Article

1 - ENJEUX

2 - ASPECTS THERMODYNAMIQUES

3 - DEUX SITUATIONS CANONIQUES

4 - SIMULATION NUMÉRIQUE ET INGÉNIERIE DU DÉSENFUMAGE

  • 4.1 - Outils de simulation numérique
  • 4.2 - Vérification, validation et choix de l’utilisateur
  • 4.3 - Démarche d’ingénierie du désenfumage

5 - ÉVOLUTION DU PARC BÂTI ET DES USAGES

  • 5.1 - Désenfumage naturel
  • 5.2 - Effet de l’isolation sur le risque d’embrasement généralisé
  • 5.3 - Problème de la surpression

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : SE2074 v1

Physique de l’incendie en bâtiment et désenfumage

Auteur(s) : Pierre CARLOTTI

Date de publication : 10 déc. 2020

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RÉSUMÉ

Un feu en bâtiment est un phénomène complexe, faisant appel à un large éventail de domaines, des sciences physiques et chimiques à celles du comportement humain. Il est cependant non seulement possible mais aussi utile de travailler à une compréhension fine de la dynamique du feu et du mouvement des fumées pour mettre en place des stratégies optimales de prévention et de mise en sécurité. Ces questions sont analysées dans cet article, notamment au regard de l’évolution des modes constructifs.

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ABSTRACT

Building fire physics and smoke removal

Fires in buildings are complex phenomena, which understanding needs a large panel of subjects, from physical and chemical sciences to human behaviour. It is nevertheless possible and useful to work toward a detailed understanding of fire dynamics and smoke motion, in order to design optimal strategies for prevention and protection. These issues are analysed in this article with a specific focus on the evolution of construction methods.

Auteur(s)

  • Pierre CARLOTTI : Directeur scientifique et technique - ARTELIA, Choisy-le-Roi, France

INTRODUCTION

Un incendie dans un bâtiment peut être porteur de destructions et de dommages considérables. Pourtant, la dynamique des feux n’est pas toujours bien comprise.

Une anecdote réelle suffira à montrer l’importance de ce type d’analyse : lorsque l’on met en service certains bâtiments comportant des grands volumes munis de désenfumage naturel, on réalise en général, à titre pédagogique, un essai d’enfumage. Pour ne pas endommager le volume tout juste terminé, on se limite alors à des puissances thermiques très faibles.

Il y a quelques années, pour un bâtiment emblématique, et alors que l’essai se déroulait parfaitement bien, le représentant du maître d’ouvrage s’est ému de ce que la couche de fumées prenne un tiers de la hauteur libre, en interpelant violemment l’équipe qui avait conçu le système : si pour quelques kilowatts la couche de fumées prenait un tiers de la hauteur, pour une puissance triple, et donc encore bien en dessous de ce que génère un incendie, le volume serait complètement enfumé !

Il n’en est rien, bien sûr, et on verra que dans un tel cas, le feu maximal possible conduira à une couche de fumées faisant moins de la moitié de la hauteur sous plafond. Il est néanmoins compliqué, dans le vif d’un essai réel, qui se déroule de nuit, avec de nombreuses personnes qui ont toutes un avis, d’expliquer calmement la physique des couches de fumées !

Le but du présent article est justement de poser la problématique, puis d’utiliser les méthodes de la thermodynamique et de la physique afin de caractériser les grandeurs majeures qui influent sur la dynamique du feu, car cette compréhension est un préalable indispensable à l’utilisation raisonnée et raisonnable de la simulation numérique des incendies.

Le plan est le suivant : dans un premier temps les enjeux en termes de sécurité sont présentés. Ensuite, les bases thermodynamiques sont rappelées et appliquées au cas du feu en bâtiment, permettant une première compréhension du phénomène. Deux configurations canoniques, l’une en extraction mécanisée et l’autre en désenfumage naturel, sont ensuite présentées en détail, avant d’introduire les logiciels de simulation et la démarche d’ingénierie du désenfumage. Enfin, les conséquences de l’évolution du parc bâti sur la dynamique des incendies sont esquissées.

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KEYWORDS

Fire Safety   |   Fire   |   thermal insulation   |   Fluid mechanics   |   Convective flows   |   Natural smoke removal

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-se2074


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CARLOTTI (P.), PARISSE (D.), RISLER (N.) -   Statistical analysis of intervention reports for fires resulting in casualties deceased on the spot in Paris area.  -  Fire Safety Journal 92 : p. 77-79 (2017).

  • (2) - DAI (X.), WELCH (S.), USMANI (A.) -   A critical review of « travelling fire » scenarios for performance-based structural engineering.  -  Fire Safety Journal, volume 91 : p. 568-578 (2017).

  • (3) - PARKER (W.J.) -   Calculations of the heat release rate by oxygen consumption for various applications.  -  Journal of Fire Sciences, 2 : p. 380-395 (1984).

  • (4) - THIRY (A.), SUZANNE (M.), BAZIN (H.), BELLIVIER (A.), FAURE (E.) -   Feedback on pushchair’s fires in arson investigation.  -  9th International Association of Fire Safety Science IAFSS, poster (2008).

  • (5) - PAUL (K.T.) -   CBUF Conference – Reports and comments.  -  Fire Safety Journal, 25 : p. 165-170 (1995).

  • ...

NORMES

  • Fire threat to people and environment. - ISO/TC 92/SC 3 - 1980

  • Fire safety engineering. - ISO/TC 92/SC 4 - 1991

  • Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les équations algébriques – Partie 1 : Exigences générales. - ISO 24678-1 :2019 - Mars 2019

  • Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les formules algébriques – Partie 6 : Phénomènes liés à l'embrasement généralisé. - ISO 24678-6 :2016 - Août 2016

1 Sites Internet

International Association for the Study of Insurance Economics

http://www.genevaassociation.org

Étanchéité à l’air des bâtiments

http://www.rt-batiment.fr/l-etancheite-a-l-air-des-batiments-a31.html

Sciences appliquées au sapeur-pompier, colloque du 3 avril 2018

https://allo18-lemag.fr/colloque-scientifique-conference-par-conference/

Les innovations BSPP : faire face aux feux de demain

https://allo18-lemag.fr/grand-format-les-innovations-bspp-face-aux-feux-de-demain/

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