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
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