En l'absence d'études scientifiques sur le comportement au feu des toitures végétalisées, des inquiétudes se posent quant à leur sécurité et à l'adéquation des mesures de protection existantes contre la propagation du feu. La province de Québec a publié le guide technique sur l'installation de ces toitures où la section sur la sécurité incendie est élaborée de manière très détaillée, en recueillant les règles de différentes sources, ce qui dans certains cas pose des limites pour la conception. Cette recherche visait à étudier les risques d'incendie que ces toits présentent et à analyser leurs performances dans des conditions extrêmes pour une meilleure compréhension des possibilités du feu et de l'importance des mesures de sécurité incendie. La conductivité thermique effective de substrat de croissance en fonction de la température pour les toitures végétalisées a été déterminée pour une utilisation dans des simulations numériques d'analyse de transfert de chaleur. Une série d’essais en laboratoire a été effectuée afin d'ajuster un modèle existant de calcul de la conductivité thermique des sols minéraux pour l'application sur des substrats de toitures végétalisées. Les résultats montrent une petite différence dans les valeurs mesurées et calculées, spécifiquement 1.07 et 0.9 W/(m·K), ce qui confirme la validité du modèle pour les substrats de toitures végétalisées. Le modèle a permis le calcul de la conductivité thermique en considérant séparément les matériaux organiques et inorganiques, ce qui facilite la détermination de cette propriété à différentes températures compte tenu de la décomposition de la matière organique entre 250 et 700 °C. L'analyse de décomposition thermique a également été effectuée pour obtenir des proportions de composants minéraux et organiques. Les résultats satisfaisants du test de validation et des simulations numériques montrent l'applicabilité de la conductivité thermique effective déterminée en fonction de la température pour les problèmes de transfert de chaleur. L'analyse de la propagation de la chaleur à travers le toit végétalisé a été réalisée afin d'évaluer le risque d'endommagement de la structure du toit par la chaleur lorsqu'une surface d'un toit végétalisé est exposée à des températures élevées. Plusieurs simulations numériques ont été effectuées pour déterminer les conditions dans lesquelles la défaillance du toit se produit. Un toit végétalisé extensif avec le substrat de croissance sec contenant 5% de matière organique a été pris pour la modélisation. Il a été constaté que le substrat de moins de 10 cm iv d'épaisseur à l'état sec peut protéger efficacement le platelage de toit, retardant la propagation de la chaleur. Un retard d'au moins 30 min est obtenu avec la couche de substrat de 3 cm d'épaisseur. L'effet de la porosité du substrat (entre 0.5 et 0.7) sur le temps de défaillance était faible et observable uniquement sous une charge thermique de 200 kW/m². Les caractéristiques d'inflammabilité des toitures végétalisées, telles que la vitesse de dégagement de chaleur, la densité de la charge combustible et le temps d'allumage ont été déterminés. Des mesures en laboratoire à l'aide d'un calorimètre à cône ont été effectuées sur les substrats de croissance de toit vert à l'état sec et humide. Les résultats ont montré que même à l’état sec, le substrat libère beaucoup moins d'énergie qu'une couverture de toiture typique en bitume modifié. Généralement, la performance des toits végétalisés en feu est meilleure qu'un toit typique en bitume. Le risque d'incendie des toits végétalisés pour les bâtiments adjacents a été analysé en termes d'exposition à la chaleur rayonnante produite par un incendie sur un toit vert. Les résultats des calculs montrent que la présence d'humidité dans les plantes réduit considérablement la distance sécuritaire entre le toit et la façade d’un bâtiment voisin et est le principal facteur de réduction des risques d'incendie. Il a également été montré qu’en raison du fait que le vent a un fort effet sur la propagation du feu, il est important de le considérer lors de la conception d'un toit vert. / In the lack of scientific studies on fire performance of green roofs concerns arise about their safety and the adequacy of existing protection measures against the spread of fire. Province of Quebec issued the technical guide on installation of such roofs where fire safety section is drawn up in considerable detail, collecting the rules from different sources, which in some cases poses limitations for design. This research aimed at investigating the fire risks that such roofs present and analyzing their performance in extreme conditions for better understanding of fire possibilities and the importance of fire safety measures. The effective thermal conductivity as a function of temperature of green roof growing media was determined for using in numerical simulations of heat transfer analysis. A series of laboratory measurements were conducted in order to adjust an existing model of calculation of thermal conductivity of mineral soils for the application to green roof substrates. The results show small difference in measured and calculated values, specifically 1.07 and 0.9 W/(m·K), that confirms the suitability of model for green roof substrates. The model allowed the calculation of thermal conductivity considering organic and inorganic materials separately, which facilitates the determination of this property at different temperatures considering the decomposition organic matter between 250 and 700 °C. The thermal decomposition analysis was also performed to obtain proportions of mineral and organic components. Satisfactory results of validation test and numerical simulations show applicability of predicted effective thermal conductivity as a function of temperature for heat transfer problems. The analysis of heat propagation through the green roof assembly was conducted in order to assess the risk of roof structure being damaged by heat when a surface of a green roof is exposed to elevated temperatures. Multiple numerical simulations were performed to determine conditions at which the roof failure occurs. Extensive green roof with dry growing media containing 5% of organic matter was taken for the modeling. It was found that the substrate of less than 10 cm thickness in dry state can effectively protect the roof deck, retarding the heat propagation. At least 30 min of retardation is achieved with the substrate layer of 3 cm thickness. The effect of porosity of the substrate (between 0.5 and 0.7) on time to failure was found to be small and noticeable only under heating load of 200 kW/m². vi Flammability characteristics of green roofs, such as heat release rate, fire load density and time to ignition was determined. Laboratory measurements using a cone calorimeter were conducted over the green roof growing media in dry and moist state. The results showed that even in dry condition the substrate releases much less energy compared to a typical roof covering made of modified bitumen. Generally, the performance of green roofs in fire is better than a typical bitumen roof. Fire risk of green roofs to adjacent buildings was analyzed in terms of exposure to the radiation heat produced by a fire on a green roof. The results of calculation show that the presence of moisture in plants greatly reduces safe distance to façade and is the main factor in reducing fire hazard. It was also shown due to the fact that the wind has a strong effect on fire spread it is important to consider it when designing a green roof.

De nombreux programmes de construction écologique ont vu le jour depuis la dernière décennie visant à promouvoir la construction de bâtiments plus durables. Considérant que les matériaux biosourcés peuvent aider à réduire l’empreinte environnementale des bâtiments, il est judicieux d’en étendre leur utilisation. Un récent engouement s’est créé pour les sous-produits de culture céréalière en guise de remplacement aux fibres isolantes non renouvelables dans les structures en bois. De nombreux chercheurs ont étudié certaines isolations naturelles alternatives utilisées de nos jours. En comparaison aux matériaux d’isolations commerciaux, ces matériaux ont un impact environnemental remarquablement faible. Dans cette optique, l’utilisation de la paille compressée comme isolant offre un très faible impact dans l’analyse de son cycle de vie. Cependant, la sécurité incendie a toujours été une grande préoccupation pour les constructeurs utilisant des matériaux naturels combustibles. L'objectif de cette étude est de documenter le risque incendie de la paille compressée lorsqu'elle est utilisée comme matériau isolant dans des assemblages à ossature en bois. Trois densités de paille comprimée (75, 125 et 175 kg/m3) ont été sélectionnées pour évaluer leurs propriétés de combustion et leur conductivité thermique, en essayant de déterminer laquelle avait la meilleure combinaison de propriétés. La paille de la densité sélectionnée a ensuite été comparée aux matériaux d'isolation combustibles disponibles sur le marché pour comparer leur risque d'incendie. Par la suite, cet isolant de même densité a été testé dans un assemblage à ossature en bois à moyenne échelle pour évaluer l'impact de sa charge combustible comparativement à un matériau d'isolation incombustible. Les résultats ont démontré que la paille compressée d'une densité de 75 kg/m3 avait les meilleures propriétés de combustion et d'isolation. Les résultats suggèrent que la paille compressée aurait très probablement un meilleur comportement au feu par rapport à ceux des matériaux d'isolation combustibles disponibles sur le marché. Malgré la nature combustible de la paille compressée, l'impact de sa charge combustible dans un système de construction en bois a été moins important que prévu. Les propriétés de combustion de la paille compressée étant moins dangereuses que les matériaux d'isolation combustibles disponibles sur le marché, ainsi que l'impact de sa charge calorifique dans une structure à ossature de bois, l'utilisation de ce matériau comme isolant principal dans un bâtiment est, par bonne conception, gérable sans augmenter les risques / Many green building programs have emerged since the last decade to promote the construction of more sustainable buildings. Considering those biobased materials can help reduce the environmental footprint of buildings, it is wise to expand their use. A recent craze has emerged for cereal crop byproducts as a substitute for nonrenewable insulation fibers in wood structures. Many researchers have studied some of the alternative natural insulation materials used today. Compared to commercial insulation materials, these materials have a remarkably low environmental impact. In this context, the use of compressed straw as insulation offers a very low impact in the analysis of its life cycle. However, fire safety has always been a big concern for builders using natural combustible materials. The objective of this study is to document the fire hazard of compressed straw when it is used as an insulating material in wood frame assemblies. Three compressed straw densities (75, 125 and 175 kg/m3) were selected to evaluate their combustion properties and thermal conductivity, in attempt to determine which had the best combination of properties. The selected density straw was then compared to commercially available combustible insulation materials to compare their fire risk. Subsequently, this same density straw was tested in a medium-scale wood frame assembly to evaluate the impact of its fuel load comparatively to a non-combustible insulation material. The results showed that compressed straw with a density of 75 kg/m3 had the best properties of combustion and insulation. The results suggest that compressed straw would most likely have better fire performance compared to combustible insulation materials available on the market. Despite the combustible nature of the compressed straw, the impact of its fuel load in a wooden construction system was less than expected. Because the burning properties of compressed straw are less hazardous than commercially available combustible insulation materials and the impact of its heat load in a wood frame structure, the use of this material as an insulator in a building is, by design, manageable without increasing risks.