Étude de la dispersion des fumées dans les incendies de panneaux photovoltaïques sur les toits

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D’après pv magazine international.

Des scientifiques du Japon et du Canada ont évalué la dispersion des fumées provoquée par le vent lors d’incendies de toitures photovoltaïques dans une soufflerie, en utilisant des modèles de construction à l’échelle 1:15 d’un prototype de maison au Québec.

« La dispersion des fumées d’incendie sur les toits équipés de panneaux photovoltaïques soulève d’importantes questions de sécurité en ce qui concerne l’exposition des résidents », a déclaré le groupe. « Il est donc essentiel d’étudier le phénomène de dispersion de la fumée générée par les incendies d’origine photovoltaïque sur les toits, en particulier à travers les ouvertures des toits telles que les lucarnes. »

Pour leur étude à petite échelle, les chercheurs ont utilisé l’hélium comme substitut à la fumée d’un véritable incendie, car cet élément chimique permet de réaliser des essais dans une soufflerie non ignifugée. Pour ce faire, ils ont développé de nouvelles équations pour la similarité fumée-hélium et la loi d’échelle.

Le modèle à petite échelle mesurait 53 cm de long, 75 cm de large et 40 cm de haut, ce qui représente une maison grandeur nature de 8 mètres de long, 11,2 mètres de large et 6 mètres de haut. La fumée simulée pouvait pénétrer par une lucarne de 24 cm sur 8 cm dans la maquette, soit 3,6 mètres sur 1,2 mètre en grandeur réelle.

La dispersion des fumées a été testée sur des maisons à petite échelle avec angles de toit de 0 degré, 15 degrés, 30 degrés, 45 degrés et 60 degrés. Pour chaque angle, trois vitesses de vent entrant différentes ont été testées. Les chercheurs ont également soumis le modèle à différents taux de dégagement de chaleur (HRR) avec des vents soufflant à 5,16 mètres par seconde sur un toit de 0 degré.

« En comparant les résultats pour différents angles de toit, il apparaît que celui de 15 degrés se révèle être dangereux, tandis que les angles de 45 et 60 degrés offrent le plus haut niveau de sécurité pour la prévention des incendies », expliquent les chercheurs. « Pour les toits à 60 degrés, les résidents disposent d’environ 12 minutes pour évacuer, alors que pour les autres toits (moins de 45 degrés), les résidents ne disposent que d’environ quatre minutes. »

Les scientifiques ont indiqué que les résidents devraient se déplacer plus bas pendant les incendies de bâtiments pour réduire le risque d’inhalation de fumée, mais que cela pourrait ne pas être efficace dans les incendies de panneaux photovoltaïques sur les toits en raison de « l’infiltration rapide et uniforme de la fumée dans toute la pièce ».

Les scientifiques ont également constaté que la diminution de la vitesse du vent augmentait l’infiltration de la fumée dans le bâtiment. En outre, il a été constaté qu’un HRR plus élevé entraînait une infiltration plus importante de la fumée.

« Les toits verts secs ont un HRR maximum de 200 kW/m2, tandis que les toits en bois ont un HRR maximum de 300 kW/m2, respectivement », ont-ils déclaré. « Les incendies de toits photovoltaïques ont un HRR plus important (maximum 500 kW/m2), ce qui représente un risque plus élevé. »

Ils ont présenté leurs résultats dans « Wind-driven smoke dispersion in rooftop photovoltaic fires : An experimental investigation with helium smoke », récemment publié dans le Journal of Building Engineering. La recherche a été menée par des scientifiques de l’Institut de technologie de Niigata, au Japon, ainsi que de l’Université de Sherbrooke et de l’Université Concordia, au Canada.

« Les incendies de toits photovoltaïques présentent un risque plus élevé que les incendies de toits ordinaires en raison du HRR relativement plus élevé et de la dispersion de la fumée », ont conclu les scientifiques. « Cela indique que lors de la conception et de la sélection des systèmes photovoltaïques, la valeur du HRR du système photovoltaïque doit être prise en compte en termes de sécurité incendie. »

Traduit par Marie Beyer.

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