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Système de Détection d’Incendie et d’Alarme

Système de Détection d’Incendie et d’Alarme

Système de Détection d’Incendie et d’Alarme

Comprendre les Systèmes de Détection d’Incendie et d’Alarme

Les systèmes de détection d'incendie et d'alarme (SDIA) sont des installations de sécurité essentielles conçues pour détecter précocement un début d'incendie, alerter les occupants d'un bâtiment et, dans certains cas, initier des actions automatiques (comme la fermeture de portes coupe-feu ou le déclenchement de systèmes d'extinction). Un SDIA typique comprend des détecteurs (de fumée, de chaleur, de flamme), une centrale de détection et de signalisation (ECS), des dispositifs d'alarme sonore et/ou visuelle, des déclencheurs manuels, et une alimentation électrique de sécurité (AES) avec batteries pour assurer le fonctionnement en cas de coupure de courant. La conception et le dimensionnement de ces systèmes sont régis par des normes strictes pour garantir leur efficacité et leur fiabilité.

Données de l'étude

On doit équiper un petit entrepôt de stockage avec un système de détection d'incendie.

Caractéristiques de l'entrepôt et des composants du SDIA :

  • Dimensions de l'entrepôt : Longueur \(L_e = 30 \, \text{m}\), Largeur \(l_e = 20 \, \text{m}\), Hauteur sous plafond \(H_e = 6 \, \text{m}\)
  • Type de détecteur utilisé : Détecteur optique de fumée.
  • Surface de surveillance nominale d'un détecteur de fumée : \(S_{\text{det}} = 60 \, \text{m}^2\) (selon les recommandations pour ce type de local).
  • Nombre de déclencheurs manuels (DM) requis : 2 (un par issue de secours).
  • Alimentation :
    • Tension nominale du système : \(U_{\text{sys}} = 24 \, \text{V DC}\)
    • Consommation de la centrale en veille : \(I_{\text{veille_centrale}} = 50 \, \text{mA}\)
    • Consommation d'un détecteur en veille : \(I_{\text{veille_det}} = 0.1 \, \text{mA}\)
    • Consommation d'un déclencheur manuel en veille : \(I_{\text{veille_dm}} = 0.05 \, \text{mA}\)
    • Consommation de la centrale en alarme : \(I_{\text{alarme_centrale}} = 200 \, \text{mA}\)
    • Nombre de diffuseurs sonores (DS) : 2
    • Consommation d'un diffuseur sonore en alarme : \(I_{\text{alarme_ds}} = 150 \, \text{mA}\)
    • Autonomie requise sur batteries en cas de coupure secteur : \(t_{\text{autonomie}} = 24 \, \text{heures}\) en veille, suivies de \(t_{\text{alarme}} = 30 \, \text{minutes}\) en alarme générale.
  • Niveau sonore d'un diffuseur sonore à 1 mètre : \(L_{p,1m} = 95 \, \text{dB(A)}\)
Schéma Simplifié de l'Installation de Détection Incendie
Entrepôt (30m x 20m) Centrale (ECS) Batterie DF DF DF DF DM DS Système de Détection Incendie Simplifié

Schéma de principe d'une installation de détection incendie.

Questions à traiter

  1. Calculer la surface totale de l'entrepôt (\(A_{\text{entrepot}}\)).
  2. Déterminer le nombre minimal de détecteurs de fumée (\(N_{\text{det}}\)) nécessaires pour couvrir l'entrepôt.
  3. Calculer le courant total consommé par le système en mode veille (\(I_{\text{veille_total}}\)).
  4. Calculer le courant total consommé par le système en mode alarme générale (\(I_{\text{alarme_total}}\)).
  5. Calculer la capacité minimale requise pour les batteries (\(C_{\text{batterie}}\)) en Ampère-heure (Ah) pour assurer l'autonomie spécifiée.
  6. Calculer le niveau de pression sonore (\(L_p\)) d'un diffuseur sonore à une distance de \(10 \, \text{m}\), en supposant une atténuation de \(6 \, \text{dB}\) par doublement de la distance en champ libre.

Correction : Système de Détection d’Incendie et d’Alarme

Question 1 : Surface totale de l'entrepôt (\(A_{\text{entrepot}}\))

Principe :

La surface d'un rectangle est le produit de sa longueur par sa largeur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[A_{\text{entrepot}} = L_e \times l_e\]
Données spécifiques :
  • Longueur de l'entrepôt (\(L_e\)) : \(30 \, \text{m}\)
  • Largeur de l'entrepôt (\(l_e\)) : \(20 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} A_{\text{entrepot}} &= 30 \, \text{m} \times 20 \, \text{m} \\ &= 600 \, \text{m}^2 \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La surface totale de l'entrepôt est \(A_{\text{entrepot}} = 600 \, \text{m}^2\).

Question 2 : Nombre minimal de détecteurs de fumée (\(N_{\text{det}}\))

Principe :

Le nombre minimal de détecteurs est obtenu en divisant la surface totale à couvrir par la surface de surveillance nominale d'un détecteur, en arrondissant toujours à l'entier supérieur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[N_{\text{det}} = \left\lceil \frac{A_{\text{entrepot}}}{S_{\text{det}}} \right\rceil\]

(où \(\lceil x \rceil\) est la fonction plafond, arrondissant à l'entier supérieur)

Données spécifiques :
  • Surface de l'entrepôt (\(A_{\text{entrepot}}\)) : \(600 \, \text{m}^2\)
  • Surface de surveillance d'un détecteur (\(S_{\text{det}}\)) : \(60 \, \text{m}^2\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{det}} &= \left\lceil \frac{600 \, \text{m}^2}{60 \, \text{m}^2/\text{det}} \right\rceil \\ &= \lceil 10 \rceil \\ &= 10 \, \text{détecteurs} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le nombre minimal de détecteurs de fumée nécessaires est \(N_{\text{det}} = 10\).

Question 3 : Courant total en mode veille (\(I_{\text{veille_total}}\))

Principe :

Le courant total en veille est la somme des courants consommés par la centrale, tous les détecteurs et tous les déclencheurs manuels en mode veille.

Formule(s) utilisée(s) :
\[I_{\text{veille_total}} = I_{\text{veille_centrale}} + (N_{\text{det}} \times I_{\text{veille_det}}) + (N_{\text{dm}} \times I_{\text{veille_dm}})\]
Données spécifiques :
  • \(I_{\text{veille_centrale}} = 50 \, \text{mA}\)
  • \(N_{\text{det}} = 10\)
  • \(I_{\text{veille_det}} = 0.1 \, \text{mA/détecteur}\)
  • \(N_{\text{dm}} = 2\)
  • \(I_{\text{veille_dm}} = 0.05 \, \text{mA/DM}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} I_{\text{veille_total}} &= 50 \, \text{mA} + (10 \times 0.1 \, \text{mA}) + (2 \times 0.05 \, \text{mA}) \\ &= 50 \, \text{mA} + 1 \, \text{mA} + 0.1 \, \text{mA} \\ &= 51.1 \, \text{mA} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le courant total consommé en mode veille est \(I_{\text{veille_total}} = 51.1 \, \text{mA}\).

Question 4 : Courant total en mode alarme générale (\(I_{\text{alarme_total}}\))

Principe :

Le courant total en alarme est la somme des courants consommés par la centrale en alarme, tous les détecteurs (on suppose qu'ils consomment un peu plus ou qu'au moins un est en alarme, mais pour simplifier on peut garder leur consommation de veille si non spécifié autrement, ou une valeur spécifique si donnée), tous les déclencheurs manuels (idem), et tous les diffuseurs sonores en alarme.

Pour cet exercice, nous supposerons que la consommation des détecteurs et DM en alarme est négligeable par rapport à la centrale et aux DS, ou qu'elle est incluse dans celle de la centrale en alarme si non spécifiée. Nous utiliserons la consommation de la centrale en alarme et la consommation des diffuseurs sonores.

Formule(s) utilisée(s) :
\[I_{\text{alarme_total}} \approx I_{\text{alarme_centrale}} + (N_{\text{ds}} \times I_{\text{alarme_ds}})\]

(En supposant que les autres consommations sont soit incluses, soit négligeables en mode alarme générale par rapport aux DS).

Données spécifiques :
  • \(I_{\text{alarme_centrale}} = 200 \, \text{mA}\)
  • \(N_{\text{ds}} = 2\)
  • \(I_{\text{alarme_ds}} = 150 \, \text{mA/DS}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} I_{\text{alarme_total}} &\approx 200 \, \text{mA} + (2 \times 150 \, \text{mA}) \\ &= 200 \, \text{mA} + 300 \, \text{mA} \\ &= 500 \, \text{mA} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le courant total consommé en mode alarme générale est \(I_{\text{alarme_total}} \approx 500 \, \text{mA}\).

Question 5 : Capacité minimale requise pour les batteries (\(C_{\text{batterie}}\))

Principe :

La capacité de la batterie (en Ampère-heure, Ah) doit couvrir la consommation en veille pendant la durée d'autonomie en veille, plus la consommation en alarme pendant la durée d'alarme. On ajoute souvent un facteur de sécurité (non demandé ici, mais courant en pratique).

Formule(s) utilisée(s) :
\[C_{\text{batterie}} = (I_{\text{veille_total}} \times t_{\text{autonomie}}) + (I_{\text{alarme_total}} \times t_{\text{alarme_convertie_heures}})\]
Données spécifiques :
  • \(I_{\text{veille_total}} = 51.1 \, \text{mA} = 0.0511 \, \text{A}\)
  • \(t_{\text{autonomie}} = 24 \, \text{heures}\)
  • \(I_{\text{alarme_total}} = 500 \, \text{mA} = 0.5 \, \text{A}\)
  • \(t_{\text{alarme}} = 30 \, \text{minutes} = 0.5 \, \text{heures}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} C_{\text{batterie}} &= (0.0511 \, \text{A} \times 24 \, \text{h}) + (0.5 \, \text{A} \times 0.5 \, \text{h}) \\ &= 1.2264 \, \text{Ah} + 0.25 \, \text{Ah} \\ &= 1.4764 \, \text{Ah} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : La capacité minimale requise pour les batteries est \(C_{\text{batterie}} \approx 1.48 \, \text{Ah}\). En pratique, on choisirait une capacité normalisée supérieure (ex: 2.1 Ah, 2.4 Ah, etc.).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la durée d'autonomie en veille requise était de 48 heures, la capacité de batterie nécessaire serait :

Question 6 : Niveau de pression sonore (\(L_p\)) à \(10 \, \text{m}\)

Principe :

Le niveau de pression sonore diminue avec la distance à la source. En champ libre, pour une source ponctuelle, le niveau sonore diminue de \(6 \, \text{dB}\) chaque fois que la distance double. Une formule plus générale est \(L_{p2} = L_{p1} - 20 \log_{10}(d_2/d_1)\).

Formule(s) utilisée(s) :
\[L_{p}(d) = L_{p,1m} - 20 \log_{10}\left(\frac{d}{1 \, \text{m}}\right)\]
Données spécifiques :
  • Niveau sonore à 1m (\(L_{p,1m}\)) : \(95 \, \text{dB(A)}\)
  • Distance (\(d\)) : \(10 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} L_{p}(10\text{m}) &= 95 \, \text{dB(A)} - 20 \log_{10}\left(\frac{10}{1}\right) \\ &= 95 - 20 \log_{10}(10) \\ &= 95 - 20 \times 1 \\ &= 95 - 20 \\ &= 75 \, \text{dB(A)} \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : Le niveau de pression sonore à \(10 \, \text{m}\) est de \(75 \, \text{dB(A)}\).

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. La surface de surveillance d'un détecteur de fumée dépend principalement :

2. L'autonomie d'un SDIA sur batterie est cruciale pour :

3. En champ libre, si on s'éloigne d'une source sonore et que la distance double, le niveau sonore diminue d'environ :

Glossaire

Système de Détection d'Incendie et d'Alarme (SDIA)
Ensemble des équipements permettant de détecter un incendie le plus tôt possible et de donner l'alarme aux occupants et/ou aux services de secours.
Détecteur d'Incendie
Appareil qui réagit à un ou plusieurs phénomènes accompagnant un début d'incendie (fumée, chaleur, flamme, gaz de combustion).
Détecteur Optique de Fumée
Type de détecteur qui utilise la diffusion ou l'absorption de la lumière par les particules de fumée pour déclencher une alarme.
Centrale de Détection et de Signalisation (ECS)
Équipement central du SDIA qui reçoit les informations des détecteurs et des déclencheurs manuels, traite ces informations, et active les dispositifs d'alarme et de signalisation.
Déclencheur Manuel (DM)
Dispositif permettant à une personne de signaler manuellement un incendie.
Diffuseur Sonore (DS)
Appareil (sirène, haut-parleur) destiné à émettre un signal sonore d'alarme incendie.
Alimentation Électrique de Sécurité (AES)
Système d'alimentation (généralement secteur + batteries) conçu pour garantir le fonctionnement continu du SDIA même en cas de défaillance de l'alimentation normale.
Autonomie (Batterie)
Durée pendant laquelle l'AES peut alimenter le SDIA en l'absence de l'alimentation normale, typiquement spécifiée pour une période en veille suivie d'une période en alarme.
Niveau de Pression Sonore (Lp)
Mesure de l'intensité d'un son, exprimée en décibels (dB). Le dB(A) tient compte de la sensibilité de l'oreille humaine aux différentes fréquences.
Partie Par Million (ppm)
Unité de concentration exprimant le nombre de parties d'un constituant par million de parties du mélange (en volume pour les gaz).
Système de Détection d’Incendie et d’Alarme - Exercice d'Application

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