Systèmes de protection contre la foudre en toiture pour les bâtiments commerciaux

Les systèmes de protection contre la foudre en toiture sont essentiels pour protéger les bâtiments contre la foudre. Les occupants et les biens sont en danger si la foudre frappe un bâtiment qui n’est pas équipé de l’un de ces systèmes de protection. Dans ce guide, nous fournissons des informations précieuses aux couvreurs et aux gestionnaires immobiliers sur les différents types de systèmes de protection contre la foudre et leur fonctionnement. Ces informations ne sont données qu’à titre indicatif et il convient de consulter des experts pour la conception de systèmes de protection contre la foudre pour un bâtiment donné.

Tout d’abord, pour les propriétaires et les gestionnaires immobiliers, la compréhension de ces systèmes vous aidera à prendre de meilleures décisions afin de protéger les occupants et les biens de votre bâtiment. Bien que la foudre soit un phénomène rare, elle constitue un risque. Selon UL (Underwriters Laboratories), la foudre cause plus d’un milliard de dollars de dommages aux structures chaque année aux États-Unis. Ce guide vous expliquera comment les différents systèmes de protection contre la foudre fonctionnent pour minimiser le risque.

Ensuite, pour les professionnels de la couverture commerciale, il est essentiel de comprendre les systèmes de protection contre la foudre afin de s’assurer qu’aucun de vos travaux n’interfère avec eux et que les systèmes de protection contre la foudre n’interfèrent pas non plus avec les toitures que vous installez. Les deux systèmes ne fonctionneront que s’ils sont en bon état et fonctionnent en harmonie l’un avec l’autre. Dans ce guide, nous allons détailler l’impact de ces deux systèmes l’un sur l’autre et la façon dont les couvreurs peuvent résoudre les problèmes courants auxquels ils doivent faire face lorsqu’ils travaillent sur un toit équipé d’un système de protection contre la foudre.

Qu’est-ce qu’un système de protection contre la foudre?

La plupart des systèmes de protection contre la foudre sont des systèmes d’interception qui ne réduisent pas les chances que la foudre frappe un bâtiment. Ils atténuent plutôt les risques d’un foudroiement en contrôlant et en dispersant de façon inoffensive l’énergie qu’il crée. Ces systèmes sont destinés à guider la décharge de la foudre en toute sécurité vers le sol, idéalement sans toucher quoi que ce soit à l’intérieur.

Le système ne se contente pas de capter l’énergie de la foudre. Il doit acheminer l’énergie vers le sol sans affecter la structure du bâtiment ou les équipements électriques à l’intérieur. La foudre peut également générer une quantité importante de chaleur. Le système de protection doit minimiser l’impact de cette chaleur afin qu’elle ne crée pas d’incendie ou ne fasse pas fondre des composantes du bâtiment.

Il existe différents systèmes de protection contre la foudre, dont beaucoup comportent des éléments sur mesure qui peuvent répondre aux besoins particuliers de votre bâtiment.

Comment fonctionne un système de protection contre la foudre?

Un système d’interception de la foudre crée un point de frappe privilégié pour la foudre et dirige en toute sécurité l’énergie vers le sol pour épargner le bâtiment et ses occupants.

Tout commence par les dispositifs de captage de la foudre. La foudre est prévisible dans la mesure où elle préfère frapper le point le plus élevé d’une structure et où elle préfère frapper un métal conducteur. Les tiges créent un point de frappe privilégié. Un dispositif de captage de la foudre doit être le point le plus élevé du bâtiment et être constitué d’un métal conducteur pour attirer la foudre.

En outre, les grands bâtiments nécessitent une couverture plus large. Leurs systèmes de protection sont donc souvent conçus avec des dispositifs de captage de la foudre multiples. Selon (UL), les terminaux de 10 pouces de hauteur ne doivent pas être espacés de plus de 20 pieds afin de fournir une protection adéquate au bâtiment situé en dessous. Les installateurs de systèmes peuvent placer des terminaux plus hauts et plus espacés.

Les systèmes de protection contre la foudre dirigent l’énergie de la foudre à travers des câbles. Les câbles partent des dispositifs de captage le long des bords du toit et descendent ensuite dans le bâtiment. Il y aura une liaison, ou des raccords, pour fixer le câble au toit. Dans un système de protection contre la foudre de type cage de Faraday, les câbles créent un filet sur l’ensemble du bâtiment. Le long du toit, des raccords supplémentaires relient les différents câbles pour former le réseau suivant.

À partir des câbles, l’énergie est transmise à un mécanisme de mise à la terre, qui permet à l’énergie du foudroiement d’être dispersée dans le sol où elle ne peut pas faire de dégâts.

Cependant, d’autres systèmes de protection contre la foudre plus récents et plus complexes fonctionnent différemment, notamment :

Les systèmes d’attraction de la foudre : Alors que les systèmes d’interception recueillent passivement la foudre qui allait déjà frapper dans une zone donnée, ces systèmes attirent activement la foudre vers un endroit particulier. Ce faisant, ils assurent la protection d’une zone beaucoup plus étendue que les systèmes d’interception. Souvent, les systèmes d’attraction de la foudre n’ont qu’une seule tige. Ils nécessitent donc moins de matériaux et moins de temps pour être installés. Ils sont souvent choisis dans les situations où la fabrication d’un réseau complet de câbles est d’un coût prohibitif ou difficile à concevoir et à installer.
Il existe deux principaux exemples de systèmes d’attraction de la foudre : le paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA) et le paratonnerre à dispositif d’amorçage électronique (PDAE). Ces deux systèmes accumulent une charge électrique avant un orage, puis envoient un flux de cette charge avant tout ce qui se trouve dans la zone. Ce flux attire la foudre qui aurait frappé dans une zone exceptionnellement étendue.
Systèmes de prévention de la foudre : Ces systèmes de protection contre la foudre tentent l’exploit inverse. Ils empêchent activement la foudre de frapper dans une zone donnée. Il existe deux types de systèmes de prévention de la foudre : le système à réseau de dissipation (SRD) et le système à transfert de charge (STC). Ils utilisent un terminal de dissipation de charge pour libérer l’électricité statique qui s’accumule près du sol pendant les orages. Sans cette charge, un amorçage ne peut pas se former. Par conséquent, toute la zone est une cible peu attrayante pour la foudre, qui frappera plutôt quelque part en dehors de la portée du système, où elle pourra rencontrer un amorçage.

Chaque fabricant a une conception légèrement différente de ces systèmes, et votre bâtiment peut nécessiter une solution personnalisée. Vous ne devez utiliser qu’un système de protection contre la foudre qui est approuvé par UL (Underwriters Laboratories) et les autres autorités de sécurité compétentes de votre région.

Les éléments de base d’un système de protection contre la foudre

Le type le plus élémentaire de système de protection contre la foudre est un système d’interception de la foudre. Il existe deux variantes de base de ce système : les systèmes de protection contre la foudre à paratonnerre de Franklin et les systèmes de protection contre la foudre à cage de Faraday. Les systèmes Franklin reposent généralement sur une tige, tandis que les systèmes à cage de Faraday comportent plusieurs tiges et créent un maillage à partir des câbles.

Un système de protection contre la foudre comporte cinq éléments de base :

Les dispositifs de captage de la foudre: Également appelés paratonnerre, tige de Franklin ou aérogénérateur, ces dispositifs sont positionnés le long du toit. Alors qu’ils étaient autrefois très pointus, la plupart sont maintenant arrondis, car des recherches ont démontré que les pointes arrondies étaient plus efficaces pour diriger la foudre. De plus, les extrémités arrondies sont plus sûres pour les couvreurs qui travaillent à proximité. Il existe différents paratonnerres pour différents endroits du toit. Les systèmes de protection contre la foudre à cage de Faraday ont plus de terminaux que les systèmes à tige de Franklin et peuvent protéger des bâtiments plus grands.

Câble conducteur : Le câble relie la foudre à la mise à la terre. Le câble peut être en cuivre ou en aluminium. Le poids ou le calibre du câble dépend de la hauteur du bâtiment et de la distance sur laquelle le câble doit conduire la foudre. Vous ne les trouverez pas dans les calibres habituels (AWG) et ils présentent une structure particulière à plusieurs brins (soit continue, soit lisse).

Liaison : Lorsque vous suivez le câble le long du bord du toit, vous pouvez trouver des raccords et des épissures qui maintiennent le câble ou qui relient plusieurs câbles ensemble. Ces liaisons peuvent être en bronze, en cuivre ou en aluminium. Il est important qu’elles soient d’un métal compatible avec la surface sur laquelle elles sont installées. Elles peuvent être installées sur des égouts de toit, des solins et autres.

Mise à la terre : Le système doit être mis à la terre de façon permanente et appropriée afin de disperser un foudroiement en toute sécurité. Les connexions à haute résistance peuvent provoquer des défaillances. La mise à la terre peut comprendre des tiges, des plaques ou des grilles de câbles enterrées. La mise à la terre peut être encapsulée ou enterrée avec un remblai chimique pour réduire la résistance du système, ce qui permet à la foudre de mieux se décharger dans le sol.

Protection contre les surtensions : Des dispositifs de protection contre les surtensions doivent être installés sur chaque entrée de service pour empêcher les lignes de distribution de propager la foudre dans le bâtiment.

La conception de chaque système est différente, mais ces éléments de base sont présents dans tous les systèmes de protection contre la foudre par interception. De plus, certains systèmes de protection contre la foudre auront des éléments plus sophistiqués ou de qualité supérieure pour minimiser les risques propres à la propriété. Par exemple, ils peuvent avoir des tiges électrolytiques pour mieux disperser l’électricité dans le sol. Ou encore, ils peuvent être dotés d’un système actif de reconstitution de l’humidité du sol.

La protection contre la foudre est-elle obligatoire?

Au Canada, le Code national du bâtiment ne rend pas obligatoire la protection contre la foudre sur la plupart des bâtiments. Les codes du bâtiment provinciaux exigent aussi rarement des systèmes de protection contre la foudre. Cependant, en raison de l’omniprésence d’équipements électroniques sensibles et de la sensibilité à d’autres risques liés à la foudre, la plupart des bâtiments commerciaux sont quand même équipés d’un système de protection contre la foudre. Vous pouvez trouver des conseils officiels sur les composants et l’installation des systèmes de protection contre la foudre auprès des sources suivantes :

Association canadienne de normalisation : CSA B72 Code d’installation des paratonnerres.
Underwriters Laboratories : UL96 Lightning Protection Components (Composants de protection contre la foudre) et UL96A Installation Requirements (Exigences d’installation) (en anglais).
National Fire Protection Association : NFPA 780 Standard for the Installation of Lightning Protection Systems (Normes d’installation des systèmes de protection contre la foudre, en anglais).
Lightning Protection Institute : LPI 175 Standard of Practice (Norme de pratique, en anglais).

Vous devriez examiner les normes locales en vigueur pour voir si d’autres directives ou codes de construction peuvent s’appliquer à votre système de protection contre la foudre. Par exemple, en Ontario, le système doit répondre aux conditions de la Loi sur les paratonnerres du Bureau du commissaire des incendies de l’Ontario.

En outre, une fois que votre système de protection contre la foudre est installé, vous devez le faire certifier par UL. Les certifications d’installation UL doivent être renouvelées après cinq ans.

Que se passe-t-il sans protection contre la foudre?

Bien que les systèmes de protection contre la foudre ne soient pas strictement requis dans votre région, il est néanmoins judicieux d’en installer un dans votre bâtiment. Sans protection contre la foudre, vous risquez de causer de graves dommages aux personnes et aux biens. Les risques sont les suivants :

Dommages : La foudre peut endommager la structure du bâtiment, y compris le toit et les murs. De plus, l’énergie de la foudre peut endommager les composants internes du bâtiment y compris son propre système électrique et les machines et appareils électroniques sensibles entreposés à l’intérieur. Vos stocks et d’autres articles peuvent également être endommagés par la foudre.
Incendies : Les coups de foudre non dirigés peuvent provoquer des incendies dans le bâtiment, soit à cause du foudroiement lui-même, soit à cause des dommages au système électrique qui peuvent en résulter. La combustibilité du toit n’est pas le seul facteur, car la foudre peut déclencher des incendies dans d’autres parties du bâtiment.
Blessures : Plus important encore, un foudroiement peut causer des blessures corporelles graves ou la mort d’une personne, directement ou indirectement. Il existe de nombreuses sources de blessures potentielles pour votre personnel, vos clients et vos invités. Ils peuvent être blessés par la foudre elle-même, la chute de débris, le feu, la fumée et les risques électriques, tels que les dysfonctionnements et les pannes.
Temps d’arrêt : Il peut vous falloir beaucoup de temps pour vous remettre d’un foudroiement et reprendre le travail dans le bâtiment. Les réparations et les remplacements peuvent être coûteux et prendre du temps, en particulier si le bâtiment contient des équipements sensibles et coûteux.
Responsabilité : Sans un système de protection contre la foudre fonctionnel, vous vous exposez à une responsabilité. Toute personne blessée par la foudre peut intenter des poursuites contre vous.

Comment les systèmes de toiture et les systèmes de protection contre la foudre s’influencent-ils mutuellement?

Les systèmes de toiture et les systèmes de protection contre la foudre ont un impact mutuel que les professionnels des deux domaines doivent connaître. De nombreux éléments déterminent le risque de foudre d’un bâtiment donné, notamment la combustibilité des matériaux du toit. Certains systèmes de toiture plate sont conçus pour offrir une protection supplémentaire contre la chaleur afin de réduire le risque d’incendie. Les membranes de finition PrevENt^MC de IKO présentent une cote de résistance au feu de classe A. Ces membranes de finition ont des propriétés ignifuges qui leur permettent de mieux gérer les flammes et de ralentir la propagation du feu qui peut être provoqué par un foudroiement.

Lorsqu’un couvreur installe un nouveau système de toiture sur un bâtiment, le risque de foudre du bâtiment doit être réévalué. Cependant, d’autres facteurs contribuent au risque de foudre, comme la densité des éclairs dans la région, la hauteur du bâtiment et la topographie locale.

Malheureusement, la NRCA (National Roofing Contractors Association) des États-Unis ne dispose pas actuellement de normes sur la manière dont les couvreurs peuvent intégrer des systèmes de protection contre la foudre dans le toit. Les couvreurs doivent plutôt compter sur la coordination avec les professionnels qui installent les systèmes de protection contre la foudre.

Avant de commencer les travaux de toiture, contactez les électriciens qui travaillent sur le système de protection contre la foudre et assurez-vous que les deux systèmes sont compatibles entre eux. Pendant que vous travaillez, il se peut que le système ou des parties de celui-ci soient désinstallés, puis réinstallés une fois que vous aurez terminé votre partie des travaux.

Si le système doit être laissé en place pendant que vous travaillez, assurez-vous que les membres de votre équipe connaissent bien le système et ses différents éléments, et qu’ils savent comment éviter de les perturber ou de les débrancher. Il peut être utile d’être supervisé par des professionnels de l’électricité lorsque vous travaillez à proximité de systèmes de protection contre la foudre. Ensuite, le système de protection contre la foudre doit être inspecté pour s’assurer qu’il offre toujours une protection.

Problèmes courants des systèmes de protection contre la foudre sur les toits

Il est essentiel que les couvreurs comprennent les problèmes courants qui peuvent survenir lorsque les systèmes de toiture et les systèmes de protection contre la foudre sont mal intégrés. Ces problèmes courants sont les suivants :

Dommages au bitume : Si un élément conducteur se trouve directement sur un matériau de couverture en bitume, celui-ci peut s’enfoncer dans la surface à cause de la chaleur et donc créer une vulnérabilité dans le toit.
Abrasion de la surface : Des connecteurs détachés ou des connecteurs trop éloignés les uns des autres peuvent user la surface de la toiture. L’usure des granulés ou des polymères de la toiture peut limiter la durée de vie de celle-ci.
Modifications apportées à la toiture : Les éléments que vous ajoutez sur le toit peuvent devoir être intégrés au système de protection contre la foudre. Ces ajouts peuvent inclure des équipements de CVCA, des antennes satellites, des caméras de sécurité, des évents et plus encore.
Circulation intense : Plus il y a de personnes qui marchent sur le toit, plus il y a de chances qu’elles déconnectent accidentellement une partie du système de protection contre la foudre.

Plusieurs ajustements peuvent être apportés aux systèmes de protection contre la foudre afin de faciliter leur intégration aux systèmes de toiture. En voici quelques-uns :

Raccords bimétalliques : Lorsque deux métaux entrent en contact l’un avec l’autre, ils peuvent provoquer une dégradation. Vous pouvez avoir besoin de raccords bimétalliques particuliers afin de placer les raccords du système de protection contre la foudre sur les parties métalliques du toit, comme les solins.
Cols orientables : Des paratonnerres avec cols orientables sont disponibles. Ils peuvent être installés sur une plus grande variété de pentes de toit que les paratonnerres à base fixe.
Bases à ressort : Pour limiter l’effet de la circulation sur le toit, certaines bases de paratonnerre sont équipées de ressorts.

Que faire si vous avez des difficultés à intégrer le système de toiture et le système de protection contre la foudre? Vous pouvez toujours envisager un système de protection contre la foudre qui prend moins de place sur le toit et nécessite moins de contact direct avec les matériaux de couverture. Un système d’attraction de la foudre est une bonne option, car il peut ne nécessiter qu’une seule grande tige.

Toujours garder à l’esprit le système de protection contre la foudre

Avant et après l’achèvement des travaux de couverture, vous devez contacter les professionnels ayant installé ou installant le système de protection contre la foudre afin de travailler ensemble et de régler les deux systèmes pour vous assurer que chacun fonctionne correctement. En tant que couvreur, une fois vos travaux terminés, vous devez prendre des dispositions pour que l’entretien du bâtiment et UL inspectent le système de protection contre la foudre. Tenez les gestionnaires ou les propriétaires du bâtiment informés de votre travail avec les professionnels de la foudre afin qu’ils sachent que leur bâtiment est protégé.

Si vous êtes un propriétaire, un gestionnaire ou un intervenant qui s’inquiète de l’intégration de votre toit et des systèmes de protection contre la foudre, un professionnel de la toiture peut vous aider. Il est également judicieux de faire inspecter votre toiture après un foudroiement afin de détecter d’éventuels dommages. Trouvez l’entrepreneur en toiture qui vous convient grâce au localisateur d’entrepreneurs de IKO.