Chaire industrielle de recherche sur la
construction écoresponsable en bois

Annonce

PhD 8 - Characterization and analysis of fire risks of green roof systems

Nataliia Gerzhova Doctorat, Sciences du bois, ULaval

Problematic

Nowadays green roofs are becoming more and more popular offering multiple environmental benefits as well as providing energy efficiency solutions for a building, also adding an aesthetic value to it. These features have been examined in detail and presented in numerous scientific studies, showing the advantages of this technology.

In Quebec, construction of green roofs is described in the guide created by the Régie du bâtiment du Québec. The provisions of this guide have been written to simplify the installation process. At the same time, the guide has some limitations and, compared to regulations of other countries, is restrictive. One of the concerns for vegetated roof systems is a fire hazard. The reason is that plants and organic part of soil medium present an additional fire load that may contribute to the spread of fire especially in drought periods.

Because of such regulations, design possibilities are limited, which prevents the development of this technology.

Objectives of the Research

Currently there is very little data on fire behavior of green roofs. Moreover, due to a large variety of composition and configurations of assemblies they cannot be fire rated.

The main objective of the project is to deepen knowledge about green roof systems in terms of fire safety. More precisely:

  • Develop a critical view of RBQ green roof regulations based on fire safety theory and international regulations.
  • Understand the role of materials used for green roofs as a combustible load.
  • Determine thermal characteristics of a green roof substrate as input parameters for fire simulation
  • Analyze the spread of fire through a typical green roof system.
  • Propose a solution for a secure green roof system.

 Methodology

First, a literature review of fire safety measures in a building will be made to understand the background of the green roof Guide fire safety instructions.

The flammability characteristics of a soil media will be measured in order to investigate its contribution to a fire.

Fire performance of green roof assemblies will be studied by a numerical simulation of heat transfer through it. For this, additionally, thermal properties of a substrate at high temperatures will be determined by laboratory work and theoretical methods.

 Potential Applications and Industrial Benefits

The study will help to clearly understand the problems associated with fire risks associated with green roofs. The research will provide optimal solutions for fire prevention. The adoption of these solutions will facilitate the process of installing green roofs and increase design possibilities. This will contribute to a more widespread use of these systems in green roof industry.

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Problématique

Les toitures végétalisées sont devenues très populaires car elles sont une solution esthétique pour les bâtiments mais surtout elles offres de multiple bénéfices environnementales. De plus, elles peuvent servir comme un moyen de réduire la consommation énergétique des bâtiments. Ces caractéristiques ont été examinés en détail et présentés dans nombreuses recherches scientifiques montrant la fonctionnalité de cette technologie.

Au Québec, la construction de toitures vertes est décrite dans le guide créé par la Régie du bâtiment du Québec. Les dispositions de ce guide ont été écrites dans le but de simplifier le processus d’installation. En même temps, le guide comprend certaines limites et, par rapport aux guides et réglementations d’autres pays, est restrictif. La principale préoccupation pour ce système est son danger d’incendie potentiel.

En conséquence, la liberté de choix de conception est limitée et généralement cela empêche le développement de cette technologie.

L’objectif de la recherche

Il n’existe actuellement aucune méthode de test de résistance au feu développée spécifiquement pour les toits verts et il y a très peu de données sur leurs comportements en cas d’incendie.

L’objectif principal du projet est d’approfondir les connaissances sur les systèmes de toitures végétalisées en termes de la sécurité incendie. Plus spécifiquement :

  • Élaborer une opinion critique sur la réglementation RBQ pour les toits verts fondée sur la théorie de la sécurité incendie et les règlements internationaux.
  • Comprendre le rôle des matériaux utilisés pour les toitures végétalisées en tant que charge combustible.
  • Analyser la propagation du feu à travers un système typique de toit vert et à l’intérieur de celui-ci.
  • Proposer des politiques ainsi qu’un assemblage de matériaux adéquat pour l’obtention d’un système de toit vert sécuritaire.

Méthodologie

Premièrement, une revue de la littérature sur les moyens de prévention des incendies dans un bâtiment sera réalisée afin de comprendre le background de réglementation dans le Guide.

Le toit végétalise peut créer des conditions dans lesquelles il y a la possibilité d’inflammation et de propagation du feu. Ceci est principalement dû aux matériaux utilisés ainsi qu’au mauvais entretien. Le toit vert est constitué de plusieurs couches qui peuvent contribuer à la gravité de l’incendie et mener à l’effondrement de la structure. Pour connaître à quel point ils augmentent les risques, il faut étudier les matériaux utilisés dans les toits verts et leur propriétés thermiques à haute température.

Puisque le système de toit vert est complexe, l’analyse des températures va être effectuée par le calcul numérique et une modélisation du comportement thermique des différents systèmes de toits verts sera effectuée afin de trouver une solution sécuritaire.

Applications potentielles et retombées industrielles

L’étude permettra de comprendre clairement les problèmes liés aux risques d’incendie et de propagation de la flamme associés aux toits verts. La recherche fournira des solutions optimales pour la prévention des incendies, qui seront également confirmées expérimentalement. L’adoption de ces solutions permettra de faciliter le processus d’installation de toitures végétalisées et accroître les options de conception. Cela contribuera à une utilisation plus répandue de ces systèmes dans l’industrie de la construction.

nataliia.gerzhova.1@ulaval.ca

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