Détecteurs automatiques

Nature des phénomènes à détecter

fire1
La combustion est une réaction chimique d’un combustible avec un comburant (en général, l’oxygène de l’air) en présence d’un allumeur.
fire2La courbe du feu présentée ci-contre, montre qu’un accroissement, même faible, du délai d’extinction, entraîne une augmentation considérable des dégâts. Plus l’incendie est découvert rapidement, plus les secours ont le temps de s’organiser et d’intervenir.
Le détecteur devra donc, suivant son type, réagir avant la phase d’embrasement généralisé (« Flash Over ») principalement pendant les phases « 2 » ou « 3 » de la combustion du diagramme ci-contre.

Les phénomènes physiques qui accompagnent la naissance d’un feu sont mis en évidence par le schéma suivant :

Apparitions successives des phénomènes de l’incendie
triangle-du-feu-3
Les phénomènes détectables sont successivement :
• Phase A : L’émission de gaz de combustion, signe précurseur de l’incendie, jusqu’à la fin de la combustion,
• Phase B : L’émission de fumées visibles plus ou moins sombres, composées d’aérosols en suspension dans l’air,
• Phase C : Le rayonnement de la flamme, avec émission de rayonnements infrarouge et ultraviolet ;
• Phase D : L’élévation de température due à la chaleur dégagée par le foyer.

La réaction des différents détecteurs :

  • Le détecteur optique de fumée :
    Il réagit aux fumées visibles de couleur plus ou moins sombre, composées d’aérosols en suspension dans l’air (Phase B).
  • Le détecteur de flammes :
    Il réagit aux rayonnements infrarouges émis par les flammes (Phase C).
  • Le détecteur de chaleur :
    Il réagit à l’élévation de température due à la chaleur dégagée par le foyer (Phase D). Il existe plusieurs classes de détecteurs de chaleur fonction de la température et du mode de déclenchement.
  • Le détecteur multicapteurs :
    Il s’agit initialement d’un détecteur optique de fumée disposant d’un capteur de température aidant à la prise de décision de l’alarme feu. Les prochaines normes européennes proposeront d’autres types de mixages de technologie de détection.
  • Le détecteur combiné :
    C’est la combinaison de deux types de détecteurs (généralement un optique de fumée et un chaleur) pouvant donner indépendamment l’un de l’autre une information d’alarme feu et qui sont réunis en une même enveloppe mécanique.

Classification des détecteurs :

Selon le phénomène physique détecté :
  • Fumées ➝ Optique
  • Flammes ➝ Infra Rouge / Ultra Violet
  • Chaleur ➝ suffixe « S » anciennement appelé Thermostatique (statique = seuil de température seul) / Suffixe « R » ; anciennement appelé Thermovélocimétrique (statique / rapidité d’élévation de la température).
Selon la configuration :
  • Ponctuel
  • Linéaire
  • Multiponctuel

Les caractéristiques attendues d’un détecteur :

  • Efficacité ➝ Aptitude à détecter
  • Fiabilité ➝ Probabilité d’occurrence de défaillance faible
  • Stabilité ➝ Taux de « fausse alarme » minimum
  • Maintenabilité ➝ Facilité d’entretien

Exemple de choix du détecteur :

Le choix des détecteurs les plus utilisés est fonction des domaines usuels d’emploi.
La sélection de la classe et du modèle de détecteur à installer dans un local, devront tenir compte, en outre, des critères suivants :

  • Dimensions du local et notamment sa hauteur,
  • Formes géométriques et occupation du local,
  • Conditions générales d’environnement (température, taux d’humidité ambiant, empoussièrage, ventilation, etc. …),
  • Causes possibles de perturbations susceptibles de provoquer des alarmes non justifiées,
  • Nature du combustible…

Le tableau informatif ci-dessous ne prétend pas apporter une réponse unique pour chaque domaine d’emploi, mais plutôt préciser les tendances de compatibilité ou d’incompatibilité.

Détecteurs :
Domaines usuels d’emploiFumée OptiqueChaleurOptique de Flammes
Efficacité :★★★ Très bonne★★ Bonne★ Moyenne☆Vide
ThermovélocimétriqueThermostatique
Bureaux★★★★★☆★☆☆
Chambres d’hôtel / d’hôpital★★★★★☆
Vestiaires★★★
Cuisine★★★
Couloirs / Circulations★★☆★☆☆★☆☆
Archives / Bibliothèques★★★
Salles informatiques★★★★★☆
Laboratoires★★☆★★★★★☆★★☆
Combles★★★★★☆★☆☆
Locaux ordures★★★★★☆★☆☆
Parkings★★☆★★★★★☆★☆☆
Gaines techniques★★★
Chemins / Galeries de câbles★★★
Locaux batteries★★★★☆☆
Locaux transformateurs★★★★★☆★★☆
Locaux armoires électriques★★★★☆☆
Locaux chaufferie gaz / fioul★★☆★★★
Locaux groupe électrogène ★☆☆★★★
Locaux téléphoniques★★★★☆☆
Machineries ascenseurs★★★★☆☆
Laveries★★☆★☆☆
Cabines de projection★★☆
Filmothèques / Bandothèques★★★
Ateliers emballage papier★★☆★★☆★☆☆
Ateliers emballage polyéthylène★★★★☆☆
Ateliers emballage polyuréthane★★☆★☆☆
Ateliers mécaniques★★★★★★★☆☆
Ateliers électriques★★★★★☆★★☆
Ateliers de soudure★★☆★★★
Imprimeries★★☆★★☆★☆☆
Ateliers de vernissage★★★★★☆
Réserves de solvants★★★★★☆★★☆
Réserves de peinture★☆☆★★★★☆☆
Ateliers de textile★★☆★★☆
Menuiseries★★☆★★★★☆☆
Stockage grande hauteur★★★
Auvents / Quais★★★

Exemples de principes d’implantation

(Au sens de la réglementation, des normes notamment NF S 61-970, de la règle R7 et des données constructeurs)

Hauteur de local

La réponse des détecteurs étant fonction de la surface surveillée, de la hauteur du local, de l’environnement et de la nature du feu, certaines restrictions peuvent s’appliquer à leur utilisation dans des locaux de grande hauteur.

On entend par hauteur du local la distance entre les surfaces basse et haute limitant l’espace à surveiller, la surface basse pouvant être un plancher ou un faux plancher, la surface haute un plafond, un faux plafond ou la toiture, lorsque la sous-face de la toiture constitue le plafond. Lorsque la surface haute n’est pas plane, cette distance est évaluée en considérant le point le plus haut lui appartenant.

La relation entre l’aptitude des diverses classes de détecteurs et la hauteur du local ainsi que les limites d’utilisation sont indiquées au tableau suivant :

Hauteur du localChaleurFuméeFlammes
Adapté : X
Non adapté : - (ces détecteurs peuvent toutefois être admis dans des cas particuliers, sous réserve d'accord préalable du prescripteur)
(h en m)Thermostatique (R)Thermovélocimétrique (S)
h £ 4---
4 < h £ 7X--
7 < h £ 12XX-
12 < h £ 25XXSuivant modèles
25 < hXXX

Contrairement à certains modèles de DAAF, les présents détecteurs destinés à intégrer un SDI ne s’installent pas en applique.

Les détecteurs multicapteurs (détecteurs de fumée incorporant un capteur de température aidant à la prise de décision de l’alarme feu) de sont pas adaptés aux locaux d’une hauteur supérieure à 7m.

Les détecteurs linéaire de fumée et les détecteurs multiponctuels peuvent être utilisés jusqu’à 12m de hauteur ; lorsque la hauteur du local est supérieure à 12m, l’analyse de risque peut conduire à installer un second niveau de détection.

Température ambiante

Les détecteurs peuvent être utilisés dans une gamme de température comprise généralement entre – 10°C et + 40°C, conformément aux normes, et lorsque les conditions physiques de leur environnement sont telles que le givrage ne peut absolument pas se produire.

Le seuil de la température de déclenchement de la partie thermostatique des détecteurs de chaleur doit être supérieure de 15 à 35°C à la température la plus élevée susceptible d’être produite au voisinage du détecteur par des effets naturels ou dus à l’activité exercée (attention aux fluctuations de température rapides avec des détecteurs thermovélocimétriques).

Ne jamais implanter un détecteur à proximité d’une source de chaleur (chauffage, éclairage, etc. …).

Les détecteurs de chaleur sont définis en fonction de la température d’application et ce, au sens de la norme NF EN54-5 ; seuls les détecteurs de chaleur de classe A1, A2 ou B sont appropriés pour la surveillance d’ambiance, les classes de C à G étant généralement réservées à la surveillance d’objet ou d’équipement.

Classe de détecteurTempérature typique d’application (°C)Température maximum d’application (°C)Température minimum de réponse (°C)Température maximum de réponse (°C)
A125505465
A225505470
B40656985

Régime aéraulique

Tous les types de détecteurs peuvent être utilisés dans un courant d’air ambiant dont la vitesse n’excède pas 5 m / s.

Dans le cas contraire, seuls les détecteurs de chaleur et de flammes peuvent être utilisés dans le local, étant par nature insensibles au régime aéraulique.

Influence de l’effet « Stack » :

schema-stackPrincipe :
Les détecteurs ponctuels de fumée peuvent être sensibles à l’effet de cheminée, dénommé aussi effet « Stack » qui résulte de la circulation de l’air au sein d’un bâtiment, à la suite de la différence de pression entre les étages ainsi que la différence de température interne et externe.Ces phénomènes peuvent créer des courants d’air (un bâtiment équipé d’un système de climatisation peut provoquer les mêmes effets).
-Deux remèdes peuvent être appliqués pour éviter ces courants d’air …
schema-stack-mastic1ère solution :
A l’aide de mastic plastique, rendre étanche les tubes d’installation aboutissants au socle du détecteur.
stack-planche-etanche2ère solution :
Mettre une plaque d’étanchéité entre le socle du détecteur et le plafond.

Vibrations :

Dans les conditions de leurs sites d’installation, les détecteurs ne devront pas être soumis à des vibrations supérieures en fréquence et en amplitude à celles spécifiées par la norme en vigueur.

Humidité :

Dans les conditions de leurs sites d’installation, le taux d’humidité maximal auquel doivent fonctionner les détecteurs doit être celui spécifié par les normes série EN54 ; compris entre 90 et 95% à + 40°C (et anciennement par la norme NF S 61-950 ; compris entre 80 et 85% à + 40°C). Attention ! Le fonctionnement des détecteurs ioniques peut être altéré par une forte humidité ; toiture mal isolée par exemple.

Fumées, poussières, aérosols et phénomènes similaires

Les fumées, la poussière, les aérosols et certains phénomènes similaires, consécutifs à l’activité exercée dans un local surveillé par des détecteurs de fumée, peuvent être cause d’alarmes non justifiées.

Dans ce cas, il est nécessaire de choisir des détecteurs qui, de par leurs principes, sont moins sensibles aux phénomènes parasites en cause.

Si, pour des raisons impératives, cette condition ne peut être satisfaite, les détecteurs utilisés pourraient être munis de dispositifs spéciaux (par exemple des filtres à poussière) destinés à minimiser le plus possible l’effet des phénomènes parasites. Les détecteurs appelés à fonctionner dans ces conditions devront être acceptés par le prescripteur.

Détecteurs de fumée :

  • Il est nécessaire de prendre des mesures dans les locaux de faible hauteur où les mouvements de l’air sont importants car des tourbillons de poussière sont susceptibles de pénétrer dans les détecteurs et déclencher une alarme.
  • Lorsque l’air provient du plafond, éviter de placer les détecteurs dans les zones de turbulence.

Sensibilité aux rayonnements lumineux

Les détecteurs de fumées et de chaleur, étant normalement insensibles à ce genre de rayonnement, ne sont soumis à aucune restriction d’emploi à cet égard.

Par contre, les détecteurs de flammes peuvent être perturbés s’ils sont irradiés, directement ou indirectement, par certaines sources lumineuses (éclairs, arcs électriques, etc. …). de plus, ils ne peuvent être utilisés que si la vue sur la zone à protéger est dégagée.

La modulation du rayonnement incident (par exemple par des éléments réfléchissant en mouvement) peut également être la cause d’alarmes non justifiées. Lorsque l’emploi de détecteurs de flammes est envisagé dans un milieu où la probabilité de causes perturbatrices ne peut être négligée, il est recommandé de tenir compte de ces facteurs pour le choix des détecteurs et pour leur implantation.

Distances

distance-05Détecteurs de fumée :
La distance horizontale entre les détecteurs automatiques de fumée et les murs ne doit pas être inférieure à 0,5 m.

Exception :
Les couloirs, les gaines techniques et parties de bâtiments similaires de moins de 1 m de large.
distance-1Détecteurs de chaleur :
La distance horizontale entre les détecteurs automatiques de chaleur et les murs ne doit pas être inférieure à 1 m.
schema-poutreSi il existe des solives, des poutres ou des gaines de climatisation courant sous le plafond et dont la hauteur est supérieure à 0,15 cm, cette distance minimale de 0,5 m, entre les détecteurs automatiques et ces éléments de construction, doit être respectée.
Remarque générale : L’espace autour d’un détecteur, représenté par une demi sphère de 0,5 m de rayon pour les détecteurs de fumée et de 1 m de rayon pour les détecteurs de chaleur, centrée sur le détecteur, doit rester absolument libre de tout stockage et installation.

Plafond ou toiture

schema-plafond-toitureDétecteurs de chaleur :
Les détecteurs de chaleur doivent normalement être implantés directe-ment sous le plafond ou la toiture.

Détecteurs de fumée :
Le tableau ci-dessous, indique la distance verticale nécessaire « a » entre l’élément capteur du détecteur et le plafond ou la toiture.

« a » est fonction de la hauteur « h » du local à surveiller et de l’inclinaison (I) du plafond de la toiture. Ces détecteurs doivent impérativement être implantés suivant ces distances afin d’échapper à la couche d’air chaud (effet « Poulain ») stationnant au niveau du plafond, et qui empêcherait la fumée de parvenir jusqu’aux détecteurs.
Distance verticale « a » (en cm) de l’élément capteur du détecteur de fumée au plafond ou à la toiture
Hauteur du local
(en m)
I £ 15°15° < I £ 30°I > 30°
MinMaxMinMaxMinMax
h £ 532020303050
5 < h £ 772525404060
7 < h £ 9103030505070
9 < h £ 12153535606080

Toiture en pente

Dans les locaux ayant une toiture en pente d’une inclinaison supérieure à 20° dont la face intérieure constitue en même temps le plafond, il est nécessaire d’implanter une rangée de détecteurs dans le plan vertical passant par le faîtage ou dans la partie la plus haute du local.

Toiture à redents

schema-toiture-redentsChaque redent doit être équipé d’au moins une rangée de détecteurs.
Cette rangée doit être implantée du coté du versant de la toiture ayant la plus faible pente, à une distance horizontale d’au plus d’1 m du plan vertical passant par le faîtage.

Conception des zones de détection

Domaine de surveillance :

Un bâtiment doit être divisé en zones de détection (ZD) ; zones de détection automatique (ZDA) et zones de déclencheurs manuels (ZDM).

Tout ou partie d’un bâtiment peut être surveillé par le SDI et ce, suivant les spécifications réglementaires et/ou d’un texte d’application (telle qu’une prescription assurance) ; le niveau de surveillance d’un bâtiment peut être défini de la manière suivante :

  • Surveillance totale; surveillance généralisée de tous les volumes et locaux d’un bâtiment par une détection incendie.
  • Surveillance partielle; surveillance d’un ou plusieurs volumes ou locaux spécifiés d’un bâtiment par une détection incendie.
  • Surveillance locale; surveillance locale mise en place pour surveiller un équipement spécifique ou pour surveiller une zone spécifiquement désignée.
  • Chaque local faisant partie de la zone surveillée, au moins un détecteur doit être installé ; exception faite de locaux et zones ne nécessitant pas de surveillance, tels que :
    • Les sanitaires et ou les douches sous conditions,
    • Les gaines d’une section inférieure à 2m² sous conditions,
    • Les chambres de tirage de câbles inférieures à 2m²,
    • Les VTP inférieurs à 2m²,
    • Les quais de chargement non couverts, les coursives extérieures,
    • Les locaux protégés par un système d’extinction automatique, sous conditions
    • Les espaces dits « cachés » d’une hauteur inférieure ou égale à 0,8m ou supérieure à 0,8m sous conditions,

Quelques remarques supplémentaires :

  • Tous les composants constituant un SDI doivent satisfaire des critères de compatibilité techniques et de compatibilité système au travers d’associativités attestées du matériel central, l’E.C.S. avec autres composants du S.D.I. tels que ; les détecteurs automatiques, les déclencheurs manuels, etc.
  • Le niveau de surveillance d’un bâtiment peut être défini sous trois niveaux ; total, partielle ou locale.
  • La surface au plancher d’une zone de détection ne doit pas excéder 1600 m² et ne peut s’étendre au-delà d’une ZS.
  • Une zone ne peut englober qu’un niveau d’un bâtiment au maximum sauf si la zone est constituée par une cage d’escalier, un atrium, d’une gaine d’ascenseur ou structure similaire sous conditions.
  • Le S.D.I. doit être conçu de manière à limiter les conséquences d’un défaut, en respectant notamment les exigences suivantes :
    • Un défaut sur un circuit de détection (ou sur un câble d’alimentation en énergie) ne doit pas faire perdre plus d’un seul type de fonction (détection automatique ou détection manuelle ; ceci implique notamment l’impossibilité de mixer DA et DM sur une ligne de détection conventionnelle ou adressable ouverte et non rebouclée, et de prévoir une isolation en court-circuit entre DA et DM), plus de 32 points répartis sur un maximum de 32 ZD, plus d’un scénario de sécurité, plus de 1600m² de détection automatique,
    • Un circuit de détection ne doit pas comporter plus de 128 points ni couvrir plus de 6000m²,
    • Un défaut sur un câble d’interconnexion entre E.C.S. en réseau ne doit pas affecter le fonctionnement d’aucun E.C.S.,
    • Tous les câbles reliant directement l’E.C.S. au premier point (sur l’aller et le retour si rebouclé) doivent être en catégorie CR1 (au sens de la norme NFC 32-070) ; les autres portions seront en catégorie CR1 ou C2 sous conditions. Un même câble de doit pas être utilisé pour la réalisation de plus d’un circuit de détection ; de plus chaque conducteur doit avoir un diamètre minimal de 0,8mm et être de type rigide.
    • Respecter une différence de température de 15 à 35°C entre le seuil de déclenchement de la partie thermostatique d’un détecteur thermique et la température la plus élevée possible au voisinage du détecteur (température estivale et / ou liée à l’activité du local).
  • Se reporter aux prescriptions de la norme NF S 61-970 et/ou de la règle R7 pour prendre connaissance des autres exigences, notamment celles concernant les installations de détecteurs sous plafond avec des alvéoles, et l’installation de détecteur optique linéaire, détecteur par aspiration et détecteur de flamme.
  • D’une manière générale, il est nécessaire de respecter les prescriptions du constructeur du S.D.I. et de ses différents composants (E.C.S., détecteurs, etc.), les exigences réglementaires et règles de l’art.

Nombre et répartition des détecteurs

Surface maximale surveillée par un détecteur

Le nombre de détecteurs doit être déterminé de façon à ne pas dépasser certaines valeurs de la superficie surveillée par détecteur (« Amax »). Le tableau suivant indique la valeur de « Amax » en fonction de la surface « S » du plancher, de la hauteur « h » du local et de l’inclinaison I du plafond (*) ou de la toiture (**).

Type de détecteurSurface du local en m²Hauteur du local en mSurface maximale surveillée par détecteur
(« Amax ») et distance horizontale maximale (« D »)
entre tout point du plafond (ou de la toiture) et un détecteur
(*) : Angle que forment les versants de la toiture avec l’horizontale. On prendra la plus faible inclinaison dans les toitures à plusieurs pentes (toitures à redents par exemple).

(**) : Dans le cas où la face intérieure de la toiture constitue en même temps le plafond.

(***) : Les détecteurs thermique de classe C à G au sens de la norme EN54-5, ne sont pas utilisé pour la surveillance d’ambiance mais pour la surveillance d’objet ou d’équipement
I £ 20°20° < I £ 45°I > 45°
A max
en m²
D
en m
A max
en m²
D
en m
A max
en m²
D
en m
FuméeS ≤ 80h ≤ 12806,7807,2808
S > 80h ≤ 6605,8607,2609
6806,710081209,9
Thermique
Classe A1R
S ≤ 40h ≤ 7405,7405,7406,3
S > 40h ≤ 7304,4405,7507,1
Thermique
Autre classe (***)
S ≤ 40h ≤ 4244,6244,6244,6
S > 40h ≤ 4183,6244,6305,7

Remarques : Les toitures en dôme ou en cintre peuvent être traitées comme des toitures inclinées à deux versants par les deux plans tangents aux 2/3 tiers de la hauteur du dôme ou du cintre.

Surface nominale surveillée par un détecteur

La surface (ou aire) nominal « An » surveillée par un détecteur est à pondérer par le facteur de risque (coefficient) « K » qui dépend de l’activité du local surveillé ; se reporter aux textes applicables à l’installation pour connaître le facteur « K » à appliquer.

La surface « An » se déduit de la surface « Amax » suivant le calcul suivant : An = K x Amax

D’une manière générale, la valeur du facteur « K » s’établit comme suit :

  • K = 1 pour les circulations horizontales, bureaux ou assimilés.
  • K = 0,3 pour les locaux à sommeil,
  • K = 0,6 pour les autres types de locaux.

Remarque ; le facteur de risque « K » ne s’applique pas au détecteur optique linéaire de fumée.

Indicateurs d’action externe

Devant permettre la localisation directe du volume concerné, un même indicateur d’action ne peut reporter que tout ou partie des informations feu issues des détecteurs automatiques d’un même volume ou d’une même ZDA. Son câblage doit être réalisé en câble de catégorie C2 au minimum (au sens de la norme NFC 32-070).