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Désenfumage : une conception complexe réalisée au cas par cas

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Désenfumage : une conception complexe réalisée au cas par cas

© (Doc. Souchier.)

La prise en compte du système de désenfumage d’un bâtiment doit être effectuée dès le début des études. La conception du système, qu’il soit naturel ou mécanique, doit répondre à de nombreuses contraintes réglementaires.

En raison de leur toxicité, de leur température, de leur opacité et de leur rapidité à envahir un local, les fumées sont la cause principale de décès en cas d’incendie. Dans ces conditions, évacuer les personnes le plus rapidement possible vers l’extérieur s’avère un besoin vital. C’est là qu’interviennent les systèmes de désenfumage. Lesquels remplissent trois fonctions principales : rendre praticables les circulations pour l’évacuation ; faciliter l’accès des secours pour découvrir le plus rapidement possible le foyer ; et limiter la propagation de l’incendie en évacuant vers l’extérieur chaleur, gaz et produits imbrûlés afin de maintenir un taux d’oxygène correct.

Les options possibles pour le désenfumage des locaux sont de deux natures : désenfumage naturel ou mécanique. Les deux méthodes étant combinables en fonction desdits locaux : naturel/naturel, naturel/mécanique, mécanique/naturel et mécanique/mécanique. Ces deux systèmes étant eux-mêmes liés à deux grands principes de désenfumage : balayage de l’espace sinistré par de l’air neuf pour faciliter l’extraction des fumées et mise en dépression du local sinistré.

Le système de désenfumage naturel repose sur quatre éléments techniques : des amenées d’air frais en partie basse (ouvrants de façade) ; des évacuations de fumée en partie haute (exutoires ou ouvrants de façade) ; un dispositif de commande (DMC) assurant le déclenchement simultané de la mise en position de sécurité de l’amenée d’air et de l’évacuation de fumée (commande par treuil, tirer-lâcher, pneumatique par CO2 ou air comprimé, commande à sortie électrique…) ; des liaisons de transmission des ordres de commandes et de télécommandes.

Désenfumage sélectif par ventilateurs à alimentation autonome

Tributaire des conditions atmosphériques, le désenfumage naturel n’est pas toujours réalisable. C’est le cas par exemple des bâtiments à plusieurs niveaux et/ou comportant de nombreux sous-sols ; ici, le recours au désenfumage mécanique est requis. L’extraction mécanique, réalisée seulement au niveau sinistré, est opérée en partie haute des locaux. Son débit est calculé sur la base de 1 m3/s pour 100 m2 de surface au sol. L’amenée d’air mécanique est, dans ce cas, plus faible que l’extraction pour maintenir le local en dépression par rapport aux locaux contigus. Une solution qui demande l’arrêt de toutes les amenées d’air de compensation. Concrètement, l’extraction est réalisée par des ventilateurs à alimentation autonome conçus pour assurer leur fonction pendant deux heures avec des fumées à 400°C/CF2. Ils sont placés en toiture, au-dessus des gaines d’extraction résistant au feu ou protégées.

Mais ces systèmes seuls ne suffisent pas si l’on n’a pas agi, au préalable, sur la conception des locaux à désenfumer. En effet, comme pour la détection et la protection incendie, le désenfumage se conçoit en amont. Le but : apporter une réponse globale au maître d’ouvrage dès la phase de conception du chantier.

En la matière, les pouvoirs publics ont élaboré un nombre important de textes, en fonction de la nature des bâtiments. Ces dispositions, pour la plupart précisées dans la règle Apsad R17, sont reprises dans les principaux textes réglementaires qui s’appliquent dans ce domaine (voir encadré). Cette règle porte, entre autres, sur l’implantation des exutoires et sur les cantonnements. A titre d’exemple, des locaux sont divisés en cantons qui ne dépassent pas 1 600 m2 de surface et 60 m de longueur et ne peuvent, sauf exception, être inférieurs à 1 000 m2. Le but de ces contraintes : obtenir des volumes aux dimensions raisonnables de façon à avoir des débits suffisants. Le compartimentage est réalisé par des cloisons, des portes et clapets à fermeture automatique et des écrans de cantonnement ou retombées dans les grands volumes. Les mêmes règles définissent la surface utile des exutoires (comprise entre 0,5 et 6 m2) et ouvrants. Cette surface dépend de trois facteurs : la hauteur du bâtiment, l’épaisseur de la couche de fumée et des dimensions prévisibles du foyer en fonction du type d’activité.

L’objectif étant de les implanter de la manière la plus efficace. Lorsque cela est possible, il est préférable de privilégier un plus grand nombre d’exutoires de faible section, ces derniers étant placés en toiture ou, dans certaines conditions, en façade. Les entrées d’air, d’une surface égale à celle des exutoires (désenfumage naturel), sont disposées en partie basse des bâtiments. Des dispositions qui visent à respecter la stratification naturelle des fumées en évitant de créer des turbulences par des vitesses de soufflage excessives, avec une mise en place des bouches d’extraction le plus haut possible et, a contrario, avec des amenées d’air frais le plus bas possible.

Le marquage CE des appareils bientôt obligatoire

Globalement, il n’y a pas de solution standard mais une grande variété de systèmes capables de répondre à une situation donnée. Les exigences et les matériels ne seront pas les mêmes selon qu’il s’agit de désenfumer une gare, une cage d’escaliers ou encore un IGH. Il existe, par exemple, une grande diversité d’exutoires : à vantaux pour les toitures à faible pente, à lames à commandes mécaniques, pneu­matiques ou électriques et ouvrants de façade. En revanche, tous les produits font l’objet de contrôle et de marquage NF. De même, dans le cadre de la directive européenne Produits de construction (DPC), les systèmes de désenfumage manuel, exutoires et ouvrants, devront obligatoirement être marqués CE entre le 1er janvier 2005 et le 1er juin 2005. Nous entrons actuellement dans une phase transitoire devant permettre la remise à niveau par rapport à la norme européenne plus contraignante. Pour le désenfumage mécanique, les travaux de normalisation sont encore en cours. Le sujet est plus complexe dans la mesure où ces produits sont aussi liés à la ventilation des bâtiments.

Désenfumage : une réglementation variable en fonction de la nature des locaux
Type de locaux Textes réglementaires Résumé des obligations et moyens
Habitat Arrêté du 31 janvier 1986 modifié  Classement des bâtiments suivant leur hauteur en quatre familles : des exigences qui vont croissantes suivant le niveau de difficulté de l’évacuation :1. Logement individuel famille 1 et 2 : pas de désenfumage imposé. 2. Logement collectif 2e et 3e famille A : escaliers.3. Logement collectif 3e famille B : escaliers et circulations horizontales.4. Logement collectif 4e famille : désenfumage mécanique des circulations horizontales.Dans les bâtiments collectifs, les installations de ventilation seront réalisées de manière à limiter la transmission des fumées et gaz de combustion d’un local en feu à un autre local tout en limitant le refoulement desdits fumées et gaz par les bouches d’extraction. Dans tous les cas, tout conduit collectif de ventilation mécanique ou naturelle sera réalisé en matériaux incombustibles.
ERP Arrêté du 25 juin 1980 modifié, circulaire du 3 mars 1982, instructions techniques 246 et 263 Dispositions différentes suivant la nature de l’établissement. Les ERP sont classés par type selon la nature de leur exploitation et par catégorie d’après l’effectif du public et du personnel susceptible d’être admis (14 catégories des salles de conférence aux musées). Le désenfumage est exigé dans tous les cas pour les salles fermées de 300 m² en rez-de-chaussée et en étage. En sous-sol, l’exigence de désenfumage est portée aux espaces de plus de 100 m². De même, la propagation du feu et des fumées doit être évitée, donc empêchée par les installations de VMC. Cette disposition sera satisfaite pour tous les systèmes si l’une des deux prescriptions suivantes est respectée :1. Chaque bouche sera munie d’un volet pare-flamme de degré une demi-heure ou alors le conduit de raccordement éventuel de chaque local au conduit collecteur sera équipé d’un clapet assurant le coupe-feu de traversée de 30 minutes. Des dispositions contrôlables et remplaçables. Ces équipements seront actionnés par un dispositif thermique fonctionnant à 70° C placé dans le flux d’air extrait. Un dispositif à ne pas utiliser lorsque le système de ventilation assure l’évacuation des gaz de combustion des appareils raccordés. 2. Le ventilateur est maintenu en fonctionnement, soit par une source d’alimentation électrique de sécurité, soit par une dérivation issue directement du tableau principal et sélectivement protégée de façon à ne pas être affectée par un incident survenant sur les autres circuits.
Atrium Instruction technique IT 263 Désenfumage des puits de lumière naturel ou mécanique. Les volumes adjacents sont désenfumés mécaniquement avec mise en route automatique.
IGH Arrêté du 18 octobre 1977 modifié, circulaire du 7 juin 1974 Les communications entre les compartiments et les escaliers doivent être protégées de l’envahissement des fumées à l’aide d’un sas de degré coupe-feu 2h. Pour les escaliers, soufflage mécanique avec surpression (20 à 80 Pa) et – V = 0,5 m/s à travers la porte ouverte. De même, les circulations horizontales cloisonnées doivent être désenfumées mécaniquement. L’instruction du 7 juin 1974 décrit deux systèmes de désenfumage mécanique (solutions A et B) :1. Solution A, dite à 5 conduits : le sas est désenfumé par balayage, flux ascendant de 0,20 m/s (0,20 m3/s par m² de sas). 2. Solution B, dite à 3 conduits : le sas est protégé par surpression et débit soufflé (V = 1 m/s entre sas et circulation). Ce qui revient à compléter le débit, qui vient de l’escalier, soit vitesse supplémentaire de passage de 0,5 m/s à travers la porte sas/circulation. En cas de ventilation défaillante : volet PF 1h entre sas et circulation.
Locaux de travail Code du travail, décret du 31 mars 1992 modifiant le code du travail, arrêté du 5 août 1992 modifié, circulaire DRT du 14 avril 1995 Les règles sont inspirées des dispositions de désenfumage dans les ERP, référence à l’IT 246 de la réglementation ERP. Schématiquement sont concernés tous les locaux de travail, construits ou modifiés après le 1er janvier 1993, de plus de 300 m² (100 m² si aveugles ou en sous-sol), les escaliers, les cages d’ascenseur encloisonnées. Deux possibilités pour le calcul de la surface des exutoires : surface libre égale à 1/100e de la surface du local ou surface utile égale à 1/200e de la surface du local. Est retenue la plus contraignante en fonction du procès-verbal d’essai de l’exutoire.
Parc de circulation couvert Installations classées ICPE rubrique 2935 Aucun dispositif de désenfumage n’est exigé, tout repose sur la visibilité. En général, dispositif de ventilation adapté à ces configurations. Parcs à un seul niveau de sous-sol : ventilation naturelle ou mécanique. Parcs à plusieurs niveaux de sous-sol : ventilation mécanique obligatoire. Ventilateurs agréés 200° C/1 h. Débit désenfumage = 600 m3/h par place de stationnement. On utilise généralement des moteurs 2 vitesses afin d’assurer la ventilation de confort en petite vitesse et de réserver la grande vitesse pour le désenfumage. Le mode de fonctionnement est asservi à un détecteur de CO2 et/ou à une horloge.

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