
végétalisée est ici au maximum de ses capacités pour
ce type d’usage. Cette configuration se retrouve
finalement sur une minorité de bâtiments climatisés
(surfaces commerciales, complexes sportifs, bâti-
ments logistiques, hôpitaux…). La présence courante
de baies favorisant les forts apports solaires limite
également l’efficacité de ces toitures. Ces dernières
doivent alors être couplées à des apports internes
faibles, à une forte inertie thermique et à une sur-
ventilation. De plus, sur les bâtiments non-climatisés
(bureaux, logements collectifs…), l’impact des TTV
se limitera certainement au dernier niveau sous la
toiture. « L’impact sur la température intérieure de
confort global du bâtiment entier sera donc limité. »
Cette démonstration de l’impact des toitures-ter-
rasses végétalisées en matière de confort d’été,
alliant théorie et pratique, est une première en
France. La méthode employée a été validée et inté-
grée aux règles de calcul de la RT 2012. Une recon-
naissance qui constitue un argument supplémentaire
en faveur des TTV. l
« Comportement énergétique
des toitures végétalisées » :
la méthodologie
La réalisation de l’étude a été scindée en cinq étapes distinctes :
Une étude bibliographique des travaux théoriques et expérimentaux existants.
Une phase d’expérimentation en extérieur en période chaude sur cinq
maquettes de toiture de 2 m x 2 m. Deux sont sur support léger en bac
acier et trois sur support lourd en béton. Pour chaque type de support, une
maquette « témoin » sans végétation (étanchéité sur isolant uniquement)
permet une comparaison objective des transferts de chaleur résultant du
rayonnement solaire incident entre toitures-terrasses végétalisées ou pas.
Une modélisation des phénomènes physiques et de transferts énergétiques
en fonction des paramètres déterminants. Ce modèle est comparé aux
résultats expérimentaux.
Une simplification du modèle et une intégration dans la méthode réglementaire.
Une simulation paramétrique pour évaluer l’impact énergétique des toitures
végétalisées à l’échelle du bâtiment.