Fire Risk Assessment of Green Roofs Using L-Type and X-Type Matrix Methods

Abstract

This study aims to analyze the often-overlooked fire risks associated with green roofs, which are widely recognized for their advantages in energy efficiency and sustainability. Although there is extensive literature on green roofs, academic evaluations focusing specifically on their fire safety are limited. Therefore, this study evaluates fire risk using L-type and X-type risk matrix methods, incorporating the Analytic Hierarchy Process (AHP) for weighting the criteria. Six key factors were identified: vegetation flammability, roofing material combustibility, irrigation systems, fire suppression equipment, maintenance practices, and fire brigade accessibility. The analyses were conducted on three case study buildings: Vancouver Convention Centre, California Academy of Sciences, and Moesgaard Museum. While the L-type matrix treated all criteria with equal importance, the X-type matrix was applied using both equal and AHP-derived weights. The results indicate that the L-type matrix is effective for identifying general risk levels but inadequate for capturing structure-specific priorities. In contrast, the AHP-weighted X-type matrix more accurately reflected contextual risk factors—particularly the flammability of vegetation and roofing materials—and proved to be a more robust tool for fire risk management in sustainable architectural systems.

Keywords

• Green Roofs
• Fire Safety in Buildings
• Risk Analysis Methods.

Yeşil Çatılardaki Yangın Riskinin L Ve X Tipi Matrisler İle Analiz Edilmesi

Öz

Bu çalışma, enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik açısından önemli avantajlar sunan yeşil çatılarda, genellikle göz ardı edilen yangın risklerini analiz etmeyi amaçlamaktadır. Literatürde yeşil çatılarla ilgili çok sayıda çalışma bulunmasına rağmen, bu sistemlerin yangın güvenliği özelinde değerlendirildiği akademik araştırmalar oldukça sınırlıdır. Bu nedenle çalışma kapsamında, yeşil çatılardaki yangın riski L tipi ve X tipi risk matrisleri ile değerlendirilmiş, kriter ağırlıklandırması için Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) yöntemi uygulanmıştır. Bitki örtüsünün yanıcılığı, çatı malzemesi, sulama sistemi, yangın söndürme donanımı, bakım düzeyi ve itfaiye erişimi olmak üzere altı temel ölçüt belirlenmiş; analizler Vancouver Kongre Merkezi, California Bilimler Akademisi ve Moesgaard Müzesi olmak üzere üç yapı üzerinde gerçekleştirilmiştir. L tipi matris tüm ölçütleri eşit kabul ederken, X tipi matris hem eşit hem de AHP ağırlıklı olarak uygulanmıştır. Bulgular, L tipi matrisin genel risk seviyesini göstermede faydalı olduğunu; ancak yapıya özgü öncelikleri yansıtmakta yetersiz kaldığını ortaya koymuştur. AHP ile ağırlıklandırılmış X tipi matris ise bağlamsal öncelikleri daha doğru tanımlamış ve yangın risk yönetimi açısından daha güçlü bir araç olarak öne çıkmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Yeşil Çatılar
• Binalarda Yangın Güvenliği
• Risk Analizi Yöntemleri

References

1. [1] LFB. Roof garden alight – Ealing. 2018. https://www.london-fire.gov.uk/incidents/2018/august/roof-garden-alight-ealing/ (Erişim Şubat 2025)
2. [2] Santos TD de O, Pacheco FAL, Fernandes, LFS. A systematic analysis on the efficiency and sustainability of green facades and roofs”, Science of the Total Environment, 2024; 932: 173107. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173107
3. [3] Aleksejeva J, Voulgaris G, Gasparatos A. Systematic review of the climatic and non-climatic benefits of green roofs in urban areas. Urban Climate, 2024; 58: 102133. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173107
4. [4] Gerzhova N, Dagenais C, Ménard S, Blanchet P, Côté JA. A parametric study of fire risks of green roofs to adjacent buildings. Fire, 2022; 5(4): 93. https://doi.org/10.3390/fire5040093
5. [5] Kotzen B, Galea ER, Mosco S, Wang Z, Ewer J, Jia F. Fire safety risks of external living walls and implications for regulatory guidance in England, Fire Safety Journal, 2023;139:103816. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2023.103816
6. [6] Gerzhova N, Blanchet P, Dagenais C, Ménard S, Côté J. Flammability characteristics of green roofs. Buildings, 2020;10(7):126. https://doi.org/10.3390/buildings10070126
7. [7] Ni Z, Zhao D, Tam L-h, Lau D, Chow CL. Fire safety performance of functional vegetated green building systems: A comprehensive review. Journal of Building Engineering, 2024;98:111200. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.111200
8. [8] Oruç P. Sürdürülebilir Yapılardaki Yangın Risklerinin L Matris Yöntemi ile Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2023.

9. [9] Yeniay GM. Yeşil Binalarda Yangın Güvenliği ve Risk Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2022.
10. [10] Wang C, Lin B, Chen Y, Zhang C. Thermal and fire performance of green roofs under extreme climate events. Building and Environment, 2022; 223:109468.
11. [11] Coutts AM, Tapper NJ, Beringer J, Loughnan M, Demuzere M. Watering our cities: The capacity for water sensitive urban design to support urban cooling and improve human thermal comfort in the Australian context. Progress in Physical Geography, 2013;37(1), 2–28.
12. [12] Getter KL, Rowe DB. The Role of Green Roof Technology in Urban Ecology, BioScience. 2006;56(11): 927-933.
13. [13] FM Global. Data Sheet 1-34: Green Roof Systems – Property Loss Prevention Guidance. 2020.
14. [14.] VanWoert ND, Rowe DB, Andresen JA, Rugh CL, Fernandez RT, Xiao L. Green roof stormwater retention: Effects of roof surface, slope, and media depth. Journal of Environmental Quality. 2005; 34(3): 1036–1044.
15. [15.] Tomasella M, De Nardi E, Petruzzellis F, Andri S, Castello M, Nardini A. Green roof irrigation management based on substrate water potential assures water saving without affecting plant physiological performance. Ecohydrology. 2022; 15(4): e2428. https://doi.org/10.1002/eco.2428
16. [16] Speak AF, Rothwell JJ, Lindley SJ, Smith CL. Urban particulate pollution reduction by four species of green roof vegetation in a UK city. Atmospheric Environment. 2012; 61: 283–293.
17. [17] Wong NH, Tan PY, Chen Y. Study of thermal performance of extensive green roofs in Singapore. Building and Environment. 2010; 45(1): 45–56.
18. [18] National Fire Protection Association (NFPA). Chapter 26: Vegetative roof coverings. In: NFPA 101: Fire Code. 2021.
19. [19] National Fire Protection Association (NFPA). NFPA 70: National Electrical Code. 2023.
20. [20] Özkılıç Ö. KOBİ’lerde iş sağlığı ve güvenliği yönetimi ve risk değerlendirme kavramı. Ankara: Türkiye İşveren Sendikaları Konfederasyonu. 2014.
21. [21] Kendirli Z, Karamanoğlu YE, Özbilger Hİ. Tesislerde yangına karşı risk seviyelerinin hesaplanması: Askeri tesis örneği. Afet ve Risk Dergisi. 2020; 3(1): 1–19.
22. [22] Ramachandran G, Charters D. Quantitative risk assessment in fire safety. Taylor & Francis. 2011.
23. [23] Adem A. İş sağlığı ve güvenliğinde kullanılan risk analizi tekniklerinin karşılaştırılması. Politeknik Dergisi. 2022; 25(3): 1319–1328. https://doi.org/10.2339/politeknik.1114897
24. [24] Pırıl T, Erol R. Risk analizi: Bir otomotiv fabrikasında gerçekleştirilen X tipi karar matrisi uygulaması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2016; 19(3): 91–98. https://doi.org/10.17780/ksumbd.282323
25. [25] ArchDaily. Vancouver Convention Centre West / MCM + DA + LMN. https://www.archdaily.com/130373/vancouver-convention-centre-west-lmn-da-with-mcm (Erişim: Şubat 2025).
26. [26] ArchDaily. California Academy of Sciences / Renzo Piano Building Workshop + Stantec Architecture. https://www.archdaily.com/6810/california-academy-of-sciences-renzo-piano (Erişim: Şubat 2025).
27. [27] California Science Center. Inspiring science learning in everyone. https://californiasciencecenter.org/ (Erişim: Şubat 2025).
28. [28] ArchDaily. Moesgaard Museum / Henning Larsen. https://www.archdaily.com/590484/moesgaard-museum-henning-larsen-architects (Erişim: Şubat 2025).