Pour la rénovation d'un immeuble haussmannien par l'architecte Pierre Weiler, des bacs Rheinzink à tasseaux, avec 49 m² de membranes photovoltaïques, ont été posés. La production moyenne sur l'année s'élève à 2,6 kWh. (Doc. Rheinzink.)
La réfection d'une toiture doit se plier aux exigences croissantes en matière de performances thermiques et de sécurité. De nouvelles fonctions se banalisent, comme la rétention d'eau ou la production d'électricité.
Outre l'indispensable contrôle de la qualité de son étanchéité, la rénovation de la couverture d'un bâtiment permet d'améliorer son efficacité énergétique globale. Dans le passé, l'exigence sur l'isolation des toitures n'était pas aussi contraignante. La toiture est soumise à des écarts particulièrement importants et rapides de températures dont il faut tenir compte pour choisir le bon isolant, qui ne doit ni se dilater, ni se déphaser ou encore perdre ses propriétés. Un matériau inerte comme le verre cellulaire, léger, résistant et à très longue durée de vie, est ainsi capable de supporter les contraintes des toitures-terrasses. Sa conductivité thermique de seulement 0,04 W/m. K est équivalente à celle des laines de verre ou de roche. La rénovation des terrasses froides peut se limiter à la pose d'un isolant par dessus l'étanchéité, si cette dernière est en bon état. Rapide et moins coûteuse, l'isolation dite inversée protège l'étanchéité des chocs thermiques et mécaniques. Grâce à leur bonne résistance à l'eau et à la compression, les isolants de type mousses plastiques alvéolaires (polyuréthanne et polystyrène extrudé) répondent bien aux spécificités de cette mise en œuvre. La réfection est aussi l'occasion d'améliorer la ventilation, une opération qui peut s'avérer difficile en absence de pare-vapeur. En effet, dans de nombreux cas de rénovation, l'étanchéité se révèle défectueuse et l'isolant est inexistant ou insuffisant. Il est alors indispensable de mettre à nu la toiture, en ne conservant que la dalle ou la charpente, voire de la détruire complètement.
Une production d'électricité décentralisée
Le cas de la réhabilitation patrimoniale à l'identique fait exception. Ces transformations lourdes se justifient d'autant plus que la couverture est considérée comme une cinquième façade, avec de nouvelles attributions. Ses fonctions s'élargissent à la rétention d'eau ou à la production d'électricité photovoltaïque, ce qui entraîne des surcharges variables en fonction du produit dont il est nécessaire de tenir compte.
Le solaire thermique intéresse peu le tertiaire, du fait de besoins en eau chaude plus réduits qu'en résidentiel. En revanche, les gestionnaires découvrent les vertus et les avantages financiers de la production d'électricité photovoltaïque. Le système possédant le meilleur rendement énergétique demeure le classique panneau mono ou polycristallin. Quelques produits peuvent être cités parmi une large offre commerciale : VM Zinc (Umicore), Sunroof (Roto), Clipsol, Solarpan (Niemetz), BP Solar, Solewa, Premium (Schüco), etc. Leur puissance crête avoisine les 300 Wc/m2. Le tarif 2009 de rachat de l'électricité solaire par Erdf est alléchant à 60 centimes d'euros le kWh (en métropole), si l'installation est intégrée à la toiture du bâtiment. Sachant que la pente idéale pour optimiser le rendement se situe entre 30 et 35°, l'intégration d'un panneau solaire dans une couverture à simple ou double pente est faisable et justifiée. L'optimisation de l'installation est néanmoins plus délicate à réussir sur un ouvrage existant, dont on ne contrôle ni l'orientation (de préférence le sud dans l'hémisphère nord), ni la pente. Il faut aussi éviter et parfois déplacer les objets qui peuvent créer de l'ombre, comme les souches, les outeaux, les crosses ou les châssis.
De l'étanchéité solaire sous toutes les formes
Pour davantage de souplesse, les panneaux peuvent aussi être posés en dépassement, faîtage ou gouttière. Le câblage avec son onduleur est facilement dissimulable entre la sous-toiture et la couverture. Au laboratoire l'Oréal de Chevilly-Larue, 100 m2 de panneaux Premium ont été installés par le groupe Balas sur un toit en ardoise lors d'une rénovation. Olivier Etienne, le chargé d'affaires de Balas confirme : « Comme les panneaux vitrés font 9 cm d'épaisseur, le point crucial d'une intégration réussie est de poser les panneaux sur la sous-toiture pour éviter qu'ils ne fassent saillie. Leur manipulation était délicate.
Quatre personnes étaient nécessaires pour monter des panneaux de 2,60 m2 et 40 kg sur un toit à 42°. Les combles situés en dessous ont été isolés par un plancher en laine minérale. ». Quelques règles simples président au montage de ces panneaux sur un toit en pente, qui doit se faire au plus près possible du faîtage, en commençant par le haut.
Plus souple et légère, les membranes photovoltaïques, à base de silicium amorphe, offrent une alternative attrayante. Légères, autocollantes, résistantes (possibilité de marcher dessus), ne présentant pas de réflexions (qui peuvent être gênantes en milieu urbain), ne générant pas d'ombrage, les membranes s'adaptent plus facilement à toutes les situations de toitures, plates, pentues ou en courbes. Elles n'occasionnent pas de surcharge, ce qui est idéal pour les structures légères et n'oblige pas à refaire le calcul de structures.
Végétalisation : des atouts en thermique et en phonique
Leur rendement est néanmoins médiocre : la puissance crête entre 60 à 70 Wc/m2 est quatre fois inférieure à celle des panneaux classiques. Seule consolation, leur rendement est moins sensible à l'orientation et aux conditions atmosphériques.
La technologie fonctionne bien en cas de lumière diffuse et de faible ensoleillement. Enfin, leur installation est quasiment identique à celle de produits de couverture équivalents en dehors de la spécificité du câblage. Commercialisées en combinaison avec une étanchéité, les membranes peuvent être installées à grande échelle sur des toitures-terrasses, comme celles de bâtiments logistiques.
Cette technologie est aussi disponible dans des bacs acier, aluminium (Kalzip) ou zinc (Rheinzink). Francis Arsène, couvreur et PDG de Couverture GF, a couvert récemment la toiture d'un immeuble haussmannien avec des bacs Rheinzink, portant 49 m2 de membranes solaires : « Hormis le coût, qui est environ 30 % supérieur, la différence principale par rapport à une couverture zinc classique est de devoir créer au préalable des ouvertures dans la toiture pour faire passer les câblages. Il faut donc prévoir le voligeage en conséquence. La pose est aussi rapide qu'un bac classique (mêmes dimensions et même poids) bien que la manutention soit légèrement plus délicate. »
La pose de toitures végétalisées se fait essentiellement dans le neuf, mais devient de plus en plus courante dans la rénovation, où le caractère autoprotégé de la solution séduit en remplacement du gravillon. Les atouts d'une végétalisation sont bien connus, tant sur le plan visuel, que thermique et phonique (de par son inertie), mais aussi pour la rétention des eaux de pluie. Enfin, l'épaisseur de la couche végétale avec son substrat protège l'étanchéité contre les variations importantes de température, et limite les risques d'incendies. Mais cette inertie a un coût.
La surcharge peut obliger à revoir la structure porteuse, et la surépaisseur demande parfois de rehausser l'acrotère. L'étanchéité doit souvent être refaite, car non seulement elle doit posséder des propriétés antiracines qui se mesurent en résistance au poinçonnement statique, mais il est intéressant qu'elle vienne recouvrir l'acrotère jusqu'à l'étanchéité extérieure. Typiquement, le multicouche végétalisé comprend une étanchéité avec une protection antiracines intégrée ou séparée, une couche de drainage, une couche filtrante, du substrat (terre végétale), et des dalles prévégétalisées ou présemées. Bien entendu, les plantes apprécient une exposition avec un ensoleillement correct, et un minimum d'accès est à prévoir, pour un entretien une ou deux fois par an. « Si une façade vitrée donne sur la terrasse, les réflexions peuvent nécroser les plantes », avertit Emmanuel Sterlin, ingénieur développement au Prieuré Vegetal ID.
Bonnes pratiques, bonne étanchéité
Complétant les normes du DTU 43, plusieurs règles ont été édictées par les organismes professionnels, à destination des professionnels de l'étanchéité, responsables de la végétalisation. La couche d'étanchéité doit être d'une classe résistante aux piétinements, soit généralement des polystyrènes ou polyuréthannes. Suivant la norme NF EN 13948, le matériau ne doit pas être perforable par les racines. Cette propriété antipercement est aussi exigée pour les joints. Les membranes synthétiques FPO (comme le Sarnafil) sont naturellement résistantes, les films bitumineux doivent en revanche recevoir un additif antiracines. De nombreux constructeurs (Axter, Derbigum, Icopal, Meple, Soprema...) proposent des membranes bicouche bitume-polymère qui assurent à la fois l'étanchéité et la protection antiracines. La zone stérile en périphérie de végétalisation doit mesurer au minimum 40 cm de largeur, sauf dans le cas de pentes supérieures à 3 % (et inférieures ou égales à 20 %), ou si le pied d'acrotère est revêtu par l'étanchéité de façon continue jusqu'à l'arête extérieure. Plusieurs Avis techniques émis par le Cstb concernent des membranes d'étanchéité destinées aux toitures végétalisées. Le premier en date de novembre 2006 concernait le procédé Sarnavert Sarnafil de Sika, un avis émis sans réserve pour des toitures inaccessibles avec pentes de 1 à 5 %.
Cet Atec confirme les qualités d'isolation thermique du produit, en complément de l'isolant classique, et détaille la pose de l'étanchéité, spécifique à la technique.
Une formation spécifique à la soudure est demandée pour la mise en œuvre des membranes à base de FPO. S'il n'y a pas d'isolant rapporté, la préparation du support constitué d'anciens revêtements impose un écran de séparation mécanique. Enfin, si le revêtement d'étanchéité revêt l'acrotère jusqu'à l'arête extérieure, la hauteur de relevés au-dessus de la protection peut être abaissée à 5 cm.
