La filière bois-énergie, première filière des énergies renouvelables, connait depuis quelques années un fort essor du fait de l’encouragement et du développement des énergies renouvelables, de la baisse du besoin énergétique de chauffage des habitations individuelles (Réglementation Thermique (RT)2012 et Bâtiment Basse Consommation (BBC), RT2020 et bâtiment à énergie positive). Si la performance énergétique de l’installation de chauffage est un enjeu fort, la sécurité (incendie) l’est également. Il est ainsi capital de développer des installations les plus performantes et les plus sécurisées possibles. De manière schématique, une installation bois-énergie se compose d’un foyer de combustion et d’un conduit d’extraction des fumées. Plusieurs solutions de conduits d’extraction des fumées sont proposées sur le marché en fonction de leur matière première (conduits métalliques, maçonnés et céramiques), de leur composition (simple, double ou triple paroi concentrique), de leur rôle (évacuation des fumées, récupération d’énergie, transfert de chaleur) et de leur mise en place (intérieur du bâtiment avec ou sans gaine technique, extérieur du bâtiment).
Dans ce contexte, deux scénarii de feu sont à considérer (chacun répondant à une exigence normative) :

• Un feu peut naitre et se développer dans la pièce où se situe l’installation de chauffage et le conduit. Il convient alors que le conduit ne soit pas un vecteur de transmission du feu aux pièces adjacentes. Un transfert du feu dans un tel cas peut être lié soit à une déformation structurelle du conduit (laissant à un passage de paroi, de la fumée chaude ou le feu se propager à une autre pièce), soit à un échauffement thermique du conduit (atteignant des températures telles que des combustibles situés dans d’autres pièces que celle initialement en feu s’enflamment). Il apparaît alors nécessaire d’évaluer la tenue structurelle du conduit et la transmission de la chaleur libérée par le sinistre via le conduit.
• Un feu peut également se déclarer dans le conduit lui-même. Il convient dès lors que le feu ne se propage pas à l’extérieur. Dans ce cas, le feu est associé à la décomposition thermique, puis à l’inflammation des dépôts accumulés au sein du conduit (qu’il convient de caractériser avec précision, tout comme les caractéristiques du feu qu’ils peuvent générer). En lien, se posent les questions de l’échauffement du conduit et de la propagation de la chaleur aux éléments combustibles adjacents et à leur possible inflammation. Il s’agit ensuite de favoriser le développement de conduits limitant les dépôts ainsi que leur possible inflammation.

Dans ce contexte, depuis 2012, face aux différents verrous scientifiques concernant les notions de sécurité en cas d’incendie, la société Poujoulat (et son Centre Essais Recherches des Industries de la Cheminée), leader Européen des conduits de cheminées métalliques, et l’équipe Combustion Hétérogène (CH) de l’Institut Pprime (UPR 3346 CNRS – Université de Poitiers – ISAE-ENSMA) collaborent dans le cadre de projets de recherche communs en lien notamment avec la thèse (financée par Poujoulat) de Pierre Crémona. Afin de répondre aux enjeux des deux scénarii de feu à étudier, les travaux actuellement en cours visent à identifier et à définir :

• La nature des dépôts selon la hauteur au sein du conduit et les conditions ambiantes associées à leur obtention.
• Les conditions de décomposition thermique de ces différents dépôts et leurs caractéristiques d’inflammation (pour corréler celles-ci avec les conditions réelles existantes au sein de conduits).
• Les caractéristiques de combustion des différents dépôts (puissance, températures, hauteur de flamme…).
• L’échauffement du conduit et la transmission de chaleur en résultant ou provenant d’un feu externe au conduit.

Les phénomènes à étudier sont complexes tant à appréhender qu’à caractériser, du fait de leurs caractères divers et pluridisciplinaires. Ils requièrent la réalisation de travaux scientifiques innovants, qui mutualisent les compétences et expertises afin de :

• Développer une base de données des dépôts, de leurs propriétés thermiques et physico-chimiques, de leurs conditions de formation, de leurs risques d’inflammation et de combustion par grandes familles. Cette base de données est un outil important de R&D
• de Poujoulat afin de développer des nouveaux produits évitant ou limitant la mise en place de dépôts inflammables.
• Développer des outils numériques de prévision du comportement des conduits en cas de sinistre afin de permettre à Poujoulat de développer son innovation, son avance technologique et ainsi sa compétitivité.
• Lever les verrous scientifiques importants liés aux mécanismes de dépôt, puis à leur décomposition et inflammation.
• Ces études reposent sur des expertises expérimentales et numériques. Des essais sont ainsi conduits chez chacun des deux partenaires afin de générer des dépôts types, en déterminer les propriétés chimiques et thermophysiques, étudier leurs propriétés d’inflammation et de combustion. Des essais à plus grande échelle permettent également la fourniture des données nécessaires au développement puis à la validation des modèles numériques, ainsi que le développement de modèles numériques de simulation de la décomposition thermique et de la combustion des résidus.