L’une des principales causes de décès dans les incendies n’est pas l’exposition directe à la chaleur ou aux flammes, mais plutôt l’inhalation de fumée (Peçanha Antonio et al., 2013). La fumée peut rapidement se propager dans un bâtiment par les escaliers, les ascenseurs, les gaines mécaniques et d'autres ouvertures, créant des conséquences dévastatrices pour les occupants qui se retrouvent piégés et rapidement submergés par la fumée. Par exemple, lors de l'incendie du MGM Grand à Las Vegas en 1980, 85 personnes sont mortes, dont 64 dans les étages supérieurs, loin de l'incendie, car la fumée traversait le système de ventilation de l'hôtel et les cages d'ascenseur. 

En raison de ces incendies historiques, les codes de prévention des incendies et de construction ont continuellement évolué pour intégrer des améliorations qui protègent les vies lors d'un incendie. Cette évolution comprend l'intégration de systèmes de contrôle de la fumée. Ces systèmes gèrent et contrôlent la fumée pendant un incendie, évacuant et limitant sa propagation dans un bâtiment. Les systèmes de contrôle de la fumée offrent aux occupants une période critique pour s'échapper avant que les conditions du bâtiment ne deviennent intenables.  

Cet article explorera les bases du contrôle de la fumée, notamment : 

• Exigences du code pour les systèmes de contrôle de la fumée, y compris les exigences juridictionnelles 

• Des critères de performance adaptés aux besoins spécifiques de chaque bâtiment 

• Directives de conception du contrôle des fumées et analyse rationnelle  

Exigences du code pour systèmes de contrôle de fumée

Comprendre les codes en vigueur dans la juridiction locale est essentiel pour tout projet. Faire preuve de diligence raisonnable est l’un des aspects les plus critiques de la conception de tout système de sécurité des personnes. La phase de diligence raisonnable d'un projet consiste à déterminer quels codes sont pertinents et si des amendements, modifications ou ordonnances locales remplacent les normes généralement appliquées par la suite de codes NFPA ou ICC. 

Par exemple, dans l'État de Géorgie, le Département des affaires communautaires (DCA) prescrit les codes de construction qui sont appliqués, notamment :  

• Code international du bâtiment, édition 2018, avec amendements de Géorgie (IBC). 
• Code résidentiel international, édition 2018, avec amendements de Géorgie (IRC). 
• Code international de prévention des incendies, édition 2018 (IFC). 

Par ailleurs, Le chapitre 120-3-3, appliqué par le commissaire aux incendies de sécurité de Géorgie, est intitulé « Règles et réglementations relatives aux normes minimales de sécurité incendie de l'État ». Ce chapitre modifie le Code international d'incendie (IFC) et les codes de la National Fire Protection Association (NFPA). Le DCA modifie également des chapitres spécifiques du Code international de prévention des incendies. Il est essentiel de bien comprendre quels codes sont adoptés et si certains chapitres sont supprimés, modifiés ou amendés, c'est pourquoi il est essentiel d'avoir un consultant en protection incendie sur un projet. Une fois que le consultant a terminé la vérification diligente et identifié les codes appropriés, il peut obtenir les exigences de construction. 

Exigences juridictionnelles pour systèmes de contrôle de fumée

Pour tout projet, il est crucial d’avoir un ingénieur compétent qui connaît les codes du bâtiment en vigueur dans la région. Les codes du bâtiment et de prévention des incendies peuvent varier, y compris des modifications locales qui modifient les exigences des normes. Les bâtiments varient en termes de conception, d'utilisation, de taille et de classification, ce qui influence les exigences en matière de sécurité des personnes que les ingénieurs doivent mettre en œuvre.  

Ces variations sont particulièrement vraies pour les systèmes de contrôle de fumée, car les codes et les exigences locales n'exigent pas de systèmes de pressurisation des escaliers dans tous les bâtiments. Comprendre et rechercher les exigences juridictionnelles locales est fondamental pour comprendre ce qui est appliqué dans chaque zone géographique. 

L'ingénieur en contrôle de fumée doit prendre en compte les éléments suivants dans le cadre de sa recherche des exigences locales :  

Quel est l’étage occupé le plus élevé ? 
Les bâtiments avec un étage occupé à plus de 75 pieds au-dessus du niveau d'accès le plus bas des services d'incendie sont considérés comme des immeubles de grande hauteur en vertu des codes applicables spécifiques.  

Quelle est la classification d'occupation? 
La classification d'occupation pourrait nécessiter ou non des enceintes anti-fumée. 

Quelle est la hauteur des escaliers ? 
S'il y a des escaliers desservant des niveaux supérieurs à 75', les escaliers peuvent nécessiter des enceintes anti-fumée. 

Comment sont configurés les escaliers ? 
Des enceintes anti-fumée peuvent ne pas être requises dans certains cas. Les caractéristiques d'un immeuble de grande hauteur qui éclairent la décision d'inclure des enceintes anti-fumée sont le fait que les escaliers soient ouverts sur les côtés, que les escaliers desservant les niveaux occupés mesurent moins de 75 pieds et d'autres critères.  

Critère de performance 

Les critères de performance définissent les normes auxquelles les enceintes anti-fumée doivent être conçues et utilisées pour répondre. Ces critères informent les principales parties prenantes sur la conception du système, détaillant les exigences spécifiques intégrées et les critères de performance que le système entend atteindre.  

Une fois qu'il est déterminé que des enceintes anti-fumée sont requises et que l'équipe de conception sélectionne la pressurisation des escaliers comme méthode de conformité, le code applicable fournira les spécifications de performance nécessaires. Ces spécifications peuvent varier selon la juridiction, un examen approfondi du code applicable est donc essentiel.   

Les systèmes de pressurisation des escaliers aident à dégager les issues de secours en poussant l’air dans les cages d’escalier, empêchant ainsi la fumée d’entrer. Cela crée un chemin plus sûr pour permettre aux personnes de sortir du bâtiment. 

Les critères de performance courants comprennent : 

• Pression positive injectée dans l'escalier dans le but de réduire l'entrée de fumée.
• Pression positive injectée dans l'escalier qui n'empêche pas les occupants d'ouvrir les portes d'accès aux escaliers. 

Il est important de comprendre ces exigences de performance, car chaque bâtiment peut avoir des besoins différents et nécessiter des spécifications de performance spécifiques. 

Conception du contrôle de la fumée 

NFPA 92 : Standard pour les systèmes de contrôle de fumée et le chapitre 909 (IFC et IBC) fournissent des lignes directrices pour la conception de systèmes de contrôle de fumée. Comprendre les entrées, les hypothèses et les facteurs de base nécessaires produira les conceptions les plus efficaces et les plus conformes. Au cours des 25 dernières années, la conception des systèmes de contrôle des fumées a considérablement progressé grâce aux progrès des ressources matérielles et logicielles informatiques. Depuis que l’industrie est passée des calculs manuels aux méthodes informatiques, la précision et l’efficacité se sont améliorées.  

Une communication efficace est essentielle tout au long de la phase de conception. S'engager avec l'équipe de conception concernant la méthode de contrôle de fumée choisie et l'emplacement des conduits, des ventilateurs et d'autres composants facilitera l'intégration du système. Un autre acteur clé est l’Autorité ayant juridiction (AHJ) ; Il est impératif d’impliquer l’AHJ dès le début du processus de conception. Discuter de tous les intrants, hypothèses et critères de performance garantit que le système est conçu conformément aux exigences locales, avec des hypothèses d'entrée convenues avant le début de la phase de conception. 

Rapport d'analyse rationnelle 

Une analyse concise de la conception du système de contrôle des fumées doit être documentée avec un rapport d'analyse rationnelle, comme l'exigent l'IBC et l'IFC. L'analyse rationnelle contiendra toutes les informations sur le système de contrôle des fumées, qui seront utilisées pour des inspections spéciales et par le personnel d'entretien du bâtiment chargé d'entretenir et de tester périodiquement le système. 

Le chapitre 909.4 détaille sept éléments qui doivent être pris en compte dans le cadre de l'analyse rationnelle : 

L'effet de pile 

L'effet de cheminée peut altérer considérablement la capacité du système de contrôle de fumée à contrôler la fumée à l'intérieur d'un bâtiment. Cet effet se produit lorsque l'air est aspiré à travers les gaines verticales d'un bâtiment, y compris les cages d'escalier et d'ascenseur, en raison de la différence de pression et de température. L'analyse rationnelle doit tenir compte des températures internes du bâtiment et des températures externes rencontrées à proximité du bâtiment. Les différences entre les températures externes et internes doivent être étudiées et représentées dans l'analyse de conception pour garantir que le système peut fonctionner correctement dans les conditions environnementales attendues. 

Effet de la température du feu  

Un incendie entraîne l'accumulation et la propagation de gaz chauds flottants à proximité du foyer. L'expansion, la température et la propagation de la fumée doivent être incluses dans l'analyse pour garantir que le système de contrôle des fumées ne soit pas affecté négativement. Une autre considération concerne les gicleurs automatiques : leur impact sur le feu et la flottabilité de la fumée. 

Effet vent 

Le vent joue un rôle essentiel dans le fonctionnement d'un système de contrôle de la fumée. L'analyse rationnelle doit inclure la force du vent contre chacune des élévations des bâtiments. Les considérations relatives à la charge du vent doivent inclure les vitesses moyennes du vent rencontrées à l'emplacement du bâtiment. La charge du vent est complexe et peut être influencée par les structures adjacentes, le terrain et la hauteur globale du bâtiment. Un autre élément à prendre en compte est l'emplacement des ventilateurs mécaniques et la façon dont la charge du vent peut réduire leur fonctionnement. Des discussions doivent avoir lieu entre toutes les parties prenantes clés (ingénieur mécanicien, architecte, etc.) pour s'assurer que les ventilateurs sont placés dans des positions abritées afin de réduire l'impact négatif de la charge du vent sur le système. 

Systèmes HVAC 

Les systèmes CVC doivent être pris en compte dans le cadre de l'analyse globale. Les systèmes CVC traversent généralement des compartiments, créant des passages par lesquels la fumée peut se propager dans tout le bâtiment. L'ingénieur mécanique intègre souvent les systèmes CVC au système de contrôle de la fumée afin que le système CVC s'arrête en cas de détection de fumée. Selon la situation, des registres peuvent être nécessaires entre les zones de fumée, programmés pour se fermer lorsqu'ils détectent de la fumée ou sont exposés à la chaleur. Les conversations entre toutes les parties prenantes clés (ingénieur en protection incendie, ingénieur mécanique et architecte) sont essentielles pour comprendre comment l'ensemble du bâtiment est conçu pour fonctionner en cas d'incendie.  

Climat extérieur 

Le système de contrôle de la fumée comportera probablement des composants installés à l'extérieur et à l'intérieur du bâtiment. Il faut tenir compte de l'impact des conditions climatiques extérieures sur les performances de ces composants. L'accumulation de glace autour des registres et des ventilateurs mécaniques en est un exemple. Les ingénieurs doivent concevoir les composants de manière à ce qu'ils soient protégés contre l'accumulation de glace et de neige. 

Durée de fonctionnement 

La fonction principale d'un système de contrôle de la fumée est de protéger les occupants pendant la période d'évacuation. L'ingénieur en protection incendie doit concevoir le système de manière à garantir un fonctionnement continu pendant 20 minutes ou 1.5 fois le temps d'évacuation calculé, généralement selon la durée la plus longue. La durée de fonctionnement doit faire l'objet de discussions continues entre l'ingénieur en protection incendie et l'autorité compétente.  

Achèvement et présentation 

Une fois l'analyse rationnelle terminée, l'ingénieur doit comparer la conception finale du système aux plans d'architecture, de mécanique, d'électricité et de plomberie (MEP) actuels. De plus, l'équipe de conception doit effectuer une présentation de la conception finale du système pour s'assurer que la configuration du système est toujours acceptable et que l'équipe d'architectes n'a apporté aucune modification. Les vérifications finales sont cruciales, car les plans de construction changent souvent pendant la phase d'analyse rationnelle.  

Les éléments spécifiques qui doivent être vérifiés comprennent :  

• L'emplacement et la taille des conduits sont acceptables et coordonnés avec les plans architecturaux actuels. 
• Tous les murs intérieurs, portes, fenêtres et compositions de matériaux n'ont pas été modifiés au cours de l'analyse rationnelle.

En principe, l'analyse rationnelle et les plans actuels doivent correspondre. Si des divergences sont constatées, des modifications peuvent être nécessaires pour aligner l’analyse rationnelle.  

Une fois l'analyse rationnelle terminée, l'ingénieur en protection incendie doit en présenter une copie à l'autorité locale pour avis final. L'analyse rationnelle doit ensuite être soumise avec le dossier de permis au responsable du bâtiment et au chef des pompiers pour examen et approbation finale. 

TEC Services de systèmes de contrôle de fumée 

Telgian Engineering & Consulting offre des services de contrôle de la fumée depuis le début du projet jusqu'à son achèvement. 

Nos services comprennent:  

Phase de pré-conception 

• Discutez des exigences du projet du propriétaire 
• Discuter et rechercher différentes options de conception de contrôle de la fumée qui peuvent être disponibles pour le projet. 

Phase de conception du contrôle des fumées 

• Rechercher et examiner les plans et documents de conception du bâtiment 
• Conseil en matière de code du bâtiment, d'incendie et de sécurité des personnes 
• Élaborer un dossier de conception pour l’analyse rationnelle avant de terminer l’analyse.
• Discuter du brief avec toutes les parties prenantes clés, y compris l'équipe de conception et les autorités compétentes (AHJ) 
• Services de modélisation CONTAM, CFD, incendie et fumée 
• Modélisation de sortie 
• Développement de l’analyse rationnelle 
• Conduire et coordonner les réunions avec les autorités compétentes 
• Élaboration et révision continue des documents de conception 
• Élaboration de critères de test et d'acceptation 

Phase de construction 

• Examens de l'installation du site pour assurer la conformité avec la base de conception établie 
• Coordination des permis 
• Coordination continue avec les autorités ayant juridiction (AHJ) 
• Résolution des problèmes de responsabilité du site 
• Services d'inspection spéciaux pour le contrôle des fumées 

Phase post-construction 

• Formation opérationnelle du personnel du bâtiment sur les systèmes 
• Coordination et vérification de la documentation de clôture 

Conclusion 

Des systèmes efficaces de contrôle de la fumée sont essentiels à la sécurité des occupants du bâtiment en cas d'incendie. Les ingénieurs et les concepteurs peuvent créer des systèmes qui gèrent efficacement la fumée en comprenant les codes en vigueur, en effectuant des recherches approfondies, en adhérant aux critères de performance et en suivant un processus de conception méticuleux. En s'associant avec TEC, vos systèmes de désenfumage seront conçus et mis en œuvre avec les plus hauts standards de sécurité.

Contactez-nous pour discuter de la manière dont notre expertise peut aider à protéger votre propriété et la vie des occupants de votre bâtiment. 

À propos de l’auteur

Avec plus de 19 ans d'expérience en matière de conseil et de conception en matière de protection contre les incendies et de sécurité des personnes, Eddie Farrow est le chef de la pratique régionale, ingénierie de protection contre les incendies pour la région du Sud-Est chez Telgian Engineering & Consulting, SARL (TEC). Il a géré des projets à travers le monde pour de nombreux secteurs d'activité, notamment dans les domaines de la santé, de l'industrie et du commerce, mais s'est particulièrement concentré sur les immeubles résidentiels et commerciaux de grande hauteur tout au long de sa carrière.

Farrow possède un large éventail d'expertise et se spécialise dans les systèmes de contrôle des fumées, de la phase de conception à la construction, ainsi que dans la maintenance de ces systèmes. Son expertise comprend le conseil en code, la conception basée sur les performances, la modélisation de la fumée (calculs manuels et analyses informatiques – CFD – FDS) et l'analyse de modélisation de zones (CONTAM). De plus, il possède une vaste expérience en analyse des sorties (calculs manuels et analyse informatique – Pathfinder), en analyse de matières dangereuses, en inspections spéciales (pressurisation des atriums et des escaliers), en diligence raisonnable et en négociation avec les autorités compétentes (AHJ). Contactez-le à efarrow@telgian.com