Projet FIREDIAG

Description du projet

En France, les feux de compartiments ont donné lieu à plus de 88 000 interventions annuelles d’urgentistes impliquant 15 004 personnes, dont 358 décédés, 742 blessés graves, 8 614 blessés légers, et 5291 impliqués. De même, chaque jour, des feux de compartiments se déclarent en environnement professionnel, impliquant des «victimes directes » (morts, brûlés, intoxiqués par les fumées) et des «victimes indirectes » liées aux cessations d’activité, conséquence du sinistre (3 entreprises sur 4 qui subissent un incendie ne reprennent pas leur activité).

Aujourd’hui, lors de feux de compartiments ou lors d’émanation de gaz toxiques, les prises de décision et les délais d’intervention des équipes de secours et des urgentistes sont principalement basés sur des décisions humaines, fruit de l’expérience mais sans possibilité d’une connaissance parfaite de la situation et surtout de son évolution dans le temps et des dangers qui peuvent apparaître. C’est en partie la cause majeure des mauvais chiffres répertoriés ci-dessus. En effet les processus physicochimiques qui régissent les feux de compartiments et les situations collatérales extrêmement réactives et dangereuses sont complexes. Au cours du développement d’un feu de compartiment, phénomène fortement instationnaire, différentes phases peuvent être identifiées : allumage, croissance, feu pleinement développé avec parfois un embrasement généralisé, puis enfin la décroissance, soit naturelle, soit provoquée par la maîtrise du sinistre par les services de secours. D’un point de vue physique, la propagation du feu peut se produire sous trois formes : conduction, convection et rayonnement.
La transition entre un feu croissant et un feu généralisé peut prendre plusieurs formes. Mais l’un des vecteurs les plus importants dans la propagation de la combustion pour les feux de compartiments sont les fumées du fait de leur température élevée (souvent supérieure à 600°C) et des quantités importantes de chaleur qu’elles contiennent. Ces fumées sont très mobiles et, sous l’effet de la convection et des différences de pression, elles se propagent en empruntant tous les conduits possibles (couloirs, cages d’escalier, cages d’ascenseur, gaines techniques, conduits sanitaires etc.). Dès lors qu’elles pénètrent dans un volume non atteint par la combustion, soit elles s’enflamment spontanément au contact de l’air qu’elles y trouvent du fait de leur température élevée, soit à cause de cette même température, elles enflamment un combustible présent. Cette situation conduit à l’embrasement généralisé d’un bâtiment à partir de la combustion déclenchée dans un seul volume du bâtiment. Dans cette propagation, deux dangers majeurs peuvent apparaître : l’embrasement généralisé « éclair » et l’explosion de fumées. L’embrasement généralisé « éclair » ou flashover se produit lorsque les surfaces combustibles, chauffées par les fumées où le rayonnement, voient s’enflammer spontanément et simultanément les gaz de pyrolyse qui en sortent. Le second danger majeur, l’explosion de fumées, apparaît dans la situation de feux sous ventilés, en manque d’oxygène. C’est le cas dans des espaces clos ou semi-clos. Les fumées, mélange de suies et de gaz pour partie imbrûlés, s’accumulent dans cet espace où la température s’élève. Lorsqu’une ouverture est créée, l’entrée brutale d’air et la sortie de fumée provoque un mélange qui explose spontanément, créant vers l’extérieur un violent flux d’un mélange en combustion : c’est l’explosion de
fumée ou « backdraft ».

Dans la lutte contre ces feux, la connaissance de leurs dynamiques et des dangers qu’ils présentent ainsi que la capacité à mesurer, à communiquer et à interpréter les principales grandeurs qui les caractérisent constituent donc des éléments indispensables dans l’appréciation de la situation et pour l’aide à la décision pour les Commandants d’Opération de Secours afin de mieux organiser, optimiser et sécuriser l’intervention de leurs équipes. La plupart des travaux de Recherche actuels sur la lutte contre les feux de compartiments concernent les caractérisations de la performance des bâtis soumis à ces feux (matériaux) et le développement de systèmes d’extinction automatiques (exemple : brouillard d’eau avec les fumées) qui sont toutefois inappropriés pour certains types de feu (feu d’hydrocarbure) et qui nécessitent souvent une installation spécifique. A ce jour, l’intervention des équipes de secours reste donc la solution la plus favorable dans la lutte contre les feux de compartiments. Réduire leur délai d’intervention et accroitre leur efficacité de lutte tout en améliorant leur sécurité et en réduisant les risques sont aujourd’hui une priorité incontournable. Or les outils technologiques qui permettraient de répondre à ces objectifs sont peu développés voire inexistants.

  1. Ces outils technologiques auraient pour mission de perfectionner l’aide à la décision par : L’amélioration de la détection rapide des départs de feux avec des précisions sur sa nature, son importance et la vitesse de son évolution permettant dès l’alerte de prévoir les moyens adaptés,
  2. Un diagnostic continu en temps réel de la situation et la modélisation avec la meilleure certitude possible de son évolution pour optimiser l’organisation des moyens mis en œuvre,
  3. La détection des risques qui peuvent apparaître et leur localisation.

Si les fumées constituent l’un des dangers majeurs dans la lutte contre les feux de compartiments et restent donc à étudier, elles présentent cependant un intérêt majeur car elles contiennent et transportent un certain nombre d’informations (température, pression, vitesse, composition physique et chimique) relatives au sinistre, à sa nature et à son évolution et aux risques qu’il présente.
La difficulté de développement de ces outils repose sur la complexité des phénomènes mis en jeu dans les feux de compartiments (combustion, mouvements des fumées, explosion,…), sur le nombre important de paramètres à prendre en compte (confinement, température, écoulement gazeux, cinétique chimique, fumée, temps,…), sur la difficulté à leur affecter une mesure en situation réelle (capteur, détecteur, …) et sur la capacité à transférer cette information par des systèmes intelligents et communicants. Développer de tels outils passe inexorablement par des étapes successives guidées par le choix d’étudier et de corréler un ou deux paramètres à la fois. Des travaux de recherche amont ont déjà été entrepris dans ce sens comme par exemple ceux menés par le laboratoire LOMC ou par le laboratoire CORIA sur une maquette à petite échelle, où l’objectif était de caractériser les mouvements fluides, sans contrainte thermochimique pour des raisons techniques, produits sous l’action d’un panache turbulent (phénomène présent dans les feux de compartiments) à l’intérieur d’une enceinte, partiellement confinée. Ces études, réalisées dans le cadre d’un contrat plan Etat Région du Grand Réseau Régional SER (Sciences de l’environnement – Analyse et Gestion des Risques : réseau MRT), ont fait l’objet d’une thèse de Doctorat soutenue en 2012. Si ces travaux de recherche ont permis d’établir certaines lois décrivant les écoulements fluides rencontrés lors de feu de confinements, permettant entre autre d’établir certaines règles sur le choix de certains capteurs ou détecteurs, ils ont aussi démontré que la plupart des paramètres ne suivaient pas totalement une loi d’échelle d’où la nécessité de travailler à échelle 1.