Étude de la vulnérabilité du bâti à l’interface forêt-habitat : caractérisation multi-échelle de modèles d’inflammation

Du fait de l’extension des territoires urbanisés, de plus en plus d’habitats se situent dans des zones considérées comme des Wildland-Urban Interface (WUI). Ils sont alors exposés à la fois à des menaces liées au feu de végétation en tant que tel mais aussi à des foyers secondaires de combustion, proches du bâti (véhicules, mobilier extérieur, végétation d’ornement, etc.).Ces bâtiments ont également la particularité d’être de plus en plus équipés d’un dispositif d’isolation par l’extérieur afin d’en améliorer les performances énergétiques. Il existe alors un fort enjeu à caractériser la vulnérabilité de ces systèmes en cas d’incendie. La caractérisation de cette vulnérabilité nécessite une meilleure description de l’échauffement de la façade, par une caractérisation fine de l’agression thermique subie par cette dernière selon le type de foyer source. Elle repose également sur une meilleure description de son inflammation. Pour cela, différents modèles ont été identifiés dans la littérature puis comparés. Ils sont basés soit sur une température critique de surface, soit sur une notion de dose de chaleur accumulée par le solide, connue sous le nom de Flux-Time Product (FTP).Dans un premier temps, la caractérisation des termes sources de feu est réalisée en faisant la distinction entre le foyer primaire et secondaire. La sollicitation thermique du foyer primaire, qui correspond au feu de végétation, est obtenue à l’aide d’un modèle de Petit-Monde. La sollicitation thermique issue du foyer secondaire, qui correspond à un combustible présent à proximité du bâti, est quant à elle évaluée à l’aide d’un modèle de flamme solide et d’un algorithme de Monte-Carlo. La comparaison de différents modèles d’inflammation a montré la pertinence du Flux-Time Product qui permet de tenir compte de l’historique de chauffage du solide. Suite à l’implémentation du FTP dans le code de calcul Fire Dynamics Simulator (FDS), une comparaison multi-échelle (allant de la petite (10 cm x 10 cm) à la grande échelle (140 cm x 180 cm)) avec deux autres modèles couramment utilisés a été réalisée pour un matériau bois : un modèle de décomposition thermique défini par des lois d’Arrhenius et un modèle de pyrolyse imposée, pilotée par une température critique d’inflammation. Les grandeurs comparées sont la perte de masse, la vitesse de perte de masse, le taux de dégagement de chaleur ainsi que les températures dans l’épaisseur du matériau. Les résultats montrent alors la pertinence de l’approche FTP pour prédire l’échauffement puis l’inflammation du matériau bois étudié. Toutefois, de manière logique, la non prise en compte des réactions chimiques en tant que telles pénalisent la capacité de ce modèle à écrire la perte de masse et le heat release rate. Des essais à grande échelle (140 cm x 180 cm) ont ensuite été réalisés afin de comparer la vulnérabilité d’un système de type bardage ventilé à un système ne comportant pas de cavité. Ces essais ont également permis de caractériser l’influence de la taille de la lame d’air et du recoupement, toujours dans le cas d’un bardage bois. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux confirme alors la capacité du modèle FTP à reproduire l’échauffement et l’inflammation de la façade. Ces résultats sont très prometteurs pour les futures d’ingénierie de sécurité incendie dans de telles situations de wildland urban interface.