Brevet FR3001789A1 — publié le 20140808

La présente invention concerne un procédé et dispositif de diminution du risque d'explosion dans une enceinte. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de diminution du risque d'explosion dans une enceinte telle qu'une pièce d'un bâtiment, l'enceinte comprenant un organe de stockage, de production ou de consommation d'un gaz combustible plus léger que l'air, notamment de l'hydrogène le procédé comprenant une étape de détection d'une fuite de ce gaz combustible de l'organe vers le volume de l'enceinte. Lorsque qu'un gaz combustible plus léger que l'air (de masse volumique inférieure à l'air) est utilisé dans une enceinte (close ou en ventilation naturelle ou en ventilation forcée), si une fuite de ce gaz se produit, il se crée une stratification gazeuse dans le volume de l'enceinte. Ceci concerne notamment l'hydrogène dans des applications de pile à combustible. Dans cette stratification, la zone la plus concentrée en gaz fuyant est localisée dans la partie supérieure de l'enceinte. En descendant, la concentration de celui-ci décroît jusqu'au sol. La zone en haut de l'enceinte concentre, pour un gaz combustible, le potentiel le plus élevé d'inflammation, d'accélération de flamme et d'obtention d'une surpression interne pouvant détruire l'enceinte et générer une onde de pression externe ainsi que des fragments. Pour résoudre ce problème il est connu d'utiliser des appareils recombineurs catalytiques du gaz fuyant, des dispositifs d'allumage volontaire ou de réaliser une ventilation forcée ou naturelle de l'enceinte. Ces solutions sont cependant coûteuses ou inefficaces ou inadaptées à certains environnements. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que, en réponse à une détection d'une fuite de ce gaz de l'organe vers le volume de l'enceinte, le procédé comporte une étape d'injection d'un gaz distinct du gaz combustible présent dans l'enceinte afin d'homogénéiser au moins en partie l'environnement gazeux de l'enceinte, et une étape de ventilation d'au moins une partie du volume de l'enceinte via au moins une ouverture de l'enceinte communiquant avec l'atmosphère extérieure. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'étape de détection d'une fuite du gaz combustible comprend au moins l'un parmi : une mesure de la concentration dudit gaz à un emplacement déterminé de l'enceinte via un capteur, une détection de fuite directement au niveau de l'organe, - l'étape d'injection dans l'enceinte comprend l'un au moins parmi : une injection d'air, une injection de gaz inerte tel que de l'azote, - l'étape d'injection dans l'enceinte est réalisée à partir d'une source de gaz comprimé tel qu'une bouteille de gaz sous pression ou toute autre source de gaz sous pression, - l'étape d'injection dans l'enceinte est réalisée via un ventilateur, - lors de l'étape d'injection dans l'enceinte le gaz est injecté à une vitesse comprise entre 50 et 1000 m/sec, - l'étape de ventilation d'au moins une partie du volume de l'enceinte est réalisée au moins en partie via un ventilateur d'extraction assurant une ventilation forcée entre le volume interne de l'enceinte et l'extérieur, - en réponse à une détection d'une fuite du gaz combustible de l'organe dans l'enceinte, la circulation dudit gaz combustible de ou vers l'organe est interrompue, - le gaz injecté dans l'enceinte en réponse à une détection d'une fuite du gaz inflammable comprend au moins l'un parmi : de l'air, un gaz inerte tel que de l'azote, - l'organe comprend au moins une pile à combustible, - l'injection de gaz dans l'enceinte est réalisée via un ventilateur appartenant à la pile à combustible. L'invention concerne également un dispositif de diminution du risque d'explosion dans une enceinte close telle qu'une pièce d'un bâtiment, l'enceinte comprenant un organe de stockage, de production ou de consommation d'un gaz combustible plus léger que l'air, notamment de l'hydrogène, le dispositif comprenant : - un capteur de détection de fuite d'hydrogène depuis l'organe vers le volume de l'enceinte, - un système d'injection sélective de gaz distinct dudit gaz combustible dans l'enceinte, notamment un gaz inerte ou de l'air, une logique électronique reliée au capteur et au système d'injection, la logique étant configurée pour commander une injection d'un gaz dans l'enceinte via le système d'injection en réponse à une information du capteur signalant une fuite, le dispositif comprenant en outre un organe de ventilation sélective d'une partie du volume de l'enceinte via au moins une ouverture de l'enceinte communiquant avec l'atmosphère extérieure. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence à la figure unique qui représente de façon schématique et partielle un exemple possible de structure et de fonctionnement de l'invention. Le dispositif illustré à la figure s'applique avantageusement à une enceinte close, telle qu'une pièce ou un bâtiment clos. Par « clos » on désigne une pièce fermée ou ayant des ouvertures relativement faible à l'échelle du volume de l'enceinte assurant une ventilation naturelle (c'est-à-dire non forcée). L'enceinte 1 comprenant un organe 2 susceptible de générer une fuite de gaz combustible plus léger que l'air. Cet organe 2 est par exemple un organe de 25 stockage, de production ou de consommation d'hydrogène, par exemple une pile à combustible alimentée par une source d'hydrogène. Le dispositif comprend un capteur 4, 14 de détection de fuite de gaz depuis l'organe 2 vers l'enceinte 1. Ce capteur 4, 14 comprend par exemple au moins l'un parmi un appareil 4 de mesure de la concentration de gaz à un emplacement 30 déterminé de l'enceinte 1, un détecteur 14 de fuite directement au niveau de l'organe 2. Dans le second cas, le détecteur 14 peut comporter une logique électronique qui signale une fuite en contrôlant des paramètres de fonctionnement de l'organe 2 (par exemple une différence anormale entre l'hydrogène consommé et la puissance produite par l'organe indiquera qu'il y a une fuite ou une baisse anormale de pression dans une ligne ou une augmentation anormale de débit sur une tuyauterie). Le dispositif comprend également un système d'injection 5 sélective de gaz distinct de l'hydrogène G dans l'enceinte 1. L'injection sélective est de préférence réalisée à partir d'une source 5 de gaz comprimé telle qu'un moins une bouteille de gaz sous pression. De préférence, le gaz est injecté via au moins une buse, par exemple à une vitesse comprise entre 50 et 1000 m/sec. Le débit peut être adapté en fonction du volume de l'enceinte 1. Le gaz peut être injecté au sol ou dans la partie haute de l'enceinte 1 Alternativement ou cumulativement, l'étape d'injection de gaz vers le haut de l'enceinte 1 est réalisée via un ventilateur, par exemple un ventilateur qui appartient à l'organe 2. Le dispositif comprend en outre une logique 6 électronique reliée au capteur 4, 14 et au système d'injection 5. Cette logique 6 électronique est configurée pour commander une injection d'un gaz G dans l'enceinte via le système d'injection 5 en réponse à une information du capteur 4, 14 signalant une fuite F. De plus, le dispositif comprend en outre un organe de ventilation sélective d'une partie du volume de l'enceinte via au moins une ouverture 3 de l'enceinte communiquant avec l'atmosphère extérieure et la logique électronique commande une mise en marche de la ventilation en même temps ou après l'injection de gaz. Cette ventilation peut être réalisée par exemple via un ventilateur d'extraction assurant une ventilation forcée entre le volume interne de l'enceinte 1 et l'extérieur. Bien entendu, de préférence, la circulation du gaz combustible léger (par exemple l'hydrogène) depuis ou vers l'organe 2 est interrompue lors de la détection d'une fuite (par exemple par mise à l'arrêt de l'organe 2, par fermeture de vanne(s)...). Le dispositif permet ainsi de résoudre ou de limiter les problèmes connus en détruisant la couche homogène d'hydrogène en réalisant une homogénéisation du gaz dans l'enceinte. Suite à une concentration anormale de gaz fuyant dans l'enceinte, le gaz injecté permet en effet d'homogénéiser l'atmosphère dans l'enceinte. La concentration du gaz inflammable alors réduite soit à une teneur inférieure à la limite inférieure d'explosivité, soit à un niveau où l'inflammation devient difficile et la combustion lente (faible surpression). Le gaz injecté peut être un gaz inerte provenant d'une bouteille par exemple (ou toute autre source sous pression) ou de l'air comprimé (bouteille ou autre) ou même un débit d'air provenant d'un ventilateur (celui d'une pile à combustible par exemple). L'injection de ce gaz G peut le cas échéant être associée à une injection de ce même gaz dans un ventilateur d'extraction (nommé « expeller » en anglais) entrainé par la détente de ce gaz et placé dans la partie supérieure de l'enceinte 1. Ceci permet de créer une ventilation forcée dans l'enceinte. Ces mesures permettent de gérer rapidement et avantageusement la phase de temps entre la détection d'une fuite et le moment où la teneur en gaz combustible léger (hydrogène par exemple) diminue sous la limite inférieure d'explosivité spécifique de celui-ci. REVENDICATIONS1. Procédé de diminution du risque d'explosion dans une enceinte (1) telle qu'une pièce d'un bâtiment, l'enceinte (1) comprenant un organe (2) de stockage, de production ou de consommation d'un gaz combustible plus léger que l'air, notamment de l'hydrogène le procédé comprenant : - une étape de détection d'une fuite (F) de ce gaz combustible de l'organe (2) vers le volume de l'enceinte, - et, en réponse à une détection d'une fuite (F) de ce gaz de l'organe (2) vers le volume de l'enceinte (1), une étape d'injection d'un gaz (G) distinct du gaz combustible présent dans l'enceinte (1) afin d'homogénéiser au moins en partie l'environnement gazeux de l'enceinte (1), et - une étape de ventilation d'au moins une partie du volume de l'enceinte (1) via au moins une ouverture (3) de l'enceinte communiquant avec l'atmosphère extérieure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détection d'une fuite (F) du gaz combustible comprend au moins l'un parmi : une mesure de la concentration dudit gaz à un emplacement déterminé de l'enceinte (1) via un capteur (4), une détection (14) de fuite directement au niveau de l'organe (2). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape d'injection dans l'enceinte (1) comprend l'un au moins parmi : une injection d'air, une injection de gaz inerte tel que de l'azote. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape d'injection dans l'enceinte (1) est réalisée à partir d'une source (5) de gaz comprimé tel qu'une bouteille de gaz sous pression ou toute autre source de gaz sous pression. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape d'injection dans l'enceinte (1) est réalisée via un ventilateur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de l'étape d'injection dans l'enceinte (1) le gaz est injecté à une vitesse comprise entre 50 et 1000 m/sec. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape de ventilation d'au moins une partie du volume de l'enceinte (1) est réalisée au moins en partie via un ventilateur d'extraction assurant une ventilation forcée entre le volume interne de l'enceinte (1) et l'extérieur. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, en réponse à une détection d'une fuite (F) du gaz combustible de l'organe (2) dans l'enceinte (1), la circulation dudit gaz combustible de ou vers l'organe (2) est interrompue. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le gaz (G) injecté dans l'enceinte en réponse à une détection d'une fuite (F) du gaz inflammable comprend au moins l'un parmi : de l'air, un gaz inerte tel que de l'azote. 10. Dispositif de diminution du risque d'explosion dans une enceinte (1) close telle qu'une pièce d'un bâtiment, l'enceinte (1) comprenant un organe (2) de stockage, de production ou de consommation d'un gaz combustible plus léger que l'air, notamment de l'hydrogène, le dispositif comprenant : - un capteur (4, 14) de détection de fuite d'hydrogène depuis l'organe (2) vers le volume de l'enceinte (1), - un système d'injection (5) sélective de gaz distinct dudit gaz combustible (G) dans l'enceinte (1), notamment un gaz inerte ou de l'air - une logique (6) électronique reliée au capteur (4, 14) et au système d'injection (5), la logique (6) étant configurée pour commander une injection d'un gaz dans l'enceinte via le système d'injection (5) en réponse à une information du capteur (4, 14) signalant une fuite (F), le dispositif comprenant en outre un organe de ventilation sélective d'une partie du volume de l'enceinte via au moins une ouverture (3) de l'enceinte communiquant avec l'atmosphère extérieure.