1. Laboratoire Central
Résultats des mesures effectuées sur les caissons
Essais au SDIS 35
Essais au Fort de Villeneuve-Saint-Georges (94)
1
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

2. Caisson non-isolé Plan
• configurations testées
• résultats préliminaires
• exploitation des résultats
• variantes testées
• quelques chiffres clés
2
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3. Caisson non-isolé Configurations testées
• Essai 1 : calage chronologie, prise en main de l'essai
20/09 vers 11h 00
• Essai 2 : premier essai de référence (répétabilité)
20/09 vers 14 h 25
• Essai 3 : second essai de référence (répétabilité)
20/09 vers 16 h 15
• Essai 4 : troisième essai de référence (répétabilité)
20/09 vers 17 h 35
• Essai 5 : ouverture exutoire prolongée entre les deux phases
21/09 vers 10 h 30
• Essai 6 : battant latéral ouvert pendant tout l'essai
21/09 vers 11 h 50
3
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4. Caisson non-isolé Configurations testées :
chronologie
Chronologie des actions de conduite du brûlage 20 septembre 2012
A CTI ONS TEMPS r éf ér ence t emps du 20 sept embr e 21- sept
Phase d' obser v at ion Théorie matin après midi après midi après midi matin matin
Alumage 0 0 0 0 0 0 0 0
Fermeture exutoire 2 min 2 min 2 min 1,36 min 1,36min 2 min 1,21
2,3
Fermeture porte arrière 2,35 min 4,25 min 2,05 min 1,50 min 1,50min 2,50min 4min
4,38
ouverture exutoire 1,05 min 1 min 45 s 45 s 42 1min 5,2
5,32
fermeture exutoire 17 s 8s 15 s 5s 50s 5,49
6,2
ouverture porte arrière 5s 36 s 2s 5s 5s 50s 6,3
6,55
Sortie arrière des stagiaires 1,48 min 1,50 min 1,10 min 1,10 min 1,13 min 2min 7,3
7,53
Fermeture porte arrière 35 s 35 s 35 s 35 s 35 s 35s 8,21 1,10 min
ouverture porte latérale 25 s 10 s 0s 0s 0
Phase d' at t aque Théorie 1 er 2 eme 3 eme 4 eme 5 eme 6 eme 7 eme
binôme
ouverture porte arrière 1,30 min 1,30 min 1 min 1 min 1 min 1min
(Test plafond )
fermeture porte arrière 25 s 25 s 25 s 25 s 25 s 25 s
impulsion 20 s 20 s 20 s 20 s 18 s 20 s
(ouverture exutoire)
(fermeture exutoire)
ouverture porte arrière 20 s 10 s 10 s 10 s 10 s 10 s
fermeture porte arrière 15 s 15 s 15 s 15 s 15 s fin
durée d'exercice 21 min orientation vent: direction ouest 280 °
4
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5. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
Nécessité de simplifier l'analyse des données ...
5
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6. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
Durée des essais entre 22 et 27 minutes
6 rotations de stagiaires durant la phase d’engagement
Porte arrière pratiquement toujours fermée
Amenée d’air par le battant inférieur de la porte latérale
gauche
Exutoire manœuvré uniquement pour évacuer la vapeur
d’eau
6
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7. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
Répétabilité :
sur le
démarrage du
foyer
Lié à :
-redémarrage
à chaud
- sens du vent
- humidité
- config. Foyer
de démarrage
7
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8. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
Répétabilité
8
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9. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
Vidéo : cliquez sur la zone verte
9
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10. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
Caractérisation de la
veine d'air & symétrie
des mesures …
10
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11. Caisson non-isolé Résultats préliminaires
À l’exception de l’angle
mort à gauche en
entrant
11
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12. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
Températures longitudinales
Thermocouples derrière l’écran de
cantonnement
12
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13. Caisson non-isolé Exploitation des résultats :
Températures longitudinales
Graphe partie basse
13
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14. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
Flux thermiques
Fluxmètre central enregistre les valeurs les plus importantes
14
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15. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
Températures à la porte
Plusieurs portes brûlées
pendant les essais…
Malgré ces niveaux, test
d’engagement depuis la
porte concluant
MAIS les thermocouples en
face des surfaces de fuite
15
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

16. Caisson non-isolé Exploitation des résultats
Développement typique (phase d’observation)
Ouverture/Fermeture Ouverture/ Fermeture Fermeture
exutoire fermeture porte arrière ouvrant latéral
porte arrière
Fermeture
porte
arrière
Fermeture
exutoire
16
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17. Caisson non-isolé Exploitation des résultats :
Description d'une séquence type
Phase d'observation du foyer
Vidéo : cliquez sur l’image
17
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18. Caisson non-isolé Exploitation des résultats :
Description d'une séquence type
Phases d'engagement
Ouverture/fermeture
porte arrière
18
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

19. Caisson non-isolé Exploitation des résultats :
Phase d’engagement
Vidéo : cliquez sur l’image
19
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20. Exploitation des mesures :
Caisson non-isolé
Écrans de cantonnement
2 écrans :
- près du foyer (baissé
seulement pour la phase
d’observation)
- entre les arbres ED1 et ED2
(fixe, à ～ 1,50 m de la
porte arrière)
20
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

21. Caisson non-isolé Exploitation des mesures : écran
de cantonnement fixe
Confirmation de l’objectif
de sécurité :
forte diminution des
températures et du flux
21
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22. Caisson non-isolé Exploitation des mesures : Chute
des panneaux latéraux
22
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23. Caisson non-isolé
Variantes testées
23
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24. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
ouverture prolongée de l'exutoire
ESSAI 5
Vidéo : cliquez sur l’image
24
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25. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
ouverture prolongée de l'exutoire
ESSAI 5
Impact limité au niveau
thermique
Destruction du plafond de
fumée
25
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

26. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
Développement du foyer ouvrant
latéral ouvert ESSAI 6 Flux thermiques essai 3
FLT1 [kW/m²]
35 FLT2 [kW/m²]
FLT3 [KW/m²]
30
25
Flux (kW/m² )
20
15
10
5
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Temps (s)
26
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27. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :ESSAI 6
Vidéo : cliquez sur l’image
27
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

28. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
Développement du foyer ouvrant
latéral ouvert ESSAI 6
Vidéo : cliquez sur l’image
28
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

29. Caisson non-isolé Exploitation des mesures :
Développement du foyer ouvrant
latéral ouvert ESSAI 6
Cette configuration induit :
- les plus hautes
températures et flux
- une faible production
de fumée
- un gain en visibilité
négligeable
29
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

30. Quelques chiffres clés ...
essais en caisson non-isolé
6 brûlages réalisés
Masse totale du foyer de démarrage : 58,6kg
Masse totale du foyer cible : 190,3kg
70 thermocouples installés
3 fluxmètres
2 sondes de Pitot
Flux thermique maximum mesuré : 30 kW/m2
Température maximale mesurée à 2,10 m : 850°C
Température maximale mesurée à 0,90 m : 500°C
30
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

31. Conclusions des essais
• meilleure caractérisation et quantification des effets
dans le caisson
• essai très majorant  caisson poussé vers des niveaux
très élevés
• importance de la maîtrise de l’outils par les formateurs
• pistes intéressantes concernant la surface
caractéristique de l’amenée et l’influence de l’exutoire
• validation de critères d’engagement
31
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

32. Modélisation
Vidéo : cliquez sur l’image
32
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33. Essais réalisés en caisson isolé
Février 2013
33
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

34. Historique et cadre d’intervention
Achat d’un caisson flashover par la BSPP,
difficultés rencontrées lors de son utilisation,
aide à la mise au point d’une séquence de formation.
Objectifs de formation définis par la BSPP,
évaluation des phénomènes physiques par le LCPP,
mesure des conditions thermiques par le LCPP,
suggestions d’amélioration par le LCPP.
Accord cadre BSPP/LCPP.
34
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

35. Problématique
En utilisant le foyer prescrit par le constructeur :
• chaleur intense ressentie par les formateurs,
• endommagement de materiel d’intervention,
• objectifs pédagogiques partiellement atteints :
- lecture des fumées,
- observation d’un rollover.
35
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36. Présentation du caisson
BSPP
36
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

37. Différences avec le caisson SDIS35
• Isolation
37
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38. Différences avec le caisson SDIS35
BSPP
38
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

39. Différences avec le caisson SDIS35
• Isolation,
• écrans de cantonnement
39
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40. Différences avec le caisson SDIS 35
Vers l’exutoire
BSPP
Ecran
Zone
de feu
40
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41. Différences avec le caisson SDIS35
SDIS 35
Ecran exutoire
Ecran
41
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42. Différences avec le caisson SDIS35
• Isolation,
• écrans de cantonnement,
• rideau de sécurité
42
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

43. Différences avec le caisson SDIS35
BSPP
Rideau
43
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44. Différences avec le caisson SDIS35
• Isolation,
• écrans de cantonnement,
• rideau de sécurité,
• porte latérale à unique battant
44
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45. Différences avec le caisson SDIS35
BSPP
SDIS 35
45
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46. Différences avec le caisson SDIS35
• Isolation,
• écrans de cantonnement,
• rideau de sécurité,
• porte latérale à unique battant,
• exutoire
46
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

47. Différences avec le caisson SDIS35
BSPP
Exutoire
Exutoire
SDIS 35
47
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48. Différences avec le caisson SDIS35
• Isolation,
• écrans de cantonnement,
• rideau de sécurité,
• porte latérale à unique battant,
• exutoire,
• foyer
48
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

49. Différences avec le caisson SDIS35
SDIS 35
BSPP
49
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50. Différences avec le protocole du SDIS35
• Pas de chronologie figée mais à affiner,
• utilisation de l’exutoire,
• phase d’observation uniquement.
Points de mesure
• position des fluxmètres,
• position de l’arbre 3 et du dernier thermocouple,
• position des vidéos,
• mesure de concentrations en O2, CO et CO2.
50
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

51. Disposition des capteurs
HD
(z=2,1 m)
BD
(z=0,9 m)
ED1 ED2 ED3
Sur la hauteur :
de 0,6 à 2,4 m, tous les 30 cm
51
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52. Essai de référence
Reproduit trois fois
52
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

53. Configuration retenue
Disposition du foyer
53
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

54. Configuration retenue
Masse de combustible et dimensions
• Foyer de démarrage – Masse moyenne ≈ 5 kg
papier + cagette
• Masse de bois = 52,7 kg
chevrons + plaques horizontales et verticales
• Dimensions :
grande plaque = 1,25 x 1,5 m2
petite plaque = 0,5 x 1,25 m2
54
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

55. Reproductibilité
55
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

56. Reproductibilité
56
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

57. Symétrie Gauche/Droite
57
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

58. Essai de référence
• Essai dure environ 900 s ~ 15 min,
• trois fermetures de la porte arrière,
• correspondant à l’observation de trois roll-overs,
• pas de phase d’engagement,
• uniquement des phases d’observation.
Vent dirigé de l’arrière vers l’avant du
caisson
58
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59. Essai de référence
59
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60. Essai de référence
Séquence type
60
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61. Essai de référence
Séquence type
61
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

62. Essai de référence
Séquence type
62
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63. Essai de référence
Séquence type
63
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

64. Essai de référence
Séquence type
sequence.wmv
Vidéo : cliquez sur le lien
64
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65. Essai de référence
65
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

66. Variante d’essai
Demi-ouverture de la porte arrière
66
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

67. Variante d’essai
Demi-ouverture de la porte arrière
67
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

68. Variante d’essai
Demi-ouverture de la porte arrière
68
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

69. Effet du 1er écran de cantonnement
69
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

70. Écran de cantonnement
Il permet de créer un réservoir de
gaz de pyrolyse/combustion.
Cependant :
• proche du rideau de protection,
• double cantonnement gène la
lecture des fumées.
Réalisation d’un essai avec
et sans cantonnement.
70
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

71. Écran de cantonnement
Avec | Sans
71
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

72. Disposition du foyer
73
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

73. Disposition du foyer
74
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

74. Disposition du foyer
Vidéo : cliquez sur l’image
75
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

75. Disposition du foyer
non-collé
collé
non-collé
collé
76
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

76. Échauffement du caisson
En supposant que la solicitation thermique en
rayonnement, convection et conduction est
identique sur un élément surfacique du caisson, la
part re-rayonnée s’exprime selon :
 rr = εσ (Tsurface − T∞4 )
q " 4
Un élément surfacique à une température de :
- 100 °C re-rayonne 475 W/m2
- 200 °C re-rayonne 1 700 W/m2
- 300 °C re-rayonne 4 000 W/m2
77
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

77. Échauffement du caisson
78
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

78. Quelques chiffres clés
Caisson non-isolé
• 6 brûlages réalisés
• masse totale du foyer de démarrage : 58,6 kg
• masse totale du foyer cible : 190,3 kg
Caisson isolé
• 70 thermocouples installés
•10 brûlages réalisés
• 3 fluxmètres
• masse totale du foyer de démarrage : 5 kg
• 2 sondes de Pitot
• masse totale du foyer cible : 52,7 kg
o Flux thermique max : 30kW/m 2
• 80 thermocouples installés
o température max à 2,40 m : 850˚C
• 2 fluxmètres
o température max à 0,90 m : 500 ˚C
• 1 mesure O2, CO, CO2
oFlux thermique max : 21kW/m2
otempérature max à 2,40 m : 500 ˚C
otempérature max à 0,90 m : 285 ˚C
80
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

79. Conclusions
L’intrumentation a permis :
o d’aider à affiner la chronologie d’une séance de formation,
o d’associer une “réponse” quantifiée à une action
des formateurs ou une modification du foyer,
o de quantifier une partie des sollicitations thermiques
reçues par les formateurs et les stagiaires,
o de montrer la reproductibilité de l’essai.
81
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

80. Conclusions générales sur nos essais caisson
o pas de reproductibilité possible
sur le démarrage du foyer
o excellente reproductibilité sur la phase
d’engagement (ou d’observation des roll-over)
 importance de la maîtrise par l’instructeur
de la lecture des phénomènes
o réflexion à mener sur les surfaces
et dispositions de foyers
82
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

81. Conclusions générales sur nos essais caisson
o importance de la prise en compte des écrans
 près du foyer, sur la phase de développement
 près de la zone stagiaire, pendant
l’engagement
o peu d’informations sur l’influence de la météo
o optimisation possible de certains paramètres
par le biais de la modélisation numérique
o données utilisables dans le cadre de la rédaction
d’un GNR
83
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

82. Définition du besoin
• objectif pédagogique,
• familiarisation des instructeurs avec le caisson,
• isolation,
• type de porte,
• nombre et position des écrans de cantonnement,
• type et position des matériels de mesure,
• type de foyer (épaisseur des plaques par ex.),
• mode de fixation du combustible.
84
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013

83. Merci de votre attention
Contacts:
Aurélien THIRY
Mathieu SUZANNE
aurelien.thiry@interieur.gouv.fr
mathieu.suzanne@interieur.gouv.fr
85
Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 2013