Résistance au feu et sécurité incendie

F. Gyppaz – Nexans Research Center – Lyon France – [phone]
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2014/03
Résistance au feu et sécurité incendie
Franck GYPPAZ
Nexans Research Center
[e-mail]
Avril 2014

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Sommaire
1 Introduction ...................................................................................................... 3
2 Développement du feu ...................................................................................... 3
2.1 Inflammation .............................................................................................. 4
2.2 Croissance / propagation ............................................................................ 4
2.3 Développement maximum ........................................................................... 5
2.4 Déclin ......................................................................................................... 5
3 Résistance au feu et technologies de câble ......................................................... 5
4 Types d’installation des circuits de sécurité ......................................................... 6
5 Evaluation de la résistance au feu des câbles ..................................................... 7
5.1 Exemples de protocoles de test de résistance au feu intrinsèque .................... 8
5.2 Exemples de tests en systèmes .................................................................... 11
6 De la résistance intrinsèque des câbles à la résistance des systèmes ................. 12
7 Conclusion ..................................................................................................... 13

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1 Introduction
On considère généralement qu’une minute après le départ d’un feu, un verre d’eau
suffit pour l’éteindre. Au bout de deux minutes, un saut d’eau est nécessaire et, passé
trois minutes, le feu devient hors de contrôle. Seuls les pompiers ou des personnes
bien entraînées peuvent intervenir pour contenir le sinistre. Il est donc crucial d’avoir la
possibilité d’évacuer le bâtiment aussi vite que possible.
Dans cette éventualité, une stratégie de sécurité incendie planifiée est primordiale. Des
détecteurs de flammes, de feu et de fumée peuvent être installés dans toutes les zones
du bâtiment afin d’alerter les occupants et permettre leur évacuation pendant la
première phase de l’incendie. Mais, une fois le feu bien développé, des fumées se
dégagent réduisant la visibilité. Pour y remédier, des panneaux lumineux aident les
occupants à trouver les sorties. La fumée aveuglante et asphyxiante est aussi évacuée
par des extracteurs. Dans tous les cas, ces équipements doivent être raccordés au
réseau électrique. Le moyen le plus courant consiste à utiliser un câble résistant au feu
afin de préserver la continuité électrique du système même dans des conditions
extrêmes d’incendie.
Le présent Livre blanc vise à présenter le fonctionnement des câbles résistants au feu,
ainsi qu’à expliquer comment leur fiabilité et leur robustesse impacte la sécurité.
2 Développement du feu
De façon générale, le développement d’un incendie dans un bâtiment se déroule
en quatre phases distinctes, illustrées ci-dessous.
Flash over
Start of fire &
propagation
Fire extinction
and escape
possible
Fire fully developed
Temperature
Time
Role of
fire resistance
Ignition
Role of
fire reaction
Figure 1 : développement du feu
Température
Echelle
de temps
Développement maximum
Possibilité
d’extinction du feu
et d’évacuation
Embrasement (flashover)
Départ du feu
et
propagation
Inflammation
Rôle de la
réaction au feu
Rôle de la
résistance au

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2.1 Inflammation
Le triangle du feu (voir Figure 2) illustre le principe d’un incendie. Le départ
d’une combustion nécessite la présence simultanée de trois éléments distincts, dans les
proportions adéquates, à savoir un déclencheur, un combustible et un comburant
(en général de l’oxygène). Or, dans les appartements et les bureaux, deux
de ces éléments sont toujours présents.
Figure 2 : triangle du feu
Le combustible correspond à l’ensemble des matériaux : meubles, ordinateurs, papier,
liquides inflammables, etc. L’air, elle, apporte l’oxygène nécessaire dans la pièce,
sa teneur étant de 20,95 %. Il ne manque finalement qu’une étincelle ou une flamme
pour déclencher le processus infernal. Celle-ci peut être provoquée par un court-circuit
à la suite du mauvais fonctionnement d’un appareil électrique ou d’un événement
extérieur (feu dans une poubelle, cigarette, etc.).
2.2 Croissance / propagation
Le combustible est alors porté à une température à laquelle il commence
à se décomposer libérant des produits gazeux. Ceux-ci se diffusent dans la flamme et
subissent une combustion en phase gazeuse, dégageant toujours plus de chaleur. En
régime continu, la chaleur revient vers la surface du combustible, produisant toujours
plus de fragments volatils entretenant du même coup le cycle de combustion.
Finalement, la température globale dans la pièce augmente et l’incendie continue de
croître.
Par convection, les gaz chauds ou particules enflamment d’autres éléments dans la
pièce. La pression augmente et les gaz tentent de s’échapper par les ouvertures,
enflammant de nouveaux foyers. Par ailleurs, selon l’architecture du bâtiment, une
importante quantité d’énergie peut être transférée d’une pièce à l’autre par
conductivité thermique, accroissant ainsi la probabilité de propagation du feu. Ce
risque est d’autant plus grand que la conductibilité thermique des éléments constitutifs
est élevée.

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2.3 Développement maximum
Dans une pièce fermée, son embrasement généralisé (flashover) peut se produire si la
température globale devient suffisamment élevée (500 à 600°C) et la teneur
en oxygène suffisante. Le feu passe alors soudainement d’une phase de croissance
à un état de développement maximum, enflammant totalement la surface de tous
les matériaux combustibles présents. La pression interne devient énorme dans l’espace
clos, engendrant un risque d’explosion à travers les ouvertures. Dans le même temps,
la chaleur dégagée est à son maximum et les gaz chauds (de même que les flammes)
peuvent se propager très loin du point de départ. Finalement, le feu se diffuse d’une
pièce à l’autre suivant le même cycle menaçant rapidement la vie des occupants et
l’infrastructure du bâtiment.
2.4 Déclin
Quand la quantité de matériau combustible ou la teneur en oxygène ne suffit plus à
entretenir le cycle de combustion, le feu commence à décroitre. C’est un signe
manifeste que la fin de l’incendie est proche. Néanmoins, il peut s’agir d’un piège.
En effet, le déclin s’amorce dès que la teneur en oxygène n’est plus assez élevée pour
entretenir la combustion. La quantité de chaleur dégagée baisse, mais la température
peut continuer à augmenter pendant un certain temps. Dans ce cas, des particules et
des gaz combustibles chauds sont toujours produits et peuvent s’enflammer à nouveau
si de l’air frais arrive dans l’environnement comme lors de l’ouverture d’une porte.
3 Résistance au feu et technologies de câble
Pendant la première phase d’un incendie, la priorité est d’arrêter ou de freiner autant
que possible sa propagation pour rendre possible son extinction. Dans le même
temps, il faut s’assurer que les personnes peuvent être évacuées en toute sécurité.
Nexans a développé divers systèmes « retardateurs de feu » et propose bon nombre
d’entre eux sous la marque ALSECURE® pour les applications bâtiment.
Quand l’incendie est hors de contrôle, la situation devient critique. Le feu se propage
rapidement, dégageant une chaleur intense, une fumée opaque et des substances
toxiques qui limitent considérablement les possibilités d’évacuation. Des équipements
spéciaux sont alors employés pour indiquer les sorties, extraire les substances nocives,
etc.
Ces équipements de sécurité doivent être connectés au réseau électrique. Il est bien
connu que les détecteurs de fumée usuels ne sont parfois pas fiables, les occupants
oubliant de les tester et d’en changer les piles régulièrement les rendant inopérant. De
ce fait, des câbles résistants au feu sont souvent utilisés pour assurer leur alimentation
électrique ou pour les interconnecter. Il s’agit alors d’éléments « actifs » car ils doivent
conserver leur continuité électrique ou transmettre un signal pendant un laps de temps
suffisant lors de l’incendie.