Systèmes de sécurité

Systèmes de sécurité et protection incendie — Guide complet CMEQ

Les systèmes de sécurité et de protection incendie protègent les personnes avant les biens; leur alimentation, leur surveillance et leur signalisation doivent donc rester fiables en condition normale comme en situation d’urgence. L’électricien doit respecter les exigences du Code canadien de l’électricité, du Code de construction du Québec, des normes ULC applicables et des pratiques de vérification exigées par l’autorité compétente.

Concepts fondamentaux

Le schéma ci-dessus représente un système de sécurité résidentiel typique : un transformateur abaisse la tension du réseau de 120 V à 16 V pour alimenter le panneau de contrôle en basse tension. Le panneau supervise deux types de périphériques montés en boucle : un contact de porte (interrupteur magnétique normalement fermé) et un détecteur de mouvement. Toute l'installation côté capteurs fonctionne en très basse tension (classe 2), ce qui élimine le risque d'électrocution et permet un câblage sans conduit rigide dans la plupart des applications résidentielles.

Les systèmes de sécurité (alarme incendie, anti-intrusion, vidéosurveillance, contrôle d'accès) sont des circuits à énergie limitée qui se distinguent des circuits de puissance par trois caractéristiques : une tension d'exploitation faible (généralement 12 V, 16 V, 24 V ou 48 V en courant continu), une supervision permanente de l'intégrité du câblage (résistance de fin de ligne, contrôle de boucle), et une alimentation de secours par batterie obligatoire. Pour l'électricien CMEQ, l'enjeu technique central est double : garantir que la chute de tension dans le câblage basse tension reste dans les limites admissibles pour que chaque périphérique reçoive une tension suffisante, et garantir que les circuits de sécurité ne compromettent jamais les fonctions de sécurité incendie du bâtiment.

Grandeurs électriques de base appliquées aux systèmes de sécurité :

La loi d'Ohm relie la tension U (en volts), le courant I (en ampères) et la résistance R (en ohms) :

U = R × I

Exemple : un contact de porte magnétique présente une résistance de bobine négligeable (≈ 0 Ω en position fermée) mais la boucle de supervision inclut une résistance de fin de ligne (EOLR) de 4 700 Ω. Sous une tension de supervision de 12 V, le courant de veille dans la boucle est :

I = U / R = 12 V / 4 700 Ω = 0,00255 A = 2,55 mA

Ce courant de quelques milliampères suffit au panneau pour confirmer que la boucle est intacte. Si le fil est coupé, le courant tombe à 0 mA et le panneau signale un défaut. Si le contact s'ouvre (intrusion), la résistance de boucle passe à l'infini et le courant chute également : c'est le principe de la surveillance de ligne.

La puissance électrique absorbée par un périphérique se calcule par :

P = U × I

Exemple : une sirène extérieure de 12 V absorbe un courant de 1,2 A en alarme. Sa puissance consommée est :

P = 12 V × 1,2 A = 14,4 W

Cette valeur sert à dimensionner l'alimentation du panneau et la capacité de la batterie de secours.

Section 1 — Détecteurs de fumée

Les détecteurs de fumée doivent être installés, alimentés et interconnectés de manière à donner une alerte rapide dans toutes les zones prescrites. La sélection entre appareils 120 V avec pile de secours, dispositifs reliés à un panneau ou détecteurs combinés dépend du bâtiment, de l’occupation et des exigences réglementaires locales.

1.1 Types de détecteurs

Détecteur ionique :

Détecteur photoélectrique (optique) :

Détecteur thermique (de chaleur) :

Détecteur combiné :

1.2 Emplacement des détecteurs de fumée

Selon le Code de construction du Québec (Chapitre I — Bâtiment, fondé sur le CNB) :

Résidentiel :

Non résidentiel :

Exemple numérique de couverture : Un entrepôt de 30 m × 24 m (720 m²) avec un plafond de 4 m. Si la surface admissible par détecteur est de 81 m², le nombre minimal de détecteurs est :

N = Surface totale / Surface par détecteur = 720 m² / 81 m² = 8,89 → 9 détecteurs

On arrondit toujours vers le haut. En disposant les détecteurs sur une grille, l'espacement réel doit rester ≤ 9,1 m dans les deux directions ; on vérifie donc que 9 détecteurs permettent de respecter cette contrainte géométrique, sinon on en ajoute.

1.3 Raccordement et alimentation

Exemple de calcul du circuit d'interconnexion : Un circuit de 6 détecteurs câblés interconnectés, chacun consommant 30 mA en alarme (courant de la sonnerie intégrée). Le courant total sur le conducteur d'interconnexion de 120 V est :

I_total = 6 × 30 mA = 180 mA = 0,18 A

La puissance totale du circuit est P = U × I = 120 V × 0,18 A = 21,6 W. Ce faible courant permet d'utiliser un calibre de conducteur minimal (14 AWG) protégé par un disjoncteur de 15 A, largement suffisant.

Section 2 — Systèmes d'alarme incendie

2.1 Normes applicables

2.2 Composants d'un système d'alarme incendie

Panneau de contrôle (FACP — Fire Alarm Control Panel) :

Dispositifs d'entrée :

Dispositifs de sortie :

Exemple de calcul de l'autonomie de la batterie de secours : Le panneau consomme 250 mA en veille (supervision des boucles) et doit tenir 24 heures en veille, puis 5 minutes en alarme avec un courant de 3,0 A (cloches et stroboscopes). La capacité minimale de la batterie est :

Capacité = (I_veille × t_veille) + (I_alarme × t_alarme)

Capacité = (0,250 A × 24 h) + (3,0 A × 0,0833 h)

Capacité = 6,0 Ah + 0,25 Ah = 6,25 Ah

On applique un facteur de sécurité de 1,25 (vieillissement, température) : 6,25 Ah × 1,25 = 7,8 Ah. On choisit donc une batterie de 12 V / 8 Ah minimum. En pratique, on installe souvent deux batteries de 12 V en série pour obtenir 24 V si le panneau fonctionne en 24 V.

2.3 Classes de boucle

Classe A (style D ou 6) :

Classe B (style B ou 4) :

Exemple de supervision par EOLR (classe B) : Une boucle de classe B est supervisée sous 24 V avec une résistance de fin de ligne de 4 700 Ω. En veille, le courant de supervision est :

I = U / R = 24 V / 4 700 Ω = 5,11 mA

Le panneau mesure en permanence ce courant. Trois états sont distingués :

C'est la valeur précise de l'EOLR qui permet au panneau de différencier un défaut d'une alarme : remplacer une EOLR par une valeur incorrecte (par ex. 2 200 Ω au lieu de 4 700 Ω) fausse la supervision et constitue une erreur d'installation grave.

2.4 Câblage de l'alarme incendie

Exemple de calcul de chute de tension (dimensionnement du câble) : Une boucle d'alarme incendie de classe B alimente des dispositifs sur une distance de 300 m (aller-retour = 600 m de conducteur). Le courant de boucle est de 150 mA. Le câble 16 AWG a une résistance linéique d'environ 13,2 Ω/km, soit 0,0132 Ω/m.

La résistance totale du conducteur est :

R = 0,0132 Ω/m × 600 m = 7,92 Ω

La chute de tension est :

ΔU = R × I = 7,92 Ω × 0,150 A = 1,19 V

Sous une tension nominale de 24 V, la chute en pourcentage est :

ΔU % = (1,19 V / 24 V) × 100 = 4,95 %

Résultat : 4,95 % < 10 %, le calibre 16 AWG est acceptable sur 300 m. Si la distance avait été de 700 m (aller-retour 1 400 m), la chute aurait été ΔU = 0,0132 × 1 400 × 0,150 = 2,77 V, soit 11,5 % > 10 % : il aurait fallu passer au calibre 14 AWG (≈ 8,3 Ω/km) pour rester sous la limite. C'est exactement le raisonnement attendu à l'examen : la distance maximale n'est pas une valeur fixe, elle se calcule à partir de la chute de tension admissible.

Section 3 — Systèmes anti-intrusion

Cette section situe Systèmes anti-intrusion dans le travail réel de l’électricien : sécurité des personnes, continuité de service, conformité au Code canadien de l’électricité et diagnostic fiable sur le terrain. Les points qui suivent précisent les critères techniques à vérifier avant l’installation, la mise sous tension ou la remise au client.

3.1 Composants

Panneau de contrôle :

Détecteurs :

Sirènes :

Exemple de calcul de l'autonomie d'un panneau anti-intrusion : Un panneau 12 V alimente 8 contacts magnétiques (consommation négligeable en NF), 4 détecteurs PIR consommant chacun 15 mA, et un clavier (20 mA). En veille, le courant total est :

I_veille = (4 × 15 mA) + 20 mA = 80 mA = 0,080 A

Pour une autonomie exigée de 24 heures en veille, la capacité batterie est :

C = I × t = 0,080 A × 24 h = 1,92 Ah

En ajoutant une réserve de 20 % pour le vieillissement : 1,92 × 1,2 = 2,3 Ah. Une batterie 12 V / 4 Ah couramment utilisée offre donc une marge confortable. En alarme, si la sirène intérieure de 110 dBA absorbe 700 mA pendant 4 minutes, l'énergie supplémentaire est 0,7 A × 0,067 h = 0,047 Ah, négligeable devant la capacité de veille.

3.2 Types de câblage

Exemple de chute de tension sur un câble de sirène : Une sirène extérieure de 12 V absorbe 700 mA et est raccordée par un câble 16 AWG sur 50 m (aller-retour = 100 m). La résistance du 16 AWG est d'environ 13,2 Ω/km = 0,0132 Ω/m.

R = 0,0132 Ω/m × 100 m = 1,32 Ω

ΔU = R × I = 1,32 Ω × 0,700 A = 0,92 V

La tension aux bornes de la sirène est 12 V − 0,92 V = 11,08 V, soit une chute de 7,7 %. Si la sirène exige au minimum 10,5 V pour produire son niveau sonore nominal, l'installation est acceptable. Au-delà de 60 m, la chute dépasserait la marge et le niveau sonore chuterait : c'est pourquoi la distance maximale pratique d'une sirène en 16 AWG est limitée à environ 60 m — au-delà, on augmente le calibre du conducteur.

Section 4 — Systèmes vidéo (caméras)

Cette section situe Systèmes vidéo (caméras) dans le travail réel de l’électricien : sécurité des personnes, continuité de service, conformité au Code canadien de l’électricité et diagnostic fiable sur le terrain. Les points qui suivent précisent les critères techniques à vérifier avant l’installation, la mise sous tension ou la remise au client.

4.1 Types de caméras

Caméra IP (réseau) :

Caméra analogique HD (HD-TVI, CVI, AHD) :

Exemple de calcul de la puissance PoE : Le standard IEEE 802.3af (PoE) fournit jusqu'à 15,4 W sous une tension nominale de 48 V. Le courant maximal disponible sur le câble Ethernet est :

I = P / U = 15,4 W / 48 V = 0,321 A = 321 mA

Une caméra dôme PTZ de 12 W fonctionne donc avec un courant de I = 12 W / 48 V = 0,250 A, bien dans la limite du 802.3af. Pour une caméra PTZ motorisée de 25 W, il faut passer au standard IEEE 802.3at (PoE+, jusqu'à 30 W) qui tolère I = 30 W / 48 V = 0,625 A. Vérifier la compatibilité du commutateur PoE avec la norme requise est une étape d'installation incontournable : un commutateur 802.3af ne pourra pas alimenter une caméra de 25 W.

4.2 Enregistrement (NVR/DVR)

Exemple de calcul de la capacité de stockage : Un système de 8 caméras IP de 4 MP enregistre en continu à 15 images/s avec un débit de 6 Mbit/s par caméra. Le débit total est :

Débit total = 8 × 6 Mbit/s = 48 Mbit/s = 6 Mo/s (en divisant par 8 pour convertir bits en octets)

Volume par jour : 6 Mo/s × 86 400 s = 518 400 Mo ≈ 506 Go/jour.

Pour une rétention de 30 jours : 506 Go × 30 = 15 180 Go ≈ 14,8 To.

Il faut donc prévoir un NVR équipé d'au moins 16 To de stockage (par ex. deux disques de 8 To) pour tenir 30 jours en enregistrement continu. Si l'on active l'enregistrement sur détection de mouvement uniquement (facteur d'activité de 30 %), le besoin tombe à ≈ 4,4 To, ce qui change radicalement le dimensionnement matériel.

Section 4B — Contrôle d'accès et systèmes sans fil

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4B.1 Composants du contrôle d'accès

Un système de contrôle d'accès gère l'entrée dans des zones sécurisées au moyen de serrures commandées électroniquement. Les composants sont :

Serrure magnétique — calcul de la consommation : Une serrure magnétique de porte coupe-feu fonctionne sous 24 V et absorbe 500 mA en maintien. Sa puissance de maintien est :

P = U × I = 24 V × 0,500 A = 12 W

Sur une journée complète de maintien (24 h), l'énergie consommée est E = 12 W × 24 h = 288 Wh. Si cette serrure doit être secourue par batterie pendant 4 h (exigence typique du contrôle d'accès), la capacité batterie dédiée est C = 0,500 A × 4 h = 2,0 Ah sous 24 V. Pour un bâtiment de 6 portes équipées, la capacité totale passe à 6 × 2,0 Ah = 12 Ah sous 24 V — un dimensionnement à ne pas confondre avec celui de l'alarme incendie (24 h).

4B.2 Systèmes sans fil et supervision

Les capteurs sans fil doivent transmettre leur état au panneau à intervalles réguliers (supervision). Le panneau génère un signal de trouble si un capteur ne s'est pas manifesté dans l'intervalle de supervision (typiquement 4 à 12 heures). La portée radio doit être vérifiée sur place à l'installation ; des répéteurs sont ajoutés là où la portée est insuffisante. Les dispositifs de sécurité fonctionnent généralement sur 868 MHz ou 915 MHz selon la région.

Exemple de bilan de liaison radio : Un capteur sans fil émet avec une puissance de 10 mW (10 dBm). La sensibilité du récepteur du panneau est de −100 dBm. La marge de liaison disponible est :

Marge = P_émission − Sensibilité = 10 dBm − (−100 dBm) = 110 dB

Si les murs et la distance atténuent le signal de 95 dB, la marge résiduelle est 110 − 95 = 15 dB, ce qui est acceptable (une marge > 10 dB est recommandée pour tenir compte des variations). Si l'atténuation atteint 105 dB, la marge tombe à 5 dB : le signal devient intermittent et il faut ajouter un répéteur. Ce bilan explique pourquoi un capteur qui « décroche » par intermittence nécessite un répéteur plutôt qu'un simple remplacement de pile.

Section 4C — Cybersécurité et maintenance des systèmes de sécurité

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4C.1 Cybersécurité des systèmes en réseau

Les systèmes de sécurité en réseau (caméras IP, contrôle d'accès IP) sont exposés aux mêmes risques que tout équipement réseau. Les mesures techniques spécifiques sont :

4C.2 Maintenance et essais

Exemple de test de capacité batterie : Une batterie de secours de 7 Ah neuve doit fournir 0,250 A pendant 24 h (besoin = 6,0 Ah). Après 4 ans de service, un test de décharge montre qu'elle ne tient plus que 18 h à ce courant, soit une capacité réelle de 0,250 A × 18 h = 4,5 Ah. La capacité résiduelle est 4,5 / 7,0 = 64 % de la capacité nominale. Sous le seuil pratique de 80 %, la batterie doit être remplacée même si elle « fonctionne encore », car elle ne satisferait plus l'autonomie réglementaire de 24 h en cas de panne prolongée.

Section 5 — Normes et réglementation

Cette section situe Normes et réglementation dans le travail réel de l’électricien : sécurité des personnes, continuité de service, conformité au Code canadien de l’électricité et diagnostic fiable sur le terrain. Les points qui suivent précisent les critères techniques à vérifier avant l’installation, la mise sous tension ou la remise au client.

5.1 Code de construction du Québec — Sécurité incendie

CNB, division B, partie 3 (Bâtiment) :

Câblage basse tension et séparation des conducteurs : Les circuits de sécurité relèvent de la section 60 du Code de l'électricité (systèmes de communication et de données) et de la section 56 (câbles à fibres optiques). Ce sont typiquement des circuits de classe 2 (circuits à énergie limitée). Le Code exige une séparation minimale de 50 mm entre un circuit de classe 2 et un conducteur de puissance lorsqu'ils courent en parallèle, et un croisement à angle droit. Dans les plénums (espaces au-dessus des faux plafonds servant à la circulation d'air), le câble doit être homologué plénum : CMP pour le cuivre, OFNP pour la fibre optique, afin de limiter la propagation de fumées toxiques en cas d'incendie.

Exemple de vérification de séparation : Dans un corridor technique, un chemin de câbles contient des conducteurs de puissance 120 V et un câble Cat6 de vidéosurveillance. Si les deux courent parallèlement sur 12 m à une distance de 30 mm, l'installation est non conforme (30 mm < 50 mm). Deux solutions : éloigner le câble de données à ≥ 50 mm, ou le faire croiser les conducteurs de puissance à 90° au point de rencontre. L'induction de bruit sur le câble de données et le maintien de la sécurité incendie justifient cette règle.

5.2 RBQ

5.3 CNESST et sécurité incendie — intégration

Exemple de logique de déverrouillage : Une porte de sortie équipée d'une serrure magnétique 24 V est retenue par un courant de maintien de 500 mA. En situation d'incendie, le relais du panneau incendie coupe l'alimentation de la serrure : le courant passe de 500 mA à 0 mA et l'aimant libère la porte instantanément. C'est le principe « fail-safe » : la sécurité des personnes (évacuation) prime toujours sur la sécurité des biens (verrouillage). Une serrure « fail-secure » (qui reste verrouillée sans courant) n'est admissible que sur des portes qui ne servent pas à l'évacuation.

Section 6 — Questions d'examen typiques

Q1 : Quelle norme régit l'installation des systèmes d'alarme incendie ?

Réponse : b) CAN/ULC-S524. La S524 couvre l'installation ; la S536 couvre l'inspection et l'entretien ; la S537 la vérification. NFPA 70 est le Code électrique américain (NEC), pas l'installation d'alarme.

Q2 : Quel est l'espacement maximal entre détecteurs de fumée selon CAN/ULC-S524 ?

Réponse : c) 9,1 m. La valeur de 15 m s'applique aux corridors résidentiels (Code du bâtiment), pas aux détecteurs d'un réseau d'alarme incendie commercial.

Q3 : Quelle est l'autonomie minimale de la batterie de secours d'un système d'alarme incendie ?

Réponse : c) 24 heures (art. 3.2.4). Les 4 heures correspondent aux systèmes anti-intrusion ; les 24 heures aux systèmes d'alarme incendie. Calcul type : pour un panneau consommant 250 mA en veille, la capacité minimale est 0,250 A × 24 h = 6,0 Ah (avant facteur de sécurité).

Q4 : Quelle est la différence entre une boucle de classe A et une boucle de classe B ?

Réponse : b). La classe A offre un chemin redondant : une coupure de fil ne met pas la boucle hors service (obligatoire en grande hauteur). La classe B utilise une EOLR ; une coupure rend la section en aval inopérante.

Q5 : Quel type de câble utilise-t-on pour une caméra IP ?

Réponse : b) Cat5e ou Cat6 avec PoE. Le coaxial RG59/BNC sert aux caméras analogiques HD ; le FPL sert à l'alarme incendie. Une caméra IP standard se limite à 100 m depuis le commutateur PoE.

Q6 : Quelle séparation minimale un circuit de classe 2 doit-il respecter par rapport à un conducteur de puissance en parcours parallèle ?

Réponse : c) 50 mm, avec croisement à angle droit lorsque les circuits se rencontrent.

Q7 : Une boucle d'alarme de classe B est supervisée sous 24 V avec une EOLR de 4 700 Ω. Quel est le courant de supervision en veille ?

Réponse : b) I = U/R = 24 V / 4 700 Ω = 0,00511 A = 5,11 mA. Ce courant confirme l'intégrité de la boucle ; s'il tombe à 0 mA, le panneau signale un défaut (fil coupé).

Q8 : Que doit faire une serrure magnétique installée sur une porte de sortie de secours lors d'une alarme incendie ?

Réponse : b) Fail-safe. La sécurité des personnes prime : la serrure doit libérer la porte à l'alarme incendie, à la coupure de courant et par déverrouillage manuel local.

Section 5B — Alimentation et mise à la terre des systèmes de sécurité

Cette section situe Section 5B — Alimentation et mise à la terre des systèmes de sécurité dans le travail réel de l’électricien : sécurité des personnes, continuité de service, conformité au Code canadien de l’électricité et diagnostic fiable sur le terrain. Les points qui suivent précisent les critères techniques à vérifier avant l’installation, la mise sous tension ou la remise au client.

5B.1 Transformateurs d'alimentation

Le schéma d'introduction montre un transformateur qui abaisse la tension du réseau de 120 V à 16 V. Le rapport de transformation se calcule par :

Rapport = U_primaire / U_secondaire = 120 V / 16 V = 7,5

Le courant secondaire disponible dépend de la puissance nominale du transformateur. Pour un transformateur de 40 VA en 16 V, le courant secondaire maximal est :

I_secondaire = P / U = 40 VA / 16 V = 2,5 A

Si la charge totale des périphériques (panneau + détecteurs + sirène en alarme) atteint 3,0 A, le transformateur de 40 VA est surchargé (3,0 A > 2,5 A) : la tension secondaire s'effondre et la sirène ne produit plus son niveau sonore nominal. Il faut alors passer à un transformateur de 60 VA (I = 60 / 16 = 3,75 A) ou alimenter la sirène par une alimentation secourue dédiée. Ce calcul de la puissance apparente (VA) du transformateur est une étape systématique du dimensionnement.

5B.2 Mise à la terre et liaison équipotentielle

Le blindage des câbles de communication et le châssis des panneaux de contrôle doivent être reliés à la terre pour évacuer les courants de défaut et limiter les perturbations électromagnétiques. Le conducteur de mise à la terre des équipements de sécurité suit les mêmes règles que le circuit de puissance qu'il dessert : il est dimensionné selon le calibre du disjoncteur de protection amont. Pour un circuit protégé par un disjoncteur de 15 A, le conducteur de cuivre de mise à la terre minimal est de calibre 14 AWG. La continuité de la mise à la terre se vérifie à l'ohmmètre : la résistance mesurée entre le châssis du panneau et la barre de terre doit être inférieure à 1 Ω ; une valeur élevée révèle une connexion oxydée ou desserrée qui compromet la protection et la qualité du signal des capteurs.

Références normatives