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Solution constructive, 2000-12-01
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Gestion de la fumée dans les atriums : conception de différents
systèmes / Gestion de la fumée dans les atriums — conception de
différents systèmes
Lougheed, G. D.
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https://nrc-publications.canada.ca/eng/view/object/?id=4d58862f-3676-4ece-bedd-9295d0210251 https://publications-cnrc.canada.ca/fra/voir/objet/?id=4d58862f-3676-4ece-bedd-9295d0210251S o l u t i o n c o n s t r u c t i v e n o 4 8
Les systèm es tech n iqu es d e gestion d e la fu m ée p erm etten t sou ven t d ’élargir l’u tilisa-tion d es atriu m s en faisan t la p reu ve qu e l’on p eu t resp ecter les exigen ces fon d am en -tales des codes du bâtiment et de prévention des incendies qui s’appliquent. Ils permettent au ssi d ’accroître la sécu rité d es occu p an ts
et d e réd u ire les p ertes m atérielles.
Gén éralem en t, ces systèm es fon t in terven ir d es d isp ositifs d ’extraction m écan iqu e afin d e réd u ire l’accu m u lation d e la fu m ée au sein d e l’atriu m et sa p rop agation vers les voies d ’évacu ation et les esp aces ou verts2.
Certain s cod es m od èles au x États-Un is et dans d’autres pays ont introduit des exigences en matière de systèmes de gestion de la fumée en fon ction d es critères d e con cep tion qu i se trouvent dans des guides conceptuels tels que le NFPA 92B (publié par la National Fire Protection Association), « Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Areas ». Ces guides contiennent des analyses et d es critères d e con cep tion relatifs à la gestion d e la fu m ée d an s les atriu m s [1,2,3].
La gestion d e la fu m ée d an s les atriu m s est fondée sur des principes utilisés dans les modèles d’incendie multizones : un incendie p rod u it d es gaz ch au d s qu i s’élèven t au -d essu s d u foyer d e l’in cen d ie et form en t u n p an ach e d e fu m ée. En s’élevan t, ce p an ach e d e form e con iqu e en traîn e d e l’air, son d iam ètre au gm en te ain si qu e son d ébit massique (taux d’accumulation de la fumée). Au p lafon d , les gaz ch au d s form en t u n e cou ch e d e fu m ée (voir figu re 1). Au fu r et à m esu re qu e la fu m ée s’accu m u le, la cou ch e s’ép aissit et d escen d p ou r éven tu ellem en t occuper la totalité de l’atrium (d’où visibilité réd u ite et p rod u ction accru e d e gaz vers d ’au tres p arties d u bâtim en t). Le p an ach e, la cou ch e d e fu m ée et la cou ch e d ’air ambiant ou froid, non entraîné par le panache m on tan t, con stitu en t trois zon es d istin ctes d an s la p ièce (voir figu re 1).
Gestion de la fumée dans
les atriums – Conception
de différents systèmes
Figure 1.Production de fumée dans un atrium1
p a r G.D. Loughe e d
Ce numéro traite de la conception de systèmes de gestion de la fumée pour
des bâtiments pourvus d’atriums à partir d’une approche technique et en
fonction des principes généraux énoncés dans le numéro précédent,
Solution constructive n° 47.
2
Pou r calcu ler les p rop riétés d u p an ach e de fumée, l’épaisseur de la couche de fumée et ses p rop riétés m oyen n es telles qu e la tem p ératu re, les con cen tration s d e gaz et la d en sité op tiqu e d e la fu m ée, on a écrit d es équ ation s en fon ction d es d on n ées exp éri-m en tales. L’équ ilibre éri-m asse – én ergie en tre les trois zon es se reflète au ssi d an s ces équ ation s. Ces équ ation s em p iriqu es son t à la base d e la con cep tion d es systèm es d e gestion d e la fu m ée qu i s’ap p u ien t su r les gu id es tech n iqu es con cep tu els [1,2,3].
Conc e pt ion
Les étap es fon d am en tales d e la con cep tion d ’u n systèm e d ’extraction d e la fu m ée d an s les atriu m s son t les su ivan tes :
1. Critères conceptuels. Cern er les objectifs con cep tu els sp écifiqu es au xqu els d oit répondre le système de gestion de la fumée et en d éd u ire les critères corresp on d an ts. 2. Incendie de référence. Déterminer la taille et le lieu d e l’in cen d ie ou d es in cen d ies afin d e calcu ler le d ébit d e fu m ée. 3. Extraction mécanique. Déterm iner si
les critères con cep tu els p eu ven t être resp ectés en laissan t la fu m ée en vah ir l’atriu m sans dispositif d’extraction . Si ce n ’est p as le cas, calcu ler les exigen ces d ’u n systèm e d ’extraction m écan iqu e qu i rép on d e au x critères con cep tu els.
Les d ifféren tes ap p roch es u tilisées d an s les cod es et les gu id es tech n iqu es p ou r ch a-cu n e d e ces étap es son t résu m ées ci-ap rès.
Crit è re s c onc e pt ue ls
Les systèm es tech n iqu es d e gestion d e la fu m ée d an s les atriu m s son t gén éralem en t m is au p oin t afin d e rép on d re à l’u n d es objectifs du CNB : protéger des vies humaines. Au x fin s d e la con cep tion , la zon e d u
bâtim en t qu i d oit rester exem p te d e fu m ée est d éterm in ée en assu m an t gén éralem en t qu e le n iveau in férieu r d e la cou ch e d e fu m ée d oit rester au -d essu s d ’u n e h au teu r p réd éterm in ée (soit la h au teu r d e référen ce, m esu rée à p artir d u p lan ch er d e l’atriu m ) p ou r u n e p ériod e d on n ée. Men tion n on s d eu x exem p les d e critères con cep tu els qu i p erm etten t d ’attein d re cet objectif : • le systèm e d e gestion d e la fu m ée d oit
être cap able d e m ain ten ir le n iveau inférieur de la couche de fumée au-dessus d e la p lu s h au te ou vertu re n on p rotégée d es esp aces atten an ts; ou
• le systèm e d e gestion d e la fu m ée d oit être cap able d e m ain ten ir, p en d an t au m oin s 20 m in u tes ap rès le d ébu t d e l’in cen d ie, le n iveau in férieu r d e la cou ch e d e fu m ée d e 1,8 à 3 m au -d essu s d u n iveau d e p lan ch er le p lu s élevé d e l’atriu m u tilisé com m e sortie (figu re 2).
Un e au tre ap p roch e con cep tu elle p ossi-ble est d e veiller à ce qu e les occu p an ts d u bâtim en t n e soien t p as m is en con d ition s in su p p ortables. La p lu p art d es in gén ieu rs, cep en d an t, son t réticen ts vis-à-vis d e systèm es qu i exp oseraien t les occu p an ts à la fu m ée, m êm e en p etite qu an tité et m êm e si cette exp osition n ’est p as fatale. Les gu id es tech n iqu es com m e le NFPA 92B con tien n en t d es m éth od es p ou r calcu ler les p aram ètres d e la fu m ée qu i p eu ven t être u tilisés d an s l’an alyse d es d an gers associée à la con cep tion d ’u n systèm e basé su r d es critères d e viabilité [1].
Incendie de référence (taille et lieu)
L’in cen d ie d e référen ce à p artir d u qu el son t effectu és les calcu ls d u systèm e d e gestion d e la fu m ée d oit être rep résen tatif d e l’in cen d ie le p lu s réaliste ou le p lu s su scep -tible d e se p rod u ire d an s u n atriu m en fon ction d e la con cep tion d u bâtim en t et d e son u tilisation , lesqu elles, com bin ées, d éterm in en t les m atériau x u tilisés p ou r con stru ire le bâtim en t et ceu x qu i se trou -ven t à l’in térieu r. Le d egré d e com m u n ica-tion ou d ’ou vertu re en tre l’atriu m (voire les atriu m s) et les esp aces atten an ts est au ssi u n facteu r critiqu e d an s la con cep tion d ’u n tel systèm e. Les atriu m s ou verts ou p ar-tiellemen t ou verts n écessiten t u n d isp ositif d e p rotection con tre l’in cen d ie p lu s com p lexe qu e les atriu m s ferm és car il fau t lim iter la p rop agation d e la fu m ée et p rotéger les voies d ’évacu ation ; en effet, p lu s la com m u n ication est gran d e en tre les esp aces, p lu s le risqu e d e p rop agation d e la fu m ée est élevé.
Il existe u n e h yp oth èse fon d am en tale d an s le ch oix d ’u n in cen d ie d e référen ce ou d ’u n scén ario d ’in cen d ie : celu i-ci d oit être su ffisam m en t im p ortan t, c’est-à-d ire, il d oit y avoir p eu d e ch an ces qu e se p rod u ise u n in cen d ie p lu s gros. Le n iveau d e sécu rité ain si obten u sera accep table, tel qu e stip u lé
Figure 2.Le système de gestion de la fumée doit maintenir le niveau inférieur de la couche de fumée au-dessus de la hauteur de référence.
d an s le cod e d u bâtim en t ap p licable ou p ar l’au torité en la m atière.
Taille de l’incendie
La taille de l’incendie de référence dépend de la qu an tité p révu e d e m atériau com bu stible (ch arge com bu stible) d an s l’atriu m , laqu elle d ép en d d u typ e d e bâtim en t : u n bâtim en t à u sage com m ercial, p ar exem p le, au ra gén éralem en t u n e ch arge com bu stible p ar étage plus lourde qu’un immeuble de bureaux. (Le tableau 1, p . 4, p résen te qu elqu es exem p les d ’in cen d ies d e référen ce [4].) En gén éral, la taille et la vitesse d e p rop agation d es in cen d ies d e référen ce son t basées su r l’an alyse d es statistiqu es en m atière d ’in cen d ie p ou r u n typ e d on n é d ’occu p a-tion ou à p artir d es essais su r les m atériau x com bu stibles trou vés h abitu ellem en t d an s ce typ e d e bâtim en t. Le lieu d e l’in cen d ie d an s l’atriu m jou e égalem en t u n rôle im p or-tan t su r la taille et la vitesse d e p rop agation d e l’in cen d ie (voir le p aragrap h e Lieu d e l’in cen d ieci-ap rès).
Les p aram ètres p rin cip au x d ’u n in cen d ie à cip ren -d re en com p te son t le -d ébit calorifiqu e et le d ébit m as-siqu e de la fum ée. Au fil d es an s, d ivers in cen d ies d e référence représentant divers scén arios on t été m is au p oin t. Lors d e la con cep tion d ’u n systèm e d e gestion d e la fu m ée, on calcu le le d ébit m assiqu e d e la fu m ée à p ar-tir d e l’estimation d u d ébit calorifiqu e [1,2,3]. Dan s le cas d ’atriu m s p lu s com p lexes, d es m od èles d ’in cen d ie n u m ériqu es p eu ven t être n éces-saires p ou r évalu er la cap acité d ’u n systèm e d e gestion d e la fu m ée à attein d re les objectifs con cep tu els (voir le p aragrap h e Mod élisation n u m ériqu e et gestion d e la fu m éeci-ap rès) [5].
Lieu de l’incendie
Il existe d eu x em p lacem en ts p rin cip au x d es in cen d ies d e référen ce :
• su r le p lan ch er d ’u n atriu m • d an s u n esp ace ou vert
Les gu id es con cep tu els fou rn issen t d es équ ation s algébriqu es p erm ettan t d ’estim er le d ébit m assiqu e d e la fu m ée p ou r ch acu n d e ces em p lacem en ts [1,2,3].
Lorsqu ’u n in cen d ie p ren d n aissan ce su r le p lan ch er d ’u n atriu m , le p an ach e d e gaz ch au d s s’élève ju squ ’au p lafon d , en traîn an t con tin u ellem en t l’air en viron n an t et au g-m en tan t ain si le volu g-m e d e fu g-m ée. Dan s d es atriu m s très h au ts, le volu m e d ’air en traîn é d an s le p an ach e p eu t être im p ortan t et avoir des conséquences majeures sur les exigences en m atière d e ven tilation d e la fu m ée.
En p rin cip e, u n in cen d ie d an s u n atriu m p eu t su rven ir à n ’im p orte qu el en d roit d u p lan ch er, p rès d ’u n m u r ou d an s u n coin .
Dan s les d eu x cas, les m u rs atten an ts frein en t l’en traîn em en t d e l’air d an s le p an ach e. Dan s la p lu p art d es an alyses con -cep tu elles, on su p p ose qu e l’in cen d ie se situ e au cen tre d e l’atriu m où le p an ach e d e fu m ée sera sym étriqu e p ar rap p ort à l’axe cen tral et en traîn era l’air d e tou s les côtés, p rod u isan t ain si le p lu s d e fu m ée p ossible (le p ire d es cas, voir figu re 1).
Des équ ation s algébriqu es son t au ssi p ro-p osées ro-p ou r estim er le d ébit m assiqu e d e la fu m ée p ou r u n in cen d ie situ é d an s u n esp ace ou vert su r u n atriu m : p ar exem p le le d ébit d e fu m ée p roven an t d ’u n e ou ver-tu re d an s le m u r d ’u n atriu m , com m e u n e fen être, ou le d ébit d e la fu m ée accu m u lée sou s u n balcon atten an t, avan t d e se p rop ager d an s l’atriu m . C’est ce qu e l’on ap p elle le d ébord em en t d e fu m ée sou s bal-con (balbal-con y sp ill p lu m e), qu i, à cau se d u volu m e d ’air en traîn é très im p ortan t, p eu t p rovoqu er beau cou p d e fu m ée, m êm e p ou r d es in cen d ies d e m oin d re im p ortan ce.
Approc he s c onc e pt ue lle s ba sé e s sur la t a ille e t la propa ga t ion de l’inc e ndie
Un e d es ap p roch es les p lu s cou ran tes d an s la con cep tion d e systèm e d e gestion d e la fu m ée d an s les atriu m s est fon d ée su r u n in cen d ie d e référen ce d on t l’état est station -n aire (tableau 1, p . 4) – c.-à-d ., u -n i-n ce-n d ie d ’am p leu r con stan te (am p leu r m axim ale p révu e). Un systèm e con çu p ou r ce typ e d ’in cen d ie d oit au ssi p ou voir être efficace en cas d e p rop agation d e l’in cen d ie [1,2,3]. Les p aram ètres d e la fu m ée d es in cen d ies d e référen ce con stan ts, d ’équ ation s algébriqu es sim p les, son t relativem en t faciles à estim er, y com p ris le d ébit m as-siqu e basé su r la taille d e l’in cen d ie (d ébit calorifiqu e). En revan ch e, cette ap p roch e étan t fon d ée su r l’in cen d ie le p lu s gros p os-sible, le facteu r sécu rité est très im p ortan t et en traîn e d es coû ts élevés.
Les d ébits calorifiqu es m axim u m s p ou r certain s p rod u its son t d on n és d an s le gu id e NFPA 92B [1]. Par exem p le, le d ébit calori-fiqu e m axim u m ém is p ar u n sac p ou belle en p lastiqu e rem p li d e d éch ets d e p ap ier varie en tre 120 et 350 kW et celu i d ’u n sap in d e Noël sec d e p etite taille (d e 6,5 à 7,4 kg), en tre 500 et 650 kW.
Un e d eu xièm e ap p roch e basée su r u n in cen d ie p ren an t d e l’am p leu r avec le tem p s d e façon à m od éliser u n in cen d ie réel, p eu t abou tir à d es critères con cep tu els m oin s on éreu x. On su p p ose sou ven t qu e la p rop agation d e l’in cen d ie est p rop ortion -n elle au carré d u tem p s (t2). Il y a qu atre
classification s d e base en ce qu i con cern e la p rop agation d ’u n in cen d ie ou sa vitesse d e p rop agation : len te, m oyen n e, rap id e et u ltra rap id e. Com m e d an s le cas d e la taille d e l’in cen d ie cep en d an t, la p rop agation est fon ction d ’u n certain n om bre d e facteu rs; il Le débit calorifique est u n e
m esu re d e l’am p leu r d e l’in cen d ie. Plu s le d ébit calorifiqu e est élevé, p lu s l’in cen d ie est im p ortan t. Le débit massique de la
fumée est le tau x su ivan t
lequel le volume ou la masse d e la fu m ée au gm en te d an s la cou ch e d e fu m ée (tau x d e p rod u ction d e fu m ée).
avan t qu e la fu m ée n ’en vah isse l’atriu m , d es m esu res su p p lém en taires en m atière d e gestion d e la fu m ée n e seron t p as forcém en t n écessaires. Un atriu m p artiellem en t ou vert su r u n bâtim en t atten an t, p ar exem p le, n ’au ra p as besoin d e systèm e d ’extraction m écan iqu e car la fu m ée p eu t être con ten u e au -d essu s d e l’ou vertu re (voir figu re 2). Gestion de la fumée avec extraction mécanique
Un systèm e d ’extraction m écan iqu e est tou t in d iqu é lorsqu e l’on con sid ère qu e les occu p an ts n ’on t p as assez d e tem p s p ou r réagir et évacu er avan t qu e la cou ch e d e fu m ée n e d escen d e en d essou s d e la h au teu r d e référen ce.
Règle gén érale, u n systèm e d ’extraction m éch an iqu e vise à m ain ten ir la fu m ée au -d essu s d e la h au teu r d e référen ce p ou r u n in cen d ie sp écifiqu e. Pou r u n e taille d ’in cen d ie et u n e h au teu r d e cou ch e d e fu m ée d on n ées, les équ ation s algébriqu es fournies dans les guides techniques peuvent p erm ettre d ’estim er le d ébit m assiqu e d e la fu m ée d an s la cou ch e d e fu m ée situ ée au -d essu s d e la h au teu r d e référen ce [1]. Pour maintenir la couche de fumée au niveau ou au -d essu s d e la h au teu r d e référen ce, le ven tilateu r d u systèm e d ’extraction d e la fu m ée d oit être assez p u issan t p ou r évacu er u n e qu an tité su ffisan te d e la cou ch e d e fumée (voir figure 3). Ce qui signifie que les concepteurs des systèmes doivent con sid érer avec beau cou p d ’atten tion les p h én om èn es qu i p ou rraien t com p rom ettre l’efficacité d ’u n systèm e d ’extraction d e la fumée, comme la prise d’air avec l’extraction d e fu m ée (p lu gh olin g) et les flu x au p lafon d (ceiling jets).
Prise d’air. La p ossibilité qu e d e l’air frais qu i p rovien d rait d u d essou s d e la cou ch e d e fu m ée soit p ou ssé vers les bou ch es d’extraction doit être prise en considération p ou r les con cep ts d an s lesqu els la d istan ce en tre la h au teu r d e référen ce et les bou ch es d ’extraction est lim itée. À cau se d e ce p h én om èn e, l’extraction d evien t n on p lu s u n e évacu ation d e fu m ée u n iqu em en t m ais d e fu m ée m élan gée à l’air am bian t d e l’atriu m ; u n e p artie d e la p u issan ce d u d isp ositif d ’extraction serait ain si con sacrée à ch asser d e l’air p lu tôt qu e d e la fu m ée. Cette d im in u tion d e l’efficacité d u systèm e doit être prise en compte lorsque l’on calcule la h au teu r d e référen ce et la p u issan ce d u ven tilateu r (voir figu re 4).
Dan s u n p rojet d e rech erch e récem m en t term in é et p arrain é p ar l’ASHRAE, les chercheurs en incendie de l’IRC ont combiné d es étu d es faites su r u n m od èle p h ysiqu e en vraie gran d eu r avec u n e m od élisation n u m ériqu e afin d ’étu d ier cette qu estion [6,7,8]. Ils on t d écou vert qu ’u n e ap p roch e con cep tu elle sem blable à celle u tilisée au Royau m e-Un i p ou r em p êch er la p rise d ’air
4 Solution constructive no
48 existe ain si u n éven tail d e vitesses d e p
ro-p agation ro-p ossibles. Le con cero-p teu r sélec-tion n e la vitesse d e p rop agasélec-tion d e l’in cen d ie d e référen ce qu i est la p lu s rep résen tative en fon ction d e l’u sage d u bâtim en t et d es ch arges com bu stibles p révu s. Il m et en su ite au p oin t u n systèm e qu i offre les p erform an ces ad équ ates. Dan s cette ap p roch e, il fau t d éfin ir la taille m axi-m ale d e l’in cen d ie, étan t sou s-en ten d u qu e l’in cen d ie, à cau se d es gicleu rs, n ’irait p as au -d elà d ’u n e certain e am p leu r.
Un e troisièm e ap p roch e p ou r d éterm in er le typ e d ’in cen d ie d e référen ce con siste à u tiliser d es d on n ées p roven an t d es essais d ’in cen d ie en vraie gran d eu r au cou rs d esqu els on a rep rod u it la ch arge com -bu stible corresp on d an t à u n certain typ e d ’occu p ation . Ces d on n ées p erm etten t au x con cep teu rs d e p révoir les con séqu en ces d u m êm e in cen d ie (ch arge com bu stible) d an s d es bâtim en ts d e géom étrie d ifféren te. Cette ap p roch e est u tile lorsqu e l’on s’atten d à ce qu e la ch arge com bu stible an ticip ée soit très sem blable à celle d es essais.
Actu ellem en t, les d on n ées d es essais en vraie gran d eu r n e son t p as en core
d isp on ibles p ou r en trer en com p te d an s la con cep tion d es systèm es d e gestion d e la fu m ée. Les bases d e d on n ées existan tes son t assez lim itées, qu oiqu e qu elqu es d on n ées figu ren t d an s d es gu id es con cep tu els com m e le NFPA 92B, qu i est san s d ou te l’ou til le plu s largem en t u tilisé [1]. On trou ve d an s la d ocu m en tation les résu ltats d e scén arios d ’in cen d ie p rotégés ou n on p rotégés p ar d es gicleu rs.
N é c e ssit é d’une e x t ra c t ion m é c a nique
Un e fois la qu an tité et le tau x d e p rod u c-tion d e fu m ée d éterm in és à l’aid e d es équ a-tion s con cep tu elles m en a-tion n ées p lu s h au t, il fau t d écid er si u n systèm e d ’extraction m écan iqu e est requ is.
Gestion de la fumée sans extraction mécanique
Des équ ation s p erm etten t d ’estim er à qu elle vitesse la fumée remplira un atrium pour un in cen d ie d e référen ce d on n é [1]. Certain s atriu m s on t u n volu m e assez im p ortan t p ou r qu e la fu m ée s’accu m u le au -d essu s d e la h au teu r d e référen ce et qu e les occu p an ts p u issen t ain si évacu er en tou te sécu rité. Si les occu p an ts p eu ven t réagir et évacu er
Tableau 1.Incendies de référence constants dans un atrium [4].
Incendie de Charge combustible référence (MW)
Faible (p etit in cen d ie – atriu m d e ch arge
com bu stible réd u ite) 2
Moyen n e (p etit in cen d ie – atriu m
avec com bu stibles) 5
d an s les systèm es d e ven tilation p ar con d u c-tion n atu relle (ou vertu re libre, san s ven tila-teu r) p ou rrait au ssi s’ap p liqu er à u n systèm e d ’extraction m écan iqu e d es fu m ées d an s u n atriu m . Des m éth od es con cep tu elles p ou r em p êch er la p rise d ’air son t d on n ées d an s l’éd ition 2000 d u NFPA 92B [1]. Une
approche consiste à placer plusieurs bouches d ’extraction afin d e réd u ire la qu an tité à extraire p ar bou ch e.
Flux au plafond. Ou tre le p h én om èn e d e p rise d ’air, le NFPA 92B recom m an d e égalem en t qu e l’ép aisseu r d e la cou ch e d e fu m ée sou s les bou ch es d ’extraction soit su ffisan te p ou r gérer le flu x d e fu m ée qu i se p rod u it lorsqu e la fu m ée attein t le p lafon d d e l’atrium (voir figure 5, p. 6) [1]. À ce n iveau la fu m ée se p rop age vers les m u rs. Ce flu x est ap p elé le flu x au p lafon d . Lorsqu ’il ren con tre le m u r, le flu x d e fu m ée est red irigé d an s l’atriu m .
Les in gén ieu rs en sécu rité in cen d ie affir-m en t d ’u n e façon gén érale qu e le flu x d e fu m ée au p lafon d occu p e en tre 10 et 20 % d e la h au teu r d e l’atriu m , ce qu i a d ’ailleu rs été récem m en t con firm é p ar les essais d e l’IRC [9]. Ce typ e d e flu x d e fu m ée réd u it l’ép aisseu r d e la cou ch e d e fu m ée qu i p eu t être traitée avec u n systèm e d ’extraction m écan iqu e et d oit d on c être p ris en com p te au m om en t d e la d éterm in ation d e la h au teu r d e référen ce [1].
M odé lisa t ion num é rique e t ge st ion de la fum é e
Si d es équ ation s em p iriqu es son t, d an s bien d es cas, su ffisan tes p ou r con cevoir u n sys-tèm e, d es m od èles d ’in cen d ie n u m ériqu es son t requ is p ou r les p roblèm es p lu s com -p lexes. Beau cou -p d e m od èles d ’in cen d ie -p ar zon es (m od èles n u m ériqu es basés su r les d ifféren tes zon es d ’u n atriu m , voir figu re 1) p eu ven t p ren d re en com p te l’extraction d e la cou ch e d e fu m ée et p eu ven t d on c être u tilisés p ou r sim u ler d es systèm es d e gestion d e la fu m ée d an s d es atriu m s. En revan ch e, avan t d ’u tiliser u n tel m od èle, le con cep teu r d oit d éterm in er s’il a été vérifié p ou r la h au teu r d e l’atriu m en qu estion .
Certain s bâtim en ts m od ern es p ou rvu s d e p lu sieu rs atriu m s et d ’esp aces com m u n i-can ts ou com p ortan t d e très gran d s esp aces ou verts son t trop com p lexes p ou r être cor-rectem en t rep résen tés p ar les équ ation s em p iriqu es d isp on ibles et/ ou les m od èles p ar zon es. Pou r ces bâtim en ts, u n e m od éli-sation n u m ériqu e p lu s élaborée se ju stifie. Les con cep teu rs d e systèm es d e gestion d e la fu m ée u tilisen t sou ven t d es m od èles CFD (m écan iqu e d es flu id es com p u tation n elle) p ou r cette tâch e car ils p erm etten t u n exam en d étaillé d u flu x d e fu m ée d an s les bâtim en ts.
Figure 4.Phénomène de prise d’air
Figure 3.Le système d’extraction de la fumée doit être assez puissant pour évacuer une quantité suffisante de la couche de fumée.
Ré sum é
La con cep tion d ’u n systèm e d e gestion d e la fu m ée d an s les bâtim en ts p ou rvu s d ’atriu m s dépen d de l’u tilisation et de la con cep tion d u bâtim en t, les d eu x ayan t u n e in cid en ce su r les p rop ortion s d e l’in cen d ie et sa vitesse d e croissan ce et d on c su r la cap acité d es occu p an ts à évacu er les lieu x. Plu sieu rs ap proches ou outils son t
d isp on ibles p ou r créer d e tels systèm es, d ep u is les équ ation s em p iriqu es p ou r d es bâtim en ts sim p les ju squ ’à la m od élisation n u m ériqu e p ou r les bâtim en ts p lu s com -p lexes [1,2,3]. L’u tilisation d e systèm es d e gestion d e la fu m ée offre d es op tion s p ou r élargir l’utilisation de l’atrium tou t en con servan t d es voies d ’évacu ation sû res. Tou tefois, lorsqu ’il ap p liqu e ces systèm es, le con cep teu r d oit p ren d re en con sid ération certain s facteu rs qu i limitent l’efficacité de tels systèm es, en l’occu rren ce la p rise d ’air et les flu x au plafond .
Ré fé re nc e s
1. NFPA 92B, Gu id e for sm oke m an agem en t system s in m alls, atria, an d large areas. Nation al Fire Protection Association , Qu in cy, MA, 2000.
2. Klote, J.H. et Milke, J.A. Design of sm oke management systems. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning En gin eers, Atlan ta, GA, 1992.
3. Morgan , H.P., Gh osh , B.K., Garrad , G., Pam litsch ka, R., De Sm ed t, J.-C. et Sch oon baert, L.R. Design m eth od ologies for sm oke an d h eat exh au st ven tilation . BRE 368, Con stru ction Research
Communication Ltd, Londres, R.-U., 1999. 4. Fire an d sm oke m an agem en t, h eatin g,
ventilating an d air-con ditionin g ap p lication s h an d book. Am erican Society of Heatin g, Refrigeratin g an d Air-Con d ition in g En gin eers, Atlan ta, GA, 1999.
5. Milke, J.A. Usin g m odels to support sm oke m an agem en t system d esign . Fire Protection En gin eerin g, Nu m éro 7, 2000, p . 17-23.
6. Lou gh eed , G.D. et Had jisop h ocleou s, G.V. Investigation of atrium smoke exhaust effectiven ess. ASHRAE Tran saction s, Volu m e 103, 1997, p . 519-533.
7. Had jisop h ocleou s, G.V., Lou gh eed , G.D. et Cao, S. Nu m erical stu d y of th e effectiven ess of atriu m sm oke exh au st system s. ASHRAE Tran saction s, Volu m e 105, 1999, p . 699-715. 8. Lou gh eed , G.D, Had jisop h ocleou s,
G.V., McCartn ey, C. et Taber, B.C. Large-scale p h ysical m od el stu d ies for an atriu m sm oke exh au st system . ASHRAE Tran saction s, Volu m e 105, 1999, p . 676-698.
9. Lou gh eed , G.D. et Had jisop h ocleou s, G.V. Th e sm oke h azard from a fire in h igh sp aces. ASHRAE Tran saction s, Volu m e 107, 2001, p . 720-729.
N ot e s
1. Mêm e si les figu res rep résen ten t u n e toitu re su rélevée, ce n ’est p as u n e exigen ce d u Cod e n ation al d u bâtim en t 1995.
2. Les esp aces ou verts fon t référen ce à ces p arties d u bâtim en t qu i on t u n e voie d ’accès ou verte su r l’atriu m d e sorte qu e le m ou vem en t d e la fu m ée en tre ces esp aces et l’atriu m lu i-m êm e est libre. Ces esp aces p eu ven t com m u n iqu er d irectem en t avec l’atriu m ou in d irectem en t, p ar d es cou loirs.
M. G.D. Loughe e d, Ph .D., est agen t d e rech erch e su p érieu r au sein d u p rogram m e Gestion d es risqu es d ’in cen d ie, à l’In stitu t d e rech erch e en con stru ction d u Con seil n ation al d e rech erch es.
Figure 5.Flux de fumée au plafond
© 2000
Con seil n ation al d e rech erch es d u Can ad a Décem bre 2000
ISSN 1206-1239
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