BRIGADE DE SAPEURS-POMPIERS DE PARIS
8 1 . 0 0 2 P S B
Le FEU et les INCENDIES
Cet ouvrage a été achevé d'imprimer en avril 2009 sur les presses de L'IMPRIMERIE DE LA DIRECTION OPÉRATIONNELLE DES SERVICES TECHNIQUES ET LOGISTIQUES DE LA PRÉFECTURE DE POLICE 1, avenue de la Porte de la Villette 75 019 PARIS EDITION : AVRIL 2009
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dans laquelle elles sont incorporées (Loi du 11 mars 1957 art. 40 et 41 et Code pénal art. 425) ». Copyright BSPP
BSP 200.1 : BSP 200.10 : concept d'engagement d'engagement sur incendie et manœuvres individuelles et collectives
BSP 200.11 : reconnaissances BSP 200.12 : sauvetages et mises en sécurité BSP 200.13 : établissements établissements BSP 200.14 : ventilation BSP 200.15 : attaque BSP 200.16 : protection BSP 200.17 : déblai, dégarnissage et surveillance surveillance
BSP 200.18 : le feu et les incendies BSP 200.19 : description des équipements équipements et des matériels utilisables par les sapeurs-pompiers sapeurs-pompiers
Sommaire - Préambule ....................................................................................................................... 2 - Dénitions ....................................................................................................................... 2
- Le feu ............................................................................................................................... 4 - Triangle du feu ....................................................................................................4 - Classes de feu .....................................................................................................5 - Plages d'inammabilité et d'explosibilité ............................................................ 7 - Différentes formes de combustion ...................................................................... 7 - Différents types de ammes ......................................... ........................................ 8
- Fumées ............................................................................................................... 8 - Notions de puissance thermique ......................................................................... 9 - Notions de température et de chaleur .............................................................. 10
- Transmission de la combustion ......................................................................... 10 - Par transmission de chaleur : rayonnement - conduction - convection ................... 11 - Par déplacement de substances en combustion : gaz - liquides - solides .............. 12 - Notions de « pertes et gains » ............................................................................. 13 - Développement du feu ...................................................................................... 14
- Naissance - croissance - plein
développement - décroissance ..........................
14
- Phénomènes thermiques .......................................................................................... 18
- Embrasement généralisé éclair ......................................................................... 18 - Explosion de fumées ......................................................................................... 22
e r i a m m o S
s Préambule Dénitions e i me. COMBURANT : Corps dont la d nature chimique et la présence permettent à un corps de brû n En apprenant à le conserver et à le recréer à volonté, l’être humain ler. e dans le développement de l’humanité. Divinisé dans de nombreuses le feu a fait l’objet de l’adoration d’un grand nombre de c cultures, COMBUSTIBLE : Corps sopeuples et de tribus. S’il a effectivement permis d’importants pro n tible de brûler. i ques et physiques qui représentent cependant un péril permanent pour l’Homme. s e « L’incendie est un terme emprunté au latin au XVI COMBUSTION : Combinaison l d’un corps combustible avec un « comburant en présence t échappe au contrôle et à la maîtrise de l’homme dans l’espace et corps d’une énergie d’activation. La combustion s’accompagne d’un e dans le temps. dégagement de chaleur accomAujourd’hui, avec l’utilisation croissante de matériaux de syn u mes et/ou de fumées. de l’isolation des locaux qu’ils soient professionnels ou e l’amélioration à usage d’habitation, le feu est désormais plus dangereux et la lutte f contre les incendies plus technique. CONDUCTION : P e de transmission de chaleur entre L lation de leurs habitations, consédeux points de température difLe feu est un phénomène naturel domestiqué par l’Hom
s’est distingué des espèces animales marquant ainsi un tournant
grès de société, le feu est aussi la combinaison de réactions chimi
lide, liquide ou gazeux, suscep
e siècle de incendium incendium » qui signie « embrasement », lui-même dérivé de incendere » incendere » signiant « allumer ». Il désigne un feu violent qui
thèse, dans la construction comme dans notre vie quotidienne, et
pagné d’une émission de am
hénomène
Compte tenu de la très bonne iso
quence de conditions climatiques rigoureuses, et de la technicité sans cesse croissante de leurs incendies, les sapeurs-pompiers suédois ont été les premiers à approfondir leurs connaissances du feu et à adapter de nouvelles méthodes pour le combattre.
Bien qu’il soit impossible de décrire et de prédire tous les développements possibles d’un incendie, ce BSP a pour but de donner les notions fondamentales indispensables au sapeur-pompier pour connaître le feu, son ennemi.
ENERGIE D'ACTIVATION : Source de chaleur nécessaire pour activer une combustion.
férente, sans aucun transfert de ma-
décit en comburant. Les Anglo-
saxons utilisent le terme de « Backdraft » » pour désigner une explosion de fumées.
tière, dans la
masse d’un même matériau, ou par contact direct d’un autre.
EXPLOSION DE FUMÉES :
Déagration de gaz surchauf fés présents dans le plafond de fumées. Elle se produit lors de l’apport d’oxygène dans un vo lume mal ventilé présentant un
EMBRASEMENT GÉNÉRALISÉ ECLAIR : C’est l’étape
Conduction
CONVECTION : Phénomène
de transport de chaleur par le mouvement ascendant d’un ui de.
de la combustion où le feu passe instantanément d’une situation localisée à un embrasement généralisé des matériaux combustibles présents dans le volume. Les Anglo-saxons utilisent le terme de « Flash-over » » pour désigner un embrasement généralisé éclair.
FEU : Manifestation visible
gradation irréversible de la ma-
tière sous l’effet de la chaleur. chaleur.
hénomè
FUMÉES : Particules visibles solides et/ou liquides, en sus-
pension dans les gaz résultant
d’une combustion et/ou d’une pyrolyse. Le plus souvent, les fumées d’incendie comportent des particules de carbone imbrûlées entrainées par les courants de tirage.
et/ou rouleau de ammes appa
Feu de toiture
LIMITE SUPÉRIEURE d'INFLAMMABILITÉ (L.S.I.) ou d'EXPLOSIBILITÉ (L.S.E.) :
Fumées
INCENDIE : Feu violent qui
échappe au contrôle et à la maîtrise de l’homme dans l’espace et dans le temps.
INERTAGE : INERTAGE : Action du binôme
d’attaque destinée à rendre inoffensif le plafond de fumée.
On appelle LSI ou LSE d’un mélange, la concentration maximale du combustible dans l’air au dessus de laquelle la combustion ne peut ni s’entretenir ni se propager. Les valeurs des limites s’expriment en % des vapeurs du produit dans l’air.
PLAFOND DE FUMÉES :
LIMITE INFÉRIEURE d'IN- Couches successives de fumées FLAMMABILITÉ (L.I.I.) ou et de gaz potentiellement d'EXPLOSIBILITÉ (L.I.E.) : inammables, accumulées en
On appelle LII ou LIE d’un mélange, la concentration minimale du combustible dans l’air en dessous de laquelle la combustion ne peut ni s’entretenir ni se propager. propager. Les valeurs des limites s’expriment en % des vapeurs du produit dans l’air.
s n o - i RAYONNEMENT : P ne de transmission de chaleur par t ondes électromagnétiques émises i dans toutes les directions par un n corps chauffé. ROLL-OVER : Langue de feu - é raissant dans le plafond de fu- d mées en partie haute d’un feu de contenant sans lien direct t avec le foyer d’origine. e s é t i l a r é SUIES : Particules charbon- n duites et /ou déposées au cours é de la combustion de matériaux G organiques. PYROLYSE : Processus de dé-
d’une combustion caractérisée par une émission de chaleur accompagnée de fumées, de am mes ou des deux.
PLAGE D'INFLAMMABILITÉ : Intervalle compris entre la LII et la LSI dans lequel la concentration du mélange gazeux dans l’air
ambiant brûle en présence d’une énergie d’activation.
Roll-over
POINT ÉCLAIR : Température minimale à laquelle un liquide
combustible émet sufsamment
de vapeurs pour former avec l’air un mélange gazeux dont l’inammation se produit au contact
d’une énergie d’activation.
partie haute d’un contenant.
POINT D'AUTO-INFLAMMATION : Température à
PLAGE D'EXPLOSIBILITÉ :
laquelle un mélange gazeux combustible peut s’enammer
Intervalle compris entre la LIE et la LSE dans lequel la concentration
du mélange gazeux dans l’air
ambiant explose en présence d’une énergie d’activation.
spontanément du fait de sa chaleur sans la présence de amme
ou d’étincelle. On parle aussi de « point d’auto-ignition » ou de « point d’auto-combustion ».
neuses nement divisées, pro
TRANSFERT DE MASSES : Mouvement aéraulique induit par une différence de densité entre deux matières au moins (Exemple : apport d’air et sortie de fumées).
u Le feu e f Le triangle du feu e L
Traditionnellement, le phénomène du feu est schématiquement représenté par le triangle du feu dont les trois cotés symbolisent respectivement :
bo n n
t
s
e
!
Quelle que soit la forme solide ou liquide du combustible, ce sont les vapeurs émises qui brûlent. Sous l’effet de la chaleur, un combustible liquide se vaporise tandis qu'un combustible solide pyrolyse. à s
a C v r o i
l'énergie d’activation ; le combustible ; le comburant.
’
Ces trois éléments sont simultanément nécessaires à la création et au maintien du feu. La disparition de l’un d’eux, et d’un seul, entraîne l’extinction. Le combustible d'un feu peut être d'origine : L'énergie d'activation d'un feu peut être d'origine :
ORGANIQUE ORGANIQUE s’il contient du carbone. n C C’est le cas du bois, du papier, du gaz o i o t naturel, etc. Aucune matière m organique ne résiste à une THERMIQUE : feux nus... v a i b température supérieure à t CHIMIQUE : réaction exothermique... c u 500°C ; a s ' MÉCANIQUE : MÉCANIQUE : frottements, chute d’un corps… t d i INORGANIQUE INORGANIQUE s’il ne contient pas b e i de carbone. C’est le cas des métaux, l g e magnésium, aluminium, phosphore. r e Leur combustion est plus difcile car n BIOCHIMIQUE : fermentation… elle nécessite plus de chaleur. chaleur. E ÉLECTRIQUE : ÉLECTRIQUE : statique, courant...
NATURELLE : NATURELLE : Soleil, foudre…
Comburant Comburant
Le Comburant le Comburant le plus courant est l'OXYGENE l'OXYGENE de l'air ambiant.
Les classes de feux Les feux sont identiés dans les cinq classes suivantes :
Classe A « feux secs »
Ce sont les feux de matériaux solides
tels que le bois, le coton, le papier, papier, le tissu, etc. Ils présentent la caractéristique d’avoir deux modes de combustion possibles :
combustion lente sans amme visible mais avec formation
de braises incandescentes.
Lorsque les matériaux sont en vrac ou à l’air libre, la combustion est généralement très vive, avec un fort rayonnement thermique
(stockages de bois, de papiers) qui propage rapidement le feu.
Lorsque les matériaux sont condensés, compactés (rouleaux de tissus, livres, piles de papiers, balles de coton, tas de charbon, etc.), ou connés dans un local, ils brûlent lentement, en produisant une fumée épaisse et particulièrement âcre, avec un fort dégagement
de monoxyde de carbone (CO) 1.
L’extinction complète d’un feu de classe A, qui s’effectue généra -
lement à l’eau, comprend en général deux phases :
l’arrêt de la combustion vive par l’abattage des ammes ;
l’arrêt de la combustion lente par le noyage des braises.
Ce sont les feux de liquides ou de solides liquéables tels que les hydrocarbures, le goudron, le brai, les graisses, huiles, peintures, vernis, alcools, cétones, solvants et produits chimiques divers.
Ils présentent la particularité de amber ou
Généralement, l’extin ction complète d’un feu de classe B ne peut être obtenue qu’après une phase de refroidissement. Cependant
on distingue :
les feux de liquides inammables non miscibles à l’eau ; les feux de liquides inammables miscibles à l’eau ;
Les liquides inammables non miscibles à l’eau :
Feux de liquides de type essences, huiles, éthers, pétrole généralement impossibles à éteindre à l’eau, sauf au jet diffusé s’ils sont de faible étendue. Les deux agents extincteurs les plus efcaces étant la poudre pour les feux de faible importance et la mousse pour les nappes de grande supercie.
Les liquides inammables miscibles à l’eau :
Feux de liquides de type alcool de faible étendue qui peuvent être éteints à l’eau en jet diffusé. Pour les feux plus importants, le CO2 et la poudre sont les meilleurs agents d’extinction. En cas de recours à la mousse, il convient de s’assurer au préalable de la compatibilité de l’émulseur avec ce type de feux et de son mode d’application. Les solides liquéables :
Feux de plastiques, caoutchouc et goudrons, qui dégagent une grande quantité de chaleur et de fumées. Généralement l’extinction s’obtient à l’eau. Cependant, dans certains cas, son action pourra se révéler insufsante. L’extinction est alors menée
de s’éteindre mais
ne couvent pas. Il n’y a donc pas de combustion lente et l’abattage des ammes provoque l’extinction du foyer.
si la température du mélange gazeux atteint celle de « l’autoinammation ».
les feux de solides liquéables.
combustion vive avec ammes ;
Classe B « feux gras »
Leur capacité à s’enammer dépend du « point-éclair « point-éclair », propre à chaque produit, mais il peut se produire un rallumage brutal
à l’aide de mousse.
u e f e d s e s s a l c s e L
u C Classe C e Pour f « feux de gaz » » que la combustion soit possible, elle doit se situer dans la . e Leur mise à feu s’accompagne généralement d’une explosion, L proportions optimales entre les
e sont les feux de combustibles qui à une température ambiante supérieure à 15°C sont en phase gazeuse. « plage d’explosibilité »
d’autant plus violente que le mélange air-gaz s’effectue dans des « limites inférieures et supérieures d’explosibilité ».
Ces feux se présentent toujours sous forme de fuites enam mées, plus ou moins importantes en fonction de la pression de stockage ou de transport.
La plupart de ces métaux réagissent violemment à l’eau, en provoquant un dégagement d’hydrogène ce qui crée un risque
d’explosion. Certains, comme le magnésium, le potassium ou le phosphore
blanc, peuvent s’enammer spontanément en présence de l’air,
voire exploser. D’autres, comme l’aluminium par exemple, ne peuvent le faire que lorsqu’ils sont en poudre ou en copeaux. Ces feux ne doivent en aucun cas être éteints au moyen d’eau ou de mousse. Seuls des moyens d’extinction particuliers tels que le sable sec ou le ciment sont à employer.
Classe F
Ils se caractérisent par : un très fort dégagement calorique , susceptible de propager l’incendie par simple rayonnement ; un danger potentiel d’explosion consécutif à la présence de poches gazeuses créées avant l’inammation, ou de gaz stockés
Ce sont les feux liés aux auxiliaires
de cuisson tels que les huiles végétales et animales sur les appareils de cuisson.
En résumé
Classe
A
Feux dits
« secs » Bois, coton, papier, tissus, etc.
à proximité du sinistre et chauffés ;
un dégagement de vapeurs toxiques, dans le cas de pro-
Classe
duits chimiques gazeux.
Classe
C
amme.
« gras »
Feux
de gaz Combustibles qui, à une température ambiante
Cependant, en cas d’absolue nécessité d’extinction, l’agent extincteur à employer est la poudre polyvalente A, B et C. S’il s’agit d’une fuite de gaz de ville, l’extinction ne sera effectuée qu’en colla boration avec les techniciens de Gaz de France.
Classe D
Feux dits
Hydrocarbures, goudron, brai, graisses, huiles, peintures, vernis, alcools, cétones, solvants et produits chimiques divers.
Sauf cas d’urgence tels que décrits dans le BSP 118, il ne faut pas chercher à éteindre une fuite de gaz enammée, car l’accumulation de ce uide continuant à s’échapper peut provoquer une explosion.
L’effort doit être porté sur le barrage de la conduite ou le colmatage de la fuite et, en attendant, sur le contrôle et la surveillance de la
B
supérieure à 15°C, sont en phase gazeuse.
Classe
D
Feux de métaux Aluminium, zinc, magnésium, etc.
Ce sont les feux de métaux tels que l’aluminium, le zinc, le magnésium,
« feux de métaux » » etc. Toxiques etc. Toxiques par inhalation, ingestion ou simple contact, leur combustion est
généralement violente et très luminescente.
Classe
F
Feux d'auxiliaires
de cuisson
Huiles végétales et animales.
Plage d'inammabilité Pour qu’une combustion soit possible, il faut que les trois éléments composant le triangle du feu se combinent dans de bonnes proportions.
Borné par la LII et la LSI, cet intervalle correspond à la plage d’inammabilité, mélange gazeux optimal dont la concentration
permet la combustion du corps en présence d’une énergie d’activation. En dehors de ces limites, il n’y a pas de combustion possible.
L.I.I.
On distingue trois types de combustion caractérisés par
spontanée
L.S.I.
0% Gaz
n o i t s leur vitesse de réaction : u b la combustion vive ; vive ; m la combustion lente ; lente ; o la combustion . c La combustion vive est vive est une réaction qui consomme rapidement le comburant qui lui est nécessaire. Ce type de combustion est caractérisé e par une forte élévation de la température, une émission simultanée de d La combustion lente est lente est une réaction qui consomme lentement s le comburant qui lui est nécessaire. Ce type de combustion entraîne e m se produit sous l’effet de certaines r dispositions en présence de corps riches en carbone et facilement o oxydables sans cause apparente d’échauffement. La réaction peut f aussi être engendrée par de micro-organismes . s De plus, en fonction de l’alimentation du feu en comburant, la e combustion est : t n e r é f f de monoxyde de carbone (CO). i D Différentes formes de combustion
100% Gaz
lumière, de ammes, de gaz et de fumées.
100% Air
0% Air
Plage d'inammabilité
une faible élévation de la température, des phénomènes lumineux presque nuls et une absence totale de amme.
Plage d'explosibilité
La combustion spontanée 2
Pour qu’une explosion soit possible, il faut que les trois éléments composant le triangle du feu se combinent dans de bonnes proportions.
Borné par la LIE et la LSE, cet intervalle correspond à la plage d’explosibilité, mélange gazeux optimal dont la concentration permet
l'explosion en présence d’une énergie d’activation. En dehors de ces limites, il n’y a pas d’explosion possible.
L.I.E.
L.S.E.
0% Gaz 100% Air
100% Gaz
Plage d'explosibilité
0% Air
3
complète si complète si le foyer est correctement alimenté en oxygène grâce à un apport d’air sufsant. Les produits de combustion sont alors complètement brûlés.
incomplète incomplète si le foyer est sous-alimenté en oxygène à cause d’un apport d’air insufsant. Les produits de combustion sont incomplètement brûlés d’où la production importante de fumées et
2 Amas de chiffons gras, stock de charbon. 3
u e f e L
Les fumées
Différents types de ammes La amme est la manifestation visible d’une combustion. C’est le lieu où les vapeurs combustibles réagissent avec l’oxygène. Cette réaction chimique libère de l’énergie sous forme de chaleur et de lumière. On distingue : la amme de diffusion ;
Les fumées sont des particules visibles solides et/ou liqui des, en suspension dans les gaz.
Elles résultent d’une combustion et/ou d’une pyrolyse. Le plus souvent, les fumées d’incendie comportent des particules de carbone imbrûlées entraînées par les courants de tirage. Elles se comportent comme un uide.
la amme de pré-mélange.
La amme de diffusion On appelle amme de diffusion le type de amme où le combustible et le comburant ne sont pas mélangés avant la mise à feu. feu. C’est le cas par exemple de la amme d’une bougie. Cette amme se décompose en deux parties :
une partie bleue où se déroule principalement la combustion. Le combustible est distinct du comburant et des produits de combustion. La température y est d’environ 1 500°C. 500°C.
une partie allant du blanc à l’orange
où les produits de com-
bustion de la zone bleue
chassent l’air. Cette
zone,
plus
pauvre en comburant, atteint une température de 1 200°C environ. 200°C environ. Il y a production de suie.
La amme de pré-mélange
Composition des fumées d’incendie
Les fumées d’incendies se composent essentiellement : de vapeur d’eau ; d’hydrocarbures ;
On appelle amme de pré-mélange, la amme d’une combustion de gaz. Le combustible et le comburant
sont déjà mélangés mélangés lorsqu’ils arrivent à son niveau. La combustion est plus efcace et la amme plus chaude produit peu de
de dioxyde de carbone ; de monoxyde de carbone ;
particules imbrûlées. C’est le cas par exemple de la amme
des suies ;
du chalumeau.
d’autres gaz (cyanure d’hydrogène, chlorure d’hydrogène…).
Danger des fumées d’incendie
Le danger des fumées d’incendie réside dans leur caractère :
Notions de puissance thermique
Inammable et explosif car car elles sont chargées en particules imbrûlées ou résultent d’une combustion incomplète ;
Plusieurs valeurs permettent d’approcher la quantité d’énergie libérée au cours d’un incendie :
Toxique car leur composition et leur température rendent le milieu irrespirable ;
le pouvoir calorique d’un combustible : exprimé en kJ/kg ou kJ/m³, c’est la quantité maximale de chaleur dégagée pour une combustion complète d’un matériau ;
Opaque par la présence de particules de suie ou d’aérosols provoquant un écran qui réduit la visibilité. Dans certains cas, lorsque
la charge calorique : exprimée en kJ, c’est la quantité totale de chaleur que peuvent dégager l’ensemble des combustibles présents dans un volume déterminé ;
les fumées sont très denses, les sons sont assourdis ;
Rayonnant car Rayonnant car elles transportent une grande partie de la chaleur. Les fumées émettent un rayonnement thermique d’autant plus important que leur température est élevée ;
le potentiel calorique : en kJ/m², c’est la somme des charges caloriques pour une surface donnée ;
Envahissant et mobile car elles se comportent comme un uide en s’inltrant et se répandant dans tous les volumes qui lui
le débit calorique : en kJ/kg/s ou W/kg /s, c’est la quantité de chaleur produite par un matériau sur un temps donné.
sont ouverts.
o
f
en
p
! L
n i ’
l u s
Le pouvoir calorique dépend essentiellement de la nature des matériaux inammables :
• bois bois (portes, charpente, escalier, parquet, volets, mobilier) : environ 19 MJ/kg ; • plastiques (volets, canalisations, mobilier, ustensiles divers…) : il existe une très grande variété de plastiques dont le pouvoir calorique peut être très variable selon le produit. A titre d’exemple, le pouvoir pouvoir calorique du P.V.C. varie de 4 à 30 MJ/kg (16 MJ/kg en moyenne) . Il faut noter également la présence de mousses plastiques souples (mousse de polyuréthanne, mousse de latex) dans les matelas ; d’isolation (polystyrène, mousse rigide de polyuréthanne) : • matériaux d’isolation (polystyrène, le pouvoir calorique du polystyrène vaut 40 MJ/kg. Quelques valeurs pour des pièces données :
• cuisine : 310 MJ/m2 ; • chambre : 570 MJ/m2 ; • salon - salle à manger : 310 MJ/m2 ; • bureau : 400 MJ/m2.
e u q i m r e h t e c n a s s i u p e d s n o i t o N
u e f e L
Notions de température et de chaleur
Transmission de la combustion La combustion peut se transmettre par transfert de la chaleur et/ou déplacement des substances en combustion.
La température
La température est l’état d’agitation moléculaire de la matière.
Plus un corps est « froid », moins ses molécules s’agitent. Inversement, plus il est « chaud », plus ses molécules s’agitent.
Transmission de la combustion par transfert de chaleur
La chaleur peut se transmettre par : conduction ;
L’unité de température la plus couramment utilisée est le degré Celsius (°C). (°C) . L’échelle Celsius est dénie comme suit :
convection ;
rayonnement.
l’origine « 0 » correspond à la température de fusion de la
glace à la pression atmosphérique ;
la valeur « 100 » correspond » correspond à la température de la vaporisation de l’eau à la pression atmosphérique.
La conduction C’est le mode de transmission de la chaleur dans la masse
du matériau. La chaleur
Un corps, ayant une température dénie, détient une énergie qu’il libère par transfert. C’est ce transfert d’énergie que l’on appelle
chaleur.
Si deux corps possèdent la
même température, le transfert d’énergie est impossible. Dans ce cas il n’y a pas de dégagement de chaleur. Inversement, si les deux
corps possèdent des tempé-
ratures différentes, le transfert d’énergie est possible, créant ainsi un dégagement de chaleur.
La transmission de chaleur se fait de proche en proche sans aucun transfert de matière. Le phénomène de conduction est inéluctable. La mauvaise
conductibilité d’un matériau n’est pas une garantie de sécurité. Aux pertes près, l’énergie calorique reçue par un matériau sera diffusée
dans toute sa masse. L’égalisation des températures ne sera qu’une question de temps. C’est pourquoi une surveillance attentive et prolongée du matériau ou du « point chaud » » est nécessaire même à grande distance du foyer ou de la zone d e travail.
Tous les corps solides conduisent la chaleur avec plus ou moins de facilité. Nous pouvons ainsi classer les matériaux conducteurs entre eux. Mauvais conducteur B o is
Bon conducteur
Verre
Acier
Cuivre
Le rayonnement Le rayonnement est le phénomène de transmission de chaleur par ondes électromagnétiques émises dans toutes les direc tions par un corps chauffé.
Ce mode de transfert de l’énergie ne nécessite aucun support et se diffuse tant qu’il ne rencontre pas d’obstacle. C’est le cas du soleil qui chauffe la terre malgré la distance et l’absence de matière.
La convection
L’unité de ce transfert d’énergie est le kilowatt par mètre carré (kW/m²). Pour indication, le soleil d’été nous envoie environ
La convection est le transport de chaleur par le mouvement ascendant d’un uide. Dans un incendie la convection joue un rôle très important. Le mouvement de uide s’effectue naturellement du bas vers le haut, mais la masse de uide peut prendre d’autres directions si elle
est soumise à des contraintes ou des forces extérieures.
1kW/m².
Le rayonnement thermique, appelé aussi ux thermique, est émis, absorbé et rééchi par tout corps solide, liquide ou gazeux ayant
une énergie. Rayonnement émis
Rayonnement absorbé
Mouvement convectif
Mouvement convectif
Rayonnement rééchi
Les èches
Corps combustible
bleues indiquent le sens du tirage
Surface quelconque
Corps combustible
Le rayonnement thermique est d’autant plus important que la source a une température élevée. bo n
t
s
Convection classique bo n n
t
s
e
!
à s
a C v r o i
’
Convection contrainte
L’échange de chaleur entre les gaz chauds
qui s’écoulent le long d’une paroi et la paroi elle-même est appelé « échange convectif ».
e
!
à s
a C v r o i
’
L orsque la température est multipliée par 2, le rayonnement est multiplié par 16.
n o i t s u b m o c a l e d n o i s s i m s n a r T
u e f e L
Répartition des modes de propagation de la chaleur Par les liquides
La chaleur générée par une
L’épandage, qui augmente la surface d’évaporation du liquide, accroît le développe-
amme se transmet essentiel -
lement par convection (65%) et par rayonnement (35%).
ment des ammes. Dans les
dépôts d’hydrocarbures, les règles de prévention4 limitent le transfert direct de l’incen-
Au cours d’un incendie, en présence d’un plafond de fumées, la propagation de la chaleur s’inverse. Elle sera plus élevée par rayonnement (65%) que par convection (35%).
die. Cependant, ce mode de propagation impose aux sapeurs-pompiers d’adopter des mesures d’extinction et d'attaque particulières pour
y faire face.
Transmission de la combustion par déplacement
de substances en combustion :
Dans un incendie où ne prédominent
que des ammes de diffusion, la combus tion parfois incomplète est limitée à l’apport
Par les gaz
d’air frais. Il subsiste alors des nappes de
gaz dont la combustion est étroitement liée
à l’apport de comburant. Cette combustion peut se produire par
réinammation grâce à un apport d’air frais,
sur une distance notable, avec parfois rup-
4 Présence
ture de amme.
Par les solides Escarbilles : Escarbilles : petites particules incandescentes dont le danger de propagation de la combustion se limite à quelques mètres.
Brandons : Brandons : fragments de solides en ignition pouvant franchir d’importantes distances suivant la force du vent.
de cuvette de rétention
Notions de « pertes et gains » On appelle « gains » gains » tous les éléments permettant au feu d’augmenter sa puissance et son énergie. A l’inverse, les « pertes » regroupent » regroupent tous les phénomènes qui concourent à en diminuer sa puissance.
Pour un feu de contenant, la notion de « pertes et gains » peut se schématiser ainsi.
Accumulation du plafond de fumées
Aux parois
Gains :
Pertes :
Foyer d’origine
Sortie des fumées par les ouvrants
Rayonnement par les ouvrants Arrivée d’air frais Les pertes et les gains peuvent varier en fonction de plusieurs paramètres :
accroissement de la ventilation ; diminution des pertes aux parois ;
accroissement de l’aire du feu ; accroissement des radiations émises
le plafond de fumées.
u e f n u ' d t n e m e p p o l e v é D
u Développement du feu e f e suivantes : L naissance ;
bo n n
t
s
e
!
à s
a C v r o i
’
Pour éteindre un feu sec naissant, il faut :
Le développement d’un feu suit toujours les quatre étapes
durant la
1
re
minute
=
croissance ; plein développement ; décroissance.
après
2 minutes =
après
3 minutes
Naissance du feu
C’est le processus d’inammation. Cette phase initiale de la combustion est directement liée à la quantité de combustible. A ce stade le dégagement de chaleur est modéré et les fumées peu abondantes.
=
Croissance du feu
Le foyer prend de l’importance.
La quantité de chaleur libérée augmente et la température du
Seul le combustible inue sur le
développement du feu. On dit que le feu est « limité par le combustible combustible ». A cette cett e étape, le volume de la pièce dans laquelle
se développe le sinistre n’a pas d’inuence sur le comportement du feu.
volume s’élève progressivement.
Dans le même temps, le volume des fumées produites est de plus en plus important et s’accumule par convection en partie haute de la pièce.
Ces fumées constituent un nouveau combustible. Les objets atteints par rayonnement et par conduction s’échauffent et s’enamment.
La croissance du feu constitue le moment le plus instable de l’incendie. Cette phase d’une durée variable peut être accélérée par les facteurs suivants affectant la vitesse de combustion : état de division de la matière ; disposition de la matière et des matériaux ;
température ; autres facteurs.
Pour une même masse, la vitesse de propagation de de la matière la combustion est fonction du rapport surface/volume du combustible. Des vêtements dans une armoire installés sur des cintres brûleront plus vite que ceux en piles. Etat de division
Autres facteurs Les pages des magazines brûleront plus vite que le papier peint sur le mur
La présence d’ouvrants, leur nombre, leurs positions et leurs emplacements ont une inuence directe sur la vi tesse de propagation de la combustion.
La surface totale des matériaux dégageant des produits de pyrolyse, appelée « aire du feu » affecte également la vitesse de propagation de la combustion.
Les vêtements en piles brûleront moins vite que ceux sur cintres. La verticalité et la surface en contact de l'air accélèrent la combustion
L’hygrométrie et la concentration en oxygène de l’air ambiant consti-
tuent également des facteurs affectant la vitesse de combustion.
Disposition de la matière et des matériaux
La vitesse de propagation de la combustion d’un matériau dépend de facteurs géométriques5, de sa disposition dans l’espace6, et par rapport aux éléments de support7.
Le volume du placard va accélérer la montée en température
Surfaces dégageant des produits de pyrolyse (moquette, papier peint, dessus de lit, meubles, etc.)
bo n n
t
Température
L’inuence de la température sur la vitesse
des réactions chimiques inhérentes à la combustion est primordiale dans sa vitesse de propagation. On estime que la vitesse de ces réactions est approximativement doublée à chaque fois que la température s’accroît de 10 °C.
s
e
!
à s
Dans D ans le cas d’un feu de contenant, contenant, on estime que la température atteint 600 °C au bout de cinq minutes ; dans une cage d’escalier , elle peut atteindre 1 200 °C dans le même laps de temps.
a C v r o i
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5 Epaisseur, Epaisseur, surface, forme etc. 6 Horizontale ou verticale. 7 Papier peint collé contre un mur par exemple.
u e f u d t n e m e p p o l e v é D
u En phase de plein dévelop e pement le feu est au plus fort f de lui-même, son intensité et les de propagation sont au e risques maximum. Sans apport de nou L veau combustible, il va décliner Plein développement
et entrer en phase de décroissance. Le plein développement est la conséquence immédiate d’un embrasement généralisé.
Décroissance
Création d'un tirage intérieur / extérieur
La décroissance du feu est liée à un manque de combustible et/ou de comburant.
bo n n
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s
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à s
a C v r o i
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Plus
un feu est alimenté en oxygène,
plus la quantité de chaleur dégagée est importante et le feu violent.
Température
Feu en plein développement
Décroissance
Embrasement Généralisé Eclair
Manque de comburant Extinction
Croissance
Extinction
Explosion de fumées
Extinction Temps
u e f u d t n e m e p p o l e v é d e d s e b r u o C
s Phénomènes thermiques e u q générale, dans des contenants. i m r e d’air qui les alimente on distingue : h t s de e généralisé éclair (EGE) n è m o n é h P
Embrasement Généralisé Eclair (EGE)
Les principaux feux auxquels sont confrontés les sapeurspompiers se produisent dans des bâtiments ou, d e façon plus L’utilisation L’utilisation de nouveaux matériaux de synthèse dans les construc tions ainsi que l’amélioration de l’isolation des locaux inuent très sensiblement sur la manière dont se comportent les feux. Leur pro pagation peut être très rapide. Ainsi, en fonction de la qualité du ux
le phénomène l’embrasement
Paramètres d'apparition du phénomène
Phénomène
thermique qui correspond au déroulement normal
d’un feu, l’Embrasement Généralisé Eclair (EGE) apparaît dans les conditions suivantes :
combustion vive et complète alimentée correctement en
comburant.
Chronologie et description du phénomène Le phénomène découle principalement des étapes suivantes :
1
stratication des fumées et rayonnement initial ;
2
amplication du rayonnement ;
3
apparition des « roll-over » ;
le phénomène
de l’explosion de fumées (EF) fumées (EF)
4
embrasement généralisé éclair. éclair.
1 Stratication des fumées et rayonnement initial
Le feu se développe. L’apport régulier en comburant génère une combustion complète.
L’énergie libérée par le foyer, foyer, les fumées et les gaz chauds, est largement absorbée par les murs
et le plafond du volume dont la température interne augmente considérablement.
Cette élévation de température provoque le rayonnement thermique des parois et des couches de fumées vers le cœur du volume.
Les fumées et les gaz chauds
s’accumulent par convection en partie haute du volume. Le plafond de fumées se stratie : les couches
les plus chaudes en hauteur, les plus froides en partie basse.
Le volume subit une surpression dans sa partie haute, tandis que se crée une dépression en partie basse. Cette différence génère un appel d’air alimentant l’incendie.
Gaz de pyrolyse
r i a l c é é s i l a r é n é g t n e m e s a r b m E
2 s Amplication du rayonnement e u Durant cette phase, le combustible initial réparti dans la partie q i supplémentaires (CO). m r e A ce moment, h l’ambiance t est s volume hautement e n è m o n é h De petites P appelées
basse du local s’échauffe fortement. L’émission de gaz de pyrolyse se manifeste, provoquant le dégagement de gaz combustibles
3
Apparition des « roll-over »
s’intensient en rouleaux de ammes cou Les « anges danseurs »» s’intensient rant dans les fumées proches du plafond. On les appelle « roll-over ». La couche de fumées s’épaissit en s’abaissant assez brutalement. Elle emplit de combustibles gazeux hautement inammab les la pres -
que totalité du volume sinistré.
Cette situation annonce l’imminence de l’embrasement généralisé éclair, éclair, les combustibles présents dans le local ( surfaces, objets) ayant été chauffés jusqu’à atteindre leur point d’auto-inammation.
gazeuse du
inammable.
ammes
« anges danseurs »
apparaissent dans les fumées. A l’interface avec l’air, elles vont progressivement gagner la totalité de la surface du plafond de fumées.
bo n
t
s
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à
Suivant leurs positions dans les strates du plafond de fumées, les « roll over » ne sont pas forcément visibles.
s
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4 Embrasement généralisé éclair (EGE)
Aux environs de 600°C, se produit le passage brutal d’un feu localisé à un feu généralisé. C’est l’EGE : le volume se retrouve entièrement embrasé pendant un très
long moment ;
la température « ambiante » atteint environ 1 000°C. 000°C.
L’incendie, L’incendie, localisé dans une seule partie du volume, transforme celui-ci en un brasier considérable risquant considérable risquant de : piéger mortellement les intervenants et les victimes ; déstabiliser le dispositif de de lutte et de secours ; propager l’incendie.
Conduite à tenir face à l'EGE
La conduite à tenir face à un EGE est décrite dans le BSP 200.15. bo n
t
s
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à s
a C v r o i
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En moyenne, un EGE se produit à une température de 600°C et il développe
une charge calorique d’environ 7 MW. La puissance minimale d’un EGE est estimée à 3 MW.
Débit de la lance
Puissance absorbée
40 l/min.
0,5 MW
150 l/min.
2 MW
500 l/min.
6 MW
r i a l c é é s i l a r é n é g t n e m e s a r b m E
s Explosion de fumées e u q i P fumées (EF) est un mapparait dans les conditions suivantes : r volume clos en surpression ; e h t chaleur importante ; s e n è L m o 1 du feu dans un volume clos ; n é diminution progressive du comburant ; 2 diminution progressive h P du volume ; 3 Paramètres d'apparition du phénomène
hénomène qui peut survenir lors d’un incendie, l’explosion de accident thermique difcilement thermique difcilement prévisible qui
1
Développement du feu dans un volume clos
Le feu se développe. L’apport très faible de
comburant
génère une
combustion incomplète.
combustion incomplète ;
rupture du connement.
Chronologie et description du phénomène
2 Diminution progressive du comburant
e phénomène découle principalement des étapes suivantes :
développement
surpression
4 bo n
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s
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à s
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explosion de fumées.
Provoquée généralement par une action extérieure humaine, l’EF peut aussi se produire d’une manière naturelle.
Consommation de l'oxygène lors Consommation de la combustion vive
L’oxygène
Montée du taux de CO
ayant été en
grande partie consommé dans la phase initiale et l’apport d’air extérieur étant insufsant, l’incendie passe
d’une combustion vive à une combustion lente. te. La combustion se réduit à celle des éléments incandescents augmentant ou maintenant le niveau de température ambiante. Le taux de monoxyde de carbone (CO) est très important et de
nombreuses molécules riches en carbone sont présentes dans les fumées.
3
Surpression du volume
Montée en pression
Sous l’effet de l’accumulation des fumées chargées en suie, en gaz imbrûlés et en gaz de pyrolyse, la
pression augmente à l’intérieur du volume
Signes annonciateurs d’une EF
Visibles
uniquement de l’extérieur du volume sinistré, les
signes qui permettent de craindre la survenue imminente d’une explosion de fumées sont les suivants : aucune amme nette ou lumière n’est visible à travers les fenêtres, hormis quelques rougeoiements de braises ou quelques petites ammes bleutées de combustion du CO ;
où règne une intense
chaleur. Un ou plusieurs points d’ignition peuvent encore, à ce stade, provoquer l’in-
ammation du mélange com -
bustible qui ne prend toutefois pas la forme d’une réaction explosive. Le volume de fumées augmentant, la LSI du mélange combustible est dépassée.
4
les vitres, couvertes de suie, noire et opaque , peuvent vibrer très légèrement sous l’effet de la chaleur et de la pression
interne ;
les fumées, grasses et foncées, de couleur inhabituelle ,
sortent par bouffées des interstices, y compris des bas de portes, par où entre habituellement l’air frais, donnant l’impression que le feu « respire » ;
les sons sont amortis et
Explosion de fumées
A l’exception du comburant, tous les éléments nécessaires à la combustion sont présents. Il suft d’une rupture du con-
nement pour que le mélange combustible alimenté en comburant puisse rentrer dans sa plage d’inammabilité.
Au contact des points d’ignition, une violente explosion se produit. Le local s’embrase et une boule de feu due à la détente de la surpression apparaît dans l’ouverture créée. C’est l’EF. l’EF.
aucun crépitement habituel d’un
feu à l’air libre n’est perçu ;
les huisseries, huisseries, les portes et leurs poignées sont très chaudes
au toucher.
s e é m u f e d n o i s o l p x E
s sécuriser la zone d’intervention zone d’intervention conformément au BSP 118 ; e u du volume sinistré ; q d’une i éventuelle explosion pouvant s’échapper des portes et fenêtres ; ouverture des portes et des fenêtres sans mordre ; interdire toute ouverture des r attentif e ment quirester peut provoquer l’EF ; h t tré et au niveau de danger ; au volume sinis s interdire toute utilisation de la VO. VO . e Si la création d'un sortant est possible n è 1 Réaliser une ouverture en partie haute du volume sinistré m o En fonction de la situation, le COS peut prévenir n ! refroidissement au moyen d'une lance en jet diffusé d'attaque. é h P Conduite à tenir face aux risques d'une EF
2
Procéder au refroidissement du volume sinistré avec un moyen
hydraulique en jet diffusé d’attaque, dès la constatation de la diminu -
tion des effets de la surpression au sortant.
rester à l’extérieur
se tenir à l’écart des ouvrants et du cône d’expansion
à une possible rupture naturelle du conne à 8
établir un dispositif hydraulique adapté
et/ou utiliser un exutoire an d’abaisser la pression exercée par les fumées et gaz chauds. bo n n
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a C v r o i
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l'inammation des fumées au sortant par leur
C ô n e d ' e x p a n s i o n
3
Poursuivre l’attaque conformément au BSP 200.15. Diminution de la surpression au sortant
Attaque
Si la création d'un sortant est impossible
Inerter
Inertage du volume par porte entrebaîllée
Création de sortant impossible
les fumées et les gaz chauds à partir de l’extérieur du
volume sinistré au moyen d’une lance en jet diffusé d’attaque en continu soit : par l’entrouverture de la porte ; par la réalisation d’une trouée d’extinction en partie haute. La mise en œuvre de la lance devra être continue jusqu’à la disparition des signes de l’EF. poursuivre l’attaque conformément au BSP 200.15.
Cas particulier
L’inammation ou l’explosion des gaz de combustion peut survenir durant le déblai, plusieurs heures après l’extinction et la phase d’atta -
saxons a lieu dans des zones où la fumée est pré-mélangée avec l’air.
Il se déclenche par l’apport inopiné d’une énergie d’activation.
que proprement dite.
Les situations suivantes tirées de retours d’expériences illustrent ce Ce phénomène pouvant se produire sur un plan vertical ou horizon tal baptisé « smoke explosion » ou « fre gaz ignition » par les anglo- phénomène : Situation n°1 :
Divers mobiliers brûlent dans une chambre à coucher
Situation n°2 :
Divers mobiliers charbonnent au cours de la phase de déblai
Le feu, bien alimenté en comburant, est dans la phase « stratifcation des fumées et rayonnement initial » » décrite au § « Chronologie et description de l'EGE » (pages 18 à 21). Il se développe normale-
mais la température de la pièce est encore relativement importante. Compte tenu de la chaleur régnant dans la pièce, les divers objets
est fermée. Une légère fumée, claire et statique, se diffuse par les interstices de la porte palière et s’accumulent dans le couloir. Au
cumulant dans certains recoins de la pièce, ces gaz,en se mêlant au comburant, forment de petites poches d’atmosphère explosive.
ainsi de leur plage d’inammabilité.
Les conditions d’une EF dans le volume sinistré ne sont pas réunies à ce stade de développement du feu. Pourtant, lors de la manutention des restes d’un matelas à demi calciné, des escarbilles
ment. La porte d’entrée de l’appartement qui donne dans un couloir
contact de l’air elles se refroidissent et se diluent, se rapprochant Les conditions d’une EF dans le volume sinistré ne sont pas réunies à ce stade de développement du feu. Pourtant, à l’ouverture de la porte palière, une énergie d’activation provenant de l’appartement (chaleur ou escarbille) provoque l’inammation des fumées accumu -
Le local sinistré est bien ventilé. La phase d’attaque est terminée qui occupent le volume sont encore en phase de pyrolyse. En s’ac-
incandescentes s’élèvent dans la pièce et provoquent l’inammation des poches de gaz accumulées dans le faux plafond.
lées dans le couloir.
Dans chacune de ces deux situations,
l’inammation des fumées peut s’appa -
renter à une explosion si le mélange
« comburant-combustible » se situe dans des proportions optimum favorisant ainsi une réaction rapide de la combustion.
s e é m u f e d n o i s o l p x E
Diffusion : SAPEUR Edition précédente : octobre 2006 Edition : AVRIL 2009
Ce document a été élaboré par un groupe de travail représentatif de la Brigade : GPT 1, GPT G PT 2, GPT 3, GFI, BFI, BOPE, BEP, BEP, ST. ST.
Conception & réalisation : Groupe Documentation Pédagogique / BFI Dessins : Lieutenant-colonel (R) René Dosne Crédit Photos : BSPP Dépôt légal : avril 2009 ISBN N° 901 945-14-7 BSPP BP N° 31 75 823 PARIS CEDEX 17
