Le réseau sprinkler
Objectif : Etre capable de dimensionner et d’installer un système de sécurité incendie automatique de type sprinkler.
On vous demande :
1) De connaitre les principaux élément d’un réseau sprinkler
2) De savoir dimensionner un réseau sprinkler
3) De choisir un surpresseur adapté à la situation
On vous donne :
Divers schéma
Un catalogue fournisseur
On exige :
La compréhension des calculs
Le choix du surpresseur est correct
DEFINITIONS :
De l’anglais sprinkler. Il désigne la tête d’arrosage.
L’installation sprinkler se compose donc de têtes, de canalisations, d’un ou plusieurs postes de contrôle et d’une source d’eau. L’objectif de l’installation est d’arroser au-dessus du foyer d’incendie.
L’installation sprinkler est souvent classée dans la catégorie des installations fixes d’extinction automatique à eau.
Pourtant l’extinction n’est pas toujours l’objectif pour lequel l’installation a été dimensionnée. Les têtes sprinkler de type ESFR ont pour but d’éteindre.
Les objectifs complémentaires d’une installation sprinkler sont :
-Détecter les feux naissants soit par l’élément thermosensible constitutif de la tête sprinkler, soit par une détection électronique.
-Donner l’alerte localement et à distance.
-Arroser le foyer selon une des deux conceptions suivantes :
-contenir le foyer en attendant l’arrivée des équipes de secours ou des pompiers.
-éteindre le foyer.
Cela signifie que l’installation n’est pas dimensionnée pour éteindre. Il arrive parfois que l’extinction se produise quand même.
Le fonctionnement général d’une installation sprinkler sous eau repose sur une détection thermique à température fixe qui ouvre la tête en permettant à une première partie de l’eau de s’écouler, les canalisations étant sous pression. Ensuite le clapet du poste de contrôle s’ouvre en raison de la différence de pression entre l’aval et l’amont du réseau. La chute de pression engendre le démarrage du groupe de pompage et génère des alarmes. L’ouverture du poste et le démarrage du groupe de pompage assurent l’alimentation en eau et sa diffusion, de la réserve jusqu’à la tête et jusqu’au foyer, via le réseau.
Fusible Ampoule Têtes de sprinkler :
Tableau 1 : Températures selon couleur de l’ampoule
Températures (°C)
Couleur de l'ampoule
57
Orange
68
Rouge
79
Jaune
93-100
Vert
121-141
Bleu
163-182
Mauve
204/227/260/286/343
Noir
Tableau 2 : Températures selon couleur des étriers des fusibles
Températures (°C)
Couleur des étriers
57-77
Non coloré
80-107
Blanc
121-149
Bleu
163-191
Rouge
204-246 Vert
260-302
Orange
320-343
Noir
AGENT EXTINCTEUR :
L’agent extincteur est l’eau dans tous les cas. Il existe néanmoins des installations où des additifs sont ajoutés tels que :
-L’eau glycolée, qualifiée d’antigel
-L’eau dopée avec des agents tensio-actifs appelés AFFF ou A3F (agent formant un film flottant).Ces agents ou émulseurs sont utilisés dans le cas où des liquides inflammables sont présents.
L’eau est intéressante comme agent extincteur grâce à quatre caractéristiques fondamentales :
-L’eau est pratiquement le seul liquide qui ne brûle pas.
-L’eau est un élément présent partout.
-L’eau n’a aucun effet toxique ni pour l’homme, ni pour l’environnement.
-L’eau est capable d’absorber une grande quantité d’énergie.
Capacité calorifique : 4,18 kJ/kg Chaleur latente de vaporisation : 2 257 kJ/kg
En tant qu’agent extincteur, les actions de l’eau sont :
-Les débits et pressions d’alimentation suffisamment importants favorisent la pénétration de l’agent extincteur dans le foyer.
-L’effet d’étouffement provoqué par la brusque formation de vapeur d’eau qui enrichit l’atmosphère localement.
-L’effet de refroidissement c’est l’effet le plus important. Les caractéristiques de l’eau, nettement supérieures à celles d’autres liquides non inflammables, confèrent à l’eau un très fort pouvoir refroidissant. Le refroidissement est produit par les calories extraites au foyer pour réchauffer l’eau et la vaporiser.
Les installations sprinkler se décomposent en sous-systèmes comme suit :
-Les têtes SPK
-Les postes de contrôle
-Le groupe de pompage (dont le pressostat de démarrage)
-La réserve d’eau
-Le réseau de canalisations
-Les alarmes
Les différents types de postes de contrôle et donc d’installation sont :
Installation sous eau : c’est le cas le plus courant, il existe avec ou sans glycol (utilisé en cas de risque de gel). Le nombre de têtes par poste est limité à 1000, pour une surface maximale de 8000 m2.
Installation sous air : la partie aval du réseau est sous air comprimé jusqu’au poste de contrôle, le reste est sous eau. On utilise ces systèmes lorsqu’il y a des risques de gel ou lorsque que la température peut excéder 95°C.
Le nombre maximum de têtes de sprinkler est de 500.
Installation alternative : la partie aval du réseau est alternativement sous air et sous eau en fonction des saisons estivales et hivernales. Du fait de l’augmentation des risques de corrosion, ces postes ne sont plus montés sur des projets neufs mais peuvent être rencontrés sur des installations existantes.
Installation à préaction : elle se déclenche en deux temps pour éviter les dégâts des eaux : remplissage du réseau initialement sous air puis arrosage.
Installation déluge : les têtes sont ouvertes et ne possèdent pas d’élément thermosensible de détection donc l’installation est reliée à un système de détection parallèle aussi appelé réseau pilote. Le réseau pilote pouvant être remplacé par une détection incendie adéquate. Ces installations sont prévues pour protéger une installation, une cuve, un mur des effets d’un incendie.
- D’un clapet (A)
-D’une vanne d’arrêt (B)
- D’une vanne de vidange (C)
D’une vanne d’essai du dispositif d’alarme (D)
D’un pressostat d’alarme (E)
D’un manomètre amont et d’un manomètre enregistreur à bande (aval).
Une vanne d’essais située à un emplacement pénalisant du réseau (F)
-D’un gong d’alarme avec vanne d’isolement (G)
Solutions avec groupe de pompage :
Réservoir aérien et groupe de pompage.
Réservoir enterré et groupe de pompage.
Réservoir naturel (rivière, lac,...) et groupe de pompage.
Le réseau d'eau de ville avec surpresseur. Elles sont parfois autorisées sous conditions de vérifier la disponibilité permanente du débit et de la pression requises.
Groupe de pompage puisant dans un réservoir limité, réalimenté par l’eau de ville. Le volume du réservoir sera fonction des débits de l’eau de ville.
Solutions où la pression et le débit sont fournis sans groupe de pompage :
Les réservoirs sous pression.
Les réserves d'eau à charge gravitaire (surélevée).
Le réseau d'eau de ville où la pression et le débit ne nécessitent pas de surpresseur, même en cas de puisage par les services de secours.
La solution la plus classique est le cas du réservoir aérien avec un groupe de pompage.
Les groupes de pompages :
La pompe Jockey a pour but de maintenir la pression dans le réseau d’eau.
La pompe A : est une pompe dont la capacité est dite « limitée » elle doit être capable de fournir le besoin en eau de 5 têtes pendant 30 minutes. Elle n’est pas utilisée avec les têtes ESFR car elle n’est pas assez puissante.
La pompe B : est dite « inépuisable ». C’est une pompe, liée à une réserve de plus grande capacité, dont l’ensemble est destiné à couvrir les besoins en eau en termes de débit, de pression et de durée, définis par conception.
Le groupe de pompage doit assurer l’alimentation en eau, au débit et à la pression définis, pour le nombre dimensionné de têtes. Il reçoit un ordre de démarrage par l’un des deux pressostats de démarrage au moment de la chute de pression dans le réseau en amont du poste de contrôle.
Le réseau relie la réserve d’eau au groupe de pompage, du poste de contrôle jusqu’à l’ensemble des sprinklers : une canalisation principale ou collecteur se scinde en plusieurs canalisations plus petites, appelées antennes, qui alimentent les têtes.
Le réseau peut avoir différentes structures :
Une structure ramifiée : un collecteur principal alimente les antennes d’un seul côté.
Une structure maillée : deux collecteurs permettent aux antennes d’être alimentées à chacune des extrémités. L’un des collecteurs est alimenté par les antennes où aucune tête n’arrose.
Une structure bouclée : deux collecteurs alimentent chacun une des extrémités des antennes.
Collecteur Antennes Collecteur Principal Collecteur Tête ouverte Collecteur Principal Collecteur Principal
Structures des réseaux : ramifié, maillé et bouclé (de gauche à droite)
Le réseau est protégé, des chocs notamment, et possède son propre supportage adapté. Généralement le réseau est caractérisé par une pression de 8 à 10 bars.
Le réseau peut être composé d’une nappe unique de canalisations fixé au niveau du plafond ou de plusieurs nappes superposées.
Le dimensionnement du réseau :
Il se fait à partir de l'analyse du risque à protéger, est classifié de la façon suivante par la règle R1 de l'APSAD.
•Risque à faible potentiel calorifique (RFPC) : activités n'ayant un caractère ni industriel, ni commercial.
•Risques Courants (RC) : ils comprennent les activités industrielles et commerciales qui ne sont pas susceptibles de donner lieu, dans la phase initiale d'un incendie, à un feu de développement rapide et intense.
•Risques Très Dangereux (RTD) : activités de fabrication ou de stockage susceptibles de donner lieu, dans la phase initiale d'un incendie, à des feux de développement rapide et intense en raison de leur nature ou de leurs conditions de stockage. Exemples : industrie automobile, papeteries, logistique, etc.
•Risques Spéciaux (RS). Ils comprennent les risques pour lesquels une protection spécifique doit être mise en place, et pour lesquels le CNPP doit être consulté. Exemple : stockage de gaz, parfumeries.
-Pour les têtes conventionnelles et spray : une densité d’eau (l/m²/min) à appliquer sur une surface donnée appelée surface impliquée la densité d’eau est généralement située entre 2 à 35 litre/m2/min environ.
La surface impliquée varie selon les classes de risque.
Surface maximale théorique sur laquelle l'installation sera efficace (en débit et en pression).
La surface impliquée varie selon les classes de risque.
Densité x Surface impliquée = Débit
Application : vous devez créer dans cet entrepôt de type (RC) le système d’extinction automatique et présentant les caractéristiques suivantes :
-têtes conventionnelles surface impliquée la densité d’eau 7 litre/m2/min environ.
- alimenté par une cuve de stockage d’eau puisage à 3 m.
- perte de charge linéaire = 0.4 m par étage.
- pertes de charge singulière = 3 m pour les vannes et clapets et 4 m pour les têtes de sprinkler.
- pression demander au point le plus défavorisé = 8 bar.
HGR=7m
7 m
Si le surpresseur est en aspiration La source d’alimentation est une réserve d’eau quelconque située en dessous du surpresseur (puits).
HMT = HGA + HGR + JR + JS + Pr
1)Calculez la surface à couvrir en cas d’incendie dans l’entrepôt ?
7x8=56 m2 sur deux niveau soit 112 m2 au total.
2)Calculez le débit de l’installation ?
112x7=784l/min soit 784x60=47040l/h soit 47 m3/h.
3)Calculez la HMT ?
HMT= 3 m + 7 m + 0.8 m + 7 m + 80m = 97.8 MCE