Prévention incendie : chaufferies utilisant des granulés et plaquettes forestières

La révision de l’arrêté royal en matière de prévention contre l’incendie (1) précise que le dispositif de transport d’un combustible solide, entre la soute à combustible et le local de chauffe, doit être pourvu d’un équipement approprié contre le retour de flamme. Un dispositif d’obturation résistant au feu doit également être mis en œuvre à hauteur de la traversée de la paroi séparant les deux locaux.

Cet article présente des solutions techniques permettant de respecter ces exigences.

1 Sécurité incendie dans la chaufferie 

1.1 Généralités 

Le dispositif coupe-feu, aussi appelé dispositif d’obturation résistant au feu, permet de maintenir la caractéristique de résistance au feu d’une paroi (p. ex. : EI 60 ou EI 120) malgré la présence d’une ou plusieurs conduites d’alimentation en combustible qui la traversent. Le dispositif coupe-feu est une protection contre la propagation d’un feu entre deux locaux. 

Grâce au dispositif de protection contre le retour de flamme, les flammes présentes dans le foyer de combustion de la chaudière ne peuvent pas se propager vers la réserve de combustible. Cela peut se produire, par exemple, lorsque la température d’une paroi de la chaudière est trop élevée ou lorsque la réserve de combustible subit une dépression.  

1.2 Compartimentage 

Une soute à combustible et un local de chauffe, dans lequel les appareils de combustion ont une puissance absorbée cumulée [un débit calorifique cumulé] (Qn) supérieur à 75 kW, doivent former deux locaux résistants au feu distincts (voir figure 1). Le bâtiment détermine la caractéristique de résistance au feu que les parois de ces locaux doivent présenter : EI 60 (bâtiment bas [BB] et bâtiment moyen [BM]) ou EI 120 (bâtiment élevé [BE]). 

Fig. 1 : Séparation du local de chauffe et de la soute à combustible au moyen d’une paroi résistante au feu. 

Le débit calorifique est la puissance absorbée par le brûleur. Il est calculé sur la base du pouvoir calorifique inférieur du combustible. Si une chaudière présente plusieurs débits calorifiques, seul le plus élevé doit être retenu pour le calcul. 

Si la quantité de combustible est inférieure à 15 GJ, le combustible peut être stocké directement dans le local de chauffe. Dès lors, une paroi résistante au feu n’est pas nécessaire. 

Si la quantité de combustible est supérieure ou égale à 15 GJ, le combustible doit être stocké dans une soute à combustible, séparée du local de chauffe au moyen d’une paroi résistante au feu. 

Volume en masse des granulés et des plaquettes forestières  

Le volume et la masse de 15 GJ de granulés et de plaquettes forestières sont estimés dans le tableau A ci-dessous, sur la base des hypothèses suivantes. Ces dernières sont susceptibles de varier selon l’origine du combustible :  

  • granulés : humidité sur masse sèche de 10 % – pouvoir calorifique de 4,5 kWh/kg – densité apparente de 650 kg/m³  
  • plaquettes forestières : humidité sur masse sèche de 20 % – pouvoir calorifique de 3,9 kWh/kg – densité apparente de 200 kg/m³.   

Tableau A: Volume en masse de 15 GJ de granulés et de plaquettes forestières. 

1.3 Chaudière  

La norme NBN EN 303-5:2021 précise que les chaudières équipées d’une alimentation automatique en combustible doivent être conçues de sorte à éviter un retour de flamme ou être équipées d’un dispositif permettant d’éviter ce retour. 

2 Solutions techniques  

La solution technique varie en fonction de la nature combustible ou incombustible du matériau utilisé pour fabriquer le dispositif de transport. Les deux systèmes les plus répandus (voir figure 2) sont :  

  • l’alimentation pneumatique au moyen d’une conduite flexible combustible  
  • l’alimentation mécanique au moyen d’une conduite incombustible et équipée d’une vis sans fin.  

Fig. 2 : Alimentation pneumatique (à gauche) et alimentation mécanique avec vis sans fin (à droite). 

2.1 Alimentation par une conduite combustible  

Des conduites combustibles (et flexibles) sont généralement utilisées pour l’aspiration des granulés depuis la réserve de combustible vers une réserve interne située dans le local de chauffe (voir figure 3). Les techniques à mettre en œuvre sont décrites aux § 2.1.1 et 2.1.2. 

Fig. 3 : Alimentation pneumatique combustible, équipée d’un manchon résistant au feu au droit de la traversée. 

2.1.1 Obturation résistant au feu de la paroi  

La solution type A de l’annexe 7 de l’arrêté royal précise qu’un simple resserrage au mortier est suffisant pour des conduites dont le diamètre est inférieur ou égal à 50 mm (voir tableau B). Le resserrage consiste à boucher l’ouverture résiduelle entre la conduite et la paroi traversée à l’aide d’un mortier. Cette solution est valable pour des traversées simples, c’est-à-dire lorsque la distance entre deux traversées est au moins égale ou supérieure au diamètre le plus grand des deux conduites. 

Tableau B: Diamètre maximum (mm) des conduites dont la traversée est resserrée au moyen de mortier. 

Dans la pratique, le diamètre extérieur des conduites flexibles pour l’aspiration des granulés est généralement supérieur à 50 mm. Dès lors, la solution type A ne peut pas être appliquée et il est nécessaire de mettre en œuvre un dispositif coupe-feu possédant un rapport de classement. Les fiches suivantes de la NIT 254 présentent une série de solutions adaptées pour des conduites combustibles : 

  • fiche 3 (traversées de cloisons légères) 
  • fiche 11 (traversées de murs massifs) 
  • fiche 19 (traversées de planchers massifs). 

Ces dispositifs peuvent prendre la forme de manchons résistants au feu, de coquilles isolantes ou de bandes souples. Les caractéristiques de chaque dispositif (p. ex. : longueur et épaisseur) ainsi que la méthode de mise en œuvre (p. ex. : manchon en applique d’un seul côté ou des deux côtés de la paroi traversée) sont décrites dans le rapport de classement et dépendent de la caractéristique de résistance au feu souhaitée (p. ex. : EI 60 ou EI 120). La figure 4 montre un exemple de manchon résistant au feu encastré dans un mur massif. 

 

  1. Conduite combustible 
  2. Mur massif 
  3. Resserrage autour de la conduite 
  4. Manchon résistant au feu 
  5. Système de fixation de la conduite 
  6. Réservation et jeu autour de la conduite 

Fig. 4 : Obturation résistant au feu de la traversée d’un mur massif résistant au feu par une conduite combustible au moyen d’un manchon encastré résistant au feu (NIT 254). 

Le dispositif coupe-feu doit posséder un rapport de classement EI 60 ou EI 120 (2) qui dépend de la caractéristique de résistance au feu de la paroi traversée (EI 60 ou EI 120). La figure 3 illustre la situation au sein de la chaufferie.  

Lorsqu’une même paroi comprend plusieurs traversées (voir figure 5), le fabricant du dispositif coupe-feu précise une distance minimale à respecter entre ces traversées. Elle dépend du type de produit ainsi que des conditions d’essai et de mise en œuvre décrites dans le rapport de classement. 

Fig. 5 : Traversée multiple de conduites flexibles équipées de manchons résistants au feu. 

2.1.2 Dispositif contre le retour de flamme   

Les nouvelles chaudières présentant une réserve interne de combustible (voir figure 3) sont normalement équipées d’un dispositif contre le retour de flamme. Si ce n’est pas le cas, la norme NBN EN 303-5:2021 décrit différentes méthodes pour mettre en œuvre un tel dispositif.  

2.2 Alimentation par une conduite incombustible   

Des conduites rigides et incombustibles, équipées d’une vis sans fin, sont généralement utilisées pour le transport des granulés ou des plaquettes depuis la réserve de combustible vers le foyer de combustion de la chaudière (voir figure 6 et figure 7). Les techniques à mettre en œuvre sont décrites aux § 2.2.1 et 2.2.2. 

Fig. 6 : Alimentation mécanique incombustible dont le diamètre est supérieur à 160 mm. 

Fig. 7 : Alimentation mécanique incombustible dont le diamètre est inférieur ou égal à 160 mm. 

2.2.1 Obturation résistant au feu de la paroi   

Les conduites équipées d’une vis sans fin et les tubes de chute (lorsque la soute à combustible est située au-dessus du local de chauffe) sont les principaux systèmes de transport incombustibles utilisés pour les granulés et les plaquettes forestières. 

La solution type A de l’annexe 7 de l’arrêté royal précise le diamètre maximal des conduites pour lesquelles un simple resserrage au mortier ou à la laine de roche suffit (voir tableau C). Dans le cas de bâtiments bas et moyens, un simple resserrage constitue une solution suffisante lorsque le diamètre de la conduite est inférieur à 160 mm. Bien que la section d’une conduite équipée d’une vis sans fin ne soit pas toujours circulaire, sa plus grande dimension peut être inférieure à 160 mm pour des chaudières dont la puissance peut dépasser 300 kW. Pour des bâtiments élevés, un simple resserrage suffit lorsque le diamètre de la conduite est inférieur à 75 mm. Cette solution est valable pour des traversées simples, c’est-à-dire lorsque la distance entre deux traversées est au moins égale ou supérieure au diamètre le plus grand des deux conduites. 

Tableau C : Diamètre maximum (mm) des conduites simplement jointoyées au moyen de mortier ou de laine de roche. 

S’il n’est pas possible d’appliquer la solution type A, il est recommandé de mettre en œuvre un dispositif d’obturation résistant au feu et possédant un rapport de classement. Les fiches suivantes de la NIT 254 présentent une série de solutions adaptées pour des conduites incombustibles : 

  • fiche 4 (traversées de cloisons légères) 
  • fiche 12 (traversées de murs massifs) 
  • fiche 20 (traversées de planchers massifs). 

Si le diamètre de la conduite est supérieur à 160 mm (BB et BM) ou à 75 mm (BE), il est possible d’utiliser les coquilles isolantes (voir fiche 12.2, figure 6 et figure 8). Le fabricant précise dans sa notice technique les éléments suivants : matériau utilisé, longueur et épaisseur minimales de la coquille, technique de mise en œuvre et rapport de classement selon la résistance au feu souhaitée. Par exemple, certaines coquilles nécessitent uniquement une installation d’un seul côté de la paroi. 

La coquille isolante (ou tout autre dispositif résistant au feu) doit posséder un rapport de classement EI 60 ou EI 120 (2) selon la classe de résistance au feu de la paroi traversée (EI 60 ou EI 120).

  1. Conduite incombustible 
  2. Mur massif  
  3. Coating éventuel (sur le mur/la conduite/la coquille d’isolation)  
  4. Coquille d’isolation 
  5. Resserrage autour de la conduite ou de la coquille  
  6. Système de fixation de la conduite  
  7. Réservation et jeu autour de la conduite ou de la coquille  

Fig. 8 : Obturation résistant au feu de la traversée d’un mur massif résistant au feu par une conduite incombustible au moyen d’une coquille d’isolation éventuellement revêtue d’un coating résistant au feu. 

2.2.2 Dispositif contre le retour de flamme 

La conduite de transport de combustible entre la réserve de combustible et le local de chauffe doit être équipée d’un dispositif contre le retour de flamme. Ce dispositif doit respecter les exigences de la norme NBN EN 303-5:2021. L’exemple suivant est fréquemment mis en œuvre (voir figure 6 et figure 7) :  

  • une première conduite incombustible équipée d’une vis sans fin assure l’extraction du combustible depuis la soute à combustible vers le local de chauffe  
  • une seconde conduite équipée d’une vis sans fin et reliée à la chaudière assure l’alimentation en combustible de la chaudière 
  • un dispositif de protection contre le retour de flamme est installé entre la première et la seconde conduite. Ce dispositif est constitué des éléments suivants : 
    • un dispositif de transfert du combustible entre la première et la seconde conduite, tel qu’une écluse à roue cellulaire (voir figure 9) 
    • un dispositif de remplissage en eau connecté à la première conduite. L’alimentation en eau est installée en tête de la première conduite et actionnée par une vanne à déclenchement thermique dont le bulbe se situe dans la conduite. La conduite d’alimentation en eau doit être incombustible, présenter un diamètre minimum de 25 mm à partir du compteur d’eau du bâtiment et être raccordée au réseau de distribution d’eau de ville ou à tout autre dispositif d’alimentation permanente en eau. Si une vanne est présente sur cette conduite, il ne doit pas être possible de la fermer, même par accident (p. ex. : démonter la poignée de la vanne et l’accrocher à l’aide d’un serre-câble).  

Fig. 9 : Écluse à roue cellulaire.

(1) La nouvelle version de l’arrêté royal du 20 mai 2022 modifiant l’arrêté royal du 7 juillet 1994 fixant les normes de base en matière de prévention contre l’incendie et l’explosion, auxquelles les bâtiments nouveaux doivent satisfaire, est entrée en vigueur le 1er juillet 2022. 

(2) Les conduites de transport de combustible ne sont normalement pas aérées et une classification C/C (conduite fermée des deux côtés de la paroi traversée lors de l’essai) devrait être suffisante. En pratique, la conduite est remplie par du combustible qui ne fait pas partie de la configuration d’essai et dont la présence pourrait aggraver la situation. Une classification U/U, attestant que le dispositif coupe-feu a réussi l’essai dans des conditions plus sévères, pourrait être recommandée dans certains cas. 

 

Basé sur l’article Buildwise 2022-4.09