Exigences de protection incendie pour la décoration intérieure

La conception de la décoration intérieure des bâtiments fait partie de la conception architecturale. Les matériaux utilisés pour la décoration sont tous des matériaux relativement sensibles au feu, et la grande majorité des incendies de bâtiments commencent à se propager et à s’étendre à partir de l’intérieur. Par conséquent, la performance de combustion des matériaux de décoration intérieure est un facteur influant sur les conditions de l’incendie…

…l’un des facteurs importants influant sur le développement de l’incendie et la sécurité des personnes. Les principales influences des matériaux de décoration sur l’incendie et la sécurité des personnes comprennent les aspects suivants : influer sur la vitesse de développement du feu, de l’allumage jusqu’au flashover, augmenter la densité de charge calorifique, produire des fumées toxiques et réduire la visibilité intérieure. Par conséquent, la conception de la décoration intérieure d’un bâtiment doit tenir compte des besoins de protection contre l’incendie de ce dernier.

[Référence] La densité de charge calorifique est le rapport entre la chaleur de combustion totale produite par la combustion complète de tous les matériaux combustibles à l’intérieur d’un bâtiment et la surface de référence de cet intérieur. Dans la pratique de l’ingénierie, la surface de plancher est généralement utilisée comme surface de référence.

10.2.1 Principes généraux de conception

La décoration intérieure du service opératoire propre d’un hôpital comprend principalement les murs, le plafond et le sol, ainsi que le mobilier et les ornements intérieurs. Lors de la conception, il convient de tenir pleinement compte des caractéristiques d’étanchéité à l’air et des exigences fonctionnelles de l’espace au sein du service opératoire propre, de traiter correctement les conflits entre l’effet décoratif, la sécurité d’utilisation, la désinfection et le nettoyage, d’utiliser dans la mesure du possible des matériaux incombustibles et ignifugés, et d’éviter les matériaux qui produisent de grandes quantités de fumée ou de gaz toxiques lorsqu’ils sont exposés à des températures élevées ou au cours de la combustion. Conformément aux schémas d’écoulement des fumées chaudes et de développement de l’incendie après le déclenchement d’un incendie à l’intérieur d’un bâtiment, les codes chinois exigent que les matériaux soient choisis de telle sorte que, dans une pièce, la performance de combustion des matériaux de décoration diminue progressivement du plafond vers le sol.

(1) Pour les zones propres, si les fenêtres ne peuvent pas être ouvertes ou sont généralement maintenues fermées, leur conception de décoration intérieure doit être traitée comme celle de pièces sans fenêtre.

(2) Les plafonds, les murs et les sols des escaliers sans éclairage naturel, des escaliers encloisonnés et des escaliers à l’abri des fumées doivent tous utiliser des matériaux de décoration de classe A.

(3) Pour les couloirs d’évacuation horizontaux d’un bâtiment et les halls des sorties de secours, les matériaux de décoration du plafond doivent être des matériaux de décoration de classe A, et les autres parties doivent utiliser des matériaux de décoration d’une classe non inférieure à B₁.

(4) Les classes de performance de combustion des matériaux de décoration pour diverses parties des bâtiments civils ne doivent pas être inférieures aux exigences du tableau 10.1.

Tableau 10.1 Classes de performance de combustion des matériaux de décoration pour diverses parties des bâtiments civils

(5) La décoration ne doit pas obstruer les installations de protection contre l’incendie (telles que les postes d’incendie, les dispositifs d’alarme automatique, les installations d’extinction automatique, les installations de contrôle et d’évacuation des fumées, etc.) ni les signaux indicateurs d’évacuation et les sorties ; elle ne doit pas non plus modifier le sens d’ouverture des portes des sorties d’évacuation ou des sorties de secours, réduire la largeur utile d’évacuation des sorties d’évacuation, des sorties de secours et des itinéraires d’évacuation, ni empêcher l’utilisation normale de ces installations. La largeur utile d’évacuation correspond à la largeur libre minimale nécessaire pour l’évacuation sûre des occupants, calculée en fonction du nombre de personnes à évacuer spécifié par le code et de l’indice d’évacuation pour cent personnes. Selon la pratique internationale courante, cette largeur doit généralement également tenir compte de l’effet de bordure de la sortie ou de l’itinéraire d’évacuation. Lors de l’examen de la largeur des itinéraires d’évacuation à l’intérieur d’un compartiment incendie, il convient de calculer la largeur utile de l’itinéraire ou de la sortie d’évacuation, plutôt que sa largeur libre, et de prêter attention à ce point.

Les autres conceptions de protection contre l’incendie relatives à la décoration intérieure des bâtiments doivent être conformes aux dispositions pertinentes de la norme nationale Code pour la prévention de l’incendie dans la conception de la décoration intérieure des bâtiments (GB50222-95). 【Référence】　Largeur d’évacuation efficace. Lors de la marche, les personnes balancent leurs bras des deux côtés pour maintenir l’équilibre corporel ; ainsi, lors de l’évacuation le long d’un passage, les personnes évacuées gardent une certaine distance par rapport aux parois latérales au lieu de marcher juste contre les parois latérales ou les mains courantes. Par conséquent, une couche limite existe à la frontière d’un passage d’évacuation ou d’une sortie d’évacuation, et cette partie de la largeur ne peut pas être utilisée par les occupants en évacuation. Ainsi, lors des calculs d’évacuation, la largeur de la couche limite doit être déduite, et la largeur à prendre en compte est la largeur libre du passage ou de la sortie d’évacuation diminuée de la largeur de la couche limite. Le tableau 10.2 donne les valeurs de largeur de couche limite présentes dans différents types de passages.

Tableau 10.2　Valeurs de largeur de couche limite dans différents types de passages

10.2.2　Classification et classement des matériaux de décoration

(1) Classification et classement.

Les matériaux de décoration du service de chirurgie propre d’un hôpital peuvent, selon leur emplacement d’utilisation et leur fonction, être classés en matériaux de décoration de plafond, matériaux de décoration murale, matériaux de décoration de sol, matériaux de décoration de cloison, meubles fixes, tissus décoratifs (tels que rideaux, draperies, couvre-lits, revêtements de meubles, etc.), et autres matériaux de décoration (tels que mains courantes d’escalier, tringles à tableaux, plinthes, caissons de rideaux et cache-radiateurs, etc.).

La performance de combustion des matériaux de décoration est classée, en référence à la norme nationale Méthode de classification du comportement au feu des matériaux de construction (GB8624), en quatre grades : matériaux ininflammables (c’est-à-dire grade A), matériaux ignifugés (c’est-à-dire grade B₁), matériaux combustibles (c’est-à-dire grade B₂) et matériaux inflammables (c’est-à-dire grade B₃). La plupart des matériaux sont classés conformément à la Méthode de classification du comportement au feu des matériaux de construction (GB8624) ; cependant, les matériaux de décoration de sol sont classés selon la Détermination du flux radiatif critique des revêtements de sol — Méthode par source de chaleur radiante (GB11785) ; les tissus décoratifs sont classés selon la Détermination de l’ignifugation des tissus textiles — Méthode verticale (GB5455) ; et les matériaux plastiques sont classés selon la Méthode de l’indice d’oxygène (GB2406), la Méthode de combustion horizontale (GB2408) et la Méthode de combustion verticale (GB4609). Dans la norme nationale Code de prévention contre l’incendie dans la conception de la décoration intérieure des bâtiments (GB50222), les trois derniers types de matériaux de décoration sont classés respectivement en grade B₁ et grade B₂.

【Référence】　Matériaux de décoration des bâtiments.

① Selon les méthodes d’essai au feu et les méthodes de classement actuelles des matériaux de construction en Chine, la plaque de plâtre à parement papier présente une performance de combustion de grade B₁ ; cependant, lorsque la plaque de plâtre à parement papier est installée sur des ossatures en acier, elle peut être utilisée comme matériau de décoration de grade A.

② Lorsque la surface du contreplaqué est revêtue d’un revêtement ignifugé de finition de premier grade, elle peut être utilisée comme matériau de décoration de grade B₁. Lorsqu’elle est utilisée pour la décoration murale, le revêtement ignifugé peut être appliqué sur la face orientée vers l’intérieur de la pièce ; lorsqu’elle est utilisée pour la décoration de plafond suspendu, le revêtement ignifugé doit être appliqué sur les deux faces.

③ Le papier peint ou le revêtement mural en tissu d’un poids surfacique inférieur à 300 g/m² peut être utilisé comme matériau de décoration de grade B₁ lorsqu’il est collé directement sur un support dont la performance de combustion est de grade A.

④ Les matériaux de décoration inorganiques appliqués sur des supports dont la performance de combustion est de grade A peuvent être utilisés comme matériaux de décoration de grade A ; les revêtements décoratifs organiques appliqués sur des supports de grade A avec un taux de revêtement humide inférieur à 1,5 kg/m² peuvent être utilisés comme matériaux de décoration de grade B₁.

⑤ Lorsque différents matériaux de décoration sont utilisés pour une décoration en couches, les grades de performance de combustion des matériaux de décoration de toutes les couches doivent satisfaire aux exigences du Code de prévention contre l’incendie dans la conception de la décoration intérieure des bâtiments. Les matériaux de décoration composites doivent être testés dans leur ensemble par un établissement professionnel de supervision et d’inspection de la qualité, et leurs grades de performance de combustion doivent être déterminés.

⑥ Lorsque des plastiques poreux ou expansés sont utilisés localement sur les surfaces des plafonds ou des murs, leur épaisseur ne doit pas dépasser 15 mm, et leur surface ne doit pas dépasser 10 % de la surface du plafond ou du mur de la pièce.

(2) Le polystyrène dans les panneaux composites et sa toxicité de combustion.

Lorsque les substances combustibles produites par la décomposition thermique des hauts polymères sont mélangées à l’air dans une certaine proportion et atteignent la température de point éclair (également appelée point d’éclair), la température d’inflammation (également appelée point de feu) ou la température d’inflammation spontanée (également appelée point d’auto-inflammation), la combustion commence. En règle générale, le point de feu est supérieur de 20～30 ℃ au point d’éclair. Le point d’éclair du polystyrène est de 360 ℃, son point de feu est d’environ 380 ℃ et son point d’auto-inflammation est de 495 ℃. La structure des panneaux composites en polystyrène Sa forme détermine que le polystyrène n’entre pas en contact direct avec une flamme nue lors d’une exposition au feu ; il subit une déformation, une gazéification et une combustion sans flamme sous l’effet de la chaleur conduite à travers la couche de protection en mortier de ciment. Panneau isolant thermique en polystyrène : Les panneaux à âme en polystyrène ne sont quasiment jamais utilisés dans les systèmes d’enveloppe extérieure des bâtiments, mais sont couramment employés pour l’isolation thermique intérieure des bâtiments (comme les usines de transformation alimentaire). Le comportement au feu du polystyrène diffère de celui du polyuréthane rigide (PIR/PUR) ; c’est un matériau thermoplastique qui fond, se rétracte et brûle facilement, avec une température de ramollissement d’environ 100 ℃ et une température de fusion d’environ 180 ℃. À mesure que la température augmente, le polystyrène fond, et la surface chauffée se rétracte pour former des cavités, permettant aux flammes de pénétrer dans ces cavités, ce qui produit des gouttelettes fondues qui s’écoulent à la fois par les côtés intérieur et extérieur de la surface de l’enveloppe. Des essais ont montré qu’une fois que les flammes pénètrent dans l’âme du panneau, le feu peut se propager sans restriction entre les parements, brûlant et détériorant le matériau de l’âme. Si les parements ne sont pas installés solidement, un effondrement prématuré se produit, affectant gravement la vitesse de propagation des flammes. Tant que les parements et tous les joints sont installés de manière fiable, une propagation soudaine des flammes sur le mur ne se produit pas.

Les principales manifestations des panneaux isolants thermiques en polystyrène lors des essais au feu à grande échelle sont : la fusion et la rétraction, la production de gouttelettes fondues, l’intensification du feu, la propagation cachée des flammes à l’intérieur des parements et l’effondrement des structures qui maintiennent les parements de manière peu sûre.

La toxicité de combustion désigne les gaz toxiques issus de matériaux combustibles lors de leur combustion ou de leur décomposition thermique. Lorsque les personnes présentes dans l’espace touché par le feu inhalent ces gaz, elles décèdent de leurs effets toxiques. Compte tenu des dommages que la toxicité de combustion cause au corps humain, de nombreux pays ont mené des recherches approfondies sur la toxicité au feu. Les résultats d’essais montrent que les produits gazeux générés lors de la combustion dans l’air de polymères organiques courants comprennent le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO₂), le dioxyde de soufre (SO₂), l’ammoniac (NH₃), le méthane (CH₄), le cyanure d’hydrogène (HCN), le chlorure d’hydrogène (HCL), etc. Parmi ceux-ci, le CO, le CO₂ et le HCN sont les principaux gaz toxiques de combustion responsables de décès lors des incendies.

La mousse de polystyrène génère certains gaz toxiques lorsqu’elle brûle. Des essais montrent que lors de sa combustion, le polystyrène produit du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de l’éthylène et de l’éthane, mais ne produit pas de cyanure d’hydrogène. La teneur en méthane, éthylène et éthane ne représente qu’environ 2 % de la teneur gazeuse totale. Le four à tube horizontal Lindberg, développé par l’Administration nationale de l’aéronautique et de l’espace (NASA), est dédié aux essais de toxicité. Lors de l’essai, 4 souris blanches sont placées dans le four et exposées à l’environnement de combustion pendant 30 min, la mortalité et l’incapacité étant mesurées toutes les 10 min. Sur la base de mesures réelles, les résultats d’essai pour 27 matériaux organiques ont été obtenus, comme détaillé dans le Tableau 10.3. En matière de toxicité de combustion, les doses de gaz toxiques de la combustion avec flammes et de la combustion sans flammes sont différentes. La toxicité produite par la combustion avec flammes du polystyrène est supérieure à celle produite par la combustion sans flammes, le rapport entre les deux étant d’environ 1,76. Généralement, la combustion du polystyrène dans les panneaux sandwich est essentiellement une combustion sans flammes.

Tableau 10.3　Toxicité relative des matériaux polymères déterminée avec le four à tube horizontal Lindberg

Tableau 10.3 (suite)

(3) Normes et méthodes nationales relatives aux essais de combustion des plastiques en mousse rigide.

À l’heure actuelle, la Chine dispose principalement de trois codes ou normes nationaux directement liés aux méthodes d’essai de combustion dans le cadre de l’application des plastiques en mousse rigide, à savoir le Code de conception de la protection contre l’incendie des bâtiments (GBJ-16-87), les Plastiques en mousse de polyuréthane rigide pour l’isolation thermique des bâtiments (GB10800-89) et la Méthode de classification du comportement au feu des matériaux de construction (GB8624-97). Pour mettre en œuvre ces normes, une dizaine de méthodes d’essai de niveau national associées ont été formulées successivement. La méthode de classification du comportement au feu des matériaux de construction récemment révisée (GB8624-97) a ajouté l’indicateur d’indice d’oxygène pour divers matériaux. Toutefois, en raison des limites de cet indicateur, il est rarement utilisé au niveau international comme indicateur d’essai exigé par les normes. Des chercheurs nationaux ont déjà utilisé trois méthodes, à savoir la méthode de l’indice d’oxygène (concentration minimale d’oxygène nécessaire pour qu’un matériau entretienne la combustion), l’essai d’allumabilité ISO (rayonnement thermique) et la méthode d’allumage par flamme oxyhydrogène (convection), pour évaluer les performances au feu de 10 matériaux de construction courants ; les résultats sont présentés dans le tableau 10.4. Les résultats montrent que le classement de la résistance au feu de ces matériaux obtenu par ces méthodes d’essai apparaît incohérent. En prenant le polyuréthane ignifugé comme exemple, mesuré par l’indice d’oxygène (24,5), il se classe deuxième parmi ces 10 matériaux. Toutefois, dans l’essai d’allumabilité ISO et dans l’essai par la méthode d’allumage par flamme oxyhydrogène, sa résistance au feu est la moins bonne. De toute évidence, utiliser le niveau de l’indice d’oxygène pour mesurer la facilité de combustion des matériaux n’est pas fiable. Par conséquent, il convient d’être prudent lors du choix de la méthode de l’indice d’oxygène comme méthode d’évaluation réglementaire des performances au feu des matériaux de construction. Bien entendu, en tant que méthode d’évaluation des performances au feu des matériaux, la méthode de l’indice d’oxygène, comme elle peut fournir des chiffres relativement précis, est largement utilisée pour évaluer la résistance au feu des matériaux dans les laboratoires et lors du choix des formulations de produits.

Tableau 10.4 Comparaison de la méthode de l’indice d’oxygène, de l’essai d’allumabilité ISO et de l’essai d’allumage par flamme oxyhydrogène

Note : Les essais ont été réalisés au Laboratoire de recherche sur l’incendie du Conseil national de recherches du Canada.

(4) Le polyuréthane rigide est un matériau thermodurcissable qui durcit et se carbonise lorsqu’il est exposé au feu, tandis que le polystyrène est un matériau thermoplastique qui fond et peut s’enflammer lorsqu’il est exposé au feu. Les essais sur les panneaux de polyuréthane rigide ont montré que, tant pour les matériaux isolants PUR que pour les matériaux isolants PIR résistants au feu, il n’y avait pas de propagation de flamme cachée entre les parements décoratifs. Le parement décoratif intérieur s’est légèrement déformé et les joints sont restés intacts ; aux endroits immédiatement adjacents à la source du feu, les flammes ont effectivement pénétré dans l’âme du panneau par les joints, mais l’inspection n’a révélé qu’une carbonisation localisée. Pour les panneaux de polyuréthane rigide, la chaleur du feu amène le matériau isolant à se décomposer progressivement et à former une couche carbonisée protectrice stable. Au début, seul le matériau isolant en contact avec le parement décoratif intérieur se carbonise, protégeant ainsi le panneau isolant. À mesure que le feu se développe, la couche carbonisée s’épaissit progressivement jusqu’à ce que le feu soit éteint ou s’éteigne de lui-même. Pendant ce processus, le panneau émet de la fumée. Toutefois, le polyuréthane résistant au feu (PIR) produit peu de fumée, tandis que les autres polyuréthanes rigides (PUR) en produisent une quantité relativement importante.

Les principales caractéristiques de comportement au feu des panneaux isolants rigides lors d’essais à grande échelle sont les suivantes : la structure reste intacte ; aucune propagation de flamme dans l’âme du panneau ; conformité aux normes d’isolation thermique ; aucune gouttelette fondue enflammée ; décomposition progressive au-dessus de 300 °C avec une production de fumée relativement faible ; perte d’adhérence entre le panneau de parement et l’âme près de la source de chaleur sans compromettre l’intégrité globale ; aucun danger supplémentaire pour les pompiers.

Essais sur des panneaux de polyuréthane rigide avec têtes d’extinction automatique installées : les essais sur les panneaux de polyuréthane rigide ont été répétés en ajoutant des têtes d’extinction automatique afin d’étudier leur effet sur les panneaux. Conformément à l’espacement d’installation, deux têtes d’extinction ont été installées près d’une paroi construite en matériaux combustibles. Les essais ont été déclenchés manuellement afin de garantir que le feu était pleinement développé avant l’activation. Les résultats ont été les suivants : en 30 s, les flammes au niveau des joints de la paroi latérale ont été éteintes, la couleur de la fumée est devenue grise, puis progressivement blanche au fur et à mesure de l’essai. Le dispositif d’extinction ne pouvait mouiller que la première couche et la face arrière de la paroi latérale (berceau de bois) ; la température à ces endroits est donc descendue de 550 °C à 100 °C dans la minute suivant l’activation des extincteurs automatiques, et la température moyenne de la couche de fumée est descendue à 270 °C.

L’utilisation d’un système d’extinction automatique à eau permet non seulement de contrôler un incendie au sens traditionnel, mais aussi, lors d’incendies en présence de panneaux de polyuréthane rigide, de maintenir la température sur les lieux en dessous du niveau auquel l’âme des panneaux brûlerait.

Les principales caractéristiques de comportement au feu des panneaux de polyuréthane rigide lors d’essais à grande échelle (avec systèmes d’extinction automatique à eau installés) sont : limitation de la combustion et de la participation des panneaux à l’incendie ; limitation de la zone endommagée des panneaux ; réduction de la production de fumée.

(5) Panneaux isolants thermiques en laine de roche ou panneaux isolants thermiques en laine de roche haute densité.

Ces panneaux ont une densité normale de 100 kg/m³ et sont principalement utilisés comme éléments d’enveloppe extérieure lorsque le code du bâtiment exige une résistance au feu supérieure à 30 min (isolation), ou dans d’autres endroits présentant un risque d’incendie élevé. Les résultats des essais de performance des panneaux de laine de roche haute densité sont aussi bons que ceux des produits de protection incendie. Comme tous les matériaux d’isolation thermique et comme tous les systèmes d’isolation thermique, ces panneaux peuvent également être détruits par le gauchissement du parement intérieur lorsqu’ils sont exposés au feu, et l’âme du panneau doit être remplacée en raison des effets de la température.

Les principales caractéristiques de réaction au feu des panneaux d’isolation thermique en laine de roche lors des essais incendie à grande échelle sont les suivantes : maintien de la stabilité structurelle ; absence de propagation de flamme à l’intérieur de l’âme du panneau ; effet minime du matériau de l’âme du panneau sur le feu ; maintien de l’intégrité du matériau d’isolation ; adhésifs et résines affectés au-delà de 300 ℃ ; perte d’adhérence à proximité de la source de chaleur, avec endommagement des panneaux (gauchissement).

(6) Panneaux en fibre de verre et en laine de roche.

Des essais comparatifs ont été menés sur un système d’assemblage multicomposant standard constitué d’un panneau de revêtement intérieur, d’une laine d’isolation de 86 mm d’épaisseur et d’un panneau de protection externe, et les performances de combustion de la fibre de verre (11 kg/m³) et de la laine de roche (23 kg/m³) ont été évaluées.

Les fibres minérales elles-mêmes sont des matériaux incombustibles et n’aggravent pas l’incendie. Cependant, les liants qui relient les fibres et les membranes respirantes peuvent brûler et avoir un effet limité sur le feu et sur la quantité de fumée émise. Les essais ont montré que cette laine de fibres de faible densité subit un retrait important à des températures supérieures à 600 ℃. Pour la laine de verre, à 850 ℃, le verre se rétracte jusqu’à n’avoir plus que 10 mm d’épaisseur. La laine de roche de plus haute densité présente également des dommages importants à proximité de la source du feu, mais son retrait est plus faible et la réduction de ses performances d’isolation thermique est également moins importante.

Les principales caractéristiques de réaction au feu des systèmes assemblés sur site à base de panneaux d’isolation thermique en fibre de verre et en laine de roche, lors des essais incendie à grande échelle, sont les suivantes : maintien de la stabilité structurelle ; retrait du matériau d’isolation à des températures supérieures à 500 ℃ ; perte des performances d’isolation thermique à des températures supérieures à 850 ℃ ; effet minime du matériau de l’âme du panneau sur le feu ; perte d’adhérence à proximité de la source de chaleur, avec endommagement des panneaux (gauchissement). (7) Les conditions de base de la construction et de la conception des salles d’opération propres découlent précisément de la particularité de leurs fonctions : ① l’obligation de maintenir autant que possible un environnement propre quasi stérile ; ② l’obligation de créer l’environnement le plus confortable possible et propice au travail du personnel médical. Par conséquent, les murs doivent généralement être des murs sans pollution et d’une grande propreté. Pour de tels murs, il est préférable d’utiliser des panneaux présentant des propriétés telles qu’une faible électricité statique réduisant l’adhérence de la poussière, l’incombustibilité, des couleurs mates agréables, la résistance à la pourriture, une facilité d’entretien, la non-toxicité, la résistance aux chocs et l’étanchéité à l’eau. La figure 10.1 présente une photographie de réels panneaux muraux de salle d’opération fabriqués à partir de ce type de panneaux ignifugés.

Figure 10.1　Salle d’opération équipée de panneaux muraux ignifugés