Systèmes de protection incendie sprinkler à haute qualité environnementale – GreenSprink

Le Laboratoire Commun GreenSprink vise à promouvoir le développement d’un système innovant de protection automatique par aspersion d’eau (par sprinklers) des incendies en bâtiments dont les canalisations sont placées « sous vide d’air » en phase de veille. La technologie sprinkler « sous-vide » a été brevetée par la société VACTEC, et présente de nombreux avantages par rapport aux systèmes traditionnels. Notamment, l’absence d’eau dans les canalisations (en veille) autorise l’installation du système « sous-vide » dans les zones soumises au gel et permet ainsi de réduire de plusieurs degrés la consigne de température dans les bâtiments qui en sont équipés, ce qui constitue un potentiel d’économie d’énergie considérable. En outre, sa faible consommation en eau rend la technologie adaptée aux pays chauds où la lutte contre les incendies requiert une réponse appropriée face aux faibles ressources en eau potable. Néanmoins, le fonctionnement du système sprinkler « sous-vide » est différent des systèmes de protection incendie traditionnels, et soulève des problématique scientifiques complexes (écoulement air/eau, turbulent, phénomène de col sonique…). Dans ce contexte, la société VACTEC a fait appel à plusieurs reprises à l’expertise scientifique du laboratoire PRISME (INSA Centre Val de Loire – Campus de Bourges) dans le cadre de prestations, d’accueil de stagiaire de l’INSA, et d’un projet Région de 2015 à 2018. Le GreenSprink vise ainsi à établir sur le long terme un partenariat entre le laboratoire PRISME et la PME VACTEC. Dans ce contexte, les objectifs scientifiques comportent l’élaboration d’un modèle numérique intégrant l’ensemble des aspects de l’extinction d’un incendie au sein d’un bâtiment équipé d’un système sprinkler « sous-vide », à savoir : (i) détection de l’incendie ; (ii) écoulement biphasique (air/eau) et transitoire au sein des canalisations suite à l’ouverture d’un/des sprinklers et mise en route de la pompe incendie ; (iii) extinction, et interaction entre le spray d’eau du/des sprinklers et le foyer de l’incendie. Des outils de mécanique de fluide numérique (CFD) tel que le code libre OpenFOAM avec solveur FireFOAM seront employés pour la modélisation, et le couplage des différentes étapes sera mis en œuvre par programmation C++/Matlab. Les technologies traditionnelles (canalisation remplies d’eau ou d’air comprimé en veille) seront aussi modélisées afin de mettre en évidence les avantages de la technologie sous-vide, notamment en termes de temps nécessaire à l’extinction. De plus, des essais seront menés à la fois au sein du laboratoire de VACTEC et sur la plateforme expérimentale feu VESTA du laboratoire PRISME afin d’enrichir la compréhension des phénomènes physiques mis en jeu et de valider l’outil numérique. D’un point de vue industriel, le code développé dans le cadre de GreenSprink servira d’outil de conception et de dimensionnement de systèmes sprinkler sous-vide pour des réseaux de configurations ramifiée, maillée et bouclée. En outre, les simulations et essais prévus permettront d’optimiser différents éléments constitutifs du système sous-vide, tels que l’unité de régulation du vide, le contrôleur électronique de détection de variation de la pression, et la tête sprinkler adaptée au fonctionnement sous-vide. Ces travaux permettront de développer de nouvelles approches scientifiques qui serviront d’arguments techniques pour la promotion de cette technologie innovante, certifiée par l’assureur industriel FMGLOBAL depuis Mai 2017. Ainsi, la stratégie du Laboratoire Commun GreenSprink s’appuie sur la synergie entre les deux acteurs, académique et industriel, pour répondre aux objectifs d’innovations suivants :
• Sous 2 ans : aboutir à un code de dimensionnement afin de de soutenir la commercialisation de la technologie sous-vide
• Sous 3 ans : optimiser les éléments clés constitutifs du système sous-vide
• Sous 5 à 7 ans : étendre la technologie sous-vide à d’autres applications de protection incendie