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RÉSUMÉ
Dans les incendies, la visibilité au travers des fumées peut conditionner l'évacuation des personnes. Les phénomènes de génération des fumées, et en particulier celle des suies qui en sont l'un des composants principaux, sont ainsi décrits. La quantité de fumée produite est mesurée à l'aide de systèmes optiques appelés opacimètres, ou évaluée indirectement au travers d'une méthode basée sur un rapport entre combustible brûlé et suies produites. L'article présente ensuite les modèles liant opacité des fumées et visibilité. pour teriner, il s'attarde sur la prise en compte de l'opacité des fumées et de l'évaluation de la visibilité dans différentes réglementations.
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Eric GUILLAUME : Responsable recherche et développement - Direction des essais - Laboratoire national de métrologie et d'essais, Paris, France
INTRODUCTION
Les incendies produisent rapidement de grandes quantités de fumées. La fumée est composée de gaz de combustion, de gouttelettes d'eau ou de combustible en suspension et de suies. Les conditions de génération de la fumée dépendent du matériau considéré, mais aussi de ses conditions de combustion. Les phénomènes de génération de la fumée, et en particulier des suies, sont ainsi très complexes.
L'une des caractéristiques de la fumée est l'opacité. L'opacité représente la propriété optique des fumées à atténuer un faisceau lumineux entre une source et un observateur. L'effet de cette opacité sur l'observateur se traduit sous forme de visibilité. Cette visibilité dépend donc de chacun, ainsi que de l'objet à discerner au travers des fumées. La visibilité au travers des fumées est l'un des paramètres conditionnant l'évacuation des personnes. Néanmoins, le lien entre les deux grandeurs opacité-visibilité reste difficile à établir.
La mesure d'opacité prend globalement en compte l'atténuation lumineuse due à toutes les composantes de la fumée en évaluant l'atténuation de la lumière par le milieu. Les dispositifs de mesure sont des opacimètres et plusieurs essais ont été développés et normalisés pour quantifier la propension d'un matériau à produire de la fumée lorsqu'il est soumis à un scénario d'échauffement.
Pour considérer le risque que représente la perte de visibilité, il convient de déterminer ensuite la relation entre l'atténuation lumineuse observée et la visibilité. Différents modèles ont ainsi été établis pour représenter ce lien, dans un domaine de validité restreint. Ces modèles sont entachés d'une forte incertitude.
La mesure d'opacité des fumées est reprise en tant que caractéristique essentielle dans différentes réglementations du bâtiment et des transports. La visibilité est quant à elle considérée dans les approches d'ingénierie de la Sécurité Incendie, par exemple du fait de son interaction avec l'évacuation des personnes. Cela nécessite de calculer l'opacité, puis d'utiliser l'un des modèles opacité-visibilité pour en déduire l'effet sur les personnes.
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Approche théorique de la production de fumées
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1. Intérêt de la détermination de la visibilité des fumées
Dans de nombreux incendies, l'évacuation des personnes est l'un des critères primordiaux pouvant orienter le sinistre vers une issue tragique. En effet, les personnes présentes lors du démarrage d'un incendie doivent fuir rapidement. Cette évacuation ne peut se faire dans les meilleures conditions si la visibilité est insuffisante. La production de fumées au début de l'incendie doit donc être faible, ou bien celle-ci doit être diluée ou évacuée par un système de désenfumage approprié [C 3 280]. Cela implique de quantifier l'opacité des fumées. De plus, la fumée induit la présence de suies qui peut présenter un risque sur les individus. En effet, ces suies très fines sont inhalées et peut bloquer l'arrivée d'air dans l'appareil respiratoire en formant une barrière mécanique.
Les deux notions d'opacité des fumées et de visibilité sont à différencier. Le paramètre caractéristique déterminé expérimentalement ou par le calcul est l'opacité, exprimée sous forme de densité optique (sans unité) ou de coefficient d'extinction (en m–1). Cette grandeur est une propriété optique moyenne du milieu, en l'occurrence l'air chargé en fumée, pour un trajet optique donné. La visibilité est une conséquence physiopathologique de l'opacité des fumées, et traduit donc un effet sur les personnes. La visibilité nécessite de passer par un modèle, qui dépend de l'objet que l'on cherche à voir à travers une fumée de densité donnée, sur un fond donné. Il est ainsi plus aisé de différencier un objet gris sur fond blanc que deux objets de couleur proche. La visibilité dépend également de l'observateur et de tous les aspects physiologiques qui lui sont propres : acuité visuelle, sensibilité par exemple.
Des études ont montré que la fumée pouvait être perçue comme une barrière impénétrable pour les victimes des incendies. Dans des conditions normales, la vitesse moyenne de marche d'un homme est de 1,2 m/s ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HAMINS (A.) - Soot. - In Environmental Implications of Combustion Processes. Chapter 3, CRC Press, BOCA RATON (F.L.), PURI (I.K.), Editor, 71-95 p. (1993).
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(2) - HARVEY (R.G.) - Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Chemistry and Carcinogenicity. - Cambridge University Press. p. 11-15 (1991).
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(3) - DRYSDALE (D.) - Production and measurement of smoke. - In An Introduction to Fire Dynamics, 2nd edition, Wiley ed., ISBN 0-471-97291-6.
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(4) - BOUGUER (P.) - Essai d'Optique sur la Gradation de la Lumière. - Éd. JOMBERT (C.), Paris (1729).
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(5) - LAMBERT (J.H.) - Photometria, sive de mensura et gradibus luminis, colorum et umbrae, Sumptibus Vidae Eberhardi Klett. - (1760).
-
(6) - BEER (A.) - Bestimmung der Absorption des rothen Lichts in farbigen Flüssigkeiten. - Annalen...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Chimie de la combustion – Production et mesurage des aerosols http://www.iso.org - ISO 29904 - 2013
-
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 conique) http://www.iso.org - ISO 5660-1 - 2002
-
Essais de réaction au feu – Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse – Partie 2 : taux de dégagement de fumée (mesure dynamique) http://www.iso.org - ISO 5660-2 - 2002
-
Standard Test Method for Smoke Obscuration of Insulating Materials Contained in Electrical or Optical Fiber Cables When Burning in a Vertical Cable Tray Configuration http://www.astm.org - ASTM D 5424 - 2010
-
Mesure de la densité de fumées dégagées par des câbles brûlant dans des conditions définies – Partie 1 : appareillage d'essai http://www.afnor.org - NF EN 61034-1 - 2005
-
Méthodes d'essai au feu – Détermination de l'opacité des fumées en atmosphère non renouvelée – Partie 1 : description du dispositif d'essai...
ANNEXES
Arrêté du 21 novembre 2002 relatif à la réaction au feu des produits de construction et d'aménagement, JO du 31 décembre 2002 – p. 22126-22133.
Arrêté du 25 juin 1980 modifié portant approbation des dispositions générales du règlement de sécurité contre les risques d'incendie et de panique dans les établissements recevant du public.
Arrêté du 22 mars 2004 relatif à la révision des articles DF sur le désenfumage et à l'Instruction Technique 246, JO du 1er avril 2004 – p. 6343-6358.
Article R 235.4.8 du décret no 92.332 du 31 mars 1992 (JORF du 1er avril 1992) modifiant le code du travail (deuxième partie : Décrets en Conseil d'État) et relatif aux dispositions concernant la sécurité et la santé que doivent observer les maitres d'ouvrage lors de la construction de lieux de travail ou lors de leurs modifications, extensions ou transformations.
APSAD R17. Règles d'installation. Désenfumage. Systèmes de désenfumage naturel.
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