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RÉSUMÉ
La mesure du débit calorifique est un élément clé en sécurité incendie. Afin de réaliser cette mesure, de nombreux calorimètres par consommation d'oxygène sont utilisés dans le monde. Ce sont des outils très utiles dans l'analyse du risque «incendie». Grâce à différents appareils il est possible d'étudier le comportement au feu de matériau ou d'objets entiers. Certains de ces calorimètres ont été adoptés au niveau de réglementations nationales et internationales. Cet article présente le principe de la mesure par consommation d'oxygène et décrit brièvement quelques calorimètres.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Stéphane DESMET : Premier attaché - Direction des risques accidentels, Institut scientifique de service public, Belgique
INTRODUCTION
De tout temps, la lutte contre les incendies a été une préoccupation majeure de nos sociétés. Et malheureusement, elle le reste, les médias nous rappelant de façon récurrente l’actualité de cette problématique.
Le XX e siècle a vu se développer l’étude du comportement au feu des matériaux, avec en particulier l’apparition, dans sa seconde moitié, de nouveaux outils permettant la quantification de l’énergie libérée par un objet en feu.
Il y a eu tout d’abord la prise de conscience que le débit calorifique est un, si ce n’est le, paramètre essentiel régissant le développement de l’incendie. La connaissance de ce paramètre permet de mieux appréhender les différents aspects du risque incendie. Pour mesurer ce débit calorifique, la technique qui s’est imposée est la calorimétrie par consommation d’oxygène.
Il s’agit de calorimétrie indirecte : elle consiste en la mesure de la consommation d’oxygène lors de la combustion, et ensuite par calcul, à l’évaluation de la quantité d’énergie libérée. En effet, il a été mis en évidence que l’énergie libérée lors de la combustion est proportionnelle à la quantité d’oxygène consommée, le facteur de proportionnalité étant quasi constant. Cette découverte a favorisé l’élaboration de nouveaux outils appelés calorimètres par consommation d’oxygène.
Cet article décrit la technique utilisée, présente brièvement quelques appareils afin d’illustrer la grande variété de configurations possibles. Et pour terminer, il énumère les différents usages de ces calorimètres.
ASTM : American Society for Testing and Materials
FIPEC : Fire Performance of Electrical Cable (performance « feu » de cables électriques)
ICAL : Intermediate Scale Calorimeter (calorimètre d’échelle intermédiaire)
ISO : International Standard Organisation
NIST : National Institute of Standards and Technology
RCT : Room Corner Test (essai dans le coin d’une pièce)
RPC : Règlement Produits de Construction
SBI : Single Burning Item (objet isolé en feu)
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3. Domaines d’utilisation
Depuis leur apparition, l’usage des calorimètres par consommation d’oxygène s’est généralisé dans de nombreux domaines.
3.1 Cadre normatif/réglementaire
Actuellement, dans les secteurs du bâtiment et des transports publics (aviation, marine, et ferroviaire), le cadre légal et/ou réglementaire traitant de la sécurité incendie s’appuie sur une approche prescriptive. Les performances « feu » des produits mis sur le marché doivent être évaluées. Cette évaluation est réalisée notamment à l’aide de calorimètres. En fonction du type de produit et de son utilisation, le législateur prescrit un niveau de performance minimal que doit atteindre le produit.
Dans le cadre du règlement européen « produit de construction » (RPC), un système de classe de performance a été défini en fonction de certaines caractéristiques du produit mesurées lors d’essais de réaction au feu. En particulier, pour les câbles électriques, les mesures réalisées à l’aide du calorimètre FIPEC (NF EN 50399) vont permettre de les classer. Les paramètres retenus sont la longueur endommagée FS, le dégagement thermique total pendant les 20 min que dure l’essai THR1200s, la valeur maximale du débit calorifique HRRcrête, l’accélération de la production énergétique FIGRA (figure 2).
Pour que le câble soit classé Cca , il faut que lors de l’essai les résultats obtenus répondent aux critères suivants :
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - THORNTON (W.) - The relation of oxygen to the heat of combustion of organic compound. - Philosophical Magazine and Journal of Science, 33, p. 196-203 (1917).
-
(2) - HINKLEY (P.L.), WRAIGHT (H.G.H.), WADLEY (A.) - Rates of heat output and heat transfer in the fire propagation test. - Fire Research Note Nr 709, mai 1968.
-
(3) - SENSENIG (D.L.) - An oxygen consumption Technique for determining the contribution of interior wall finishes to room fires. - NBS Technical note 1128, juil. 1980.
-
(4) - HUGGET (C.) - Estimation of rate of heat release by means of oxygen consumption measurements. - Fire and Materials, vol. 4, n° 2 (1980).
-
(5) - BABRAUSKAS (V.) - The cone calorimeter. - SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 5th Ed., p. 952-980 (2016).
-
(6) - BEYLER (C.) et al - Oxygen...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Chronologie des grands incendies https://fr.wikipedia.org/wiki/
Prix DiNenno : ce prix récompense une innovation majeure dans le domaine de la sécurité incendie, il a été attribué en 2016 pour le développement de la calorimétrie par consommation d’oxygène https://www.nfpa.org
Archives de l’IAFSS (International Association for Fire Safety Science) http://iafss.org
HAUT DE PAGE
NF ISO 5660-1 (2015), Essais de réaction au feu – Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse – Partie 1 : Débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesure dynamique)
NF ISO 12136 (2011), Essais de réaction au feu – Mesurage des propriétés des matériaux au moyen d’un appareillage de propagation du feu
NF EN 50399 (2012), Méthodes d’essai communes aux câbles soumis au feu – Mesure de la chaleur et de la fumée dégagées par les câbles au cours de l’essai de propagation de la flamme – Appareillage d’essai,...
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