ISO/TS 21602:2022
(Main)Fire safety engineering — Estimating the reduction in movement speed based on visibility and irritant species concentration
Fire safety engineering — Estimating the reduction in movement speed based on visibility and irritant species concentration
The aim of this document is to provide designers with correlations that can be used in performance-based fire safety design to represent the reduction of movement speed of building occupants when walking in an environment with low visibility, which also contains irritants. Different correlations are provided for deterministic analysis and probabilistic analysis. It is recognized that values for visibility and irritant species concentration can be used as performance criteria in performance-based fire safety design. Performance criteria related to visibility and irritant species are not specified in this document. However, it is always necessary to take into account relevant performance criteria when applying this document. For example, an occupant cannot be assumed to continue moving if a performance criterion related to visibility or irritant species concentration is violated in the design calculations. It is also recognized that fire smoke can have an influence on the cognitive processes of occupants during evacuation. This type of influence on cognition is not covered in this document but can be considered if deemed to have a major impact. Fire smoke can also influence behaviour (e.g. occupants changing their movement path if moving into worsening smoke conditions). This type of behaviour change is not included in this document but can be considered if deemed to have a major impact. In some jurisdictions, it is not permitted to include fire smoke in escape routes as part of the fire safety design; this document is not applicable in such situations.
Ingénierie de la sécurité incendie — Estimation de la réduction de la vitesse de déplacement basée sur la visibilité et la concentration en espèces irritantes
L’objectif du présent document est de fournir aux concepteurs des corrélations qui peuvent être utilisées dans la conception de la sécurité incendie basée sur les performances, pour représenter la réduction de la vitesse de déplacement des occupants d’un bâtiment lorsqu’ils marchent dans un environnement à faible visibilité, contenant également des irritants. Différentes corrélations sont fournies pour l’analyse déterministe et l’analyse probabiliste. Il est admis que les valeurs de visibilité et de concentration en espèces irritantes peuvent être utilisées comme critères de performance dans la conception de la sécurité incendie basée sur les performances. Les critères de performance liés à la visibilité et aux espèces irritantes ne sont pas spécifiés dans le présent document. Cependant, il est toujours nécessaire de prendre en compte les critères de performance pertinents lors de l’application du présent document. Par exemple, il n’est pas possible de présumer qu’un occupant continue à se déplacer si un critère de performance lié à la visibilité ou à la concentration en espèces irritantes est enfreint dans les calculs de conception. Il est également admis que la fumée d’incendie peut avoir une influence sur les processus cognitifs des occupants pendant l’évacuation. Ce type d’influence sur la cognition n’est pas couvert par le présent document, mais peut être pris en compte s’il est considéré comme ayant un impact majeur. La fumée d’incendie peut également influencer le comportement (par exemple, les occupants peuvent modifier leur trajectoire de déplacement s’ils se déplacent dans des conditions de fumée qui s’aggravent). Ce type de changement de comportement n’est pas inclus dans le présent document, mais peut être pris en compte s’il est considéré comme ayant un impact majeur. Dans certaines juridictions, il n’est pas permis d’inclure la fumée d’incendie dans les voies d’évacuation dans le cadre de la conception de la sécurité incendie. Le présent document n’est pas applicable dans de telles situations.
General Information
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 21602
First edition
2022-12
Fire safety engineering — Estimating
the reduction in movement speed
based on visibility and irritant species
concentration
Ingénierie de la sécurité incendie — Estimation de la réduction de la
vitesse de déplacement basée sur la visibilité et la concentration en
espèces irritantes
Reference number
ISO/TS 21602:2022(E)
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ISO/TS 21602:2022(E)
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Published in Switzerland
ii
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ISO/TS 21602:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Movement in fire smoke . 2
4.1 General . 2
4.2 Visibility . 3
4.3 Irritant species . 4
4.4 Occupant characteristics . 4
4.5 Built environment . 4
5 Risk analysis approach .5
6 Correlations for design.5
6.1 General . 5
6.2 Method I — Single conservative estimate for deterministic analysis . 7
6.3 Method II — Multiple conservative estimates for deterministic analysis . 8
6.4 Method III — Representative estimate for probabilistic analysis . 10
6.5 Consideration of irritant species . 11
Bibliography .12
iii
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ISO/TS 21602:2022(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 92, Fire safety, Subcommittee SC 4, Fire
safety engineering.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
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ISO/TS 21602:2022(E)
Introduction
In performance-based fire safety design, the designer can need to consider that people will move
through an environment containing fire smoke. For these types of conditions, the movement speed of
occupants is expected to be influenced by the smoke. For example, speed can potentially be reduced due
to visibility and the presence of irritant species affecting vision. The precise influence will depend on
the smoke characteristics (e.g. soot content and species concentration) as well as on the characteristics
of the occupants and the built environment.
This document provides guidance on how visibility, irritant species, occupant characteristics and
the built environment influence movement speed in fire smoke. In addition, the document provides
correlation between movement speed and selected smoke characteristics, namely visibility and irritant
species concentration. Performance criteria related to visibility and irritant species are not specified
in this document. Additionally, this document does not consider other sub-incapacitating effects of fire
species, (e.g. influence on cognition from asphyxiant or irritant species), nor does is consider the effects
of smoke on way-finding or behaviour.
v
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 21602:2022(E)
Fire safety engineering — Estimating the reduction in
movement speed based on visibility and irritant species
concentration
1 Scope
The aim of this document is to provide designers with correlations that can be used in performance-
based fire safety design to represent the reduction of movement speed of building occupants when
walking in an environment with low visibility, which also contains irritants. Different correlations are
provided for deterministic analysis and probabilistic analysis.
It is recognized that values for visibility and irritant species concentration can be used as performance
criteria in performance-based fire safety design. Performance criteria related to visibility and irritant
species are not specified in this document. However, it is always necessary to take into account relevant
performance criteria when applying this document. For example, an occupant cannot be assumed to
continue moving if a performance criterion related to visibility or irritant species concentration is
violated in the design calculations.
It is also recognized that fire smoke can have an influence on the cognitive processes of occupants
during evacuation. This type of influence on cognition is not covered in this document but can be
considered if deemed to have a major impact.
Fire smoke can also influence behaviour (e.g. occupants changing their movement path if moving into
worsening smoke conditions). This type of behaviour change is not included in this document but can
be considered if deemed to have a major impact.
In some jurisdictions, it is not permitted to include fire smoke in escape routes as part of the fire safety
design; this document is not applicable in such situations.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
extinction coefficient
C
s
natural logarithm of the ratio of incident light intensity to transmitted light intensity, per unit light
path length
−1
Note 1 to entry: The typical unit is m .
1
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ISO/TS 21602:2022(E)
3.2
movement speed
v
speed of an individual occupant
Note 1 to entry: Movement speed is calculated by dividing the length of the movement path followed by the
occupant to get from the start position (A) to the end position (B) by the time taken for the occupant to get from
A to B. Any major stops or pauses along the movement path are omitted from the time used in the calculation of
movement speed.
3.3
unimpeded movement speed
v
u
movement speed without interference
Note 1 to entry: An example of interference is fire smoke.
3.4
visibility distance
V
distance at which an object with defined characteristics can be seen in fire smoke
Note 1 to entry: Characteristics can include whether the object is light-reflecting or light-emitting.
3.5
visibility-impacted movement speed
v
vis
movement speed when movement is influenced by reduced visibility
4 Movement in fire smoke
4.1 General
Occupants moving in fire smoke during evacuation will reduce their movement speed due to a variety
of different factors. As far as possible, a built environment shall be designed to allow evacuation using
paths not affected by fire smoke. However, there can be cases where evacuation through fire smoke
cannot be avoided. When including such cases in a performance-based fire safety design, the movement
speed shall be reduced as a function of the smoke characteristics, i.e. visibility and irritant species
concentration. In addition, characteristics of occupants and the built environment shall be considered.
The presence of fire smoke can cause people to walk faster or slower, depending on conditions. While
the presence of a limited amount of fire smoke during evacuation, i.e. high-visibility and low-irritant
species concentration, can influence people to temporarily walk faster than their unimpeded walking
speed, this increase of movement speed shall not be considered in performance-based fire safety
design. Instead, only the negative impact of fire smoke on movement speed shall be considered, i.e. the
reduction of movement speed as a function of the smoke characteristics.
Movement speed can be measured in different ways. For example, the speed can be taken as the shortest
distance from start position (A) to end position (B) divided by the time to get from A to B. Alternatively,
the distance of the actual movement path from A to B, including any deviation from the shortest path,
can be divided by the time taken to get from A to B. Also, pauses or stops along the way from A to B can
optionally be included in the calculations.
In this document, movement speed is calculated by dividing the length of the movement path followed
by the occupant to get from A to B divided by the time taken for the occupant to get from A to B. Any
major stops or pauses along the movement path are omitted when calculating the movement speed.
The following subclauses identify factors influencing movement speed in fire smoke (see 4.2 to 4.5). The
following subclauses provide guidance only and, if available for the specific case, data shall be consulted.
2
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ISO/TS 21602:2022(E)
Examples of data can be found in References [1-35]. In Clause 6, a methodology for representing the
influence of visibility and irritant species concentration on movement speed in fire smoke is presented.
4.2 Visibility
Visibility in fire smoke is related to the proportion of light obscured. Light obscuration by fire smoke,
i.e. a measure of smoke density, is often expressed as the extinction coefficient. For the purpose of this
[36]
document, the extinction coefficient is expressed according to Formula (1):
1 I
C =⋅In (1)
s
L I
0
where
-1
C is the extinction coefficient (m );
s
L is the distance travelled by light (m);
I/I is the fraction between intensity of light after travelling the distance L and initial intensity of
0
the light (-).
It shall be noted that the measured extinction coefficient of fire smoke in experiments will differ
depending on the relationship between the wavelength distribution of the light used in an experiment
and the characteristics of the smoke aerosols. Such aspects as the size, shape and colour of the aerosols
can influence the measurements. In particular, there is a strong correlation between the wavelength of
the light and the size of the aerosols contributing to the measured value of the extinction coefficient.
Care shall therefore be taken to make sure an adequate experimental method is employed. For example,
extinction coefficients calculated based on obscured intensity of infra-red light are not suitable for
estimating the visibility of exit signs emitting visible light.
Visibility can be expressed in terms of the visibility distance, which is the maximum distance at which
an object can be seen in fire smoke. The visibility distance can be estimated based on the extinction
coefficient according to Formula (2). The constant K assumes different values for light-reflecting
objects versus light-emitting objects. Formula (2) simplifies the physical phenomenon of visibility and
is therefore only strictly valid for cases where no ambient light sources are present along the viewing
path from the observer and the object. As a design tool, Formula (2) yields acceptable outcomes, but the
designer is free to apply more accurate correlations if warranted.
K
V = (2)
C
s
where
V is the visibility distance (m);
K is a constant which equals 2 for light-reflecting objects and 8 for light-emitting object (based
on the range of values from Reference [36]);
-1
C is the extinction coefficient (m ).
s
When estimating the visibility distance in fire smoke, it is important to distinguish between the two
cases of movement towards a light-reflecting object versus a light-emitting object. When moving
towards a light-emitting object (e.g. lights at human height on the wall), the visibility distance of the
lights (light-emitting object) will be longer than the visibility distance of the adjacent walls (light-
reflecting object). If people move towards the lights on the wall, they will also be able to see any
obstacles between them and the light source. In this case, the correlation for light-emitting objects
is most relevant for estimating the visibility distance, which will in turn determine the reduction of
movement speed. For other cases, i.e. when people are not moving towards light-emitting objects, the
correlation for light-reflecting objects is most relevant for estimating the visibility distance.
3
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ISO/TS 21602:2022(E)
As people walk in fire smoke, they will typically reduce their movement speed as a function of
decreasing visibility to avoid potentially dangerous collisions with obstacles (e.g. building features or
other people) or to reduce the risk of falling. The movement speed starts to reduce once low visibility
prohibits free movement, i.e. when people are no longer able to move at their unimpeded speed without
risking injury due to a collision or fall. In theory, this means that there is an upper limit, i.e. an upper
visibility distance, where a specific occupant moving at their preferred speed will start to reduce their
movement speed.
At lower visibility, the movement speed reduces as the visibility becomes lower, until a lower limit, i.e.
a lower visibility distance, is reached. The lower visibility distance typically corresponds to smoke-
logged conditions, which create a situation similar to movement in complete darkness. Below the lower
visibility distance, people move at a constant low movement speed, which is expected to be a speed at
which collisions or falls lead to limited injuries.
4.3 Irritant species
Movement speed in smoke is affected by irritant species, which can cause acute eye/respiratory tract
irritation and subsequent tear generation. In addition to being painful, these irritant effects will
reduce people’s ability to move without risking collision or falls, i.e. people will not be able to see the
surrounding environment. Although the irritant effects can increase gradually as a function of irritant
species concentration, it is expected that a major reduction of movement speed occurs when it becomes
difficult for people to keep their eyes open. At this level of irritant species concentration, a situation
similar to movement in complete darkness occurs. This means that people move at a constant low
movement speed, which is typically a speed at which collisions or falls lead to limited injuries.
The influence of irritant species on movement speed is not relevant if people are wearing certain
types of personal protective equipment. For example, fire fighters wearing breathing apparatus would
typically not be influenced by irritant species, but can still reduce their walking speed due to decreasing
visibility.
4.4 Occupant characteristics
The ability to move through fire smoke depends on occupant characteristics. For example, such aspects
as visual acuity and night vision ability are expected to influence how the movement speed is reduced.
Similarly, people have different susceptibility to irritant species. In addition, the unimpeded movement
speed varies within a population. This unimpeded speed is expected to influence the visibility distance
at which speed reduction starts, i.e. occupants initially moving slowly will only start to reduce their
movement speed when the smoke becomes very dense.
The variability of characteristics within a population can, to a large extent, be handled by choosing an
appropriate risk analysis approach. However, the designer shall pay careful attention to any systematic
trends that are to be expected for a specific situation. For example, adjustments of the correlation
between movement speed and visibility distance or irritant species concentration shall be made in
case of a population with, on average, reduced visual acuity and increased sensitivity to irritants,
e.g., elderly or children. It is also possible that fear of falling and subsequent injury can influence
some populations (e.g. elderly and people with specific medical conditions such as arthritis, multiple
sclerosis, etc.) to further reduce their movement speed as a function of visibility distance or irritant
species concentration. Designs for buildings in which the occupant characteristics can be expected to
change with time shall consider the expected population over the lifetime of the building.
4.5 Built environment
Certain features of the built environment influence movement speed in fire smoke. The influence of
many of these features have not yet been quantified and are therefore not explicitly included in this
document. However, the designer can modify the provided correlations based on data, making sure
the suggested modifications are properly justified. Justification of modifications shall always be
documented.
4
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ISO/TS 21602:2022(E)
Examples of important features of the built environment and their potential influence on movement in
fire smoke are listed below.
— Uneven or coarse floor surfaces: lower unimpeded movement speed and a more rapid reduction of
movement speed in fire smoke.
— Uneven wall surfaces and obstacles: more rapid reduction of movement speed in fire smoke.
— Handrail along wall: higher minimum movement speed in fire smoke.
— Continuous visual way-guidance system (e.g. light strip): higher minimum movement speed in fire
smoke.
— Geometry requiring decision making (e.g. way-finding choices) along the evacuation path: lower
unimpeded movement speed and a more rapid reduction of movement speed in fire smoke.
The designer can consult available data (e.g. movement experiments in smoke filled environments) in
order to quantify the influence of identified features (see examples in 4.1). The features listed above are
only examples and there can potentially be other aspects of the built environment that also influence
movement speed in fire smoke.
5 Risk analysis approach
As discussed in ISO 23932-1, all fire safety engineering analyses are risk analyses, with the
differentiation between levels being reflected in terms of the level of treatment of uncertainty in
the analysis. The lowest level of treatment of uncertainty is achieved by the qualitative analysis, in
which deviations from the tolerable risk, often taken as the deviations from regulatory provisions,
are identified and addressed. The intermediate level of treatment of uncertainty is achieved by the
deterministic analysis, in which the trial fire safety design is evaluated using a set of worst credible
case scenarios. The highest level of treatment of uncertainty is achieved by the probabilistic analysis,
in which the full range of representative scenarios are identified and evaluated. Probabilistic analysis
represents the most explicit treatment of uncertainty, in that the full range of representative scenarios
are identified and evaluated, either as specific scenarios or distributions, including uncertainty and
variability in the input parameters.
Both deterministic and probabilistic analysis for the fire safety objective of life safety usually involves
the selection and evaluation of both evacuation and fire scenarios. In cases where movement through
fire smoke cannot be avoided, account shall be taken of the influence of fire smoke on the movement
of people. The requirements in this document are therefore mainly applicable to deterministic and
probabilistic analysis.
In the deterministic analysis, a worst credible scenario approach is used to address uncertainty. In
the context of movement through fire smoke, this means that a conservative estimate of unimpeded
movement speed and a conservative estimate of the reduction of movement speed in smoke shall be
applied.
In the probabilistic analysis, the designer shall attempt to represent the full range of scenarios. In the
context of movement thought fire smoke, this means that a representative distribution of unimpeded
movement speed and a representative reduction of movement speed in smoke shall be applied.
6 Correlations for design
6.1 General
The representation of movement speed in fire smoke in performance-based fire safety design is a
process in which first the reduction caused by visibility is addressed, followed by consideration of
5
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ISO/TS 21602:2022(E)
irritant species. The consideration of visibility is a two-step process where the following two elements
are selected:
1) the unimpeded movement speed, i.e. the movement speed without fire smoke; and
2) the correlation describing the reduction of movement speed in fire smoke as a function of visibility
distance.
In performance-based fire safety design, an occupant is assumed to move at the selected unimpeded
movement speed, v , until the selected correlation dictates a reduction of speed due to visibility. The
u
reduced speed due to visibility is called the visibility-impacted movement speed, v .
vis
The two-step process is different for deterministic and probabilistic analyses. Method I (see 6.2) and
Method II (see 6.3) are applicable to deterministic analyses and Method III (see 6.4) is applicable to
probabilistic analyses. Methods I and II provide a worst credible estimate (conservative estimate) of the
reduction of movement speed in smoke, which is why these methods are appropriate for deterministic
analyses. Method III provides a representative estimate sampled from distributions of the reduction of
movement speed in smoke, which is why this method is appropriate for probabilistic analyses.
The two-step process is illustrated schematically in Figure 1 and in Formula (3):
v = min (v , v) (3)
u vis
where
v is the movement speed (m/s);
v is the unimpeded movement speed (m/s);
u
v is the visibility-impacted movement speed (m/s).
vis
In addition to the two-step process above, the irritant species concentration of fire smoke shall also be
taken into consideration (see 6.5). The same approach is used for Methods I to III below (see 6.2 to 6.4).
In case of social groupings (e.g. families moving together) special considerations shall be made. For
example, it can be assumed that group members (e.g. a family) travel together at the speed of the
slowest occupant.
In specific cases, the movement speed in smoke can be dictated by factors other than visibility or
irritant species concentrations. For example, people will reduce their movement speed as a function
of inter-person distance in cases with high crowd density. At short inter-person distances and high-
visibility/low-irritant species concentrations, the reduction of movement speed due to inter-person
distance can be more prominent than the reduction due to fire smoke.
6
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ISO/TS 21602:2022(E)
Key
X visibility distance, V (m)
Y movement speed, v (m/s)
1 movement speed due to reduced visibility
2 unimpeded movement speed
Figure 1 — Schematic representation of the two-step process
6.2 Method I — Single conservative estimate for deterministic analysis
Method I shall be used for simple calculations of movement through fire smoke when a deterministic
analysis is employed and it is assumed that all occupants are moving at the same speed. An example is a
design involving unimpaired adults evacuating through a building where fire smoke is present.
In the first step, a conservative value of the unimpeded movement speed shall be selected. If population-
th
specific data are available, the selection shall be based on this data. For example, the 20 percentile of
unimpeded movement speed for a specific data set can be used. As an alternative, a value of 1,0 m/s
can be used as the unimpeded movement speed for an able-bodied population. However, this value
shall not be used if the population consists of occupants who cannot be considered able-bodied, e.g.
elderly people or people with movement-related disabilities. It shall be documented on what basis the
unimpeded movement speed was selected.
In the seco
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 21602
Première édition
2022-12
Ingénierie de la sécurité incendie —
Estimation de la réduction de la
vitesse de déplacement basée sur
la visibilité et la concentration en
espèces irritantes
Fire safety engineering — Estimating the reduction in movement
speed based on visibility and irritant species concentration
Numéro de référence
ISO/TS 21602:2022(F)
© ISO 2022
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CH-1214 Vernier, Genève
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO/TS 21602:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Déplacement dans la fumée d’incendie . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Visibilité . 3
4.3 Espèces irritantes . 4
4.4 Caractéristiques de l’occupant . 5
4.5 Environnement bâti . 5
5 Approche fondée sur l’analyse de risques . 6
6 Corrélations pour la conception . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Méthode I — Estimation prudente unique pour l’analyse déterministe . 8
6.3 Méthode II — Estimations prudentes multiples pour l’analyse déterministe . 9
6.4 Méthode III — Estimation représentative pour l’analyse probabiliste . 11
6.5 Prise en compte des espèces irritantes .12
Bibliographie .14
iii
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ISO/TS 21602:2022(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 92, Sécurité au feu, sous-comité SC 4,
Ingénierie de la sécurité incendie.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO/TS 21602:2022(F)
Introduction
Dans la conception de la sécurité incendie basée sur les performances, le concepteur peut avoir besoin de
considérer que les personnes se déplaceront dans un environnement contenant de la fumée d’incendie.
Dans ce type de conditions, on s’attend à ce que la vitesse de déplacement des occupants soit influencée
par la fumée. Par exemple, la vitesse peut potentiellement être réduite en raison de la visibilité et de la
présence d’espèces irritantes affectant la vision. L’influence précise dépendra des caractéristiques de la
fumée (par exemple, la teneur en suie et la concentration d’espèces) ainsi que des caractéristiques des
occupants et de l’environnement bâti.
Le présent document fournit des recommandations sur la manière dont la visibilité, les espèces
irritantes, les caractéristiques des occupants et l’environnement bâti influencent la vitesse de
déplacement dans la fumée d’incendie. En outre, le document établit une corrélation entre la vitesse
de déplacement et certaines caractéristiques de la fumée, à savoir la visibilité et la concentration en
espèces irritantes. Les critères de performance liés à la visibilité et aux espèces irritantes ne sont pas
spécifiés dans le présent document. De plus, le présent document ne tient pas compte des autres effets
partiellement incapacitants des espèces d’incendie (par exemple, l’influence des espèces asphyxiantes
ou irritantes sur la cognition), ni des effets de la fumée sur l’orientation ou le comportement.
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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 21602:2022(F)
Ingénierie de la sécurité incendie — Estimation de la
réduction de la vitesse de déplacement basée sur la
visibilité et la concentration en espèces irritantes
1 Domaine d’application
L’objectif du présent document est de fournir aux concepteurs des corrélations qui peuvent être utilisées
dans la conception de la sécurité incendie basée sur les performances, pour représenter la réduction de
la vitesse de déplacement des occupants d’un bâtiment lorsqu’ils marchent dans un environnement à
faible visibilité, contenant également des irritants. Différentes corrélations sont fournies pour l’analyse
déterministe et l’analyse probabiliste.
Il est admis que les valeurs de visibilité et de concentration en espèces irritantes peuvent être utilisées
comme critères de performance dans la conception de la sécurité incendie basée sur les performances.
Les critères de performance liés à la visibilité et aux espèces irritantes ne sont pas spécifiés dans
le présent document. Cependant, il est toujours nécessaire de prendre en compte les critères de
performance pertinents lors de l’application du présent document. Par exemple, il n’est pas possible de
présumer qu’un occupant continue à se déplacer si un critère de performance lié à la visibilité ou à la
concentration en espèces irritantes est enfreint dans les calculs de conception.
Il est également admis que la fumée d’incendie peut avoir une influence sur les processus cognitifs des
occupants pendant l’évacuation. Ce type d’influence sur la cognition n’est pas couvert par le présent
document, mais peut être pris en compte s’il est considéré comme ayant un impact majeur.
La fumée d’incendie peut également influencer le comportement (par exemple, les occupants peuvent
modifier leur trajectoire de déplacement s’ils se déplacent dans des conditions de fumée qui s’aggravent).
Ce type de changement de comportement n’est pas inclus dans le présent document, mais peut être pris
en compte s’il est considéré comme ayant un impact majeur.
Dans certaines juridictions, il n’est pas permis d’inclure la fumée d’incendie dans les voies d’évacuation
dans le cadre de la conception de la sécurité incendie. Le présent document n’est pas applicable dans de
telles situations.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 13943 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
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ISO/TS 21602:2022(F)
3.1
coefficient d’extinction
C
e
logarithme népérien du rapport de l’intensité lumineuse incidente à l’intensité lumineuse émise,
par unité de longueur de la trajectoire optique
−1
Note 1 à l'article: Il est exprimé en m .
3.2
vitesse de déplacement
v
vitesse d’un occupant individuel
Note 1 à l'article: La vitesse de déplacement est calculée en divisant la longueur de la trajectoire de déplacement
suivie par l’occupant pour aller de la position de départ (A) à la position d’arrivée (B) par le temps mis par
l’occupant pour aller de A à B. Tout arrêt ou pause important le long de la trajectoire de déplacement est exclu du
temps utilisé dans le calcul de la vitesse de déplacement.
3.3
vitesse de déplacement non restreinte
v
u
vitesse de déplacement sans interférence
Note 1 à l'article: La fumée d’incendie est un exemple d’interférence.
3.4
distance de visibilité
V
distance à laquelle un objet ayant des caractéristiques définies peut être vu dans la fumée d’incendie
Note 1 à l'article: Les caractéristiques peuvent inclure le fait que l’objet soit réfléchissant ou émette de la lumière.
3.5
vitesse de déplacement affectée par la visibilité
v
vis
vitesse de déplacement lorsque le déplacement est influencé par une visibilité réduite
4 Déplacement dans la fumée d’incendie
4.1 Généralités
Les occupants se déplaçant dans la fumée d’incendie pendant l’évacuation réduisent leur vitesse de
déplacement en raison de divers facteurs. Dans la mesure du possible, un environnement bâti doit
être conçu pour permettre l’évacuation en utilisant des voies non affectées par la fumée d’incendie.
Cependant, il peut y avoir des cas où l’évacuation à travers la fumée d’incendie ne peut être évitée.
Lors de l’intégration de tels cas dans une conception de la sécurité incendie basée sur les performances,
la vitesse de déplacement doit être réduite en fonction des caractéristiques de la fumée, c’est-à-dire de
la visibilité et de la concentration en espèces irritantes. De plus, les caractéristiques des occupants et de
l’environnement bâti doivent être prises en compte.
La présence de fumée d’incendie peut amener les personnes à marcher plus rapidement ou plus
lentement, selon les conditions. Bien que la présence d’une quantité limitée de fumée d’incendie pendant
l’évacuation, c’est-à-dire une forte visibilité et une faible concentration en espèces irritantes, puisse
inciter les personnes à marcher temporairement plus vite que leur vitesse de marche non restreinte,
cette augmentation de la vitesse de déplacement ne doit pas être prise en compte dans la conception
de la sécurité incendie basée sur les performances. Au lieu de cela, seul l’impact négatif de la fumée
d’incendie sur la vitesse de déplacement doit être pris en compte, c’est-à-dire la réduction de la vitesse
de déplacement en fonction des caractéristiques de la fumée.
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La vitesse de déplacement peut être mesurée de différentes manières. Par exemple, la vitesse peut
être prise comme la distance la plus courte entre la position de départ (A) et la position d’arrivée (B)
divisée par le temps nécessaire pour aller de A à B. Autrement, la distance de la trajectoire réelle de
déplacement de A à B, y compris tout écart par rapport à la trajectoire la plus courte, peut être divisée
par le temps nécessaire pour aller de A à B. De plus, les pauses ou les arrêts le long du trajet de A à B
peuvent éventuellement être inclus dans les calculs.
Dans le présent document, la vitesse de déplacement est calculée en divisant la longueur de la trajectoire
de déplacement suivie par l’occupant pour aller de A à B par le temps mis par l’occupant pour aller de A
à B. Tout arrêt ou pause important le long de la trajectoire de déplacement est exclu lors du calcul de la
vitesse de déplacement.
Les paragraphes suivants identifient les facteurs qui influencent la vitesse de déplacement dans la
fumée d’incendie (voir 4.2 à 4.5). Les paragraphes suivants ne fournissent que des recommandations
et, si elles sont disponibles pour le cas spécifique, les données doivent être consultées. Des exemples de
données sont donnés dans les Références [1-35]. L’Article 6 présente une méthodologie pour représenter
l’influence de la visibilité et de la concentration en espèces irritantes sur la vitesse de déplacement dans
la fumée d’incendie.
4.2 Visibilité
La visibilité dans la fumée d’incendie est liée à la proportion de lumière obscurcie. L’obscurcissement
par la fumée d’incendie, c’est-à-dire une mesure de la densité de fumée, est souvent exprimé sous forme
de coefficient d’extinction. Pour les besoins du présent document, le coefficient d’extinction est exprimé
[36]
selon la Formule (1):
1 I
C =⋅In (1)
e
L I
0
où
−1
C est le coefficient d’extinction (m );
e
L est la distance parcourue par la lumière (m);
I/I est la fraction entre l’intensité lumineuse après avoir parcouru la distance L et l’intensité
0
lumineuse initiale (-).
Il faut noter que le coefficient d’extinction de la fumée d’incendie mesuré dans les expériences varie
en fonction de la relation entre la distribution de la longueur d’onde de la lumière utilisée dans une
expérience et les caractéristiques des aérosols de fumée. Des aspects tels que la taille, la forme et la
couleur des aérosols peuvent influencer les mesurages. En particulier, il existe une forte corrélation
entre la longueur d’onde de la lumière et la taille des aérosols contribuant à la valeur mesurée du
coefficient d’extinction. Il faut donc veiller à utiliser une méthode expérimentale adéquate. Par exemple,
les coefficients d’extinction calculés à partir de l’intensité obscurcie de la lumière infrarouge ne
conviennent pas pour estimer la visibilité des panneaux de sortie émettant une lumière visible.
La visibilité peut être exprimée sous forme de distance de visibilité, c’est-à-dire la distance maximale
à laquelle un objet peut être vu dans la fumée d’incendie. La distance de visibilité peut être estimée à
partir du coefficient d’extinction selon la Formule (2). La constante K présume des valeurs différentes
pour les objets réfléchissant la lumière par rapport aux objets émettant de la lumière. La Formule (2)
simplifie le phénomène physique de la visibilité et n’est donc strictement valable que dans les cas où
aucune source de lumière ambiante n’est présente le long du chemin visuel entre l’observateur et l’objet.
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En tant qu’outil de conception, la Formule (2) donne des résultats acceptables, mais le concepteur est
libre d’appliquer des corrélations plus précises si cela est justifié:
K
V = (2)
C
e
où
V est la distance de la visibilité (m);
K est une constante égale à 2 pour les objets réfléchissant la lumière et 8 pour les objets
émettant de la lumière (basée sur la plage de valeurs de la Référence [36]);
−1
C est le coefficient d’extinction (m ).
e
Lors de l’estimation de la distance de visibilité dans la fumée d’incendie, il est important de faire la
distinction entre les deux cas de déplacement vers un objet réfléchissant la lumière par rapport à un
objet émettant de la lumière. Lors du déplacement vers un objet émettant de la lumière (par exemple des
éclairages à hauteur d’homme sur le mur), la distance de visibilité des éclairages (objet émettant de la
lumière) est plus longue que la distance de visibilité des murs adjacents (objet réfléchissant la lumière).
Si les personnes se déplacent vers des éclairages sur le mur, elles pourront également voir tout obstacle
entre elles et la source lumineuse. Dans ce cas, la corrélation pour les objets émettant de la lumière
est la plus pertinente pour estimer la distance de visibilité, qui déterminera à son tour la réduction de
la vitesse de déplacement. Dans les autres cas, c’est-à-dire lorsque les personnes ne se déplacent pas
vers des objets émettant de la lumière, la corrélation pour les objets réfléchissant la lumière est la plus
pertinente pour estimer la distance de visibilité.
Au fur et à mesure que les personnes marchent dans la fumée d’incendie, elles réduisent généralement
leur vitesse de déplacement en fonction de la baisse de la visibilité afin d’éviter les collisions
potentiellement dangereuses avec des obstacles (par exemple, des éléments de construction ou d’autres
personnes) ou pour réduire le risque de chute. La vitesse de déplacement commence à diminuer
lorsque la faible visibilité interdit la liberté de mouvement, c’est-à-dire lorsque les personnes ne sont
plus en mesure de se déplacer à leur vitesse non restreinte sans risque de blessure due à une collision
ou à une chute. En théorie, cela signifie qu’il existe une limite supérieure, c’est-à-dire une distance de
visibilité supérieure, à partir de laquelle un occupant spécifique se déplaçant à sa vitesse préférentielle
commencera à réduire sa vitesse de déplacement.
À une visibilité plus faible, la vitesse de déplacement diminue à mesure que la visibilité baisse jusqu’à
ce qu’une limite inférieure, c’est-à-dire une distance de visibilité inférieure, soit atteinte. La distance
de visibilité inférieure correspond généralement à des conditions enfumées, ce qui crée une situation
similaire à un déplacement dans l’obscurité totale. Au-dessous de la distance de visibilité inférieure,
les personnes se déplacent à une vitesse faible et constante, qui est supposée être une vitesse à laquelle
les collisions ou les chutes entraînent des blessures limitées.
4.3 Espèces irritantes
La vitesse de déplacement dans la fumée est affectée par les espèces irritantes, qui peuvent provoquer
une irritation oculaire/respiratoire aiguë et la formation subséquente de larmes. En plus d’être
douloureux, ces effets irritants réduisent la capacité des personnes à se déplacer sans risque de
collision ou de chute, c’est-à-dire que les personnes ne seront pas en mesure de voir l’environnement
qui les entoure. Bien que les effets irritants puissent augmenter progressivement en fonction de la
concentration en espèces irritantes, une réduction importante de la vitesse de déplacement est attendue
lorsqu’il devient difficile pour les personnes de garder les yeux ouverts. À ce niveau de concentration
en espèces irritantes, une situation similaire à un déplacement dans l’obscurité totale se produit. Cela
signifie que les personnes se déplacent à une vitesse faible et constante, qui est généralement une
vitesse à laquelle les collisions ou les chutes entraînent des blessures limitées.
L’influence des espèces irritantes sur la vitesse de déplacement n’est pas pertinente si les personnes
portent certains types d’équipements de protection individuelle. Par exemple, les sapeurs-pompiers
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portant un appareil respiratoire ne sont généralement pas affectés par les espèces irritantes,
mais peuvent néanmoins réduire leur vitesse de marche en raison de la diminution de la visibilité.
4.4 Caractéristiques de l’occupant
L’aptitude à se déplacer dans la fumée d’incendie dépend des caractéristiques des occupants. Par exemple,
des aspects tels que l’acuité visuelle et la capacité de vision nocturne sont censés influencer la manière
dont la vitesse de déplacement est réduite. De même, tout le monde n’a pas la même sensibilité aux
espèces irritantes. De plus, la vitesse de déplacement non restreinte varie au sein d’une population. Il
est attendu que cette vitesse non restreinte influence la distance de visibilité à laquelle commence la
réduction de la vitesse, c’est-à-dire que les occupants se déplaçant lentement à l’origine ne commencent
à réduire leur vitesse de déplacement que lorsque la fumée devient très dense.
La variabilité des caractéristiques au sein d’une population peut, dans une large mesure, être gérée
en choisissant une approche appropriée fondée sur l’analyse de risques. Cependant, le concepteur doit
porter une attention particulière à toute tendance systématique à laquelle il faut s’attendre dans une
situation spécifique. Par exemple, des ajustements de la corrélation entre la vitesse de déplacement et la
distance de visibilité ou la concentration en espèces irritantes doivent être effectués dans le cas d’une
population présentant, en moyenne, une acuité visuelle réduite et une sensibilité accrue aux irritants,
par exemple les personnes âgées ou les enfants. Il est également possible que la peur de tomber et de
se blesser par la suite puisse inciter certaines populations (par exemple les personnes âgées et les
personnes souffrant d’affections spécifiques telles que l’arthrite, la sclérose en plaques, etc.) à réduire
davantage leur vitesse de déplacement en fonction de la distance de visibilité ou de la concentration en
espèces irritantes. Les conceptions pour les bâtiments dans lesquels les caractéristiques des occupants
sont susceptibles de varier avec le temps doivent tenir compte de la population attendue tout au long de
la durée de vie du bâtiment.
4.5 Environnement bâti
Certaines caractéristiques de l’environnement bâti influencent la vitesse de déplacement dans la fumée
d’incendie. L’influence d’un grand nombre de ces caractéristiques n’a pas encore été quantifiée et n’est
donc pas explicitement incluse dans le présent document. Cependant, le concepteur peut modifier
les corrélations fournies en fonction des données, en s’assurant que les modifications suggérées sont
dûment justifiées. La justification des modifications doit toujours être documentée.
Des exemples de caractéristiques importantes de l’environnement bâti et de leur influence potentielle
sur le déplacement dans la fumée d’incendie sont donnés ci-dessous:
— surfaces au sol irrégulières ou rugueuses: réduction de la vitesse de déplacement non restreinte et
réduction plus rapide de la vitesse de déplacement dans la fumée d’incendie;
— surfaces murales et obstacles irréguliers: réduction plus rapide de la vitesse de déplacement dans la
fumée d’incendie;
— main courante le long du mur: vitesse de déplacement minimale plus élevée dans la fumée d’incendie;
— système de guidage visuel continu (par exemple, bande lumineuse): vitesse de déplacement minimale
plus élevée dans la fumée d’incendie;
— géométrie nécessitant une prise de décision (par exemple, choix d’orientation) le long de la voie
d’évacuation: vitesse de déplacement non restreinte plus faible et réduction plus rapide de la vitesse
de déplacement dans la fumée d’incendie.
Le concepteur peut consulter les données disponibles (par exemple, expériences de déplacement dans
des environnements remplis de fumée) afin de quantifier l’influence des caractéristiques identifiées
(voir les exemples en 4.1). Les caractéristiques énumérées ci-dessus ne sont que des exemples et il peut
exister potentiellement d’autres aspects de l’environnement bâti qui influencent également la vitesse de
déplacement dans la fumée d’incendie.
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5 Approche fondée sur l’analyse de risques
Comme indiqué dans l’ISO 23932-1, toutes les analyses d’ingénierie de la sécurité incendie sont des
analyses de risques, la différenciation entre les niveaux se faisant en fonction du niveau de traitement de
l’incertitude dans l’analyse. Le niveau le plus bas de traitement de l’incertitude est atteint par l’analyse
qualitative, dans laquelle les écarts par rapport au risque tolérable, souvent considérés comme des
écarts par rapport aux dispositions réglementaires, sont identifiés et traités. Le niveau intermédiaire
de traitement de l’incertitude est atteint par l’analyse déterministe, dans laquelle la conception de
la sécurité incendie envisagée est évaluée à l’aide d’un ensemble de scénarios représentant les cas
plausibles les plus défavorables. Le niveau le plus élevé de traitement de l’incertitude est atteint par
l’analyse probabiliste, dans laquelle une série complète de scénarios représentatifs est identifiée et
évaluée. L’analyse probabiliste représente le traitement le plus explicite de l’incertitude, en ce sens
qu’une série complète de scénarios représentatifs est identifiée et évaluée, sous forme de scénarios ou
de distributions spécifiques, y compris l’incertitude et la variabilité des paramètres d’entrée.
L’analyse déterministe et l’analyse probabiliste concernant l’objectif de sécurité incendie relatif à
la sécurité des personnes impliquent généralement la sélection et l’évaluation à la fois des scénarios
d’évacuation et d’incendie. Dans les cas où le déplacement dans la fumée d’incendie ne peut pas être
évité, il faut tenir compte de l’influence de la fumée d’incendie sur le déplacement des personnes.
Les exigences du présent document sont donc principalement applicables à l’analyse déterministe et
l’analyse probabiliste.
Dans l’analyse déterministe, une approche fondée sur les scénarios plausibles les plus défavorables
est utilisée pour traiter l’incertitude. Dans le contexte du déplacement dans la fumée d’incendie,
cela signifie qu’un
...
Questions, Comments and Discussion
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