Modélisation et comparaison des essais de propagation du feu en façade

Apport de l’Ingénierie de Sécurité Incendie pour évaluer les performances de systèmes constructifs vis-à-vis de la propagation du feu en façade

La mise sur le marché de systèmes d’isolation thermique par l’extérieur nécessite la qualification de leurs performances quant à la propagation du feu. Chaque pays européen possède cependant son propre essai grandeur (LEPIR II pour la France), ce qui ne facilite pas l’accès au marché pour les industriels concernés. La simulation numérique permet de comparer les différents bancs dans le cadre d’une démarche d’harmonisation européenne, tout en offrant une alternative à la répétition d’essais LEPIR II, qui reste couteux à mettre en œuvre.

Contexte, enjeux et objectifs

Les incendies d’habitation peuvent avoir des conséquences graves (257 décès et 962 victimes médicalisées en 2015 selon le rapport 2016 de la DGSCGC). En cas de départ de feu dans un bâtiment, sa propagation latérale ou aux étages supérieurs par les façades constitue un risque bien identifié. Le recours à des systèmes d’isolation thermique par l’extérieur (ETICS) pour répondre aux objectifs de la Réglementation Thermique (RT2012) peut, dans certain cas, amplifier ce risque de propagation du feu par la façade.

En France, l’Instruction Technique N° 249 définit les exigences du règlement de sécurité contre les risques d'incendie relatives aux façades dans le cas des Établissements Recevant du Public (ERP), des immeubles d’habitation et des immeubles de grande hauteur (IGH). La réalisation de l’essai LEPIR II (Local Expérimental Pour Incendie Réel à deux niveaux) par des laboratoires agréés en réaction et/ou résistance au feu y est rendu obligatoire pour évaluer le comportement au feu des matériaux et  qualifier des systèmes constructifs vis-à-vis de ce risque dans des conditions réelles d’utilisation. Aucune harmonisation technique n’existe cependant réellement d’un point de vue international pour évaluer la sécurité incendie relative aux façades d’ouvrages, bien qu’une norme ait été définie sur le sujet (ISO 13785-1&2). Chaque pays utilise ainsi son propre référentiel et sa méthodologie d’essais (BS 8414-1 au Royaume-Uni, SP Fire 105 en Suède, DIN E 4102-20 en Allemagne, …) avec des termes sources, des designs de bancs ou encore des critères de réussite totalement différents. Tout cela peut avoir un impact sur les résultats obtenus et sur la conformité de la solution constructive étudiée.

Une démarche d’harmonisation a été initiée depuis quelques années au niveau d’EGOLF (European Group of Organisations for Fire Testing, Inspection and Certification, avec la volonté de proposer un protocole européen pour évaluer le comportement au feu des matériaux et solutions constructives de façade dans des conditions réelles d’utilisation. Compte tenu du coût important associé à la réalisation d’un essai façade, la réalisation d’une inter-comparaison expérimentale entre les différentes approches européennes reste néanmoins complexe à mettre en œuvre. Dans ce contexte, la simulation numérique apparaît comme une alternative intéressante.

Le LNE a mis en œuvre son expertise dans le domaine de l’Ingénierie de la Sécurité Incendie (ISI) pour comparer les différents bancs européens dans des configurations diverses à partir d’un logiciel de mécanique de fluide numérique adapté pour traiter les problématiques incendie (FDS). L’objectif est d’identifier d’éventuelles corrélations entre l’essai LEPIR II et les principales approches européennes et d’en déterminer les cas limites d’applications.

Cette étude doit permettre de positionner l’essai LEPIR II par rapport aux essais existants en prédisant les sollicitations thermiques de la flamme et la surface impactée. L’influence du terme source et du design sur l’attaque thermique de la flamme a été investiguée pour pouvoir utiliser l’ISI en complément d’un essai LEPIR II dans le cadre d’une demande d’extension de domaine d’emploi d’un système constructif.

Impacts scientifiques et industriels

  • Simulation numérique du banc d’essai LEPIR II à l’aide d’un logiciel de mécanique de fluide numérique adapté à l’incendie (Fire Dynamics Simulator V6).
  • Méthodologie ISI pour compléter la réalisation d’un essai LEPIR II et apporter des réponses à des demandes d’extension de domaine d’emploi de solutions constructives.

Chiffres clés

Conséquences graves des incendies d’habitation :

257 décès et 962 victimes médicalisées en 2015 selon le rapport 2016 de la DGSCGC.

Publications et communications

Bourdon C., Delcour S, Marquis D.M., Numerical comparison methodology for façade fire test facilities, Poster, 12th International Symposium on Fire Safety Science (IAFSS), Lund (Suède), Juin 2017.

Réseaux

EGOLF (European Group of Organisations for Fire Testing, Inspection and Certification)

 

Cartographies de flux de chaleur


Cartographies de flux de chaleur reçu par la façade (simulation FDS)

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