Le critère du désenfumage des bâtiments n'est pas l'élimination complète de la fumée. C'est qu'une couche tenable soit conservée du sol jusqu'à une hauteur définie pendant toute la durée de l'évacuation : limites de visibilité, de température et de concentration en gaz.
Dans un atrium : conserver la stratification
Le panache qui s'élève du foyer entraîne l'air environnant en grossissant. À mesure que la couche de fumée au plafond s'épaissit, sa limite inférieure descend.
Le travail du système d'extraction est de maintenir cette limite inférieure au-dessus de la hauteur critique. Il y a ici un piège contre-intuitif : augmenter le débit d'extraction au-delà du nécessaire fait du mal. Une extraction excessive aspire de l'air propre situé sous la couche de fumée (plugholing) et c'est de l'air propre qui est extrait au lieu de la fumée ; la couche ne s'amincit pas, elle se mélange.
Le nombre de points d'extraction, leur espacement et le débit de chacun font donc l'objet d'un calcul — une seule grande ouverture est pire que plusieurs réparties.
Dans un parc de stationnement : un autre problème
Les plafonds y sont bas ; conserver une couche stratifiée n'est en général pas possible. L'objectif change : pousser la fumée dans une direction définie et garder libre le cheminement d'attaque des secours.
C'est un problème de quantité de mouvement résolu avec des ventilateurs à jet, de la même famille que la vitesse critique dans les feux de tunnel : trop peu de vitesse et la fumée reflue, trop et la stratification est entièrement détruite.
Modélisation
La courbe de croissance du feu est une donnée d'entrée. La façon dont le débit calorifique croît dans le temps est définie par le scénario et fixe directement le résultat.
La flottabilité domine, Boussinesq ne vaut pas. L'écart de température est de plusieurs centaines de degrés. Voir la note sur la convection naturelle.
Rayonnement et suie. Le critère de visibilité dépend de la concentration en suie, et le rayonnement fixe la vitesse à laquelle la couche de fumée se refroidit. Voir la note sur le rayonnement.
Ne pas oublier l'air de compensation. Tant que l'on n'a pas défini d'où vient l'air extrait, la solution n'est pas physique ; le cheminement de l'air neuf fait partie du modèle.
Références
- Wu, Y. & Bakar, M. Z. A. (2000). Control of smoke flow in tunnel fires using longitudinal ventilation systems — a study of the critical velocity. Fire Safety Journal, 35(4), 363–390. DOI: 10.1016/S0379-7112(00)00031-X
- National Fire Protection Association. NFPA 502 — Standard for Road Tunnels, Bridges, and Other Limited Access Highways. NFPA, Quincy, MA.