Installation à air appauvri en oxygène face aux installations d
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Installation à air appauvri en oxygène face aux installations d
Allianz Global Corporate & Specialty ® Volume 11 Installation à air appauvri en oxygène face aux installations d’inertage ou d’extinction à gaz Mars 2013 Allianz Risk Consulting Tech Talk Introduction Les ingénieurs d’Allianz Risk Consulting (ARC) peuvent être amenés à recommander des systèmes actifs de protection incendie adaptés aux risques, comme par exemple des systèmes sprinkleurs pour des entrepôts ou du stockage d’archives ou bien encore des systèmes d’extinction à gaz lorsqu’il s’agit de salles informatiques, de centres de télécommunication ou de locaux de distribution électrique. Dans ce contexte, il arrive parfois qu’ils soient questionnés par des clients pour savoir si des systèmes à air appauvri en oxygène pourraient constituer une solution alternative, comme le laissent entendre certains installateurs. Ces derniers indiquent que ces systèmes peuvent même se substituer à des moyens de protection incendie passifs tels que des murs coupe-feu. Les systèmes d’extinction à gaz sont conçus pour éteindre des feux naissants, ce qui les classe donc dans la famille des moyens de protection incendie. Les installations d’inertage permettent d’éviter la formation de mélanges explosifs de gaz, vapeurs ou poussières. Enfin les systèmes à air appauvri en oxygène sont conçus pour limiter les conditions de survenance et de propagation d’incendie. C’est pourquoi ces deux derniers systèmes ne peuvent être considérés comme des moyens de protection incendie. Les installateurs ou référentiels d’installation qui utilisent une terminologie telle que “protection d’incendie ou d’explosion préventive” en faisant référence à des systèmes d’inertage ou à air appauvri font un contre-sens et participent à entretenir la confusion sur ce sujet. Ce document technique a pour objectif de détailler les différences qui existent entre les systèmes d’appauvrissement de l’air en oxygène et les systèmes d’inertage ou d’extinction à gaz, et de rappeler au passage les concepts de prévention et de protection souvent sources de confusion. Les trois systèmes précités font tous référence au même principe illustré dans le diagramme suivant, mais avec des différences significatives concernant les niveaux de concentration en oxygène: Vous trouverez également dans ce document, la position et les préconisations d’ARC concernant les systèmes à air appauvri en oxygène. Systèmes à air appauvri en oxygène, d’inertage et d’extinction à gaz Les systèmes d’inertage ou d’appauvrissement de l’air en oxygène consistent en l’injection de gaz inertes tels que CO2, argon ou azote, dans un volume clos afin de réduire la concentration en oxygène de la pièce. Les installations d’extinction à gaz peuvent utiliser des gaz inertes ou des gaz dits “chimiques” tels que certains hydrocarbures halogénés. Ce qui différencie principalement les systèmes à air appauvri en oxygène des deux autres systèmes est la marge de sécurité requise entre la concentration nominale en oxygène de l’installation (C) et celle à partir de laquelle un début d’ignition est possible (B). Les concentrations en oxygène fixées pour des systèmes d’extinction ou d’inertage prévoient des marges de sécurité au regard des seuils d’inflammabilité expérimentaux (seuils pouvant varier selon les matériaux mais également selon la méthode utilisée en laboratoire). Ces marges sont bien plus importantes que celles définies pour les systèmes à air appauvri en oxygène. C’est pourquoi une attention doit être portée sur la détermination de la concentration nominale en oxygène d’une installation à air appauvri, particulièrement dans le cas de stockages de produits de natures différentes et/ou renfermant des volumes d’air ou d’oxygène. Prenons l’exemple d’un produit dont la concentration en oxygène minimale permettant un début d’ignition est de 17%. Selon les référentiels VdS 3527en ou BSI PAS 95, une marge de sécurité de 1% est requise pour les systèmes à air appauvri, ce qui fixe la concentration nominale en oxygène de cette installation à 16%. A l’inverse, une marge de 10% est requise dans le cadre d’installations d’extinction à gaz ou d’inertage, amenant par conséquent la concentration nominale en oxygène de ces installations à 7%. Et cet écart s’accroit encore d’avantage quand on sait que pour éviter un feu couvant, la concentration nominale en oxygène des installations doit être réduite à 3 à 4 % selon le type de produits. Des tests récents à l’échelle semi-industrielle, réalisés au CNPP (France), ont montré que le développement d’un feu n’est pas linéaire. Dès lors que le seuil d’ignition est atteint, il devient très rapide, voire rapidement incontrôlable seulement quelques dixièmes de % au-delà de ce seuil. Ces essais ont également démontré que la concentration en oxygène à laquelle s’étouffe un foyer qui a eu l’opportunité de démarrer est très nettement inférieure au seuil d’allumage, voire inférieure également à la concentration nominale en oxygène de l’installation à air appauvri (la concentration en oxygène lors de l’extinction par anoxie pouvant parfois descendre jusqu’à 7%). Conscient de cela, les installateurs proposent souvent, en complément de leurs systèmes à air appauvri, des dispositifs d’émission « rapide » d’azote activés par détection incendie et destinés à rabaisser la concentration en oxygène. Toutefois, l’efficacité de ces équipements complémentaires reste à prouver. Enfin, les installations d’extinction à gaz et d’inertage doivent respecter des exigences techniques nettement supérieures concernant la surveillance et le contrôle de la concentration réelle en oxygène du local, ceci afin de garantir que cette dernière ne puisse pas dépasser la concentration nominale en oxygène de l’installation. Cela a pour conséquences, à la fois d’abaisser la concentration en oxygène cible (D) (valeur de la concentration définie au niveau du système de contrôle de l’installation) et de réduire les limites acceptables de fluctuations de la concentration d’oxygène du milieu. Les préoccupations concernant les systèmes à air appauvri en oxygène Protection des travailleurs Bien que le sujet ne fasse pas partie de la prévention des dommages au bien, les milieux appauvris en oxygène sont particulièrement préoccupants pour la sécurité des personnes. Le débat n’est pas tranché et l’approche de l’administration sur ce sujet peut varier d’un pays à l’autre en fonction des réglementations locales relatives à la protection des travailleurs. De manière générale, les autorités en charge de l’hygiène et de la sécurité demandent à ce que les accès aux locaux dont la concentration en oxygène est inférieure à 17% soient limités et contrôlés. De plus, elles recommandent une approche échelonnée pour les durées de présence admissibles des travailleurs non munis d’appareils respiratoires dans de telles atmosphères. Ainsi, selon l’INRS (rapport ED 6126), la durée de présence admissible dans une atmosphère contenant entre 13 et 15% d’oxygène est de 2 heures maximum, contre 4 pour une atmosphère contenant entre 16 et 17% d’oxygène. De même, aucun poste de travail permanent n’est autorisé dans une zone contenant moins de 13% d’oxygène et l’accès à cette dernière ne peut se faire qu’en étant équipé d’un appareil respiratoire isolant. Selon des retours d’expérience apportés par des clients d’ARC, les difficultés rencontrées dans la gestion des suivis médicaux contraignants des employés travaillant dans des atmosphères pauvres en oxygène ont pu conduire à la désactivation permanente des systèmes en air appauvri, parfois même à la demande des représentants des travailleurs. Efficacité et maintenance L’étanchéité des locaux est un élément clé de la performance d’une installation en air appauvri. C’est pourquoi les référentiels d’installation et de maintenance, tels que le VdS 3527en, requièrent qu’un essai à l’infiltromètre (surpression générée par un ventilateur installé au niveau de la porte d’accès du local) soit réalisé afin de s’assurer que tous les passages et ouvertures du volume protégé soient correctement rebouchés ou équipés de systèmes d’obturation étanches pour éviter toute fuite. Si cet essai est réalisable pour de petits volumes tels que des locaux informatiques (au même titre qu’on le demanderait pour une installation d’extinction à gaz), on est en droit de s’interroger aujourd’hui sur la faisabilité d’un tel test au niveau d’un entrepôt. Si maintenir l’étanchéité permanente d’un local est déjà un défi délicat pour de petits volumes, cela est d’autant plus difficile lorsqu’il s’agit d’un entrepôt, sous-entendu que l’étanchéité initiale de ce dernier ait pu être réalisée à la construction. En effet, l’expérience de certains clients montre que l’installation de systèmes d’air appauvri dans des entrepôts existants échoue régulièrement étant donné l’impossibilité d’assurer une étanchéité suffisante du volume. Ce défaut d’étanchéité peut conduire soit à l’incapacité d’atteindre la concentration nominale en oxygène de l’installation, soit à la nécessité d’injecter, en permanence dans le volume, du gaz inerte supplémentaire pour compenser les fuites. Cela augmente alors de façon drastique les coûts de fonctionnement de l’installation, ce qui, dans plusieurs cas, a contribué à l’arrêt de l’installation par le client. Les référentiels traitant des installations d’appauvrissement de l’air en oxygène Si l’Allemagne a été le premier pays à proposer des règles relatives aux systèmes à air appauvri en oxygène (VdS 3527en), d’autres pays, à l’instar du Royaume-Uni (BSI : PAS 95), lui ont depuis emboîté le pas et certaines organisations internationales telles que le CEN (Comité Européen de Normalisation) travaillent également sur le développement d’un référentiel à ce sujet. Toutefois, la problématique avec les référentiels internationaux est qu’ils doivent composer avec l’ensemble des législations et pratiques existantes dans les différents pays, ce qui conduit généralement à une diminution des niveaux de performance requis. Un exemple illustrant cette situation est la discussion actuelle au sein du CEN pour diminuer, voire supprimer, la marge de sécurité requise entre le seuil de début d’ignition et la concentration nominale en oxygène de l’installation d’appauvrissement de l’air. Tandis que certaines organisations locales, telles que le VdS, se sont retirées des groupes de travail du CEN, d’autres en revanche, continuent de partager leurs recherches et leurs connaissances (à l’instar des tests semi-industriels réalisés par le CNPP en France) pour éviter que des décisions malencontreuses ne soient prises. Par ailleurs, les référentiels même « avancés », tels que le VdS 3527en, doivent être utilisés avec précaution car ils laissent une place importante à l’interprétation. Par exemple, si l’on sait que les caractéristiques (nombre et type) des points de mesures nécessaires au bon fonctionnement d’un système en air appauvri, sur un site, doivent être déterminées en fonction du risque à protéger et du gaz inerte employé, le référentiel VdS 3527en, quant à lui, requiert a minima deux points de mesures indépendants. De ce fait, certains installateurs prévoient seulement deux points de mesures même pour un entrepôt de plusieurs dizaines de milliers de mètres carrés et se déclarent conformes au VdS 3527en. Position et préconisations d’ARC De manière générale, ARC ne considère pas les systèmes d’appauvrissement de l’air en oxygène seuls comme une solution alternative aux moyens de protection active ou passive contre l’incendie. Pour retenir le système à air appauvri comme moyen de prévention, il doit apporter une valeur ajoutée soit à un système de protection active, soit à une stratégie de protection combinant à la fois détection incendie précoce, système d’alarme, moyens d’extinction manuels alimentés par une ressource en eau suffisante et compartimentage coupe-feu. En outre, les bénéfices qui pourraient être mis en avant en cas d’incendie, tel que le ralentissement de la propagation du feu par manque d’oxygène, doivent être mis en balance avec les contraintes inhérentes à ces systèmes comme l’accessibilité (équipement obligatoire d’appareil respiratoire pour toute intervention) ou encore la perte des conditions d’anoxie du milieu en cas de création de brèches par les pompiers (en ouvrant les passages d’accès pour l’établissement de lances incendie, ou encore en créant des ouvertures dans les murs extérieurs dans le cas où les portes sont bloquées ou inaccessibles). Avant d’installer un système d’appauvrissement de l’air en oxygène, veuillez prendre contact avec ARC pour échanger sur le projet envisagé. En outre, les éléments suivants nécessitent d’être soigneusement étudiés: 1.La Direction du site devrait conduire une étude de faisabilité pour analyser et valider les éventuelles conséquences d’une telle installation au regard des règles d’hygiène et de sécurité du personnel, et ce dans toutes les situations prévisibles (à savoir : espace de travail permanent, opérations de maintenance, intervention d’urgence, etc.). Une telle étude devrait également intégrer toutes les exigences administratives à respecter (notamment au regard de la réglementation locale, vis-à-vis des représentants du personnel, etc.), étant entendu qu’adapter les concentrations en oxygène du système (concentration cible ou concentration nominale) pour des raisons de sécurité du personnel n’est pas une option acceptable. 9 Air appauvri en O2 10Echanges d’air (les fuites et la ventilation ne sont pas indiquées) 11 Accès au local ECS Equipement de control et de signalisation CMSI (optionnel) Centralisateur de mise en sécurité du bâtiment 2.Un examen global des coûts de fonctionnement de l’installation doit être mené en tenant compte notamment des opérations de maintenance et en particulier le traitement des fuites et le maintien permanent de l’étanchéité du volume protégé. 3.Le recours à des dispositifs complémentaires d’émission « rapide » d’azote, que ce soit pour des raisons de sécurité du personnel ou pour augmenter la performance de l’installation en cas de détection incendie, est à jauger au regard de leur efficacité réelle et des coûts supplémentaires engendrés. 4.Du personnel qualifié devrait être présent sur site en permanence pour assurer le contrôle, la maintenance et l’inspection des installations à air appauvri. A l’instar des systèmes d’extinction à gaz et d’inertage, les installations à air appauvri en oxygène nécessitent des compétences techniques pointues afin de gérer / contrôler la concentration en oxygène réelle du milieu et s’assurer qu’elle soit toujours en deçà ou égale à la concentration nominale en oxygène de l’installation. Ce point est crucial notamment pour les grands espaces tels que les entrepôts. Système de prévention incendie à air appauvri Différents générateurs d’air appauvri existent. Le schéma cidessous mentionne uniquement les fonctions principales. 1 Panneau de contrôle / Armoire d’alimentation 2 Détection de fumée 3 Mesure de concentration en O2 4 Dispositif d’alarme lumineuse 5 Dispositif d’alarme sonore 6 Unité de séparation de l’air (générateur) 7 Air ambiant (optionnel) 8 Extraction d’air enrichie en O2 Références bibliographiques: (Allemagne) VdS 3527en : 2007-01 Systèmes d’inertage et à air appauvri en oxygène, Conception et Installation. (UK) BSI : PAS 95:2011 Système de prévention incendie à air appauvri. Spécifications. (France) INRS ED 6126 : Travaux dans une atmosphère appauvrie en oxygène – Préconisations pour la protection des travailleurs et prévention (document en français). (France) CNPP EP 09-03 : Etude sur l’efficacité des systèmes de prévention par air appauvri (Rapport en français ; synthèse de l’étude disponible en anglais). Pour toutes questions ou commentaires, merci de contacter: Christian Gissler Directeur Technique ARC Méditerranée Allianz Risk Consulting +33.1.58.85.58.52 [email protected] Disclaimer & Copyright Copyright © 2013 Allianz Global Corporate & Specialty. Tous droits réservés. Le contenu de cette publication est destiné à fournir des renseignements généraux. Bien que toutes les précautions aient été prises pour s’assurer que les informations fournies sont exactes, Allianz Global Corporate & Specialty ne peut être tenu responsable pour toute erreur ou omission. 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