Étude Conceptuelle BLUERAD LTD

1. ÉtudeConceptuelle BLUERAD LTD Présentation: David Atkinson BSc. GénieChimique Inventeur et Directeur du développement de l’activité

2. Étudeconceptuelle • En général, les bâtimentsd’habitation ne disposent pas de système anti-incendieautomatique par sprinkleur.Près de 800 personnessontmortesdans des incendiesdomestiques au Royaume-Uni en 2012. • La grandemajorité des logementsn’est pas équipée, quecesoit au Royaume-Uniou de par le monde. • Or, il y a dans la plupart de ceslogements des conduites de chauffageoud’arrivéed’eau. • Les systèmes de sprinkleursonttoutefoisplusieursdéfauts : • Les additifsnécessaires à la luttecontre la proliférationbactériennedans le systèmed’alimentation, • L’entretien important, • La pose devantêtreeffectuée par un expert pour assurer le drainage correct du système, • Les analyses périodiques de la qualité de l’eau, tous les 6 mois, • Les légionellesdans les conduitesauxquelles les équipesd’interventionpeuventêtreexposées, • Les conduitesd’alimentationpouvantgelerlorsqu’elles ne sont pas chauffées, • Les pannes qui peuventsurvenir suite à l’utilisation de marteaux-piqueurs à proximité.

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4. Étudeconceptuelle • Le système de conduitescommunémentappeléchauffage central (CC). • Cesystèmeestrempli d’un liquide, en général de l’eau, et estconnectédirectementouindirectement à l’arrivéed’eauprincipale. • Les radiateurscontiennentnormalement un volume d’eauproportionnel aux besoins en chauffage de la pièce oùilssontinstallés. Leurcapacitémoyenneest de 11litres.

5. Étudeconceptuelle • Trèsbien, considérons un système de CCdomestique, en particulier son circuit dansunesalle de séjour : • Normalement, deuxpompes : unedans le système de CC et l’autrefournissant la pression à l’arrivéeprincipale. 2 fois 100 %, • Pas de clapet anti-retour : circulation ininterrompue, • Vase d’expansion et cuve de stockage constituent des alimentations de secours, • Les radiateurssituésdans les pièces au-dessuségalement, • Volume d’eaudans les radiateurs de la pièce, • Pas de croissancebactérienne, • Le drainage du système ne pose aucunproblème, • Ces caractéristiques dépassent les exigencesréglementaires en matière de système anti-incendie: NFPA, PFEER, SI 611, APSAD. • Le circuit estsuffisant, voiremeilleurquedans la plupart des installations en milieu industriel.

6. Étudeconceptuelle • Que se passe-t-il en casd’incendiedomestique ? • Examinonsl’étude de l’Institut national des normes et de la technologie (NIST) du Département du commerce des États — Unis,Full-Scale House Fire Experiment for InterFIRE VR May 6, 1998, • L’essaiincendie a étémené avec pour combustible les meubleset un accélérantliquide (1 L de carburant 2 temps) • Le bâtimentétaitunemaisonindividuelle de deuxétages. • Toutes les portesétaientfermées pendant la durée du test. • Les températuresontétérelevées à l’aide de thermocouples disposésdans les pièces d’une précision de plus oumoins 70C.

7. Étudeconceptuelle • Résultats Source : US Department of Commerce National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, MD 20899. Full – Scale House Fire Experiment for InterFIRE VR May 6, 1998 Tableau 1 : hauteur des thermocouples dans le séjour et la salle à manger. Thermocouple Thermocouple Distance du sol (m) Distance du sol (pi)

8. Étudeconceptuelle • Maisontémoinutilisée pour l’essaiincendie Source : US Department of Commerce National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, MD 20899. Full – Scale House Fire Experiment for InterFIRE VR May 6, 1998

9. Étudeconceptuelle • Position des thermocouples dans le séjour et températures Source : US Department of Commerce National Institute of Standards and Technology Gaithersburg, MD 20899. Full – Scale House Fire Experiment for InterFIRE VR May 6, 1998

10. Étudeconceptuelle • Les essaisdémontrentquel’onpeuts’attendre à unetempérature de l’ordre de 300 0C à 400 0C dans les 100 secondes qui suivent le départ de feu. • À peuprès 1 min 30 s pour atteindreunetellemesure entre 1 m et 1,68 m de hauteur. • La températureambiantegrimpejusqu’à 700 0C sous le plafond en 150 secondes. • Pas trèsagréable, et peu de temps pour quitter les lieux.

11. Étudeconceptuelle • D’aprèsWikipédia, 10 L d’eausuffisent à éteindre un feu. La quantitéd’eauoptimaleest de 5,4 L pour 67,5m3. • Ceschiffresconcernenttoutefoisune eau riche en oxygène. L’eaudans un radiateurestappauvrie en oxygène et plus à même de l’absorber. • Une pièce mesure en moyenne 50 m3. Le volume de la pièce utilisédansl’essaiincendieprécédemmentcitéétait de 53,6 m3. • Un radiateurcontient en moyenne 11 litres. • C’est le double du besoin optimal. • Alors, comment apporterl’eaudans la pièce ?

12. Étudeconceptuelle • Une tête de sprinkleur à ampoule coûte cher (autour de 50 €), est fragile et peu esthétique. Elle est fixe et n’asperge pas là où l’on veut. • Un bouchon fusible contient des métaux qui fondent à unetempératuretrèsélevée et coûte plus cherqu’une tête de sprinkleur, près du double. Il estgénéralementplacédans le ciel du foyer d’une chaudière pour permettrel’écoulement du métallors de sa fusion. • Cela ne convient pas, car nous souhaitonsêtre à l’horizontale.

13. Étudeconceptuelle • Les propriétés des matières plastiques ont progressé ainsi que leur adaptation. • Pourrait-on alors utiliser un dispositif en plastique ? • Comment activer ce dispositif ? • L’ampoule d’une tête de sprinkleur est par définition un détecteur. Le liquide contenu à l’intérieur se dilate avec la chaleur et l’ampoule éclate, ouvrant le circuit et permettant le passage de l’eau dans toutes les directions. • Une fine paroi de plastique aurait le même comportement qu’une ampoule à liquide thermoexpansible, mais en ciblant la source de chaleur.

14. Étudeconceptuelle Les plastiques se comportent-ilscommeune ampoule ? Non, le plastiquesubit un changement de phase. Il atteintsatempérature de distorsionpuis la zone de température de ramollissementVicat, oùil se déforme et se dilate en direction de la source de chaleur, qu’ilcibleluimême. Il cèdeenfin le long des lignes de faiblessegravées à sa surface. Nous avonsdonc un dispositif en plastiqueautociblant.

15. Étudeconceptuelle • Les disques de rupture sontconçus pour être d’une épaisseurtrès fine, de l’ordre de 75 micromètresdans les applications à très haute pression. • Les matériauxthermoplastiquesperdentleurspropriétéslorsqu’ilssont exposés à la chaleur et atteignent la température de distorsion. • Si l’onfabriquedonc, en accord avec la réglementation, des facettesautour d’une tête plastique avec des paroisaffaiblies, on dispose d’un ensemble de disques de rupture, c’est-à-dire de zones qui s’ouvriront en étantexposées au feu. • Cette tête peutêtrefaçonnée pour s’adapter à un radiateur tout en permettant aux facettes d’être dirigéesvers la source de chaleur. • Avec la montée en température, le plastique se dilate alorsque la pression interne du systèmeprovoque son gonflement. La rupture se produitalorsau point de moindre résistance de la surface engravée. La tête dont la surface estexposée à la source de chaleurprédominantedispose donc d’une vision 3D, et créesaproprebusedirigéevers le feu.

16. Étudeconceptuelle • Difficile à mettre en pratique ! Pas sil’onremplace le bouchon de purge sur un radiateur par un bouchon de purge combiné à notredispositif. L’installationestalorsaisée, et M. tout le monde peut le faire. • Fermezl’entrée et la sortie du radiateur, enlevez le bouchon et remplacez-le. Rouvrez entrée et sortie, çafonctionne. Simple, non ?  • Le bouchon fait encore office de purge, maisprésentemaintenant un ensemble de zones de rupture et de canauxpermettantl’échappement du liquide.

17. Étudeconceptuelle • Concept initial

18. Étudeconceptuelle • Comment augmenter la réactivité des surfaces exposées du dispositif et créeruneouverture plus rapidement? • La conception de catalyseurmontrequ’une surface rugueuseprésenteune plus grande surface spécifiquequ’une surface lisse. Unecuillérée de sucre a la même surface spécifiquequ’un court de tennis. • En rendantrugueuse la surface des zones de faiblesse. Si l’onaugmente la rugosité de ces surfaces, elles absorbent la chaleur plus rapidementavant de rompre le long des lignes de faiblesse. • Le choix de la couleurest important, car l’analyseradiativedémontreque le noir esttotalementabsorbantalorsque le blancesttotalementréfléchissant. Une zone noire et rugueuseabsorbedonc la chaleurbien plus viteque la zone blanche et lisse qui l’entoure. Celapermet de préserver la tête lors de son exposition à une source de chaleurradiante. Cependant, l’effetn’est pas de première importance à cause de l’opacité de la fuméeproduite par les incendiesdomestiques.

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20. Étudeconceptuelle • Tiens ! Cebouchon de purge de radiateurest en plastiquebicolore. • Le moulagen’estdonc pas un problème et les couleurssont les bonnes ! • Nous voilà avec un bouchon-tête avec un ensemble de surfaces affaiblies qui cèdent et s’ouvrent en casd’exposition à la chaleur. • Que se passe-t-illors d’un incendie ? La tête contenantl’ensemble fond-elle ?

21. Étudeconceptuelle • Lorsqu’unliquideestvaporisé, l’effet Joule-Thomson créeunebarrièreréfrigérante au point de détente. Pour simplifier, c’est un mur invisible qui estchaud d’un côté et froid de l’autre. Le mêmephénomèneexplique la formation de glace surunevanneentrouverte. • Les réfrigérateursfonctionnentd’ailleursselonceprincipe de détente de Joule-Thomson. C’est la détente d’un liquide au travers d’une petite ouverture qui refroidit le système. • Nous avonsdoncun volume de liquideentre 15 0C et 75 0C qui en s’échappant du systèmerencontre des températures entre 200 0C et 700 0C. L’effet Joule — Thompson se déclenchealors, et la tête refroidit au fur et à mesureque le liquides’échappe.

22. Étudeconceptuelle • Le liquideestchassé par la pressionstatiqueoucelledisponibledans le système, généralement entre 1 bar et 1,5 bar. • Nous obtenonsainsi un jet de liquides’échappant par la tête. • Au passage de celiquide par la tête, cettedernièreestrefroidiece qui permet de préserver son intégrité. (De la mêmefaçonqu’unbrûleurestgénéralement à la température du gazalorsque la flammepeutatteindre 1200 0C) • À quelletempérature le liquide commence-t-il à s’échapper ?

23. Étudeconceptuelle • Mmh, des radiateurs… • Ilssontoptimisés pour transmettre la chaleur, non ? • Si l’ontprendleur conception sous un autre angle, Ilssontdoncoptimisés pour absorber la chaleur. • Exposé à la chaleur d’un incendie, le volume d’eaudans le radiateuresttrèsrapidementportée à ébullition et vaporisée hors du radiateur, si le bouchonpeutcéder en créantuneouverture.

24. Étudeconceptuelle • Une première simulation d’une seulesallefermée a étémenée avec le logiciel CFAST du NIST par un anciencollègueaujourd’huiCapitaineadjointdans le Corps national des sapeurs-pompiersitaliens. • Une simulation très simple pour observer le comportement d’un radiateuréquipé de la tête et exposé à un incendie. • Le radiateursimulécontenait 20 L d’eau et la simulation a tourné pendant plus de 3 000 secondes.

25. Étudeconceptuelle • Résultats de la simulation

26. Étudeconceptuelle • D’après les résultats, l’eauestéjectée du radiateur à 80oCdans le cas d’un circuit fermé. La température de distorsionduplastique se situecependantautour de 120 oC. • Cescalculssontfondéssur un bilanthermiqueprenant en compte la chaleur de vaporisation au point d’échappement. • En affinant les températures, la taille et l’efficacité du radiateur, il se confirmeque nous avons un dispositifefficace de défaillance en position ouverte.

27. Étudeconceptuelle • Qu’arrive-t-il au liquideéjecté ? • Le liquideobéit aux lois des gaz. • Il se dilate rapidement et remplitl’espacedisponible. • Il se refroidit en changeant d’état et absorbe la chaleurenvironnante. • Il déplacel’oxygène et prive le front de flamme de son comburant. La flammeestasphyxiée.  • L’importantn’estdonc pas la forme du jet, mais de disperser le fluidedans la pièce ! Quand la tête se percesur la facetteexposée, elleaspergedirectement la source de chaleur en ciblant le point le plus chaud !

28. Étudeconceptuelle • La température du liquideest plus élevéedans le système de chauffagequedans un système de sprinkleurs. La vaporisation s’effectuedonc plus rapidement • À quoi sert la vapeur ? • Elle crée un brouillard de gouttelettes qui empêcherouleaux de flammes et contre-explosions (backdraft). Les secours ne font pas face à un mur de flammeslorsqu’ilsouvrent la porte. • Elle entraîne la retombée des particules avec lesquelleselleréagit et arrête la propagation de fuméesnocives, ce qui réduitleur importance et facilite la respiration. • Elle augmente les chances de survie et offre plus de temps aux victimes pour réchapper des flammes, dontellelimiteoustoppe la propagation.

29. Étudeconceptuelle • Penchons-nous surl’eau. • Elle provient d’un radiateur et contient des produitschimiques. • Nous effectuonsdoncsurl’eauune analyse des risques pour la santé. • Nous devons faire face à des eauxuséestrès sales dansl’industrie offshore, et ilconvient de prendre en compte les dangers sur la santé pour la protection de nosemployés. • Nous avonsl’expérience pour gérer les analyses, les dangers et les effets. • Nous conduisonsdoncune analyse des risques pour chacune des compagnies des eaux à la source. • Grâce à Chemwatch (la plus grande base de données de produitschimiquesdans le monde) nous pouvonsformuler des programmes de mesures pour la mitigation, comme le veulentnospratiques. • Comment mettrecela en application ? Par des procéduresd’entrée en espace clos, des évaluations des risquessur site, des bilans de sécurité au travail et des analyses des risques pour la santé.

30. Étudeconceptuelle Déclinthermique Combien de temps faut-ilavant de pouvoirentrerdans la pièce en toutesécurité ?

31. Température de la couche chaude (°C) Temps après l’allumage (s.)

32. Étudeconceptuelle Le graphiquemontreque la baisse de température se produitpresqueaussirapidementquel’échauffement. On peuts’attendre à unetellecourbe, maisd’autresessaissontnécessaires. En effet, le concept se déclenchelors de la montée en température, et la pièce ne devrait pas atteindre les températures les plus élevées. La baisse de températuredevraitdonc se produire plus rapidement. En pratique le refroidissement de la pièce prendra entre 200 secondes et 300 secondes. On peuts’attendre à ceque le dispositifsoit plus efficacequ’unsprinkleurtraditionnel, la chaleurn’ayant pas à atteindre le plafond pour provoquer le déclenchement.

33. Étudeconceptuelle Quandpourra-t-on rentrerdans la pièce ? Pas tout de suite !!! La pièce estdétrempée et le feupeutavoirétécausé par unedéfaillanceélectrique : le sol peutalorsêtreconducteur et provoqueruneélectrocution. Il ne faut pas rentrerdans la pièce avantque les secoursaient coupé le courant et identifié la cause de l’incendie. Laissons faire les professionnels. Pour les propriétésisolées, comme les fermes de campagne, nous fournirons à l’habitant des instructions pour entrerdans la pièce. Celles-ci apparaîtrontsurl’emballage et sur le site internet.

34. Étudeconceptuelle • Nous avonsdonc un objet qui peutêtremoulédans un matériaupeuonéreux et installé chez tout le monde. • Il s’agitmaintenant de finaliser la conception, passer les vérifications, les essais, les certifications, fabriquer le produit et le distribuerdans le monde entier. • Sauvons des vies  et évitons à des enfants de mourirbrulésvifs. • Merci