Innovation : Barrière coupe-feu pour façades ventilées et combles
Dans cet article, nous allons explorer en détail le système d’obturation coupe-feu pour lame d’air de façade ventilée FireBreather Cavity Barrier. Ce dispositif innovant est essentiel pour assurer la sécurité et la protection des bâtiments contre les incendies. Nous aborderons les principales caractéristiques de ce système, ainsi que les avantages qu’il offre en matière de prévention et de limitation de la propagation des flammes.
Découvrez comment ce système peut améliorer la sécurité incendie de votre bâtiment tout en préservant l’esthétique et la performance énergétique de votre façade ventilée.
SOMMAIRE
- Contexte
- Qu’est-ce-qu’une façade ventilée ?
- Les avantages d’une façade ventilée
- Rôle d’une façade ventilée lors d’un incendie
- Les dangers d’un feu dans la lame d’air
- Comment réduire le risque ?
- Solution : utilisation de barrières coupe-feu ventilées
- Comment fonctionne une barrière coupe-feu ?
- Choix d’une barrière coupe-feu ventilée efficace
- Quelle est la barrière coupe-feu la plus efficace ?
- Normes et tests du produit FireBreather Cavity Barrier
- Conclusion
1. CONTEXTE
Les incendies qui se propagent sous le revêtement de la façade représentent un défi majeur pour les pompiers, car il est difficile d’identifier d’où provient vraiment le feu puis d’y accéder.
La conception des façades joue donc un rôle primordial dans la protection incendie. Les façades ventilées, en particulier, créent un effet de cheminée (tirage thermique) qui accélère la propagation du feu au niveaux supérieurs.
Jusqu’à présent, peu de solutions de sécurité incendie pratique ont été trouvées pour permettre d’aérer les lames d’air d’une façade ventilée tout en permettant de bloquer la flamme en situation d’incendie. Dans le cadre de la réhabilitation de bâtiments ou de construction neuves, les façades multiples double peau sont de plus en plus souvent utilisées. Leur conception permet de répondre aux exigences de la RT 2012.
L’incendie de la tour GRENFELL à Londres en 2017, qui a fait 72 morts, a mis les projecteurs sur des manquements de la sécurité incendie des façades, et spécialement sur les façades des immeubles de grande hauteur (IGH).
Plusieurs études de bureaux indépendants ont été réalisées, ces investigations ont conduit à une remise en question de certains aspects de la protection des façades dans le monde.
2. QU’EST-CE QU’UNE FACADE VENTILÉE ?
Une façade ventilée est un système constructif qui ménage un espace (une lame d’air) entre l’isolation et le dos du bardage. Ouvert en haut et en pied de façade et associé aux joints ouverts du revêtement, cette lame d’air assure la ventilation naturelle de la façade.
Ce procédé peut être considéré comme un « imperméable », qui protège le bâtiment des intempéries, tout en garantissant un climat intérieur confortable.
3. LES AVANTAGES D’UNE FACADE VENTILÉE
- Protection contre la condensation et les moisissures : Rien ne s’oppose à la diffusion de la vapeur, il n’y a pas de problèmes de moisissures et d’humidité, car la façade est « auto-respirante ».
- Protection thermique en hiver : L’isolation thermique située à l’extérieure du bâtiment permet une isolation intégrale, sans ponts thermiques au niveau du nez-de-dalle et des parois de séparation. Les équerres/étriers pénétrant l’isolant n’étant qu’un nombre faible de ponts thermiques ponctuels.
- Accumulation de la chaleur à l’intérieur : La masse d’accumulation thermique dans les parois et les plafonds amortissent les variations de températures, améliorant ainsi le confort dans les pièces.
- Protection thermique en été : L’isolation thermique extérieure protège contre la chaleur estivale. La lame d’air permet de ventiler vers le haut la chaleur excessive
- Protection du mur porteur : L’isolation thermique extérieure protège des fissures dues aux fluctuations de températures. Le bardage se dilate librement et évite le contact direct entre le mur et les changements climatiques, améliorant ainsi la durabilité du bâtiment.
- Protection contre la pluie : L’évacuation de l’eau dans la cavité et l’évaporation de toute autre humidité se fait par l’espace de ventilation. Si la façade est mouillée dans la lame d’air à cause des joints ouverts, alors l’humidité s’évapore naturellement grâce à la ventilation de la lame d’air.
4. ROLE D’UNE FACADE VENTILÉE LORS D’UN INCENDIE
Les systèmes modernes de bardage ventilés sont devenus l’un des choix privilégiés pour les structures de grande hauteur sur le plan international, offrant une flexibilité de conception ainsi qu’une protection contre les intempéries. Une libre circulation de l’air derrière le revêtement est nécessaire pour garder la cavité sèche, mais cela fait également de la façade l’un des éléments les plus vulnérables d’un bâtiment en cas d’incendie.
Le rôle d’une façade ventilée est de ne pas propager le feu et les gaz chauds d’une zone à l’autre, grâce au compartimentage de la lame d’air. La façade doit aussi rester structurellement intacte pendant une durée raisonnable lorsqu’elle est exposée au feu. La propagation des flammes à l’intérieur du mur doit être limitée ; et le risque de propagation des flammes à la surface de la façade du bâtiment doit être limité. La façade doit aussi limiter la possible chute de matériaux.
Pour réaliser une façade ventilée, plusieurs considérations doivent être étudiées telles que l’utilisation de matériaux combustibles, et le fait de limiter ou stopper le feu dans les cavités de la construction. Il existe des systèmes de protection actifs tels que les sprinklers extérieurs, parfois utilisés dans les zones à très forte végétation, comme en Australie. Ils s’avèrent insuffisants.
C’est pour toutes ces raisons que la sécurité incendie doit être assurée principalement par des systèmes passifs sans pièces mécaniques mobiles, détecteurs ou activation et gardant à l’esprit la durée de vie de la construction.
La résistance au feu fait partie intégrante de l’enveloppe du bâtiment.
5. LES DANGERS D’UN FEU DANS LA LAME D’AIR
En raison de l’effet cheminée, le feu dans la lame d’air derrière le bardage peut se propager très rapidement.
À mesure que l’oxygène dans la lame d’air est consommé, le feu recherche davantage d’oxygène et se déplace rapidement vers le haut.
La propagation du feu uniquement à l’extérieur du revêtement n’est souvent pas si critique, tandis que le feu qui se propage dans la lame d’air derrière le bardage peut se propager 5 à 10 fois plus vite dans le même laps de temps en raison de l’effet cheminée dans la lame d’air, par rapport au feu à l’extérieur. Des vitesses allant jusqu’à 8 mètres par minute ont été mesurées.
Un embrasement dans une pièce peut faire éclater le feu par une fenêtre. Les flammes et les gaz chauds qui s’échappent par l’ouverture d’une fenêtre suffisent à provoquer la propagation du feu aux étages supérieurs. Le leapfrog est ce mécanisme de propagation du feu qui se propage d’étages en étages.
Quand bien même la cavité est totalement incombustible, la portée étendue des flammes créées dans la “cheminée” peut entrainer la propagation du feu aux niveaux supérieurs via les fenêtres et autres ouvertures.
6. COMMENT RÉDUIRE LE RISQUE ?
Les incendies qui se propagent dans les façades de bâtiments par le biais de matériaux combustibles sur les façades ne sont pas si courants, mais ils peuvent avoir des conséquences considérables tant matérielles que humaines.
Par conséquent, un système de façade comprenant des matériaux de revêtement non combustibles, ainsi qu’un compartimentage efficace de la lame d’air réduisent grandement les risques.
Pour citer deux exemples d’incendie impliquant des matériaux combustibles :
- La tour GRENFELL à Londres en 2017 impliquant des panneaux composites en aluminium avec un noyau PIR combustible ;
- La tour du centre de télévision culturelle à Pékin en 2009, où les tours ont pris feu en 20 minutes en raison de la combinaison de panneaux en alliage de titane-zinc avec un remplissage en polystyrène extrudé (XPS) et l’absence de barrières coupe-feu dans la lame d’air.
7. SOLUTION : UTILISATION DE BARRIERES COUPE-FEU VENTILÉES
L’un des principaux défis est de s’assurer de la respirabilité du bâtiment, ainsi que de sa capacité à prévenir le passage du feu et de la fumée à travers la lame d’air.
Pour empêcher la propagation verticale du feu dans la façade, les barrières coupe-feu, aussi appelées obturateurs, sont indispensables. Elles assurent le compartimentage de l’ensemble du bâtiment. Ces barrières s’installent dans la lame d’air, horizontalement à chaque étage. Fixées mécaniquement sur le mur de la façade ces barrières coupe-feu assurent la ventilation naturelle et en cas d’incendie arrêtent et délimitent la propagation des flammes et des gaz chauds.
Les barrières ou obturateurs permettront de maintenir le bon état de la lame d’air dans des circonstances normales mais l’obtureront en cas d’incendie.
Les barrières coupe-feu sont composées de matériaux résistant au feu et intumescents. Il est important que le matériau en expansion ne tombe pas.
8. COMMENT FONCTIONNE UNE BARRIERE COUPE-FEU ?
Un des éléments clé d’un système d’obturation de lame d’air est le matériau intumescent qui s’expanse à la suite d’une exposition aux fortes températures. Les matériaux intumescents sont fréquemment utilisés dans les produits de construction pour maintenir ou rétablir la résistance au feu, par exemple dans les murs, les planchers et les plafonds.
En cas d’incendie, un produit intumescent s’expanse, scelle la cavité et bloque la propagation du feu dans la construction. L’obturateur bien installé doit empêcher le passage du feu dans la lame d’air afin que le seul développement du feu soit à l’extérieur et non pas des deux côtés du bardage.
Cela permet de maintenir la température et l’étendue de l’incendie sur la façade, et de réduire considérablement le risque de propagation du feu aux autres compartiments par l’effet de tirage thermique ou effet cheminée.
9. CHOIX D’UNE BARRIERE COUPE-FEU VENTILÉE EFFICACE
La sélection d’une barrière coupe-feu ventilée se base sur plusieurs exigences car le produit doit :
- Avoir une certification d’intégrité et d’isolation.
- Maintenir la lame d’air et la ventilation verticale à l’état ouvert en temps normal.
- Assurer la fermeture (obturation) de la lame d’air complète en cas d’incendie.
- L’obturateur ne doit à aucun moment laisser passer les flammes. À noter que les essais et tests actuellement en vigueur ne documentent pas l’état « ouvert ou fermé » de la lame d’air pendant les 5 premières minutes.
- Résister à l’impact direct des flammes.
- Empêcher les braises de pénétrer dans la lame d’air.
- Être fixé mécaniquement de manière à ne pas tomber pendant un incendie.
- Ne pas s’émietter pendant un incendie.
- Empêcher les gouttelettes et particules enflammées de propager le feu vers le bas.
- Maintenir les performances pendant toute la durée de vie du bâtiment.
- Justifier des attestations et appréciations, librement accessibles.
- De préférence, être testé par une tierce partie : test de façade à échelle réelle, par exemple.
10. QUELLE EST LA BARRIERE COUPE-FEU LA PLUS EFFICACE ?
La barrière FireBreather Cavity Barrier que nous proposons est la meilleure solution de ventilation et de protection passive contre le feu de façade.
Qu’est-ce qui fait de ce produit la solution la plus efficace ?
– Compartimentage et protection du joint mur-plancher (A) ;
– Compartimentage de la lame d’air et protection des fenêtres (B) ;
– Limite la propagation du feu sur l’extérieur de la façade, comme l’exigent les tests de façade (C) ;
– Bloque les flammes même à l’état ouvert : à noter que les autres barrières coupe-feu du marché permettent aux flammes de passer ;
– Pas de feu couvant pendant l’incendie – Le FB Cavity Barrier reste en place ;
– Pas de PVC ou de plastique pouvant former des gouttelettes et particules enflammées qui propagent des feux vers le bas ;
– Bloque les attaques de braises et sautes de feu ;
– Bloque les oiseaux, les rongeurs et les insectes de plus de 2 mm.
Le système d’obturation FB Cavity Barrier est le seul sur le marché ayant un effet coupe-feu instantané, tandis que tous les autres produits nécessitent jusqu’à plusieurs minutes pour s’expanser et obturer la lame d’air. Lorsque l’on connait la vitesse à laquelle un incendie peut se propager dans une cavité, l’arrêt immédiat des flammes devient une caractéristique essentielle d’un système d’obturation.
Dès lors que le FB Cavity Barrier empêche tout feu caché dans la lame d’air, la seule façon pour le feu de se propager est via les surfaces extérieures des panneaux (C). Les flammes (C) ne sont plus supportées par la torche (B) émanant de partie haute de la lame d’air, ce qui réduit le risque de propagation au niveaux supérieurs.
Puisqu’ il n’y a pas de feu caché, la combustion sur l’unique face extérieure s’effectue plus lentement. L’absence d’incendie interne caché signifie également une lutte plus efficace contre le feu.
FireBreather Cavity Barrier est installée à gauche. A droite, une technologie coupe-feu différente.
Nous constatons que FireBreather Cavity Barrier stoppe les flammes dès la première seconde, tandis que la technologie alternative laisse passer les flammes pendant de nombreuses secondes avant de refermer la cavité.
Les premières secondes sont décisives pour assurer aucune inflammation de matériau dans la façade, et stopper immédiatement l’effet de tirage thermique qui est une des causes de propagation de feu.
11. NORMES ET TESTS DU PRODUIT FB CAVITY BARRIER
La sécurité incendie des façades commence dès la phase de conception. Avec les autres disciplines techniques, l’architecte doit s’assurer que les performances techniques requises ainsi que l’aspect esthétique du projet sont respectés.
L’utilisation de produits et de technologies certifiés est importante.
Chaque composant du système de façade doit être testé soit pour mesurer sa réaction au feu, soit pour mesurer sa résistance au feu s’agissant des produits de séparation tels les obturateurs de lame d’air. Pour ceux-ci, il peut s’agir par exemple d’être conforme à la norme EN 1366-4 pour les joints linéaires.
Les tests appropriés, la certification de l’installation et la construction du système sont très importants, de sorte que l’ensemble du système de façade soit soumis à un test de résistance au feu de grande échelle, tel que SP105, BS 8414, Lepir2, NFPA 285, DIN 4102 ou similaire.
NORME EN 1366-4 RESISTANCE AU FEU
La barrière coupe-feu FireBreather Cavity Barrier est testées conformément à la norme EN 1366-4. Cette norme européenne spécifie une méthode de détermination de la résistance au feu des joints linéaires en fonction de leur utilisation finale prévue. Elle est aussi utilisée conjointement avec la norme EN 1363-1.
Les thermocouples sont placés sur les parties haute et basse de l’élément métallique du système d’obturation. Pendant la durée de l’essai, afin de remplir les critères d’intégrité et d’isolation :
– Aucune flamme ne peut traverser la barrière FireBreather Cavity Barrier
– La température ne doit pas augmenter de plus de 140°C en moyenne ou de 180°C pour un seul thermocouple.
– La barrière coupe-feu FireBreather Cavity Barrier a un indice de résistance au feu de EI90 pour toute la durée du test, y compris les 5 premières minutes. En outre, aucune flamme ne passe lors d’un test d’exposition soudaine aux flammes comme celui de l’ASTM 2912.
NORME ASTM 2912 RÉSISTANCE A LA FLAMME
Cette norme de test appliquée aux produits coupe-feu non mécaniques à l’état ouvert utilisés dans les constructions ventilées, évalue la capacité de ces produits à limiter le passage des gaz chauds, des flammes et des rayonnements thermiques.
Cette méthode met en œuvre une exposition au feu directe et soudaine aux flammes, produisant des gaz chauds et des rayonnements thermiques.
TEST DE FACADE A GRANDE ECHELLE
Il existe un grand nombre de tests de façade à grande échelle – au moins 12 rien qu’en Europe, tous avec des caractéristiques différentes telles que la géométrie des murs, les ouvertures de ventilation, la répartition du flux de chaleur et la quantité de combustible, le type d’exposition au feu (bois, heptane, propane), l’utilisation de fenêtres, ainsi que les critères de mesure tels que les limites de température, la propagation des flammes, les chutes de pièces, etc.
Historiquement, il y a eu des tentatives d’harmonisation des normes de test de façades. Dernièrement, la Commission Européenne a lancé sa propre initiative. Le résultat final devrait être un système harmonisé de test et de classification de la performance des façades contre l’incendie, basé sur un test qui reflète les risques réels de sécurité. Il n’y a aucune raison que ces travaux soient limités à certaines régions du monde alors que le problème de la performance au feu des façades et de son évaluation est global.
La barrière coupe-feu FB Cavity Barrier a passé de nombreux tests de façade à grande échelle réalisés par des tiers, tels que SP 105, Lepir2 et BS 8414.
12. CONCLUSION
La FIREBREATHER CAVITY BARRIER est utilisée pour l’obturation de la lame d’air d’une façade ventilée pour les E.R.P. et bâtiments d’habitation de 3ème et 4ème famille.
La FIREBREATHER CAVITY BARRIER est le seul produit sur le marché qui offrent une résistance au feu instantanée et durable de 30, 60 ou 90 minutes tout en permettant la ventilation.
Pour commander le système d’obturation coupe-feu pour lame d’air de façade ventilée et combles le plus performant au monde consulter la fiche produit du FIREBREATHER CAVITY BARRIER