Lutte contre l'incendie

La lutte contre l'incendie est une des missions des sapeurs-pompiers. Elle consiste à priver le feu d'un des trois éléments suivants essentiels à son maintien et faisant partie du triangle du feu : le combustible (bois, papier, essence, gaz, fumée, gaz de pyrolyse) ; le comburant (dioxygène contenu dans l'air, la plupart du temps) ; une énergie d'activation (étincelle, énergie thermique, source de chaleur).

vignette|Le triangle du feu.

Histoire

On attribue traditionnellement au savant grec Ctésibios, au , l'invention de la pompe aspirante et foulante. Imaginée sur ce principe, apparaît vers le début de notre ère la seringue romaine montée sur roues, que les siphonarii actionnaient avec des manivelles. Il faudra attendre le pour que ces manivelles soient remplacées par des soupapes et des pistons. En 1657, Hautsch de Nuremberg met au point une machine à laquelle, en 1672, le hollandais Jan Van der Heinde apporte un complément important : une tuyauterie de cuir flexible permettant de fournir de l'eau à distance. En 1699, Dumouriez du Perrier rapporte cette invention en Hollande, et la ville de Paris est équipée de douze pompes. Beckmann mentionne dans son Histoire des inventaires qu'en 1518 on se servait déjà à Augsbourg de pompes contre l'incendie. En 1661, le prêtre Michel de Saint-Martin, visitant les cités flamandes, s'émerveille d'y trouver des corps de pompiers organisés, ou « maîtres du feu ». Au , à Londres, les compagnies d'assurance contre l'incendie entretiennent chacune un corps de pompiers pour combattre le feu. Et un acte du Parlement de 1774 enjoint à chaque paroisse de la capitale d'avoir obligatoirement une voiture-pompe. Tout au long du , on s'efforcera de remplacer la force humaine par un moteur - à vapeur, à pétrole, à électricité. La première pompe à vapeur est mise au point par Braithwaite en 1829. Quand, en 1865, Londres crée une organisation de sapeurs-pompiers, le moteur à vapeur s'est généralisé. En France, c'est avec le siège de Paris, en 1870, qu'apparaît la première pompe à vapeur construite par Thirion. Et c'est peu avant le tournant du siècle qu'ont lieu les premiers essais de traction automobile pour les voitures-pompes. Les chevaux ne sont définitivement mis au rancart qu'en 1920.

Principaux incendies récents

Parmi les incendies graves les plus récents figurent notamment : Bangladesh - , quelque 120 morts ; Chine - , 58 morts : ; Chine - , 19 personnes tuées : le feu s'est déclaré dans un marché ; France - , 18 morts : à L'Haÿ-les-Roses, feu à une boîte aux lettres pour des querelles d'adolescentes ; Chine - , 18 morts : triporteur électrique garé au rez-de-chaussée qui a embrasé le bâtiment, construit sans permis ; France - , 17 morts : incendie criminel, boulevard Vincent Auriol à Paris ; Bahreïn - , 16 morts ; Azerbaïdjan - , 15 morts ; Russie - , 15 personnes meurent ; Arabie saoudite - , 14 personnes meurent : le feu se déclare dans un dépôt de matelas ; Taïwan - , 13 morts : une femme tente de s'immoler par le feu ; Arabie saoudite - , dix personnes meurent : court circuit électrique ; Royaume-Uni - , 58 victimes : la Grenfell Tower, en plein cœur de Londres, s'embrase totalement ; Portugal - , 62 morts : un feu de forêt dans la région de Leiria.

Moyens d'extinction Suppression du combustible La première méthode pour éteindre un feu consiste à supprimer le combustible, par exemple, couper l'arrivée de gaz pour un feu de gaz, éloigner les objets inflammables d'une source de chaleur.

Eau Sur la flamme elle-même, le moyen d'extinction le plus connu est l'eau : au contact de la chaleur, l'eau se vaporise, et la vapeur d'eau ainsi créée chasse l'air (la vapeur occupe plus de place que le volume d'eau qui a servi à sa génération à , et le volume à ), privant le feu de comburant.

Par ailleurs, l'eau participe au refroidissement. La montée en température de l'eau (de à ) consomme beaucoup d'énergie, grâce à une capacité thermique élevée ; puis sa vaporisation, soit le passage de l'état liquide à l'état gazeux, en consomme encore davantage, grâce à son enthalpie de vaporisation également élevéeVoir Eau : L'eau comme fluide thermodynamique.. Ainsi, l'eau refroidit l'atmosphère, les fumées, les objets, murs et empêche l'incendie de s'étendre. Une fois le feu éteint, on continue le refroidissement à l'eau si nécessaire pour empêcher le feu de reprendre.

L'extinction est donc une combinaison de l'« étouffement » par la vapeur et du refroidissement. Une idée très répandue est que c'est le refroidissement qui éteint en priorité le feu. On peut se convaincre du contraire en craquant une allumette et en la mettant au-dessus d'une casserole d'eau bouillante : l'allumette brûle dans l'air froid, mais s'éteint dans la vapeur chaude.

Il faut en fait distinguer deux types de flamme : la flamme de diffusion, c'est celle qui « danse » au-dessus de l'objet en feu ; la flamme de prémélange : c'est celle qui se propage dans les fumées (rouleaux de flammes, phénomènes de propagation rapide du feu).

Dans le cas de la flamme de diffusion, le facteur limitant est l'alimentation en oxygène (en supposant que le combustible est abondant) : la chaleur est fournie par la flamme elle-même. L'étouffement par la vapeur est donc le plus important. À l'inverse, dans la fumée, le combustible et le comburant sont déjà mélangés, la vapeur ne chasse donc pas le comburant, mais se contente de diluer le mélange. La température est un facteur critique dans la propagation de la flamme de prémélange, le refroidissement permet donc de réduire considérablement le risque, l'extinction se fait donc par une combinaison refroidissement/dilution.

En conclusion : l'étouffement éteint la flamme, mais permet surtout de supprimer le comburant (O) c'est-à-dire une partie du « triangle du feu » ; en volume clos, du fait de la complexité des phénomènes (notamment accumulation des gaz de pyrolyse et mobilité de la fumée chaude), c'est la combinaison refroidissement/étouffement qui éteint l'incendie.

Contre-indications à l'usage d'eau Certains feux interdisent l'utilisation de l'eau : de nombreux produits chimiques réagissent avec l'eau, provoquant un dégagement de gaz toxiques, ou même s'enflamment sous l'action de l'eau (par exemple, le sodium) ; dans le cas d'un réservoir de gaz sous pression, le choc thermique dû au refroidissement pourrait entraîner une rupture du réservoir et une décompression suivie d'une ébullition explosive (BLEVE, ) ; certains produits hautement inflammables flottent sur l'eau, par exemple les hydrocarbures et l'huile ; si les pompiers arrosent l'incendie pour l'éteindre, un effet inverse à celui recherché sera obtenu : des nappes d'hydrocarbures ou d'huile enflammées remonteront à la surface de l'eau, étendant potentiellement l'incendie.

Sur de tels feux, l'eau est remplacée par des produits « étouffant l'incendie », c'est-à-dire privant les flammes du contact avec l'air permettant l'apport d'oxygène indispensable à la combustion. Cet « étouffement » est réalisé à l'aide de mousse recouvrant le produit enflammé. La mousse se fabrique en introduisant un émulseur dans l'eau (solution moussante) sans oublier l'apport d'air (formation de mousse).

Sur les camions-citernes transportant des matières dangereuses (TMD), l'identification du produit transporté se fait grâce aux codes inscrits sur les plaques orange fixées à l'avant et à l'arrière du véhicule. Lorsque l'utilisation de l'eau est interdite, le code est précédé d'un « X ».

Calcul du volume d'eau nécessaire dans le cas d'un feu en volume clos ou semi-ouvert Dans le cas d’un feu en volume clos ou semi-ouvert, on peut facilement calculer le volume d'eau nécessaire. En effet, si le volume est étanche, l'air ne peut pas entrer ; or, l'air contient le comburant nécessaire à la combustion, le dioxygène O (l'air pur contient 21 % d'O). Quelle que soit la quantité de combustible (bois, papier, tissus) disponible, la combustion s'arrêtera lorsque la teneur en dioxygène sera insuffisante, c'est-à-dire inférieure à 15 %.

Ceci détermine : la quantité d'eau nécessaire pour rendre inerte l'atmosphère, c'est-à-dire empêcher les gaz de pyrolyse de brûler ; c'est l'approche volumique ; la quantité d'eau nécessaire pour refroidir les fumées, l'ambiance ; c'est l'approche thermique.

Note Si cette approche est intéressante, elle comporte néanmoins quelques limites. Ainsi, les lances à jet diffusé ne permettent pas une évaporation totale de l'eau envoyée. Ce rendement est fonction de la lance, mais également de la technique. Différentes méthodes de calcul prennent en compte ces paramètresPlusieurs sont disponibles sur le site http://www.flashover.fr ou sur http://www.fire-flows.com.. Toutes les études sur les feux de locaux insistent sur le fait que toutes ces techniques ne sont utilisables que pour des volumes de taille réduite, jusqu'à 100 ou . Au-delà (entrepôt, grange), les paramètres changent, l'attaque en jet pulsé (qui est l'hypothèse sous-jacente au calcul) ne permet pas l'extinction. Par exemple, un entrepôt de et de de haut représente . Le calcul prévoirait environ d'eau mais ce calcul n'est pas fiable.

Approche volumique Le feu ayant besoin d'air, si la vapeur d'eau chasse tout l'air, il ne peut plus brûler. Toutefois, le remplacement de tout l'air par de la vapeur présente un risque de brûlure pour les intervenants ainsi que pour les éventuelles victimes, puisque la vapeur d'eau transporte plus de chaleur que l'air à la même température (on peut se brûler avec la vapeur à au-dessus d'une casserole d'eau en ébullition, alors que l'on peut mettre la main dans un four à sans se brûler si l'on ne touche pas les parois). Ce volume est donc un volume maximal que l'on ne devrait jamais atteindre.

La quantité minimale d'eau nécessaire est celle qui permet de « diluer » suffisamment l'air pour qu'il y ait moins de 15 % de dioxygène : en dessous de cette teneur, le feu n'est plus viable. On l'appellera « quantité optimale ».

La quantité réellement utilisée devrait être entre la valeur optimale et la valeur maximale. Toute l'eau supplémentaire est appelée à ruisseler et donc à causer un dégât des eaux en plus du feu, mais ne contribue pas à l'extinction.

Si l'on note : V le volume du local ; V le volume de vapeur requis ; V le volume d'eau liquide requis pour créer le volume V de vapeur, alors pour une atmosphère à (cas favorable en ce qui concerne le volume, cas probable en début d'extinction), on a : V = ·V en effet, puisque la masse molaire moléculaire de l'eau vaut , un litre d'eau () représente un kilogramme soit , et à (), de gaz parfaits occupent un volume de et pour une atmosphère à (cas défavorable en ce qui concerne le volume, cas probable en fin d'extinction, lorsque la température a fortement baissé) : V = ·V Même calcul que ci-dessus en considérant une température de (), un litre d'eau donne de vapeur Pour le volume maximum, on prend : V = V en considérant une température de .

Pour calculer le volume optimal (dilution du dioxygène de 21 à 15 %), on prend V = 0,286·V on considère que de l'atmosphère initiale, il ne reste qu'un volume V-V (un volume V a été chassé par la vapeur d'eau). Si l'on considère que cet air résiduel contient 21 % de dioxygène, le volume de dioxygène est 0,21·(V-V) ; en fait, l'air est plus pauvre car une partie de l'O a été consommée par le feu. La fraction volumique de dioxygène est donc inférieure à 0,21·(V-V)/V, et on veut que cette fraction vale 0,15 (15 %) en considérant une température de .

Le tableau ci-dessous montre quelques valeurs, pour des pièces ayant une hauteur de plafond de .

+ Quantité d'eau nécessaire pour l'extinction approche volumique Superficiede la pièce Volumede la pièce V Quantitéd'eau liquide V maximale optimale

La formule donne le volume d'eau en mètres cubes, et que celui-ci a été transformé en litres dans le tableau.