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4° L'APPORT CALORIFIQUE
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4° L'APPORT CALORIFIQUE
a) Température
La combustion d'un corps dans l'air n'aura lieu que si la température de ce corps ou de l'air dépasse une valeur critique. La température d'une ambiance ou d'un corps est très difficile à déterminer et doit toujours être associée à un concept d'incertitude, de marge d'erreur. L'élément de mesure, par sa seule présence, perturbe la température qu'il est sensé mesurer. C'est ainsi qu'on peut dire qu'un thermomètre, un thermocouple mesure sa propre température. La température se mesure en Kelvins ou en degrés centigrades; la littérature anglo-saxonne utilise encore les degrés Fahrenheit du nom du verrier hollandais constructeur de thermomètres fournisseur attitré des pays protestants.
La mesure d'une température permet :
D'évaluer un risque de combustion: température d'inflammation, point d'éclair, température d'auto-inflammation, température de pyrolyse…;
De détecter un début d'incendie par des détecteurs d'incendie thermiques ou thermovélo-cymétriques;
D'initier l'extinction automatique d'un début d'incendie par des sprinkler ou autre installation automatique d'extinction.
Notons au passage quelques températures: cigarette: 300 °C, allumette 900 °C; arc électrique: 4000 °C, surface du soleil: 6000 °C. Vu la température d'une allumette, il n'est pas raisonnable d'évaluer un incendie par une température. Un incendie est une combustion dont l'importance, comme pour une chaudière, s'exprime par sa puissance instantanée en MW.
Un incendie de local de séjour de logement pourra atteindre une moyenne de 10 MW, un incendie de voiture, 5 MW, un incendie de bâtiment moyen, 300 MW et un grand incendie d'un complexe industriel, près de 1.000 MW soit la puissance d'une tranche de centrale nucléaire. Il y a donc une différence fondamentale entre l'évolution d'un incendie exprimé en MW et l'évolution du programme thermique d'un four d'essai, pour déterminer la résistance au feu d'un élément de construction qui s'exprime en °C. Dans le premier cas on a affaire à un incendie réel et, dans le second à un feu qui ne simule qu'un des aspects de l'incendie.
Cette simulation d'incendie dans un four de laboratoire d'essai est réalisée par un programme thermique dont l'évolution est connue sous la désignation internationale conventionnelle de courbes normalisées temps-température définies par différentes normes internationales et européennes. Certaines simulent un feu normal (tel que défini dans l'essai selon la norme NBN 713.020 qui décrit un four et son programme thermique), d'autres simulent un feu d'hydrocarbure qui sert de référence aux pétroliers, d'autres un feu pour compteur de gaz utilisé par les gaziers.
Evolution d'un incendie réel
Courbe conventionnelle temps-température
La température anormalement élevée d'un objet par rapport à son environnement peut être décelée par la détection de l' émission thermique de cet objet dont une application pratique est la thermographie utilisée, entre autres, pour localiser les points d'une installation électrique qui présentent un échauffement anormal: connexions défectueuses, échauffement d'un conducteur. Ces thermographies sont utilisées par certains assureurs pour localiser des défauts qui peuvent donner lieu à incendie ou explosion. Un principe similaire à la thermographie est exploité dans les caméras infrarouge utilisées par les services de secours pour localiser un corps humain, des animaux ou un foyer dans un incendie ou des décombres.
b) énergie calorifique
L'unité d'énergie, qu'elle soit mécanique, calorifique ou électrique est le Joule (J) qui vaut un Watt.seconde (1 J = 1Ws). Le Joule a remplacé toutes les anciennes variantes de calories. Pour enflammer un mélange gazeux, il suffit d'une fraction de millijoule. Dans le domaine de l'incendie, les Allemands préfèrent utiliser le kWh au lieu du Joule. 1 kWh égale 3,6 MJ. (1 kWh = 1000 W x 3600 s = 3.600.000 Ws = 3,6 MWs = 3,6 MJ).
c) Rayonnement
Une combustion peut également être initiée par un rayonnement qui s'exprimera en W/cm2.
Le rayonnement calorifique émis par un corps A peut être déterminé par la formule de Stefan-Boltzmann E = e.s.T4
E = rayonnement calorifique émis par le corps A en W/cm2;
e. = coefficient d'émission du corps A;
s = constante de Stefan-Botzmann égale à 5,67. 10 -12 W/cm2.K4;
T = température du corps A en Kelvins
Cette formule est utilisée, par exemple, pour déterminer la distance entre bâtiments pour qu'un bâtiment A en feu transmette au bâtiment B un rayonnement inférieur au nombre de W/cm2 susceptible de provoquer une inflammation en B. On estime généralement cette valeur à 1,25 W/cm2.
Ordre de grandeur de quelques rayonnements exprimés en W/ cm2:
La combustion d'un corps dans l'air n'aura lieu que si la température de ce corps ou de l'air dépasse une valeur critique. La température d'une ambiance ou d'un corps est très difficile à déterminer et doit toujours être associée à un concept d'incertitude, de marge d'erreur. L'élément de mesure, par sa seule présence, perturbe la température qu'il est sensé mesurer. C'est ainsi qu'on peut dire qu'un thermomètre, un thermocouple mesure sa propre température. La température se mesure en Kelvins ou en degrés centigrades; la littérature anglo-saxonne utilise encore les degrés Fahrenheit du nom du verrier hollandais constructeur de thermomètres fournisseur attitré des pays protestants.
La mesure d'une température permet :
D'évaluer un risque de combustion: température d'inflammation, point d'éclair, température d'auto-inflammation, température de pyrolyse…;
De détecter un début d'incendie par des détecteurs d'incendie thermiques ou thermovélo-cymétriques;
D'initier l'extinction automatique d'un début d'incendie par des sprinkler ou autre installation automatique d'extinction.
Notons au passage quelques températures: cigarette: 300 °C, allumette 900 °C; arc électrique: 4000 °C, surface du soleil: 6000 °C. Vu la température d'une allumette, il n'est pas raisonnable d'évaluer un incendie par une température. Un incendie est une combustion dont l'importance, comme pour une chaudière, s'exprime par sa puissance instantanée en MW.
Un incendie de local de séjour de logement pourra atteindre une moyenne de 10 MW, un incendie de voiture, 5 MW, un incendie de bâtiment moyen, 300 MW et un grand incendie d'un complexe industriel, près de 1.000 MW soit la puissance d'une tranche de centrale nucléaire. Il y a donc une différence fondamentale entre l'évolution d'un incendie exprimé en MW et l'évolution du programme thermique d'un four d'essai, pour déterminer la résistance au feu d'un élément de construction qui s'exprime en °C. Dans le premier cas on a affaire à un incendie réel et, dans le second à un feu qui ne simule qu'un des aspects de l'incendie.
Cette simulation d'incendie dans un four de laboratoire d'essai est réalisée par un programme thermique dont l'évolution est connue sous la désignation internationale conventionnelle de courbes normalisées temps-température définies par différentes normes internationales et européennes. Certaines simulent un feu normal (tel que défini dans l'essai selon la norme NBN 713.020 qui décrit un four et son programme thermique), d'autres simulent un feu d'hydrocarbure qui sert de référence aux pétroliers, d'autres un feu pour compteur de gaz utilisé par les gaziers.
Evolution d'un incendie réel
Courbe conventionnelle temps-température
La température anormalement élevée d'un objet par rapport à son environnement peut être décelée par la détection de l' émission thermique de cet objet dont une application pratique est la thermographie utilisée, entre autres, pour localiser les points d'une installation électrique qui présentent un échauffement anormal: connexions défectueuses, échauffement d'un conducteur. Ces thermographies sont utilisées par certains assureurs pour localiser des défauts qui peuvent donner lieu à incendie ou explosion. Un principe similaire à la thermographie est exploité dans les caméras infrarouge utilisées par les services de secours pour localiser un corps humain, des animaux ou un foyer dans un incendie ou des décombres.
b) énergie calorifique
L'unité d'énergie, qu'elle soit mécanique, calorifique ou électrique est le Joule (J) qui vaut un Watt.seconde (1 J = 1Ws). Le Joule a remplacé toutes les anciennes variantes de calories. Pour enflammer un mélange gazeux, il suffit d'une fraction de millijoule. Dans le domaine de l'incendie, les Allemands préfèrent utiliser le kWh au lieu du Joule. 1 kWh égale 3,6 MJ. (1 kWh = 1000 W x 3600 s = 3.600.000 Ws = 3,6 MWs = 3,6 MJ).
c) Rayonnement
Une combustion peut également être initiée par un rayonnement qui s'exprimera en W/cm2.
Le rayonnement calorifique émis par un corps A peut être déterminé par la formule de Stefan-Boltzmann E = e.s.T4
E = rayonnement calorifique émis par le corps A en W/cm2;
e. = coefficient d'émission du corps A;
s = constante de Stefan-Botzmann égale à 5,67. 10 -12 W/cm2.K4;
T = température du corps A en Kelvins
Cette formule est utilisée, par exemple, pour déterminer la distance entre bâtiments pour qu'un bâtiment A en feu transmette au bâtiment B un rayonnement inférieur au nombre de W/cm2 susceptible de provoquer une inflammation en B. On estime généralement cette valeur à 1,25 W/cm2.
Ordre de grandeur de quelques rayonnements exprimés en W/ cm2:
0,07 | Rayonnement moyen du soleil en été à la surface de la terre en Belgique |
0,1 | Rayonnement maximum qui peut être supporté indéfiniment par l'homme |
0,5 | Rayonnement maximum qui peut être supporté quelques secondes par l'homme (env. 8 s) |
O,5 | Rayonnement maximum qui peut être supporté par l'homme équipé de vêtements d'intervention |
1 | Rayonnement qui peut être supporté pendant un maximum de 3 s par l'homme |
1,25 | Rayonnement qui porte le bois à une température de 350 °C et provoque sa pyrolyse sous une exposition de longue durée. Les gaz de pyrolyse peuvent être enflammés par une flamme pilote |
2,1 | Rayonnement qui porte le PMMA (polymétacrylate de méthyle) à une température de 270 °C et provoque sa pyrolyse sous une exposition de longue durée. Les gaz de pyrolyse peuvent être enflammés par une flamme pilote |
2,8 | Rayonnement qui, sous une exposition de longue durée, enflamme spontanément le bois sans présence de flamme pilote |
5 | Rayonnement minimum qui enflamme spontanément, sans présence de flamme pilote, tous les produits combustibles sous une exposition de plus ou moins longue durée. |
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