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RISQUE FOUDRE SUR LES ETABLISSEMENTS RECEVANT DU PUBLIC (ERP) ET REGLEMENTATION

Dernière mise à jour : 5 août



école foudroyée
école foudroyée


Présentation du contexte

La foudre se définit comme étant une décharge électrique accompagnée d’une vive lumière (éclair) et d’un bruit (le tonnerre).


1) Formation de la foudre. Fondamentalement, l’éclair prend naissance entre deux zones de charges opposées, il s’agit souvent de deux nuages orageux ou d’un nuage et le sol. Il peut avoir un parcours de plusieurs kilomètres progressant par bonds successifs vers le sol et créé un canal ionisé. Une fois le sol atteint, le véritable éclair ou « arc en retour » a lieu. Cet éclair est un courant de plusieurs dizaines de milliers d’ampères qui va circuler du sol vers le nuage ou inversement à travers le canal ionisé


2) Les effets de la foudre. La foudre a deux principaux effets : - Les effets directs : ils sont liés à l’impact direct du coup de foudre et les effets indirects. Leurs conséquences sont principalement l’incendie ou l’explosion.


1. Les effets directs peuvent être actuellement considérés comme intervenant pour une faible part dans les destructions occasionnées aux systèmes électriques ou électroniques car ils sont très localisés. La façon de se prémunir reste encore la tige paratonnerre ou la cage maillée, dont le rôle est de capter et de canaliser, en un point donné, le courant de décharge.

2. Les effets indirects : ils sont essentiellement causés par des phénomènes électromagnétiques créés par la circulation du courant de foudre. On peut notamment citer les surtensions se propageant sur les installations électriques et les montées en potentiel des prises de terre. L’une des façons de se prémunir est l’utilisation de parafoudres ou parasurtenseurs en général. La foudre est un phénomène naturel pouvant provoquer de graves dégâts. Il existe différentes façons de diminuer le(s) risque(s) dû(s) à la foudre et bien sûr suivant des règles bien définies.


3) Mesures de protection contre le risque foudre. En 1752, Benjamin Franklin découvre à l’aide d’une simple expérience, la nature électrique de l’éclair et invente du même coup le paratonnerre. D’autres travaux ont été menés sur le risque foudre et ont permis de mettre au point un autre dispositif : le parafoudre. Le parafoudre et le paratonnerre sont les principaux dispositifs de protection contre le risque foudre. Cependant, ils n’ont pas le même mode d’emploi ni les mêmes performances. Les paratonnerres sont généralement destinés à protéger les bâtiments contre les impacts directs de foudre. Pour résoudre le problème des surtensions, le parafoudre, nom générique désignant tout dispositif de protection contre les surtensions transitoires, est la solution reconnue et performante, qui doit cependant être choisi en fonction du risque et installé selon les règles de l’art afin de procurer une efficacité maximale.


Techno-home DDM a une large expérience de ces phénomènes foudre et est à même de les analyser et de les simuler

Réglementation

Nous donnerons dans ce chapitre quelques extraits de textes normatifs qui régissent les obligations auxquels sont soumis les responsables d’exploitation des ERP.


Arrêté du 23 octobre 1986

i.e : NF C 17-100 Protection contre la foudre. NF C 17-102 Protection des structures et des zones ouvertes contre la foudre par paratonnerre à dispositif d'amorçage. Les dates des vérifications sont consignées sur le registre de sécurité et le rapport correspondant doit être annexé à ce registre. La périodicité des vérifications est annuelle »…


Si une installation de protection des structures contre la foudre est prévue, elle doit être conforme aux dispositions des normes en vigueur »


Cette exigence conditionnelle n’est pas clairement exprimée dans le texte. En effet il existe 2 cas où cette installation est obligatoire : les refuges de montage (Type REF) et les hôtels-restaurants d’altitude (Type OA).


Pour les autres ERP, un moyen de savoir s’il est nécessaire d’installer une installation extérieure de protection contre la foudre ou de justifier qu’elle n’est pas indispensable est de réaliser une analyse de risque. Pour cela il existe 2 méthodes reconnues en France la méthode complète (et pouvant traiter des cas complexes) de la norme NFEN62305-2, et la méthode simplifiée du guide FDC 17-108 publiée en 2017).


Dans le cas des ERP type V et J des textes plus anciens imposaient l’installation de paratonnerres et une évaluation simplifiée conduit quasiment systématiquement à un besoin mais le niveau de protection peut être différent en raison de paramètres prépondérant dans l’évaluation du risque (dimension du bâtiment et niveau kéraunique local / densité de foudroiement locale).


En effet, du fait de la présence d’élément proéminent (clocher/minaret) ou la prise en compte des difficultés d’évacuation (présence de personnes âgées ou à mobilité réduite), l’installation de paratonnerre est généralement requise suivant la méthode d’évaluation de risque simplifiée citée plus haut et conduit au même résultat que les anciennes réglementations.


La norme NF EN 62305-2 peut être employée mais nécessite pour être appliquée un nombre d’informations sur le bâtiment plus important.



La norme NFEN62305-2 évolue et il est nécessaire d’utiliser la dernière version pour l’analyse de risque sur un ERP, la version actuellement en vigueur Ed 2.0 date de 2012.


Techno-home DDM collecte ces données (plans, VRD, Analyse de risque incendie,...) et les formalise grâce au logiciel de notre partenaire DEHN https://www.dehn.fr/fr et bientôt de notre partenaire http://seftim.com/?lang=fr_fr



logiciel ARF DENHsupport


Mise en œuvre des solutions

Le principe consiste à créer un ou plusieurs points d’impacts préférentiels de la foudre, par des éléments conducteurs de faible impédance, puis d’écouler et de dissiper dans le sol le courant de foudre (puits de terre par piquet, patte d’oie ou fond de fouille). Cet ensemble cohérent permet de capter et d’évacuer la foudre en garantissant la protection de la structure. Il existe cinq types de paratonnerres permettant d’assurer la protection contre la foudre des structures :

· Paratonnerre à tige simple (PTS),

· Paratonnerre à cage maillée,

· Paratonnerre à fils tendus,

· Paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA).

· Protection par composants naturels,


Pour limiter la remontée de potentiel induite par le courant de foudre qui s’écoule dans la terre (réglementairement inférieure à 2 Ohms), on place également dans le TGBT (tableau Général Basse Tension) des parafoudres ou parasurtenseurs.


Différents types de protection

Le paratonnerre à tige simple


paratonnerre à tige simple


C’est en 1753 que Benjamin Franklin inventa le Paratonnerre à Tige Simple. Ce paratonnerre est composé d’une tige métallique effilée d’une hauteur de 2 à 8 mètres de haut dominant la structure à protéger, reliée à minimum deux conducteurs de descente et à deux prises de terre.

Le rayon de protection assuré par ce type de paratonnerre étant limité à 30 mètres environ (Niveau de protection IV, hauteur = 60 mètres), il est plus particulièrement réservé à la protection de petites structures ou zones tels que pylônes, cheminées, cuves, châteaux d’eau, mâts d’antennes etc…

Le paratonnerre à cage maillée


cage maillée



Ce paratonnerre, dérivé de la cage de Faraday, est composé d’un maillage en toiture et en façade englobant la structure à protéger.

En toiture, des pointes captrices sont positionnées en périphérie et sur les points hauts. Un réseau de conducteurs suit le périmètre extérieur de la toiture. Ce réseau est complété par des transversales. La taille des mailles est comprise entre 5 et 20 mètres et varie en fonction de l’efficacité recherchée de la protection.

En façade, des conducteurs de descente sont reliés en partie haute au maillage de toiture et en partie basse à des prises de terre spécifiques. La distance entre deux descentes est comprise entre 10 et 25 mètres, et varie en fonction de l’efficacité recherchée de la protection.

La majeure partie du courant de foudre est écoulée par des conducteurs et des prises de terre différents suivant la localisation du point d’impact de la foudre.

Le paratonnerre à fils tendus



protection foudre fils tendus

Ce paratonnerre, de principe proche à celui de la cage maillée, est constitué d’un maillage de conducteurs distant de la structure à protéger ayant pour but d’éviter que le courant de foudre soit en contact avec celle-ci.

Des fils conducteurs tendus sont implantés au-dessus de la structure à protéger, raccordés à des conducteurs de descente et à des prises de terre spécifiques. La largeur des mailles et la distance entre les conducteurs de descente sont assujetties aux mêmes règles que le paratonnerre à cage maillée (méthode de la sphère fictive).

La mise en œuvre de cette protection implique une étude complémentaire au niveau mécanique (résistance des matériaux : calcul de flèches, résistance aux contraintes météorologiques…), ainsi que la définition des distances d’isolement.

Le paratonnerre à fils tendus est plus particulièrement utilisé pour protéger des zones ouvertes lorsqu’il n’existe pas de support architectural. C’est par exemple la technologie utilisée sur le pas de tir de la fusée Ariane à Kourou en Guyane française.

La protection par composants naturels

Composants assurant une fonction de protection contre la foudre mais non installés spécifiquement à cet effet. Commentaire : ce sont des parties conductrices d’une structure ou d’un bâtiment pouvant participer à la protection extérieure par leur capacité à capter un coup de foudre ou à écouler un courant de foudre. Elles peuvent être utilisées pour remplacer tout ou partie d’une descente ou pour venir en complément d’une installation extérieure.

Ces composants peuvent être constitués par :

· L’ossature des constructions métalliques

· Les revêtements métalliques de façades ou bardages métalliques

· Les tôles métalliques recouvrant le volume à protéger, pourvu qu’elles ne risquent pas d’être perforées par un impact

· Les éléments métalliques de construction d’une toiture (fermes, armatures d’acier interconnectées…), même recouverts de matériaux non métalliques, à condition que ces derniers puissent être exclus du volume à protéger

· Les armatures de béton armé, à condition que l’interconnexion électrique soit assurée entre elles et notamment avec les dispositifs de capture et la prise de terre

· Les pièces métalliques du type gouttières, décorations, rambardes…, à condition que leur section ne soit pas inférieure à celle spécifiée pour les composants normaux

· Les tuyaux et réservoirs métalliques, s’ils sont réalisés en un matériau d’au moins 2,5 mm d’épaisseur et si leur perforation n’entraîne pas de situation dangereuse ou inacceptable


Ces éléments doivent répondre à des contraintes d’épaisseur, de section et de continuité, ce qui rend délicat la mise en application de cette technologie

Le paratonnerre à dispositif d’amorçage



paratonnerre à dispositif d'amorçage

Le principe du paratonnerre à dispositif d’amorçage est de générer artificiellement à l’aide d’un dispositif d’ionisation un traceur ascendant plus précoce que les autres traceurs ascendants naturels, et donc d’établir un point d’impact privilégié sur sa pointe.


La capture du coup de foudre étant plus rapide qu’avec un paratonnerre à tige simple, cette technologie permet de bénéficier de zones de protection plus étendues, assurant la protection de structures de grandes dimensions.

Le rayon de protection généré est fonction de la valeur de l’avance à l’amorçage du paratonnerre (Δt en µs), de sa hauteur, et de l’efficacité de la protection, la valeur maximale étant de 120 mètres (Niveau III, hauteur = 60 mètres).

En fonction du risque calculé lors de l’Analyse de Risque Foudre (ARF) et du niveau de protection attendu (I, II, III, IV) Techno-home DDM détermine la solution la plus appropriée et la plus économique.

Parafoudre



Parafoudre DEHN


En terme général, un parafoudre doit être capable d’écouler un courant généré par une surtension transitoire d’origine atmosphérique ou de manœuvre et d’assurer un niveau de protection Up adéquat avec la tenue en tension aux chocs de l’équipement à protéger. Les exigences et les essais concernant les parafoudres pour les réseaux basse tension sont décrits dans la norme Française NF EN 61643-11. Les parafoudres sont classés en 3 types : type 1, type 2, type 3, qui se distinguent par leur pouvoir d’écoulement de courant de choc, mesuré par l’amplitude et la durée de celui-ci.



Les plus de Techno-home DDM

Nous apportons un soin particulier lors de la conception et de la mise en œuvre de nos solutions, pour satisfaire la réglementation électrique (norme NFC15100) et veiller à respecter les usages en matière de CEM (Compatibilité Electromagnétique). Nous garantissons ainsi la meilleure immunité possible face aux surtensions d’origine humaine (manœuvre sur le réseau électrique) ou naturelle (foudre suivant NF EN 62305).

Bibliographie

http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCDSCI_M_2011_ANABA_CATHERINE-NADEGE.pdf


https://earlystreameremission.com/fr/au-sujet-de-la-foudre/effet-de-la-foudre/

https://www.dehn.fr/fr/foudre


https://lightning-protection-systems.com/fr



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