Physique de l’incendie en bâtiment et désenfumage

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.