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Les objectifs du désenfumage

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Le danger des fumées

Dangers pour les personnes

Depuis les années 1980, il est connu que 80% des décès causés par un incendie sont dus à l’inhalation de fumées toxiques. Nous pouvons distinguer 3 grands dangers. Les dangers liés à l’opacité, à la toxicité et à la température.

Dangers liés à l’opacité :

Les fumées ont une particularité qui est leur opacité. Cependant, lorsqu’une personne est prise dans un incendie et que la visibilité est réduite à moins de 4 mètres, il devient quasiment impossible pour elle de se repérer et de trouver les sorties de secours. 

Dans un état de panique, l’occupant perd ses repères et agit comme s’il était coincé dans un espace confiné, perdant tout sens de l’orientation. Si la personne n’est pas extraite rapidement de cette atmosphère, la situation peut devenir rapidement fatale.

Photo de la perte de visibilité dans un couloir d'hôtel lors d'un incendie - désenfumage et fumée
Perte de visibilité au départ d'un feu

Dangers liés à la toxicité :

Un incendie libère environ 140 composés dangereux, certains très concentrés, qui peuvent être mortels même après une courte exposition. Les victimes doivent être secourues dans les 30 minutes suivant l’incendie. Les gaz toxiques se divisent en deux catégories : les gaz asphyxiants (comme les cyanures et les oxydes de carbone) qui dépriment le système nerveux central, et les gaz irritants (comme le chlore et ses dérivés) qui endommagent les muqueuses respiratoires. Parmi les composés les plus dangereux pour les êtres humains nous retrouvons :

  • Le dioxyde de carbone
  • Le monoxyde de carbone
  • Les oxydes d’azote

En cas d’incendie, il y a une réduction significative de la quantité d’oxygène disponible dans l’air, ce qui peut causer une syncope ou même la mort si la concentration d’oxygène descend en dessous de 6%. Les fumées dégagées par l’incendie contiennent également des composés toxiques qui peuvent provoquer une intoxication rapide. Une personne qui se retrouve dans une ambiance enfumée va tousser, mais cela peut aggraver la situation en augmentant son exposition aux substances toxiques.

En outre, la diminution de la quantité d’oxygène dans l’air peut entraîner une altération de la coordination motrice et des difficultés à se déplacer, ce qui peut mettre la victime en danger de mort si elle n’est pas évacuée rapidement. Il est donc crucial de prendre des précautions pour prévenir les incendies et de savoir comment réagir en cas d’urgence.

Dangers liés à la température :

Dans un incendie, la température peut augmenter rapidement et atteindre des niveaux mortels pour les alvéoles pulmonaires au-delà de 120°C, causant la mort de la victime en quelques minutes. Cependant, les fumées produites ont une masse volumique très faible, ce qui les pousse à s’élever vers le plafond et à s’accumuler en couches avec des températures décroissantes (phénomène appelé « stratification »).

Compte tenu des phénomènes de convection et de stratification, il est recommandé de se rapprocher du sol lors d’un incendie, où les températures sont plus basses, les concentrations de composés toxiques sont plus faibles et la teneur en oxygène est plus élevée. En somme, il est conseillé de se mettre près du sol pour maximiser les chances de survie en cas d’incendie.

Dangers pour les biens

Les fumées jouent un rôle important dans la propagation des incendies en raison de leurs caractéristiques. Pendant un incendie, les matériaux combustibles sont exposés à des températures élevées dans des environnements chauds et appauvris en oxygène, tels que les fumées ou l’intérieur de la flamme. En conséquence, les matériaux se décomposent et produisent des gaz combustibles qui alimentent les flammes, ce phénomène est appelé pyrolyse.

De plus, les fumées sont également corrosives, contenant des composés tels que l’acide chlorhydrique, qui sont dangereux pour les structures du bâtiment et les biens situés dans la zone touchée par l’incendie.

Les rôles et objectifs du désenfumage

En somme, la plus grande menace pour une personne prise dans un incendie est l’intoxication par les fumées. Il est donc crucial d’évacuer les fumées du bâtiment sinistré, ce qui est accompli grâce au désenfumage. Pendant un incendie, la fumée et la chaleur produites restent emprisonnées à l’intérieur du bâtiment, ce qui peut empêcher les occupants de sortir en toute sécurité. Le désenfumage vise à évacuer une partie des fumées de l’incendie pour créer une zone d’air libre sous la couche de fumée.

Les avantages du désenfumage sont multiples : il facilite l’évacuation des occupants en maintenant la visibilité et l’air frais, il limite la propagation de l’incendie en évacuant les gaz chauds et les particules, il permet aux pompiers d’accéder aux lieux de l’incendie, et il contribue à réduire le risque d’effondrement du bâtiment en limitant l’augmentation de la température.

Les contraintes du désenfumage

Afin de répondre aux objectifs énoncés précédemment, plusieurs contraintes doivent être respectées pour assurer un désenfumage efficace. La première contrainte consiste à limiter les volumes à désenfumer en utilisant le compartimentage par la mise en place de parois et portes coupe-feu pour réduire la propagation de l’incendie.

Les grandes surfaces de vente qui ne peuvent pas être compartimentées seront réduites en créant des écrans de cantonnement pour canaliser les fumées vers les systèmes d’évacuation. De plus, il sera nécessaire de respecter le phénomène de stratification en évitant de créer des turbulences qui pourraient renvoyer les fumées chaudes vers le sol. Les vitesses de soufflage ne devront jamais excéder les 5 m/s. Pour un balayage efficace, les prises d’air neuf devront être situées en bas et les évacuations de fumées en haut, évitant toute zone morte où un bouchon de fumée pourrait stagner.

Enfin, il sera également important de respecter les réglementations thermiques pour garantir un confort thermique optimal sans avoir à recourir à des ouvertures permanentes sur l’extérieur.

Les principes du désenfumage

Il y a deux grands principes pour le désenfumage :

  • le balayage
  • la hiérarchie des pressions.

Le balayage consiste à faire circuler de l’air frais en partie basse du volume à désenfumer et à extraire les fumées en partie haute. Cela peut se faire naturellement ou mécaniquement en fonction du type d’évacuation.

La hiérarchie des pressions, quant à elle, consiste à établir une pression plus faible dans le volume sinistré que dans les locaux adjacents afin de créer un équilibre qui empêche la propagation des fumées. Cette méthode est souvent utilisée dans les immeubles de grande hauteur et nécessite un désenfumage mécanique.

Les différents modes de désenfumage

Le désenfumage naturel

C’est le type le plus courant, qui utilise des exutoires de désenfumage ou des ouvrants télécommandés en façade pour évacuer la fumée, ainsi que des portes ou des ouvrants pour amener de l’air. Les commandes doivent agir simultanément sur les évacuations et les amenées d’air.

Le désenfumage mécanique/naturel

Cette configuration est moins fréquente et nécessite l’utilisation d’un ventilateur pour l’amenée d’air lorsque le volume à désenfumer est semi-enterré ou autrement difficile d’accès. Les bouches d’amenée d’air doivent avoir une vitesse de déplacement de l’air inférieure à 5 m/s, et les évacuations de fumées doivent être réalisées à partir d’exutoires montés en toiture.

Le désenfumage naturel/mécanique

Ici, l’extraction est effectuée par un ou plusieurs ventilateurs, tandis que les amenées d’air sont réalisées par des portes ou des ouvrants télécommandés comme pour le désenfumage naturel/naturel. Les dimensions des amenées d’air sont calculées en prenant en compte le débit total d’extraction.

Le désenfumage mécanique/mécanique

Ce type de désenfumage nécessite à la fois des ventilateurs de soufflage et d’extraction. La vitesse de l’air au niveau des bouches de soufflage ne doit pas dépasser 5 m/s pour éviter la déstratification des fumées. Le débit de soufflage doit être inférieur au débit d’extraction pour respecter la hiérarchie des pressions, généralement à hauteur de 0,6 fois le débit extrait.

La notion d'ingénierie du désenfumage

L’arrêté du 22 mars 2004 a introduit l’ingénierie du désenfumage, qui est utilisée lorsque la stricte application de la réglementation n’est pas possible, comme dans les bâtiments classés monuments historiques où certaines modifications sont impossibles. Cette approche vise à simuler l’évolution des fumées lors d’un incendie et leur contrôle par des systèmes de désenfumage naturels et/ou mécaniques.

Les études d’ingénierie doivent être réalisées par des organismes reconnus compétents par le ministère de l’Intérieur. Ces études doivent inclure une présentation exhaustive des hypothèses retenues, des simulations montrant un contrôle satisfaisant des fumées, ainsi qu’une présentation des résultats et des conclusions quant à l’efficacité des systèmes de désenfumage recommandés.

En 2017, le Guide de bonnes pratiques pour les études d’ingénierie du désenfumage a été publié par le laboratoire central de la préfecture de Paris. Ce guide clarifie les rôles et les responsabilités des acteurs, harmonise les définitions, formalise le processus d’ingénierie du désenfumage, définit des scénarios de feu imposés, harmonise les critères d’acceptabilité prédéfinis et établit les différentes méthodes d’essais de désenfumage sur site.