La présente invention concerne, d'une manière générale, une toiture végétalisée, le mot toiture désignant ici tant un toit en terrasse qu'un toit en pente ou encore un toit de forme quelconque. Plus particulièrement, cette invention s'intéresse à une toiture végétalisée avec dispositif de dépollution de l'air. La toiture en cause est, en particulier, une toiture équipée de panneaux photovoltaïques pour la production d'électricité. On connaît, par exemple par la demande de brevet français FR 2906676, le principe de couvertures végétales pour toitures de bâtiments. On connaît aussi, par exemple par le brevet français FR 2545864, des toitures qui d'une part utilisent un matériau de couverture végétal et qui, d'autre part, reçoivent des panneaux photovoltaïques. Toutefois, ces toitures ne participent en aucune manière à la dépollution de l'air, en particulier de l'air contenu à l'intérieur des bâtiments qu'elles recouvrent. Par ailleurs, on connaît d'une manière générale les biofiltres , autrement dit des procédés biologiques de traitement des eaux usées ou de l'air vicié, qui réalisent l'élimination de la pollution par l'effet physique de filtration, combiné avec un effet biologique dû aux microorganismes présents dans le matériau filtrant. Ces biofiltres sont notamment associés à des végétaux ù voir par exemple le document WO 2006/030134. Dans ce document, il s'agit toutefois d'une installation située au niveau du sol. Enfin, la demande de brevet français FR 2383280 peut être citée comme exemple de toiture de bâtiment dans laquelle est prévue une circulation d'air entre l'intérieur et l'extérieur du bâtiment, à des fins de climatisation, en association avec un capteur de chaleur solaire. The present invention relates, in general, a green roof, the word roof here designating both a roof terrace or sloping roof or a roof of any shape. More particularly, this invention is concerned with a green roof with air pollution control device. The roof in question is, in particular, a roof equipped with photovoltaic panels for the production of electricity. It is known, for example by the French patent application FR 2906676, the principle of plant covers for roofs of buildings. Also known, for example by the French patent FR 2545864, roofs which on the one hand use a plant cover material and which, on the other hand, receive photovoltaic panels. However, these roofs do not participate in any way to the depollution of air, especially the air contained inside the buildings they cover. Furthermore, biofilters are generally known, in other words biological processes for the treatment of wastewater or stale air, which achieve the elimination of pollution by the physical effect of filtration, combined with an effect caused by the microorganisms present in the filter material. These biofilters are especially associated with plants - see for example the document WO 2006/030134. In this document, however, it is a ground level facility. Finally, the French patent application FR 2383280 can be cited as an example of building roof in which there is provided an air flow between the interior and exterior of the building, for air conditioning purposes, in association with a sensor. solar heat.
Toutefois, ces diverses techniques connues n'ont jamais été associées et possèdent chacune leurs limites. Face à cet état de la technique, la présente invention a pour but d'optimiser le traitement de l'air extrait d'un bâtiment et/ou pulsé dans le bâtiment, à la fois du point de vue thermique notamment pour le rafraîchissement de l'air, et sous l'aspect de la dépollution, en utilisant les phénomènes naturels. A cet effet, l'invention a pour objet une toiture végétalisée avec dispositif de dépollution, la toiture comprenant essentiellement, en combinaison : - une surface de toiture étanche, - au moins un plénum d'air délimité entre la surface de toiture et une paroi supérieure ajourée s'étendant sensiblement parallèlement à cette surface de toiture, - reposant sur la paroi ajourée, un substrat au moins partiellement constitué de terre végétale, sur lequel se développent des plantes, - des moyens de circulation forcée d'air depuis l'intérieur du bâtiment recouvert par la toiture végétalisée vers l'extérieur de ce bâtiment, et/ou depuis l'extérieur du bâtiment vers l'intérieur de ce bâtiment, au travers du plénum et du substrat. Avantageusement, cette toiture végétalisée comprend encore, au-dessus du substrat et des plantes poussant sur le substrat, un ensemble de panneaux photovoltaïques. Ainsi, la toiture végétalisée objet de l'invention se distingue notamment par son substrat, incorporant de la terre végétale, qui est installé au-dessus d'un plénum d'air participant à un circuit d'extraction d'air vicié hors du bâtiment ou de distribution d'air frais extérieur dans le bâtiment, le plénum assurant une répartition homogène de l'air sur toute l'étendue du substrat, tout en minimisant les pertes de charge dans le circuit d'air. En particulier, l'air aspiré dans le bâtiment est d'abord envoyé dans le plénum, à partir duquel, traversant la paroi supérieure ajourée, il pénètre dans l'épaisseur du substrat où, en s'élevant, il est simultanément rafraîchi par effet d'échange thermique, et dépollué par l'action des bactéries, au niveau des racines des plantes qui se développent sur le substrat. L'air rafraîchi et dépollué, qui s'échappe à la surface du substrat, peut être libéré dans l'atmosphère, ou bien aspiré et réintroduit à l'intérieur du bâtiment concerné. En cas de fonctionnement inversé, c'est-à-dire avec aspiration d'air depuis l'extérieur et soufflage de cet air dans le bâtiment, l'air ambiant est dépollué avant son introduction à l'intérieur du bâtiment, ce qui apporte aussi un avantage important. De plus, dans le cas de la présence de panneaux photovoltaïques, ceux-ci créent un ombre portée sur le substrat et sur les plantes, contribuant ainsi au rafraîchissement pour une optimisation du fonctionnement. De plus, ces panneaux photovoltaïques produisent une énergie électrique suffisante pour alimenter les moyens motorisés qui pulsent l'air à extraire et/ou à réintroduire, ainsi que d'éventuels moyens d'irrigation, en assurant ainsi l'autonomie énergétique de la toiture végétalisée. However, these various known techniques have never been associated and each have their limits. In view of this state of the art, the purpose of the present invention is to optimize the treatment of the air extracted from a building and / or pulsed in the building, both from the thermal point of view, particularly for the cooling of the building. air, and in the aspect of depollution, using natural phenomena. For this purpose, the subject of the invention is a green roof with a depollution device, the roof comprising essentially, in combination: - a sealed roof surface, - at least one air plenum delimited between the roof surface and a wall perforated upper extending substantially parallel to the roof surface, - resting on the perforated wall, a substrate at least partially made of top soil, on which grow plants, - means for forced circulation of air from the inside the building covered by the green roof to the outside of the building, and / or from the outside of the building to the interior of the building, through the plenum and the substrate. Advantageously, this green roof further comprises, above the substrate and plants growing on the substrate, a set of photovoltaic panels. Thus, the green roof object of the invention differs in particular by its substrate, incorporating topsoil, which is installed above a plenum of air participating in a stale air extraction circuit outside the building or distribution of fresh air outside the building, the plenum ensuring a homogeneous distribution of air over the entire extent of the substrate, while minimizing pressure losses in the air circuit. In particular, the air drawn into the building is first sent into the plenum, from which, through the perforated upper wall, it enters the thickness of the substrate where, when rising, it is simultaneously refreshed by effect heat exchange, and depolluted by the action of bacteria, at the roots of plants that grow on the substrate. Cooled and cleaned air, which escapes to the surface of the substrate, can be released into the atmosphere, or sucked in and reintroduced into the building concerned. In case of reversed operation, that is to say with suction of air from the outside and blowing of this air into the building, the ambient air is cleaned up before its introduction inside the building, which brings also an important advantage. In addition, in the case of the presence of photovoltaic panels, they create a shadow on the substrate and on the plants, thus contributing to the refreshment for an optimization of operation. In addition, these photovoltaic panels produce sufficient electrical energy to power the motorized means that pulses the air to be extracted and / or reintroduced, as well as possible means of irrigation, thereby ensuring the energy autonomy of the green roof .
Dans un mode de réalisation préféré, au moins un conduit de distribution d'air vicié pulsé, en provenance de l'intérieur du bâtiment, est placé dans le plénum d'air. Ce plénum d'air peut aussi recevoir au moins un collecteur d'air dépollué, à pulser vers l'intérieur du bâtiment, ledit collecteur étant raccordé à au moins un conduit qui traverse le substrat et qui a son point de départ situé au-dessus de ce substrat. Avantageusement, la paroi supérieure ajourée du plénum d'air est constituée par un caillebotis, de préférence recouvert par une nappe géotextile sur laquelle repose le substrat. In a preferred embodiment, at least one pulsed stale air distribution duct from the interior of the building is placed in the air plenum. This air plenum may also receive at least one exhaust air collector, to be pulsed towards the interior of the building, said collector being connected to at least one duct which passes through the substrate and which has its point of departure located above of this substrate. Advantageously, the perforated upper wall of the air plenum consists of a grating, preferably covered by a geotextile web on which the substrate rests.
Par ailleurs, la toiture végétalisée doit être conçue de manière à pouvoir récupérer, canaliser et évacuer l'eau de pluie, et aussi le cas échéant l'excédent de l'eau distribuée par un système d'irrigation. A cet effet, des moyens de drainage sont avantageusement prévus sur le fond du plénum d'air. De plus, dans la mesure où cette toiture végétalisée est entourée par des panneaux brise-vent, ces panneaux sont avantageusement équipés, dans leur partie supérieure, d'un trop-plein pour évacuation de l'eau. Dans le même ordre d'idées, les moyens de support des panneaux photovoltaïques doivent, autant que possible, être étanches à l'eau et à l'air. Ces moyens de support sont avantageusement conçus comme des tubes- supports, reposant sur le fond du plénum d'air et traversant ce plénum ainsi que le substrat, de préférence avec interposition de rondelles d'étanchéité. Ainsi, les panneaux photovoltaïques sont simplement posés, sans vissage ni autre moyen d'enfoncement dans la dalle de toiture, de sorte que ni l'étanchéité ni l'isolation thermique de la toiture n'est affectée. L'épaisseur et la masse du substrat sont suffisantes pour maintenir les tubes-supports des panneaux photovoltaïques. Les tubes-supports de ces panneaux photovoltaïques peuvent aussi, dans leur partie extérieure surmontant le substrat, supporter des éléments tels que tubes d'un système d'irrigation. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme de réalisation de cette toiture végétalisée avec dispositif de dépollution : Figure 1 est une vue partielle en perspective et en coupe d'une toiture végétalisée conforme à la présente invention ; Figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la toiture végétalisée ; Figure 3 est une vue en coupe transversale de cette toiture végétalisée. La toiture végétalisée ici considérée est installée au-dessus d'une dalle de toiture 2 d'un bâtiment (lui-même non représenté), la dalle de toiture 2 étant recouverte d'une nappe d'étanchéité 3 sur toute son étendue. Dans l'exemple illustré, la dalle de toiture 2 s'étend un plan horizontal, autrement dit il s'agit ici d'un toit en terrasse . Au-dessus de la dalle de toiture 2 est établi un plénum d'air vicié 4, qui est délimité à sa base par la nappe d'étanchéité 3 à et son sommet par un caillebotis 5, formant pour le plénum d'air 4 une paroi supérieure ajourée. Le plénum d'air 4 est aussi fermé, latéralement, par des panneaux pleins verticaux 6 à fonction brise-vent, qui entourent la toiture considérée. Le caillebotis 5 est recouvert par une nappe géotextile 7, au-dessus de laquelle repose un substrat multi-couche 8. De bas en haut, le substrat 8 peut comprendre une couche inférieure 8a de gravier, une couche intermédiaire 8b de gravillon, et une couche supérieure 8c de terre végétale. Des plantes 9 se développent au-dessus du substrat 8, les racines de ces plantes se situant dans la couche 8c de terre végétale. Au-dessus du substrat 8 et des plantes 9 sont encore installés des panneaux photovoltaïques 10, produisant de l'électricité. Chaque panneau photovoltaïque 10 est monté sur deux tubes-supports 11 latéraux, qui reposent par leur base sur le fond du plénum d'air 4. Ainsi, chaque tube-support 11 traverse le plénum d'air 4 et toutes les couches du substrat 8, avant d'émerger à l'air libre. Les tubes-supports 11 possèdent chacun un pied réglable 12, prenant appui sur le fond du plénum d'air 4 ; chaque tube-support 11 porte aussi une ou plusieurs rondelles d'étanchéité 15, assurant l'étanchéité à l'air et à l'eau. Dans le plénum d'air 4 sont placés un ou plusieurs conduits 16 de distribution d'air vicié, qui possèdent de multiples orifices de sortie répartissant l'air distribué sur l'étendue de ce plénum 4. Le ou les conduits 16 sont raccordés à au moins un conduit 17 d'air vicié, en provenance de l'intérieur du bâtiment donc traversant de bas en haut la dalle de toiture 2. Un groupe moto- ventilateur 18, intercalé sur le conduit 17, pulse l'air vicié de manière à aspirer cet air dans le bâtiment et à l'envoyer dans le ou les conduits 16 de distribution. In addition, the vegetated roof must be designed so that it can recover, channel and evacuate the rainwater, and also if necessary the excess water distributed by an irrigation system. For this purpose, drainage means are advantageously provided on the bottom of the air plenum. In addition, insofar as the green roof is surrounded by windbreak panels, these panels are advantageously equipped, in their upper part, an overflow for evacuation of water. In the same vein, the support means of the photovoltaic panels must, as far as possible, be watertight and airtight. These support means are advantageously designed as support tubes, resting on the bottom of the air plenum and passing through this plenum and the substrate, preferably with the interposition of sealing washers. Thus, the photovoltaic panels are simply placed without screwing or other means of driving into the roof slab, so that neither the sealing nor the thermal insulation of the roof is affected. The thickness and the mass of the substrate are sufficient to maintain the support tubes of the photovoltaic panels. The support tubes of these photovoltaic panels can also, in their outer portion surmounting the substrate, support elements such as tubes of an irrigation system. In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing showing, by way of example, an embodiment of this green roof with a depollution device: FIG. a partial view in perspective and in section of a green roof according to the present invention; Figure 2 is a longitudinal sectional view of the green roof; Figure 3 is a cross-sectional view of this green roof. The green roof considered here is installed above a roof slab 2 of a building (itself not shown), the roof slab 2 being covered with a sealing ply 3 over its entire extent. In the example illustrated, the roof slab 2 extends a horizontal plane, in other words it is here a roof terrace. Above the roof slab 2 is established a stale air plenum 4, which is delimited at its base by the sealing ply 3 to and its top by a grating 5, forming a plenum 4 for the plenum 4. perforated upper wall. The air plenum 4 is also closed, laterally, by solid vertical panels 6 with windbreak function, which surround the roof considered. The grating 5 is covered by a geotextile web 7, above which a multilayer substrate 8 rests. From bottom to top, the substrate 8 may comprise a lower layer 8a of gravel, an intermediate layer 8b of gravel, and a upper layer 8c of topsoil. Plants 9 grow above the substrate 8, the roots of these plants being in the layer 8c of topsoil. Above the substrate 8 and the plants 9 are still installed photovoltaic panels 10, producing electricity. Each photovoltaic panel 10 is mounted on two lateral support tubes 11, which rest by their base on the bottom of the air plenum 4. Thus, each support tube 11 passes through the air plenum 4 and all the layers of the substrate 8 , before emerging in the open air. The support tubes 11 each have an adjustable foot 12, resting on the bottom of the air plenum 4; each support tube 11 also carries one or more sealing washers 15, sealing the air and water. In the air plenum 4 are placed one or more stale air distribution ducts 16, which have multiple outlet orifices distributing the distributed air over the extent of this plenum 4. The duct or ducts 16 are connected to at least one exhaust air duct 17, coming from the interior of the building, thus traversing from top to bottom the roof slab 2. A motor-fan unit 18, interposed on the duct 17, pulses the stale air so as to to suck this air into the building and to send it in the conduit or ducts 16 distribution.
Ainsi, l'air vicié extrait vient d'abord remplir le plénum 4, à partir duquel il s'élève, au travers du caillebotis 5, pour traverser tout le substrat 8 dans lequel il est rafraîchi et dépollué û voir les flèches F indiquées sur les figures 2 et 3. De l'air dépollué et rafraîchi est donc délivré à la surface du substrat 8, autrement dit au sommet de la couche 8c de terre végétale. Dans l'exemple illustré, le plénum d'air 4 reçoit encore au moins un collecteur 19 d'air dépollué, qui est raccordé à un conduit 20 dirigé vers l'intérieur du bâtiment au travers de la dalle de toiture 2. Le collecteur 19 d'air dépollué est aussi raccordé à au moins un conduit 21 qui traverse entièrement le substrat 8, le point de départ 22 du conduit 21 se situant ainsi au-dessus de la surface du substrat 8. Un groupe moto-ventilateur 23, intercalé sur le conduit 20, permet d'aspirer l'air dépollué et rafraîchi, au point de départ 22 du conduit 21, et de le pulser vers l'intérieur du bâtiment. Enfin, il est prévu des moyens d'irrigation et de drainage. Ces moyens comprennent des tubes horizontaux d'irrigation 24, reliés à une arrivée d'eau non représentée, les tubes 24 étant placés juste au-dessus de la surface du substrat 8 et étant supportés les uns par les panneaux verticaux 6 brise-vent situés en bordure de la toiture, et les autres, par les tubes-supports 11 des panneaux photovoltaïques 10. Quant aux moyens de drainage, ceux-ci comprennent un trop-plein d'évacuation 25 prévu dans la partie supérieure des panneaux verticaux 6 brise-vent, et des éléments de canalisation 26 posés sur le fond du plénum d'air 4. Ces derniers moyens assurent l'évacuation d'un excès d'eau, qu'il s'agisse de l'eau de pluie ou de l'eau distribuée par les moyens d'irrigation. Dans une variante non représentée, de l'air extérieur pourrait être aspiré au travers du substrat 8 pour être épuré, avant son introduction à 25 l'intérieur du bâtiment concerné. Dans l'ensemble, on obtient ainsi une toiture végétalisée dans laquelle le substrat, par son épaisseur avantageusement de l'ordre de 30 cm au minimum, permet à la fois l'épuration de l'air, la culture de plantes et le maintien des panneaux photovoltaïques.Thus, the extracted exhaust air first fills the plenum 4, from which it rises, through the grating 5, to cross the entire substrate 8 in which it is refreshed and cleaned - see the arrows F indicated on Figures 2 and 3. Fresh air and refreshed is therefore delivered to the surface of the substrate 8, in other words at the top of the top layer 8c of topsoil. In the example illustrated, the air plenum 4 still receives at least one exhaust air collector 19, which is connected to a duct 20 directed towards the interior of the building through the roof slab 2. The collector 19 The depolluted air is also connected to at least one duct 21 which passes entirely through the substrate 8, the starting point 22 of the duct 21 thus being above the surface of the substrate 8. A motor-fan unit 23, interposed on the duct 20, sucks fresh air and cooled, at the starting point 22 of the duct 21, and the pulsing to the interior of the building. Finally, there are means of irrigation and drainage. These means comprise horizontal irrigation tubes 24, connected to a water inlet not shown, the tubes 24 being placed just above the surface of the substrate 8 and being supported by the vertical panels 6 windbreaks located at the edge of the roof, and the others, by the support tubes 11 of the photovoltaic panels 10. As for the drainage means, these comprise an evacuation overflow 25 provided in the upper part of the vertical panels 6 breaking wind, and pipe elements 26 placed on the bottom of the air plenum 4. These means ensure the evacuation of an excess of water, whether it is rain water or water. water distributed by the means of irrigation. In a variant not shown, outside air could be sucked through the substrate 8 to be purified, before its introduction to the interior of the building concerned. Overall, a green roof is obtained in which the substrate, by its thickness advantageously of the order of at least 30 cm, makes it possible both to purify the air, to cultivate plants and to maintain photovoltaic panels.
30 Comme il va de soi, et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de cette toiture végétalisée avec dispositif de dépollution qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de construction et d'application respectant le même principe. En particulier, on ne s'éloignerait 35 pas du cadre de l'invention : 5 - en modifiant le détail des circuits d'air et des moyens de distribution de l'air à l'intérieur du plénum ; - en modifiant la composition du substrat ; - en appliquant l'invention à un toit en pente (et non en terrasse) ; - en ajoutant à cette toiture végétalisée tous éléments ou équipements annexes, notamment des équipements pouvant être alimentés électriquement à partir des panneaux photovoltaïques. 10 As is obvious, and as a result of the foregoing, the invention is not limited to the sole embodiment of this green roof with a depollution device which has been described above as an example; on the contrary, it embraces all variants of construction and application respecting the same principle. In particular, one would not depart from the scope of the invention: by modifying the detail of the air circuits and the air distribution means inside the plenum; by modifying the composition of the substrate; - applying the invention to a sloped roof (and not on the terrace); - by adding to this green roof all elements or ancillary equipment, including equipment that can be powered electrically from photovoltaic panels. 10