Lcp présultats colloque sdis35

Caissons d’entrainement aux phénomènes thermiques - Colloque SDIS 35 – 12 mars 20131

Laboratoire CentralRésultats des mesures effectuées sur les caissons

Essais au SDIS 35

Essais au Fort de Villeneuve-Saint-Georges (94)


• configurations testées

• résultats préliminaires

• exploitation des résultats

• variantes testées

• quelques chiffres clés

PlanPlanCaisson non-isolé


• Essai 1 : calage chronologie, prise en main de l'essai20/09 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 phases21/09 vers 10 h 30• Essai 6 : battant latéral ouvert pendant tout l'essai21/09 vers 11 h 50

Configurations testéesConfigurations testéesCaisson non-isolé


Configurations testées : Configurations testées : chronologiechronologie

ACTIONS TEMPSPhase d'observation Théorie matin après midi après midi après midi matin matinAlumage 0 0 0 0 0 0 0 0

Fermeture exutoire 2 min 2 min 2 min 1,36 min 1,36min 2 min 1,212,3

Fermeture porte arrière 2,35 min 4,25 min 2,05 min 1,50 min 1,50min 2,50min 4min4,38

ouverture exutoire 1,05 min 1 min 45 s 45 s 42 1min 5,25,32

fermeture exutoire 17 s 8 s 15 s 5 s 50s 5,496,2

ouverture porte arrière 5 s 36 s 2 s 5 s 5 s 50s 6,36,55

Sortie arrière des stagiaires 1,48 min 1,50 min 1,10 min 1,10 min 1,13 min 2min 7,37,53

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 0 s 0 s 0

Phase d'attaque 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 findurée d'exercice 21 min orientation vent: direction ouest 280 °

Chronologie des actions de conduite du brûlage 20 septembre 2012

référence temps du 20 septembre 21-sept

Caisson non-isolé


Résultats préliminairesRésultats préliminairesCaisson non-isolé

Nécessité de simplifier l'analyse des données ...



Durée des essais entre 22 et 27 minutes6 rotations de stagiaires durant la phase d’engagementPorte arrière pratiquement toujours ferméeAmenée d’air par le battant inférieur de la porte latérale gaucheExutoire manœuvré uniquement pour évacuer la vapeur d’eau



Répétabilité : sur le démarrage du foyer

Lié à :-redémarrage à chaud- sens du vent- humidité- config. Foyer de démarrage


Résultats préliminairesRésultats préliminairesCaisson non-isoléRépétabilité



Vidéo : cliquez sur la zone verte



Caractérisation de la veine d'air & symétrie des mesures …



À l’exception de l’angle mort à gauche en entrant


Exploitation des mesures :Exploitation des mesures :Températures longitudinalesTempératures longitudinales

Caisson non-isolé

Thermocouples derrière l’écran de cantonnement


Exploitation des résultats :Exploitation des résultats :Températures longitudinalesTempératures longitudinales

Caisson non-isolé

Graphe partie basse


Exploitation des mesures :Exploitation des mesures : Flux thermiquesFlux thermiques

Caisson non-isolé

Fluxmètre central enregistre les valeurs les plus importantes


Exploitation des mesures :Exploitation des mesures :Températures à la porteTempératures à la porte

Caisson non-isolé

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


Exploitation des résultatsExploitation des résultatsCaisson non-isolé

Développement typique (phase d’observation)

Fermeture exutoire

Ouverture/Fermeture exutoire

Fermeture porte arrière

Ouverture/ fermeture porte arrière

Fermeture porte arrière

Fermeture ouvrant latéral


Exploitation des résultats :Exploitation des résultats :Description d'une séquence typeDescription d'une séquence type

Caisson non-isolé

Phase d'observation du foyer

Vidéo : cliquez sur l’image


Exploitation des résultats :Exploitation des résultats :Description d'une séquence typeDescription d'une séquence type

Caisson non-isolé

Phases d'engagement

Ouverture/fermeture porte arrière


Exploitation des résultats :Exploitation des résultats :Phase d’engagementPhase d’engagement

Caisson non-isolé



Exploitation des mesures :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)

Caisson non-isolé


Exploitation des mesures : écran Exploitation des mesures : écran de cantonnement fixede cantonnement fixe

Caisson non-isolé

Confirmation de l’objectif de sécurité :forte diminution des températures et du flux


Exploitation des mesures : Chute Exploitation des mesures : Chute des panneaux latérauxdes panneaux latéraux

Caisson non-isolé


Caisson non-isolé

Variantes testées


Exploitation des mesures : Exploitation des mesures : ouverture prolongée de l'exutoireouverture prolongée de l'exutoireESSAI 5ESSAI 5

Caisson non-isolé



Exploitation des mesures : Exploitation des mesures : ouverture prolongée de l'exutoireouverture prolongée de l'exutoire

ESSAI 5ESSAI 5

Caisson non-isolé

Impact limité au niveau thermiqueDestruction du plafond de fumée


Exploitation des mesures : Exploitation des mesures : Développement du foyer ouvrant Développement du foyer ouvrant latéral ouvertlatéral ouvert ESSAI 6ESSAI 6

Caisson non-isolé

Flux thermiques essai 3

0

5

10

15

20

25

30

35

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Temps (s)

Flu

x (

kW

/m²

)

FLT1 [kW/m²]

FLT2 [kW/m²]

FLT3 [KW/m²]


Exploitation des mesures :ESSAI 6Exploitation des mesures :ESSAI 6Caisson non-isolé



Exploitation des mesures : Exploitation des mesures : Développement du foyer ouvrant Développement du foyer ouvrant latéral ouvertlatéral ouvert ESSAI 6ESSAI 6

Caisson non-isolé



Exploitation des mesures : Exploitation des mesures : Développement du foyer ouvrant Développement du foyer ouvrant latéral ouvert latéral ouvert ESSAI 6ESSAI 6

Caisson non-isolé

Cette configuration induit :Cette configuration induit :- les plus hautes les plus hautes températures et fluxtempératures et flux- une faible productionune faible production de fuméede fumée- un gain en visibilité un gain en visibilité négligeablenégligeable


Quelques chiffres clés ...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 installés3 fluxmètres 2 sondes de PitotFlux thermique maximum mesuré : 30 kW/m2

Température maximale mesurée à 2,10 m : 850°CTempérature maximale mesurée à 0,90 m : 500°C


Conclusions des essaisConclusions 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


ModélisationModélisation



Essais réalisés en caisson isolé

Février 2013


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.


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.


Présentation du caisson

BSPP


Différences avec le caisson SDIS35

• Isolation



BSPP



• Isolation,• écrans de cantonnement


Différences avec le caisson SDIS 35

Vers l’exutoireEcran

Zone de feu

BSPP



exutoireEcran

Ecran

SDIS 35



• Isolation,• écrans de cantonnement,• rideau de sécurité



Rideau

BSPP



• Isolation,• écrans de cantonnement,• rideau de sécurité,• porte latérale à unique battant



BSPP

SDIS 35



• Isolation, • écrans de cantonnement,• rideau de sécurité,• porte latérale à unique battant,• exutoire



ExutoireExutoire

BSPP

SDIS 35



• Isolation,• écrans de cantonnement,• rideau de sécurité,• porte latérale à unique battant,• exutoire,• foyer



BSPP

SDIS 35


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.


Disposition des capteurs

ED1 ED2 ED3

BD (z=0,9 m)

HD(z=2,1 m)

Sur la hauteur :de 0,6 à 2,4 m, tous les 30 cm


Essai de référence

Reproduit trois fois


Configuration retenueDisposition du foyer


Configuration retenueMasse 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


Reproductibilité


Symétrie Gauche/Droite



• 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


Essai de référenceSéquence type



sequence.wmv

Vidéo : cliquez sur le lien


Variante d’essai

Demi-ouverture de la porte arrière


Variante d’essaiDemi-ouverture de la porte arrière


Effet du 1er écran de cantonnement


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.


Écran de cantonnement

Avec | Sans


Disposition du foyer



collé

non-collé

collé

non-collé


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 :

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

44" TTq surfacerr


Échauffement du caisson


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

• 70 thermocouples installés

• 3 fluxmètres

• 2 sondes de Pitoto Flux thermique max : 30kW/m2

o température max à 2,40 m : 850˚Co température max à 0,90 m : 500 ˚C

Caisson isolé

•10 brûlages réalisés

• masse totale du foyer de démarrage : 5 kg

• masse totale du foyer cible : 52,7 kg

• 80 thermocouples installés

• 2 fluxmètres

• 1 mesure O2, CO, CO2

oFlux thermique max : 21kW/m2

otempérature max à 2,40 m : 500 ˚Cotempérature max à 0,90 m : 285 ˚C


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.


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


Conclusions générales sur nos essais caissono 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 météoo optimisation possible de certains paramètres

par le biais de la modélisation numériqueo données utilisables dans le cadre de la rédaction

d’un GNR


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.


Merci de votre attention

Contacts: Aurélien THIRY

Mathieu SUZANNE

[email protected]

[email protected]

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