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Avec des caractéristiques et performances qui lui valent un succès croissant dans le tertiaire et l’industrie, le brouillard d’eau figure en bonne place dans la panoplie des moyens de protection automatique contre le feu...
Visuel : Brouillard d’eau haute pression, généré par le système Hi-Fog de Marioff.
Les raisons de cet essor ? D’abord des performances remarquables de refroidissement et d’inertage, et de faibles dommages causés par l’eau et les fumées. Ensuite, un ensemble d’atouts économiques et environnementaux de plus en plus appréciés par la clientèle. Echelonnés dans une plage de pression qui va de quelques bars à près de 200, les technologies d’extinction par brouillard d’eau reposent sur un principe commun, tout en différant par des caractéristiques propres qui les prédestinent à certains domaines d’application plutôt qu’à d’autres.
Le mécanisme de l’extinction est la simplicité même lorsqu’on se penche sur le fameux «triangle du feu». Triangle dont les sommets représentent les 3 conditions nécessaires à la survie d’un incendie : le combustible, la chaleur et l’oxygène. Que la chaleur ou l’oxygène vienne à manquer et c’est l’extinction assurée. En le privant de l’un et l’autre, le brouillard d’eau éteint le feu. Mais les systèmes de protection qui utilisent ce phénomène viseront, selon les cas, son extinction, sa suppression –cas le plus général- ou son seul contrôle afin d’en limiter la vitesse de propagation. Concrètement, les réseaux de fluide parcourant les espaces à surveiller sont jalonnés de buses qui projettent un brouillard constitué de fines gouttelettes, lesquelles se vaporisent sous l’effet de la chaleur ambiante. D’où un refroidissement rapide, dû à la surface d’échange thermique ainsi offerte. D’où aussi un phénomène d’«inertage» qui accroît l’efficacité du système. En passant, en effet, de l’état de gouttelettes à celui de vapeur, le volume d’eau s’expanse quelque 1700 fois, privant du même coup le foyer de l’oxygène qui l’entourait. Dans le même temps, la projection de brume limite la formation de fumées opaques et toxiques qu’elle tend à entraîner vers le sol.
Les systèmes de protection automatique par brouillard d’eau sont classés dans 3 catégories correspondant à la pression de service utilisée : les systèmes haute pression (supérieure à 35 bars), les systèmes moyenne pression (12,5 à 35 bars) et les systèmes basse pression (moins de 12,5 bars), les modes de fonctionnement et les architectures restant les mêmes dans la quasi-totalité des cas.
Incomparable souplesse d’adaptation
Le premier mode de fonctionnement provoque une brumisation générale et simultanée dans tout l’espace sous contrôle. Cela, au moyen d’un réseau de buses dont le déclenchement précoce est piloté par un dispositif de détection incendie. Une détection de fumée à très haute sensibilité complète parfois ce dispositif afin de permettre une intervention très rapide, pouvant suffire à éviter le déclenchement général du système.
Le second mode autorise une brumisation ponctuelle. On utilise dans ce cas un réseau d’eau sous pression permanente, dont les buses à ampoule thermosensible éclatent à une température prédéterminée. Seuls, dans ces conditions, les équipements ou les zones exposés aux buses activées seront protégés du feu.
Deux solutions s’offrent également pour l’alimentation en eau des réseaux : les systèmes à pompes et les systèmes à bouteilles, lesquels associent cylindre d’eau et bouteille d’azote pressurisé. D’où une autonomie limitée qui voue ce deuxième dispositif à la protection de locaux de plus faible importance.
Enfin, quelques rares systèmes associent deux types de réseaux, l’un à eau, l’autre à gaz, utilisant des buses communes. Ou bien un seul réseau à écoulement diphasique, l’eau et le gaz circulant alors dans les mêmes tuyaux.
Quant à l’architecture des systèmes, elle peut être centralisée ou répartie en fonction de la distribution du risque dans l’espace et des contraintes d’installation. De même, certaines applications pourront nécessiter la cohabitation d’un système à buses ouvertes et d’un système à buses thermosensibles.
Les systèmes à brouillard d’eau offrent donc, à plus d’un titre, de larges possibilités de modulation de la réponse apportée au risque, ainsi qu’une flexibilité d’emploi remarquable dans l’univers de l’extinction automatique. Nous l’avons vu : plus la brumisation est fine et la vitesse des gouttelettes élevée, plus grande est leur capacité à pénétrer profondément dans le foyer d’incendie. La surface d’échange thermique augmentant, le refroidissement et l’inertage n’en sont que plus grands. Et meilleure est l’efficacité du système.
Si l’on ajoute une tuyauterie plus légère, d’installation plus aisée, et tous les avantages liés à un moindre mouillage on comprend que les systèmes haute pression aient l’avantage du nombre sur le marché.
Pour autant, le brouillard d’eau basse pression reste incontournable dans certaines situations, à commencer par les applications en extérieur comme c’est le cas des écrans de façade, ou des lignes de brumisation forestière et en milieu industriel, de la protection de cuves ou d’entrepôts.
Normalisation en vue ?
Alors que les systèmes d’extinction automatique par sprinkleur, mousse ou gaz sont encadrés par des normes et une réglementation très complètes, le brouillard d’eau fait encore l’objet de multiples spécifications et approbations particulières, ainsi que d’homologations d’essais délivrées par divers organismes indépendants, reconnus à un niveau national ou international.
Cet état de fait s’est prolongé jusqu’à nos jours, obligeant les concepteurs de systèmes à multiplier les tests de composants et les essais en vraie grandeur, dans un contexte hétérogène. Ceci, pour être en mesure d’apporter la preuve de la pertinence des solutions avancées et de pouvoir en garantir les performances. Principal standard utilisé : le NFPA 750(*) pour les applications terrestres qui vise la conception, l’installation, l’entretien et la mise à l’essai des systèmes d’extinction automatique à brouillard d’eau.
Freinés par le nombre et le coût des essais probatoires, mais aussi par une pluralité de gammes de pression et de performances qui supporte mal l’approche globale et les synthèses transversales, les principaux fabricants et organismes impliqués ont élaboré, sous l’égide du CNPP, le Guide technique APSAD D2, qui facilite l’installation des systèmes, et permet de garantir leur efficacité. Et cela, en s’appuyant sur des notions et un lexique unifiés et consensuels. Mais, l’encadrement normatif ne semble pas encore d’actualité, la question de sa structuration -par gamme de pression ou par type d’application- apparaissant comme préalable à toute démarche de ce type.
Adossé au document européen TS 14922, ce document collégial important s’accompagne des premières fiches-types applicatives, dans quatre secteurs d’utilisation privilégiés : les groupes électrogènes, les salles correspondantes, les galeries de câbles et les salles d’archives.
Avenir prometteur
Où en sont la recherche et le développement ? Les fabricants de systèmes continuent d’agir sur les différents leviers qui permettent d’en accroître l’efficacité dans le registre de pression qui est le leur, et s’efforcent, parallèlement d’alléger la mise en œuvre des équipements, de faciliter la continuité de service et de minimiser les nuisances susceptibles d’être causées.
Tel est, par exemple, le cas de DEF qui, tout en apportant de nouvelles améliorations à ses systèmes basse et haute pression, capitalise sur le registre des moyennes pressions, plus favorable à l’emploi de matériels standard. A commencer par l’utilisation de pompes centrifuges, en lieu et place des pompes volumétriques plus vulnérables aux aléas de l’exploitation.
Tel est aussi le cas de Tyco F&IS, dont l’objectif d’économie et de développement durable s’est traduit par la fixation de nouveaux ratios aux équipements de brouillard d’eau prévus à l’horizon 2010. «Tout en présentant la même granulométrie et pour une même quantité d’eau, le futur système fonctionnera sous une pression certifiée de 60 bars au lieu de 120 en standard, et permettra l’emploi de pompes ne consommant plus que 30 kW/h au lieu de 37, et bénéficiera d’une tuyauterie encore plus allégée.»
Quant à Siemens, le groupe s’apprête à lever le voile sur un nouveau procédé d’extinction basse pression, décliné en deux systèmes : Sinorix H2O Spray et Sinorix H2O Jet. L’un et l’autre font appel au même principe d’écoulement (diphasique) d’un mélange d’eau et de gaz (azote ou air) dans le même conduit. Utilisant le même effet Laval que celui mis en œuvre dans les réacteurs d’avion, ce système permet de propulser le brouillard avec une forte énergie cinétique, tout en limitant la pression à la buse entre 5 et 10 bars. D’où une capacité de pénétration importante, mise à profit différemment selon les besoins.
Alors que Sinerix H2O Spray assure la protection d’un espace complet, Sinerix H2O Jet peut se concentrer sur une zone sensible ou un objet éloigné, avec une précision quasi-chirurgicale. Par exemple, viser une surface de 1,5 m2 seulement à une distance de 4 m.
Avantages-clés de cette nouvelle approche ? Un mouillage faible et localisé, l’absence de toute nuisance alentour, avec, pour corollaire, la continuité de service des matériels environnants.
Stéphano Valdrighi, responsable au niveau mondial des solutions brouillard d’eau -par ailleurs en charge des ventes et du support technique dans l’Hexagone-, est enthousiaste : «L’investissement lourd consenti pour la mise au point de cette nouvelle solution –depuis les buses jusqu’au logiciel de calcul destiné aux concepteurs-, a porté tous ses fruits. Les nombreux essais effectués donnent entière satisfaction et vont permettre de proposer à nos clients un système déjà parvenu à maturité, promis à de nombreuses applications industrielles et tertiaires.»
(*) National Fire Protection Association
Ces fabricants nous ont soufflé(s)
MARIOFF : Un effet remarquable dans les 3 dimensions
Système Marioff Hi-Fog, dans sa version autonome à bouteilles. Leader mondial du système à brouillard d’eau haute pression, le groupe Marioff totalise quelques 5 000 applications qui lui valent une présence dans de nombreux secteurs de la marine, du tertiaire et de l’industrie. Sa filiale, Marioff SAS France, a réalisé en 2008 un CA de 15 M€ qui la place également au premier rang de la spécialité dans l’Hexagone. Un chiffre dû pour l’essentiel aux succès rencontrés dans l’hôtellerie –la protection des chambres- et dans la protection des tunnels routiers, le tunnel francilien A 86 représentant à lui seul 40% des ventes de la société.
Ces conquêtes résultent aussi du fait que, chez Marioff, le brouillard d’eau haute pression est… dans tous ses états. Si le système Hi-Fog, le plus répandu dans le monde, est utilisé sous une pression de réseau de 120 à 130 bars dans la majorité des cas, cette pression peut descendre bien en-deçà, pour s’adapter à des environnements particuliers, comme c’est par exemple le cas du tunnel A 86, avec un réseau pressurisé à 70 bars.
«Quoi qu’il en soit, nous n’envisageons pas de sortir du registre des hautes pressions, précise Michel Charbonnel, directeur général de Marioff France, registre idéalement adapté aux applications qui exigent des performances élevées de suppression du feu. Le puissant effet de refroidissement et d’inertage obtenu dans les trois dimensions reste la principale justification de ce choix. Ainsi, par exemple, Hi-Fog permet-il d’éteindre en moins de 30 secondes un feu dans une salle de 150 m2 sous 4,20 m de hauteur de plafond. Quand aux applications maritimes, rappelons que, dans certaines salles de machines, 4 têtes suffisent aujourd’hui à protéger un espace de 500 m3.»
Et le succès sur le marché hôtelier ? Il résulte d’un faisceau d’avantages auxquels les professionnels de la sécurité sont de plus en plus sensibles, notamment dans le cadre du renouvellement des installations : une structure de réseau chargé plus légère de 85% que le système sprinkleur, de moindres dommages causés par l’eau et la fumée, ainsi qu’une consommation réduite. Sans oublier un entretien minimum lié à l’utilisation d’une tuyauterie en Inox, et la dispense de toute révision trentenaire.
ECO PROTECTION : Les succès d’une solution autonome
Pour Eco Protection, le brouillard d’eau haute pression apparaît, dans sa formule à cylindres réservé aux espaces de petites dimensions, comme l’une des solutions les plus prometteuses de son éventail de moyens de lutte contre l’incendie. En particulier, là où le risque calorifique est élevé, comme le souligne Pascal Peltier, directeur général : «La capacité d’absorption du rayonnement thermique, conjuguée à une totale innocuité et à un coût d’installation raisonnable, explique le développement de cette solution, tant en France que sur le marché africain où nous sommes également très actifs.»
DESAUTEL : L’efficacité commence avec la détection
Présent sur tout le front des systèmes à brouillard d’eau, en offrant de larges amplitudes de haute ou basse pression, Desautel offre aussi le choix entre la brumisation générale et ponctuelle, tout en privilégiant le déclenchement général piloté par système de détection incendie. «Pour autant, explique Henry Neyraud, Responsable de l’activité Brouillard d’eau, nous tendons à privilégier la brumisation générale, sur la pulvérisation ponctuelle compte tenu de l’influence qu’ont parfois les mouvements d’air sur le moment du déclenchement des têtes à ampoule. La solution tête ouverte sera donc plutôt recommandée pour la suppression de feux modérément énergétiques, alors que les réseaux à ampoules conviendront davantage aux locaux de petites dimensions, dotés d’une ou deux têtes seulement de pulvérisation.»
SIEMENS : Agent double pour mieux frapper !
Ténor de la protection contre l’incendie en milieu industriel, Siemens attache une importance particulière à la rapidité de détection en des points-clés, présentant des risques élevés, et à leur protection par le biais de moyens adaptés, ne délivrant que l’exacte quantité nécessaire d’agent extincteur, afin d’éviter des dégâts irréversibles. Le groupe dispose, à cet effet, de tout un arsenal de moyens d’extinction, dont les brouillards d’eau, qu’il destine essentiellement à la protection des espaces importants, les gaz neutres ou chimiques, étant plutôt réservés à l’extinction rapide et sèche de petits volumes, surtout s’ils abritent des processus fondamentaux et des équipements de grande valeur.
Après avoir lancé le système haute pression Cerspray, c’est maintenant à la basse pression d’être à l’honneur, avec le lancement d’une solution basse pression, «100% maison», aux performances inédites dans cette gamme de pression.
TYCO : Les atouts-maîtres dans la main
Et Tyco ? Inutile de faire les présentations quand il s’agit du leader mondial de la lutte contre le feu, riche d’une expérience bientôt centenaire en matière de sprinkleur, et disposant de l’ensemble des technologies d’extinction automatique.
Cette renommée se vérifie encore avec les systèmes à brouillard d’eau haute ou basse pression, même si, pour Tyco F&IS, l’offre française a privilégié la haute pression, mieux installée dans la culture de la clientèle. «Qu’il s’agisse d’une installation à pompe ou à cylindres, avec buse ouverte ou à ampoule, le système haute pression Microdrop répond à un large spectre d’applications industrielles et tertiaires», observe Christophe Balayre, Chef Produit Brouillard d’eau de Tyco F&IS. «L’alternative extinction par gaz se présente néanmoins, le plus souvent pour des raisons économiques. Tel est, notamment, le cas des centres informatiques de petite surface où les qualités d’extinction et d’innocuité du gaz Inergen font merveille, en sachant que Microdrop reprend l’avantage au-delà d’un certain volume à protéger.»
La pertinence de la solution brouillard d’eau pour la protection d’espaces importants, vient d’ailleurs de trouver une nouvelle illustration, avec la mise en place, par Tyco F&IS, de deux systèmes protégeant un centre stratégique francilien de traitement de données critiques, opérant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Ce centre de 18 000 m2, qui ne compte pas moins de 8 salles de serveur de 2 688 m2 chacune, assorties de locaux techniques de 120 m2, et 4 salles abritant des groupes électrogènes et un stock de liquides inflammables.
Conçue selon le référentiel NFPA 750 et la documentation technique D2 de l’APSAD, sur la base d’un risque OH1 (lui-même décrit dans la documentation européenne EN 17792 CEN), la solution haute pression adoptée met en jeu deux systèmes haute pression Microdrop. Le premier, avec buses à ampoules thermosensibles, est dédié aux salles de serveurs et aux locaux techniques, l’ensemble bénéficiant d’une alimentation en eau montée sur skid. Ce premier système permettrait de maîtriser un départ d’incendie et de contrôler le feu pendant 30 mn, laissant aux pompiers et aux équipes de secours le temps d’intervenir.
Le second, avec buses ouvertes, est destiné à la protection des groupes électrogènes. Ici le déclenchement s’effectuerait à partir de signaux fournis par deux capteurs optiques de fumée redondants. Ce deuxième système est conçu pour éteindre l’incendie et refroidir l’atmosphère des salles de machines environnantes pendant un minimum de 10 minutes.
DEF : Le brouillard à 360°
Enfin, le groupe DEF, dont l’éventail des moyens automatiques d’extinction s’est largement ouvert au cours des dernières années, capitalise sur le système basse pression Autofog. «Un système à cylindres qui offre une couverture de 16 à 22 m2 par tête», explique Thierry Michel, Responsable Technique National Extinction.
L’ambition de DEF se mesure aussi à la démarche volontariste du groupe en matière d’essais de validation auprès du CNPP, pour les équipements informatiques et les salles d’archives, du GESIP pour l’agrément de sa technologie basse pression en environnement p étrolier, et du STNA pour la validation de systèmes dans la lutte contre les feux de réacteurs et de feux de soute en milieu aéroportuaire.
Quel périmètre pour l’alternative gaz ?
Lorsque, pour une application donnée, la question de l’alternative se pose avec un autre mode d’extinction, c’est aujourd’hui bien davantage avec les système à gaz qu’avec les sprinkleurs. Le brouillard d’eau présente ici des atouts incontestables (installation plus rapide, moindre mouillage, nettoyage plus rapide et entretien quasi-nul), face à l’efficacité légendaire des installations sprinkleurs. Le choix en faveur d’un système d’extinction automatique par gaz reste néanmoins complexe, si l’on veut prendre en compte l’ensemble des facteurs à considérer : nature et topologie du risque, nature des locaux, impact éventuel sur l’homme, les biens et l’environnement, coût de l’installation et de la maintenance, etc. Cette complexité tient à la nature des gaz qui, s’ils ont tous en commun une capacité de diffusion immédiate dans tout l’espace clos disponible, ainsi qu’un pouvoir d’extinction sèche ultra rapide, présentent des caractéristiques environnementales très variables de l’un à l’autre, qui les prédestinent à certaines applications en écartant les autres.
Les gaz inertes (azote, mélange d’azote et d’argon, ou bien encore d’azote, d’argon et de dioxyde de carbone en faible dose), de même que certains gaz chimiques, tels Novec1230 -sans nocivité ni impact négatif sur l’environnement-, trouvent aujourd’hui leur place dans un nombre croissant d’applications, tout en se limitant à des locaux de taille modérée, abritant des processus critiques, ou des équipements de valeur. Applications privilégiées de ces gaz de haute performance : les petites salles d’ordinateurs ou de télécommunications, les espaces ne supportant aucun mouillage et les risques électriques, aucun des gaz concernés n’étant en effet conducteur. Le déclenchement précoce de ce type de système, et la rapidité d’expansion de l’agent extincteur permettront d’éteindre l’incendie en moins d’une minute dans la totalité des cas, en écartant tout risque de reprise.
Quant au CO2, mortel au-delà d’une certaine concentration, son usage perdure pour la protection de certains espaces clos, excluant toute présence humaine. Ou bien pour effectuer, en environnement industriel principalement, des tirs ciblés de gaz sur certains équipements critiques. Des tirs contrôlés afin d’éviter tout risque pour les personnes pouvant se trouver à proximité. Mais, là encore, le brouillard d’eau n’a pas dit son dernier mot.
Des microgouttes qui font beaucoup d’effet
La taille des gouttelettes des systèmes basse pression varie de 0,1 à 1 mm, celle du brouillard haute pression pouvant descendre à 0,01 mm. Tel est le cas du système Hi-Fog, de Marioff. Lequel, en divisant la dimension des gouttelettes par 10, multiplie leur nombre par 1000, et par 10 la surface d’évaporation. D’où un résultat comparable à celui des systèmes basse pression, pour une consommation très inférieure. Le brouillard d’eau haute pression bloque également la chaleur radiante. Ainsi, par exemple, la température peut-elle rester supportable à quelques mètres seulement d’un foyer porté à 800°C.
En savoir plus
Cet article est extrait du Magazine APS n°181 – Mai 2009.
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