Lutte contre les incendies


Lutte contre les incendies

Lutte contre l'incendie

Des pompiers irakiens face à un incendie criminel au cœur de Bagdad
Propagation d'un incendie par les fumées
Entraînement en Malaisie

La lutte contre l'incendie est du domaine des sapeurs-pompiers. Toutefois, en présence d'un feu naissant, toute personne devrait savoir prendre des mesures afin d'éviter l'extension du sinistre : s'il suffit d'un dé à coudre d'eau pour éteindre une allumette, il peut falloir plusieurs milliers de litres pour éteindre l'incendie de maison que déclenche l'allumette.

La lutte contre l'incendie consiste à priver le feu d'un des deux éléments suivants essentiels à son maintien et faisant partie du triangle du feu  :

  1. le combustible (bois, papier, essence, gaz, etc.)
  2. le comburant (dioxygène contenu dans l'air, la plupart du temps)
  3. la chaleur

Le troisième élément, la chaleur, ne peut pas être supprimée au niveau du foyer puisque celui-ci en produit en permanence. Toutefois, la suppression de la chaleur des fumées est un des éléments déterminants pour maîtriser un feu d'intérieur. Par ailleurs une fois le feu éteint, il convient de s'assurer qu'il ne subsiste aucune source chaude, en procédant au refroidissement de la partie ayant brûlée et des objets alentours ; cette opération s'appelle le déblaiement. Ceci permet d'éviter une reprise du feu liée à des braises incandescentes ou à l'ajout ultérieur d'un produit plus inflammable.

Sommaire

Histoire

On attribue traditionnellement au savant grec Ctésibios, au IIIe siècle avant J.-C., l'invention de la pompe aspirante et foulante. Imaginée sur ce principe, apparaît vers le début de notre ère la seringue romaine montée sur roues, que les siphonarii actionnaient avec des manivelles. Il faudra attendre le XVIIe siècle pour que ces manivelles soient remplacées par des soupapes et des pistons. En 1657, Hautsch de Nuremberg met au point une machine à laquelle, en 1672, le hollandais Jan Van der Heinde apporte un complément important : une tuyauterie de cuir flexible permettant de fournir de l'eau à distance. En 1699, Dumouriez du Perrier rapporte cette invention en Hollande, et la ville de Paris est équipée de douze pompes. Beckmann mentionne dans on Histoire des inventaires qu'en 1518 on se servait déjà à Augsbourg de pompes contre l'incendie. En 1661, le prêtre Michel de Saint-Martin, visitant les cités flamandes, s'émerveille d'y trouver des corps de pompiers organisés, ou "maîtres du feu". Au XVIIIe siècle, à Londres, les compagnies d'assurance contre l'incendie entretiennent chacune un corps de pompiers pour combattre le feu. Et un acte du Parlement de 1774 enjoint à chaque paroisse de la capitale d'avoir obligatoirement une voiture-pompe. Tout au long du XIXe siècle , on s'efforcera de remplacer la force humaine par un moteur - à vapeur, à pétrole, à électricité. La première pompe à vapeur est mise au point par Braithwaite en 1829. Quand, en 1865, Londres crée une organisation de sapeurs-pompiers, le moteur à vapeur s'est généralisé. En France, c'est avec le siège de Paris, en 1870, qu'apparaît la première pompe à vapeur construite par Thirion. Et c'est peu avant le tournant du siècle qu'ont lieu les premiers essais de traction automobile pour les voitures-pompes. Les chevaux ne sont définitivement mis au rancart qu'en 1920.

Reconnaissance et lecture du feu

Article détaillé : Lecture du feu.

La première étape d'une intervention consiste en une reconnaissance, dite « reco » dans le jargon des pompiers. Elle permet :

  • dans certains cas, de connaître l'origine du feu (ce qui n'est pas évident pour un feu d'intérieur, notamment en absence de témoins),
  • de repérer la géographie des lieux de l'intervention (accès au foyer, sauvetage…),
  • de repérer et de fermer les arrivées d'énergie (alimentation de gaz et éventuellement d'électricité) ainsi que les flux d'air (ventilation, climatisation),
  • de repérer les risques spécifiques (stockage de bouteilles de gaz, produits chimique…) et les éventuelles victimes.

Un feu en extérieur peu étendu ne nécessite habituellement pas de reconnaissance. À l'inverse, un feu de cave ou de parking peut nécessiter une longue reconnaissance pour repérer le foyer dans l'obscurité.

La reconnaissance est un bilan de situation. De ce bilan découle l'idée de manœuvre et donc la façon dont va être traité l'intervention. C'est la phase la plus importante dans la marche générale des opérations (MGO). Si la reconnaissance est mal faite, l'intervention peut prendre une tournure catastrophique.

La « lecture du feu » est l'analyse par les pompiers intervenant des signes précurseurs des phénomènes thermiques, qui se fait au cours de la reconnaissance mais aussi de l'intervention.

Moyens d'extinction

Suppression du combustible et des énergies

La première méthode pour éteindre un feu consiste à supprimer le combustible, par exemple couper l'arrivée de gaz pour un feu de gaz, éloigner les objets inflammables d'une source de chaleur.

On peut également supprimer la source d'énergie d'activation, de chaleur ; ceci n'arrêtera pas le feu en cours, mais permet de contrôler plus facilement un feu naissant.

De manière générale, un des premiers gestes des pompiers consiste à « couper les énergies » (gaz, électricité) et à éteindre les machines en fonctionnement (moteurs), ainsi que les ventilations mécaniques et climatiseurs qui peuvent dangereusement modifier l'évolution du feu.

L'eau

Sur la flamme elle-même, le moyen d'extinction le plus connu est l'eau : au contact de la chaleur, l'eau se vaporise, et la vapeur d'eau ainsi crée chasse l'air (la vapeur occupe 1 700 fois plus de place que le volume d'eau qui a servi à sa génération à 100 °C, et 4 200 fois le volume à 650 °C), privant le feu de comburant.

Par ailleurs, l'eau participe au refroidissement (la vaporisation absorbe la chaleur) : la montée en température de l'eau (passage d'une eau à 15 °C à une eau à 100 °C) consomme beaucoup d'énergie (pour 1 gramme : 85 calories soit 356 J), mais le passage d'un état à l'autre (vaporisation) consomme encore plus d'énergie (pour 1 gramme : 539 cal, soit 2 258 J). Ainsi, l'eau refroidit l'atmosphère, les fumées, les objets, murs… et empêche l'incendie de s'étendre. Une fois le feu éteint, on continue le refroidissement à l'eau si nécessaire pour empêcher le feu de reprendre.

L'extinction est donc une combinaison de l'« étouffement » par la vapeur et du refroidissement. Une idée très répandue est que c'est le refroidissement qui éteint en priorité le feu. On peut se convaincre du contraire en craquant une allumette et en la mettant au-dessus d'une casserole d'eau bouillante : l'allumette brûle dans l'air froid mais s'éteint dans la vapeur chaude.

Il faut en fait distinguer deux types de flamme :

Dans le cas de la flamme de diffusion, le facteur limitant est l'alimentation en oxygène (en supposant que le combustible est abondant) : la chaleur est fournie par la flamme elle-même. L'étouffement par la vapeur est donc le plus important. À l'inverse, dans la fumée, le combustible et le comburant sont déjà mélangés, la vapeur ne chasse donc pas le comburant mais se contente de diluer le mélange. La température est un facteur critique dans la propagation de la flamme de prémélange, le refroidissement permet donc de réduire considérablement le risque, l'extinction se fait donc par une combinaison refroidissement/dilution.

En conclusion

  • L'étouffement éteint la flamme, mais
  • en volume clos, du fait de la complexité des phénomènes (notamment accumulation des gaz de pyrolyse et mobilité de la fumée chaude), c'est la combinaison refroidissement/étouffement qui éteint l'incendie.

Feu à l'air libre

En extérieur, c'est directement le foyer qui est arrosé : l'effet de refroidissement suit immédiatement l'effet « étouffement » de la vapeur, ce qui réduit la quantité d'eau consommée. La force du jet permet également, dans certains cas, de fractionner le combustible et donc de limiter le risque de reprise du feu. L'extension se fait donc en général par des lances en jet droit de manière à rabattre la flamme.

Le feu est toujours alimenté en comburant (air), mais le personnel est peu exposé au feu lui-même, à l'exception des feux de forêt où il peut se retrouver cerné par les flammes. En revanche, il peut y avoir un fort risque d'extension du sinistre si le terrain est propice (feu de broussailles, de forêt), si le feu est poussé par le vent, ou en présence d'un embrasement généralisé éclair de plein air.

Comme on arrose une surface (l'objet en feu), on parle parfois d'attaque à deux dimensions, ou attaque 2D.

Il peut être nécessaire de protéger des objets sensibles (habitation, réservoir de gaz…) contre le rayonnement thermique infrarouge, et donc de mettre en place une lance en jet diffusé pour refroidir l'objet en question ou bien faire un écran thermique.

Même si l'atmosphère est constamment renouvelée autour des intervenants, il existe tout de même de risque d'empoisonnement par des dégagements de fumées, rendant parfois indispensable les protections respiratoires (appareil respiratoire isolant).

Incendie dans un volume clos

L'arrosage direct du foyer en jet droit peut avoir des conséquences dramatiques : le jet d'eau pousse devant lui de l'air qui va activer les flammes quelques secondes avant l'arrivée de l'eau, et va également mélanger les gaz, pouvant ainsi provoquer un embrasement généralisé éclair. Par ailleurs, le jet d'eau étant compact, seul l'extérieur du jet va se vaporiser dans l'atmosphère chaude de l'incendie (on estime qu'environ 20 % de l'eau se vaporise), donc 80 % de l'eau ruisselle, crée un dégât des eaux, mais ne participe pas à l'extinction. De plus, la vapeur d'eau crée va avoir des mouvement non maîtrisés et peut revenir sur les pompiers, créant des brûlures (la vapeur d'eau porte plus de d'énergie thermique que l'air).

L'important n'est en fait pas l'extinction en elle-même, mais la maîtrise du feu, c'est-à-dire essentiellement le refroidissement des fumées qui propagent l'incendie sur de grandes distances et mettent en danger le personnel. Il faut donc refroidir le volume avant de traiter le foyer. On parle donc parfois d'attaque à trois dimensions ou d'attaque 3D.

Le premier à avoir proposé l'utilisation d'un jet diffusé fut le chef Lloyd Layman du Parkersburg W V Fire Department, lors de la Fire Department Instructor's Conference (FDIC) de 1950 (Memphis, Tennessee).

Il est essentiel d'avoir un jet diffusé, en petites gouttelettes : le nuage de gouttelettes couvre un grand volume et les gouttelettes s'évaporent avant de toucher les surfaces (murs, plafond), c'est donc réellement les gaz qui sont refroidis (voir aussi les articles État fractionné et Surface spécifique).

On procède donc d'abord à un refroidissement des fumées par petites impulsions d'un jet diffusé au plafond ; cela permet :

  • de refroidir les fumées, et donc d'éviter une propagation de la chaleur, donc de l'incendie ;
  • le refroidissement provoque également une diminution de la pression des gaz (loi des gaz parfaits), qui évite d'avoir un retour de vapeurs brûlantes ;
  • cela crée un « ciel de vapeur » inerte, donc empêche la création de « rouleaux de flammes » au plafond.

Par rapport à l'arrosage indirect, on ne crée que la quantité de vapeur nécessaire (il est totalement inutile de saturer tout la pièce puisque la partie dangereuse est uniquement le haut), et à un rythme maîtrisé.

Il est important de procéder par petites impulsions : un arrosage massif perturberait l'équilibre des gaz (stratification) et mélangerait les gaz chaud (initialement au plafond) au gaz froids (initialement en bas) ; il en résulterait une élévation de température au sol, dangereuse pour les pompiers, ainsi qu'un retour de vapeur d'eau brûlante. Une alternative consiste à refroidir toute l'atmosphère en faisant des zig-zag dans l'air (technique du crayonnage).

Les méthodes actuelles d'extinction utilisent un fort débit initial, de l'ordre de 500 L/min : le but est d'absorber un maximum de chaleur dès le départ pour supprimer les risques d'extension du sinistre. L'utilisation d'un débit trop faible ne refroidit pas suffisamment, et la vapeur produite peut provoquer des brûlures des intervenants (l'effet de contraction des gaz est insuffisant). Paradoxalement, l'utilisation d'un fort débit avec une lance et une technique adéquate (jet diffusé, en petites gouttelettes) permet de diminuer la quantité d'eau utilisée : une fois la température de la pièce abaissée, une faible quantité d'eau est nécessaire pour éteindre le foyer en jet droit(le foyer peut même s'être éteint tout seul par manque d'air). On estime qu'il faut environ 60 L bien utilisés pour éteindre un incendie dans une pièce d'habitation de 50 m2.

L'utilisation d'une attaque 3D est devenu indispensable car dans les villes modernes, les incendies sont maintenant attaqués en phase d'éclosion, de développement, alors qu'auparavant, l'attaque se faisait en phase de déclin :

  • les délais d'intervention se sont raccourcis (utilisation de bips pour prévenir le personnel, optimisation de la répartition géographique des moyens) ;
  • les habitations ont une isolation thermique, ce qui provoque un confinement thermique (la chaleur ne peut plus s'évacuer).

Par ailleurs, les matériaux modernes (notamment les polymères) ont un potentiel calorifique plus important que les ancien matériaux (bois, plâtre, pierre). Il faut donc arroser massivement au début.

Voir aussi

Volume semi-ouvert de grand volume

Dans les volumes semi-ouvert de grand volume, de type entrepôt ou grange, on est confronté à deux problèmes :

  • la quantité d'air est très importante, et l'étanchéité est en général faible ;
  • la hauteur de plafond est en général importante, et ne peut pas être atteint par un jet diffusé.

Une attaque 3D (refroidissement et immobilisation des fumées) est donc vouée à l'échec.

Ce type de local est en général à usage agricole ou industriel (fabrication ou stockage de produits) et présente potentiellement des risques spécifiques (par exemple d'explosion).

Contre-indications à l'usage d'eau

Il y a des exceptions à l'utilisation de l'eau :

  • De nombreux produits chimiques réagissent avec l'eau, provoquant un dégagement de gaz toxiques, ou même s'enflamment sous l'action de l'eau (par exemple le sodium).
  • Dans le cas d'un réservoir de gaz sous pression, il faut éviter un choc thermique qui pourrait entraîner une rupture du réservoir et une décompression suivie d'une ébullition-explosive (BLEVE, boiling liquid expanding and vapour explosion).
  • Certains produits hautement inflammables flottent sur l'eau, comme par exemple les hydrocarbures, et l'huile, si les pompiers arrosent l'incendie pour l'éteindre un effet inverse à celui recherché sera obtenu : des nappes d'hydrocarbures ou d'huile enflammées remonteront à la surface de l'eau, étendant potentiellement l'incendie.

Sur de tels feux, l'eau est remplacée par des produits « étouffant l'incendie », c'est-à-dire privant les flammes du contact avec l'air permettant l'apport d'oxygène indispensable à la combustion. Cet « étouffement » est réalisé à l'aide de mousse recouvrant le produit enflammé. La mousse se fabrique en introduisant un émulseur dans l'eau.

Sur les camions citerne transportant des matières dangereuses (TMD), l'identification du produit transporté se fait grâce aux codes inscrits sur les plaques orange fixées à l'avant et à l'arrière du véhicule. Lorsque l'utilisation de l'eau est interdite, le code est précédé d'un « X ».

Ventilation ou isolement du feu

Deux stratégies antagonistes sont utilisées pour la gestion de l'air (comburant alimentant le feu) : l'isolement ou la ventilation à pression positive.

L'isolement, ou anti-ventilation, consiste à fermer les ouvertures pour empêcher l'air d'alimenter le feu. Confiner la fumée permet de faciliter les opérations de sauvetage, mais confine aussi la chaleur et les gaz de pyrolyse (toxiques), avec un risque d'explosion de fumées (backdraft) si de l'air entre (notamment lorsque l'on va ouvrir une ouverture pour arroser).

La ventilation à pression positive (VPP) consiste à utiliser un ventilateur pour créer une surpression d'air qui va chasser la fumée et la chaleur, et va donc faciliter l'intervention et les sauvetages. Cependant, cela nécessite d'avoir un exutoire (ouverture permettant la sortie de la fumée), de bien connaître le bâtiment pour prévoir le trajet de la fumée, et de caler les portes pour éviter qu'elle ne claquent ; la fermeture d'une porte empêcherait l'évacuation, accumulant la chaleur dans un endroit avec un fort risque d'accident thermique. Cette technique, si elle est mal maîtrisée, présente un risque d'alimenter le feu, voire de créer un embrasement généralisé éclair (flash-over).

Une autre question est celle de la gestion de gaz hautement toxiques, neurotoxiques souvent produits par la combustion de certains produits, industriels notamment.

Déblai

Une fois le feu éteint, il faut effectuer un déblai au risque de voir le feu reprendre. En effet, le feu a laissé des zones chaudes, des braises ou des objets chauffés, qui peuvent faire reprendre le feu.

Pour un volume clos, il faut effectuer une ventilation afin de chasser les fumées et la chaleur, et bouger les objets, les retourner, pour vérifier qu’ils n'abritent pas de braises. Au cours de ces opérations, les braises, en volant, peuvent mettre le feu à un nuage de fumées résiduel, et provoquer une explosion de fumées (smoke explosion), et ce même plusieurs heures après l'extinction.

Action individuelle

Lorsque l'on est confronté à un début d'incendie, la première action est d'essayer de le combattre avant qu'il ne s'étende : il faut un dé à coudre d'eau pour éteindre une allumette, un seau d'eau pour éteindre le feu créé par l'allumette après une minute, mais il faut un énorme débit d'eau (donc une pompe puissante et un réserve importante, de l'ordre de la tonne) pour éteindre un incendie après quelques minutes. La première action sur un feu naissant est donc d'utiliser tous les moyens à disposition pour l'éteindre (voir ci-dessous).

Lorsque l'incendie a déjà commencé, seul des professionnels équipés peuvent en venir à bout. L'important est donc de prévenir les autres occupants du bâtiments (le cas échéant) pour qu'il soit évacué, et prévenir les secours ; toute autre action est vouée à l'échec, met la vie de l'intervenant en danger et retarde dangereusement l'évacuation du bâtiment et l'arrivée des pompiers.

Note
Cet adage du dé à coudre et du seau doit être pris avec précaution. Il ne veut pas dire qu'au début, il ne faut utiliser qu'un dé à coudre d'eau, bien au contraire. Il signifie plutôt que si vous n'utilisez qu'un dé à coudre, peut-être réussirez vous à éteindre, mais si vous n'y arrivez pas (ce qui est probable), vous serez contraint d'utiliser un seau et ainsi de suite. En toute logique, la méthode consiste à tout de suite utiliser un seau plutôt qu'un dé à coudre, ceci afin de ne pas avoir à utiliser un tonneau ! C'est l'utilisation massive d'eau (fort débit sur un temps très court) qui porte le nom « d'attaque massive ».

Action d'extinction

  • Sur un feu de poêle ou de friteuse :
    1. couper le gaz ou le courant (plaque ou friteuse électrique), et interposant un linge si possible mouillé (serpillière, torchon) entre le feu et le visage et la main (risque important de projection de gouttelettes d'huile bouillantes et enflammées) ;
    2. poser un couvercle sur la poêle ou la friteuse, toujours en se protégeant la main et le visage
    3. et mettre le linge mouillé sur le couvercle pour assurer l'étanchéité ;
  • pour les autres feux : utiliser un extincteur, ou dans certains lieux publics un robinet d'incendie armé ;
  • en absence d'extincteur, essayer d'étouffer les flammes, par exemple avec une couverture ou de la terre, du sable, ou d'arroser à l'eau (sauf feu de liquide gras);
  • si les vêtements d'une personne prennent feu, celle-ci va en général paniquer et se mettre à courir ; or, le vent ainsi créé va attiser les flammes ; il faut donc arrêter la personne, la mettre à terre et la rouler sur le sol (les anglais utilisent l'expression stop, drop and roll), et si possible la rouler dans une couverture. L'utilisation d'un extincteur est à proscrire en raison des risques pour la victime (certains produits sont toxiques, et la neige carbonique utilisée dans certains extincteurs sort à -69 °C).

Action de préservation

S'il n'est pas possible d'éteindre le feu, il faut :

  • s'il s'agit d'un bâtiment, prévenir les occupants pour procéder à l'évacuation (par exemple avec un bouton d'alarme) en veillant à ne pas créer de panique, et évacuer soi-même ;
  • s'il s'agit d'un véhicule, aider les personnes à sortir, voir procéder à un dégagement d'urgence ;
  • prévenir les secours, le « 112 » dans l'Union européenne, le « 18 » en France ;
  • si l'on ne peut pas sortir (par exemple si le couloir est enfumé), s'enfermer dans une pièce et empêcher la fumée d'entrer, par exemple en mettant des linges (si possible mouillés) sous la porte ; si possible, arroser la porte, et signaler sa présence aux secours par la fenêtre ; se mettre près du sol (l'air y est plus frais).

Lors de l'évacuation, il convient :

  • de ne pas emprunter les ascenseurs ;
  • de ne pas s'aventurer dans la fumée : il y a un risque important de se perdre en l'absence de repères (opacité de la fumée), et la fumée cause des dommages mortels (brûlure de l'intérieur des poumons, asphyxie) ;
  • de toujours progresser vers la sortie ;
  • le dernier à sortir doit refermer les portes derrière lui afin de limiter les mouvements de fumée et l'arrivée d'air, donc l'extension du sinistre.

Dans les entreprises et les logements collectifs, il est utile de former des gens à l'évacuation. Ces personnes sont chargée de guider l'évacuation en indiquant les sorties, de convaincre les réticents de sortir, de s'assurer que plus personne en reste (rôle de « serre-file ») et de sortir en dernier en fermant la porte.

Protection improvisée

En absence de matériel spécifique, une personne peut improviser des protections pour évacuer le bâtiment. On peut notamment se protéger de la chaleur rayonnante en interposant un linge entre le feu et la peau (notamment le visage). Si la personne est confinée et que de la fumée pénètre dans le local, il est recommandé de se mettre près du sol, et de se protéger le nez et la bouche avec un linge mouillé.

Note
Attention, l'eau est aussi un excellent conducteur de chaleur ; il suffit de chercher à saisir une casserole chaude avec un linge sec puis de renouveler avec un linge mouillé pour s'en rendre compte. Le linge mouillé est efficace pour colmater une porte (il adhère mieux et risque moins de s'enflammer) et pour filtrer l'air (l'eau fait gonfler les fibres), mais pas pour se protéger de la chaleur.

Procédure des sapeurs-pompiers français

L'équipage d'un véhicule d'incendie (FPT ou FPTL) est décomposé en binômes (avant 2000, il était décomposé en trinômes chef/sous-chef/servant). Certains binômes sont affectés à l'exploration des lieux et à l'attaque du feu, ce sont les « binômes d'attaque » (BAT). Certains sont là pour s'assurer que les lances sont toujours alimentées en eau, et sont prêts à intervenir en renfort des binômes d'attaque, ce sont les binômes d'alimentation (BAL). L'équipage comporte également un chef d'agrés, chargé d'évaluer le sinistre, de définir la stratégie d'intervention et de coordonner les binômes, ainsi que le chauffeur, qui doit s'assurer que la citerne du camion est en permanence alimentée.

La priorité absolue, dans un incendie, est la protection des personnes et leur mise en sécurité (évacuation d'un bâtiment, dégagement d'urgence d'un véhicule). La deuxième est l'évaluation du sinistre : où se trouve le foyer — ce n'est pas forcément évident dans un local clos envahi par la fumée, il faut dans certains cas utiliser une caméra thermique (qui détecte les rayonnements infrarouges) —, quels sont les risques spécifiques (produits chimiques, risques électriques…), quels sont les risques de propagation (ouvertures, gaines traversant les murs et les plafonds).

La première étape est donc l'exploration des lieux, ou « reconnaissance », faite par le chef d'agrés et un (ou deux) binôme(s) avec l'utilisation de leur appareil respiratoire isolant (ARI). Lors de cette exploration, les sapeurs-pompiers assurent l'évacuation des fumées chaudes soit en actionnant les trappes prévues à cet effet, soit en pratiquant des ouvertures hautes (par exemple briser les vitres du dernier étage), ceci afin d'éviter un « surincendie » ou une explosion lié à la chaleur des fumées ; une ventilation forcée (ventilateur) peut être mise en place. La police participe à l'évacuation des bâtiments.

Après établissement des lances (déroulement des tuyaux assurant l'alimentation en eau depuis le camion, raccordement des divisions permettant de brancher plusieurs tuyaux, raccordement des lances sur les tuyaux), les binômes d'attaque procèdent à l'extinction.

Les lances permettent d'avoir deux types de débit, le jet diffusé et le jet droit. Le jet diffusé forme un nuage de gouttelettes qui fait un écran contre la chaleur et contre les émanations toxiques ; il est utilisé pour la progression (le binôme s'avance vers le foyer en se protégeant), et comme protection (en cas d'explosion ou pour éviter le diffusion d'un nuage toxique vers des personnes), et il sert à l'extinction en volume clos. Le jet droit est un jet quasi cylindrique, qui sert principalement à l'extinction des feux en extérieur (attaque à la base des flammes).

Feu en volume clos ou semi-ouvert

Les accident les plus redoutés pour les volumes clos ou semi-ouvert sont dus à des « phénomènes thermiques » : l'embrasement généralisé éclair (flash-over) et l'explosion de fumées (backdraft). Pour éviter ces phénomènes, les sapeurs-pompiers respectent le TOOTEM, moyen mnémotechnique pour se rappeler quelques règles élémentaires:

  • Tester les portes en les arrosant permet de voir l'évaporation et de déterminer l'état thermique du local. C'est une procédure de base qui peut être complétée par l'observation de la peinture (changement de couleur, cloques..) par la déformation de l'huisserie et par l'arrosage de la porte.
  • Observer :  L'observation préconisée dans le TOOTEM est essentiellement celle des fumées. Des fumées qui pulsent sous la porte sont le signe d'une intense activité thermique et d'un manque de comburant.
  • Ouvrir. C'est l'ouverture de la porte. Elle peut rapidement poser problème car une porte, c'est un ouvrant de grande hauteur. Les gaz chauds sortent donc par en haut, tandis que l'air frais rentre par en bas. Le retour du courant de convection (véritable traduction du terme backdraft), c'est-à-dire la ré-aspiration rapide des fumées dans le local est un signe annonciateur d'une explosion à très brève échéance. Si à l'ouverture de la porte, les fumées sont rapidement aspirées, il convient de se protéger très vite.
  • Tester, en arrosant le plafond en jet diffusé, pour estimer la chaleur des fumées ; Cela se fait avec une lance en jet diffusé d'attaque, au débit minimum, avec une impulsion "ouvrir-fermer". Le porte-lance doit placer sa lance, bien se caler, et ouvrir en regardant au sol en projetant l'eau légèrement en avant, juste au-dessus de lui . Si l'eau retombe, c'est que le plafond est relativement froid, le binôme peut alors s'engager dans le local. Si l'eau s'évapore, il faut impérativement refroidir les fumées. Cela peut se faire par la technique des impulsions (pulsing ou hole-punching) qui consiste à envoyer des impulsions en jet diffusé d'attaque, débit faible, dans les couches gazeuses afin de les refroidir donc de les contracter. Pulser, observer, avancer…
  • Engagement Minimum, pour limiter le nombre de victimes en cas d'accident.

La progression dans les locaux (foyer non visible) se fait en utilisant la techique des impulsions. Cette technique a l'avantage de n'utiliser que très peu d'eau, donc de ne pas perturber l'équilibre thermique du local. De plus, la production de vapeur étant très faible, la visibilité reste correcte, ce qui permet la progression. Le porte-lance, vise donc la couche gazeuse, lance quelques impulsions, observe le résultat et décide si la progression est possible ou non. Dans ce cas, il peut se déplacer (en position accroupie ou à genoux) pour approcher du foyer, en recommençant à « pulser ».

Il existe une autre technique utilisable à proximité du foyer, et qui consiste à écrire des lettres en l'air, en jet diffusé d'attaque, mais cette fois au débit maximum (500 L/min). C'est la technique du crayonnage.

L'établissement et la mise en eau des tuyaux se font avant d'aller au contact du feu : à l'extérieur en cas de feu au rez-de-chaussée ou d'un pavillon, à l'étage inférieur au feu en cas de feu d'immeuble. Les techniques d'établissement sont en train[Quand ?] de changer, entre autres avec l'adoption du sac d'attaque, visant à transporter des tuyaux pré connectés, afin de gagner du temps dans la mise en eau.

Calcul du volume d'eau nécessaire dans le cas d'un feu en volume clos ou semi-ouvert

Dans le cas d’un feu en volume clos ou semi-ouvert, on peut facilement calculer le volume d'eau nécessaire. En effet, si le volume est étanche, l'air ne peut pas entrer ; or, l'air contient le comburant nécessaire à la combustion, le dioxygène O2 (l'air pur contient 21 % d'O2). Quelle que soit la quantité de combustible (bois, papier, tissus…) disponible, la combustion s'arrêtera lorsque la teneur en dioxygène sera insuffisante, c'est-à-dire inférieure à 15 %.

Ceci détermine :

  • la quantité d'eau nécessaire pour rendre inerte l'atmosphère, c'est-à-dire empêcher les gaz de pyrolyse de brûler ; c'est l'approche volumique ;
  • la quantité d'eau nécessaire pour refroidir les fumées, l'ambiance ; c'est l'approche thermique.

Note
Si cette approche est intéressante, elle comporte néanmoins quelques limites. Ainsi les lances à jet diffusé ne permettent pas une évaporation totale de l'eau envoyée. Ce rendement est fonction de la lance mais également de la technique. Différentes méthodes de calculs prennent en compte ces paramètres. Plusieurs sont disponibles sur le site http://www.flashover.fr ou sur http://www.fire-flows.com.
Toutes les études sur les feux de locaux insiste sur le fait que toutes ces techniques ne sont utilisable que pour de volume de taille réduite, jusqu'à 100 ou 200 m3. Au-delà (entrepôt, grange), les paramètres changent, l'attaque en jet pulsé (qui est l'hypothèse sous-jacente au calcul) ne permet pas l'extinction.
Par exemple, un entrepôt de 1 000 m2 et de 10 m de haut représente 10 000 m3. Le calcul prévoirait environ 6 000 L d'eau mais ce calcul n'est pas fiable.

Approche volumique

Le feu ayant besoin d'air, si la vapeur d'eau chasse tout l'air, il ne peut plus brûler. Toutefois, le remplacement de tout l'air par de la vapeur présente un risque de brûlure pour les intervenants ainsi que pour les éventuelles victimes, puisque la vapeur d'eau transporte plus de chaleur que l'air à la même température (on peut se brûler avec la vapeur à 100 °C au-dessus d'une casserole d'eau en ébullition, alors que l'on peut mettre la main dans un four à 270 °C sans se brûler si l'on ne touche pas les parois). Ce volume est donc un volume maximal que l'on ne devrait jamais atteindre.

La quantité minimale d'eau nécessaire est celle qui permet de « diluer » suffisamment l'air pour qu'il y ait moins de 15 % de dioxygène : en dessous de cette teneur, le feu n'est plus viable. On l'appellera « quantité optimale ».

La quantité réellement utilisée devrait être entre la valeur optimale et la valeur maximale. Toute l'eau supplémentaire est appelée à ruisseler et donc à causer un dégât des eaux en plus du feu, mais ne contribue pas à l'extinction.

Si l'on appelle :

  • Vl le volume du local,
  • Vv le volume de vapeur requis,
  • Ve le volume d'eau liquide requis pour créer le volume Vv de vapeur,

alors pour une atmosphère à 500 °C (cas favorable en ce qui concerne le volume, cas probable en début d'extinction), on a

Vv = 3 571·Ve [1]

et pour une atmosphère à 100 °C (cas défavorable en ce qui concerne le volume, cas probable en fin d'extinction, lorsque la température a fortement baissé) :

Vv = 1 723·Ve [2]

Pour le volume maximum, on prend :

Vv = Vl

en considérant une température de 100 °C. Pour calculer le volume optimal (dilution du dioxygène de 21 à 15 %), on prend

Vv = 0,286·Vl [3]

en considérant une température de 500 °C. Le tableau ci-dessous montre quelques valeurs, pour des pièces ayant une hauteur de plafond de 2,70 m.

Quantité d'eau nécessaire pour l'extinction
approche volumique
Superficie de la pièce Volume de la pièce Vl Quantité d'eau liquide Ve
maximale optimale
25 m2 67,5 m3 39 L 5,4 L
50 m2 135 m3 78 L 11 L
70 m2 189 m3 110 L 15 L

La formule donne le volume d'eau en mètres cubes, et que celui-ci a été transformé en litres dans le tableau.

Bien sûr, une pièce n'est pas un lieu complètement clos, et les circulations de gaz (entrée d'air frais, sortie de gaz chauds et de vapeur) font que ces calculs ne peuvent être rigoureusement exacts.

Approche thermique

Dans le cas d'un feu dans un volume clos ou semi-ouvert, la première préoccupation est de faire baisser la température. En se plaçant dans un cas défavorable, on peut considérer qu'il faut absorber toute la chaleur produite par le feu (en fait, il suffit d'en absorber une quantité suffisante pour permettre l'extinction, mais pas la totalité). En réalité, la chaleur est transmise aux fumées, murs, plafond et sol, et une partie de la chaleur s'échappe soit avec les fumées par les exutoires, soit à travers les parois si l'isolation est faible. Le principal est d'absorber la chaleur des fumées dans le volume, donc seulement une partie de la chaleur totale, et d'en abaisser suffisamment la température mais certainement pas de les amener à 20 °C. On calcule donc un volume d'eau maximal, la quantité réellement nécessaire étant inférieure.

Dans le cas d'un volume clos, le feu va s'arrêter spontanément lorsque la teneur en dioxygène est en dessous de 15 %. Il aura alors consommé un volume 0,06·Vl de dioxygène[4].

Un mètre cube de dioxygène combiné avec un combustible produit typiquement 4 800 kCal soit 20 MJ [5]. La montée en température et la vaporisation d'un litre d'eau consomme quant à elle 539 000 kcals soit 2 260 MJ.

Le volume d'eau Ve' nécessaire pour absorber la chaleur est donc :

Ve' = 0,000 53·Vl [6].
Quantité d'eau nécessaire pour l'extinction
approche thermique
Superficie de la pièce Volume de la pièce Vl Quantité d'eau liquide Ve'
25 m2 67,5 m3 36 L
50 m2 135 m3 72 L
70 m2 189 m3 100 L

La formule donne le volume d'eau en mètres cubes, et que celui-ci a été transcrit en litres dans le tableau.

Bilan

Comparons les valeurs trouvées :

Quantité d'eau nécessaire pour l'extinction
comparaison des approches
Superficie de la pièce hauteur de la pièce Quantité d'eau
Approche volumique Approche thermique
Maximale Optimale
25 m2 2,7 m 39 L 5,4 L 36 L
50 m2 2,7 m 78 L 11 L 72 L
70 m2 2,7 m 110 L 15 L 100 L

On remarque que l'approche thermique et l'approche volumique donnent sensiblement les mêmes valeurs. Cela signifie que le volume d'eau nécessaire pour refroidir l'atmosphère d'un feu suffit également à rendre inerte cette atmosphère, donc à éteindre le feu.

Cependant, même en jet diffusé, toute l'eau ne s'évapore pas. Dans le meilleur cas, on estime que 95 % de l'eau s'évapore, mais on peut considérer raisonnablement un rendement de 80 % (donc multiplier les quantités d'eau par 1,2).

Notes

  1. en effet, puisque la masse molaire moléculaire de l'eau vaut 18 g·mol-1, un litre d'eau (0,001 m3) représente un kilogramme soit 55,56 moles, et à 500 °C (773 K), 55,56 moles de gaz parfaits occupent un volume de 3,571 m3
  2. même calcul que ci-dessus en considérant une température de 100 °C (373 K), un litre d'eau donne 1,723 m3 de vapeur
  3. on considère que de l'atmosphère initiale, il ne reste qu'un volume Vl-Vv (un volume Vv a été chassé par la vapeur d'eau). Si l'on considère que cet air résiduel contient 21 % de dioxygène, le volume de dioxygène est 0,21·(Vl-Vv) ; en fait, l'air est plus pauvre car une partie de l'O2 a été consommée par le feu. La fraction volumique de dioxygène est donc inférieure à 0,21·(Vl-Vv)/Vl, et on veut que cette fraction vale 0,15 (15 %)
  4. puisque l'on est passé d'une teneur de 21 % à une teneur de 15 %, le volume de dioxygène consommé représente 21-15 = 6 % du volume de la pièce
  5. à titre d'exemple, la combustion d'1 m3 de méthane nécessite 2 m3 d'O2 pur et libère 35,6 MJ ; 1 m3 d'O2 contribue donc au dégagement de 17,8 MJ (4 250 kCal)
  6. Ve'·2 260 = 0,06·Vl ·20 en mégajoules, soit Ve' = 5,31·10-4·Vl  ;
    Ve'·539 000 = 0,06·Vl·4 800 en kilocalories, soit Ve' = 5,34·10-4·Vl ;
    la différence de 0,6 % entre les deux valeurs est due aux arrondis et est négligeable

Voir aussi

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Bibliographie

  • Louis Boyer, Feu et flammes, éd. Belin, coll. Pour la science, 2006, ISBN 2-7011-3973-2, notamment chapitre La flamme explosive et incendiaire p. 122 et suiv.

Liens internes

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