Požární ochrana 2008

VŠB – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství

Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje

Požární ochrana 2008 Sborník přednášek XVII. ročníku mezinárodní konference

Ostrava, VŠB – TU 10. – 11. září 2008

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB – TU Ostrava Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje Výškovická 40 700 30 Ostrava - Zábřeh

POŽÁRNÍ OCHRANA 2008 Sborník přednášek XVII. ročníku mezinárodní konference

Recenzenti: Ing. Vilém Adamec, Ph.D. Ing. Petr Bebčák, Ph.D. Doc. Ing. Jaroslav Damec, CSc. Doc. Dr. Ing. Aleš Dudáček Doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák Ing. Vasil Silvestr Pekar Ing. Pavel Vaniš, CSc. Editor: Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský

© Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství ISBN 978-80-7385-040-1

VŠB – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství

Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje

Požární ochrana 2008 Sborník přednášek XVII. ročníku mezinárodní konference pod záštitou rektora Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava Prof. Ing. Tomáše Čermáka, CSc. a generálního ředitele HZS ČR genmjr. Ing. Miroslava Štěpána

Ostrava, VŠB – TU 10. – 11. září 2008

Odborný garant konference Chairman doc. Dr. Ing. Michail Šenovský - VŠB - TU Ostrava

Vědecký výbor konference Scientific Programe Committee doc. Dr. Ing. Aleš Dudáček – děkan FBI, VŠB – TU Ostrava genmjr. Ing. Miroslav Štěpán – generální ředitel HZS ČR st. bryg. prof. dr hab. inż. Zoja Bednarek – rektor SGSP Warszawa brig. gen. prof. Ing. Rudolf Urban, CSc. – rektor Univerzity obrany Prof. Ing. Karol Balog, PhD. – STU Bratislava Prof. Ing. Pavel Poledňák, PhD. – Žilinská univerzita Assoc. Prof. Dr. Ritoldas Šukys - TU Vilnius Prof. Ing. Anton Osvald, CSc. - TU Zvolen Prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen – TU München Prof. Dr.-Ing. Gert Beilicke – Ingenieurbüro für Brand- und Explosionsschutz Leipzig Prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc. – VŠB – TU Ostrava Prof. Dr. rer. nat. Tammo Redeker - Institut für Sicherheitstechnik Freiberg Prof. Dr. rer. nat. habil. Reinhard Grabski – Institut der Feuerwehr Heyrothsberge

Organizační výbor konference Organising Conference Committee Ing. Vilém Adamec, Ph.D. – VŠB - TU Ostrava doc. Ing. Ivana Bartlová, CSc. – VŠB - TU Ostrava Ing. Petr Bebčák, Ph.D. – VŠB - TU Ostrava Ing. Isabela Bradáčová, CSc. – VŠB – TU Ostrava Ing. Lenka Černá – SPBI Ostrava doc. Ing. Jaroslav Damec, CSc. – VŠB - TU Ostrava doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák – VŠB - TU Ostrava doc. Ing. Miroslava Netopilová, CSc. – VŠB - TU Ostrava plk. Ing. Vasil Silvestr Pekar – TÚPO Praha Ing. Pavel Vaniš, CSc. – CSI, a.s. Praha plk. Ing. Vladimír Vlček, Ph.D. – HZS Moravskoslezského kraje

Sanace škod způsobených ohněm a vodou Vysoušení dokumentů 24-hodinový servis • 800 235 367 www.cz.belfor.com • [email protected] BELFOR Czechia, spol. s r.o. centrála: Družstevní 17 250 90 Jirny Tel.: +420 281 960 519 Fax: +420 281 865 145 pobočka: Rudná 78 700 30 Ostrava – Zábřeh Tel.: +420 596 789 490 Fax: +420 596 789 491

Belfor_PO.indd 1

14.4.2008 20:16:02

FIRE   STABILNÍ HASICÍ ZAŘÍZENÍ AEROSOLOVÉ    Spolehlivý systém zabezpečení prostor a zařízení proti požárům  Vhodný do archivů, serveroven a prostředí s nebezpečím výbuchu  Ekologické, ekonomické, efektivní  Český výrobek                            BESY CO spol. s r.o.                          Kvapilova 9/958                    150 00 Praha 5 – Košíře                           tel: 775 225 061                       tel/fax: 257 215 632   www.besyco.cz; e‐mail:[email protected]         

    jednoduše  

          jednoduché…       

                                                                                                            

Úvodní slovo editora. Vážené kolegyně, vážení kolegové, dámy a pánové. Dostává se Vám do rukou periodikum „Požární ochrana 2008“, které je sedmnáctým pokračováním této periodické publikace. Vychází 1 x ročně, a to vždy u příležitosti konání mezinárodní konference Požární ochrana 2008. Na počátku vzniku této řady konferencí se jednalo převážně o téma požární ochrany. Tak jak postupoval čas, měnilo se postupně i zaměření konference i periodika. Dnes, i když stále je pro nás požární ochrana nosným a hlavním tématem, je obsah periodika naplněn 6-ti tematickými okruhy. Požární ochrana preventivní, Požární ochrana represivní, Protivýbuchová prevence, Civilní nouzová připravenost, Věda a výzkum v požární ochraně a posledním je Zkušebnictví a certifikace. Nosným tématem ročníku 2008 je problematika multifunkčních objektů, a to z pohledu všech výše uvedených okruhů. Všechny tyto uvedené oblasti se zabývají bezpečností, a to zejména člověka, který může být ohrožen jak prostorem, ve kterém se právě nachází, tak používáním předmětů a zařízení a jejich možným negativním působením. Příspěvky zde publikované představují ve většině případů interpretaci současného stavu poznání v daném oboru a měly by být původní, ve zveřejněné podobě doposud nepublikované. Příspěvky jsou seřazeny dle prvního autora, abecedně. Toto řazení jsme přijali zejména proto, že u některých příspěvků nelze jednoznačně určit, do které oblasti patří, protože svým obsahem zapadají současně do více oblastí. Celkem jsme přijali příspěvky od 79 autorů, lépe řečeno autorských kolektivů. Celkový počet stran uveřejněných příspěvků je 664. Všechny uveřejněné příspěvky jsou recenzovány odbornými garanty jednotlivých oblastí. Předložené periodikum je poměrně obsáhlé. Abychom se dostali do únosné tiskové podoby jednoho svazku, omezila redakční rada délku publikovaných příspěvků. Toto omezení není novinkou, postupujeme tak standardně. Jsme přesvědčeni, že zkrácení se neprojeví negativně na odborné úrovni periodika. Vzhledem k tomu, že kolektiv autorů předkládaného periodika není jen z České republiky, ale je mezinárodní, publikujeme příspěvky v původním jazyku, ve kterém jsme příspěvek obdrželi. Mezinárodní účast je také důvodem česko anglické verze úvodního slova. V závěru periodika jsou pak zveřejněny abstrakty všech příspěvků v angličtině. V Ostravě 18. srpna 2008 Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský editor

Editorial Dear colleagues, ladies and gentlemen. You are holding in your hands periodical “Fire Protection 2008”, which is 17th volume of this periodical publication. It is issued once per year on the occasion of international conference Fire Protection 2008. At the beginning of this line of conferences, the main discussed problem was fire protection. As a time went on, the direction of the conference and journal has changed. Today, even as the fire protection is still very significant theme for us, the journal focuses on the problematic broader in six theme areas. Fire protection preventive, Fire protection repressive, Explosion prevention, Civil emergency preparedness, Research a development in fire protection and lastly Certification. Main theme of 2008 volume is multifunctional objects from point of view of all earlier mentioned areas. All these areas deal with safety of human being, who may be endangered in space he occupies or may be endangered by equipment usage and its possible negative effects. Articles published here present mostly interpretation of today’s state of the art in our branch and should be original and in this form never published before. The articles are ordered alphabetically by name of the author. We chose this order because it is sometimes very hard to distinguish into which theme area the article belongs as considering its content it fits into several of them. We accepted articles from 79 authors (or author collectives) and the articles together have 664 pages. All published articles were reviewed by scientific guarantee of the theme areas. The journal in your hands is rather large. To keep it in single volume, editorial board limited length of the articles. This limitation is not new and we use it regularly. We believe that the shortening will not impact negatively on the scientific value of the periodical. Since author collective is not only from Czech Republic, but also from abroad, we publish the articles in its original language, in which the articles have been submitted. International participation is also the main reason for this Czech/English version of editorial. In the end of periodical, there are published abstracts of all the articles in English. In Ostrava 18th August 2008 Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský editor

Obsah 1 díl: Počátky vysokoškolského studia požární ochrany................................................ 1 Lošák Jiří 40 let vysokoškolského studia požární ochrany a bezpečnosti na VŠB – Technické univerzitě Ostrava................................................................................ 6 Dudáček Aleš Ověřování připravenosti na mimořádné a krizové situace.................................. 12 Adamec Vilém Využití termovizní kamery pro modelové fyzikální zkoušky požárně technických expertíz............................................................................................ 21 Angelis Jan, Suchý Ondřej, Dvořák Otto Safety analysis of ion exchangers - thermogravimetry....................................... 28 Balog Karol, Svitoková Michaela Požární bezpečnost tunelu Klimkovice na dálnici D47 stavba 4707 Bílovec – Ostrava, Rudná .................................................................................................... 36 Bebčák Petr Bodové hlásiče teplot a kouře a metody predikce jejich doby reakce ................ 49 Bitala Petr, Jánošík Ladislav, Chudová Dana, Dubčáková Renata, Dudáček Aleš Evakuace osob z venkovního shromažďovacího prostoru.................................. 60 Bradáčová Isabela, Kučera Petr Odhad teplotního pole při simulaci požáru osobního automobilu v tunelu ........ 70 Bursíková Petra, Angelis Jan, Dvořák Otto Hašení elektrických zařízení pod napětím v jaderné elektrárně Dukovany........ 76 Čapek Josef Průmyslová zóna Ostrava Hrabová ..................................................................... 83 Česelská Tereza, Šalátová Jitka, Šenovský Michail Osvětlení tunelů pozemních komunikací ............................................................ 94 Drgáčová Jana Statistické úvahy nad stanovením maximálního výbuchového tlaku hořlavých plynů a par podle EN 13673-1 .......................................................................... 101 Dvořák Otto Analýza a hodnotenie rizík ovplyvňujúce proces riadenia kombinovanej dopravy v SR ................................................................................................................... 107 Ferenčíková Andrea, Ferenčíková Mária Analysis of the influence of fire source location on temperature distribution in the compartment ................................................................................................ 115 Gałaj Jerzy, Zowada Jolanta

Fire Fighting Water Retention........................................................................... 127 Giertlová Zuzana, Siebert Martin, Marková Iveta Ploché střechy s foliovou hydroizolací v požárně nebezpečném prostoru ....... 130 Hanzlík Pavel Technické podmínky a druhy volně vedených vodičů a kabelů elektrických rozvodů požárně bezpečnostních zařízení a vybraných druhů staveb podle vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb. 139 Hošek Zdeněk Možnosti využití dálkového průzkumu Země pro bezpečnost vybraných prvků kritické infrastruktury (energetika, doprava) .................................................... 148 Hrdina Pavel, Danihelka Pavel Skupina podpory kvality – jako garant zavádění nových metod a přístupů do policejní práce a současně vítězný projekt „Ceny nejlepší praxe 2007“. ......... 160 Hrinko Martin Korupce v policii aneb fenomén, jenž degraduje důvěru občana v policejní práci ................................................................................................................... 170 Hrinko Martin Validace postupu chemické analýzy požárních vzorků na obsah akcelerantů pomocí SPME-GC/MS...................................................................................... 175 Charvátová Vlasta, Dvořák Otto Investigation of kinetic parameters of thermal decomposition of chosen kinds of wood .................................................................................................................. 182 Chodorowski Jarosław, Babeł Krzysztof, Salamonowicz Zdzisław Study on the effects of heat flux levels on heat release rate of wood and times to ignition............................................................................................................... 192 Chodorowski Jarosław, Pofit-Szczepańska Melania, Półka Marzena Vplyv tepelnej záťaže na hasiča pri použití odevov na ochranu pred chemickými látkami a biologickým materiálom............................................... 200 Chromek Ivan, Debnár Vladimír Obecné zásady organizování strategických studií pro ochranu obyvatelstva... 210 Janošec Josef Testování bioradaru LifeLocator® v zahraničí a u jednotky PO HZS MSK ... 226 Jánošík Ladislav, Bitala Petr, Kuchař Radim, Tulis Jaromír Investigations of the Phenomenon Flashover in a Quarter Scale Room........... 236 Keutel Karola, Grabski Reinhard Porovnání výsledků šíření substituentu otravné látky (in-situ) v prostoru přestupní stanice metra Muzeum C – A s matematickým modelem šíření ...... 249 Klouda Karel, Bojko Marián, Kozubková Milada

Počátky vysokoškolského studia požární ochrany doc. Ing. Jiří Lošák, CSc. Proto u vzdělaných národů i oblasti, které nemají nic než písek a skály, nebo močály a bažiny, jsou dovedeny k takovému obdělání, že se zdají rájem. U nevzdělaných i krajiny, které vypadají jako ráj, pokrývají se nečistotami a ztrácejí svou hodnotu. J.A. Komenský Přírodní rizika, lidská selhání, havárie, generují mimořádné události, které řeší záchranné systémy, často v agresivním prostředí. Neoddělitelnými prvky těchto systémů jsou lidé, jejichž odborná autorita je nezbytným předpokladem k výkonu náročné profese. Jak ukazuje vývoj v zahraničí i u nás, takovou náročnou profesí se stal hasič, záchranář, bezpečnostní inženýr, manažer. V šedesátých letech minulého století uvedená problematika spadala do působnosti tehdejší požární ochrany (PO). Na základě existujících nedostatků, zejména nedostatečné připravenosti techniků a specialistů, byla v roce 1968 zahájena jednání tehdejším náčelníkem Hlavní inspekce PO JUDr. Miroslavem Řepiským s ministerstvem školství o zřízení samostatného vysokoškolského studijního oboru zabývajícím se PO. Následně v červenci roku 1968 byl ustanoven speciální technický obor vysokoškolského studia: Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu ( TPO a BP). Zájem o realizaci nového oboru projevily ČVUT Praha, VUT Brno a Vysoká škola báňská (VŠB) Ostrava. Vzhledem k dobrým podmínkám pro výuku a vhodnému sociálnímu zázemí studentů, byl obor přidělen VŠB v Ostravě. Obor byl zařazen na Hornickogeologickou fakultu a studium začalo 1. 10. 1968 v rámci Katedry důlního větrání a techniky bezpečnosti, vedené prof. Jaroslavem Máchou. Obor byl vyhlášen až po skončení přijímacího řízení na vysoké školy a prvním úkolem budoucích pedagogů, kteří v té době pracovali ve škole PO ve Frýdku-Místku, bylo získat studenty pro nový obor. Nabídku akceptovalo 93, studentů, kteří nastoupili ve školním roce 1968/69 ke studiu a následně jich ve šk. roce 1972/73 úspěšně 29 studium dokončilo. Jedním ze základů pedagogické dokumentace je učební plán, který v šedesátých letech vznikal za přispění dvou odborníků z Vyšší inženýrskotechnické školy požární ochrany v Moskvě, která má ve vysokoškolském vzdělání PO bohatou tradici. Proto také nastupující pedagogové pro obor měli před zahájením výuky absolvovat stáž v Moskvě. To se nestalo a ke škodě oboru nebyl ani dodržen tehdy stanovený učební plán. Do studijního plánu se dostaly předměty nejen poplatné tehdejší ideologii jako například vědecký komunismus, ale také mineralogie a petrografie, nižší geodézie apod. Učební plán se stal

1

poplatný skladbě kateder hornicko-geologické fakulty. Zde lze hledat zdroj pozdějších nedorozumění o postavení oboru, který neměl nic společného s hornictvím a geologií. Od počátku oboru participovalo na jeho výstavbě i ministerstvo vnitra (MV) jak prostřednictvím orgánů požární ochrany, tak později svými federálními úřady. Spolupráce byla zahájena převedením Ing. Jana Lukšíka, Ing. Bohuslava Faita a Ing. Jiří Lošáka, 1. 10. 1970 ze školy požární ochrany ve Frýdku-Místku na VŠB. Vývoj studijního oboru, jeho specifické odlišnosti od oborů hornických si posléze vyžádal, od 1. 9. 1973, ustavení samostatné Katedry techniky požární ochrany a bezpečnosti průmyslu (TPO a BP). Pracovníci katedry byli tehdy zaměstnanci MV, takže jakýkoliv kontakt směrem na západ byl prakticky vyloučen. Každý krok ve vývoji oboru a katedry podléhal dvojímu dozoru, jednak školy a jednak MV, o tehdejších stranických orgánech ani nemluvě. Posuození práce katedry do roku 1989 by vyžadovalo zvláštní článek. V počátcích byla situace kritická také vzhledem k tomu, že v češtině neexistovala žádná vhodná vysokoškolská literatura. V podstatě každý z nastupujících pedagogů si tvořil předmět sám na základě svých zkušeností, za pomocí dostupné zahraniční literatury a v časové tísni dané učebním plánem. Pedagog si musel stavět předmět, přitom se současně seznamovat s novým stylem práce, který vyžadovala vysoká škola. Tak jak přibývaly jednotlivé ročníky, měnil se učební plán až do roku 1978. V některých letech počet vyučovaných disciplín dosahoval čísla 48. V roce 1978 byl proti naší vůli, rozhodnutím vedení VŠB, ustaven čtyřletý učební plán. Toto se podařilo změnit až po vyjmutí oboru TPO a BP z působnosti komise expertů pro hornické obory a jeho převedení ke komisi expertů pro speciální technické obory. Iniciativu vyvinula tehdy vytvořená oborová rada ze zástupců praxe a její návrhy se prakticky začaly realizovat až v roce 1989. Tehdejší hasičská veřejnost, podléhající přetrvávajícímu názoru, že hasiči, dříve požárníci nepotřebují vzdělání, natož vysokou školu, nebyla vzniklému oboru většinou příznivě nakloněna. Je třeba ocenit přístup pracovníků Hlavní báňské záchranné stanice, kteří pomohli zejména s praktickým výcvikem studentů. Ředitel záchranné stanice Ing. Lubomír Hájek byl nápomocen rozvoji oboru a řadu let působil u obhajob diplomových prací. Zrodila se také úzká spolupráce s útvarem PO města Ostravy. Nový obor na škole zakotvil i díky pracovníkům všech fakult VŠB, jako například prof. Ing. Jaroslav Kalousek, CSc., doc. Ing. Kateřina Orlíková, CSc., doc. Ing. Vladimír Blahož nebo prof. Ing. Pavel Šťáva, CSc. a další, kteří se podíleli nejen na výuce, ale i na tvorbě učebních plánů, literatury a vůbec zvyšovali úroveň výuky. Rozvinula se také spolupráce s Výzkumným uhelným ústavem v Radvanicích a později též s podobnou katedrou Vysoké školy technické v Magdeburgu. Podařilo se

2

uskutečnit i několik pracovních stáží na této škole. Dobrou spolupráci jsme navázali s tehdejší Hlavní správou PO v Bratislavě a s její Technickou laboratoří. Rovněž tak s výzkumným ústavem Bezpečnosti práce v Bratislavě. Na katedře bylo vybudováno společné pracoviště s firmou Imados z Prahy. Pracovníci katedry se postupně zapojovali do vědecko-výzkumné činnosti, referovali o ni na konferencích a katedra vstupovala ve známost široké odborné veřejnosti. Navazovaly se zahraniční kontakty, samozřejmě jen s předem schválenými partnery z Ruska, Bulharska, Polska, Jugoslávie a Angoly. Bohužel vzhledem k tehdejšímu systému většinou jsme skončili u prvních kontaktů. Přes všechny počáteční nesnáze konstatovala státní zkušební komise a vedení VŠB po prvních státních závěrečných zkouškách v roce 1973 dobrou připravenost studentů, pět studentů překračovalo celoškolský průměr. Studenti se rovněž zapojili do vědecké práce katedry a v roce 1973 začala série každoročních studentských vědeckých konferencí. Studenti oboru se vždy vyznačovali vzájemnou soudržností i hrdostí na svůj obor a také, jak nám ukázala dotazníková akce v osmdesátých letech i dobrou připraveností pro výkon povolání. Ve výuce jsme také využívali přednášek odborníků jak z oblasti prevence, stavebnictví tak represe. Zájem o tyto přednášky přesahoval působnost oboru a posluchárny byly vždy zaplněny. Zejména, když byly předvedeny záznamy z konkrétní práce záchranářů. Při jednom zrychleném promítání pohybu záchranných složek u zásahu, kdy hasiči byli v modrém, policie v zeleném a zdravotníci v bílém vznikla myšlenka koordinace těchto složek tak aby se zamezilo předvedenému chaotickému pohybu jednotlivců. Výsledkem jednání vlády a ministerstev vnitra v sedmdesátých letech byl návrh vzdělávací soustavy příslušníků požární ochrany, sestávající ze středního a vysokoškolského stupně a návrh na zřízení Ústavu požární ochrany při VŠB v Ostravě, který by rovněž převzal funkci hlavního koordinačního pracoviště v oblasti vědeckovýzkumné činnosti ke zvýšení odbornosti a akceschopnosti oboru, jako jediného vysokoškolského zařízení v tehdejším Československu. V osmdesátých letech, Městský národní výbor ve Frýdku-Místku nabídl pozemek k vybudování „Areálu škol požární ochrany“. Hutní projekt zpracoval studii, jejíž součástí byla i budova Vysoké školy požární ochrany a budova Výzkumného ústavu. Dodnes je plocha určená „Areálu“ nezastavěna. Uvedené projekty se neuskutečnily. V sedmdesátých letech při zkoumání zvláštností provozu požárních automobilů bylo konstatováno, že současný mobilní hasicí systém zabezpečující ochranu před požáry, se neobejde bez součinnosti člověka. Z posuzování různých režimů vyplynulo, že k zajištění provozuschopnosti stroje existují předpisy a vyhlášky, zatímco vlivy provozu na člověka jsou stranou zájmu. Řada zvláštností dala první impuls zabývat se podstatným článkem systému, člověkem (hasičem). Podobné výsledky byly získány i v průběhu osmdesátých 3

let v rámci ověření metod a prostředků zajišťování osob pracujících nad volnou hloubkou nebo ve výšce. Byl zpracován návrh metodiky řízení činnosti při práci nad volnou hloubkou včetně posuzování psychické způsobilosti v uvedených podmínkách. Tyto myšlenky byly plně uplatněny až v devadesátých letech, kdy byl stanoven systém pro určení a kontrolu způsobilosti hasičů pro výkon služby jako projekt ředitelství HZS ČR. Zhodnocení psychické zátěže hasiče v průběhu služby se stalo východiskem pro výběr, školení a prověrku pracovníků PO. Pro rozvoj oboru bylo třeba vytvořit ucelenou koncepci vysokoškolského vzdělání, což z dnešního pohledu bereme jako samozřejmost. Ne tak v sedmdesátých letech. Ve studijním oboru nebyli tehdejší vyšší vědecké hodnosti, kandidát a doktor věd o docentech a profesorech nemluvě. Proto bylo v roce 1982 zahájeno řízení ke stanovení oboru vědecké výchovy. Z analýz vědeckovýzkumných úkolů řešených katedrou, analýz zpráv ze zkušebních cest v zahraničí a zahraničních návštěv, jednání s vědeckovýzkumnými a odbornými pracovišti vyplynulo, že obor se vyznačuje svébytnými teoretickými metodami, kategoriemi a pojmy, má svůj jazyk a terminologii a lze jej zařadit do skupiny aplikovaných oborů, kde se setkávají dílčí problémy z odlišných základních věd a nová kvalita vzniká teprve jejich syntézou. Obor má typický interdisciplinární charakter. Po sedmi letech jednání, vědecká rada Hornicko-geologické fakulty na zasedání 8. 11. 1989 projednala a schválila návrh na zřízení vědního oboru: Požární ochrana a bezpečnosti průmyslu. Součástí této anabáze bylo i vyslání prvních inženýrů k doktorandskému studiu na jedinou tehdy možnou vysokou školu s patřičným zaměřením v Moskvě. V roce 1983 byla také provedena analýza výsledné účinnosti vysokoškolského vzdělávání absolventů oboru TPO a BP pomocí tématicky orientovaného dotazníku. Probandy byli absolventi denního studia a studia při zaměstnání, kteří ukončili studium v letech 1973 až 1982. Od průzkumu se očekávalo získání odpovědí na jednotlivé otázky sociální struktury, spokojenost v zaměstnání, působnost v oboru, posouzení studia s časovým odstupem, názor na další doplňování vědomostí a zájem o další kontakty s katedrou. Souběžně byly analyzovány popisy práce hasiče, opatření, směrnice, výnosy a nařízení, pro stanovení požadavků na výkon funkcí, na fyzické a psychické předpoklady v PO. Byly stanoveny předměty praktického výkonu funkce, sféry činností, druhy a náplně činností. Průběžně byly prostřednictvím zadání diplomových prací sondovány aktuální aktivity Hasičských záchranných sborů. Do roku 1990 byly výsledky prací, vzhledem k těžkostem při prosazování jakýchkoliv změn, ukládány do perspektivně - progresivní databáze. I přes tato negativa se obor postupně rozvíjel. V souvislosti se změnami v oblasti řízení vzdělání u MV přešla katedra v roce 1991 zcela pod působnost ministerstva školství a pracovníci katedry se stali zaměstnanci VŠB Ostrava.

4

Zprava: pplk. Ing. Jan Lukšík, pplk. doc. Ing. Bohuslav Fait, CSc.

JUDr. Miroslav Řepiský

5

40 let vysokoškolského studia požární ochrany a bezpečnosti na VŠB – Technické univerzitě Ostrava Doc. Dr. Ing. Aleš Dudáček Děkan Fakulty bezpečnostního inženýrství VŠB - TU Ostrava V letošním roce uplyne již 40 let od zřízení prvního vysokoškolského studijního oboru zaměřeného na výuku požární ochrany a bezpečnosti průmyslu. K jeho vzniku vedl nedostatek kvalifikovaných odborníků potřebných pro posílení státních orgánů PO všech úrovní řízení a neexistence možnosti jejich výchovy v rámci tehdejší ČSSR. Zřízení Institutu bezpečnostního inženýrství V souvislosti se změnami v možnostech uplatnění absolventů po roce 1989 došlo i ke změnám ve struktuře Hornicko-geologické fakulty. Sloučením odborně blízkých kateder byly vytvořeny instituty, které se potom vnitřně členily na katedry, později byl název katedra změněn na oddělení. Katedra techniky požární ochrany a bezpečnosti průmyslu spolu s Katedrou větrání a techniky bezpečnosti dolů vytvořily s účinností od 27. 9. 1994 Institut bezpečnostního inženýrství. Ten se vnitřně dělil na oddělení požární ochrany a bezpečnosti průmyslu a oddělení větrání a techniky bezpečnosti. Institut bezpečnostního inženýrství tak pokrýval širokou problematiku požární ochrany, bezpečnosti průmyslu a bezpečnosti práce v různých oblastech lidské činnosti včetně bezpečnosti dolů. Vedoucím Institutu bezpečnostního inženýrství byl Prof. Ing. Antonín Otáhal, CSc., po jeho smrti pak Prof. Ing. Pavel Prokop, CSc. Pro rozšíření nabídky vysokoškolského studia byl v souladu s tehdejším zákonem o vysokých školách1 připraven studijní plán bakalářského studia oboru Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu. Výuka ve studiu při zaměstnání byla potom zahájena od školního roku 1993/1994. Vzhledem k rostoucímu zájmu o vysokoškolské studium v dalších oblastech bezpečnosti byly připraveny nové studijní obory jak inženýrského, tak i bakalářského studia. Od školního roku 1996/1997 byla zahájena výuka v inženýrském studijním oboru Bezpečnostní inženýrství, od roku 1998/1999 výuka v bakalářském studijním oboru Technická bezpečnost osob a majetku. Ve školním roce 2001/2002 pak v bakalářském oboru Havarijní plánování a krizové řízení.

1

Zákon č. 172/1990 Sb. 6

Od školního roku 1996/1997 se studium řídí kreditním systémem studia. Ten je kompatibilní s evropským systémem ECTS. V říjnu 1999 byl v rámci akreditace pozměněn název oboru habilitačního řízení a řízení ke jmenování profesorem na Bezpečnost průmyslu, větrání a požární ochrana. Následně byl, souladu se zákonem o vysokých školách, z jednotlivých studijních oborů vytvořen studijní program Požární ochrana a průmyslová bezpečnost v bakalářském, magisterském a doktorském studiu, který se vnitřně člení na původní obory. Vznik Fakulty bezpečnostního inženýrství Vzhledem k výraznému rozvoji oborů zaměřených na požární ochranu a bezpečnost přestalo začlenění studijního programu Požární ochrana a průmyslová bezpečnost na Hornicko-geologickou fakultu vyhovovat. Výrazně to zkreslovalo pohled na zaměření jeho absolventů a komplikovalo i vztahy s partnerskými univerzitami a dalšími institucemi. Proto vedení VŠB – Technické univerzity Ostrava rozhodlo o přípravě Fakulty bezpečnostního inženýrství (FBI). Od října 2001 došlo, již v souvislosti s přípravami na vznik Fakulty bezpečnostního inženýrství, k reorganizaci Institutu bezpečnostního inženýrství a Institutu hornického inženýrství. Problematika úzce specifická pro důlní bezpečnost byla přiřazena k Institutu hornického inženýrství, který byl přejmenován na Institut hornického inženýrství a bezpečnosti. Institut bezpečnostního inženýrství se nadále zabýval širokou sférou bezpečnosti a požární ochrany v různých oblastech lidské činnosti a stal se základem pro vybudování nové Fakulty bezpečnostního inženýrství. Na svém zasedání dne 25.června 2002 rozhodl Akademický senát VŠB – Technické univerzity Ostrava, po předchozím souhlasu Akreditační komise Ministerstva školství, o vzniku Fakulty bezpečnostního inženýrství, a to k 1. srpnu 2002. Zřízení FBI představuje systémové řešení jasně deklarující zaměření součásti, na které je studijní program uskutečňován a umožňuje další dynamický rozvoj bezpečnostního inženýrství na VŠB – TU Ostrava. Nedostatek odpovídajících prostor v areálu VŠB – TU Ostrava v OstravěPorubě vedl k tomu, že od svého vzniku byla FBI umístěna v areálu bývalé Základní školy na Lumírově ulici v Ostravě-Výškovicích. Areál základní školy darovalo pro potřeby FBI univerzitě Město Ostravy. Prostory, které sloužily základní škole, potřebám vysokoškolské přípravy odborníků v oblasti bezpečnostního inženýrství a souvisejícím vědeckým a výzkumným činnostem nevyhovovaly. Ještě před nastěhováním fakulty proto byla v létě 2002 provedena tzv. „Malá rekonstrukce FBI“. Upraveny byly 7

prostory pro děkanát, knihovnu, studijní oddělení, počítačové učebny a výdejnu jídel. Drobné úpravy byly provedeny i v prozatímních laboratořích. Následně byla zpracována „Studie rekonstrukce FBI“. Ta zahrnuje modernizaci všech pěti stávajících pavilonů areálu, přístavbu nového pavilonu „těžkých laboratoří“, zřízení parkovacích ploch a úpravu okolí fakulty včetně oplocení. Studie předpokládá i možnost postupné realizace rekonstrukce. Právě k 5. výročí vzniku FBI byla dokončena I. etapa rekonstrukce FBI. V jejím rámci fakulta získala zejména velmi potřebnou a doposud chybějící velkou posluchárnu pro více než 200 posluchačů a moderní laboratoře pro výuku a vědeckovýzkumnou činnost odpovídající hygienickým a bezpečnostním požadavkům. Tím se Zrekonstruovaný pavilon LC v areálu Fakulty z větší části nahradily již bezpečnostního inženýrství na Lumírově ulici nevyhovující provizorní laboratoře. Uskutečněn tak byl první krok pro přestavbu původního areálu základní školy, který byl vybudován před více než 30 lety, do areálu odpovídajícímu prostorovému a technické zajištění provozu Fakulty bezpečnostního inženýrství. V současné době probíhá projektová příprava dalších etap rekonstrukce areálu. Struktura fakulty zahrnuje prozatím dvě katedry – Katedru požární ochrany a ochrany obyvatelstva a Katedru bezpečnostního managementu a dvě účelová pracoviště – Provoz laboratoří a výpočetní techniky a Laboratoř výzkumu a managementu rizik. Od akademického roku 2004/2005 přešla fakulta na tzv. strukturované studium. V jeho rámci všichni studenti nejprve absolvují bakalářské studium se standardní dobou 4 roky a zájemci o vyšší kvalifikaci potom mohou pokračovat ve dvouletém navazujícím magisterském studiu. Náplň studia je orientovaná především na analýzu a prevenci technologických rizik, rizik bezpečnosti práce, požární bezpečnost staveb a technologií, bezpečnost osob a majetku, havarijní plánování, krizové řízení, Integrovaný záchranný systém, ochranu obyvatelstva a další oblasti. V současné době nabízí FBI studium ve studijním programu Požární ochrana a průmyslová bezpečnost ve čtyřech bakalářských a třech navazujících 8

magisterských studijních oborech, možné je doktorské studium. Všechny studijní obory jsou akreditovány a vyučovány v prezenční i kombinované formě studia. Studijní obory bakalářského studia: − − − −

Bezpečnost práce a procesů Havarijní plánování a krizové řízení Technická bezpečnost osob a majetku Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu, obory navazujícího magisterského studia:

− Bezpečnostní inženýrství − Bezpečnostní plánování − Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu a studijní obor doktorandského studia - Požární ochrana a bezpečnost průmyslu. FBI má akreditováno i habilitační řízení a řízení ke jmenování profesorem v oboru Bezpečnost a požární ochrana. Od vzniku fakulty se výrazně zvýšil počet studentů, z 878 zapsaných studentů v prvním roce existence fakulty na současných více než 2 000 studentů zapsaných do všech typů a forem studia. Mimo výuky v Ostravě zajišťuje fakulta výuku v kombinované formě studia i v konzultačních střediscích v Praze a Mostě, jeden ročník studentů studoval i v konzultačním středisku v Liberci. Za čtyřicetiletou existenci oboru TPO a BP resp. jeho modifikací ukončilo studium ve všech formách studia na 2565 absolventů. Absolventi studijních oborů fakulty naleznou uplatnění především v Hasičském záchranném sboru ČR a dalších složkách IZS, orgánech státní správy a samosprávy, bezpečnostních službách podniků, pojišťovnách, armádě, policii a v dalších institucích i ve sféře soukromého podnikání. Kam směřujeme Výrazně multidisciplinární charakter problematiky bezpečnosti vyžaduje velmi úzkou spolupráci s ostatními fakultami VŠB – TU Ostrava. Právě široké zaměření VŠB-TU Ostrava umožňuje komplexní pojetí problematiky bezpečnosti v jednotlivých studijních oborech. Vzhledem k velikosti a rozšiřujícímu se zaměření stávajících kateder dojde v blízké budoucnosti k jejich rozdělení a vzniku kateder nových.

9

Nárůst počtu studentů byl provázen výrazným zvýšením počtu pedagogů a dalších pracovníků fakulty. Nástup dalších pedagogů bude pokračovat také v následujících letech. V současné době fakulta připravuje zřízení nového konzultačního střediska pro kombinovanou formu výuky v Příbrami, které v budoucnu nahradí konzultační středisko v Mostě. Rozvoj fakulty však neprobíhá jen v oblasti výuky. Za uplynulých 5 let fakulta navázala úzkou spolupráci s řadou univerzit, výzkumných ústavů a dalších pracovišť jak v rámci ČR, tak i v zahraničí. Podepsány jsou například dohody o spolupráci s Ústavem termomechaniky AV ČR a Ústavem fyzikální chemie J. Heyrovského Výcvik studentů ve spolupráci s Hasičským záchranným AV ČR. Úspěšně se sborem Moravskoslezského kraje rozvíjí spolupráce se Státním úřadem pro jadernou bezpečnost, Státním ústavem jaderné, chemické a biologické ochrany, Institutem ochrany obyvatelstva, Výzkumným ústavem bezpečnosti práce, VVUÚ Ostrava-Radvanice, a.s.. Velmi úzká spolupráce probíhá mezi fakultou a Ministerstvem životního prostředí, Ministerstvem vnitra – generálním ředitelstvím HZS ČR. Úspěšně se rozvíjí spolupráce s Hasičským záchranným sborem Moravskoslezského kraje, Letištěm Leoše Janáčka Ostrava, Asociací bezpečnostních managerů apod. Z tuzemských spolupracujících univerzit je možné jmenovat např. TU Liberec, Univerzitu Pardubice, Ostravskou univerzitu, ČVUT Praha, Policejní akademii ČR, Univerzitu obrany ČR a další. Ze zahraničních spolupracujících univerzit nutno jmenovat zejména Žilinskou univerzitu v Žilině, Technickou univerzitu v Košicích, Technickou univerzitu Zvolen na Slovensku. FBI spolupracuje rovněž s univerzitami Ecole des Mines Douie, Ecole des Mines Ales, Université des Sciences et Technologies de Lille, ve Francii. Dále pak s univerzitami ve Frankfurtu nad Mohanem, Magdeburgu, Wuppertalu a Mnichově v Německu a Univerzitou Niš v Srbsku. V roce 2006 byla podepsána rovněž dohoda o spolupráci s University of Southern California v USA.

10

Dohody o spolupráci se zahraničními univerzitami mají dopad i do výměny studentů. Ta probíhá zejména s univerzitami v Portugalsku a ve Francii, naši studenti studují i v Německu a dalších státech. Pedagogická činnost fakulty je úzce propojena s vědeckou a výzkumnou činností. V oblasti vědy a výzkumu fakulta řeší, respektive se podílí na řešení úkolů v oblastech zranitelnosti prvků kritické infrastruktury, synergentních účinků v průmyslových zónách, ochrany před terorismem a ekoterorismem s použitím CBRN látek. Dále pak v oblastech prevence havárií a modelování dopadů havárií, požární a protivýbuchové prevence technologických procesů, stanovování technicko-bezpečnostních parametrů hořlavých látek, bezpečnosti dopravy v tunelech, spolehlivosti lidského činitele a bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. Fakulta je připravena zapojit se i do bezpečnostního výzkumu ať již na úrovni ČR nebo EU. Pro zapojení mladých pracovníků fakulty, doktorandů a studentů magisterského studia do vědecké a výzkumné činnosti využívá fakulta i interní grantovou soutěž. Cestou interních grantů je tak možné získat finanční prostředky na výzkum spojený se vzdělávací činností studentů magisterských studijních programů a doktorandů. Poměrně bohatá je spolupráce fakulty s praxí. Formou doplňkové činnosti je pro praxi řešena řada problémů v oblasti analýzy rizik, prevence závažných havárií, bezpečnosti práce, požární bezpečnosti staveb a dalších. Fakulta je i znaleckým ústavem v základním oboru požární ochrana. Cílem pro další období je rozvíjet FBI jako výzkumnou fakultu uskutečňující v ČR unikátní studijní programy orientované na bezpečnost a požární ochranu. Při naplňování výzkumného poslání fakulty ji zapojit, jak již bylo zmíněno, do bezpečnostního výzkumu na národní i mezinárodní úrovni. V souladu s podmínkami Akreditační komise vytvářet podmínky pro úspěšný akreditační proces studijních programů FBI a zavést i jejich výuku v angličtině. U příležitosti významného jubilea fakulty bych chtěl všem jejím absolventům popřát hodně profesionálních úspěchů. Všem bývalým a stávajícím kolegyním a kolegům, externím spolupracovníkům i představitelům spolupracujících organizací a firem bych rád poděkoval za obrovskou práci, kterou při budování původní Katedry techniky požární ochrany a bezpečnosti průmyslu i nové Fakulty bezpečnostního inženýrství a jejích studijních oborů vykonali.

11

Ověřování připravenosti na mimořádné a krizové situace Ing. Vilém Adamec, Ph.D. VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice e-mail: [email protected] Abstrakt: Předkládaný text je diskusí k problematice ověřování úrovně připravenosti územních celků na mimořádné a krizové situace. Je zde upozorněno na různé pohledy při vymezení pojmu příprava a připravenost. V závěru je diskutován jeden z možných pohledů na budoucí možnou aplikaci. Klíčová slova: Připravenost na mimořádné a krizové situace, civilní nouzová připravenost, civilní připravenost na krizové stavy, havarijní připravenost, krizová připravenost. 1. Úvodem Celá řada našich právních předpisů, ale i technických a metodických dokumentů ukládá různým orgánům povinnost zajišťovat připravenost k něčemu. Často se pak vyskytují, zejména v právních předpisech, určité terminologické nejasnosti, např. u termínů „příprava na mimořádné události“ a „připravenost na mimořádné události“, případně „havarijní připravenost“, „krizová připravenost“ nebo „civilní nouzová připravenost“. K žádosti o výklad pojmu „připravenost“ uvedl Ústav pro jazyk český AV ČR, že současné slovníky neuvádějí přímou definici slova "připravenost". Uvádějí jen definici slovesa a přídavného jména, od kterých je toto substantivum odvozeno. A dodává, že jediný slovník, který obsahuje přímo definici slova "připravenost", je Příruční slovník jazyka českého ze 30. let. Tato definice je však stejně závislá na definici slova "připravený". Slovo „připravenost“ je vymezeno jako „podstatná vlastnost“, „stav někoho nebo něčeho připraveného“ [7]. Pro další úvahy je tedy přijatelné konstatování, že přípravou (proces) jakéhokoliv subjektu, resp. objektu, se dosáhne určité úrovně (stavu) připravenosti. V naších dalších úvahách se pak omezme na oblast bezpečnosti, resp. připravenost bezpečnostního systému územního celku na mimořádné a krizové situace.

12

2. Připravenost na mimořádné a krizové situace Jak již bylo zmíněno v předchozím, je řadě orgánů veřejné správy, ale i dalším organizacím a institucím, dáno do kompetencí to, aby se ve svěřené oblasti zabývaly přípravou na mimořádné a krizové situace [např. 9, 10, 11, 13]. Přijměme proto v bezpečnostní oblasti, i v souvislosti s výše prezentovaným pojmoslovím „příprava“ a „připravenost“, následující ujednání [2, 5]. Především vyjděme z toho, že pro sjednocení aktivit k dosažení havarijní připravenosti, krizové připravenosti, resp. civilní připravenosti na krizové stavy zavedeme nadřazený pojem – „připravenost na mimořádné a krizové situace“, resp. „civilní nouzová připravenost“. Použitím výrazu „civilní“ v termínu „civilní nouzová připravenost“ zdůrazněme to, že se jedná o nevojenské aktivity. Tím je v zásadě budeme odlišovat od vojenské připravenosti k obraně, která sice s řešenou problematikou úzce souvisí, avšak svým rozsahem a specifickými požadavky se odlišuje. Výraz „nouzová“ v zásadě použijeme jako zkratku pro výraz „mimořádná a krizová“. Civilní nouzovou připraveností bezpečnostního systému územního celku budeme rozumět jeho schopnost čelit bezpečnostním hrozbám. Pod pojmem „schopnost čelit bezpečnostním hrozbám“ budeme rozumět schopnost -

rozpoznat možnosti vzniku mimořádných událostí, zabránit preventivními opatřeními jejich vzniku, zmírnit následky u nastalých mimořádných událostí, udržovat akceschopnost lidských, materiálních a dalších zdrojů a vymezeného území k jejich likvidaci, - vytvářet podmínky pro obnovu území postiženého následky mimořádné události. To vše s cílem přispívat k vnitřní bezpečnosti a veřejnému pořádku, ochraně obyvatelstva, funkčnosti veřejné správy, ochraně ekonomiky a civilněvojenské spolupráci s ozbrojenými silami v dotčeném území. Zajišťování civilní nouzové připravenosti budeme považovat za součást managementu veřejné správy při naplňování podmínek udržitelného rozvoje území2 a tím i bezpečnosti území. Proces přípravy bezpečnostního systému k dosažení vyšší úrovně civilní nouzové připravenosti lze popsat následovně. Ze systémového pohledu lze konstatovat, že sledovaný bezpečnostní systém dosahuje k určitému časovému okamžiku určité úrovně připravenosti (výchozí stav). 2

§ 18 odst. 1 zákona č. 183/2006 Sb. 13

Při změně bezpečnostní situace v území nastane objektivní potřeba stávající úroveň připravenosti změnit a dosáhnout nově požadované úrovně. Proces přechodu bezpečnostního systému na nově požadovanou úroveň lze popsat obecně vztahem (1). UP2 = f ( UP1 , ai , Δt ) kde:

(1)

UP2 - úroveň připravenosti k času t2 (požadovaná úroveň připravenosti) UP1 - úroveň připravenosti k času t1 (výchozí úroveň připravenosti) ai - intenzita procesu přípravy t1 - čas zahájení přípravy t2 - čas ukončení přípravy (čas dosažení požadované úrovně připravenosti) Δt = t2-t1 - časová lhůta na přípravu (doba přípravy)

Rozhodujícím faktorem, který ovlivňuje proces přípravy je zvolená strategie přípravy, kterou charakterizuje intenzita přípravy ai. Některé z možných přístupů jsou graficky znázorněny na obrázku č. 1. Intenzita přípravy ai je závislá na řadě faktorů, počínaje úrovni znalostí, které jsou v bezpečnostním systému, personálními a finančními možnostmi, atd. Civilní nouzová připravenost je spojena s přípravou osob, věcných prostředků, organizací, financí, informací a území. Ve hře jsou rovněž informační, finanční a energetické toky mezi zmíněnými subsystémy bezpečnostního systému navzájem a vlivy na území a jeho bezpečnostní systém z okolí.

Obrázek č. 1 – Graf úrovně připravenosti 14

3. Stanovení úrovně připravenosti Ke stanovení úrovně připravenosti bezpečnostního systému k zajišťování svěřených kompetencí existuje řada metod. Pro orgány veřejné správy, resp. další dotčené orgány, často stanoví povinnost ověřování, resp. stanovení dosažené úrovně připravenosti, případně i doporučenou metodu, zákon. Metody ke stanovení úrovně připravenosti lze rozdělit na: - administrativně-správní, - provozně-technické a - inženýrské. 3.1. Administrativně-správní ověřování připravenosti K nejznámějším administrativně-správním metodám k ověřování připravenosti patří kontrolní činnost, resp. výkon státního odborného dozoru, tedy činnosti, které vykonávají zákonem stanovené orgány [ 9, 10]. Zde nutno zmínit, že vymezení předmětu kontroly bývá v právních předpisech velmi obecné. Např. v zákoně o IZS3, resp. v zákoně o krizovém řízení4, je stanoveno, že se jedná o kontrolu dodržování ustanovení předmětného zákona a předpisů vydaných k jeho provedení. Všeobecně pak platí, že kontrolní orgány jsou dále vázány zejména ustanovením zákona o státní kontrole [12]. To v praxi znamená, že v předmětu kontroly musí kontrolní orgán vymezit např. i o požadavek na ověření připravenosti. Výsledek kontroly připravenosti je vázán zejména na administrativní vyhodnocení statických údajů. Podkladem jsou příslušná dokumentace předložená kontrolnímu orgánu, resp. odpovědí na jeho dotazy. Je zřejmé, že zkontrolovat nelze všechno, a že kvalita výsledků kontroly je navíc značně závislá na schopnostech kontrolora. Ke zvláštním administrativně-správním metodám můžeme zařadit i využití přizpůsobených procedur komplexní kontroly jakosti (též „TQM“) [6]. Zmiňme jen, bez dalších komentářů, že v krizovém řízení by se TQM dotýkala současného prověření cca 7.000 subjektů, které v rámci ČR v této oblasti působí. Tato metoda je v oblasti bezpečnosti při ověřování připravenosti však spíše hudbou budoucnosti, než realitou.

3 4

§ 27 zákona č. 239/2000 Sb. § 33 zákona č. 240/2000 Sb. 15

3.2. Provozně-technické ověřování připravenosti Pod pojmem provozně-technické ověření připravenosti budeme rozumět dynamickou formu hodnocení existujícího stavu, která je založena na realizaci praktické prověrky a jejím vyhodnocení. Pro ověřování úrovně připravenosti se obvykle využívá prověřovacího cvičení.5 Ze zákona o IZS6 je např. ověřování havarijní připravenosti cvičeními uloženo krajskému úřadu, resp. obecnímu úřadu obce s rozšířenou působností. Při ověřování připravenosti na krizové situace se postupuje obdobně.7 Předmětem ověřování připravenosti může být fungování jedné nebo více úrovni řízení veřejné správy, stejně jako fungování jedné či více zúčastněných složek, na jedné či více úrovních řízení. Při přípravě prověřovacího cvičení se stanoví cíle, kterých má být dosaženo a úkoly, které budou předmětem ověřování [4, 15]. V rámci cvičení se posuzuje nejen naplnění cílů cvičení a způsob realizace jeho námětu, ale i fungování jednotlivých složek účastnících se cvičení, časové informace o jeho průběhu a podobně . Ani tímto nástrojem nelze dosáhnout komplexního ověření připravenosti. Výsledek je velmi závislý na přípravě podkladů pro vyhodnocení a samotné přípravě hodnotících. Důležitou roli rovněž sehrává i to, jak moc se podaří při cvičení přiblížit reálným podmínkám. 3.3. Inženýrské metody ověřování připravenosti K inženýrským metodám ověřování připravenosti bezpečnostního systému, budeme řadit např. matematické modelování, využití analytických metod, např. typu Check-list, expertních odhadů a další. Matematické modelování Modelování k ověřování úrovně připravenosti, např. územního celku (systému), je založeno na vyhodnocení bezpečnostní situace v posuzovaném území, kterou charakterizují následujícími elementy [3]: - zranitelnost územního celku při vzniku mimořádné událostí, - stav akceschopnosti územního bezpečnostního systému, - reakce územního bezpečnostního systému na vznik mimořádné události. Při sestavení modelu se vychází z teorie hromadné obsluhy aplikované na bezpečnostní systém posuzovaného území. Na vstupní straně modelu se 5

§ 17 odst. 1 zákona č. 239/2000 Sb. § 6, § 10 odst. 2 písm. a) a § 12 odst. 2 písm. h) zákona č. 239/2000 Sb. 7 § 39 odst. 5 zákona č. 240/2000 Sb. 6

16

posuzuje řada parametrů - od početních stavů jednotlivých záchranných složek a úrovně jejich odborné přípravy, množství a druhu zásahových prostředků, přes demografické a geografické podmínky daného území a jeho infrastrukturu, až po způsob reakce jednotlivých složek (zvolená taktika zásahu), které vstupují do řešení. Výstupem jsou časové charakteristiky reakce bezpečnostního systému na sledovanou situaci. Sestavení příslušného modelu je velmi náročné na data, znalosti, ale i čas. Metoda „Check-list“ Aplikace metody „Check-list“ je založena na vygenerování seznamů kontrolních otázek, které umožňují charakterizovat stav sledovaného bezpečnostního systému [8]. Otázky jsou zaměřeny do oblasti organizační, technické, odborné, finanční, informační a územní připravenosti systému. V méně náročných aplikacích postačí hodnocení odpovědí způsobem ano/ne. Pro vyhodnocení kontrolního seznamu pak stačí sečíst kladné odpovědi a porovnat je s celkovým počtem odpovědí v seznamu. A tento poměr pak vyjádřit v % - viz např. [1]. V náročnějších aplikacích je možné připojit bodové hodnocení, váhy jednotlivých kritérií a postupovat obdobně. Takové řešení však zvyšuje nároky na vyhodnocení. Nutno upozornit na to, že i jednoduše získaný výsledek nutno správně interpretovat. Expertní odhady Výchozím pro posouzení úrovně připravenosti územního celku cestou expertních odhadů je volba charakteristických kritérií. Nejjednodušší aplikaci je vyjít při volbě kritérií z výše uvedené definice civilní nouzové připravenosti. Jako kriterium se může zvolit schopnost systému -

rozpoznat možnosti vzniku mimořádných událostí, zabránit preventivními opatřeními jejich vzniku, zmírnit následky mimořádných událostí, udržet akceschopné lidské, materiální a další zdroje a území k likvidaci následků, - vytvářet podmínky pro obnovu území postiženého následky mimořádné události.

17

Úroveň připravenosti UP může být prezentována ve formě vztahu (2). (2)

UP = A + B + C + D + E

kde: UP - úroveň připravenosti A - kritérium úrovně schopnosti rozpoznat možnosti vzniku mimořádných událostí, B - kritérium úrovně schopnosti zabránit preventivními opatřeními jejich vzniku, C - kritérium úrovně schopnosti zmírnit následky mimořádných událostí, D - kritérium úrovně akceschopnosti lidských, materiálních a dalších zdrojů a území k jejich likvidaci, E - kritérium úrovně schopnosti vytvářet podmínky pro obnovu postiženého území V jednodušších aplikacích můžeme zvolit k ocenění jednotlivých kritérií bodové hodnocení, např. v rozsahu 1 (velmi nízká úroveň) až 5 (velmi vysoká úroveň). U náročnějších aplikací je možné jednotlivá kritéria dále rozvinout. Jejich významnost pak v rámci celku cenit pomocí váhy jednotlivých kriterií. Připravenost územního celku stanovíme na základě vztahu (2). Při aplikaci hodnocení jednotlivých kritérií v rozsahu 1 až 5 se výsledek pohybuje v rozsahu od 5 do 25 bodů. Připravenost pak vyjádříme kvalitativně dle tabulky č. 1. Tabulka č. 1 – Úroveň připravenosti UP Úroveň připravenosti UP

Nízká

Střední

Vysoká

Celkový počet bodů

5 - 12

13 - 19

20 – 25

Pohlížíme-li na bezpečnostní systém jako na celek, pak základní vypovídací schopnost o jeho připravenosti už má samotné konstatování toho, zda předmětná kriteria jsou v rámci bezpečnostního systému vědomě (organizovaně) uplatňována, či nikoliv. Nicméně bezpečnostní systém je tvořen jednotlivými prvky a je tedy vhodné pohlížet na připravenost bezpečnostního systému jako na sumu připravenosti jeho jednotlivých prvků. Důležitost jednotlivých prvků pro systém můžeme rozlišit pomocí jejich váhy.

18

V souvislosti s metodami pro ověřování připravenosti bezpečnostního systému uvedenými v této subkapitole lze uvést, že v podmínkách ČR se jedná v současnosti o prakticky nevyužívané metody. 4. Shrnutí Je nutno objektivně konstatovat, že ohodnocení úrovně civilní nouzové připravenosti přináší řadu problémů. Na některé se snažil autor tohoto sdělení upozornit. Je zřejmé, že prezentované skutečnosti nejsou vyčerpávající a zasluhují dalšího zkoumání a odborné diskuse. Nechť tedy tento text inspiruje alespoň k diskusi na prezentované téma. Presentovaná problematika je řešena v rámci projektu MV ČR VD20062010A06. 5. Přehled použité a související literatury [1] [2] [3] [4]

[5] [6]

[7] [8]

Adamec, V.: Jednotky požární ochrany v ochraně obyvatelstva, In Sborník přednášek mezinárodní konference Ochrana obyvatel 2008, SPBI, Ostrava, 2008, strana 1-8, ISBN 978-80-7385-034-0, 413 stran Adamec., V.: Pojetí civilního nouzového plánování, In: Sborník konference Krizové řízení, Institut ochrany obyvatelstva Lázně Bohdaneč, 2008, v tisku Brušlinskij, N.,N.: Modelování operativní činnosti služby požární ochrany, Knižnice požární ochrany, sv. 69, Svaz požární ochrany ČSSR, Praha 1983, 110 stran Doporučený postup pro přípravu a provedení prověřovacích a taktických cvičení, Pokyn generálního ředitele Hasičského záchranného sboru ČR a náměstka ministra vnitra č. 26 ze dne 15. července 2005, MV - GŘ HZS ČR, Praha 2005 Linhart, P., Šilhánek, B.: Civilní nouzové plánování v některých evropských zemích, USA a Kanadě, MV-generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR, Praha, 2008, 104 stran, ISBN 978-80-86640-89-l Nenadál, J.: Koncepce TQM ve veřejných službách, In Sborník přednášek mezinárodní konference Požární ochrana 1998, Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava, 1998, strana 208-218, ISBN 8086111-18-0, 479 stran Smejkalová, K.: Výklad termínu „připravenost“, Ústav pro jazyk český AV ČR, oddělení jazykové kultury – jazyková poradna, Praha, 21. ledna 2008 Šesták, B., Procházková, D.: Kontrolní seznamy a jejich aplikace v praxi nástroj rizikového inženýrství, Policejní akademie ČR, Praha, 2006, ISBN 80-7251-225-0

19

[9] [10] [11] [12] [13]

[14] [15]

Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a změně některých zákonů (krizový zákon), ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 552/1991 Sb., o státní kontrole, ve znění pozdějších předpisů Zákon č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami nebo chemickými přípravky a o změně zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a zákona č. 320/2002 Sb., o změně a zrušení některých zákonů v souvislosti s ukončením činnosti okresních úřadů, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií), ve znění pozdějších předpisů Zákon č.183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) Zásady pro přípravu a provedení cvičení orgánů krizového řízení ČR, Usnesení Bezpečnostní rady státu ze dne 3.7.2007, Praha 2007, 9 stran

20

Využití termovizní kamery pro modelové fyzikální zkoušky požárně technických expertíz Mgr. Jan Angelis, Ing. Ondřej Suchý, Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany e-mail: [email protected] Klíčová slova Termovizní kamera, emisivita, sálavé teplo, modelová zkouška, infračervené záření, černé těleso, požárně technické expertízy Abstrakt Článek se zaměřuje na využití termovizní kamery při modelových zkouškách požárně technických expertíz. V úvodní části jsou stručně popsány základní pojmy týkající se záření tělesa, problematika měření pomocí termovizní kamery a její omezení. V další části článku jsou stručně popsány konkrétní případy modelových zkoušek. Úvod Každý reálný objekt, který má nějakou teplotu, vyzařuje ze svého povrchu energii ve formě fotonů. Množství energie, které takové těleso vyzáří, záleží na tom, jak se svými vlastnostmi blíží vlastnostem černého tělesa. Takový (reálný) objekt, který nemá vlastnosti černého, tělesa nazýváme šedé těleso. Absolutně černé těleso je fyzikální pojem, který zavedl Gustav Kirchhoff v roce 1862. Je to ideální těleso, které pohlcuje veškeré přicházející záření a množství vyzařované energie je závislé na jeho povrchové teplotě, viz rovnice č. 1: 8πh c 3 I (λ ) = 3 hc [W m 3 ] λ λkT e −1 (1) T je termodynamická teplota černého tělesa (K) h je Planckova konstanta (6,62607.10-34J.s) c je rychlost světla (299 792 km/s) k je Boltzmanova konstanta (1,380658.10-23J/K) λ je vlnová délka záření (μm‘ Překročí-li teplota tělesa 525 °C, zdroj začíná být viditelný.

21

Jak již bylo výše zmíněno, černé těleso je ideální případ a v reálném světě se prakticky nevyskytuje. Kvantifikace kolik energie takové reálné těleso vyzáří, lze vyjádřit vztahem: Energie vyzářená šedým tělesem = emisivita*energie vyzářená černým tělesem (2)

Emisivita ε je tedy parametr jak moc se daný objekt svými vlastnostmi blíží vlastnostem černého tělesa a nabývá hodnot mezi 0 a 1. Z definice černého tělesa plyne, že černé těleso je takové, které pohltí všechno záření, které na něj dopadá – tedy s absorbancí α = 1. A platí tedy, že:

α =ε

Ze zákona zachování energie pak platí, že: α +τ + r =1

(3) (4)

kde r je reflektivita (odrazivost) a τ je transmisivita (propustnost). 2. Modelové fyzikální zkoušky PTE 2.1 Termovizní kamera Termovizní kamera je zařízení, které dokáže zachytit určitou část IR spektra (konkrétně kamera S65 je to 7,5 µm do 12,5 µm) a převést ho pomocí vnitřního softwaru kamery na teplotu. Abychom dostali správnou teplotu měřeného objektu, je nutné si uvědomit, že jen část záření, kterou kamera zachytí, pochází od námi měřeného zdroje. Celková energie záření, kterou kamera zachytí, se dá popsat následující rovnicí: Wtot = ετWobj + (1 − ε )τWrefl + (1 − τ )Watm

(5)

kde ε je emisivita zájmového objektu τ je tranzitivita vrstvy atmosféry mezi zájmovým objektem a kamerou. Hodnota tohoto parametru je závislá na vzdálenosti mezi objektem a kamerou a na relativní vlhkosti atmosféry. Wtot je celková energie, kterou kamera zachytí. ετWobj je část energie, kterou vyzáří měřený objekt s danou emisivitou ε a toto záření projde atmosférou s transmisivitou τ a je funkcí Tobj. (1-ε)τWrefl je ta část energie, kterou do prostoru vyzáří okolní objekty v závislosti na jejich teplotě Todraženýchobjektů. Takto vyzářená energie se částečně odrazí od námi měřeného objektu ((1-ε) je reflektivita měřeného objektu) a následně projde atmosférou o transmisivitě τ. (1-τ)Watm je část energie (závislá na teplotě atmosféry Tatm), kterou vyzáří atmosféra k termokameře. (1-τ) je emisivita atmosféry (za předpokladu, že reflektivita atmosféry je 0). 22

Z výše uvedené rovnice a závislosti jednotlivých členů je vidět, které parametry je nutné znát pro správné měření pomocí termovizní kamery (emisivita měřeného objektu, teplota atmosféry, teplota odražených/sousedních objektů a transmisivita atmosféry (která závisí na vlhkosti atmosféry a vzdálenosti objektu od kamery)) Modelové zkoušky obvykle probíhají v laboratoři, takže většinu z těchto parametrů (teplota atmosféry, vlhkost, vzdálenost objektu), lze získat velmi přesně. Protože sledovaný objekt je obvykle jediný, který má výrazně vyšší teplotu než ostatní objekty v místnosti, lze teplotu odražených/sousedních objektů nastavit stejnou jako teplotu okolí popř. teplotu lidského těla (cca 36°C). Takže tento parametr není problém dostatečně přesně odhadnout. Navíc tento parametr nabývá na významu, až pokud měříme teplotu objektu s nižší emisivitou. Tím se měření teploty pomocí termovizní kamery de facto redukuje pouze na přesné určení emisivity. Situaci trochu komplikuje fakt, že právě emisivita, je parametr, který nejvíce ovlivňuje hodnotu teploty. A dalším problémem je, že nejen každý materiál má jinou emisivitu, ale i stejný materiál s lesklým a matným povrchem nebo různých barev může mít různou emisivitu (např. εčerný papír = 0,9 a εžlutý papír = 0,72). Zde je si potřeba uvědomit, že barvu, kterou vidíme očima je dána odrazivostí materiálu ve viditelné oblasti spektra a nijak nesouvisí s odrazivostí (emisivitou) v IR spektru. Pokud emisivita měřeného objektu je nižší než 0,5, vyvstává další problém, a to že dochází ke kombinaci odražené a tělesem vyzářené energie. Původ této energie není kamera schopná rozlišit, a tudíž nejsme schopni správně změřit teplotu povrchu tělesa. V praxi proto platí pravidlo, že objekty s emisivitou menší než 0,5 (někde se uvádí 0,4) se neměří pomocí termovizní techniky. Níže popsané modelové fyz. zkoušky probíhaly tak, že termovizní kamera umístěná na stativu ve vzdálenosti (0,5 až 2) m snímala na měřeném vzorku teplotní obrazy (termogramy) sekvenčně (video). 2.2 Modelová zkouška s vánočními svícny První modelová zkouška byla na zhodnocení nebezpečí vánočních svícnů, když se do nich vloží čajová svíčka – tedy zda mohou vzplanout/vznítit se nebo zda se z nich uvolňují toxické látky. Byly dodány 4 druhy svícnů (malá lokomotiva, velká lokomotiva, anděl a strom s hvězdou a figurou) každý po dvou kusech.

23

150.5 °C 150

300.0 °C

max 286.6 100

200

50

100

0.0

0.0

Svícny

Malá lokomotiva 169.1 °C

max 156.3

150.0 °C

150

max 150.0

100

100

50

50

0.0

0.0

Strom

Velká lokomotiva

Podmínky měření termovizní technikou: Emisivita: 0,92 (lak odolný teplu)[1] Teplota atmosféry: 16 oC Vzdálenost: (0,5 - 2) m Vlhkost: 30%

Svícny byly celé natřeny polyuretanovým lakem, polyesterovou pryskyřicí a místy posypané „Bílým sněhem“ z CaCO3 [4]. V Tab. č: 1 jsou uvedeny teploty vzplanutí/vznícení (FIT/SIT) jednotlivých látek. Z termogramů (snímky z termokamery) vyplývá, že teplota povrchu svícnů nedosahuje teploty pro vznícení/vzplanutí žádné z nalezených látek. A je tudíž logické, že žádné vznícení či vzplanutí nebylo během modelové zkoušky pozorováno. Tab. č: 1 Materiál Bílý sníh (CaCO3)[2] Polyuretanový lak[2] Polyesterová pryskyřice[3]

FIT (°C) Nehořl. materiál 310 – 440 350

SIT (°C) Nehořlavý materiál 415 – 480 400

2.3 Modelová zkouška s okujemi ze svařování el. obloukem Modelová zkouška byla na změření teploty odlétávajících částeček z ocelového profilu při svařování elektrickým obloukem a rychlosti jejich

24

chladnutí. Jelikož okuje bylo obtížné zachytit v letu, termovizní kamera snímala místo na podlaze, kam dopadávaly. Některé okuje se po dopadu na zem se odrazily a odlétly ze zorného úhlu kamery. 174.7 °C

1321.8 °C

160

max 2200.1

1000

140 500 120 110.7

Termogram 1: měřeno v rozsahu (350 - 2000) °C

65.2

Termogram 2: měřeno v rozsahu (350 - 2000) °C

450.0 °C

max 440.8

max 181.4

450.0 °C

400

400

200

200

20.0

20.0

Termogram 3: měřeno v rozsahu (0 - 500) °C Čas pořízení: 13:42:23

Termogram 4: měřeno v rozsahu (0 - 500) °C Čas pořízení 13:42:50

Podmínky měření termovizní technikou: Teplota vzduchu a odražená teplota: 20 oC Emisivita: 0,74 (oxidovaná ocel) Vzdálenost: 2m Relativní vlhkost: 30%

Přesné měření teploty okují pomocí termovizní kamery nešlo docílit z důvodu jejich velmi malé velikosti, která je pro termovizní kameru z dané vzdálenosti prakticky nerozlišitelná. Výsledný termovizní snímek se totiž skládá z jednotlivých pixelů (konkrétně 320x240). „Teplota“ pixelu je pak zprůměrovaná teplota všech těles v tomto pixelu. Naměřenou teplotu je proto nutné brát jako velmi podhodnocenou vůči reálnému stavu. Termogram 2 dokazuje, že teplota elektrického oblouku byla větší než 2200 °C (v praxi bývá víc jak 3000 °C). Na termogramu 3 a 4 je záběr na větší kus odpadlého materiálu ze železného profilu. Porovnáním obou snímků je vidět, že za 27 sekund maximální teplota klesla o 260 °C. U teplejších a menší kusů odpadlého materiálu je proces chladnutí mnohem rychlejší.

25

2.4 Modelová zkouška s kobercem V zadání modelové zkoušky bylo, zda je žhnoucí cigareta schopná vznítit koberec, na němž je volně položena. Teplota vznícení a vzplanutí koberce je uvedena v Tab. č: 2. 500.0 °C

400

300

max 525.2

max 135.3

200

100

0.0

Termogram 1 500.0 °C

400

300

max 477.4

200

100

0.0

Termogram 2

Podmínky měření termovizní technikou: Teplota vzduchu a odražená teplota: 22,5 oC Emisivita: 0,93 (koberec) a 0,94 (papír černý - ohořelý) Vzdálenost: 1m Relativní vlhkost: 52%

26

Při modelové zkoušce byla zvolena různá uspořádání: 1) cigareta volně položená, 2) cigareta volně položená na již ohořené místo koberce, 3) cigareta v rohu obklopená koberci, 4) cigareta v „boudičce“ z koberců (druhý termogram). Žádné z těchto uspořádání nevedlo ke vznícení. Z termovizních snímků vyplývá, že teplota žhnoucí cigarety může být i přes 500°C, což znamená, že dosahuje teploty vznícení koberce. Ale teplota povrchu koberce (viz termogram 1) těsně po odebrání cigarety je jen něco přes 100 °C. Tedy dochází k velmi malému transportu tepla z volně ležící cigarety na podložku. Z toho plyne i velmi malá pravděpodobnost že cigareta je příčinou požáru. Tab. č: 2 Materiál Polypropylen [2]

FIT°C 328 – 410

SIT °C 380 - 570

Závěr Byť ani u jedné modelové zkoušky nedošlo ke vznícení/vzplanutí, přesto termovizní kamera je velmi cenným pomocníkem, právě u takovýchto typů zkoušek. Hlavní výhodou je, že měří teplotu plošně, zatímco standardní teploměry bodově, a tím pádem je schopna odhalit nejteplejší místo, různě teplé oblasti atd. Druhou výhodou je, že dokáže měřit kontinuálně (nepřetržitě) a zachytit tak moment vznícení. A třetí výhoda spočívá v tom, že měří bezkontaktně v širokém rozsahu teplot. Jak se ukázalo, ne vždy je použití termovizní kamery vhodné. Kromě měření objektů s nízkou emisivitou, jak již bylo zmíněno v teoretické části, tak i velmi malé objekty (nebo objekty, které nelze rozlišit na danou vzdálenost). Seznam použité literatury [1] FLIR Systems: ThermaCAM S65™ Uživatelská příručka, 2006 [2] Hans-Dieter Steinleitnera: Požárně a bezpečnostně charakteristické hodnoty nebezpečných látek, 1990, Praha

technické

[3] Dvořák O. A KOL. Výzkum charakteristik chování látek a materiálů při hoření nebo výbuchu pro potřebu požární bezpečnosti a požárně technických expertíz, databáze www.tupo.cz, 2005, Praha [4] Suchý O., Dvořák O.: Protokol 21/FTIR/2007-č.j.: PO-328/TÚ-2007

27

Safety analysis of ion exchangers - thermogravimetry Prof. Ing. Karol Balog1, PhD., Ing. Michaela Svitoková2 1 Institute of safety and Environmental Engineering, Faculty of Science and Material Technology, Slovak Faculty of Technology in Bratislava Botanická 49, 917 24 Trnava, Slovak republic Tel: +421 33 55 21 063 2 VUJE, a.s. Okružná 5, 918 64 Trnava, Slovak republic e-mail: [email protected], [email protected], [email protected] Introduction The development of technology of processing and adjusting ion exchangers for bitumen is a complicated process applicable in a wasteliquidation industry. The development of the technologies is related to safety analyses that involve some testings. One of the important analyses is also a thermal analysis – thermogravimetry. 1. Ion exchangers Ion exchangers are considered to be gel dispersive systems, which dispersive medium is a suitable lowmolecular solvent (usually water) and dispersive portion is three-dimensional polymeric skeleton of ion exchanger. On the basis of chemical composition the polymeric skeleton can be organic or anorganic. In Nuclear Power Plants mainly organic ion exchanger are used to clean entering water (interception of catching cations and anions – preparation of demineralized water), but mainly interception of catching corrosive and fissile substancies in coolant of the primary circuit and in medium of the secundary circuit. The significant sign that distinguishes ion exchangers from other types gels is a presence of active groups where process of ionic exchange between ions in solution and ion exchangers happens. According to kind of active groups ion exchangers are divided into cation exchangers and anion exchangers. When we impose a thermic strain on ion exchangers at lower temperature – moisture caught in structure of ion exchanger is released as well as methylamines from anion exchanger at temperature 140°C. A realase of dangerous substancies (ion exchangers contain a great amount of sulphur and nitrogen in their structures) occurs at the temperatures that are reached at burning of ion exchangers (500°C and more), when outputs are highly contaminated by SO2, SO3, NOX. At temperature higher than 800°C cezium and rutenium is released, also tricium and 14C can be found.

28

2. Thermogravimetry Thermogravimetric analysis belongs to thermal analyses that describe changes of physical – chemical attributes of sample during its heating up. The basic phenomenon – important for thermic analyses is the change of enthalpy (∆H). Each substance can characterized by content of free enthalpy. Each system pursuits to reach such state at given temperature that equalizes to the lowest content of free enthalpy. The change of enthalpy can also be accompanied by the change of mass for example chemical decomposition, dehydratation, sublimation, oxidation. And thermogravimetric analysis is exactly based on observation of this type changes. Thermogravimetry is an experimental method, based on fluent observation of sample´s mass ebb-tide at its heating up. There are two tyes of thermogravimetry – isothermic or static, where the sample is imposed to a strain at constant temperature and nonisothermic or dynamic thermogravimetry when temperature is gradually increased. At the latter analysis the temperature changes linearly in time. The search presented in this article nonisothermic method was used as it provides a very quick survey about the sample´s thermic behaviour. Experiments – that were realized within the search and development of technologies for processing and adjustment of ion exchangers is oriented to the security of system. In final effect we weren´t detaily interested in what is released from an ion exchanger uder the thermic strain – but when, at what time and at what temperature the releasing or resp. decomposition occurs. The reason is an increased temperature of bitumenation technology – that waries within 130 – 160 °C. The aim of the study was this thermic area, resp. higher unless uncontrollable increase of temperature happens – that we dont´t expect. 3. Thermogravimetric analysis of ion exchangers Thermogravimetric analysis was realized in laboratories VUJE – an acrecredited working place and a calibric equipment Derivatograf TG85. Description of the equipment Derivatograf TG85 contains of four main parts. The basis is an owen with a platinum and rhodium thermocouple – so called Chatelier thermocouple. There is a rection pipe going through inner space of the owen, a plastic cupnwith the sample is placed into the pipe hanging on the scale. The other scale´s fork is placed in a glass extender, with plastic cup with SiO2, hanging on the scales. The third part is formed by control unit of the owen, where entering dates for the experiment are input with a possibility to follow a real temperature and 29

a programm temperature during realisation of the analysis. The fourth part is a recording at equipment, where thermogravimetric and derive thermogravimetric curve in given thermic intervals are recorded. Calibration of temprature Real temperature recorded by a recording equipment isn´t the same as the temperature in the sample, or the temperature outside the sample. Therefore with a help of thermocouple that is placed in a reaction pipe at the plastic cup with the sample, the temperature near the sample was recorded. This was put in a function with a real temperature and by this way a calibrative curve of temperature was constructed.

TG calibration, 5°C/min

real temerature, °

250 200 150 100 y = 0,9182x

50

2

R 0,9964 =

0 0

50

100

150

200

250

300

equipment temperature, °C

Picture 1: Temperature calibration Calibration of scales The scales were calibrated with a help of calibrated weights balance with the weight 20 and 100 mg. Calibration was realized before every analisis in the Derivatograf. The conditions of measurement and process of analysis realization Condition of measurement, the types of samples Minimal temperature Maximal temperature The safe temperature Interval of impluses

Tmin Tmax Tbezp

25°C 550°C 600°C 10°C 30

Atmosphere in a reaction pipe air The speed of the sample´s heating up 5°C/min Samples:

cation exchanger Amberjet 1200 cation exchanger Lewatit S100 anion exchanger Amberlite IR78 real ion exchanger

Technique of the analysis Before the analysis itself calibration of temperature for the speed of heating up 5°C/min was realised. In a control unit of the owen the conditions of analysis were input. The samples of ion exchangers were prepared. The ion exchangers were weighted put into a clean plastic cup (their exact mass cca 100 mg) was recorded, it was important for calculation of the mass wane from the sample. The scales were weighted to zero-position and therefore they were calibrated. After the calibration the system was closed. The owen was lifted into an upper position in order the sample in the rection pipe was positioned in the middle of the owen. The required programme and recording equipment were launched. After finishing of the analysis the owen was left to cold. The results of ion exchanger sample analyses The results are provided in a graphic form in fig. 2 – 5

TG and DTG analysis of Amberjet 1200 50

40

weight-shortage, mg

30

20

10

0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

-10

weight-shortage DTG -20

real temperature, °C

Fig. 2: Amberjet 1200 analysis 31

450

500

550

TG and DTG analysis of ion exchanger Lewatit S100 (ENO) 60

weight-shortage, mg

50

40

30

20 weight-shortage DTG 10

0 0

100

200

300

400

500

600

real temperature, °C

Fig. 3: Lewatit S100 analysis

TG and DTG analysis of ion exchanger Amberlite IR78 50 45 40

weight-shortage, mg

35 30 weight-shortage

25

DTG

20 15 10 5 0 0

50

100

150

200

250

300

350

real temperature, °C

Fig. 4: Amberlite IR78 analysis

32

400

450

500

550

TG and DTG analysis of real ion exchanger 50

40

30

weight-shortage, mg

20

10

0 0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

-10

-20

-30

weight-shortage DTG

-40

real temperature, °C

Fig. 5: Real ion exchanger analysis Analysis evaluation By several analyses were observed same conditions, i. e. T min, Tmax, Tbezp, warming up speed, impulses, atmosphere. Before analysis ion exchangers were`t dried up, they were kept on air, so that air moisture fit in their structure. Moisture missing from samples was signified with gradual weight shortage to temperature of 200 – 250°C. Account of this is fixed water in ion exchanger and of course warming up speed. The faster warming up speed, the longer temperature range of releasing the water fixed in ion exchanger skeleton. Releasing of air moisture from ion exchanger was demonstrated by weight storage on the TG curve and by peaks on the DTA curve. In a case of anion exchange is to see, that during heating up give out to releasing of next compound except water – trimethylamine is releasing (real bz the temperature of 140°C), but its amount is low in this case. Trimethylamine is dangerous compound for human by higher concentration and that`s why is needs to observe its releasing intro safety. After decrease phase there is phase of constant weight by increasing temperature visual in chart. It gives up to releasing none compounds, ion exchangers indeed gradually degrade. Next phase of weight – shortage follows by approximately temperature 360 °C and higher. Without reference to releasing of trimethylamine from anion exchange is considerable temperature for development of safety analyses and their valuation, evently give up to degradation and mainly releasing follow-up compounds. In the case of cation exchanger Amberjet 1200 and real ion exchanger is the temperature 33

360°C, in the case of cation exchanger Lewatit S100 is it temperature around 400 °C, if it is necessary to consider also releasing of trimethylamine. 4. Conclusion The development of the technology – bitumention of ion exchangers – is a complicated process where a lot of steps must be taken of account: proceeding, analyses, verifications. As each technology also bitumenation is a complicated system formed by some subsystems, whose function depends on many elements. It is a process that is realized at higher temperature – bitumen is in a liquid form, ion exchangers are dried and warmed up. Safety is one of the main things that is inevitable to be ensured in the case that the technology functions. Because of this reason one of the steps at the development of technology are safety analyses and the thermogravimetry that we realized belongs among them. Thermogravimetry as a test serves for plenty analyses and verification of organic, inorganic and complex substancies. Dehydratation, decomposition of substancies, catalysis study of reaction kinetics and a reaction mechanism, thermic sustainbility and cleanliness, determination of chemical composition, observation of drying and burning, as well as observation of thermogravimetric analyses itself, when we are interested in the temperature, when dangerous burning, or releasing of dangerous substancies - for a human or for technology can happen. Realized analysis were oriented to study behaviour of different types of ion exchangers under thermic strain. Chosen condition responded to probable conditions of the technology. Maximal temperaturewas 550°C, the speed of warming up 5°C/min, working atmosphere – air. The results of analyses were curves TG and DTG, where can be probably critical temperature determined. During time of the experiment no released substancies from ion exchangers were observed, but we were only interested in the temperature when fast mass wain occured, resp. when a remarkable spike appeared on the curve DTG, that ment decomposition. This critical temperature or the temperature of expected decomposition appeared at each ion exchanger within boundary 360 400 °C. For bitumenation technology was this information important as it is supposed the realization of technology at temperature cca 130 – 160°C for cation excangers and in the case of mixture cation – anion exchangers temperature to cca 140°C because of releasing of trimethylamines. References [1] Milan Marhol, Měniče iontů v chemii a radiochemii, Academia Praha 1976 [2] Antonín Blažek, Termická analýza, SNTL Praha 1974 [3] www.tuke.sk/hf-kk/Keramika/ZM/LC_ZM_skripta.pdf 34

[4] Návody na obsluhu zariadenia „Derivátograf“ – TG 85 – preklad [5] Pracovný postup k prístroju „Derivátograf“ pre laboratória VUJE, a.s.

35

Požární bezpečnost tunelu Klimkovice na dálnici D47 stavba 4707 Bílovec – Ostrava, Rudná Ing. Petr Bebčák, Ph.D. VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice e-mail: [email protected] Klíčová slova: tunel, požární bezpečnost, elektrická požární signalizace, řídící systém, záchranná cesta, tunelová trouba Abstrakt: Přednáška se zabývá řešením transevropského dálničního tunelu Klimkovice D47 z hlediska požární bezpečnosti a vybavení tunelu požárně bezpečnostním zařízením Úvod Dálnice D47 je součástí evropské dálniční sítě a umožňuje dopravní spojení sever – jih z oblasti baltských přístavů do států středního východu. Stavba 4707, jejíž délka činí 11,677 km, je jednou ze tří staveb řešících průchod dálnice D47 územím města Ostravy s pokračováním na území okresu Nový Jičín ve směru Lipník nad Bečvou. Celé dálniční těleso je odvodněno a dešťová kanalizace je svedena do dešťových nádrží – dálniční usazovací nádrže (DUN), případně sedimentačních nádrží, na kterých jsou instalovány norné stěny z důvodů zachycení ropných látek v případě havárie. Na trase dálnice D47 stavby 4707 budou situovány přejezdy pro možnost přejezdu na druhý jízdní pás ve vzdálenostech cca 3-4 km od sebe. Tyto přejezdy budou rovněž situovány před portály tunelů, aby byl zajištěn možný zásah vozidel IZS v kterékoliv tunelové troubě. Dálniční těleso je vybaveno systémem hlásek tísňového volání SOS i DIS – kombinace dispečerského systému a dálničního informačního systému. Navržené zařízení SOS-DIS slouží účastníkům silničního provozu k internímu tísňovému spojení na dispečera dálniční policie na systém integrované záchranné služby (IZS), CTV Ostrava, zdravotní službu atd. nebo středisko údržby, odtahovou službu. Hlásky SOS-DIS umožňují hlasovou i datovou komunikaci z trasy dálnice s řídícím centrem umístěným na středisku správy a údržby dálnic. 36

Hlásky SOS-DIS jsou situovány na dálničním tělese ve vzdálenostech mezi sebou cca 1,8 až 2,0 km. V prostoru Klimkovic je dálnice vedena tunelem délky 1080 m se dvěma jednosměrnými tunelovými troubami, který je od 1.5.2008 ve zkušebním provozu. Charakteristika tunelu Výstavba tunelu Klimkovice je součástí stavby dálnice D47 a řeší průchod této dálnice přes lázně Klimkovice. Jedná se o dvojici tunelů. Tunely (trouby) jsou navrženy zvlášť pro každý směr dálničního tělesa. Délka tunelu činí 1080 m. Na Ostravský i Brněnský portál navazuje těleso dálnice. Směrově je tunel A v oblouku o poloměru 4600 m a tunel B 2500 m. Výškově jsou oba tunely v proměnném stoupání směru Brno – Ostrava se sklonem 0,6%. Přípustná rychlost v tunelu je stanovena na 80 km/h. Dálnice v obou tunelech má shodné příčné uspořádání odpovídající ČSN 73 7507 – Projektování tunelů na pozemních komunikacích. Šířku vozovky tvoří jízdní pásy 2x3,75 m, šířka nouzového pruhu je 1,25 m a šířka vodících proužků je 0,5 a 0,25 m. Šířka nouzových chodníků je 1,209 a 1,018 m. Celková šířka vozovky je 9,5 m. Tunel je zatříděn do šířkové kategorie T 9,0 se šířkou mezi zvýšenými obrubami 9,5 m. Výška průjezdného průřezu je 4,8 m. Po obou stranách vozovky jsou revizní chodníky šířky cca 1,209 a 1,018 m. Vozovka v tunelu je navržena jako cementobetonová deska s příčnými spárami cca 6 m a jednou podélnou spárou. Provozně technická zařízení jsou navržena u portálu směr Ostrava. Podústředna, která se nachází u portálu Ostrava je řešena jako jednopodlažní objekt, provedený z nehořlavých konstrukcí, na který navazuje kabelový kanál procházející příčně pod dálničním tělesem. Jedná se bezobslužnou provozní podústřednu, ve která jsou rozvodny VN a NN, velín, a příruční a servisní sklady. Trafostanice se nachází nad tunelem mezi kilometry 141,60 – 141,70. V tomto neobsluhovaném objektu jsou situovány trafokobky T1 a T2 (1600 kVA), rozvodny a místnost měření a kompenzace. Součástí tohoto objektu je rovněž AT stanice pro posilování tlaku v požárním vodovodu. Z trafostanice vyúsťuje kabelová šachta, která zaúsťuje do záchranné cesty č. 3 (střední úniková cesta).

37

Vlastní tunelové těleso je charakterizováno jako částečně hloubený a částečně ražený tunel, který je zařazen dle ČSN 73 7507 jako "dlouhý tunel". Pro zvýšení bezpečnosti v případě havárie, případně požáru budou tunelové trouby propojeny pěti příčnými chodbami, záchrannými cestami, které budou od tunelové trouby odděleny požárními uzávěry EW 90 SC DP1 otevíratelnými v obou směrech a opatřenými panikovým kováním. Záchranné cesty PŠ 1 – PŠ 5 Záchranné cesty PŠ1 – PŠ5 slouží jako únikové cesty pro pěší dle ČSN 73 7507. Šířka záchranných cest je 5,9 m, a průměrná výška je minimálně 3 m. V záchranných cestách jsou umístěny podružné rozvodny, které jsou situovány podélně v části záchranné cesty, a jsou stavebně odděleny od únikové komunikace o rozměrech 2,7 m šířky a 3 m výšky a tvoří samostatný požární úsek. Požární oddělení rozvoden je provedeno z nehořlavých konstrukcí – zdícího materiálu s požární odolností 180 DP1 a požárními uzávěry v provedení EW 90 SC DP1. Veškeré prostupy kabelů požárně dělícími konstrukcemi budou utěsněny atestovanými ucpávkami s požární odolností 90 min. Vstup do technologické části záchranné cesty je řešen požárními uzávěry EW 90 SC DP1. V prostoru tunelu v jednotlivých tunelových troubách je zřízen nouzový záliv v souladu s požadavky ČSN 73 7507. Maximální vzdálenost nouzových zálivů je 700 m. • Nouzový záliv (střední záchranná cesta) v troubě A je situován u PŠ 3 o délce 40 - 50 m a průjezdném profilu 3,5 m. • Nouzový záliv (střední záchranná cesta) v troubě B je situován u PŠ 3 o délce 40 - 50 m a průjezdném profilu 3,5 m. Jednotlivé tunelové trouby jsou vybaveny požárním vodovodem v dimenzi DN 200. Vlastní rozvod je situován u vnějšího okraje trouby. Na tomto potrubí jsou umístěny nadzemní hydranty v provedení 1x“A“ a 1x“B“ v počtu 11 kusů v každém tunelové troubě. Maximální vzdálenost hydrantů nepřesáhne požadovaných 200 metrů mezi sebou. Dva kusy hydrantů jsou umístěny před portály tunelu. Tunelové trouby jsou propojeny suchovody DN80 u záchranných cest. Jsou zde umístěny krabice s hadicí B75. Požární voda je zajišťována z nevyčerpatelného zdroje z vodojemu potrubím DN 200. Požadovaný minimální tlak 0,9 MPa je zajištěn pomocí AT stanice, která je napájena ze dvou na sobě nezávislých zdrojů a umístěna v objektu Trafostanice. Celé tunelové těleso je odvodněno pomocí štěrbinových odvodňovačů, které jsou zaústěny do záchytné jímky opatřené nornou stěnou. Vlastní štěrbinové odvodňovače jsou opatřeny ve vzdálenostech 50-55 m kanalizačními

38

protipožárními přepážkami, které zabraňují přenesení požáru hořlavých kapalin v štěrbinových odvodňovačích. Tunel je vybaven následujícím technickým vybavením: • • • • • • • • • •

SOS sloupky a SOS skříně; Proměnné dopravní značení; Osvětlení, včetně nouzového osvětlení; Nucené větrání pomocí proudových ventilátorů (podélné požární větrání); Uzavřený televizní okruh, včetně detekce stojících vozidel; Rádiové spojení (na IZS, CTV); Evakuační rozhlas; Elektrická požární signalizace; Centrální řídící systém; Přetlakové větrání záchranných cest pomocí ventilátorů opatřených požární klapkou;

Pro nástup jednotek IZS jsou před portály tunelu zřízeny zpevněné nástupní plochy o rozměrech: • Portál Ostrava – nástupní plocha 30 x 30 m (umožňuje přistání vrtulníku IZS u portálu tunelu ve vzdálenosti cca 100 m). • Portál Brno – nástupní plocha o poloměru 15 m pro možnost přistání vrtulníku IZS. Obě nástupní plochy jsou osvětleny. Před portály Ostrava, Brno jsou zřízeny přejezdy středovým pásem dálničního tělesa pro možnost zásahu IZS v jednotlivých tunelových troubách. Posouzení tunelu z hlediska požární bezpečnosti Při stanovení požadavků na tunely z hlediska jejich požární bezpečnosti se tunely dimenzují na účinky požáru při podílu nákladních vozidel nad 15% s výkonem požáru 30 – 50 MW. Z těchto důvodů se tunely zatřiďují dle ČSN 73 7507 a ČSN 73 0804 do VII.stupně požární bezpečnosti. Z hlediska požární bezpečnosti jsou jednotlivé tunelové trouby řešeny jako samostatné požární úseky. Záchranné cesty jsou opatřeny požárními uzávěry EW 90 SC DP1 s panikovým kováním (lavičkou) s křídly otevíratelnými v obou směrech. Samostatné požární úseky zařazené do VII. stupně požární bezpečnosti rovněž tvoří elektrorozvodny situované v záchranných cestách, které jsou stavebně odděleny od tunelové trouby a únikových komunikací. Jsou provedeny 39

ze zdícího materiálu o min. tloušťce 170 mm. Požární uzávěry ústící z technologické části do záchranných cest jsou v provedení EW 90 SC DP1. Stavebně jsou tunelové trouby provedeny jako monolitické železobetonové z několika vrstev betonu: Sekundární ostění je navrženo o jmenovité konstrukční tloušťce 350 mm v záklenku a v patách klenby dosahuje tloušťky 584 mm. Betony jsou C30/37xC3xD1xF1 s vrstvou krytí ocelové výztuže min. 50 mm. Jako samostatné požární úseky jsou rovněž řešeny: Kabelová šachta spojující trafostanici a rozvodnu (technologickou část), spojovací chodby (PŠ 3). Při vyústění kabelové šachty do technologické části a do prostoru kabelového kanálu je instalována hlavní požární přepážka z požární odolností EI 90 DP1. Hlavní požární přepážka je instalována na podestě kabelové šachty v 1/2 výšky. Samostatný požární úsek tvoří kabelový kanál (68 m) spojující "Trafostanici" s kabelovou šachtou. Kabelový kanál vycházející z podústředny Ostravského portálu procházející příčně pod dálničním tělesem bude tvořit samostatný požární úsek. Únikové cesty Únik osob z tunelu je zajištěn pomocí podélných chodníků o šířce minimálně 1000 mm (1,29 a 1,018 m), které jsou umístěny cca 120 mm nad úrovní komunikace. Z důvodů bezpečné evakuace osob je tunel opatřen 5 příčnými záchrannými cestami, které jsou situovány ve vzdálenosti maximálně 200-250 m od sebe a propojují jednotlivé tunelové trouby. Záchranné cesty slouží pro únik osob (PŠ 1, PŠ 2, PŠ 3, PŠ 4, PŠ 5) mají rozměry 2,7x3 m. Záchranné cesty pro únik osob jsou od tunelových trub odděleny požárními uzávěry EW 90 SC DP1 oboustranně otvíravými křídly o rozměrech 2x (0,9x2) m opatřenými panikovým kováním. Záchranné cesty rovněž slouží jako vstup pro záchranné týmy dle ČSN 73 7507. Záchranné cesty jsou přetlakově větrány. Označení směru úniku je provedeno fotoluminiscenčními směrovými tabulemi. Předpokládaná doba úniku osob z tunelové trouby do záchranné cesty, která tvoří samostatný požární úsek, při rychlosti pohybu osob po rovině 30 m/min, je předpokládaná doba úniku tumax = 7 - 10 min.

40

Požární ventilátory sloužící pro přetlakové větrání únikových částí záchranných cest jsou spouštěny bezprostředně po identifikaci požáru od systému EPS.

Obrázek č. 1 Schématické znázornění požárních uzávěrů EW 90 DP1 SC Nouzové osvětlení Nouzové osvětlení je navrženo v obou jednosměrných troubách a jeho napájení je zálohováno z nepřerušeného zdroje napájení a náhradního zdroje dieselagregátu. Z UPS bude napájeno náhradní osvětlení, které činí cca 70% intenzity provozního osvětlení. Nouzové osvětlení bude situováno na stěnách na obou stranách každé tunelové trouby 0,9 m nad vozovkou ve vzdálenosti 12 m. Osvětlovací tělesa budou v provedení IP 65. Nouzové osvětlení nechráněných únikových cest musí zajistit minimální hodnotu osvětlenosti Emin = 2 lx v ose nechráněné únikové cesty. Středový pás nechráněné únikové cesty, široký alespoň polovinu šíře této cesty musí být osvětlen minimálně na 50 % uvedené hodnoty. Poměr maximální a minimální osvětlenosti podél osy nechráněné únikové cesty nesmí být větší než 40:1. V místech únikových východů, vstupů do záchranných cest, umístění hasících prostředků a SOS skříní musí nouzové osvětlení nechráněných únikových cest zajistit hodnotu osvětlenosti Emin = 5 lx, a tyto prostory jsou nasvětleny přídavným reflektorem. Funkčnost nouzového osvětlení je zajištěna v případě požáru po dobu 120 min. v kabeláži s požadovanou funkčností 120 min (ČSN IEC 60 331). Průběžné značení směru k únikovým východům (záchranné cesty, portály) v trase mezi záchrannými cestami je provedeno fotoluminiscenčními směrovými

41

tabulemi s uvedením vzdáleností, umístěnými obousměrně protilehle prostřídaně v tunelové troubě ve vzdálenosti cca 24 m. Nouzové osvětlení je rovněž instalováno v záchranných chodbách s intenzitou osvětlení min. 15 lx. Zapínání nouzového osvětlení bude automatické, v případě výpadku el. proudu nebo při identifikaci požáru od EPS a bude odpovídat požadavkům EN 1838. Veškeré kabelové rozvody budou provedeny v kabeláži dle IEC 60 331 a budou zajišťovat funkčnost po dobu minimálně 120 min. (P660 120), včetně nosných konstrukcí dle ZP č. 27/2006. SOS skříně SOS skříně slouží k zabezpečení kontaktu mezi uživateli tunelu a dispečinkem technologie na SSÚD. SOS skříně jsou instalovány vpravo ve směru jízdy ve výklencích v tunelových troubách ve vzdálenostech do 150 m: Tunel A – směr Ostrava

7 kusů SOS skříní a 2 ks hlásek před tunelem

Tunel B – směr Brno

7 kusů SOS skříní a 2 ks hlásek před tunelem

Základním vybavením SOS skříně je telefonní komunikační sada. Vlastní SOS skříně jsou odhlučněny, osvětleny nouzovým osvětlením a vybaveny prostředky první pomoci a přenosným hasícím přístrojem. Otevření SOS skříně je signalizováno dispečerovi tunelu a zároveň dochází k automatické komunikaci s dispečerem na SSÚD. Každá SOS skříň je vybavena 2 ks práškového přenosného hasícího přístroje o hmotnosti 6 kg. Před i za portály levého i pravého tunelu budou instalovány SOS dálniční hlásky, kde jsou umístěny tlačítkové hlásiče požáru, policie, lékař. Systém EPS bude vybaven zařízením dálkového přenosu na operační středisko HZS Moravskoslezského kraje a CTV. V dispečinku SSÚD a DO PČR je umístěn přepínací pult, který umožňuje spojit dispečink s libovolnou skříní SOS pro hlasovou komunikaci s účastníkem provozu. Požární vodovod tunelu Požární voda v tunelu je zajišťována z místního vodojemu v Klimkovicích, který je z hlediska objemu vody možno chápat jako nevyčerpatelný zdroj vody. Z vodojemu je vedeno potrubí DN 200 do AT stanice, která je součástí objektu "Trafostanice" 42

Požární čerpadla jsou napájena ze dvou na sobě nezávislých zdrojů el. energie s automatickým přepínáním a zajišťujíc přetlak v rozvodu požární vody 0,9 MPa. Požární vodovod je proveden z rozvodů z oceli a tvarové litiny. Požadované množství vody je 2x20 l/s s odběrem vody pro potřebu hašení alespoň 2 hodin. Skutečnost je však odběr vody Q = 40 l/s, při tlaku 0,9 MPa po dobu alespoň 6 hodin. Tato zásoba vody je zajištěna z vodojemu Klimkovice. Rozvodné potrubí požární vody je řešeno v nezamrzné hloubce. Potrubí v zámrzné hloubce je opatřeno oběhovým čerpadlem ovládaným ŘS. Na požárním vodovodu je instalováno celkem v levé i pravé troubě po 11 kusech nadzemních hydrantů „A“ a „B“ ve vzdálenostech maximálně 200 m od sebe (u vstupu do záchranných cest a u SOS skříní ve výklencích). Před portály tunelu jsou rovněž instalovány 2x2 ks nadzemních hydrantů. Nadzemní hydranty jsou v provedení dva výstupy 1x“A“ a 1x „B“ s průměrem sloupků hydrantu Ø 100 mm. Vydatnost potrubí DN 200 v případě zásobování vodovodní sítě z jednoho směru při tlaku v síti 0,9 MPa je Q = 52,5 l/s. Požární vodovod je trvale zavodněn. Požadovaný přetlak (0,9 MPa) musí být zajištěn do 80 s, po otevření ventilu. Systém elektrické požární signalizace (EPS) Tunelové trouby jsou vybaveny systémem EPS s individuální adresací s nadstavbovým systémem, který je schopen ovládat požárně bezpečnostní zařízení. Tunelové trouby jsou vybaveny lineárními hlásiči požáru (teplotním kabelem). Kromě lineárních hlásičů je tunel vybaven tlačítkovými hlásiči (adresovatelnými), krytí IP 65, které jsou situovány u SOS skříní vstupů do záchranných cest. Ústředna EPS je umístěna v provozním objektu. Systém EPS je vybaven zařízením dálkového přenosu, který je zapojen na pult CTV a HZS Moravskoslezského kraje. ŘS bude na základě detekce požáru systémem EPS automaticky ovládat. • nouzové osvětlení; • spuštění požárních ventilátorů do režimu požár podle identifikace místa požáru; • v návaznosti na řídící systém tunelu zajistí signalizaci k uzavření tunelu pomocí dopravního značení; • spouštění požárních ventilátorů pro nucené odvětrání záchranných cest;

43

Požární větrání tunelu Tunel je při provozu větrán podélně pomocí čtyř párů proudových ventilátorů umístěných pod klenbou tunelu. Provozně je chod ventilátorů ovládán s dispečinku tunelu řídícím systémem. K odvětrání tunelu jsou navrženy proudové ventilátory, pro každou tunelovou troubu 2x4 (8) kusů. Výpočet vzduchotechniky (proudových ventilátorů) je proveden i za předpokladu poruchy jednoho páru ventilátorů v tunelové troubě, kdy je zajištěna kritická rychlost proudění vzduchu v tunelové troubě ještě 2,5 - 3 m/s. Porucha ventilátoru bude signalizována na dispečinku tunelu. Požární větrání je spouštěno dle softwarového projektu a scénářů požáru po identifikaci požáru od EPS. Ventilátory v sousední tunelové troubě, (kde nedošlo ke vzniku požáru) budou spuštěny bezprostředně po identifikaci požáru, aby unikající osoby byly vždy v nekontaminovaném proudu vzduchu na rychlost min. 1 – 1,5m/s. Požární větrání v požáren zasažené troubě je vždy totožné se směrem jízdy vozidel- ve směru pístového efektu. Směr proudění v požárem nezasažené tunelové troubě musí být rovněž totožné se směrem prodění v zasažené tunelové troubě, aby nemohlo dojít k nasáti kouře do nezasažené tunelové trouby. Vlastní proudové ventilátory svým provedením splňují požadavky na odolnost (zajištění funkčnosti) při požáru 90 min a teplotní odolnost min 400 °C. Spínaní chodu ventilátorů (do režimu požár) je zajištěno od systému EPS prostřednictvím řídícího systému. Záchranné cesty jsou odvětrány nuceně – přetlakově – kdy je zajištěn přetlak vzduchu cca 25 – 60 Pa mezi prostorem záchranné cesty a tunelovou troubou. Přívod vzduchu k ventilátorům je zajištěn z levé nebo pravé tunelové trouby v závislosti na identifikaci požáru v tunelové troubě. Systém EPS aktivuje ventilátor v té tunelové troubě, kde nedošlo k požáru, aby záchranná cesta v době evakuace byla bez kouře. Před ventilátory jsou instalovány požární klapky ovládané od EPS, které se od EPS uzavřou v té troubě, kde došlo k požáru, aby nedošlo ke vniknutí kouře do záchranné chodby. Řídící systém tunelu Řídící systém slouží pro řízení dopravy v tunelu a návaznost na řízení technologie tunelu a zajišťuje přenos dat do dispečinku dálnice SSÚD. ŘS vyhodnocuje intenzitu dopravy v tunelu a rovněž vykonává detekci dopravních nehod a dalších mimořádných událostí. Za běžného provozního 44

stavu monitoruje dopravu v tunelu a v případě mimořádných událostí navrhuje dispečerovi dopravní omezení. V případě uzavření tunelu zapíná návěšť na předchozí MUK a prostřednictvím DIS zajišťuje odklon dopravy. Řídící systém zejména: • automaticky přestavuje proměnné dopravní značky a proměnné dopravní zařízení pro před stanovené provozní stavy; • v havarijních případech tunel uzavírá (překročení povolené meze CO, požár v tunelu, dlouhodobý výpadek el. energie atd.); • podporuje rovnoměrnost dopravy v tunelu, v případě hromadění a zastavování vozidel v tunelu snižuje povolenou rychlost před tunelem nebo vozidla před tunelem zastavuje; • aktivuje alfanumerické značky; • řídí hlavní VZT v provozních a požárních režimech • řídí osvětlení tunelu atd. Uzavřený televizní okruh Uzavřený televizní okruh slouží pro monitorování provozu v tunelovém tělese a je přímo navázán na řídící systém tunelu. Videozáznam je přenášen na dálniční dispečink, případně na CTV Ostrava. Řešení videodohledu v tunelu je navrženo tak, aby bylo možno monitorovat provoz v nejbližším okolí tunelu a uvnitř tunelu a zároveň v blízkosti SOS skříní a vstupu do záchranných cest. Videodohled slouží dispečerům provozu k vizuální kontrole provozu v tunelu a umožňuje mu včas reagovat na vzniklou situaci v tunelu a před portály. Systém umožňuje manuální volbu obrazu libovolné kamery nebo automatické přepínání v závislosti na mimořádné události. Systém videodohledu je proveden tak, aby byly pokryty všechny části tunelové trouby a je zajištěno částečné překrývání zorných ploch jednotlivých kamer. Uvnitř tunelu jsou namontovány pevně nastavené kamery do blízkosti SOS skříní. Kamery jsou vybaveny objektivem s velkým úhlem záběru. Vně tunelu jsou umístěny otočné kamery s transfokátorem. Tyto kamery je možno ovládat ručně. Vlastní videozáznam je přenášen na dispečink dálnice na dispečink PČR případně na CTV Moravskoslezského kraje. Systém videozáznamů je umožňovat archivaci videozáznamů.

45

Zařízení pro radiové spojení Rádiové spojení v tunelu je zajištěno rozšířením radiového pole pro vybrané uživatele: • • • • • •

Hasičský záchranný sbor Záchranná služba Policie ČR Bude zajištěna funkčnost tří mobilních operátorů Radio FM – s dopravním hlášením (RDS) Frekvence ŘSD

Dodávka elektrické energie a kabelové rozvody Dodávka el.energie pro provoz tunelu je zajištěna ve 2. stupni. K zajišťování el.energie je v rámci výstavky vybudována trafostanice Kolektor a kabelová šachta. V trafostanici jsou situovány transformátory T1 1600 kVA a T2 1600 kVA, Rozvodny NN a VN, Místnost měření kompenzace a vstup do kabelové šachty. Pro zajištění funkčnosti požárně bezpečnostních systému je dodávka el.energie ještě zálohována přes jednotku jištěného napětí (nepřerušeného napájení) rotační UPS a dieselagregát. Veškeré požárně bezpečnostní systémy jsou napájeny ze dvou na sobě nezávislých zdrojů a jedná se zejména o: • • • • • • • • • •

elektrickou požární signalizaci nouzové osvětlení napájení požárních čerpadel napájení proudových ventilátorů napájení SOS skříní rádiové spojení televizní okruh řídící systém dopravní značení napájení ventilátorů pro odvětrání spojovacích chodeb

Veškeré kabelové rozvody sloužící pro požárně bezpečnostní zařízení musejí svým provedením z hlediska funkčnosti v případě požáru odpovídat IEC 60 331 a ZP č. 27/2006.

46

Veškeré kabelové rozvody vedené volně v prostoru tunelu kabelových kanálů a šachet musejí svým provedením vyhovovat ČSN 50 266 – nesmějí po svém povrchu šířit plamen. Pro možnost vypínání el.proudu při vedení hasebního zásahu je zpracována vypínací charakteristika, která z dispečinku tunelu umožní vypínání jednotlivých částí tunelu po jednotlivých úsecích v tunelu cca 250 m. Evakuační rozhlas Součástí bezpečnostního systému je rovněž evakuační rozhlas, který v případě mimořádné události informuje uživatele tunelu o vzniklé situaci a zároveň slouží pro řízení evakuace. Reproduktory evakuačního rozhlasu jsou umístěny v tunelových troubách i v záchranných cestách. Návaznosti požárně bezpečnostních zařízení Systém elektrické požární signalizace ovládá prostřednictvím ŘS celý systém požárně bezpečnostních zařízení a v případě požáru: Bezprostředně po vzniku požáru (identifikaci od systému EPS) EPS ovládá: • Nouzové osvětlení • Spuštění požárních ventilátorů v záchranných cestách a zároveň uzavření klapek ve vzduchotechnickém potrubí v návaznosti na logickou vazbu, ve které troubě došlo ke vzniku požáru. Spouští se vždy ventilátory v té tunelové troubě, kde nedošlo k identifikaci požáru. Klapky ve VZT se zavírají vždy v té tunelové troubě, kde došlo ke vzniku (identifikaci) požáru. • Spuštění proudových ventilátorů v tunelových troubách v návaznosti na softwarový projekt a scénáře požáru – požárem zasažený tunel. • Spouštění požárních proudových ventilátorů v tunelové troubě prostřednictvím ŘS, kde nedošlo k požáru – požárem nezasažený tunel. • V návaznosti na řídící systém tunelu zajistí signalizaci k uzavření tunelu pomocí dopravního značení (tunel i MÚK před tunelem). • Zařízení dálkového přenosu předá informaci o vzniku požáru na CTV. Použitá literatura [5] ČSN 73 0802 – Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty. [2] ČSN 73 0804 – Požární bezpečnost staveb. Výrobní objekty. [3] ČSN 73 0873 – Požární bezpečnost staveb. Zásobování požární vodou. 47

[4] ČSN 73 75 07 – Projektování tunelů pozemních komunikací [5] TP 98 – Technologické vybavení tunelů pozemních komunikací [6] Projektová dokumentace stavby dálnice D47 stavba 4707 [7] ZP č. 27/2006 - Pro stanovení třídy funkčnosti kabelů a kabelových nosných konstrukcí – systémů - v případě požáru. [8] Požárně bezpečnostní řešení tunelu Kimkovice stavby SO 4707 zpracováno Ing. Bebčákem Petrem.

48

Bodové hlásiče teplot a kouře a metody predikce jejich doby reakce Ing. Petr Bitala, Ing. Ladislav Jánošík, Ing. Dana Chudová, Ing. Renata Dubčáková, doc. Dr. Ing. Aleš Dudáček VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice e-mail: [email protected] Abstrakt Příspěvek se zabývá problematikou detekce požáru za využití bodových hlásičů teplot a kouře. Sumarizuje kritické faktory ovlivňující funkci samočinných bodových hlásičů teplot a kouře. Přináší přehled jednoduchých výpočetních metod, které lze využít k rychlé a snadné predikci doby reakce hlásičů. Klíčová slova detekce, doba reakce, hlásič požáru, predikce, Úvod Včasné a spolehlivé zjištění požáru představuje významnou a nedílnou součást programu protipožární ochrany objektů, související jak s rozsahem realizovaných protipožárních opatření tak i s bezpečnou evakuací ohrožených osob a hašením požáru. Většina zařízení využívaných k detekci a potlačení požáru je typicky umístěna v blízkosti plochy stropu. V případě požáru se horké zplodiny hoření šíří od hořícího paliva vertikálně a naráží na strop. Povrch stropu způsobuje ohyb proudu zplodin hoření a změnu jeho směru horizontálně pod stropem k dalším místům situovaných odlehle od vlastního místa požáru. Reakce systémů detekce a hašení instalovaných pod stropem místnosti, ponořených v horkém proudu zplodin hoření, poskytuje základ aktivní protipožární ochrany objektu. Smyslem instalací systémů je poskytnout včasnou informaci a varování o vzniku požáru a to jak ohroženým osobám, tak příslušné jednotce hasičů. Některé systémy detekce mohou rovněž realizovat funkci samočinně působících systémů hašení s vazbou na další technologické systémy objektu jako např. větrání, dodávky energií nebo vytápění. Rovnováha mezi včasným zjištěním požáru a minimalizaci planých poplachů vyžaduje, aby zvolený způsob detekce odpovídal příslušné aplikaci ve smyslu charakteristických rysů očekávaných požárů a pracovního prostředí. Představu o očekávaných „příznacích požáru“, které budou produkovány, může poskytnout analýza hořlavých materiálů a potenciál iniciačních zdrojů uvnitř prostoru. Důležité je však rovněž zohlednit charakteristiky prostoru, které budou 49

ovlivňovat transport produktů z místa hoření k místu instalace a také reakční princip zvoleného systému detekce. Cílem tohoto článku je představit kritické faktory ovlivňující funkci samočinných bodových hlásičů požáru teplot a kouře a seznámit s jednoduchými metodami predikce doby jejich reakce. Bodové hlásiče teplot Bodové hlásiče teplot obdobně jako sprinklery reagují na teplotní změny prostředí v místě své instalace. Jsou navrženy tak, aby reagovaly na tepelnou energii požáru sdílenou do prostoru konvekcí. Požár detekují buď na základě vyhodnocení překročení pevně předurčené hodnoty teploty nebo specifikované rychlosti růstu teploty. Obecně je tento typ hlásiče navržen tak, aby snímal a vyhodnocoval změnu fyzikálních nebo elektrických vlastností detekčního prvku v okamžiku, kdy je vystaven působení tepla. Důležitým faktorem z pohledu rychlosti reakce je v případě hlásiče teplot parametr RTI příslušného teplo-citlivého detekčního prvku hlásiče. Koncept reakčního časového indexu RTI byl vyvinut společností Factory Mutual Research Corporation pro zkoušení elementární míry citlivosti sprinklerů na teplo. Hodnota RTI je funkcí časové konstanty τ, která je závislá na hmotnosti detekčního/reakčního teplo-citlivého prvku a jeho povrchové ploše (viz. rovnice 7 a 8). Hlásiče teplot (sprinklery) s nízkými hodnotami RTI mají tudíž malý poměr hmotnosti teplo-citlivého detekčního prvku k jeho celkové povrchové ploše. Nízká hodnota RTI detekčního prvku je tedy podmínkou rychlé reakce hlásiče (sprinkleru) na požár. Hodnota RTI charakterizuje rychlost přenosu tepla z okolního prostředí do teplo-citlivého detekčního prvku a lze jí stanovit na základě rovnice 1: RTI =

kde: RTI t v Tact T0

Tg

ln (1 − (Tact

t v − T0 ) / (Tg − T0 ))

(1)

hodnota RTI reakčního teplo-citlivého prvku hlásiče [m 0,5.s 0,5], doba aktivace systému [s], rychlost proudění zplodin hoření v místě instalace hlásiče [m.s -1], teplota aktivace hlásiče [°C], počáteční teplota v místnosti [°C], teplota zplodin hoření v místě instalace hlásiče [°C],

Bodové hlásiče kouře Na efektivnost funkce bodových hlásičů kouřových mají dominantní vliv především dva faktory. Jde o velikost pevných složek obsažených v kouři 50

a požárem indukovanou rychlost pohybu kouře. Proud kouře, jehož rychlost se v průběhu vývoje požáru zvyšuje, ovlivňuje dobu, za kterou kouř dosáhne místa instalace hlásiče, koncentraci pevných částic kouře ve vrstvě kouře pod stropem místnosti a režim proudění v této vrstvě. Pevné složky obsažené v kouři, které způsobují aktivaci hlásiče, dosahují místa instalace hlásiče rychleji, vstupují do detekční komory hlásiče a za stanovených podmínek jej aktivují. Produkce kouře se u daného palivového materiálu mění v závislosti na velikosti prostoru, druhu a konfiguraci paliva, obsahu vody v materiálu a iniciační energii. Prvotním příznakem vznikajícího požáru je zahřívání materiálu ve fázi před vznikem požáru (pre-ignition stage), kdy jsou produkovány submikroskopické částic velikosti řádu 5x10 -4 až 1x10 -3 μm. Velikost částic sazí produkovaných difúzním plamenným hořením se mění v závislosti na teplotě prostředí a vývoji požáru od formy bezplamenného hoření k hoření plamennému. Větší částice se formují koagulací při velikosti částic měnící se v rozsahu 0,1 až 4,0 μm. Menší částice pod 0,1 μm, tak mají sklon zanikat v důsledku formování větších částic koagulací, zatímco větší složky mají sklon usazovat se během procesu sedimentace. Velikost částic je tudíž jednou z kriticky nejvíce proměnných veličin ve vztahu k funkci a rychlosti reakce příslušného kouřového hlásiče. Proces vzniku a schématický popis dominantních zdrojů formování sazí v rozdílných oblastech v plameni je zobrazen na Obr.1.

Obr. 1 Proces vzniku a formování sazí 51

Rychlost a schopnost detekovat požár v případě bodových hlásičů kouře, lze s ohledem na proměnné ovlivňující jeho aktivaci charakterizovat následovně: Bodové hlásiče kouře reagují na přítomnost a hromadění se tuhých složek kouře v prostoru snímací komory hlásiče. Při vzniku a rozvoji požáru bude rychlost reakce záviset na vzájemném komplexním vztahu faktorů prostředí (například velikosti požáru, rychlosti růstu požáru, druhu paliva, rychlosti produkce kouře, geometrii prostoru, ventilaci v místě instalace) a charakteristikách hlásiče (například umístění hlásiče, charakteristiky vstupních otvorů snímací komory a předem stanovená prahová citlivost hlásiče). Metody predikce doby reakce hlásičů požáru Doba potřebná k samočinné aktivaci hlásiče požáru je závislá na celé řadě okolností, mezi které patří např. rozsah požáru, geometrie prostoru, typ hlásiče, podmínky v prostředí požáru, apod. V případě metod diskutovaných v následujícím textu je nutno zdůraznit, že jsou podmíněny několika předpoklady a to: • • • •

požár je stacionární, ventilační systém je vypnut, hlásiče jsou umístěny na nebo velmi blízko stropu, strop není rozdělen překlady.

Při využití těchto metod je nutné předem znát a stanovit rychlost uvolňování tepla požárem Q, výšku stropu nad vrcholem paliva H a radiální vzdálenost hlásiče od centrální linie sloupce zplodin hoření a plamenů (fire plume) r viz. Obr. 2.

Obr. 2 Scénář požáru pro předpověď doby reakce hlásičů požáru

52

Predikce doby reakce bodových hlásičů teplot Hlásiče teplot s pevně stanovenou teplotou statické reakce jsou obecně modelovány výpočtem přenosu tepla ze zplodin hoření do teplo-citlivého detekčního prvku hlásiče a z toho vyplývajících teplotních změn. V případě zjednodušených výpočtů považují všechny v současnosti využívané modely predikce doby reakce hlásičů detekční prvek hlásiče za homogenní soustředěnou hmotu. Tento model homogenní hmoty detekčního prvku tudíž neuvažuje žádné teplotní gradienty uvnitř teplo-citlivého prvku. Předpoklad homogenní hmoty je přijatelný především v případě hlásičů teplot s tavnými a elektronickými detekčními prvky s nízkou hmotností. V případě hlásičů teplot využívajících jako detekční prvek bimetal však může předpoklad homogenní hmoty způsobovat při výpočtu určitou chybu, protože zde dochází k přenosu tepla do dvou mírně rozdílných částí snímacího prvku. Analytické metody výpočtu využívané v případě bodových hlásičů teplot vyžadují, aby časově závislé rovnice teploty a rychlosti proudění plynů při požáru byly dosazeny do elementární rovnice sdílení tepla. Abychom obdrželi analytické řešení rovnice sdílení tepla, je tedy nutno výslednou diferenciální rovnici integrovat. Za předpokladu, že požár je stacionární, lze stanovit dobu potřebnou k aktivaci hlásiče teplot na základě rovnice 2.

t activation =

RTI u jet

⎛ T jet − Ta ⎞ ⎟ ln⎜ ⎟ ⎜T −T activation ⎠ ⎝ jet

(2)

kde: t activation RTI u jet

doba aktivace [s], hodnota RTI detekčního teplo-citlivého prvku [m 0,5.s 0,5], rychlost proudění plynů u stropu místnosti [m.s -1],

T jet

teplota plynů u stropu místnosti [°C],

Ta

teplota okolního vzduchu [°C],

Tactivation

teplota statické reakce hlásiče [°C].

Teplota proudu plynů u stropu místnosti a její vzájemný vztah s rychlostí proudění plynů ve sloupci zplodin hoření a plamenů (fire plume) jsou stanoveny v závislosti na rozdílném poměru mezi r a H rovnicemi 3 - 6. 2

T jet

169 ⋅ Q& 3 − Ta = H 5/3

pro

53

r ≤ 0,18 H

(3)

2

T jet

⎛ Q& ⎞ 3 5,38 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝r⎠ − Ta = H

⎛ Q& ⎞ u jet = 0,96 ⋅ ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝H⎠ u jet =

1 3

r f 0,18 H

(4)

pro

r ≤ 0,15 H

(5)

pro

r f 0,15 H

(6)

1 3

0,195 ⋅ Q& ⋅ H r

pro

1 2

5 6

kde: Q& H r

rychlost uvolňování tepla požárem [kW], výšku stopu nad vrcholem paliva [m], radiální vzdálenost hlásiče od centrální linie sloupce zplodin hoření a plamenů [m].

Hodnotu RTI jako funkci časové konstanty τ, lze pro příslušný detekční teplo-citlivý prvek hlásiče stanovit na základě rovnic 7 a 8. RTI = τ u jet RTI =

me ⋅ c p ( e ) he ⋅ Ae

⋅ u jet

(7) (8)

kde: me

hmotnost detekčního teplo-citlivého prvku [kg],

c p (e)

měrná tepelná kapacita detekčního teplo-citlivého prvku [kJ.kg -1.K -1],

he

součinitel přestupu tepla konvekcí [kW.m -2.K -1 ],

Ae

povrchová plocha detekčního teplo-citlivého prvku [m 2],

u jet

rychlost proudění plynů kolem detekčního teplo-citlivého prvku [m.s -1]. časová konstanta teplo-citlivého detekčního prvku/hlásiče [s -1].

τ

Predikce doby reakce bodových hlásičů kouře Reakční charakteristiky bodových hlásičů kouře nejsou v současné době ještě tak dobře pochopeny, jak je tomu v případě bodových hlásičů teplot a sprinklerů. Podmínky při nichž dochází k signalizaci poplachu v případě bodových hlásičů kouře, jsou závislé na celé řadě okolností, kde koncentrace pevných složek v kouři představuje pouze jeden z dílčích faktorů. Koncentraci pevných složek v kouři nutnou k aktivaci hlásiče může ovlivnit rovněž velikost, tvar a optické vlastnosti pevných složek. Všechny tyto zmiňované faktory výrazně ovlivňují rozptyl a absorpci prostředí a tím i dobu reakce hlásiče.

54

V případě bodových hlásičů teplot a sprinklerů charakterizuje změřená hodnota reakčního časového indexu (RTI) časový interval, za který detekční teplo-citlivý prvek dosáhne teploty nutné pro reakci za uvažovaných podmínek. V případě hlásičů kouře však obdobná hodnota, která by charakterizovala časové zpoždění mezi koncentraci kouře (koncentrace pevných složek v kouři) proudícího kolem hlásiče a koncentraci kouře uvnitř detekční komory hlásiče neexistuje. Vzhledem ke skutečnosti, že v současné době nelze vysvětlit a matematicky popsat celou řadu dějů ovlivňujících koncentraci kouře a tudíž i reakci hlásičů kouře, lze pro predikci doby reakce bodových hlásičů kouře využít například některé z následujících metod: • • •

Metoda dle Alperta, Metoda dle Mowrera, Metoda dle Milkeho.

Metoda dle Alperta Metoda je založena na korelacích vyvinutých Alpertem pro predikci doby reakce sprinklerů. Lze jí však identicky využít i pro predikci doby reakce u bodových hlásičů teplot a bodových hlásičů kouře. V případě bodových hlásičů kouře je však nutné hlásič kouře považovat za bodový hlásič teplot s nízkou hodnotou teploty statické reakce bez teplotního zpoždění (tj. s nízkou hodnotou RTI detekčního prvku). V případě většiny aplikací lze jako vhodnou uvažovat hodnotu RTI = 5. Dobu reakce bodových hlásičů kouře lze stanovit na základě rovnic 2-6 viz „Predikce doby reakce bodových hlásičů teplot“. Metoda dle Mowrera Metoda je založena na konceptu dvou vzájemně oddělených časových intervalů tpl a tcj dle rovnice 9.

t activation = t pl + t cj

(9)

kde:

t activation t pl

t cj

doba aktivace [s], transportní časový interval sloupce zplodin hoření a plamenů ke stropu místnosti [s], transportní časový interval sloupce zplodin hoření a plamenů u stropu místnosti [s].

Transportní časový interval tpl je čas potřebný pro to, aby požární plyny dosáhly stropu místnosti ve středové linii sloupce zplodin hoření a plamenů a může být stanoven na základě rovnice 10:

55

t pl = C pl

H

4 3 1

Q& 3

(10)

kde: C pl H Q&

experimentálně určená časová konstanta charakterizující časové zpoždění šíření sloupce zplodin hoření ve vertikálním směru 8, výšku stopu nad vrcholem paliva [m], rychlost uvolňování tepla požárem [kW].

Transportní časový interval tcj je čas potřebný pro to, aby horké zplodiny hoření dosáhly hlásiče požáru ve středové linii sloupce zplodin hoření a plamenů, a může být stanoven na základě rovnice 11: 11

1 r6 t cj = ⋅ 1 1 C cj & 3 Q ⋅H 2

(11)

kde: r Ccj

radiální vzdálenost hlásiče od centrální linie [m], experimentálně určená časová konstanta charakterizující časové zpoždění šíření sloupce zplodin hoření a plamenů v horizontálním směru9.

Metoda dle Milkeho Metoda představena Milkem slouží k predikci doby reakce u bodových hlásičů kouře. Metoda je založena na výsledcích požárních testů popsaných v NUREG/CR 468110. Dle této metody je rychlost reakce hlásičů kouře korelována ve vztahu k teplotním změnám dle rovnic 12 – 17. Vzhledem k použitým jednotkám v rovnicích platí pro převod na jednotky SI následující převodní vztahy: T [°F] = 1,8.T [°C] +32 r [ft ] = r [m]/0,3048 H [ft ] = H [m]/0,3048 Q [Btu/s] = 0,94782.Q [kW]

8

V případě hlásičů kouře je vhodné standardně tuto hodnotu volit jako Cpl= 0,67 V případě hlásičů kouře je vhodné standardně tuto hodnotu volit jako Ccj= 1,2 10 NUREG/CR-4681, “Enclosure Experiment Characterization Testing for the Base Line Validation of Computer Fire Simulation Codes,” U.S. Nuclear Regulatory Commission, Washington, DC, March 1987. 9

56

t activation =

X ⋅H

4 3

1

Q& 3

(12)

kde: t activation H Q&

doba aktivace [s], výšku stopu nad vrcholem paliva [ft], rychlost uvolňování tepla požárem [Btu/s].

X = 4,6 × 10 −4 ⋅ Y 2 + 2,7 × 10 −15 ⋅ Y 6

(13) Y=

ΔTc ⋅ H

5 3

2

Q& 3

(14)

kde: ΔTc

teplotní nárůst ve vrstvě kouřových plynů pod stropem místnosti vyvozující aktivaci hlásiče [°F]11,

Před stanovením doby aktivace hlásiče kouře může být určen potenciál pro stratifikaci. Potenciál pro stratifikaci souvisí s teplotním rozdílem mezi kouřem a okolním vzduchem v libovolné výšce a lze jej stanovit na základě rovnice 15. 2

H max

74 ⋅ Q& C5 = ΔT f →C

(15)

kde:

ΔT f →C

rozdíl mezi teplotou okolních plynů v úrovni paliva a v úrovni stropu [°F],

H max

maximální vzdálenost stropu od vrcholu paliva, které ještě může sloupce zplodin hoření dosáhnout [ft],

Q& C

konvekční rychlost uvolňování tepla požárem [Btu/s].

Konvekční rychlost uvolňování tepla, lze odhadnou jako 70 % z celkové rychlosti uvolňování tepla požárem. Je tedy dán následující rovnicí: Q& C = χ C ⋅ Q&

(16)

kde: χC

podíl z množství tepla uvolněného při požáru do okolí konvekcí (0,70),

11

V případě hlásičů kouře je vhodné standardně tuto hodnotu volit jako ΔTc = 18°F neboli 10°C 57

Q&

rychlost uvolňování tepla požárem [Btu/s].

Rozdíl mezi teplotou okolních plynů v úrovni paliva a v úrovni stropu lze stanovit dle následující rovnice: 2

ΔT f →C =

1300 ⋅ Q& C3 5

H3

(17)

Reakci hlásiče na požár lze očekávat pouze v případě, že Hmax>H. Závěr Využití systémů elektrické požární signalizace představuje v současné době jeden z nejefektivnějších způsobů identifikace požáru již v jeho počátečním stádiu. Včasná, spolehlivá a v mnoha případech i přesná lokalizace požáru je nedílným předpokladem rychlé intervence represivních složek, bezpečné evakuace ohrožených osob a výrazné minimalizace škod způsobených požárem. Předpokladem naplnění všech zmiňovaných skutečností je výběr systémů a jeho jednotlivých prvků, které optimálně vyhovují konkrétní aplikaci. Stavu, kdy systém optimálně vyhovuje konkrétní aplikaci, lze však dosáhnou pouze v případě zohlednění všech dílčích faktorů prostředí ovlivňujících jeho funkci a vhodným nastavením systému ve smyslu realizovaných funkcí a jejich následností. Použitá literatura [1]

ALPERT, R. L. Calculation of Response Time of Ceiling-Mounted Fire Detectors, Fire Technology, Volume 8, 181–195 s. 1972.

[2]

BUDNICK, E. K., EVANS, D. D., NELSON, H. E. Simplified Fire Growth Calculations, Section 3, Chapter 9, NFPA Fire Protection Handbook, 19th Edition, A.E. Cote, Editor-in-Chief, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts, 2003.

[3]

BUDNICK, E.K. Estimating Effectiveness of State-of-the-Art Detectors and Automatic Sprinklers on Life Safety in Residential Occupancies, Fire Technology, Volume 20, No. 3, 5–21 s. 1984.

[4]

BUKOWSKI, Richard W. Techniques for fire detection. In FRIEDMAN, Robert. Space craft Fire Safety . Cleveland, Ohio: NASA Lewis Research Center, August 20 -21, 1986. Technuques for fire detection. 9-29 s. NASA Conference Publication 2476.

58

[5]

CUSTER, R. L. P., BRIGIT, R.G. Fire Detection: The State of the Art, Technical Note 839, Center of Fire Research, National Bureau of Standards, Washington, DC, 1974.

[6]

DEDERICHS, Anne S. Flamelet Modelling of Soot Formation in Diffusion Flames. Lund : Sweden by KFS AB, 2004. 161 s. Department of Fire Safety Engineering, Lund Institute of Technology. Doctoral thesis. ISBN 91-628-6127-1.

[7]

HESKESTAD, G., DELICHATSIOS, M. A. Environments of Fire Detectors—Phase 1: Effects of Fire Size, Ceiling Height and Material, Volume I, “Measurements” (NBS-GCR-77-86), Volume II, “Analysis” (NBS-GCR-77-95), National Bureau of Standards, 1977.

[8]

MILKE, J. Smoke Management for Covered Malls and Atria, Fire Technology, Volume 26, No. 3, 223–243 s, August 1990.

[9]

MOWRER, F. Lag Time Associated With Fire Detection and Suppression, Fire Technology, Volume 26, No. 3, 244–265 s, August 1990.

[10] NFPA 92B. Guide for Smoke Management Systems in Mall, Atria, and Large Areas, 2000 Edition, National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts. [11] NUREG/CR-4681, Enclosure Experiment Characterization Testing for the Base Line Validation of Computer Fire Simulation Codes, U.S. Nuclear Regulatory Commission, Washington, DC, March 1987. [12] SÄRDQVIST, Stefan. Water and other extinguishing agents. Anna-Lena Göransson; Per Hardestam et al.; Peter Lundgren, Karin Rehman. Sweden : Swedish Rescue Serices Agency, 2007. 335 s. Räddnings verket; sv. 30649. ISBN 91-7253-265-3. [13] ČSN EN 54-1. Elektrická požární signalizace: Část 1: Úvod. Praha: Český normalizační institut, 1997. 15 s.

59

Evakuace osob z venkovního shromažďovacího prostoru Ing. Isabela Bradáčová, CSc., Ing. Petr Kučera VŠB TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice e-mail: [email protected], [email protected] Klíčová slova: Národní sportovní centrum Morava, evakuace, modelování, SIMULEX Anotace Statutární město Ostrava připravuje výstavbu multifunkčního Národního sportovního centra Morava. Nejožehavějším problémem požární bezpečnosti stavby je zajištění bezpečné evakuace 30 000 osob. Článek předkládá řešení evakuace osob modelováním pomocí programu SIMULEX. Úvod Ostrava je městem, které pořádá četné sportovní, kulturní a celospolečenské akce. K nejvýznamnějším sportovním akcím patří tradiční atletický mítink Zlatá tretra, který se koná v Ostravě - Vítkovicích pravidelně od roku 1961. Během ročníků minulých se domácímu publiku představili svými výkony vynikající světoví atleti, jako Alberto Juantorena, Sebastian Coe, Marita Kochová či Steve Cram a další věhlasní světoví borci. Chybět samozřejmě nemohla ani domácí špička v čele s Jarmilou Kratochvílovou, Helenou Fibingerovou či Taťánou Kocembovou, později se objevili např. oštěpař Jan Železný a desetibojař Roman Šebrle. Zlatá tretra byla v roce 2003 zařazena mezinárodní atletickou federací mezi mítinky kategorie Super Grand Prix. Díky porozumění a úsilí Statutárního města Ostrava se v současnosti zpracovává pro potřeby územního rozhodnutí dokumentace multifunkčního celku Národní sportovní centrum Morava (NSCM). NSCM bude disponovat kapacitou 30 000 diváků a bude splňovat také veškeré nároky UEFA na stadion kategorie Elite a zároveň splňuje požadavky série World Athletic Series v kategorii Grand Prix. Popis stavby NSCM Nový stadion bude vybudován na místě vzniklém demolicí stávajícího Městského stadionu v Ostravě. Nový multifunkční objekt budou tvořit nové třípodlažní tribuny a příslušné technické, provozní a komerční prostory.

60

Cílový termín dokončení výstavby projektu je stanoven na podzim roku 2010 tak, aby mohl být využit alespoň pro část ligové sezóny 2010/2011 a připravované atletické šampionáty v roce 2011. Konstrukční řešení Nosnou konstrukci stadionu tvoří příčné ocelové rámy, které jsou mezi sebou v několika úrovních propojeny nosníky. Obvodové stěny v podzemním podlaží jsou železobetonové, v nadzemních podlažích zděné. Vnitřní stěny jsou železobetonové nebo zděné, popř. provedené jako sádrokartonové příčky. Stropy jsou navrženy jako železobetonové anebo ocelové chráněné sádrokartonovým, popř. jiným obdobným obkladem. Kabiny komentátorů budou provedeny ze sendvičových panelů v ocelové konstrukci a budou zavěšeny na nosné konstrukci zastřešení. Zastřešení tribun bude provedeno textilní membránou. Požárně bezpečnostní řešení NSCM Objekt stadionu je řešen jako venkovní shromažďovací prostor s komerčním využitím prostorů pod tribunou. Požárně se jedná o venkovní shromažďovací prostor o velikosti nad 20 SP (podle ČSN 73 0831 [3]). Požární odolnost nosné ocelové konstrukce bude prokázána výpočtem anebo bude konstrukce chráněná protipožárními úpravami. Požární odolnost stěn a stropů bude odpovídat danému stupni požární bezpečnosti. Zasklené požární stěny budou samočinně skrápěny. Nejožahavějším problémem požární bezpečnosti stavby se jeví zajištění bezpečné evakuace osob. Evakuace osob Problém byl řešen v požárně bezpečnostním řešení předloženým firmou Redcock a.s. Ostrava [1] tradičním noremním postupem podle ČSN 73 0802 [2] a ČSN 73 0831 [3] a také Fakultou bezpečnostního inženýrství expertním posouzením evakuace osob na základě požadavku vzneseného HZS Moravskoslezského kraje. Podle zákona č. 186/2006 Sb. o změně některých zákonů souvisejících s přijetím stavebního zákona a zákona o vyvlastnění se v § 99 umožňuje použít postup odlišný od noremního postupu, např. s využitím matematického modelování. Posouzení evakuace osob pomocí modelu SIMULEX Cílem posouzení evakuace pomocí modelu SIMULEX je identifikovat kritická místa evakuace a ověřit, že navržené evakuační cesty umožní v dostatečně krátkém čase stadion opustit. Doba evakuace bude také ovlivňovat

61

požadavek na požární odolnost nosných a požárně dělicích stavebních konstrukcí stadionu. Charakteristika programu SIMULEX Program SIMULEX umožňuje simulovat a zaznamenávat evakuaci osob z různých objektů, především objektů s větším počtem osob. Jedná se zde o kombinaci pohybového a částečně behaviorálního modelu, který se primárně zabývá pohybem proudu osob, ale částečně simuluje i zvláštnosti chování osob. Tento program umožňuje zobrazit průběh evakuace, celkový čas evakuace a maximální vzdálenost jednotlivých osob k východu. Získané informace pak lze pro pozdější přehrávání uložit, a to i do textového souboru. Výhodou programu jistě je, že půdorysné plány stavby se vytváří v CAD souborech a do programu už se vkládají, buď celé jednopodlažní objekty, nebo jednotlivá podlaží, která jsou pak pomocí schodišť mezi sebou pospojována. Program SIMULEX umožňuje vkládat do objektu jak jednotlivce, tak celé skupiny osob. Tvar a rozměry jejich těl jsou v programu vyjádřeny pomocí tří kruhů (obr. 1). SIMULEX rozlišuje čtyři typy těl, jejichž rozměry jsou uvedeny v tabulce přiložené k obr. 1.

Typ těla Průměr Muž Žena Dítě

R (t) [m] 0,25 0,27 0,24 0,21

R (s) [m] 0,15 0,17 0,14 0,12

S [m] 0,1 0,11 0,09 0,07

Obr. 1 Schéma rozměrů osob v programu SIMULEX. Vnitřní kruh s poloměrem R (t) vyjadřuje torso těla a dva krajní kruhy s poloměrem R (s) zobrazují ramena. Parametr S pak znázorňuje vzdálenosti středů ramen od středu těla. Rychlost osob je náhodně vybírána z intervalu 0,8 – 1,7 m/s. Při pohybu osob po schodišti směrem nahoru je příslušná rychlost násobena konstantou 0,35 a při pohybu dolů je pak násobena hodnotou 0,5. Rychlost se také snižuje v závislosti na vzájemné vzdálenosti mezi osobami.

62

Daná závislost mezi rychlostí a vzájemnou polohou osob je zobrazena na obr. 2. Před vložením osob do objektu je třeba nejprve nadefinovat jejich charakteristické rysy. Volbou skupiny osob určíme v podstatě jejich rozměry a rychlost. Pro každou skupinu lze pak navolit i dobu reakce na vyhlášení poplachu a únikové východy, které mají použít.

Obr. 2 Vztah mezi rychlostí a vzájemnou vzdáleností osob SIMULEX sice nepočítá s žádnou inteligencí osob, ani nezohledňuje vliv paniky a požáru, ale realisticky řeší problematiku pohybu osob při vysokých hustotách a vzniku front u východu. Přesně modeluje pohyb každé jednotlivé osoby i se zákonitostí uhýbání, předbíhání a řazení se do front. Se zvětšující se hustotou osob se zpomaluje rychlost pohybu. Také při chůzi po schodišti se rychlost pohybu zpomaluje, případně se proud zcela zastaví. Program umožňuje nejen rychlé porovnání doby evakuace, ale také pohled na celkový pohyb osob objektem a s tím spojené obtíže, jako jsou zúžené pasáže na únikových cestách a kumulace osob, která pak může v reálném případě způsobit i paniku. Posouzení evakuace stadion NSCM programem SIMULEX Pro posouzení evakuace byla jako reprezentant vybrána nejvíce obsazená část dvousektorové tribuny. Oproti noremnímu řešení předloženému v PBŘ [1] program SIMULEX provádí evakuaci reálného počtu osob. Programem byly řešeny 3 základní varianty: ƒ VARIANTA A - rychlost pohybu osob 0,5 m/s po rovině (odpovídá konzervativnímu řešení podle ČSN [2])

63

ƒ VARIANTA B - rychlost pohybu osob 1,0 m/s po rovině (odpovídá rozměrům průměrné osoby) ƒ VARIANTA C - rychlost pohybu osob cca 1,3 m/s po rovině (je zohledněna různá rychlost pohybu při zvoleném procentuelním zastoupení mužů, žen a dětí) Rychlost pohybu osob není konstantní, ale mění se v závislosti na hustotě osob v určitém místě v daném okamžiku a na směru evakuace (po rovině, po schodech nahoru a po schodech dolů). K variantám A a B byly zpracovány další dílčí varianty s možnou úpravou schodišť. Schodiště z horního sektoru jako kritické bylo rozšířeno o jeden únikový pruh a hlavní schodiště (východové vedoucí mimo objekt) bylo o jeden únikový pruh zúženo. Tato úprava by si vyžádala jen malou změnu stavebního řešení, bez dopadu na rozmístění hlavních nosných rámů a jednotlivých sektorů. ƒ VARIANTA A1 - hlavní schodiště (z úrovně +0,000 m na 4,800 m) o šířce 4,6 m - schodiště na horní sektor o šířce 2,6 m ƒ VARIANTA A2 - hlavní schodiště (z úrovně +0,000 m na 4,800 m) zúženo na šířku 4,0 m - schodiště na horní sektor rozšířeno na šířku 3,2 m ƒ VARIANTA B1 - hlavní schodiště (z úrovně +0,000 m na 4,800 m) o šířce 4,6 m - schodiště na horní sektor o šířce 2,6 m ƒ VARIANTA B2 - hlavní schodiště (z úrovně +0,000 m na 4,800 m) zúženo na šířku 4,0 - schodiště na horní sektor rozšířeno na šířku šířku 3,2 m

64

Obr. 3 Horní sektor dvousektorové tribuny (schéma) Vstupní údaje Počet osob: Dolní sektor tribuny Horní sektor tribuny Celkem

518 osob 613 osob 1131 osob

Varianty řešení dle rychlosti pohybu osob: typ těla

počet osob

rychlost po rovině

[%]

[m/s]

rychlost po schodech dolu [m/s]

VARIANTA A - rychlost pohybu osob 0,5 m/s muž 100 0,5 0,6 VARIANTA B - rychlost pohybu osob 1,0 m/s průměr 100 1,0 0,6 VARIANTA C - rychlost pohybu osob cca 1,3 m/s (obyvatelstvo) průměr 30 1,3 0,6 muž 30 1,35 0,6 žena 30 1,15 0,6 dítě 10 0,9 0,6

65

rychlost po schodech nahoru [m/s]

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Výstupní údaje VARIANTA A1 - Časová závislost evakuovaných osob hlavním východem na + 0,000 m

VARIANTA A2 - Časová závislost evakuovaných osob hlavním východem na + 0,000 m

66

VARIANTA B1 - Časová závislost evakuovaných osob hlavním východem na + 0,000 m

VARIANTA B2 - Časová závislost evakuovaných osob hlavním východem na + 0,000 m

67

VARIANTA C - Časová závislost evakuovaných osob hlavním východem na + 0,000 m

Závěr Hustota osob byla dopočítána takto: ƒ hustota osob na hlavním schodišti je dána plochou na 1 osobu a činí 2,3m2/osobu (schodiště je předimenzováno); ƒ hustota osob na schodišti vedoucím na horní sektor je dána plochou na 1 osobu a činí 0,24m2/osobu. Varianta A je nepravděpodobná, vychází z konvenčního řešení, které nerespektuje nerovnoměrnosti pohybu proudu osob. Rozšíření schodiště na horní sektor se zúžením hlavního východového schodiště není přínosem pro evakuaci. Evakuace se urychlí pouze o cca 2 minuty. Varianta C doba evakuace vychází nejkratší, avšak vzhledem ke komplikovanosti navržené únikové cesty (ulička je vedena po stupních tribun, na galerii dochází ke kumulaci osob z horního a dolního sektoru) a proto, že většina únikové cesty je vedena po schodišti dolů, evakuace s uvažovanou rychlostí pohybu je příliš optimistická. Varianta B udává čas evakuace potřebný k opuštění dvousektorové tribuny cca 13 minut. V této variantě je uvažován průměrný rozměr lidského těla, neboť stadion může být využíván pro různě sportovní a kulturní akce za přítomnosti

68

mužů žen i dětí. Zjištěnou dobu evakuace s přihlédnutím k výše posouzené hustotě osob lze považovat za reálnou. Literatura [1] Požárně bezpečnostní řešení stavby Národní sportovní centrum Morava, projektová dokumentace pro vydání DUR z 5/2008, Redcock a.s. Ostrava [2] ČSN 73 0802. Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty. ČNI 2000 [3] ČSN 73 0831 Požární bezpečnost staveb. Shromažďovací prostory. ČNI 2001 [4] Manuál programu SIMULEX 11. 1. 3, Copyright Integrated Environmental Solutions Ltd. 1998

69

Odhad teplotního pole při simulaci požáru osobního automobilu v tunelu Ing. Petra Bursíková, Mgr. Jan Angelis, Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany e-mail. [email protected] Klíčová slova Modelování požárů, Smartfire, model typu pole, tunel. Abstrakt Tento článek se zaměřuje na možnost provádění prognóz maximálních teplot a teplotních profilů v tunelech pomocí software Smartfire. Taková to simulace by se měla provádět před každou reálnou zkouškou, aby nedošlo během ní k poškození tunelu. Výsledky simulace pomocí Smartfire jsou porovnány s naměřenými hodnotami z požární zkoušky v tunelu Valík a s prognózami dalších požárních modelů (FDS, PYROSIM). V závěru je pak zhodnoceno použití software Smartfire pro takovéto odhady. Úvod Tunely na komunikacích se z hlediska požární bezpečnosti navrhují, realizují a užívají tak, aby se v případě vzniku požáru: • • • • •

po určitou dobu, která je stanovena technickými předpisy, zachovala jejich stabilita, umožnila bezpečná evakuace osob z hořící nebo požárem ohrožené části na volné prostranství nebo do jiného požárem neohroženého prostoru, zabránilo šíření požáru a kouře mezi jednotlivými požárními úseky, umožnil odvod zplodin hoření mimo stavbu, umožnil účinný a bezpečný zásah jednotkám hasičského záchranného sboru.

Tunely se dělí na požární úseky, které zabezpečují lokalizaci vzniklého požáru a po určitou dobu mají zabezpečenou požární odolnost a stabilitu konstrukcí stavby, brání šíření požáru a zplodin hoření do dalších požárních úseků. Požární odolnost konstrukcí se pro požární úseky (kromě tunelu) stanovuje na základě vypočtených hodnot požárního zatížení anebo z intenzity a doby požáru. Pro tunely se požární riziko nepočítá. Požární odolnost je stanovena podle délky tunelu. Tím narůstá i délka úseku tunelu, která je zasažena požárem, čas lokalizace požáru a čas likvidace požáru. Je nezbytné, aby si konstrukce zachovaly stabilitu a nosnost nejen po dobu úniku a záchrany 70

osob z dopravních prostředků, ale i po dobu celé likvidace požáru. Evakuace osob z tunelu v případě požáru je náročná. Nejzávažnějším problémem jsou dvě skutečnosti: •

•

specifický způsob vytváření a šíření zplodin hoření různého druhu a množství hořlavých látek a naproti tomu komplikovaná možnost požárního větrání v tunelu, minimální odvod tepla v podzemí a rychlý nárůst teploty vnitřního prostředí.

Únikové cesty v tunelu zasažené požárem nebo havárií, nejsou chráněny proti žádnému z těchto negativních účinků. S ohledem na dobu bezpečného úniku v prostoru tunelu (většinou několik minut), musí být vyřešena možnost rychlého úniku osob do volného prostranství, do druhého tunelu nebo do únikové chodby a odtud na volné prostranství. Zajistit rychlost úniku vzhledem k rychlosti šíření tepla a kouře znamená umístnit pokud možno únikové východy z tunelu v co nejkratších vzájemných vzdálenostech. Spojovací chodba, pokud má být relativně bezpečná, musí mít zabezpečené přetlakové větrání s dostatečným přetlakem čistého vzduchu proti tlaku plynů v tunelu [1]. Před uvedením samotného tunelu do provozu se provádí požární zkoušky z důvodů [2]: • •

zkoumání dynamiky požáru v tunelu a pochopení příslušných jevů, zkoušení nebo ověření vybavení tunelů, které zahrnuje systémy odvětrávání, signalizace, sprinklery a ochranu ostění.

Před realizací požárních zkoušek je potřeba provést mj. prognózu maximálních teplot, které mohou být v prostoru tunelu v průběhu experimentu dosaženy. Maximální teploty a teplotní profily lze simulovat pomocí matematických požárních modelů. Tyto modely je možné použít pro popis požáru i při jiných podmínkách než je prováděna požární zkouška, např. jiná rychlost proudění vzduchu, jiný výkon požáru. 1. Experiment Předmětem modelování byla jižní tunelová trouba tunelu Valík (délka 380 m) a cílem byla simulace teplotního pole s prognózou maximálně dosažených teplot vzduchu na styku s konstrukcí tunelu a jeho porovnání s experimentálně zjištěnými hodnotami teplot. Pro výpočet byl použit program Smartfire ve verzi 4.1, kde byl požár popsán jako zdroj tepla. Simulace požáru osobního automobilu byla při vlastní zkoušce v tunelu Valík reprezentována hořením 170 litrů automobilového benzínu (BA-Speciál) s výhřevností 44 MJ/kg a hustotou 770 kg/m3 v otevřené nádrži o ploše 4 m² na

71

1m vysokém podstavci [2]. Celkový energetický obsah takového množství paliva je 5,76 GJ. Pokud toto množství se uvolnilo během celé zkoušky, která trvala cca 20 minut, tak průměrný výkon požáru byl 4,8 MW. Průběh požáru v programu Smartfire byl aproximován lineárně rostoucím výkonem do 5. minuty až na 10 MW hranici. Poté výkon lineárně klesal až ve 20. minutě dosahoval nulové hodnoty. Tento časový průběh (trend, nikoliv hodnoty) byl odvozen na základě hodnot radiačního toku tepla naměřených pomocí radiometrů [2]. Požár byl v programu Smartfire nastaven tak, že celkový průměrný výkon požáru je 5 MW a celkové množství tepla uvolněné během požáru je 6,03GJ. Geometricky byl požár ve Smartfire modelován kvádrem o velikosti (2 x 2 x 3,5) m. Výška plamenů L, byla odhadnuta na základě empirického vzorce [4]: ⋅ 2/5

L = 0,23 Q c − 1,02 D

(1)

⋅

kde Q c je konvektivní část energie uvolněná během požáru a D je heskestadický průměr požáru. Pro modelování bylo dále přijato zjednodušení, že tunel byl definován jako kvádr o rozměrech (380 × 11,5 × 8) m. Oblast byla vysíťována 338772 buňkami. Úloha byla počítána jako časově závislá (nestacionární) s časovým krokem 5 s, se 100 iteracemi mezi každým časovým krokem a s celkovým počtem časových kroků 1200. Pro výpočet byl vybrán „flow model“, „heat transfer“ a „radiation model“. Modelování bylo prováděno při rychlosti proudění vzduchu 2,2 m.s-1. Teplota okolního vzduchu byla nastavena 285 K. Při modelové zkoušce byly teploty snímány pomocí 26 ks termočlánků typu K. Termočlánky byly umístěny ve vzdálenostech 80 m, 35 m, 5 m, -5 m, 20 m, -50 m od tepelného zdroje ve výškách 2,5 m (termočlánky T1, T4, T13, T18, T21, T24), 4 m (termočlánky T2, T5, T14, T16, T19, T22, T25) a 8 m (termočlánky T3, T6, T15, T17, T19, T22, T25) a 8 m (termočlánky T3, T6, T15, T17, T20, T23, T26) - viz.: Obr. č. 1.

Obr.č.1: Schéma pozic termočlánků (T), radiometrů (R), měřící ústředny (MU) a zkušebního objektu (ZO) instalovaných v ose tunelu [2] 72

2. Modelové výsledky a jejich diskuse Pro srovnání experimentálních hodnot a modelových hodnot vypočítaných programem Smartfire byly vybrány tyto termočlánky: T20, T19, T18, T6, T3, T15. Toto srovnání je vidět na následujících Obr. č. 2 až 7, kde je uvedena závislost teploty na čase. A na obr. č. 8 je pak teplotní profil středu tunelu v 5. minutě.

Obr. č. 2: Termočlánek 3

Obr. č. 3: Termočlánek 18

Obr. č. 4: Termočlánek 6

Obr. č. 5: Termočlánek 19

Obr. č. 6: Termočlánek 15

Obr. č. 7: Termočlánek 20

73

V programu Smartfire je hranice konvergence pro všechny proměnné stanovena na hodnotě 10-4. V průběhu každého časového kroku výpočtu klesly hodnoty residualů pod tuto hranici. Což znamená, že výpočet v každém kroku konvergoval.

Obr. č. 8: Teplotní profil středem tunelu a teplota vzduchu u stěn tunelu v 5 minutě. Závěr Tab. č. 1: Maximální teplota plynů u stěn tunelu Program PYROSIM [2] FDS [2] Smartfire

Požár

Nejvyšší teploty v prostoru [°C]

Konstantní 5 MW Konstantní 5 MW Časově závislý (průměrný výkon 5 MW)

120 121 279

Experimentální hodnoty [2]

149,5

74

Poznámka Maximální teplota termočlánku 10 m za středem zdroje ve výšce 8 m Poloha 4,3 m za středem zdroje ve výšce 8 m Termočlánek 15

I když se naměřené a modelové hodnoty moc neshodují, jak je patrné z tab. č. 1, tento výsledek není na závadu, protože cílem nebylo "odladit" model, tak aby se shodoval s experimentálními daty, ale zda lze odhadovat profily teplot a maximální hodnoty teplot pomocí programu Smartfire před vlastní realizací požární zkoušky. Vyšší hodnoty prognózovaných teplot jsou způsobeny, tím že geometrie reálného tunelu byla aproximována kvádrem (software Smartfire neumožňuje zadávání oblé geometrie). Dalším důvodem je, že celková uvolněná energie při požáru je o něco větší než celkový energetický obsah paliva. Pokud tedy bude požadován odhad teplot před vlastní požární zkouškou v tunelu, aby nedošlo během zkoušky k jeho poškození, lze program Smartfire, použít k takovýmto modelovým předpovědím, tak jako před požární zkouškou v tunelu Valík byly použity programy FDS a PYROSIM. Literatura: [1] ŠEVČÍK, L., DVOŘÁK, O., Simulace požáru automobilu v pražském tunelu Mrázovka, Sborník přednášek Požární ochrana 2005, Ostrava, 2005. [2] Dvořák, O. a kol., Zpráva o výsledcích měření při požárních zkouškách v tunelu Valík, TÚPO: Praha, červen 2006. [3] Otto Dvořák, Petra Bursíková, Jan Angelis: Závěrečná zpráva o výsledcích řešení - Vývoj a validace požárních modelů pro stanovení vývinu/šíření tepla a kouře, toxických plynů, tlakových vln pro simulaci/interpretaci scénářů požárů/výbuchů a jejich ničivých účinků. [4] Galea, E.R., Patel, M.K., Principles and Praktice of fire modelling: A collection of lecture notes for a short course. The University of Greenwich, 2007.

75

Hašení elektrických zařízení pod napětím v jaderné elektrárně Dukovany Ing. Josef Čapek, Ph.D. Jaderná elektrárna Dukovany e-mail: [email protected] Provádět hasební práce na zařízení, které je napojeno do rozvodné elektrické sítě je mírně řečeno „o ústa“. Jsou sice hasiva, která je možno použít pro tyto případy (různé druhy práškových a plynných hasiv) avšak v případě, že bude zásah proveden v krátké době od vzniku, kdy se požár ještě nestačil rozšířit. Protože se jedná převážně o objemové hašení, zejména u plynných hasiv, je další podmínkou úspěšného zásahu možnost provedení hasebního zásahu v uzavřených prostorách. Ne nepodstatnou podmínkou je provedení zásahu v dosahu dopravního vedení, kdy není technicky proveditelné provést zásah plynovými hasivy s útočným vedením např. délky 100 a více metrů. Ne vždy se s vozidlem dostaneme do blízkosti hořícího zařízení. Další nevýhodami práškových a plynných hasiv je jejich cena a zejména to, že nemají, nebo mají zcela mizivý, ochlazující účinek. Tím nechci degradovat plynná hasiva. Mají nezastupitelné místo v hasební praxi, zejména proto, že je to čisté a kulturní hašení a pro některá zařízení jedině možné hasivo. Z hlediska legislativy je to ještě horší. Je sice vydán GŘHZS ČR metodický list 25 P: Hašení vodou elektrických zařízení pod napětím do 400 V, ovšem zde uvedené a tedy povolené proudnice již se několik let nevyrábějí. ČSN 34 3085 „Předpisy pro zacházení s el. zařízením při požárech a zátopách“ z roku 1962 tuto problematiku z pohledu nových technologií, hasebních postupů i nových technických prostředků neřeší již vůbec. Takže je v podstatě na veliteli zásahu jestli se rozhodne být hrdinou nebo vězněm. Hašení zařízení pod napětím v jaderné elektrárně je téměř životní nutností. I když jsou instalovány automatické systémy k hašení, i když jsou v jaderném zařízení provedeny minimálně 3 bezpečnostní systémy ruční hašení má své nezastupitelné místo. Zařízení jaderné elektrárny lze sice odpojit od napětí avšak ne v čase, který je nutný pro úspěšné provedení hasebního zásahu a přitom musí být zabráněno rozšíření požáru na další bezpečnostní systém a tady by se dalo říct, že za každou přijatelnou cenu. Co je však přijatelné, musí opět rozhodnout velitel zásahu. Dále v jaderné elektrárně přistupují všechny výše uvedené faktory, které se negativně projeví při hašení plynem nebo práškem. Jedná se zejména o velké prostory, kde nelze plynové hašení využít (kabelové kanály a prostory, strojovna, transformátory apod.). V prostorách, kde jsou umístěny bezpečnostní a řídící systémy a kde to dispoziční a prostorové řešení umožnilo

76

jsou instalovány automatické plynové systémy hašení. Avšak ne ve všech prostorách by bylo plynové SHZ účinné. Proto jsme se v jaderné elektrárně Dukovany nad tímto problémem zamýšleli a hledali řešení. Z důvodů dlouhých vzdáleností dopravního vedení jsme se vrátili zpět k hašení vodou a to zejména vysokotlakou. Vysokotlaké hašení má další výhodu v lepším odvodu tepla než plný proud, kdy většina vody steče bez chladicího účinku, ale to jsou všeobecně známé věci. V kontrolovaném pásmu jaderné elektrárny dále musíme přemýšlet o tom, že hasební voda může být kontaminována a tudíž musí být někde bezpečně uložena. To opět nahrává vysokotlakému hašení, kdy množství vody je nepoměrně menší než při hašení plnými proudy. Mimo již známého hasebního účinku vody jsme především měli na paměti bezpečnost zasahujících hasičů. Proto bylo nutno vybrat vhodné technické prostředky pro tento způsob hašení a provést měření svodových proudů při tomto způsobu hašení. Stanovili jsme si několik postupných kroků: 1. Vybrat a nakoupit techniku schopnou vytvářet vysokotlaký roztříštěný vodní proud o vhodné velikosti kapek (prům. cca 0,1 mm) 2. Provést měření svodového proudu a určit bezpečné vzdálenosti pro hašení 3. Prosadit změnu legislativy včetně norem a zásad bezpečnosti práce 4. Změnit taktické postupy při hašení takovýchto zařízení Podle stanovených kroků se zdá nelogické, že první krok byl nákup zařízení. Ovšem je třeba si uvědomit, že výrobce spolu s hasební technikou nebo technickými prostředky nedodává automaticky certifikát o zkouškách hašení pod elektrickým napětím. Protože to není všeobecně vyžadováno, je pouze na výrobci jak se k této otázce postaví a protože každá zkouška v akreditované zkušebně něco stojí, pochopitelně se neprovádí. Proto byl první krok výběr a nákup podle našeho názoru vhodné techniky a teprve pak provedení zkoušek. V jaderné elektrárně je celá škála napěťových úrovní od malého až po velmi vysoké. Zařízení, která by byla hašena výše uvedeným způsobem jsou napájena převážně napětím 0,4 – 6 kV. Proto jsme postupovali podle metodiky zkoušek ČSN IEC 60-1:1994 [1], ČSN EN 3-7:2004 [2]. To znamená měření svodového proudu na kovové části proudnice při stříkání na zkušební desku, na kterou bylo přivedeno 35 kV. Prověřovali jsme dva typy proudnic při různých délkách hadicového vedení, při různých tvarech proudů a různých tlacích. U každé zkoušky bylo provedeno několik měření – podle zkušební metodiky. Zkoušky byly provedeny v EGU-HV Laboratory a.s. Praha 9, Běchovice. Zkouška č. 1: • Čerpadlo HDL 250 • Proudnice TRIPLEX • Tlak 25 MPa 77

• Délka hadicového vedení 100 a 140 m • Tvar proudu roztříštěný a plný Uspořádání zkoušky je na obr. 1

35 kV

1000 mm

obr. č.1 – Uspořádání zkoušek svodových proudů proudnice TRIPLEX a SERVO NePiRo Zkouška č. 2: • • • • •

Čerpadlo Rosenbauer NH 5 Proudnice SERVO NePiRo Tlak 4 MPa Délka hadicového vedení 60, 120 a 200 m Tvar proudu roztříštěný a plný

Uspořádání zkoušky bylo stejné jako u zkoušky č. 1 s tím, že na místo proudnice TRIPLEX byla použita proudnice SERVO NePiRo. Zkouška č. 3: • Hasicí zařízení IFEX 3000 • Tlak 30 MPa • Uspořádání zkoušky – obr.č. 2

78

1000 mm

obr. č.2 – Uspořádání zkoušek svodového proudu zařízení IFEX Zde je na místě krátce si připomenout zdravotní důsledky úrazu elektrickým proudem. Asi 80 % všech úrazů el. proudem jsou nízkým napětím, z nichž 3 % jsou smrtelné; z poranění vysokým napětím je smrtelných asi 30 %. [6] Hodnoty proudu do 0,5 mA se zdravotně neprojevují Za bezpečnou hranici procházejícího proudu pro střídavé proudy se pokládá 10 mA, a pro stejnosměrný proud zhruba 25 mA. Hodnoty nad 15–25 mA vyvolávají svalové kontrakce znemožňující uvolnění postiženého z obvodu. Rozsah a míra poškození dále závisí na čase, po který docházelo ke kontaktu s elektrickým proudem a cestě, kterou procházel. [6] Z výše uvedeného vyplývá, že hranice, kdy zkouška byla úspěšná se považuje menší svodový proud než 0,5 mA. Přičemž ani u jednoho měření nesmí být svodový proud větší než 0,5 mA. Výsledky jednotlivých zkoušek Zkouška č. 1 [7] Tab. 1 Proudnice TRIPLEX – vysokotlaké zařízení HDL 250 Nastavení proudnice Roztříštěný proud Plný proud Roztříštěný proud Plný proud

Délka hadice (m) 100 100 140 140

Uz (kV) 35 35 35 35

79

Svodový proud (μA) Měření č.1 Měření č.2 Měření č.3 63 71 67 64 62 88 76 93 77 235 291 236

Z uvedeného je zřejmé, že při všech délkách vedení a tvarech proudů byl svodový proud tak malý, že měření muselo přejít na mikroampéry, aby bylo vůbec něco naměřeno. Celkový výsledek zkoušky č. 1: Bezpečná vzdálenost pro hašení zařízení pod el. napětím do 35 kV pro proudnici TRIPLEX ve spojení s čerpadlem HDL 250 při tlaku 25 MPa je 1 m (svodový proud je výrazně menší než 0,5 mA). Zkouška č. 2 [8] Tab. 2 Proudnice SERVO NePiRo Nastavení proudnice Roztříštěný proud Plný proud Roztříštěný proud Plný proud Roztříštěný proud Plný proud Plný proud Plný proud Plný proud Plný proud

Délka hadice (m)

Uz (kV)

Vzdálenost (m)

Svodový proud (mA)

Výsledek

60 60 120 120 200 200 200 60 120 200

35 35 35 35 35 35 35 35 35 35

1 1 1 1 1 1 2 3 3 3

0,069 3,074 0,067 3,076 0,129 3,092 2,232 0,035 0,055 0,040

vyhověl nevyhověl vyhověl nevyhověl vyhověl nevyhověl nevyhověl vyhověl vyhověl vyhověl

Celkový výsledek zkoušky č. 2: Bezpečná vzdálenost pro hašení zařízení pod el. napětím do 35 kV pro proudnici SERVO NePiRo ve spojení s čerpadlem Rosenbauer NH 5 při tlaku 4 MPa je 1 m pro roztříštěný proud a 3 m pro plný proud (svodový proud je výrazně menší než 0,5 mA). Zkouška č. 3 [9] Tab. 3 Hasicí zařízení IFEX 3000 Číslo Uz zkoušky (kV) 1 2 3 4 5 6 7 8 9

110 110 110 110 110 110 35 35 35

Vzdálenost (m) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 80

Svodový proud (mA) 0,55 0,47 0,60 1,60 0,46 1,75 0,10 0,16 0,13

Výsledek nevyhověl vyhověl nevyhověl nevyhověl vyhověl nevyhověl vyhověl vyhověl vyhověl

Celkový výsledek zkoušky č. 3: Bezpečná vzdálenost pro hašení zařízení pod el. napětím do 35 kV pro zařízení IFEX 3000 je 1 m (svodový proud je menší než 0,5 mA). Z uvedených výsledků měření vyplývá, že t.č. jsou akreditovanou zkušebnou odzkoušena 3 hasicí zařízení schopná hasit požár vzniklý na elektrickém zařízení pod napětím z bezpečné vzdálenosti 1 m (respektive 3 m) za použití Proudnice TRIPLEX ve spojení s čerpadlem HDL 250 a proudnice SERVONePiRo ve spojení s čerpadlem Rosenbauer NH 5. Další hasicí zařízení pro možné použití je IFEX 3000. Zkoušky sice potvrdily možnost hašení požáru za přítomnosti el. napětí do 35 kV, avšak to neznamená, že zařízení nemusí být odpojeno od elektrického napájení. I přesto, že budeme hasit a účinně ochlazovat, bude energie do kabelu nebo zařízení neustále dodávána až do doby vypnutí nebo vyzkratování. Bude sice provedena lokalizace (zvlášť v podmínkách jaderné elektrárny je to důležité) ale ne likvidace požáru. První dva kroky máme úspěšně za sebou. To byly ty lehčí. Teď budou následovat ty těžší kroky – uplatnit získané zkušenosti do legislativy a do praxe. Společně s odborem elektro JE Dukovany zpracováváme vnitřní postup pro hašení v takovýchto případech. Ovšem z hlediska změn postupů v oblasti bezpečnosti práce to vidíme jako běh na dlouhou trať. Když nic jiného, tak velitel požárního zásahu v jaderné elektrárně může být částečně uspokojen v tom, že má alespoň nějakou oporu pro rozhodnutí vyslat zásahové družstvo na zařízení, které není odpojeno od elektrického napájení. Tím může zabránit velkým škodám, neřku-li něčemu horšímu. Použitá literatura: [1] ČSN IEC 60-1:1994. Měření napětí a proudu [2] ČSN EN 3-7:2004. Zkušební uspořádání a podmínky [3] Ministerstvo vnitra-GŘ HZS ČR. Metodický list 14 N: Nebezpečí úrazu elektrickým proudem. 2001 [4] Ministerstvo vnitra-GŘ HZS ČR. Metodický list 25 P: Hašení vodou elektrických zařízení pod napětím do 400 V. 2004 [5] ČSN 34 3085. Předpisy pro zacházení s el. zařízením při požárech a zátopách. 1962 [6] ISSN: 1214-3227. Projekt Zdravcentra. 22. Úraz elektrickým proudem. Dostupné z WWW: [7] EGU – HV Laboratory a.s. Praha-Běchovice. Protokol o zkoušce č. 9243/07. 2007

81

[8] EGU – HV Laboratory a.s. Praha-Běchovice. Protokol o zkoušce č. 9335/07. 2007 [9] EGÚ Praha a.s. Laboratoř VVN Praha-Běchovice. Protokol o zkoušce č.37011764. 1994 [10] VODIČKA, Petr. Nové způsoby využití hasebního efektu vody. 2006

82

Průmyslová zóna Ostrava Hrabová Ing. Tereza Česelská, Ing. Jitka Šalátová, doc. Dr. Ing. Michail Šenovský VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice Klíčová slova průmyslová zóna, Ostrava Hrabová, analýza rizik Abstrakt Lokality průmyslových zón jsou situovány na okraji měst, ovšem v blízkosti obchodních a bytových zón. Umístění vyplývá z potřeby dopravní dostupnosti i z ekonomických důvodů. Průmyslovou zónu v Ostravě-Hrabové začalo statutární město Ostrava připravovat v roce 1999. Lokalita je situovaná na jižním okraji města v blízkosti rychlostní komunikace Ostrava - FrýdekMístek se spojením na Prahu a Brno, stejně jako Polsko, Slovensko a Rakousko. Zóna se nachází v sousedství obytného souboru s více než 120 tisíci obyvateli se zajištěnou veřejnou dopravou a rovněž bezprostředně sousedí s nákupní zónou, v níž jsou provozovány hypermarkety Makro a Tesco. Článek uvádí základní informace týkající se průmyslové zóny a návrh zpracování těchto dat v souvislosti s řešením výzkumného bezpečnostního projektu 12 VD20062010A06 . Úvod Podle současných právních a normativních předpisů platných v České republice jsme schopni posoudit bezpečnost jednotlivých technologií či objektů. Problematické je však posouzení bezpečnosti průmyslové zóny jako celku. Neumíme s jistotou určit, zda zóna jako komplex nepřináší ohrožení pro obyvatelstvo, popř. bezpečnostní složky v případě mimořádné události. Přestože objekty uvnitř zóny bývají individuálně dobře zajištěné, v komplexu mohou zvýšit riziko šíření události, zkomplikovat požární či jiný zásah, jakkoli poškodit životní prostředí a hlavně ohrozit obyvatelstvo (zaměstnance, návštěvníky, okolní obyvatele). Z tohoto vyplývá potřeba komplexní analýzy území průmyslové zóny, kterou se vyhodnotí, na jaké mimořádné události, s jakým pravděpodobným rozsahem, by se měly jednotky požární ochrany připravit, popř. zda by nebylo vhodné zabezpečit průmyslovou zónu požární jednotkou.

12

„Výzkum nových principů a metod v rámci opatření ochrany obyvatelstva, krizového řízení a zvýšení připravenosti IZS v případě možných účinků chemických, radiačních a jaderných zbraní a jiných nebezpečných látek“ 83

Jedním z cílů výzkumného bezpečnostního projektu „Výzkum nových principů a metod v rámci opatření ochrany obyvatelstva, krizového řízení a zvýšení připravenosti IZS v případě možných účinků chemických, radiačních a jaderných zbraní a jiných nebezpečných látek“ VD20062010A06 je vytvoření metodického postupu hodnocení všech možných rizik průmyslových zón a posouzení množství sil a prostředků jednotek PO pro účinný zásah při nejnepříznivější variantě mimořádné události. Pro vytvoření metodiky bude sloužit jako model konkrétní průmyslová zóna Ostrava Hrabová. Lokalita průmyslové zóny Ostrava Hrabová Průmyslová zóna Ostrava Hrabová je situována na jižním okraji města v blízkosti rychlostní komunikace Ostrava – Frýdek Místek se spojením na Prahu a Brno, Polsko, Slovensko a Rakousko. Současná rozloha průmyslové zóny je 80 ha, přičemž do budoucna se předpokládá využití dalších 40 ha. V těsné blízkosti se nachází obchodní zóna o ploše 15 ha (Obr.1). Zde jsou v provozu hypermarkety Makro a Tesco. V různém stádiu příprav jsou další podnikatelské záměry na stavbu obchodních středisek Globus a Hypernova.

Obr. 1 Letecký snímek průmyslové zóny Ostrava Hrabová s vyznačením obchodní a výrobní části zóny [5] Schválený územní plán města Ostravy předpokládá v lokalitě využití území přednostně pro lehký průmysl s rozšířením pro administrativu, obchod a služby. V těsné blízkosti průmyslové zóny se nachází obytné zóny hromadného i individuálního bydlení. Konkrétně městský obvod Hrabová má 3 744 obyvatel.

84

Technická infrastruktura průmyslové zóny (Tab.1) zajišťuje dostatečné kapacity vody, plynu, tepla a elektrické energie pro současné investory v zóně i po rozšíření o uvedených 40 ha. Zásobování elektrickou energií je dimenzováno vzhledem k předpokládanému odběru 30 MW. Středotlaký plynovod (DN 250) je napojen na městský okruh plynovodu DN 300, který je veden souběžně s ulicí Krmelínskou. Areál průmyslové zóny je zásobován pitnou vodou pomocí vodovodních přípojek DN 200 a DN 300, tlak vody v rozvodu dosahuje hodnoty 0,85 Pa. Odpadní vody jsou svedeny do společné stoky splaškové kanalizace, která je zaústěna do stávající městské kanalizace a vyvedena na Ústřední čistírnu odpadních vod Ostrava – Přívoz. Dešťová odpadní voda je jímána pomocí retenčních nádrží, jenž jsou dimenzovány na stoletou vodu a jejich odvodnění je řešeno do Lesního potoka. Elektřina Plyn

22 kV, 5 MW (až do 30 MW) 300 mm, 2 000 m3/hod., tlak 0,1 – 0,3 MPa Voda DN 300 mm, 400 mm, 50 m3/hod. Kanalizace 50 m3/hod. Telekomunikační 100 telefonních linek, digitalní 2 Mbit síť ISDN Tab. 1 Technická infrastruktura průmyslové zóny Ostrava Hrabová Průmyslová zóna Hrabová má výbornou silniční dostupnost. Dopravní infrastruktura zóny je napojena na rychlostní komunikaci I/56 Místecká (Obr.2) ve směru na centrum města Ostravy, na Frýdek – Místek a dále na Příbor.

Obr. 2 Rychlostní komunikace I/56 Místecká

85

Investoři, technologie výroby a objekty průmyslové zóny Ostrava Hrabová V současné době má průmyslová zóna Ostrava Hrabová čtyři hlavní investory: • • • •

ASUS Czech, s.r.o. – výroba a montáž PC; SungWoo Hitech, s.r.o. – výroba částí automobilových karosérií; CTP Invest, s.r.o. – developerská společnost; Briggs & Stratton – výroba motorů do travních sekaček.

Nizozemská developerská společnost CTP Invest, s.r.o. zajišťuje pronájem svých pozemků a hal dalším firmám, např. Coca – Cola, GDX Automotive, Goodyear, GE Money nebo firmě Rossignol. Celkem je v průmyslové zóně (ve výrobní části) zaměstnáno přibližně 5 500 osob. Jak už vyplývá z výše uvedených pronajímatelů jednotlivých budov průmyslové zóny, objekty jsou využívány zejména pro logistiku, skladování, administrativu a lehký průmysl. Z hlediska požární bezpečnosti je například zajímavá technologie výroby firmy GDX Automotive (Obr.3). Společnost se zabývá produkcí pryžových a plastových výrobků z oblasti automobilového průmyslu. Zejména se jedná o těsnění karosérie a jednotlivých dílů, jako jsou např. těsnění dveří, těsnění přední i zadní kapoty, vedení okenních skel apod. Vstupními surovinami výroby jsou termoplasty ve tvaru granulí (termoplastické elastomery, polypropylen) a syntetické kaučukové směsi na bázi ethylen propylen dienového kopolymeru, taktéž ve formě granulí. Granulované směsi se dávkují do vytlačovacích strojů, kde se směs zahřívá k dosažení plastického tvaru a přes vytlačovací hlavu se tvaruje. Následná fixace tvaru výrobku se provádí vulkanizací v případě kaučukové směsi a chlazením u termoplastů.

Obr. 3 Provoz výroby firmy GDX Automotive [4] Požární nebezpečí této výroby tkví, mimo jiné, také v množství uskladněných hořlavých materiálů v hale (100 tun granulátu PVC, 500 tun 86

kaučukového granulátu, 10 tun granulátu polypropylenu atd.). Ve skladu hořlavin a chemikálií jsou uskladněny 3 tuny lepidla, 3 tuny ředidla, tmely a nátěrové hmoty. Následující tabulka uvádí přehled specifikace výroby a služeb investorů či nájemců průmyslové zóny. Tab. 2 Přehled nájemců průmyslové zóny Ostrava Hrabová, zaměření výroby a služeb Firma ABB ABB Robotics Akimex Alfa Computer CZ ASUS Czech s.r.o. AT Computers Blackmer Briggs and Stratton CZ, s.r.o. CTS Czech Republic, s.r.o. GE Money CZ Goodyear CTS Grupo Antolin Hyundai Charles Bridge Prag s.r.o. Koňařík s.r.o.

Výroba, služby technologie pro energetiku a automatizaci svářecí buňky zpracování plechů, svařování, mechanické obrábění, zámečnická výroba prodej PC a souvisejících komponentů výroba a montáž PC, servisní služby sklad PC a souvisejících komponentů čerpací technika motory travních sekaček

výroba dílů pro automobilový průmysl centrum zákaznických služeb, administrativa výroba hadic do automobilů polohová čidla do pedálů a motorů automobilů kovové komponenty automobilů automobilový průmysl, strojírenská výroba skladování a logistika závěsová technika potrubních systémů a sanitární techniky MT Transport s.r.o. vnitrostátní a mezinárodní silniční doprava Panalpina Czech, s.r.o. skladování RE/MAX Partners administrativa Ringier Print CZ a.s. tiskárna Rossignol GALVANIK CZ, hromadné zinkování s.r.o. Schenker logistika a spediční služby Schoeller Arca Systém, s.r.o. výroba plastových palet, přepravek a kontejnerů ThyssenKrupp automobilový průmysl UPS s.r.o. spediční služba

87

Výrobní haly průmyslové zóny jsou většinou jednopodlažní objekty s administrativní jednopodlažní či dvoupodlažní vestavbou. Z hlediska konstrukčních systémů se převážně jedná o železobetonový prefabrikát tvořený sloupy a plnostěnnými vazníky ve tvaru I (Obr.4). Obvodové stěny jsou tvořeny sendvičovým systémem – pozinkovaný plech s minerální výplní. Lehký střešní plášť je ve skladbě hydroizolace – tepelná izolace – parozábrana – trapézový plech. Nosné vodorovné konstrukce ve dvoupodlažních administrativních vestavbách jsou tvořeny železobetonovými panely SPIROLL. Všechny objekty průmyslové zóny jsou vybaveny elektrickou požární signalizací. Současně s včasnou detekcí je v některých z objektů zajištěn odvod zplodin hoření pomocí systému zařízení pro odvod kouře a tepla a lokalizace požáru s použitím stabilního hasicího zařízení.

Obr. 4 Železobetonová prefabrikovaná hala Objekty odpovídají současně platným právním a normativním předpisům z oblasti požární bezpečnosti staveb. Stavební konstrukce tedy splňují požadovanou požární odolnost, únikové cesty i odstupové vzdálenosti objektů vyhovují normativním požadavkům. Výběr metod pro hodnocení území V souvislosti s rozvojem průmyslových zón je potřeba se zamyslet nad možnými nebezpečími, která mohou vznikat s rozšiřující se infrastrukturou v zónách a při samotném provozu průmyslových parků. Jelikož je tato problematika zcela novou oblastí hodnocení komplexní bezpečnosti části území, bylo by vhodné si nejprve stanovit, jakých cílů chceme analýzou rizik průmyslových zón dosáhnout: • zavedení metodiky analýzy hodnocení rizik průmyslových zón, 88

• přenos takto získaných informací a poznatků do veřejné správy, • využití metodiky v rámci opatření ochrany obyvatelstva, krizového řízení a zvýšení připravenosti IZS v případě možných synergentních mimořádných událostí. Při procesu analýzy zranitelnosti bylo podle [2] navrženo použít síťovou analýzu, metody strom poruch a strom událostí a maticovou analýzu. S jejich pomocí by mohlo být možné určit strategii řízení rizika a seznam MU, které mohou vyvolat synergentní účinky či domino efekty. Na základě sběru informací, týkajících se průmyslové zóny Ostrava Hrabová, jsme odhalili jedno z možných kritických míst z hlediska bezpečnosti oblasti. Konkrétně se jedná o dopravní obslužnost v průmyslové zóně Ostrava Hrabová. V současné době je dopravní infrastruktura zóny řešena pomocí dvouproudové páteřní komunikace. Silnice je napojena na rychlostní komunikaci Místecká mimoúrovňovou křižovatkou, současně vede mezi areály hypermarketů Makro a Tesco, kde se napojuje na ulici Proudloužená, jenž dále ústí na rychlostní komunikaci Místecká. Ze statistiky dopravního zatížení oblasti, kterou provedl Magistrát města Ostravy (Obr. 5), vyplývá, že kruhový objezd v místě sjezdu z mimoúrovňové křižovatky a kruhový objezd v místě napojení na ul. Na Rovince již v současné době nevyhovuje intenzitě dopravy. Taktéž kruhový objezd v blízkosti areálu Makro je na hranici své využitelnosti (Obr 5). Pokud by tedy v jednom z jmenovaných míst došlo k dopravní nehodě, či k rekonstrukci vozovky, bude areál průmyslové zóny přístupný pouze z jedné strany. V místech vysoké hustoty silničního provozu budou vznikat dopravní zácpy, které zkomplikují, v případě nutnosti zásahu, dojezd jednotek integrovaného zásahového systému. Možné řešení této situace je ve vybudování dalšího napojení hlavní páteřní komunikace zóny na rychlostní komunikaci Frýdecká. Dopravní dostupnost (Obr.6, Obr.7) s využitím dvou přímých napojení průmyslové zóny na rychlostní komunikaci byla analyzována podle metody kritické cesty (CPM – Critical Path Method).

89

Obr. 5 Analýza hustoty dopravního provozu

Obr. 6 Dopravní propojení v průmyslové zóně Hrabová 90

Obr. 7 Průmyslová zóna Hrabová Obecně je kritická cesta podle metody CPM ta, která spojuje činnosti, ve kterých není žádná časová (uzlová, kritická) rezerva. Pro takovou „cestu“ platí, že jakékoliv prodloužení činností ležících na této kritické cestě, nebo posunutí začátků činností, znamená současně prodloužení doby trvání celé akce (celého projektu). V našem případě dopravní obslužnosti průmyslové zóny je kritickou cestou cesta spojující uzly U1 – U2 – U6 – U10 – U13 – U14 (Obr.7). Na této cestě leží 2 velké kruhové objezdy, jež jsou stěžejními místy pro dopravní dostupnost jednotlivých objektů v zóně. To znamená, že jakákoli dopravní nehoda či dopravní omezení způsobí potíže s průjezdností zóny a to nejen pro nákladní či osobní dopravu, ale především pro automobily záchranných složek.

91

Obr. 8 Metoda CPM Nedostupnost průmyslové zóny pro dopravu může být způsobena několika základními událostmi, jako jsou dopravní situace či mimořádná událost typu dopravní nehoda. Obě tyto situace jsou často zapříčiněny stavem vozovky, ale hlavně činností člověka. Z analýzy vyplynulo, že v průmyslové zóně Hrabová jsou stěžejními místy v dopravní sítí dva velké kruhové objezdy, na kterých může snadno dojít k dopravní nehodě a tím k zásahu hasičů, policie, záchranné služby, popř. jiných složek, které se budou podílet na likvidaci nehody. To vše vyvolá vznik kolon a stíží tak průjezdnost zóny, obzvláště pro nákladní dopravu. Závěr Výzkumným projektem VD20062010A06 se zabývá několik řešitelů, kteří navrhují jistá hodnocení možnosti vzniku synergie v zónách, a to vždy s ohledem na jejich oblast zájmu. Všechna navržená řešení mají společné či obdobné požadavky na informace potřebné k provedení analýz. Vždy jde o popisy objektů, popisy používaných látek, pohyb lidí (návštěvníků, zaměstnanců) a materiálů, skladovací zařízení, infrastrukturní napojení objektu (doprava, elektro, plyn, voda), klimatický popis apod.

92

V této fázi projektu jsou získány ucelené informace týkající se „modelové“ průmyslové zóny Ostrava Hrabová. Za poskytnuté informace děkujeme Krajskému úřadu Moravskoslezského kraje, konkrétně odboru životního prostředí a zemědělství, Magistrátu města Ostravy – odboru ekonomického rozvoje a útvaru hlavního architekta, hlavnímu investorovi průmyslové zóny firmě CTP Invest, HZS Moravskoslezského kraje a firmě IEC fire stop, s.r.o. V další fázi bude následovat zpracování těchto dat a vyhodnocení všech možných rizik dané průmyslové zóny. Cílem uvedeného projektu je nalézt reálné cesty hodnocení rizik průmyslové zóny, ze kterých vyplyne potřeba přijetí adekvátních preventivních opatření a na jejichž základě se pravděpodobně bude rozhodovat, zda zřídit, či nezřídit v posuzovaném prostoru jednotku PO. Článek byl napsán v rámci projektu VD20062010A06. Seznam literatury [1] Česelská, T. Šalátová, J. Šenovský, M. Rizika průmyslových zón. In: Sborník přednášek z Mezinárodní konference Požární ochrana 2007. Ostrava: SPBI, 2007. str. 72 – 82. ISBN 978-80-7385-009-8 [2] Šenovský, M. Šenovský, V. Šalátová, J. Synergentní účinky v průmyslových zónách. In: Sborník přednášek z mezinárodní konference Požární ochrana 2007, 12.-13. září 2007, VŠB – TU Ostrava. SPBI: Ostrava, 2007. s. 596603. ISBN 978-80-7385-009-8 [3] Výzkumný projekt synergické účinky v průmyslových zónách VD20062010A06. Dílčí zpráva o postupu realizace projektu za rok 2006. VŠB –TU Ostrava. SPBI: Ostrava, 2007. ISBN 978-80-86634-97-5 [4] Webové stránky České informační agentury životního prostředí CENIA. Dokumentace posuzování vlivů na životní prostředí. Dostupné na URL: [cit. 25.4.2008] [5] Webové stránky statutárního města Ostravy. Dostupné na URL: [cit. 15.6.2008]

93

Osvětlení tunelů pozemních komunikací Ing. Jana Drgáčová VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava Výškovice e-mail: [email protected] Klíčová slova: tunel, osvětlení tunelu, jas, nouzové osvětlení, pásma osvětlení tunelu Abstrakt: Příspěvek přináší informace o osvětlení tunelů pozemních komunikací. Je blíže zaměřen na fotometrické charakteristiky a na členění osvětlení v silničních tunelech na základě prahových pásem a na problematiku nouzového osvětlení. Zajištění bezpečné jízdy v tunelech a podjezdech klade vysoké nároky na osvětlení. Bez ohledů na denní dobu je pro bezpečnost důležité, aby byl průjezd tunelem plynulý. S rostoucí kvalitou osvětlení roste také zraková a tedy i psychická pohoda řidiče. Důsledkem je kvalitnější a včasnější rozhodování a také plynulá jízda ustálenou rychlostí. Nouzové východy a místa s komunikačními prostředky pro nouzová volání jsou vybavena stálým nouzovým osvětlením. Osvětlení tunelů musí umožnit bezpečnou adaptaci oka na přechod ze světla do tmy a naopak. K tomu dochází při vjezdu do tunelu, resp. při výjezdu z něj. Aby se omezilo nepříznivé klaustrofobní působení uzavřeného prostoru, jsou v tunelech používány vyšší hladiny osvětlení než při osvětlení komunikace obdobného významu, avšak umístěné pod širým nebem. Osvětlení tunelu tedy zajišťuje v průběhu dne i noci bezpečnost, plynulost a zrakovou pohodu účastníků dopravního provozu obdobnou, jako na přilehlých úsecích otevřené komunikace a je nutné podmínky pro to, aby: • řidiči vjíždějící do tunelu, projíždějící jim nebo vyjíždějící z tunelu měli dostatek zrakových informací o pokračování komunikace před sebou, o případném výskytu překážek na komunikaci, včetně informací o ostatních vozidlech a jejich pohybu; • pocity řidičů byly stejné jako na přilehlých otevřených úsecích komunikace; Dosažení výše uvedeného je nejnáročnější v denní době, zvláště svítí-li slunce. Pro osvětlení v tunelech jsou důležité následující fotometrické charakteristiky: 94

• úroveň jasu vozovky a spodní části stěn tunelu; • rovnoměrnost rozložení jasu na vozovce; Celková rovnoměrnost jasu povrchu vozovky má vyhovovat požadavku L min : L ≥ 0,4

kde: L min L

minimální jas povrchu vozovky [cd.m2] průměrný jas povrchu vozovky [cd.m2]

V případě podélné rovnoměrnosti jasu povrchu vozovky, hodnocené v ose každého jízdního pruhu je požadováno: L max : L min ≥ 0,6

kde: L max L min

maximální jas povrchu vozovky [cd.m2] minimální jas povrchu vozovky [cd.m2]

požadavky na celkovou rovnoměrnost jasu se v případě tunelové trouby doporučuje rozšířit i na osvětlení stěn do výšky 2m • omezení oslnění; Stupeň oslnění umělým osvětlením v tunelu se hodnotí podle relativního zvýšení prahu rozlišitelnosti TI, uváděného v %. Ve všech pásmech tunelu (prahovém, přechodovém, vnitřním i výjezdovém) a pro všechny stupně regulace osvětlení by hodnota relativního zvýšení prahu rozlišitelnosti TI měla být menší než 15% platí pro: -2

L ≤ 5 cd.m

TI =

65Lv

TI =

95Lv

-2

L

0 ,8

L > 5 cd.m

L

1, 05

kde: TI L Lv

relativní zvýšení prahu rozlišitelnosti [%] průměrný jas povrchu vozovky [cd.m2] úhrnný ekvivalentní závojový jas [cd.m2]

• omezení míhání světla; Jev míhání vzniká v důsledku periodických změn jasu v zorném poli řidiče, např. působením denního osvětlení, pronikajícího do tunelové trouby otvory v jeho stěnách nebo působením svítidel s nesprávnou roztečí. 95

Členění osvětlení tunelu: Osvětlení tunelu pozemních komunikací

Základní osvětlení tunelu (ZO) osvětlení průjezdové

Akomodační osvětlení tunelu osvětlení nájezdové

Nouzové osvětlení tunelu

Nouzové osvětlení tunelu

Náhradní osvětlení tunelu

Náhradní osvětlení tunelové trouby

Nouzové únikové osvětlení tunelu

Osvětlení záchranných cest

Nouzové osvětlení nechráněných únikových cest v tunelové troubě

Osvětlení ostatních únikových cest v komplexu silničního tunelu

96

Pásma osvětlení tunelu Jak již bylo výše řečeno, úkolem osvětlení tunelu je zajistit srovnatelnou viditelnost vně i uvnitř tunelu. Vzhledem k zrakové adaptaci řidiče je osvětlení tunelu nejkritičtější v denních hodinách, kdy řidič vyjíždí z prostředí s vysokou úrovní jasu do prostředí, kde je jeho úroveň nízká. Čím větší je rozdíl těchto jasových úrovní tím déle trvá proces adaptace zraku a tím větší dráhu vozidlo za danou dobu ujede za danou adaptační dobu. tato vzdálenost nesmí být vzhledem k bezpečnosti větší, než celková brzdná dráha vozidla. Z těchto důvodů se v podélném směru tunelů rozlišuje pět pásem osvětlení viz. obr 1

Obr. 1 - Typický podélný řez jednosměrným tunelem Příjezdové pásmo – je úsek komunikace bezprostředně před vjezdem do tunelu, odkud vidí řidič vnitřek tunelu. Viditelnost vozovky uvnitř tunelu z příjezdového pásma ovlivňuje několik činitelů. Patří mezi ně nedostatečné osvětlení prahového pásma, které způsobuje, že řidič nalézající se v příjezdovém pásmu nevidí překážky uvnitř tunelu. Také závojové oslnění, vyvolané rozptýleným atmosférickým světlem ovlivňuje viditelnost a snižuje kontrast jasů předmětů na vozovce a ti jak uvnitř tak vně tunelu. Hodnota jasu v příjezdovém pásmu se označuje jako L20. Prahové pásmo – první vnitřní úsek tunelu na vjezdu do tunelové trouby. Osvětlení tohoto pásma musí vycházet ze zrakového vnímání řidiče, který se 97

ještě nalézá vně tunelu a je tedy obklopen jasy příjezdového pásma. Délka tohoto pásma závisí na návrhové rychlosti a má se rovnat příslušné celkové brzdné dráze. Hodnota jasu v prahovém pásmu se označuje Lth. Přechodové pásmo – je úsek tunelu na vjezdu do tunelové trouby, následující po prahovém pásmu. V přechodovém pásmu se úroveň jasu, existující na konci prahového pásma snižuje na úroveň jasu vnitřního pásma. Tento přechod musí být postupný, aby měl zrak dostatek času na adaptaci na nižší úroveň jasu. Hodnota jasu v přechodovém pásmu se označuje Ltr. Vnitřní pásmo – je vnitřní úsek tunelové trouby, následující po pásmu přechodovém. Ve vnitřním pásmu se úroveň jasu udržuje na konstantní hodnotě. Postupné snižování jasu v přechodovém pásmu nemůže zajistit úplnou adaptaci zraku. Proto je nutné ve dne ve vnitřním pásmu tunelu udržovat vyšší úroveň jasu než v noci. Hodnota vnitřního jasu ve vnitřním pásmu se označuje Lin. Výjezdové pásmo – je úsek tunelové trouby, ve kterém je vidění řidiče, blížícího s k výjezdu z tunelu, ovlivněno jasem prostoru za tunelem. Hodnota jasu ve výjezdovém pásmu se označuje Lex. Nouzové osvětlení Nouzové osvětlení je navrženo v obou jednosměrných troubách a jeho napájení je zálohováno ze zdroje nepřerušeného napájení, bude tedy uváděno do provozu okamžitě po výpadku el. sítě. Z UPS bude napájeno náhradní osvětlení (nepřerušeně), které činí cca 70% intenzity provozního osvětlení. Nouzové osvětlení je situováno na stěnách na obou stranách každé tunelové trouby 0,8 – 0,9 m nad vozovkou v intervalech cca po 12 m. Osvětlovací tělesa budou v provedení IP 65. Nouzové osvětlení nechráněných únikových cest musí zajistit minimální hodnotu osvětlenosti Em = 2 lx v ose nechráněné únikové cesty. Středový pás nechráněné únikové cesty, široký alespoň polovinu šíře této cesty musí být osvětlen minimálně na 50 % uvedené hodnoty. Poměr maximální a minimální osvětlenosti podél osy nechráněné únikové cesty nesmí být větší než 40:1. V místech únikových východů, vstupů do záchranných cest, umístění hasících prostředků a SOS skříní musí nouzové osvětlení nechráněných únikových cest zajistit hodnotu osvětlenosti Em = 5 lx, a tyto prostory budou nasvětleny přídavným reflektorem. Funkčnost nouzového osvětlení musí být zajištěna v případě požáru po dobu 120 min. Požadovaná funkčnost systému P660120 min (ZP č. 27/2006). Průběžné značení směru k únikovým východům (záchranné cesty, portály) v trase mezi záchrannými cestami je provedeno fotoluminiscenčními směrovými tabulemi s uvedením vzdáleností, ve výši osy horní značky cca 1,5 m nad únikovým chodníkem obousměrně protilehle (12 m) prostřídaně v tunelové troubě ve vzdálenosti cca 24 m. (viz. obr. 2) 98

Obr. 2 - Schéma rozmístění značek v tunelové troubě Nouzové osvětlení je rovněž instalováno v záchranných chodbách s intenzitou osvětlení min. 15 lx a v prostoru uvnitř SOS skříní. Zapínání nouzového osvětlení je automatické s možností ručního zapínání, v případě výpadku el. proudu nebo při identifikaci požáru řidícím systémem na základě iniciace systémem EPS a musí odpovídat požadavkům EN 1838. Veškeré kabelové rozvody jsou provedeny v kabeláži dle ČSN IEC 60 331 a zajišťují funkčnost po dobu minimálně 120 min (P660120), včetně nosných konstrukcí dle ZP č. 27/2006. Na okrajích chodníků jsou v intervalech do 36 m instalována oboustranně trvale svítící vodící světla. Při evakuaci tunelu slouží tato světla pro snazší orientaci osob při úniku z tunelu. Světla mají být takového typu, aby příliš nevystupovala nad úroveň chodníku a nebyla při evakuaci překážkou. Napájení nouzového osvětlení Veškeré bezpečnostní systémy, a tedy i nouzové osvětlení, jsou napájeny ze dvou na sobě nezávislých zdrojů: distribuční síť PRE, UPS a dieselagregát. Dodávka el. energie pro provoz tunelu je zajištěna ve 2. stupni, přičemž napájení bude přivedeno z rozvodny na úrovni 22 kV. Zajištění ze dvou nezávislých zdrojů dodávky el. energie je, jak již bylo uvedeno, postaveno na instalaci UPS a dieselagregátu. V případě výpadku napájecí sítě a poruchy dieselagregátu dojde k uzavření provozu v tunelu prostřednictvím proměnného dopravního značení na vjezdech do tunelu (portálech), které je napájeno z nepřerušeného zdroje napájení Vlastní zdroj napájení – záložní bateriové UPS a dieselagregáty mají takový výkon, že umožňují při totální ztrátě napětí na hlavních přívodech PRE funkčnost řídících a zabezpečovacích zařízení včetně náhradního osvětlení provoz tunelu takto: 99

• náhradní osvětlení tunelových trub, propojek a proměnného dopravního značení v tunelu ….. 30 min. • SOS skříně, radiové spojení, měření fyzikálních veličin, požární čerpadla, EPS, EZS, proudové ventilátory, ventilátory pro odvětrání záchranných chodeb …. 90 min • nouzové osvětlení tunelových trub a záchranných cest, řídícího systému, informačního rozhlasu a videodohledu … 120 min Dieselagregát je uváděn do činnosti automaticky při ztrátě napětí na hlavních přívodech el. energie ze sítě PRE. Tento dieselagregát bude napájet požárně bezpečnostní zařízení po požadovanou dobu funkčnosti – s třídou funkčnosti kabelových rozvodů min. P66090 dle ZP č. 27/2006. Dieselagregát se uvádí v činnost automaticky v případě výpadku na NN musí dle čl. 12.9.6 ČSN 73 7507 zajistit napájení požárně bezpečnostních zařízení po dobu 6 hodin při plném zatížení. Nouzové osvětlení tunelu – kabeláž musí svým provedením z hlediska funkčnosti v případě požáru odpovídat ČSN IEC 60 331 (V) - P660120 min. Při výpadku části nebo jednoho zařízení zůstanou ostatní zařízení tohoto systému funkční. Osvětlení tunelů je důležitou nedílnou součástí pro zajištění bezpečnosti v silničních tunelech, ale také podjezdech na pozemních komunikacích. Zajištění bezpečné jízdy v tunelech a podjezdech klade vysoké nároky právě na osvětlení a bez ohledů na denní dobu je pro bezpečnost důležité aby byl průjezd tunelem plynulý. S rostoucí kvalitou osvětlení roste také zraková a tedy i psychická pohoda řidiče, který tunelem projíždí. Literatura: [1]

TP 98, technické podmínky – Technologické vybavení tunelů pozemních komunikací, ELTODO EG, a.s., 2004

[2]

Indal C&EE, Technická zpráva, Projekt osvětlení tunelu Klímkovice, 2008

[3]

Přibyl, P. Janota, A., Spalek, J.: Analýza a řízení rizik v dopravě, Tunely na pozemních komunikacích a železnici, BEN – technická literatura, Praha 2008, ISBN 978-80-7300-2140-0

[4]

Bebčák, P.: Požárně bezpečnostní řešení tunelu – Silniční okruh kolem Prahy, stavba Lahovice - Slivenec

100

Statistické úvahy nad stanovením maximálního výbuchového tlaku hořlavých plynů a par podle EN 13673-1 Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 01 Praha 4 e-mail: [email protected] Klíčová slova Maximální výbuchový tlak, EN 13673-1, sekvenční postup stanovení, statistické hodnocení Úvod Zkušební norma EN [1] předpokládá při stanovení Pmax hořlavých plynů/par existenci výbuchové křivky Pvýb, i = f(ci), podle které výbuchový tlak s koncentrací hořlavé složky ci nejprve roste, aby dosáhl při určité koncentraci c0 svého maxima Pmax a následně klesal s dalším růstem koncentrace ci. Normový postup lze stručně popsat takto: - laborant zvolí v okolí předpokládané koncentrace c0 čtyři koncentrace c1, c2, c3, c4 - s každou koncentrací ci provede pět, příp. tři pokusy za podmínek opakovatelnosti s naměřením Pvýb. i, j (j = 1 – 5) a výpočtem ¯Pvýb., i (aritmet.průměr) - v okolí koncentrace ci, při které byla naměřena nejvyšší hodnota ¯Pvýb., i se provedou další měření (doporučují se koncentrace (ci – ci – 1)/2 a (ci + 1 – ci)/2, opět až s pěti opakováními - pokud se zvolené koncentrace a výsledky zkoušek chovají „méně slušně“ (less behaved data), norma doporučuje další měření - výsledkem měření je nejvyšší naměřená hodnota Pvýb., i. Norma neobsahuje podrobnější informaci/vysvětlení, ani k ní nebyl vydán podrobnější komentář se statistickým zdůvodněním taxativně stanoveného postupu měření.

101

1. Alternativní postup stanovení Pmax Na základě praktické zkušenosti se zkušební metodou [2, 3] lze doporučit následující sekvenci kroků při zkuš. stanovení: - zvolit více výchozích koncentrací ci (i = 1, 2, ...k), k>3 (je to nezbytné zejména v těch případech, kdy laboratoř nemá o látce potřebné informace) - s každou koncentrací ci provést více jak tři opakovaných zkoušek a z _

naměřených Pvýb. i, j (j = >3) vypočítat jejich aritm. průměr P výb., i _

- pokud je z bodů (ci, P výb., i) zřejmé, že koncentrace c0, při které se dosáhne Pmax, leží v intervalu (c1 – ck), proloží se naměřenými body parabola 2. stupně y(c) = A0 +A1.c + A2.c2, (1) kde y(c) je odhad výbuchového tlaku při koncentraci hořlavé složky c.

1.1 Aproximace výbuchové křivky z naměřených bodů Pro výpočty je potřebné odhadnout velikosti (hodnoty) parametrů A0, A1, A2 rovnice (1) výše. Postup je zřejmý: a) buď řešením rovnice (2) pomocí výp. techniky [2] A0 A1 = A2

k

∑c ∑c i

∑c ∑c ∑c ∑c ∑c ∑c i

2

i

2

i 2

i

3

i

3

i

_

−1

4

i

x

∑y ∑c y ∑c . y i _

i

2 i

i _

(2)

i

b) nebo výpočty xi, zi a jejich součtů S ručně, s kalkukačkou podle následujících vzorců č. 3 až 9: xi = ci – 1/k . Σci zi = ci2 -1/k .Σci2 Szx= Σzi xi

(3) (4)

Sx2 = Σxi2

(6)

Sz2 = Σzi2

(7)

(5)

102

Sxy = Σxi yi

(8)

Szy = Σzi yi

(9)

Parametry A1, A2 a A0 lze vypočítat podle následujících vzorců č. 10 -13: A1 = (Sxy . Sz2 - Szy . Szx) /(Sx2 . Sz2 – Szx2) (10) (11) A2 = (Szy. Sx2 – Sxy .Szx)/( Sx2 .Sz2 – Szx2) A0 = y¯ - (A1 . Σci)/k - ( A2 . Σci2)/k

(12)

Známe-li hodnoty A1, A2 a A0 lze řešením rovnice č. 1 ve tvaru y, (c) = 0 vypočítat koncentraci c0, při které je výbuchový tlak maximální, viz vzorec č. 13: c0 = - A1/2 A2

(13)

Výpočet Pmax je již jednoduchý podle rovnice č.14: y (c0) = A0 - A12/2 A2 + A2 . A12 /4 A22 = A0 - A12/4 A

(14)

Pro výpočet A1, A2 a A0 z naměřených bodů (ci, yi) pro i = 1,2 a 3 může být názorné též následující schema výpočtu se současně vloženými daty příkladu aplikace: Ci c1= 6

yi y1=4

-

-

c2 = 11,5

y2 =8,17

c2 - c1 = 5,5

y2 – y1= 4,17

c3 = 15,03

ci+1 - ci

yi+1 – yi

y3 = 3,66 c3 – c2 = 3,53

y3 – y2 = - 4,51

y í´ +1,i

_

( y i +1 − y i )/ci+1-ci)= 0,7582 - 1,2776

Parametry rovnice č. 1 lze v tomto případě vypočítat podle následujících vzorců č. 15-18: A2 = (y, 32 - y, 21)/( c3 -c1) = (-1,2776-0,7582(/(15,03-6) = - 0,2254 A1 = y, 21 - A2.( c1 + c2) =0,7582+ 0,2254.17,5 = 4,7035

(16)

A0 = y1 -A1x1 - A2 x12 = 4-6 . 4,7035 – 36.(-0,2254) = - 16,1066

(17)

103

(15)

c0= -A1/2. A2 =10,4337 % obj.

(18)

Výpočet Pmax z aproximační rovnice : y (c0) = Pmax = -16,1066 +49,0749 – 24,5375 = 8,43 MPa Pokud bychom aproximovali rovnici paraboly ze 4 bodů (ci, yi), z nichž např. tři budou stejné jako v předchozím příkladu a čtvrtý bude navíc, budou mít její parametry A1, A2 a A0 jinou velikost a tím i hodnoty c0 a Pmax: Jestliže budeme aproximovat parabolu ze čtyř koncentrací ci (6, 9.04, 11.5 a15.03), potom odvodíme obdobným způsobem aproximační rovnici y (c) =-19,81 + 5,66 c – 0,28 c2

(19)

Z této rovnice vychází c0 = 10,01 % obj., což je o 0,4223 % méně než ze tříbodové aproximace, zatímco Pmax= 8,50 MPa ze 4-bodové aproximace je o 0,7 MPa vyšší než ze tří bodové aproximace. 2. Základní statistické posouzení normového postupu stanovení Pmax Pokud bychom aproximovali výbuchové křivky jednotlivých výchozích koncentrací ci výše uvedeným způsobem, odvodíme n těchto křivek podle počtu opakovacích měření n, a tím i koncentrací c0i a maxim. výbuchových tlaků Pmax,i= yi, Označíme-li tyto výsledky jako y1, y2,... yn, je jejich aritm. průměr _

y = 1/n

n

∑ 1

yi

(20)

nestranným odhadem (unbiased) střední hodnoty μ. Čtverec směrodatné odchylky je odhadem rozptylu σ, viz rovnice č. 21 s 2 = 1/(n-1).

n

∑ 1

_

(yi - y )2

(21)

Je zřejmé, že variabilita tohoto odhadu klesá s rostoucím počtem pokusů n, a to úměrně (1/n½). Kdyby cílem měření bylo odhadnout střední hodnotu maxim. výbuchového tlaku, potom by z hlediska teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky musel být výslekem aritmet. průměr z n- opakování (norma požaduje n=5). Dále lze vypočítat tzv interval spolehlivosti pro μ (konfidenční interval) s předem zvolenou pravděpodobností 104

_

y ± t.s/n½

(22)

kde t je koeficient závislý na počtu pokusů a na předem zvolené pravděpodobnosti, že _ _ y - t.s/n½ ≤ μ ≤ y + t.s/n½

(23)

Lze tak s určenou mírou důvěry usuzovat, že _

μ ≤ y + t.s/n½

(24)

jako výsledek zkušebního stanovení. Jestliže výsledkem experimentu je nejvyšší z n naměřených hodnot (max. yi), neodhaduje se střední hodnota, ale μ + k σ, kde k je koeficient odvislý od počtu pokusů n (při n=5 je k=1,16). Otázkou ke zvážení je, jestli může být výsledek zkoušky realizovaný podle normy podceněn: _

• při symetrickém rozdělení výb. tlaku je pravděpodobnost, že y < μ rovna 0,5 a pravděpodobnost, že max. yi < μ se rovná 1/2n, • je-li podle normy n=5, je výchozí pravděpodobnost cca 0,03 a to je defacto horní konfidenční mez μ s koeficientem spolehlivosti 0,97 (tj. 1 -0,03). Pokud by n=4,byla by pravděpodobnost, že by y nebyla menší jak μ max rovna 0,94. Při n=3 je tato pravděpodobnost (1-1/23)= 1-0,125=0,875 s rizikem podcenění 0,125 (12,5 %), a to by zřejmě již bylo riziko nepřijatelné. 3. Závěr Jeví se potřebné shromažďovat podklady pro revizi EN 13673-1 systematickým statistickým vyhodnocováním naměřených výsledků postupem výše naznačeným. Bylo by též vhodné vypracovat komentář k dotčené normě jak pro její uživatele, tak i pro příští revizi (zřejmě je tomu stejně u dalších složitějších zkušebních norem). Použitá literatura [1] EN 13673-1 [2] DVOŘÁK, O. a kol Závěrečná výzkumná zpráva výzkumného záměru MV0K02:003 Výzkum charakteristik chování látek a materiálů při hoření nebo výbuchu pro potřebu požární bezpečnosti a požárně technických expertíz. Praha: Technický ústav PO, 2005.

105

[3] DVOŘÁK, O. a kol. Dílčí výzkumná zpráva výzkumného projektu TÚPO č. 12, DVÚ č. 5 o výsledcích řešení v r. 2007. Praha: TÚPO, 2007. [4] ANDĚL, J. Matematická statistika. Praha: SNTL,

106

Analýza a hodnotenie rizík ovplyvňujúce proces riadenia kombinovanej dopravy v SR Ing. Andrea Ferenčíková1, Mgr. Mária Ferenčíková, PhD.2 1 TU v Košiciach, SjF, KbaKP 2 VŠBM v Košiciach, Ústav ekonomickej a environmentálnej bezpečnosti Kľúčové slová: terminál, riadenie, riziko Anotácia: Človek je často krát vystavený celému radu ohrození a z nich vyplývajúcich rizík. V dôsledku zlyhania ľudského faktora (nedostatočná alebo minimálna bezpečnosť pri výkone pracovnej činnosti prípadne pôsobenia prírodných živlov v spojitosti a prepojenosti s jednotlivými procesmi logistických centier kombinovanej dopravy (KD) či prekládkových jednotiek. Zo skutočností je možné povedať, že mimoriadne udalosti, prípadne havárie v logistických centrách majú ďalekosiahle dopady na veľké finančné straty, zníženie konkurencieschopnosti, časové sklzy ako aj prestoje, atď. Cieľom príspevku je poukázať na problematiku ochrany v oblasti logistických prekladísk v priestore terminálu (ŽD, AD, LD), naznačiť možné smery riašenia tohto problému. ÚVOD Terminály a technológia kombinovanej dopravy (KD) majú rozhodujúci vplyv na KD, na zabezpečenie dostatočnej rýchlosti prepravy a tým aj konkurencieschopnosti oproti priamej cestnej preprave. Terminálom sa rozumieme vyhradené územie, na ktorom dochádza počas manipulácie s prepravovanými nákladnými jednotkami KD ku zmene druhu dopravy. Nachádza sa tu i priestor na uloženie nákladnej jednotky kombinovanej dopravy (NJ KD), často i zariadenie na plnenie, vyprázdňovanie, čistenie, opravu a údržbu týchto NJ KD. Centrum prepravy tovaru je na vymedzenom území priestorové umiestnenie terminálu a rôznych právne a hospodársky samostatných podnikov, ktoré sú činné v preprave tovaru (dopravcovia, prepravcovia), technické a administratívne zariadenia súvisiace s KD (rôzne druhy skladov, servis pre vozidlá a nákladné jednotky, čerpacie stanice pohonných hmôt, špedícia, colnica a iné) spolu s rôznymi doplnkovými službami. [6] Automobilový priemysel na Slovensku si vyžaduje v oblasti železničnej a kombinovanej dopravy dobudovanie a modernizáciu existujúcich verejných 107

terminálov a terminálov intermodálnej dopravy (tab.č.2). V krátkom čase obrovsky narastie význam integrácie dopravného systému SR s dopravným systémom SNŠ, teda západo-východné prepojenie i severo-južne prepojenie, Poľsko-Maďarsko (TINA). Slovensko musí v ďalšom období venovať mimoriadnu pozornosť rozvoju logistických centier, poskytujúcich pre automobilový priemysel komplexné logistické služby a ich integráciu s terminálmi intermodálnej dopravy. 1. Analýza terminálov a technológií kombinovanej dopravy Automobilový priemysel si vyžaduje nielen kapacita železníc, ale aj vysokú rýchlosť prepravy. Hlavnou prioritou by mala byť v železničnej doprave modernizácia koridorových tratí s cieľom rastu rýchlosti na 120 km/hod. v nákladnej doprave (JIT dodávky pre automobilový priemysel). Kombinovaná doprava v Európe prechádza v posledných rokoch veľkým rozvojom. To dokladá skutočnosť, že medzi 25 najväčšími kontajnerovými terminálmi na svete sa umiestnilo 6 významných európskych terminálov (Rotterdam, Hamburg, Antverpy, Bremerhaven, Algeciras a Gioia Tauro). V rokoch 1995 až 2006 expandovala kontajnerová doprava v celom svete v priemere s 10% medziročným nárastom. Do roku 2016 sa očakáva medziročný nárast kontajnerovej dopravy o 9%. S rozvojom tejto dopravy súvisí i gigantický nárast výstavby kontajnerových terminálov. [13] Nárast prekládky v týchto termináloch (prístavy Antverpy a Zeebrügge, ako aj holandské Rotterdam a Amsterdam i nemecké prístavy Eden, Wilhelmshaven, Nordenham, Bremerhaven, Brake, Bremen, Cuxhaven, Hamburg, Brunsbüttel, Kiel, Lübeck, Wismar, Rostock, Stralsund a SassnitzMukran.) podľa uvedenej prognózy vzrastie z 793 miliónov tón (v roku 2004) na 1658 miliónov ton (rok 2025). V tranzite sa počíta s nárastom z 279 miliónov tón na 758 miliónov ton. S nárastom prekládky tovaru súvisí i nárast prekládky v kontajnerovej doprave. Priemerný medziročný nárast prekládky je 3,6 %. Vo vývoze v námornej doprave sa ročne očakáva zreteľne rýchlejším nárastom až 4,7 % než v dovoze, kde sa očakáva nárast len 2,9 %. [13] Moderný terminál kombinovanej dopravy, nazývaný aj „terminál bez obmedzení“ by mal spĺňať nasledujúce technické požiadavky. Minimálna dĺžka manipulačných koľají vyplýva z požiadavky dohody AGTC, kde je stanovená minimálna dĺžka staničných koľají v súčasnosti 600m a v cieľovom stave 750m, ktorá umožňuje manipulovať celý ucelený vlak na jednej koľaji. Dohoda ďalej stanovuje požiadavku na možnosť prepravy všetkých druhov nákladových jednotiek, pričom treba počítať s tendenciami v oblasti vývoja hmotností a rozmerov prepravných jednotiek KD. Táto požiadavka znamená, že

108

manipulačné prostriedky musia mať minimálnu nosnosť na závesnom ráme 40 ton pri manipulácii s kontajnermi ISO A. Nevyhnutnou podmienkou úspešného fungovania terminálov by mala byť aj ich obchodná neutralita a prístupnosť pre všetkých zákazníkov. 2 Analýza rizík Analýza rizík je proces identifikovania rizík, ohodnotenia ich veľkosti a identifikácie oblastí, ktoré treba zabezpečiť ochrannými opatreniami. Cieľom analýzy rizík je: 1) Identifikovať a ohodnotiť ohrozenia, ktorým sú alebo môže byť vystavovaný objekt terminálu. 2) Odhadnúť negatívne dopady (veľkosť ujmy), ktoré môžu vzniknúť. 1) Identifikácia a ohodnotenie ohrozenia, ktorým sú alebo môže byť vystavovaný objekt terminálu ŠTRUKTÚRA: I. VONKAJŠIE PROCESY: 1. vlámanie do objektu, 2. krádež, 3. havárie, 4. prostredie - okolie, 5. živelné pohromy a katastrofy (požiar, výbuch, zemetrasenie, záplavy, zosuv pôdy a tým spôsobené poškodenie koľajových tratí, snehové kalamity), 6. nízka miera životného prostredia, 7. teroristický útok , 8. atď. II. VNÚTORNE PROCESY: I. TECHNICKÉ: 1. technicko-materiálne zabezpečenie, 2. nesprávna manipulácia pri prekladaní kontajnerov, alebo systému ROLA, 3. nedodržiavanie procesov údržby jednotlivých zariadení... II. SOCIÁLNE: 1. nedostatočný prenos informácií pri procese riadenia prepravy tovaru, 2. nedodržiavanie základných podmienok BOZP pri výkone pracovnej činnosti, 3. a iné. Cieľom hodnotenia týchto jednotlivých ohrození je v pridaní číselnej hodnoty alebo slovného ohodnotenia ku každému identifikovanému ohrozeniu.

109

2) Odhad negatívnych dôsledkov: 1. človek (zdravie a život ľudí), 2. vplyv na životné prostredie, 3. straty (finančné, materiálne, časové – prestoje).

Obr.1: Schéma pre posudzovanie rizík [1] 110

2.1 Technológia kombinovanej dopravy Technológiu kombinovanej dopravy v Slovenskej republike prevažne tvorí: 1. Technológia kombinovanej dopravy s väčšou časťou po železnici, 2. Technológia kombinovanej dopravy s väčšou časťou po ceste [6]. 1. Obslužný spôsob prevádzky prekladiska (terminálu) znamená, že vlaky začínajúce a končiace v prekladisku alebo termináli KD musia byť pripravené na manipulačných koľajach pre nakládku a vykládku pokiaľ možno v priebehu celej doby, od príchodu až do svojho odchodu. Pri krátkych skupinách vozňov môže na manipulačnej koľaji stáť aj niekoľko skupín vozňov. V prípade, že nemôže byť z dôvodu prechodne obmedzenej kapacity manipulačných koľají (nedostatok koľají) dodržaný optimálny spôsob obsluhy, nesmie pomer daného počtu došlých vozňov k vozňovej kapacite manipulačných koľají prekročiť hodnotu 1. V takomto prípade musia byť technologické časy jednotlivých končiacich a vychádzajúcich vlakov na manipulačných koľajach volené tak, aby sa maximalizovala priama prekládka a minimalizovala prekládka cez polohu aj za cenu predĺženia doby obsluhy. Pre dosiahnutie optimálnej dĺžky času pobytu vozňov na manipulačnej koľaji, t.j. času na prekládku či nakládku ale aj dostatočne dlhého času na obeh posunovacích rušňov, musí byť i spracovanie jednotlivých vlakov zodpovedajúce a časovo primerané. Takýto spôsob prevádzky vyžaduje najmä: • vytvorenie usporiadaných informačných ciest medzi dispečerským pracoviskom a službami, poskytovanými železnicou ako aj medzi agentmi (zástupcami) zákazníkov, • komplexné informácie o zásielkach, vozňových skupinách, polohe vozňov pri prekládke a vlastnom priebehu prekládkového procesu, a to jednak predbežné informácie o prehlásených (končiacich a vychádzajúcich) denných zásielkach, ako aj okamžité (on - line) informácie o aktuálnej situácii na vlaku, prekladacích priestoroch a požiadavkách zákazníkov, • spracovanie a prenos týchto informácií na jednotlivé výkonné miesta prekladiska alebo terminálu [5], [6]. Prepravu klasických vozňových zásielok môže železnica zabezpečovať sama, zatiaľ čo zásielky KD sa prepravujú najmenej dvomi druhmi dopravy. Prepravu klasických vozňových zásielok je potrebné uskutočňovať s upravenou (účelnejšou) technológiou, v kombinovanej doprave je potrebné stanoviť nové technológie, ovplyvnené okrem iného aj požiadavkami prepravcov na termínované dodávky. V oblasti technologických procesov môže dôjsť k ich ovplyvneniu aj podstatnou zmenou štruktúry vnútroštátnych prepravných a záťažových prúdov, 111

zmenou hlavných smerov medzinárodných tranzitných prepravných prúdov a zmenami v deľbe prepravnej práce medzi jednotlivými druhmi dopráv na základe fungovania trhového mechanizmu. Zabezpečenie požadovanej a konkurencieschopnej rýchlosti prepravy po železnici je jednou z prioritných podmienok. Tento cieľ je možné dosiahnuť zavedením priamych spojov medzi vybranými zriaďovacími stanicami a terminálmi. Z týchto zásad musí vychádzať koncepcia železničnej sieťovej technológie a vlakotvorby, ktorá musí zabezpečiť : • sústredenie tvorby vlakov do vybraných zriaďovacích staníc, • využívanie prostriedkov výpočtovej techniky pre potreby vlakotvorby a podkladov z Informačného strediska riadenia dopravnej prevádzky (ISRDP), • vytvorenie predpokladov pre postupné zavedenie tranzitných vlakov, • prevádzkovanie dopravy na vybranej sieti s urýchleným rozvojom nových systémov dopravy prednostných zásielok tak, aby železničná doprava zaisťovala diaľkové líniové spojenie medzi hospodárskymi centrami a cestná doprava plnila funkciu plošnej obsluhy v atrakčnom obvode (zvoz a rozvoz), • dodržiavanie technologicky potrebného času na prechod tranzitných vozňov v zriaďovacích staniciach medzi vlakmi (nadväznosť vlakov) a pri manipulácii so skupinami vozňov v nácestných staniciach • a ďalšie [5], [6]. 2. Cestná doprava zabezpečuje zvoz a rozvoz nákladných jednotiek do a z prekladiska (terminálu) KD a prístavov v rámci ich atrakčných obvodov. Na odlišných princípoch je organizovaná KD kategórie sprevádzaných prepráv označovaných RO-LA, kde cestné súpravy sú prepravované na železničných vozňoch so zníženou podlahou. Tieto prepravy majú vypracovanú vlastnú technológiu nezávislú na technológii prepravy kontajnerov, výmenných nadstavieb a cestných návesov. Obsluha atrakčného obvodu cestnou dopravou je zabezpečovaná a riadená z prekladiska (terminálu) KD, kde sú k dispozícii všetky potrebné informácie o dobehu nákladných jednotiek železničnou a vodnou dopravou ako aj všetky požiadavky od prepravcov v danom atrakčnom obvode. Prepravcovia môžu uplatňovať svoje požiadavky na: • pristavenie prázdnej nákladnej jednotky určenej na nakládku, • odvoz naloženej nákladnej jednotky od prepravcu do prekladiska (terminálu) KD alebo priamo príjemcovi, • odvoz prázdnej nákladnej jednotky do terminálu KD alebo k inému prepravcovi na nakládku. 112

Výhodou intermodálnej dopravy tohto systému prepravy je preprava kusových, paletizovaných alebo voľne ložných tovarov v univerzálnych prepravných jednotkách pri kombinácii viacerých druhov prepráv bez nutnosti nakladania alebo vykladania tovaru z dopravných prostriedkov. Kombinuje výhody flexiblity a rýchleho premiestnenia tovaru, vyzdvihuje ekologický rozmer dopravy a minimalizuje zásahy dopravy na životné prostredie. Tieto skutočnosti sú dôvodom na zvýšený záujem o rozvoj a prevádzku železničnej kombinovanej dopravy. Ročne sa prepraví cca 1 mil. ton týchto výrobkov ročne. Záver Na Slovensku je dnes ťažiskovým systémom kombinovanej dopravy kontajnerový prepravný systém (KPS). Tento najrozvinutejší systém v Európe využíva aj u nás najpoužívanejšie nákladné jednotky KD - veľké kontajnery typu ISO radu. Tieto kontajnery sú celosvetovo štandardizované a využívajú širokú paletu univerzálnych i špeciálnych kontajnerov. Okrem mnohých nesporných výhod intermodálnej dopravy tohto systému prepravy je preprava kusových, paletizovaných alebo voľne ložných tovarov v univerzálnych prepravných jednotkách, ako aj využívanie týchto typov kontajnerov pri kombinácii viacerých druhov prepráv bez nutnosti nakladania alebo vykladania tovaru. Niektoré problémy samozrejme však nezvratne postihli oblasť vývoja a výroby novších typov kontajnerov, ktoré sa snažia lepšie vyhovieť špecifickým podmienkam ako tie predchádzajúce. Zmenou infraštruktúry, vybudovaním a modernizáciou nových prekladísk sa zvyšujú aj možnosti pôsobenia vzniku rizík (MU, havárie), v dôsledku zlyhania procesov, techniky alebo ľudského faktora. Pre každý terminál je nevyhnutné prijímať adekvátne ochranné opatrenia včas, na zabránenie akýchkoľvek ohrození, či už katastrofických alebo veľkých pri prijímaní, zlepšovaní a modernizácií oblastí terminálu. Nemusí potom dôjsť k trom najväčším dôsledkom pre ich rast a prosperitu a to: • straty na zdraví a životoch ľudí, • oslabením stavu životného prostredia neprijatím včasných opatrení, • finančným stratám a časovým sklzom v rámci logistického priebehu tovaru od dodávateľa ku odberateľovi Vzhľadom na skutočnosť, že na Slovensku je už vybudovaná sieť prekladísk a terminálov kombinovanej dopravy, predpokladá sa i u nás postupné zvyšovanie množstva prepravovaného tovaru systémom výmenných nadstavieb a zlepšenie procesu riadenia pri prijímaní preventívnych a represívnych opatrení. 113

Literatúra: [1] STN EN 1050: Bezpečnosť strojov. Princípy posudzovania rizika, str.7. [2] Šotek, Hrnčiar: Technologické procesy v doprave a spojoch, ŽU, Žilina 1997. [3] KOMBINOVANÁ PREPRAVA, Materiály ZSSK Cargo Slovakia a.s., DNP, Železničná 1, 041 79 Košice [4] TKD DOBRÁ, Interné materiály ZSSK Cargo Slovakia a.s., DNP, sekcia kombinovanej dopravy, Bratislava [5] VOLESKY, K. a kol.: Kombinovaná doprava. ES VŠDS, Žilina 1995 [6] ZÁLEŽÁK, M.: Technológia v prístavoch a prekladiskách. ŽU/EDIS, Žilina, 2000, 52 s. [7] http://www.telecom.gov.sk/index/index.php?ids=15211 [8] www.telecom.gov.sk/index/open_file.php?file=europzal/OEZ/ COM370_2001.pdf [9] www.dnoviny.cz> Kombinovaná doprava: HOREČNÝ, M., POKORNÝ, J.: Terminál kombinovanej dopravy Dobrá je novou vstupnou bránou do Európskej únie, 26.10.2005 [10] www.telecom.gov.sk > doprava / kombinovaná doprava/ Kombinovaná doprava v SR, 11.05.2005 [11] www.telecom.gov.sk> Aktualizácia koncepcie rozvoja kombinovanej dopravy s výhľadom do roku 2010, Dopravná politika Slovenskej republiky do roku 2015 [12] www.zscargo.sk [13] www.europa.sk/dokumenty/ispa/nar_strategia_ispa_dopr.doc

114

Analysis of the influence of fire source location on temperature distribution in the compartment Jerzy Gałaj, Jolanta Zowada The Main School of Fire Service 52/54 Slowackiego St., 01-629 Warsaw, Poland e-mail: [email protected] Abstract The results of the tests of a full-scale fire in a single closed unventilated compartment are presented in this paper. The main objective was to analyze the influence of a fire source location on the temperature in the selected measuring points of the compartment during fire occurrence. A flammable material polyurethane foam often used as component of furniture was tested. Three different fire source locations were examined: centre, side-wall and corner location. The conclusions based on the performed experiments especially considering evacuation conditions due to critical values of temperature were formulated. From fire safety point of view, the most critical situation (maximum value of temperature, the shortest time of evacuation, the fastest rate of temperature increase) during the fire with the source located in the corner of the compartment occurred. In case of the side-wall and centre locations similar results were obtained. Moreover, no significant wall – effect on the fire process was noticed. Keywords: fire, full-scale fire, test of fire, internal fire, evacuation conditions, source of fire. Introduction One of the important problems of fire safety is determination of the temperature values at different heights of the compartment during the fire of various flammable materials. It is well known that these values depend on the location of a fire source. In the literature some results of the full-scale fire experiments are available. However, most of these studies are focused on the observation of the fire parameters in order to validate some commonly used fire models such as CFAST or FDS or to investigate the fires previously occurred [1-3,5-8]. As an example Dembsey et al. (1995) performed full-scale fire experiments using different burner locations such as compartment centre and compartment side-wall as one of the elements of fire zone model validation process. Ceiling jet temperatures, surface heat fluxes and heat transfers coefficients have been analyzed. These studies have demonstrated the effect of 115

the burner location on the ceiling jet. Generally, the highest values of the maximum temperatures and heat transfer coefficients in case of side-wall location have been shown [1]. However, the problem concerning the influence of the fire source location on the temperature distribution in the compartment has been not yet investigated in detail, therefore it was suggested that some additional studies are required. The main objective of this study was to evaluate the influence of the fire source location on the distribution of temperatures in the examined small unventilated compartment. The obtained results were analyzed taking into account fire safety standards. Materials and methods The following three different locations of the fire source in the compartment were analyzed during the experimental sessions: (1) centre, (2) corner and (3) side-wall (fig. 1). The temperatures were measured by a set of hundred thermocouples uniformly distributed in the compartment. The measured analog values were processed by special analog-digital converters, which outputs were saved in the computer memory every 7 seconds. The fire tests were conducted using polyurethane foam (PUF) as a flammable material commonly applied for the furniture production. The results obtained during the experiments gave a possibility to compare the temperatures on different height levels for the selected thermocouples tree (e.g. closest to fire source) as well as the temperatures at the specified level for different thermocouples trees. Some parameters like maximum temperature value (tmax), time corresponding to maximum temperature (τt), minimum critical time (τmin), maximum critical time (τmax) and average temperature increase rate (vt) were applied for the analysis of the results. τmin denotes time at which temperature reaches 60°C and τmax time at which temperature decreases below 60°C. According to [4] and taking into account short time of staying people in the compartment the temperature of 60°C is assumed as a critical value in the fire safety.

116

Fig. 1. Fire test compartment plan view showing specified locations of fire source Experimental setup Full-scale compartment fire experiments were performed in a special cabin (2.5m x 2.5m x 2.8 m) with two walls made of fire-resistant glass and two other covered with the wall ceramic tiles. The compartment had a single doorway, 0.80 m wide and 2.0 m high, centred on the front wall and controlled horizontal ventilation system mounted below the ceiling. During the fire the door were closed and ventilation system was off. In the compartment 100 thermocouples type TP 201K-300-15 were installed. Table 1 shows the technical data. The thermocouples were mounted on 20 additionally loaded vertical steel wires, 5 at each wire. The horizontal and vertical displacement of thermocouples is shown in fig. 2. Thermocouples attached to each wire were mounted at the same heights: 0.8 m (level 1), 1.5 m (level 2), 2.0 m (level 3), 2.5 m (level 4) and 2.7 m (level 5). Thermocouples situated near the fire source were steel coated, while the rest was isolated with a plastic.

117

Table 1. Technical data of TP 201K-300-15 Parameter Thermo-element Cover material Diameter Maximum measured value Length Length of compensative line Accuracy

Value NICr-NiAl (K) Inconel (T,J,K) 0.5 mm 900 °C 300 mm 1.5 m 1.5 °C for the range -40 – 375 °C

Fig. 2. Location of thermocouples in the compartment (plan view and end elevation)

118

Fig. 3. The scheme of the measuring system The scheme of the experimental measuring system is shown in fig. 3. The analog output signals from thermocouples were converted into digital form by ADAM-4019 (Advantech). Afterwards the digital signals were collected by a communication unit ADAM 4250 and transmitted to the main computer via serial port RS 232. The obtained data were saved and converted to MS Excel format using standard software ADAM VIEW. Due to the software restrictions a sampling time of 7 seconds was applied. Experimental procedure Three experiments with full-scale compartment fire using PUF in a form of stack including 5 panels (50 cm x 50 cm x 5 cm) were conducted. A view of PUF stack before ignition located in a centre of the compartment is shown in fig. 4. The only difference between the replicated experiments was location of the fire source. As mentioned before in the first case it was a centre of the compartment, corner in the second case and side- wall location in the third case. A match was the ignition source. A flame moved very quickly from the corner to the centre of the material. After few minutes flames enveloped all stack. A view of the burning stack is shown in fig. 5.

Fig. 4. PUF stack before the ignition

Fig. 5. PUF stack a few minutes after ignition 119

Results and discussion The results of the experiments demonstrated that the applied sampling time of 7 seconds was sufficient to observe changes in temperature during the analyzed fire. Selected results obtained during the experiments were presented in fig. 6 to fig. 11. The critical value of temperature was signed by the horizontal red line. While, table 2 to table 4 show some parameters estimated based on the experimental results. t,

200

C 180

o

160 140

corner (16,5)

120

wall (8,5)

100

centre (10,5)

80 60 40 20 0 0

200

400

600

800

1000

1200

time, s

Fig. 6. Temperatures below ceiling (level 5) measured by thermocouples 10.5; 16.5 and 8.5 (nearest fire source) during fire tests with three different fire source locations t, o

260

C 240

220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

centre (10,3) corner (16,3) wall (8,3)

0

200

400

600

800

1000

1200

time, s

Fig. 7. Temperatures at a height 2.0 m measured by thermocouples 10.3; 16.3 and 8.3 (nearest the fire source) during fire tests with three different fire source locations

120

t, o

C

100 centre (4.3) corner (4.3)

80

wall (4.3) 60

40

20

0 0

200

400

600

800

1000

1200

time, s

Fig. 8. Temperatures at a height 2.0 m measured by thermocouple 4.3 (away from the fire source) during fire tests with three different fire source locations

t, o

C

120 centre (2.3)

100

corner (2.3) wall (2.3)

80 60 40 20 0 0

200

400

600

800

1000

1200

time, s

Fig. 9. Temperatures at a height 2.0 m measured by thermocouple 2.3 (away from the fire source) during fire tests with three different fire source locations

121

tśr, 80 o C 60 centre corner 40

wall

20

0 0

200

400

600

800

1000

1200

time , s

Fig. 10. Average temperatures at a height of 1.5 m measured by thermocouples installed on the level 2 (from 1.2 to 20.2) during fire tests with three different fire source locations

tśr, 100 o C

centre

80

corner wall

60 40 20 0 0

200

400

600

800

1000

1200

time , s

Fig. 11. Average temperatures at a height of 2.0 m measured by thermocouples installed on the level 2 (from 1.3 to 20.3) during fire tests with three different fire source locations

122

Table 2. The values of tmax, τt, vt, τmin and τmax for centre, corner and side-wall locations of the fire source (TC – number of thermocouple) Location of the v t, τmin τmax tmax τt o o fire source (s) ( C/s) (s) ( C) TC (s) TC TC 1) Centre 140 10.3 229 1.0 141 10.5 403 9.4 Corner 240 16.3 168 2.2 81 16.3 638 16.1 side-wall 160 8.5 296 0.7 168 8.52) 511 1.4 1) the same value for thermocouple 5.5 also was observed 2) the same value for thermocouples 1.5 and 5.5 was observed Table 3. The values of tmax, τt, vt, τmin and τmax for centre, corner and side-wall locations of the fire source determined for thermocouple 4.3 (at a height of 2.0 m) Location of the fire source Centre Corner side-wall

tmax (oC) 92 81 87

τt (s) 269 229 323

vt ( C/s) 0.56 0.48 0.40 o

τmin (s) 180 152 248

τmax (s) 337 293 425

Table 4. The values of tmax, τt, vt, τmin and τmax for centre, corner and side-wall locations of the fire source determined for thermocouple 2.3 (at a height 2.0 m) Location of the fire source Centre Corner side-wall

tmax (oC) 98 95 110

τt (s) 262 235 309

vt ( C/s) 0.49 0.57 0.51 o

τmin (s) 166 154 206

τmax (s) 374 323 475

Table 5. The values of tmax, τt, vt, τmin and τmax for centre, corner and side-wall locations of the fire source determined for average temperatures at a height of 2.0 m Location of the fire source Centre Corner side-wall

tmax (oC) 94 81 82

τt (s) 262 242 343

123

vt ( C/s) 0.52 0.50 0.41 o

τmin (s) 175 168 234

τmax (s) 356 296 415

It can be seen from table 2 that during the experiments the highest value of maximum temperature (240 oC) was obtained in the case of the corner location of the fire source (see also fig. 7). This value was measured by TC 16.3 installed at a height of 2.0 m. While, the values of maximum temperature in two other cases were: 160 oC measured by TC 8.5 (a side-wall fire source location) and 140 oC measured by TC 10.3 (a centre fire source location) (see also fig. 6). Additionally, the shortest time of reaching the maximum temperature was 168 s for the fire source situated in the corner. In case of fire source located in the centre and side-wall it was significantly longer 229 s and 296 s, respectively. The observed rate of temperature increase during the fire occurrence was the highest for the test with the fire source in the corner of compartment (2.2 o C/s). In the other two cases the rates were over two times lower (1.0 oC/s for the centre and 0.7 oC/s for side-wall locations). The results demonstrated that the time of exceeding of critical temperature (60 C), was the shortest during the fire with corner location of the flammable material (81 s). The times for remaining locations were considerably longer, 141 s for centre location and 168 s for side-wall location. While, the time of decreasing of temperature below critical value also was the longest (638 s) in case of the “corner” location. o

Taking into account arithmetic mean of temperature measured by all thermocouples placed at a height of 2 m (the assumed maximum vertical size of compartment, where people can stay), the maximum temperature of 94 oC (262 s after ignition) was observed for the centre location of the fire source. In other cases these temperatures were similar and slightly lower (about 82 oC) (table 5). It can be noticed that the temperature increase rates of the estimated average at a height of 2 m were practically the same (about 0.5 oC/s) for the “centre” and “side-wall” cases. While, in case of the corner location it was slightly lower about 0.41 oC/s (table 5). The results demonstrated that the maximum time needed for people evacuation from the compartment, estimated based on the average temperature at a height of 2 m was 168 s for “corner” test, 175 s for “centre” test and 234 s for “side-wall” test (see tab. 5). These values correspond to the values of the times included in table 3 and table 4, which take into consideration the evacuation way along the wall of the compartment far away from the fire source. Time of possible evacuation is a bit shorter (154 s) in the “corner” test, while is a little longer in two other cases (180 s for “centre” location and 248 s for “sidewall” location).

124

General conclusions and final remarks Full-scale compartment fire experiments using PUF as a flammable material showed that a change of the fire source location in a closed unventilated compartment has a significant influence on the temperature distribution in this compartment. Moreover, it reflects the differences in the maximum time needed for people evacuation. Based on the obtained results it was concluded that the highest danger for the people and environment (the highest local temperature and rate of its increase, the shortest evacuation time and the longest „return“ time) is in case of the fire with the flammable material located in the corner of the compartment. It could be explained by a more intensive combustion due to the proximity of two walls. The warmer air flew along the walls, reflected off the ceiling and returned back to flammable material in the form of so called „feedback energy“, which accelerated pyrolysis process. Taking this phenomenon into account it would be expected that the “side-wall” case is more dangerous for people than the “centre” case. However, the obtained results didn’t confirm it. Similar results for both centre and side-wall locations were obtained. Therefore, it was concluded that the effect of the one wall can be negligible. Moreover, one of the analyzed parameters τmin, corresponding to the evacuation time was even shorter for the “centre” case (141 s). This tendency was even more evident, when comparing the average temperatures at a height of 2 m. The conducted studies showed that while considering only temperature distribution in the compartment (other factors such as toxic gases were not included in this paper) the fire with flammable material located in the corner of the compartment is the most dangerous from the people safety point of view. While, the remaining analyzed locations of the fire source (centre and side-wall) give similar results. Additionally, it was suggested that the applied measuring system can be successfully used for the measurement of some other parameters such as oxygen concentration, carbon monoxide and dioxide as well as optical smoke density. References [1] Dembsey, N., Pagni, P., Williamson R.: Compartment Fire Experiments: Comparison with Models, Fire Safety Journal, vol. 25, 1995, pp. 187-229. [2] Haynes, G., Morris, M.: Investigation of a Multiple Fatality Dormitory Fire at Seton Hall University, Proceedings of International Conference INTERFLAM 2007, London, 2007, pp. 1205-1216. [3] Hoffmann, A., Knaust, Ch., Beard, A.: Hazardous Fires in Children’s Rooms Experimental and Numerical Investigation with Comparison to Real

125

Cases, Proceedings of International Conference INTERFLAM 2007, London, 2007. [4] Sawicki, T.: Some factors dangerous for firemen during fire, Work Safety vol. 7-8, Warsaw, 2004, pp. 35-38 (in polish). [5] Spearpoint, M., Mowrer, F., McGrattan, K.: Simulation of a Compartment Flashover Fire Using Hand Calculations, Zone Models and a Field Model, Proceedings of 3rd International Conference on Fire Research and Engineering, October 4-8, 1999, Chicago, pp. 3-14. [6] Tinaburri, A., Ponziani, F.: Modeling Issues for the Fire Dynamics Reconstruction in a Two Room, Single Story, Setup, Proceedings of International Conference INTERFLAM 2007, London, 2007, pp. 14511460. [7] Wang, Z., Jia, F., Galea, E., Patel, M.: Predicting Toxic Species Concentrations in a Full-scale Vitiated Fire, Proceedings of International Conference INTERFLAM 2007, London, 2007, pp. 1047-1058. [8] Zhang, J., Colbert, M., Nereid, J., Hagen, M.: Heat Impact and Flame Heights from Fires Generated in Single Burning Item Tests, Proceedings of International Conference INTERFLAM 2007, London, 2007. [9] Zowada, J.: Investigation of the Influence of Flammable Material Position on the Temperature Distribution During Room Full-scale Fire Test, Master Thesis, The Main School of Fire Service, Warsaw, 2008 (in polish).

126

Fire Fighting Water Retention Dr. Dipl.-Ing. Zuzana Giertlová Technische Universität München Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik Arcisstraße 21, D-80333 München E-mail: [email protected] Dipl.-Ing. Martin Siebert Leiter Werkfeuerwehr - Vorbeugender Brandschutz und Notfallmanagement InfraServ GmbH & Co. Gendorf KG Industrieparkstraße 1; D-84508 Burgkirchen Doc. RNDr. Iveta Marková, PhD. Technická univerzita, Drevárska fakulta, Katedra poziarnej ochrany T. G. Masaryka 2117/24; SK-96053 Zvolen Key words: fire fighting water, water endangering materials, storage of dangerous materials Introduction A fire always affects the environment. Toxic remains of fire, contaminated fire fighting water and leak of water endangering materials can result in a contamination of water and ground. In case of a fire during the production process or while storing dangerous materials contaminated fire fighting water can cause consequential damages of ground or surface water. For this reason in Germany the operator of chemical plants has to take measures to hold back contaminated fire fighting water. Regulations for the necessary size of the hold back reservoirs of the fire fighting water for stores with hazardous materials (Richtlinie zur Bemessung von Löschwasser-Rückhalteanlagen bei der Lagerung von wassergefährdenden Stoffen – LöRüRl) Caused by the fire at Sandoz in November 1986 and the massive damage to the river Rhine by contaminated fire fighting water, regulations for a safe environmental storage of dangerous materials were formulated. The Regulations contain requirements as to the storage of water endangering materials regarding the dimensions of fire fighting hold back reservoirs. The following individual fire protection measures of storages are taken into consideration: 127

-

constructional measures and facilities detection and notification of fires mobile and stationary fire fighting equipment administrative measures such as storage facility rules, fire prevention plans - well trained and equipped fire brigade that are familiar with special aspects of the storage (e.g. pesticide store)

According to the regulations the size of fire fighting water hold back reservoirs should take into account the following parameters: - hazard to water of the substances stored - readiness of the fire brigade - fire protection infrastructure (fire detection system, fire extinguishing system) - area of storage facility section - height of stored goods, storage density and storage quantity - nature of storage facility – open air, indoors The Regulations are applicable for stores with water endangering materials: - water hazard class 1 (“WGK 1”; low hazardous to waters for example HCl) by more than 100 ton in a storage section - water hazard class 2 (“WGK 2”; hazardous to waters; for example diesel) by more than 10 ton in a storage section - water hazard class 3 (“WGK 3”; severely hazardous to waters; for example petrol) by more than 1 ton in a storage section In case of smaller quantities there is no requirement to apply these regulations and hold back reservoirs are not necessary. Technical facilities or the fire fighting water retention Fire fighting water hold back reservoirs are open or closed basins and rooms which can take up contaminated water until the regular disposal. There can be structural or technical / organisational measures. Structural measures are for example: - basins outside of the building, for water draining off without a pump system - use of the waste-water discharge conduit - waterproof design of the storage room floor as a reservoir with thresholds, canals and ramps

128

Technical / organisational measures are for example automatically or manually operated release systems – barriers and mobile systems such as gullyshutting and sealing cushions. Conclusions The design of fire sections, the amount of stored goods, as well as precautions to hold back contaminated fire fighting water are a part of emergency regulations relating to hazardous materials and an improvement of industrial alarm and danger prevention plans. The regulations for the necessary size of the hold back reservoirs of the fire fighting water for stores with hazardous materials (Richtlinie zur Bemessung von Löschwasser-Rückhalteanlagen bei der Lagerung von wassergefährdenden Stoffen – LöRüRl) are, in Germany, a part of official building regulations. These regulations are applicable for the storage of water for hazardous materials, but not during the production process, in filling plants or when using chemical materials. Characteristics of materials, which appear first in the case of a fire, are also not taken into consideration by these regulations.

129

Ploché střechy s foliovou hydroizolací v požárně nebezpečném prostoru Ing. Pavel Hanzlík ČVUT v Praze Thákurova 7, 166 29 Praha 6 – Dejvice Klíčová slova Hodnocení plochých střech - Classification of flat roof, foliové systémy foil systeme, praxe - practice Abstrakt Příspěvek přibližuje problematiku foliových plochých střech v požárně nebezpečném prostoru, která bývá často opomíjena. Vedle nových postupů zkoušek a norem při hodnocení plochých střech, ukazuje i na příklady z praxe. Abstract In this paper questions of foil flat roofs is solved in term of fire dangerous area. New procedures of tests and new norms are specified for classification of flat roof and the practical examples are mentioned. ÚVOD Foliové hydroizolační systémy u nás začaly vznikat už koncem šedesátých let. Přesto nebyly během této doby uspokojivě vyřešeny jejich spoje ani detaily. Problémy s realizací se přenesly i do let devadesátých, kdy k nám začalo proudit velké množství výrobků ze zahraničí. Sebelepší materiál byl tak díky neproškoleným pokrývačům a nedostatečné odborné fundovanosti projektantů znehodnocen a leckdy použit i do míst, pro které nebyl určen – např. do požárně nebezpečného prostoru. Jelikož požární bezpečnost se v současné době dostává stále více do popředí, je nutno takto realizované střechy znovu posuzovat a případně navrhnout pro ně vhodný způsob sanace. POŽADAVKY NA HODNOCENÍ STŘECH V současné době hodnocení střech předpokládá zkoušení a klasifikaci jen podle evropských norem. Dnem 31.12.2007 skončilo tzv. přechodné období, kdy bylo možné používat hodnocení podle ČSN i podle ČSN EN. Od 1.1.2008 je v ČR požadována u střech klasifikace podle evropských norem. Střechy jsou z požárního hlediska hodnoceny ze spodní a pokud se jedná o střechu v požárně nebezpečném prostoru, tak i z vrchní strany. U střech je možno shrnout požadavky na jejich hodnocení podle těchto hledisek:

130

a) požární odolnosti, b) chování střech při působení vnějšího požáru, c) reakce na oheň. Požární odolnost Základními normami pro hodnocení požární odolnosti je zkušební norma ČSN EN 1365-2 (r. 2000) a klasifikační norma ČSN EN 13501-2 (r. 2004). Při zkouškách se sledují mezní stavy (R – nosnost konstrukce, E – celistvost konstrukce, I – tepelná izolace konstrukce, W – tepelná radiace z povrchu), charakterizující požadavky a účel dané konstrukce. Výsledkem zkoušky je hodnota požární odolnosti v minutách (15, 20, 30, 45, 60 …), dosažená při nepřekročení stanovených mezních hodnot R, E, I, W. Chování střech při působení požáru Základem pro hodnocení tohoto hlediska je zkušební norma ČSN P ENV 1187 (r. 2002) a klasifikační norma ČSN EN 13501-5 (r. 2006). Zkušební norma obsahuje 4 zkoušky a to: zkouška 1 – hořící hranička, bez větru zkouška 2 – hořící hranička + vítr zkouška 3 – hořící hranička + vítr + radiace zkouška 4 – hořící plynový hořák + vítr + radiace Pro potřeby ČSN 73 08.. byly z této normy akceptovány pouze zkoušky 1 a 3. Zkouška 1 je požadována pro střechy mimo požárně nebezpečný prostor, zkouška 3 je požadována pro střechy v požárně nebezpečném prostoru. Proto za vyhovující je požadována klasifikace: BROOF (t1) – mimo požárně nebezpečný prostor, BROOF (t3) – pro požárně nebezpečný prostor. Do konce roku 2007 se zkoušky prováděly podle zkušebního předpisu ZP 2/1991, vydaného PAVUS Praha, a.s. Předpis obsahoval 2 zkušební metodiky: - Zkouška B pro střechy mimo požárně nebezpečný prostor, - Zkouška A v požárně nebezpečném prostoru. Výsledkem bylo zjištění, zda střešní plášť šíří nebo nešíří požár v daném prostoru. V projektových normách byly prostřednictvím ČSN 73 0810, tj. od roku 2005 požadavky na hodnocení: - zkouškou A nahrazeny požadavkem na třídu BROOF (t3), - zkouškou B nahrazeny požadavkem na třídu BROOF(t1).

131

Přechodem z hodnocení střešního pláště podle ZP 2/1991 (zkouška B) na hodnocení třídou BROOF (t1) se nemění a zůstává v platnosti to, že střešní plášť třídy BROOF (t1) může být použit mimo požárně nebezpečný prostor v souvislé ploše a nemusí být dělen na plochy menší než 1500 m2. Reakce na oheň Základními normami jsou zkušební normy ČSN EN ISO 1182 (r. 2003) Zkouška nehořlavosti, ČSN EN ISO 1716 (r. 2003) – Stanovení spalného tepla ČSN EN 13823 (r. 2003). - Vystavení tepelnému účinku jednotlivého hořícího předmětu, ČSN EN ISO 11925-2 (r. 2003) – Zkouška malým zdrojem plamene a klasifikační norma z roku 2007: ČSN EN 13501-1. Zkušební normy se používají v závislosti na druhu a složení stavební hmoty nebo výrobku. Pro zkoušení výrobku se volí některá z uvedených zkušebních metodik nebo jejich kombinace v závislosti na složení výrobku a třídy, do které může být klasifikován. Klasifikační norma byla vydána v roce 2003 a toto vydání bylo nahrazeno novým v roce 2007. ČSN EN 13501-1 zavádí 7 klasifikačních tříd pro 3 typy výrobků. Třídy se liší indexy: • A1, A2, B, C, D, E, F (výrobky mimo podlahovin – platí i pro střechy), • A1fl, A2fl, Bfl, Cfl, Dfl, Efl, Ffl (podlahoviny), • A1L, A2L, BL, CL, DL, EL, FL (lineární výrobky, izolace potrubí). K těmto třídám je pro úplnou klasifikaci ještě připojena doplňková klasifikace. Tou se označuje, zda při zkoušce odkapávají nebo odpadávají hořící částice (d) a zda dojde k uvolňování kouře (s). Doplňková klasifikace není dosud rozšířena a ani důsledně požadována. STŘECHA V POŽÁRNĚ NEBEZPEČNÉM PROSTORU Kolem hořícího objektu vzniká požárně nebezpečný prostor, ve kterém je nebezpečí požáru sáláním tepla nebo padajícími částmi konstrukcí hořícího objektu. Je – li objekt členitý se střechami v různých výškových úrovních, objekt s ustupujícími podlažími apod., je většinou nutno navrhovat skladbu střechy v požárně nebezpečném prostoru. V tomto prostoru musí být střešní plášť (popř. jeho část) z konstrukcí druhu DP1, nebo se musí prokázat, že střešní plášť nešíří požár a brání vznícení hořlavých částí konstrukce (zkouška na třídu BROOF (t3)). V tabulce (Tab.1) jsou uvedeny dva různé typy hydroizolačních folií, splňující tuto třídu.

132

Tab.1 – Některé vlastnosti hydroizolačních folií určených pro požárně nebez. prostor parametry výrobce typové označení použití vložka tloušťka [mm] Faktor difúzního odporu barevné provedení snášenlivost s dehty

typ folie Fatra, a.s. RENOLIT Belgium N.V. Fatrafol 810 Alkorplan 35 176 mechanicky kotvená mechanicky kotvená PES tkanina PES tkanina 1,20; 1,50; 1,80; 2,00 1,20; 1,50 21000 18000 sv. šedá, tm. šedá, šedá (základní provedení) oranžová, červená, modrá, šedozelená ne ne

Do požárně nebezpečného prostoru lze použít i střešní plášť vyhovující zkoušce na třídu BROOF(t1) za předpokladu, že je přes vrchní krytinu uložena souvislá vrstva z nehořlavých materiálů v minimální tloušťce 40 mm – např. posyp z drceného kameniva, kačírek, betonové, keramické dlaždice na sraz nebo zemina u zelených střech. Jakákoliv skladba ploché střechy použita v požárně nebezpečném prostoru musí být odzkoušena. V České republice tyto zkoušky dělá kancelář PAVUS (Obr. 1; Obr. 2).

Obr. 1 – Průběh zkoušky folie Alkorplan 35 176

Obr. 2 – Zkouška s ochrannou vrstvou kačírku

FOLIOVÉ STŘEŠNÍ SYSTÉMY V PRAXI Příklad 1. –Rodinné domy v Jablonci nad Nisou Řadové rodinné domy z roku 1990 na svažitém pozemku byly řešeny jako nízkopodlažní s plochou střechou s foliovou hydroizolací EPDM Novatan-vk

133

(direkt), která byla provedena během rekonstrukce v roce 1995. Střechy mají následující skladbu: • • • • • •

hydroizolace Novotan-vk přilepený pásem, živičné pásy Sklobit, asfaltová lepenka, záklop ze smrkových prken tloušťky 24 mm, vzduchová mezera mezi fošnami 70/270 mm v osové vzdálenosti 700 mm, zavěšený podhled s vápennou omítkou.

Obr. 3 – Pásové okno u rodinného domu s vyšší střechou Díky terénu jsou střechy výškově odstupňovány. Střecha „A“ je oproti nižší střeše „B“ převýšena o 1,1 m. V této převyšující stěně je ve výšce 300 mm nad střechou „A“ umístěn prosklený pás z drátěného skla prostřídaný rozkládající se překližkou (Obr. 3). Z požárního hlediska je rozhodující vymezení požárně nebezpečného prostoru v důsledku přiléhajících nebo sousedních stavebních konstrukcí. V tomto případě se jedná o vymezení požárně nebezpečného prostoru vlivem přiléhající svislé stěny.

134

Obr. 4 – Vyznačení odstupové vzdálenosti na výkrese S ohledem na skladbu střechy se konstrukční systém objektu smíšený, výpočtové požární zatížení bylo stanoveno dle ČSN 73 0802 na pv = 40 kg/m2. Odstupová vzdálenost „d“ a požárně nebezpečný prostor byl stanoven z hlediska sálání tepla pro dvojici pásových oken (2x okno 350 x 3400mm) z technických místností rodinného domu, které mají přímou návaznost na nižší střešní plášť „B“ sousedního rodinného domu se střešní krytinou Novotan-vk. Zasklení pásových oken je sice provedeno z drátoskla, ale z hlediska celkového konstrukčního řešení oken nelze uvažovat jejich požární odolnost a plocha oken je tak uvažována jako zcela požárně otevřená. Na základě těchto skutečností vychází odstupován vzdálenost pro jedno pásové okno d = 4,7 m (Obr. 4). Střecha se částečně nachází v požárně nebezpečném prostoru a protože nechráněná střešní folie Novatan-vk dle zkoušek A a B v PAVUSu nemůže být použita do požárně nebezpečného prostoru, je nutno navrhnou novou skladbu. Nový střešní plášť musí mít atestaci do požárně nebezpečného prostoru (Tab. 2) Tab. 2 – Varianty nové skladby foliové střechy varianta 1 - PVC-P folie Alkorplan 35 176 - minerální vláknité desky tl. 50 mm - dřevotřískový podklad

varianta 2 - PVC-P folie Fatrafol 810 - minerální vláknité desky tl. 60 mm - parotěsná folie Fatrapar E (není nutná, ale je uvedena v protokolu požární zkoušky) - dřevotřískový podklad 135

Problémem však zůstává statické posouzení nosné střešní konstrukce. Po četných haváriích byla norma ČSN P ENV 1991-2-3 upravena změnou Z3, podle které je nutno při zatížení sněhem uvažovat hodnotou 4,0 kN/m2 oproti původním 1,5 kN/m2. Pro nové nahodilé zatížení nevyhovuje ani původní konstrukce objektů a proto bude nutné během sanace stávající dřevěné nosníky zesílit příložkou, a to přidáním fošny tloušťky 30 mm. Příklad 2. – Administrativní a skladový objekt v Ledči nad Sázavou Objekt sestává ze dvou výškových úrovní střech s následující skladbou: • • • • •

Novotan 1,2 mm (nikoli typu vk) kotvený mechanicky, geotextilie, pěnový polystyren 2 x 80 mm, spádovaný lehčený beton, železobetonové panely.

Nižší střecha přiléhá na východní straně k obvodové stěně, která je prolomená dvěma plastovými okny. V ploše střechy nejsou žádné prostupy a proto je z realizačního pohledu velmi nenáročná (Obr. 5).

Obr. 5 – Východní obvodová stěna s okny Vyšší část zastřešení konstrukce je už problematičtější. Na této střeše se nacházejí dva stejné polykarbonátové světlíky a další nejrůznější prostupy. Při prohlídce střechy bylo taktéž nalezeno více vad (např. potrhaná folie kolem prostupujícího potrubí, nekvalitně lepené spoje, zvlněná folie a další). Z požárního hlediska musí být střešní plášť (popř. jeho část) v požárně nebezpečném prostoru z konstrukcí druhu DP1, nebo se musí prokázat, že střešní plášť nešíří požár a brání vznícení hořlavých částí konstrukce. Celkové množství uvolněného tepla ze střechy bylo vypočteno na Q = 188 MJ/m2.

136

Jelikož jde o větší hodnotu než 150 MJ/m2 jedná se dle ČSN 73 0802 o požárně otevřenou plochu. Skladba střešního pláště na obou střechách vytváří požárně nebezpečný prostor. Plastová okna z kanceláří s návazností na nižší střechu a plastové střešní světlíky s návazností na vyšší střechu se nacházejí v požárně nebezpečném prostoru jednotlivých střech. Povrchová plastová krytina s podkladním pěnovým polystyrenem na vyšší střeše vytváří požárně otevřenou plochu, v níž jsou osazeny polykarbonátové světlíky. Důsledky jejich hořlavé konstrukce na možnost šíření v interiéru lze posoudit jen na základě požárně bezpečnostního řešení, které by mělo být součástí PD. Jelikož nižší střecha se nachází v požárně nebezpečném prostoru je nutné pro ní určit požární riziko a odstupové vzdálenosti. Pro kancelářské prostory lze dle ČSN 73 0802 použít hodnotu výpočtového požárního zatížení pv = 42 kg/m2, odstupován vzdálenost pak vyjde d = 3,26 m (Obr. 6). Je tedy jasné, že použitá folie na této střeše nevyhovuje. Požárně nebezpečný prostor je nutno tedy chránit nehořlavými vrstvami, a to: a) posypem kačírkem v tloušťce min. 40 mm v celé ploše střechy b) betonovými deskami o rozměrech min. 400 x 400 x 40 mm, které mohou pokrývat požárně nebezpečný prostor jen na vypočítané ploše. Z hlediska statiky jsou možné obě varianty. Na provádění je výhodnější varianta b) neboť desky lze použít pouze na potřebnou plochu střechy a jsou ze statického hlediska lehčí.

Obr. 6 – Vyznačení odstupové vzdálenosti na výkrese

137

ZÁVĚR V diskuzích o provedení foliových střech se většinou setkáváme s problémem nekvalitně provedené práci. Tento článek měl za úkol upozornit i na další problém a to nevhodné používání folií do požárně nebezpečného prostoru. Seznam použité literatury [1] ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty. [2] KUPILÍK, V. Znalecký posudek poř. č. 4K/08 [3] KUPILÍK, V. Znalecký posudek poř. č. 6K/08 [4] KAŠPAR, V. – BUCHTOVÁ, J. Požární bezpečnost plochých střech s pěnovým polystyrenem. Dostupný z WWW: . [5] Technický list folie FATRAFOL 810. Dostupný z WWW: < http://www.fatra.cz/download/technicke_listy_if/FATRAFOL%20%20810 %20-4.pdf>. [6] KOLEKTIV AUTORŮ ATELIÉRU STAVEBNÍCH IZOLACÍ. Střešní hydroizolační fólie ALKORPLAN a jejich použití, 2004. Dostupný z WWW: < http://si.vega.cz/pdf/1275.pdf>.

138

Technické podmínky a druhy volně vedených vodičů a kabelů elektrických rozvodů požárně bezpečnostních zařízení a vybraných druhů staveb podle vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb plk. Ing. Zdeněk Hošek Ministerstvo vnitra – generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR Kloknerova 26, 143 01 Praha 414 e-mail: [email protected] Klíčová slova: Elektrická vedení a rozvody, volně vedené vodiče, kabelové rozvody, plynulá dodávka energie, plynulý přenos signálů, systémová integrita, požární bezpečnost staveb Abstrakt: Na zajištění spolehlivé dodávky elektrické energie v případě požáru závisí správná a spolehlivá funkce nejen požárně bezpečnostních zařízení, ale i dalších technických zařízení staveb a technologií. Příspěvek je zaměřen na výklad podrobností o požadavcích kladených vyhláškou č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb na rozvody volně vedených vodičů a kabelů pro požárně bezpečnostní zařízení a pro vybrané druhy staveb. Úvod Elektrická vedení a rozvody volně vedených vodičů a kabelů pro požárně bezpečnostní zařízení a pro vybrané druhy staveb musí vykazovat včetně jejich prvků takové vlastnosti, aby tato požárně bezpečnostní zařízení a zařízení vybraných druhů staveb zůstala v případě požáru po požadovanou dobu funkční. Toto zachování funkce musí být zajištěno i v případě možných interakcí s jinými rozvody, zařízeními, prvky nebo jejich díly (zachování funkční integrity). Zmíněný požadavek nespecifikuje v České republice žádná samostatná česká technická norma, i když stávající soustava českých technických norem stanoví řadu nejrůznějších požadavků na vlastnosti kabelů a vodičů. Ani stávající evropský systém pro klasifikaci elektrických kabelů nezahrnuje posouzení systémové integrity kabelových rozvodů v instalační sestavě. Tento nedostatek české normalizace a evropské legislativy byl v zájmu dosažení vysokého stupně ochrany v České republice pokryt zavedením podrobných technických podmínek pro volně vedené vodiče a kabely elektrických rozvodů pro požárně bezpečnostní zařízení a pro některé vybrané

139

druhy staveb v příloze č. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb. Evropský klasifikační systém požární odolnosti kabelů Požární odolnost kabelů je třeba ve smyslu evropského klasifikačního systému chápat zcela odlišně od ostatních standardních definic zavedených pro tuto vlastnost u ostatních stavebních výrobků. Jedná se o vlastnost, kterou lze zjednodušeně vyjádřit jako dobu, po kterou je kabel schopen plnit svoji funkci při požáru. Interpretační dokument č. 2 ke směrnici Rady 89/106/EHS, o sbližování právních a správních předpisů členských států týkajících se stavebních výrobků (Construction Products Directive - dále jen „CPD“) rozpracovává základní požadavky na požární bezpečnost systémů pro požární ochranu elektrických kabelů. Z tohoto pohledu jsou elektrické rozvody buď chráněny před ohněm nebo jsou používány elektrické obvody s vnitřní požární odolností. Ve smyslu čl. 4.3.1.4.6 Interpretačního dokumentu č. 2 se vnitřní požární odolností kabelů rozumí schopnost elektrických kabelů vystavených podmínkám požáru zachovávat plynulou dodávku elektrické energie ze silového zdroje do bezpečnostní instalace (instalací) anebo schopnost kabelů zajistit plynulý přenos signálů. Rozhodnutím Komise 2000/367/ES, kterým se provádí CPD pokud jde o klasifikaci stavebních výrobků, staveb a jejich částí z hlediska požární odolnosti, byla v návaznosti na shora uvedenou definici zavedena klasifikační kritéria požární odolnosti elektrických kabelů a kabelů z optických vláken, včetně příslušenství. Jedná se o kritéria mezních stavů PH a P vyjádřená třídami v minutách. Klasifikační kritérium PH Klasifikační v minutách: PH 15

kritérium PH 30

PH

je

definováno

PH 60

následujícími

PH 90

třídami

PH 120

Ke klasifikaci požární odolnosti třídou PH slouží údaje získané během zkoušky provedené podle ČSN EN 50200 Zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely malých průměrů určených pro použití v nouzových obvodech, a to ve vztahu k nepřerušené dodávce elektrické energie nebo nepřerušenému přenosu signálu (signálů).

140

Uvedené třídění se vztahuje k působení plamenného zdroje o konstantní teplotě 842 °C. Předepsaná teplotní/časová křivka po prvních 30 minut sleduje normovou teplotní/časovou křivku (ISO 834) a pak zůstává konstantní. Umístění a upevnění kabelů ve zkušebním zařízení při zkoušce je stanoveno zkušební metodikou podle ČSN EN 50200. Zkušební poloha a způsob upevnění kabelů při zkoušce jsou přesně definovány, neodpovídají však reálné instalaci kabelů ve stavbě. EN 50200 byla připravena a vydána na základě mandátu M/117, uděleného společně CEN a CENELEC Komisí ES a EFTA k základnímu požadavku č. 2 „Požární bezpečnost“ CPD. Norma platí pro kabely nouzových obvodů (které jsou vhodné pro signalizaci, nouzové osvětlení a sdělovací systémy) s kovovými vodiči do průřezu 2,5 mm2 (včetně), jejichž napětí nepřesahuje 600/1 000 V, včetně kabelů pro jmenovité napětí nižší než 80 V a pro optické kabely nouzových obvodů do průměru 20 mm. V České republice byla tato evropská norma zavedena ČSN EN 50200 v říjnu roku 2000. V roce 2007 byla přijata Změna 1 původní normy a současně s ní vydána nová ČSN EN 50200, která nahradí od 1. 3. 2009 původní verzi. Do tohoto data je možno využívat obě verze těchto norem. Klasifikační kritérium P Klasifikační kritérium P je definováno následujícími třídami v minutách: P 15

P 30

P 60

P 90

P 120

Uvedené třídění se vztahuje k expozici normovou teplotní/časovou křivkou (ISO 834). Klasifikace se vztahuje na kabely se jmenovitým napětím do 1 kV o průměru či průřezu větším než u tříd PH. Pro klasifikaci požární odolnosti třídou P však nebyla doposud vydána společná evropská zkušební metodika. Jednotlivé členské státy proto v takovém případě aplikují subsidiární části směrnic nového přístupu a využívají pro tyto účely národní technické předpisy, technické normy či jiné technické specifikace. Největším nedostatkem stávajícího evropského klasifikačního systému je to, že neřeší zachování systémové integrity vodičů a kabelových rozvodů jako celku v reálné instalační sestavě (tj. včetně spojovacích, rozvodných, nosných, opěrných, upevňovacích a kotvících prvků). Naprosto evidentně tato skutečnost vyplývá zejména ze zkušebního postupu pro klasifikaci do tříd požární odolnosti PH podle ČSN EN 50200. Komplexnější přístup k řešení této problematiky lze nalézt v některých národních technických normách či technických specifikacích jako jsou například DIN 4102-12, ZP 27 PAVUS, a.s. atd.

141

Evropský klasifikační systém kabelů z hlediska reakce na oheň Klasifikace elektrických kabelů z hlediska reakce na oheň podléhá rozhodnutí Komise 2006/751/ES, kterým se mění a doplňuje rozhodnutí Komise 2000/147/ES, kterým se provádí CPD pokud jde o klasifikaci z hlediska reakce stavebních výrobků na oheň. Tímto rozhodnutím byly v roce 2006 zavedeny následující třídy reakce elektrických kabelů na oheň: Třídy reakce elektrických kabelů na oheň Aca

B1ca

B2ca

Cca

Dca

Eca

Fca

U některých tříd mohou být vyžadovány následující doplňkové klasifikace: •

tvorba kouře - s1, s1a, s1b, s2, s3 (nehodnotí se u třídy Aca, Eca, Fca),

•

planoucí kapky/částice - d0, d1, d2 (nehodnotí se u třídy Aca, Eca, Fca),

•

kyselost (acidita) - a1, a2, a3 (nehodnotí se u třídy Aca, Eca, Fca);

Požadavky na kabely a vedení pro kabelové systémy s integrovaným zachováním funkce (dále jen „systémová integrita“) Součástí klasifikace elektrických kabelů a vodičů do tříd P, PH a Aca, B1ca, B2ca Cca, Dca, Eca a Fca podle CPD a ve smyslu rozhodnutí Komise 2000/367/ES a rozhodnutí Komise 2000/147/ES není, jak již bylo zmíněno, ověření systémové integrity. V současné době řeší členské státy tento zásadní nedostatek většinou prostřednictvím národního stavebního práva, národními technickými normami či jinými technickými specifikacemi. Zajištění systémové integrity elektrických kabelů a vodičů při požáru přitom představuje významné opatření pro ochranu osob i majetku. Ani v České republice nebyla do vydání vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb situace jiná, a to díky absenci jednoznačných technických podmínek, které by měly elektrické instalace z hlediska zachování systémové integrity splňovat. Navzdory tomu existuje téměř nepřeberná řada českých technických norem, které tuto oblast parciálním způsobem řeší. Požadavky na požární bezpečnost kabelových rozvodů jsou obsaženy zejména v ČSN 73 0802, ČSN 73 0804 a v ČSN 73 0810. Některé upřesňující požadavky jsou pak obsaženy v ČSN 73 0831, ČSN 73 0834, ČSN 73 0835, ČSN 73 0842, ČSN 73 0843, ČSN 73 0845, ČSN 73 0872, ČSN 73 0873, ČSN

142

73 0875, ČSN 65 0201, ČSN EN 1838, ČSN 73 7505 a v elektrotechnických normách, především v ČSN 33 3201. Výchozí požadavky na řešení vlastních kabelových rozvodů zajišťujících napájení a ovládání požárně bezpečnostních zařízení a požadavky na posuzování elektrických zařízení nesloužících protipožárnímu zabezpečení jsou obsaženy v čl. 12.9.2 ČSN 73 0802:2000 a v čl. 13.10.2 ČSN 73 0804:2002 s odvoláním na řadu návazných zkušebních norem: ČSN EN 50265-1, ČSN EN 50265-2-1, ČSN EN 50265-2-2, ČSN IEC 332-3 (nahrazena řadou norem ČSN EN 50266-X), ČSN IEC 6033111, ČSN IEC 60331-21, ČSN IEC 60331-23, ČSN IEC 60331-25, ČSN EN 50267 a ČSN EN 50268. Veškeré zde uvedené zkušební české technické normy však mají jeden společný jmenovatel - nepostihují požadavky na zachování systémové integrity reálných, volně vedených elektrických rozvodů v podmínkách skutečného požáru a díky své definiční různorodosti celou situaci spíše komplikují. Proto byly v průběhu let zavedeny nejrůznější názvy pro vyjádření vlastností jednotlivých druhů kabelů a vodičů jako například: „bezhalogenový kabel“, „samozhášivý kabel“, „oheň retardující kabel“ a další. Jedná se spíše o obchodní názvy, které jsou většinou výrobců dodnes používány. Jedinou technickou specifikací, která se v České republice (i když pouze dílčím způsobem) zabývá touto problematikou je zkušební předpis ZP 27/2006 AO 216 PAVUS, a.s. Praha, který vychází z německé technické normy DIN 4102, Teil 12: 1998 Brandverhalten von Baustoffen und Bauteilen; Funktionserhalt von elektrischen Kabelanlagen Anforderungen und Prüfungen. Z výše uvedených důvodů a rovněž z důvodu absence národní technické specifikace, která by komplexně pokrývala tuto oblast, byly v zájmu dosažení vysokého stupně ochrany zavedeny technické požadavky na systémovou integritu volně vedených elektrických a datových rozvodů v příloze č. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb. Požadavky na druhy a vlastnosti volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkčnost elektrických zařízení podle vyhlášky č. 23/2008 Sb. Druhy a vlastnosti volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkčnost elektrických zařízení, jejichž chod je při požáru nezbytný k ochraně osob, zvířat a majetku, jsou uvedeny v příloze č. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb. Z obsahu této přílohy vyplývá, že nosná konstrukce kabelového systému musí vykazovat takovou požární odolnost (vyjádřenou kritériem R), aby při požáru zajišťovala mechanickou stabilitu celého kabelového systému, a to alespoň po dobu nezbytnou pro zachování plynulé dodávky energie či přenosu dat (vyjádřenou kritérii P či PH). V praxi to znamená, že volně vedené kabely 143

a vodiče funkční při požáru se klasifikují v instalační sestavě jako systém, včetně nosných, spojovacích, upevňovacích a kotvících prvků. Uvedené požadavky lze jednoduše vyjádřit vztahem: R (min) ≥ P, PH (min) Volně vedené vodiče a kabely však musí současně splňovat technické požadavky z hlediska jejich reakce na oheň. Zajišťují-li funkci a ovládání zařízení sloužících k požárnímu zabezpečení staveb a nejsou-li volně vedeny v chráněných únikových cestách, postačí klasifikace do třídy reakce na oheň B2ca. V případě volných rozvodů v chráněných únikových cestách a prostorech požárních úseků vybraných druhů staveb je požadována klasifikace B2ca s1 d0. Kabel klasifikovaný touto třídou reakce na oheň musí podle rozhodnutí Komise 2006/751/ES splňovat následující kritéria: B2ca - zkouška kabelů z hlediska reakce na oheň, kde •

FS ≤ 1.5 m; (Flame Spread - damaged length - rozšíření plamene)

•

THR1 200s ≤ 15 MJ; (Total Heat Release - celkově množství uvolněného tepla)

•

HRRmax ≤ 30 kW; (Heat Release Rate - maximální hodnota uvolňování tepla)

•

FIGRA ≤ 150 Ws-1; (Fire Growth Rate Index - index rychlosti rozvoje požáru)

•

H ≤ 425 mm; (Flame spread - šíření plamene)

s1 • •

TSP1 200s ≤ 50 m2; (Total Smoke Production - celkové množství vyvinutého kouře) SPRmax ≤ 0,25 m2/s; (Smoke Production Rate - maximální rychlost vývinu kouře)

d0 •

žádné planoucí kapky nebo odpadávající hořící částice během 1 200 s

Podrobné požadavky na zachování systémové integrity volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkci a ovládání zařízení sloužících k požárnímu zabezpečení staveb a pro elektrické rozvody v prostorech požárních úseků vybraných druhů staveb uvádí tabulka 1.

144

Tabulka 1

Druhy volně vedených vodičů a kabelů elektrických rozvodů

Druh vodiče nebo kabelu I II III domácí rozhlas podle ČSN 73 0802, evakuační rozhlas podle ČSN 73 x x*) x 0831, zařízení pro akustický signál vyhlášení poplachu podle ČSN 73 0833, nouzový zvukový systém podle ČSN EN 60849 nouzové a protipanické osvětlení x x*) x osvětlení chráněných únikových cest a zásahových cest x x * evakuační a požární výtahy x x) x větrání únikových cest x x * stabilní hasicí zařízení x x) x elektrická požární signalizace x x*) x zařízení pro odvod kouře a tepla x x*) x posilovací čerpadla požárního vodovodu x x*) x

A. Zajišťujících funkci a ovládání zařízení sloužících k požárnímu zabezpečení staveb a) b) c) d) e) f) g) h) i)

B. Pro elektrické rozvody v prostorech požárních úseků vybraných druhů staveb a) zdravotnická zařízení 1. jesle x 2. lůžková oddělení nemocnic x x 3. JIP, ARO, operační sály x x 4. lůžkové části zařízení sociální péče x x b) stavby s vnitřními shromažďovacími prostory (například školy, divadla, kina, kryté haly, kongresové sály, nákupní střediska, výstavní prostory) 1. shromažďovací prostor x 2. prostory, ve kterých se pohybují návštěvníci x c) stavby pro bydlení (mimo rodinné domy) 1. únikové cesty x d) stavby pro ubytování více než 20 osob (například hotely, internáty, lázně, koleje, ubytovny apod.) 1. společné prostory (haly, recepce, jídelny, menzy, restaurace) x Vysvětlivky:

I – kabel B2ca II – kabel B2ca,s1,d0 III – kabel funkční při požáru (se stanovenou požární odolností) * ) – v případech umístění v chráněných únikových cestách

Úroveň systémové integrity kabelového rozvodu se stanoví podle nejdelší požadované doby činnosti zařízení sloužícího k požárnímu zabezpečení stavby, jehož kabel je součástí tohoto souboru. Je proto vhodné sdružovat kabely nejen podle hledisek vyplývajících z požadavků elektrotechnických předpisů, ale i podle požadované doby činnosti při požáru. Kabely a vodiče funkční při požáru se instalují tak, aby alespoň po dobu požadovaného zachování funkce nebyly při požáru narušeny okolními prvky nebo systémy, například jinými instalačními a potrubními rozvody, stavebními konstrukcemi a dílci. 145

Závěr Veškeré požadavky vyplývající z přílohy č. 2 k vyhlášce č. 23/2008 Sb. odpovídají současným potřebám praxe. Vzhledem k tomu, že k některým základním požadavkům směrnice CPD nebyly dosud zpracovány příslušné evropské technické specifikace, lze pro ověření shody v podmínkách České republiky využít návody autorizovaných osob zpracované k nařízení vlády č. 163/2002 Sb. Za tímto účelem je nezbytné provést rozšíření zkušebního předpisu ZP 27/2006 PAVUS, a.s Praha tak, aby byly pokryty veškeré třídy i úrovně kritérií požadované právními předpisy a projektovými normami z oblasti požární bezpečnosti staveb. Současně je nutné do připravované normy ČSN 73 0848 Požární bezpečnost staveb - Kabelové rozvody zapracovat příslušné statě, týkající se podrobného definičního vymezení systémové integrity kabelových rozvodů. Použitá literatura [1]

The FIPEC Report - New test methods and measurement techniques, Interscience Communications Ltd, London, 2003

[2]

Hošek Z.: Klasifikační systém přijatý na úrovni společenství pro požární odolnost stavebních výrobků, staveb a jejich částí, odborný časopis požární ochrany 150, Praha 2003

[3]

Sundström B.: FRG N341 “Proposal of classification criteria for cables of Euroclass B1ca and Euroclass B2ca and issues on smoke production Proposal of classification criteria for cables of Euroclass B1ca and Euroclass B2ca and issues on smoke production”, Brussel, 2004

[4]

Rozhodnutí Komise 2006/751/ES, kterým se mění rozhodnutí Komise 2000/147/ES, kterým se provádí směrnice Rady 89/106/EHS, pokud jde o klasifikaci reakce stavebních výrobků na oheň, OJEU L 305/2006

[5]

Hošek Z.: Požární bezpečnost staveb, ABF Praha, 2006

[6]

Hošek, Z.: Evropský klasifikační systém - Klasifikace elektrických kabelů z hlediska reakce na oheň, odborný časopis požární ochrany 112, Praha 2007

[7]

PAVUS, a.s. Praha: Zkušební předpis ZP č. 27/2006 pro stanovení třídy funkčnosti kabelů a kabelových nosných konstrukcí-systémů v případě požáru, Praha 2006.

[8]

IEC 60331 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru – Vlastnosti elektrických kabelů s funkční schopností při požáru

[9]

IEC 60331-23 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru – Datové a sdělovací kabely 146

[10] IEC 60331-25 Zkoušky elektrických kabelů v podmínkách požáru – Optické kabely [11] ČSN EN 50200 Zkušební metoda odolnosti při požáru pro nechráněné kabely malých průměrů určených pro použití v nouzových obvodech [12] ČSN EN 50 266 – Společné zkušební metody pro kabely za podmínek požáru – Zkouška vertikálního šíření plamene na vertikálně namontovaných svazcích vodiči nebo kabelů

147

Možnosti využití dálkového průzkumu Země pro bezpečnost vybraných prvků kritické infrastruktury (energetika, doprava) Ing. Pavel Hrdina, Prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc. VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Laboratoř výzkumu a managementu rizik Lumírova 13, 700 30 Ostrava – Výškovice e-mail: [email protected], [email protected] Abstrakt: Prvky kritické infrastruktury obsahují i potenciálně zranitelná místa, kterým bychom se měli snažit vyhnout. Dálkový průzkum Země může napomáhat při detekci potenciálních hrozeb, podpoře preventivních opatření, podpoře operativních zásahů a krizového managementu či inventarizace stavu komunikací. Článek obecně popisuje možnosti dálkového průzkumu Země v těchto oblastech včetně několika praktických ukázek. Klíčová slova: Dálkový průzkum Země, kritická infrastruktura, ochrana, prevence Dálkový průzkum Země Dálkový průzkum Země (DPZ; angl. remote sensing - RS) je soubor metod a technických postupů zabývajících se pozorováním a měřením objektů, jevů a procesů na zemském povrchu a ve styčných nad- a pod-povrchových vrstvách, bez přímého kontaktu s nimi a zpracováním takto získaných geodat za účelem získání informací o geometrických, tematických a temporálních vlastnostech těchto objektů, jevů a procesů [1]. Pro pořizování dat se využívají různé snímače (angl. sensor), umístěné na tzv. nosičích, kterými jsou zpravidla letadla a umělé družice Země. Tyto snímače jsou citlivé na elektromagnetické záření z různých částí spektra. Nejčastěji pracují se světelným zářením, tepelným (infračerveným) zářením a mikrovlnným zářením [1]. Existují dva základní způsoby pořizování dat DPZ a to metody pasivní, které využívají přírodní zdroje záření (např. slunce) a metody aktivní, které mají umělý zdroj záření (např. radar či laser) [3]. U takto pořízených obrazů rozlišujeme celkem čtyři různá rozlišení: • prostorové rozlišení – velikost plochy reprezentované jedním pixelem (dnes i pod 1m),

148

• spektrální rozlišení – počet snímaných spektrálních pásem (neboli počet intervalů vlnové délky – monochromatické a panchromatické snímky, multispektrální a hyperspektrální data), • radiometrické rozlišení – jedná se o počet hodnot intenzity záření, které mohou být přiřazeny pixelu (dříve 256, dnes i 4096), • časové rozlišení – za jak dlouho jsme schopni opakovaně snímat stejné území (dnešní družice řádově dny). Výhody digitálního zpracování obrazů DPZ lze shrnout takto [1]: • • • • • • • •

je ekonomicky výhodné při zpracovávání velkých oblastí, je ekonomicky výhodné při opakovaném rutinním zpracovávání, poskytuje konzistentní výsledky, umožňuje provádět interpretaci založenou na velice komplexních algoritmech, interpretace je zpravidla velmi rychlá, zpracovávaná data jsou obvykle kompatibilní s dalšími digitálními daty (například s digitálními vektorovými topografickými mapami), umožňuje snadno zpracovávat a porovnávat různé varianty, interpretace je kvantitativní. Nevýhodou jsou zejména [1]:

• nároky na nákladné programové a technické vybavení, • vyžaduje dobře proškolený personál, • je nákladné v případě zpracování jen malé oblasti či jednorázových zpracování, • obtížně se vyhodnocuje přesnost interpretace, • data mohou být i nedostupná, • data často vyžadují určitou míru předzpracování. Následující tabulka zobrazuje příklady družic a jejich parametrů, které jsou v současnosti používány.

149

Tabulka 1 - příklad družic [2]

Kritická infrastruktura Kritickou infrastrukturou (KI) se rozumí výrobní a nevýrobní systémy a služby, jejichž nefunkčnost by měla závažný dopad na bezpečnost státu, ekonomiku, veřejnou správu a zabezpečení základních životních potřeb obyvatelstva [4]. V ČR je kritická infrastruktura rozdělena do 9 oblastí, které se dále dělí na dílčí části. Mezi tyto oblasti patří energetika, doprava, komunikační a informační systémy, vodní hospodářství, potravinářství a zemědělství, zdravotní péče, bankovní a finanční sektor, nouzové služby, veřejná správa [4].

150

O tom, že KI je zapotřebí chránit, není potřeba polemizovat. Rovněž je potřeba hledat nové metody, přístupy či možnosti, jak toho docílit. Dálkový průzkum Země a jeho využití Existuje celá řada odvětví a aplikací, které využívají metod, dat a informací získaných prostřednictvím DPZ (např. meteorologie, zemědělství, lesnictví, geologie, hydrologie, mapování využití území či ekologie). Díky těmto výstupům máme velké množství specifických informací vhodných i pro oblast KI. Předmětem tohoto článku je popsat možnosti využití DPZ v oblasti ochrany KI, je třeba ovšem podotknout, že některé její prvky jsou pro toto zcela nevhodné (např. bankovní a finanční sektor či veřejná správa), protože DPZ se hodí především pro zkoumání fyzikálních vlastností. Možnosti využití DPZ pro KI (doprava, energetika): 1. Detekce potenciálních cílů a hrozeb, podpora preventivních opatření 2. Podpora operativních zásahů a krizového managementu 3. Inventarizace stavu komunikací Ad1) Detekce potenciálních cílů a hrozeb Identifikování hrozeb a snížení zranitelnosti s využitím technologií DPZ může napomoci ke zvýšení bezpečnosti v oblasti dopravy. V tomto směru dominuje USA, kde existuje celá řada programů a agentur (viz. dále), které se danou problematikou zabývají a mohou být pro danou oblast příkladem. V USA existují konsorcia (National Consortia on Remote Sensing in Transportation, zkr. NCRST), která se přímo zabývají možnostmi využití DPZ v oblasti dopravy [5]. Potenciální role NCRST spočívá ve snaze vyvinout teoretický i praktický rámec pro zabezpečení prvků dopravní infrastruktury před celou škálou ohrožení (tento rámec zahrnuje plánování, odezvu, zotavení a zmírnění). Toto snažení obnáší volbu vhodných metod analýzy rizik a zranitelnosti, metod identifikace a sledování vybraných druhů nežádoucích událostí, tvorbu modelů vzájemných závislostí v infrastruktuře a jejím okolí, vhodné rozmístění prostředků pro sběr dat a další [8]. Dalším příkladem je Space Policy Institute - The George Washington University, kde se snaží vytvořit standardy pro dálkový průzkum Země a jeho využití v oblasti dopravy, tyto standardy by měly být použitelné na všech úrovních státní správy v USA (federální, státní, lokální) [11].

151

Příklady využití dat DPZ pro zvýšení bezpečnosti v dopravě [6]: • Identifikovaní blízkých zařízení, která jsou potenciálním rizikem (např. jaderné či chemické zařízení) plus tvorba 3D modelů povrchu v jejich okolí. • Porovnávání aktuálních dat s daty historickými - čímž můžeme získat celou řadu poznatků a zkušeností z podobných událostí. • Identifikace, charakterizování a analýzy celé škály rizik pro dopravní sítě. Prvotní ochrana je směřována proti dopadům přírodních katastrof a dále proti hrozbě teroristického útoku, zde slouží dálkový průzkum Země pro detekci (zjištění potencionálních cílů a hrozeb), prevenci (na základě analýz prostorových informací, mohou být provedena preventivní opatření), ochranu (data z DPZ jsou vhodná pro analyzování zranitelnosti prvků kritické infrastruktury, simulování nežádoucích událostí a projektování ochranných strategií), zotavení (efektivní odpověď na katastrofu vyžaduje pohotovou analýzu stavu před událostí a po ní) [6]. Využití vizualizace: Data DPZ se dají využít pro vizualizaci zájmové oblasti s využitím digitálního modelu reliéfu (DMR; angl. Digital Terrain Model, DTM), ten může být odvozen za pomoci stereofotogrammetrie či lidaru. Snímky oblasti jsou ortorektifikovány („nataženy“) na takto vytvořený digitální výškový model, tím získáme představu o dané oblasti v 3D zobrazení (Obrázek 3). Mezi takto zobrazené zájmové oblasti může patřit celá řada prvků KI (např. potrubní přeprava - Obrázek 4, budovy elektráren, vodní hráze či důležité části dopravní infrastruktury – mosty a křižovatky). DMR může být samozřejmě využit i bez obrazových podkladů například pro modelování (povodně, sesuvy apod.), ale právě s těmito podklady získáme reálnou představu o dané oblasti [6].

152

Obrázek 3 - Ortofotosnímek

Obrázek 4 - zobrazení produktovodu 2D (vlevo) a 3D (vpravo) [14] Získávání informací Pro detekci potencionálních hrozeb jsou často využívány časové řady snímků zájmové oblasti. Jednotlivé snímky jsou porovnávány vhodnými algoritmy (pokud je to nezbytné, tak i pixel po pixelu) a ty mohou být naprogramované k tomu, aby zjistili zvláštní či specifické znaky (objektově orientovaná klasifikace dat), vztahy nebo trendy, které provází sledované události, které jsou hrozbou. Po vlastním vyhodnocení může následovat kontrola sledované lokality v „terénu“. Algoritmy pro interpretaci informací z obrazu jsou často založeny na fuzzy logice [6].

153

Detekce změn v krajině: Zmíněné časové řady snímků jsou velmi často používány pro detekci změn v krajině. Například detekce poklesu krajiny (s využitím radaru či laseru), který může být charakteristický pro aktivní zóny zemětřesení. Ze současných dat jsme schopni vyčíst poklesy v řádech centimetrů a zjistit, jestli to je dost na to, aby došlo k ohrožení potrubní přepravy, železničních tratí, silnicí či mostů apod. Obrázek 5 zobrazuje ukázku z aplikace, která slouží pro detekci přímého poškození mostních konstrukcí v důsledku zemětřesení [14].

Obrázek 5 - detekce poškození mostů [14] Z dat DPZ jsme rovněž schopni vyčíst různé druhy kondenzačních stop, místa s vyšší či nižší teplotou než je okolí, stopy po různých materiálech (vhodné pro využití hyperspektrálních dat) a další informace, které mohou poukazovat na terorismus či jiný druh ilegálních aktivit. Existují senzory, které slouží pro analýzu složek plynů vycházejících z objektů s přesností na tisíciny procenta. Takové senzory mohou být rovněž využívány pro sledování železniční, silniční či lodní dopravy a odhalit přepravu ilegálních materiálů, popřípadě mohou být využity k dlouhodobému sledování kritických oblastí [6]. Analýzy konkrétních objektů: Ze snímků DPZ mohou být analyzována zařízení a objekty, které by mohly být ohroženy přírodními katastrofami, technologickými haváriemi nebo by se mohly stát potenciálními cíli teroristického útoku (energetické soustavy; produkce ropy a plynu, zařízení pro skladování a distribuci apod.). Detailní 154

satelitní snímek spolu s dalšími informacemi (možnosti dopravy, převýšení, politické hranice, informace o vlastníkovi apod.) nám poskytne komplexní přehled o dané lokalitě. Obrázek 6 ukazuje možnosti využití snímku DPZ při stanovení přístupových cest do objektu elektrárny [12]. Analýzy tohoto typu napomáhají přímo provozovateli daného objektu při tvorbě fyzické ochrany objektu.

Obrázek 6 - stanovení rizika, uhelná elektrárna, snímek družice QuickBird [12] Ad 2) Podpora operativních zásahů a krizového managementu Data z dálkového průzkumu Země jsou využívána pro identifikaci kritických částí dopravní infrastruktury pro případ krizové situace, která nastane po katastrofě (např. zemětřesení). Dopravní infrastruktura je v tomto případě kritická pro plnění záchranných prací a zpřístupnění pomoci postiženým oblastem. V souvislosti s tímto jsou vyvíjeny programy, které vyhodnotí ze snímků „před“ a „po“ události potenciální možné poškození daných částí (Obrázek 5). V případě neočekávané katastrofické události, může snadno dojít k přetížení dopravní sítě. Jestli zemětřesení poškodí přímo některou kritickou část dopravní infrastruktury, může dojít až k znemožnění vlastní evakuace. Údaje o kritických částech jsou porovnány s možnými evakuačními plány a ty by měly být podle potřeby dále upraveny (např. stavba další komunikace z důvodu jednodušší a rychlejší evakuace) [7]. Pro krizový management je rovněž velmi důležité včasné získání informací o stavu kritických prvků po katastrofě. K tomuto účelu jsou využívány bezpilotní sondy, které jsou schopné nést celou řad senzorů a poskytovat tak 155

informaci o postižené oblasti velmi brzy po samotné katastrofické události. Takovéto sondy jsme schopni využít například i pro monitorování lesních požárů, kde by v důsledku zakouření mohlo dojít k ohrožení pilota průzkumného letadla či helikoptéry [7]. Problémy a omezení využití DPZ v krizovém managementu [8] V případě potřeby využití družicových snímků nemají satelity vždy výhodnou polohu pro pořízení dat (příliš dlouhá doba mezi pořízením a využitím dat). Jestliže začlenění dat z DPZ nebude včasné, snadné, efektivní a snadno srozumitelné, najde si krizový manager jiné alternativy. Další související příklady omezení: • Data mohou být nepoužitelná vzhledem k omezení snímacích zařízení. • Transformace dat DPZ do využitelné informace vyžaduje často odborné znalosti. • Sběr dat je ovlivněn denní dobou a počasím. Silný potenciál možného využití dat DPZ v oblasti krizového managementu ukázaly zkušenosti při záchranných a obnovovacích pracích po teroristickém útoku na WTC (viz. [10]). Ad 3) Inventarizace stavu komunikací Data z DPZ v kombinaci s GPS jsou vhodná pro inventarizaci stavu vozovek (dostupnost, kontrola provozu, informace o mostech apod). Potenciální výhody tohoto přístupu zahrnují vyloučení redundantních dat, zlepšení konzistence a přesnosti dat, snížení času a nákladů na tvorbu dat. Dále jsou předpokládané nižší výdaje za údržbu neboť více komplexní a integrovaný přístup sběru dat umožňuje lepší koordinaci vlastní údržby (volba zdrojů, plánování, práce v terénu) [9]. Další metody DPZ jsou využívány především pro výstavbu nových komunikací (Laser Scanning, LIDAR).

156

Obrázek 7 - získáván informací o komunikaci [9] Závěr Dálkový průzkum Země a jeho metody získávání a zpracování informací patří v dnešní době ke standardním nástrojům v geoinformatice a jedná se o obor, který se stále rozvíjí a nachází nová uplatnění. Využívání DPZ v ČR není v oblasti KI nikterak rozšířené, což je především způsobenou vyššími náklady na pořizování dat. Proto je zde uváděna celá řada příkladů z USA, kde stát i soukromé agentury vlastní celou řadu družic, které se v praxi pro dané účely používají. Na závěr je potřeba zmínit, že v oblasti kritické infrastruktury existuje celá řada dalších zaměření, které přímo využívají aplikace a data dálkového průzkumu Země, jedná se především o aplikace v oblasti životního prostředí, sledování provozu na komunikacích, výstavby nových zařízení a komunikací či aplikace pro podporu pomoci po katastrofách (celou řadu konkrétních příkladů je možné nalézt v [14] [15]). Tyto aplikace ovšem souvisí jen okrajově s tematickým zaměřením tohoto článku, což je bezpečnost prvků KI vůči vnějším vlivům a hrozbám. S konkrétními příklady v oblasti bezpečnosti je to již složitější, protože volná dostupnost takovýchto projektů a analýz by pomáhala odhalovat slabiny zkoumaných prvků případným útočníkům.

157

LITERATURA [1]

Rapant P.: Geoinformatika a geoinformační technologie, Skripta VŠB-TU Ostrava, Ostrava 2006, 513 stran, ISBN 80-248-1264-9.

[2]

Earth Observation Satellites: Current, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.ersc.wisc.edu/resources/EOSC.html

[3]

Dobrovolný, P.: Dálkový průzkum země, digitální zpracování obrazu. Skripta MU Brno 1998, 208 stran, ISBN 80-210-1812-7

[4]

Informace o dokumentech z bezpečnostní oblasti projednávaných vládou a BRS, březen 2007 – květen 2007, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.chmi.cz/katastrofy/bezradst1607.pdf

[5]

National Consortia on Remote Sensing in Transportation, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.ncgia.ucsb.edu/ncrst/

[6]

Remote sensing and transportation security, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.isprs.org/commission1/proceedings02/paper/ 00082.pdf

[7]

Potential of Satellite and Aerial Remote Sensing Technologies for Earthquake Disaster Management, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.pwri.go.jp/eng/ujnr/joint/35/paper/35thirum.pdf

[8]

Spatial Information Technologies in Critical Infrastructure Protection , [online], [cit. 2008-06], Dostupné z: http://www.ncgia.ucsb.edu/ncrst/ research/cip/CIPAgenda.pdf

[9]

Center for Transportation Analysis, Oak Ridge National Laboratory, [online], [cit. 2008-06], Dostupné z: http://www-cta.ornl.gov/cta/ One_Pagers/Remote_Sensing.pdf

[10]

Using Remote Sensing to Support the Response and Recovery Operations at the World Trade Center, [online], [cit. 2008-06], Dostupné z: http://www.asprs.org/publications/pers/2002journal/september/highlight. html

[11]

GW’s Space Policy Institute Releases Report on how Technology will Improve the Nation's Transportation Security, [online], [cit. 2008-06], Dostupné z: http://www.gwu.edu/~media/pressreleases/08-05-02-transportation.htm

[12]

Satellite Imaging Corporation, [online], [cit. 2008-06], Dostupné z: http://www.satimagingcorp.com/svc/homeland_security.html

[13]

GIS in Utilities & Critical Infrastructure Protection, [online], [cit. 200806], Dostupné z: http://www.gisdevelopment.net/proceedings/ mapmiddleeast/2007/seminars/CIP_EM/mme07_Venkatesh.pdf

158

[14]

National Consortia on Remote Sensing in Transportation, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.ncgia.ucsb.edu/ncrst/synthesis/ SynthRep2003/first.html

[15]

National Consortia on Remote Sensing in Transportation, [online], [cit. 2008-06] Dostupné z: http://www.ncgia.ucsb.edu/ncrst/resources/ ncgia.html

159

Skupina podpory kvality – jako garant zavádění nových metod a přístupů do policejní práce a současně vítězný projekt „Ceny nejlepší praxe 2007“. plk. Ing. Martin Hrinko, Ph.D. ředitel okresního ředitelství Policie ČR Karviná e-mail: [email protected] Klíčová slova: Policie ČR, Policejní činnost, Prevence, Community policing, Cena nejlepší praxe, Společně proti kriminalitě. Abstrakt: V České republice byly od devadesátých let minulého století za účelem komunikace policie s veřejností zřizovány tzv. Preventivně informační skupiny (PIS). Vytvořila se tím síť okresních a krajských specialistů na informování veřejnosti o práci policie a současně možnostech ochrany před trestnou činností. Úloha těchto specialistů a objem jejich činnosti se v průběhu let vyvíjely. Postupně se stali i realizátory primárních preventivních programů v té podobě, jakou známe z občanského sektoru, včetně zaměření na obvyklou cílovou skupinu - děti a mládež. Na základě velké poptávky po možnostech ochrany majetku před odcizením a poškozováním začali zřizovat "poradenské místnosti". Současně s tím se specializovali na informování veřejnosti prostřednictvím médií. V současné době jsou při všech krajských ředitelstvích Policie ČR specialisté na prevenci i specialisté na informování veřejnosti. V rámci některých okresních ředitelství (dále jen OŘ) jsou tyto činnosti také rozděleny mezi dva (výjimečně více) policisty, ale řada OŘ disponuje pouze jedním specialistou - preventistou a tiskovým mluvčím současně. Česká policie tedy své pracovníky pro prevenci a komunikaci s veřejností má a u mnohých policistů to vyvolává poněkud zkreslený dojem, že tím je preventivní činnost policie dostatečně řešena. To je ovšem interpretace poněkud nešťastná. Z tohoto důvodu vzniká revoluční myšlenka, zřídit v podmínkách zejména okresních ředitelství aktivní tým policistů-specialistů na prevenci a vzdělávání, kteří vytvoří jednak jakousi podporu kolegům na obvodních odděleních v jejich preventivních aktivitách, dále budou kreativně přistupovat k požadavkům občanů či výsledkům analýz statistických výsledků trestné činnosti a vytvářet projekty k řešení problematiky a vzdělávali své kolegy a mnoho jiného. Uvedené projekty by jako jeho tvůrci realizovali a postupně do těchto zapojovali i ostatní policisty.

160

Mezi prvními okresy, kde došlo k vytvoření takovéhoto týmu bylo městské ředitelství Policie ČR v Ostravě, které na rozdíl od mnoha jiných kombinací skupin nebo týmu se úspěšně zapsal mezi nejlepší policejní praxi, na základě popisované praxe byla vytvořena skupina na policejním prezídiu Policie ČR a v tom stejném směru se vydávají i jiná okresní ředitelství (např. Karviná v podobě Týmu podpory kvality vytvořeného k 1.3.2008 na základě rozkazu ředitele č. 12/2008), jež podporují zavádění moderních preventivních prvků, metod a postupů do policejní práce. Popišme si genezi tvorby týmu, z něhož později vznikla skupina - jejich cílů a náplně práce jednotlivých policistů skupiny. SKUPINA PODPORY KVALITY1) která se stala garantem zavádění nových metod a postupů do policejní práce na úrovni městského ředitelství v Ostravě. 1.1. Podstata činnosti skupiny podpory kvality - skupina podpory kvality (dále jen SPK) vznikla zejména proto, aby se stala garantem: • růstu profesionalizace práce a vzdělávání policistů (resp. občanských zaměstnanců), proto vzniklo školicí středisko, kde provádějí lektorskou činnost komisaři SPK - do SPK byla integrována skupina služební přípravy a krizového řízení, kdy služební příprava je realizována instruktory-lektory SPK, • zkvalitňování poskytovaných služeb veřejnosti, • do SPK byla integrována preventivně-informační skupina (dále jen PIS); SPK dále plní úkoly na úseku PIS, ale snaží se do preventivních procesů zapojit všechny policisty a prevenci přenést blíže k občanům. Přitom SPK vystupuje jako garant preventivních aktivit v rámci městského ředitelství, • snaha změnit pohled nepolicejních partnerů a občanů na policii, což je základní předpoklad zdravého prostředí pro hodnocení kvality poskytované služby. Změna by přitom probíhala následovně: - z pohledu na policii jako na jedinou instituci odpovědnou za kriminalitu a veřejný pořádek jako celek, - k pohledu na policii jako na jednoho z partnerů, kteří se podílí na bezpečnosti občanů a plní speciální úkoly, které ostatní plnit nemohou (např. vyšetřování trestných činů), - společně s jednotlivými OOP a dalšími útvary lépe informovat občany o práci Policie ČR a reagovat na jejich oprávněné požadavky, - zveřejňovat příspěvky do místních listů a jiných regionálních médií, - organizovat schůzky s nepolicejními subjekty a partnery - např. zastupitelstva,

161

- zkvalitňování se neobejde bez sběru dat o potřebách a postojích veřejnosti k policii a o potřebách a postojích vlastních lidí, - hodnocení výsledků policejní práce s vazbou na společenské vazby v regionu, nikoli jen na základě ukazatelů objasněnosti, - snaha o akceptaci i „nestatistických“ výsledků policejní práce. 1.2. Základní přehled o činnosti Skupiny podpory kvality - Skupina podpory kvality vykonává své činnosti, které lze rozdělit do pěti základních následujících oblastí: • vzdělávání, resp. zvyšování profesní připravenosti a profesionality policistů - v rámci činností na školícím středisku a - v rámci služební přípravy • preventivní aktivity a jejich koordinace - sociální a situační prevence, podíl na programu Partnerství - aktivity a jejich koordinace na úseku spolupráce s národnostními menšinami • styk a komunikace s veřejností prostřednictvím - emailové schránky, - dotazníků o spokojenosti s prací policie a informovanosti občanů o práci policie - poskytování informací dle zákona 106/1999 Sb. - poradenská místnost - osobní komunikace s občany a jinými subjekty dle aktuálních potřeb a zájmu veřejnosti - spolupráce s médii a sdělování informací občanům jejich prostřednictvím • činnosti analytické a na podporu managementu - pravidelné - nepravidelné • rozvíjení a implementace Modelu EFQM Excelence, rozvíjení metod práce v duchu Community policing V rámci styku a komunikace s veřejností skupina podpory kvality vykonává, mimo činnosti popsané v příloze „Prevence“, zejména činnosti v následujících oblastech: - provozování e-mailové schránky - dotazníky „Jak jste s námi spokojeni“ a „Jak jste informováni o práci Policie ČR“ - žádosti o poskytování informací dle zákona č. 106/1999 Sb., o svobodném přístupu k informacím ve znění změn a doplňků - provozování poradenské místnosti

162

- osobní komunikace s občany, veřejnosti a jinými subjekty dle aktuálních potřeb a zájmu veřejnosti - sdělování informací občanům prostřednictvím médií … vše s cílem zlepšit informovanost občanů a zbourat pomyslnou bariéru neinformovanosti, která odděluje policii a občany a vytváří nepřípustnou bariéru partnerskému přístupu subjektů, kteří se podílejí na bezpečnosti vlastního okolí. 1.3.

Školení policistů prostřednictvím lektorů Skupiny podpory kvality

Velmi důležitý je taktéž výběr témat. Je jistě výhoda, když si lze ve vlastních podmínkách vytvořit, zorganizovat a tzv. „ušít na míru“ aktuální problematiku, která tíží ten či onen region. Lektoři mohou být přitom z vlastních řad, nebo lze takto smluvně zajistit odborníky mimo resort. Vlastní výběr a volbu téma školení není jen jedinou výhodou. Takto si naplánovali policisté v Ostravě dle analýzy potřeb a požadavků tato témata: Téma 1: Schengenská mezinárodní policejní spolupráce Jednodenní školení „Schengenská mezinárodní policejní spolupráce“ bylo realizováno v roce 2005 a zúčastnilo se ho 1123 policistů. Cílem školení bylo seznámení policistů s obecnou charakteristikou schengenské problematiky, vysvětlení základních pojmů a filozofie schengenského prostoru. Policisté byli blíže seznámení s problematikou institutu přeshraničního pronásledování a sledování. Téma 2: Domácí násilí Jednodenní školení pro policisty v přímém výkonu služby „Domácí násilí“ probíhalo od září 2005 do dubna 2006. Jeho cílem bylo seznámit policisty s domácím násilím jako se sociálně-patologickým jevem ve společnosti, s postupy příslušníků policie při jednání s obětí domácího násilí a s agresorem. V roce 2005/06 bylo proškoleno 987 policistů. Téma 3: Minority – policista v multikulturním prostředí Jednodenní školení pro policisty v přímém výkonu služby „Minority – Policista v multikulturním prostředí“ probíhalo od září 2005 do dubna 2006. Jeho cílem bylo seznámit policisty s kulturními rozdíly vybraných národnostních menšin žijících na území České republiky. V roce 2005/06 bylo proškoleno 968 policistů. 163

Téma 4: Pozitivní komunikace a profesní etika Školení „Pozitivní komunikace a profesní etika“, jehož cílem bylo seznámit policisty s technikami zvládání kritiky a se zásadami komunikace s občany v konfliktních situacích, probíhalo jako jednodenní zaměstnání (v roce 2007 navazující kurz Komunikace II). Cílovou skupinou byli všichni policisté. Téma se začalo školit v září 2006 a k 1. 4. 2007 bylo proškoleno 515 policistů. Téma 5: Novela zákona 361/2000 Sb. Školení „Novela zákona č. 361/2000 Sb.“ o provozu na pozemních komunikacích bylo realizováno v souvislosti s nabytím účinnosti zákona č. 411/2005. Cílem školení bylo seznámit policisty základních útvarů s aktuálními změnami, zejména se zavedením bodového systému a dalšími významnými změnami v této oblasti legislativy. Školení bylo ,,lektorováno“ policisty dopravního inspektorátu při technickém zabezpečení skupinou podpory kvality. Školení probíhalo v květnu a červnu roku 2006, proškoleno bylo 415 policistů. Téma 6: Domácí násilí II – institut Vykázání Školení „Domácí násilí II – institut vykázání“ se začalo školit v prosinci 2006 a k 1.4.2007 se ho zúčastnilo 106 policistů. Cílem školení bylo proškolit policisty s novým oprávněním v § 21a-d) zákona č. 283/1991 Sb. o Policii ČR, které umožňuje policistovi rozhodnout o vykázání ze společného obydlí a zákazu vstupu do něj. Cílovou skupinou byli vybraní policisté, kteří se problematikou intenzivně zabývají nebo se jí budou v budoucnu intenzivněji zabývat. Téma 7-9: Témata realizovaná externími lektory Pozitivní komunikace Školení „Pozitivní komunikace“ bylo zaměřené na komunikaci mezi příslušníky Policie ČR a občany. Realizováno bylo ve dvou termínech. Obou školení (22.2.-24.2.2006 a 16.3.- 18.3.2006) se zúčastnilo 52 policistů jak ze základních útvarů tak i z SKPV. Školení odborně vedl klinický psycholog z Prahy-Bohnic doc. PhDr. Jan Kožnar, CSc. Cílem školení bylo vysvětlit a naučit policisty speciální komunikační techniky a tím přispět k lepší komunikaci nejen s externím zákazníkem Policie ČR (občanem), ale i mezi policisty navzájem. Školení bylo policisty hodnoceno vesměs pozitivně a jeho cíl byl naplněn.

164

Majetková prevence Školení „Majetková prevence“ bylo realizováno ve dvou školicích dnech a zúčastnilo se jej 19 vybraných policistů-specialistů SKPV. Lektorsky bylo školení zajištěno externí firmou Milan Poleč, která se zabývá zámky, alarmy a jinými bezpečnostními prvky. Školení bylo jednodenní. Informace které se na něm policisté dověděli, vyhodnotili jako důležité pro jejich další výkon služby a školení hodnotili pozitivně. Trestná činnost na úseku životního prostředí Školení „Trestná činnost na úseku životního prostředí“ bylo uskutečněno v rámci vzdělávání policistů dne 17. 5. 2006. Cílem školení bylo informovat policisty o vývoji a nejaktuálnějších trendech trestné činnosti na úseku životního prostředí. Cílovou skupinou byli vybraní policisté zabývající se problematikou životního prostředí jak na základních útvarech tak u SKPV a rovněž policisté mající zájem o danou problematiku. Školení bylo jednodenní a přednášeli na něm externí lektoři z České inspekce životního prostředí (ČIŽP), Agentury ochrany přírody a krajiny (AOPK) Ostravské univerzity. 1.4.

Společně proti kriminalitě2)

tak zněl i stále zní oficiální název nového preventivního projektu, jehož realizací chtělo vedení městského ředitelství prolomit pomyslnou bariéru v komunikaci s veřejnosti a tuto z vlastní iniciativy osobně kontaktovat mimo služebny Policie ČR. Vytipovanými místy pro setkání s občany byly prostory pasáží ostravských hypermarketů, kde se policisté setkali v rámci dialogu s různorodým profilem občanů, a tím i dotazů, adresovaných do řad příslušníků Policie ČR. Cílem ryze vlastního projektu představují v zásadě d i a l o g občanů s policisty na téma: - podmínky přijetí do služebního poměru příslušníka Policie ČR, výhody a perspektivy policejního zaměstnání, - informace veřejnosti o aktuálním stavu a dlouhodobém vývoji kriminality, - řešení aktuálních problémů v různých lokalitách města, - odborné poradenství, zejména, jak lze vlastním chováním předcházet páchání protiprávní činnosti, - použití mechanických a optických mechanismů k prevenci před vloupáním do bytů, chat a vozidel - preventivní a prezentační policejní akce pořádané ostravskou a karvinskou policií,

165

- Community policing a aplikace této filosofie do praxe ostravské a karvinské policie - aj. Praxe ukázala, že občané měst a obcí, za účelem získání výše uvedených informací, jen zřídka nalézají vhodnou příležitost kontaktovat místně příslušná obvodní oddělení v okolí svého bydliště. Projektem dochází ke změně a současně popisovaný stav jednoznačně realizace projektů zvrátila! Logo projektu, charakterizující kromě jiného postavičku občana a policisty v jedné osobě, symbolizuje „zapojení“ občana do řešení společné problematiky, v našem případě, řešení problematiky prevence před protiprávní činnosti společným úsilím. Pro transparentnost policejní aktivity je zásadní reklama projektu, proto před samotnou realizací projektu vytvořili policisté plakát, na kterém jsou uvedeny základní cíle projektu, data, místa a čas setkání. Za přispění tiskárny MV ČR si policisté plakáty nechali bezplatně natisknout ve formátech A4 a A3 (obr. č. 1), a tyto například v podmínkách Ostravy prostřednictvím marketů, všech městských úřadů a Dopravního podniku Ostrava vyvěsili ve známost veřejnosti. Projekt byl ve srovnání s ostatními projekty dlouhodobý, o čemž svědčí i jeho půlroční doba realizace. Po jeho ukončení bude následovat analýza případných návrhů, s cílem maximálně, s ohledem na možnosti, přizpůsobit službu požadavkům občana. Tímto policisté sledovali zlepšení image policie v očích veřejnosti.

166

Obr. č. 1: Plakát projektu Společně proti kriminalitě v Ostravě, který zval občany k dialogu na předem určených místech v nejrůznějších koutech města. Distribuce byla díky spolupráce s Dopravním podnikem města nejen v médiích a v okolí konání setkání, ale i v prostředcích hromadné dopravy.

167

Samotná příprava projektu byla kousek po kousku „pilována“ do posledního detailu, například: - každého setkání s občany se zúčastnili čtyři policisté ze Skupiny podpory kvality + jeden policista obvodního oddělení, které je místně příslušné k místu setkání s občany, to proto, aby „místním“ občanům, poukazujícím na místní záležitosti, byla poskytnuta dostatečně erudovaná odpověď od místně příslušného policisty, tedy policisty, dokonale znalého místní problematiky, - místem setkání s občany byl prostor opatřený pultem, stolem, židlemi a zástěnou s logem Policie ČR (dále jen informační pult – viz. obr. č. 2), v případě prezentace pod širým nebem bylo možno využít speciální přístřešek, - policisté byli jednotně ustrojeni ve společenských stejnokrojích, - prostor kolem informačního pultu byl situován tak, že se zde nacházel dataprojektor s nootebokem a promítacím plátnem, které sloužilo k projekci připravených záznamů z preventivních a prezentačních akcí.

Obr. č. 2: Obrázek vystihuje činnost policistů při zodpovídání dotazů občanům, v tomto případě návštěvníkům jednoho z městských supermarketů. Závěr Za projekt Skupina podpory kvality jako garanta zavádění nových prvků do policejní praxe získali policisté městského ředitelství Ostrava z rukou policejního prezidenta „Cenu nejlepší praxe 2007“, slavnostně vyhlášené dne 20. září 2007 v Praze (viz. obrázek č. 3). 168

Obr. č. 3: Vítězný tým Ceny nejlepší praxe 2007 po převzetí ceny v aule Policejní akademie ČR v Praze. Literatura: [1] Obsah přihlášky do soutěže „Cena nejlepší praxe 2007“, PČR MŘ Ostrava 2007. [2] Hrinko, M.: Policisté v Ostravě mají nový preventivní projekt, odborný časopis Policista č.11, str. XII příloha, Praha 2007, ISSN 1211-7943.

169

Korupce v policii aneb fenomén, jenž degraduje důvěru občana v policejní práci plk. Ing. Martin Hrinko, Ph.D. ředitel okresního ředitelství Policie ČR Karviná e-mail: [email protected] Klíčová slova: Policie ČR, Policejní činnost, Zneužití pravomoci veřejného činitele, Korupce. Abstrakt: Zneužití pravomocí veřejného činitele, trestné činy související s podvody, řešením dopravních přestupků a přijímání úplatků jsou nejčastějšími trestnými, kterých se dopouštějí příslušníci Policie ČR. Příspěvek sborníku se zabývá rozborem některých mechanismů protizákonného jednání, subjektem pro odhalování trestné činnosti policistů a statistikou odhalených případů. Charakteristika korupce: Pozitivní výsledky policejní práce v drtivé většině převládají ve srovnání s počtem profesního selhání, ačkoliv to při pohledu na sdělovací prostředky nevypadá. Skutečně, nelze vyloučit pochybení policistů zcela. Po mnohá léta se takto snaží každý policejní funkcionář i celý resort vyplenit ze svých řad nešvar zvaný korupce, jenž si nese vedle samostatného pojmenování vždy přívěsek v podobě zneužití pravomocí veřejného činitele a závažného porušení Etického kodexu. Bohužel, k její anulaci nedošlo ani u Policie ČR a ani u ostatních zahraničních bezpečnostních sborů. Jediným pozitivním tvrzením v daném případě může být fakt, že z pohledu dlouhodobějšího statistického pohledu dochází ke snižování počtu popisovaných prokázaných trestných činů (viz. tabulka v obsahu příspěvku). Uvedené jednání důsledně popisuje trestní zákon, zejména v ustanovení § 158 – zneužívání pravomoci veřejného činitele, přičemž jasně definuje, že pokud vykonává veřejný činitel (v našem případě policista) takovou činnost, že v úmyslu sobě nebo jinému 170

opatřuje neoprávněný prospěch způsobem odporujícím zákonu, překročí svou pravomoc nebo nesplní povinnost vyplývající z jeho pravomoci, bude potrestán. Trest za takové jednání v podobě odnětí svobody se pohybuje v rozpětí 6-ti měsíců až tří let nebo také zákazem činnosti. Odnětím svobody na tři léta až deset let bude pachatel uvedeného trestného činu potrestán, pokud si výše uvedeným způsobem opatří značný prospěch, nebo způsobí-li takovým činem vážnou poruchu v činnosti organizace, nebo způsobí-li takovým činem značnou škodu nebo jiný zvlášť závažný následek. Ruku v ruce se s uvedeným popisem činnosti nese zejména trestný čin přijímaní úplatků, jehož skutková podstata je popsána v ustanovení § 160 trestního zákona. Zde je pak popsáno, že pachatelem takového trestného činu je ten, kdo v souvislosti s obstaráváním věci obecného zájmu přijme nebo si dá slíbit úplatek, popřípadě žádá takový úplatek. Trest u takového trestného činu je pro veřejného činitele vyměřen do rozmezí jednoho až pěti let nebo peněžitým trestem. Pro objasnění pojmu úplatek je nutno dodat, že úplatkem se rozumí neoprávněná výhoda spočívající v přímém majetkovém obohacení nebo jiném zvýhodnění, kde se dostává nebo má dostat uplácené osobě nebo s jejím souhlasem jiné osobě, a na kterou není nárok (§162a trestního zákona). Nelze zapomenout ani na Etický kodex příslušníka Policie ČR, který jasně ve vztahu i ke korupci, v rámci svého obsahu, hovoří zejména o profesionalitě, nestrannosti, odpovědnosti, ohleduplnosti a bezúhonnosti. Nejčastějšími hříšníky jsou příslušníci policie zařazeni v pořádkové a dopravní službě, trestné činy se však nevyhýbají ani ostatním službám, zejména službě cizinecké a službě kriminální policie a vyšetřování. Policisté zneužívající pravomoci veřejného činitele jsou prakticky ve všech krajích naší republiky, výjimkou není ani region Policie ČR správy Severomoravského kraje. Na odhalení trestné činnosti policistů pracují příslušníci Inspekce ministra vnitra ČR, jenž objasnili jen za rok 2007 celkem 254 trestných činů policistů. Odhalení a zadokumentování bývá obtížné. Odhalování trestné činnosti policistů je obzvlášť složité a obtížné, neboť se jedná o pachatele, jenž jsou dobře obeznámení s procesem objasňování, usvědčování, sledování pomocí operativní techniky a další kriminalistickou taktikou vedoucí k prokázání popisované protizákonné činnosti. Z tohoto důvodu můžeme hovořit o sofistikovaném přístupu protiprávně jednajících policistů, naproti ostatním osobám, které nedisponují takovým potencionálem jednat konspirativním způsobem tak, aby došlo k zastření protiprávní činnosti. Má-li být objasňování takového protiprávního jednání úspěšné, vyžaduje to vysoce profesionální a kvalifikovaný přístup ze strany Inspekce ministra vnitra ČR. O tom není pochyb.

171

Příležitosti k popisovanému protizákonnému jednání je mnoho, nejvíce se jedná asi o situaci, kdy policista řeší dopravní přestupek s přestupcem. Mnohdy sami policisté zavdávají příčinu nevhodné diskuse s přestupcem, aniž by si toho byli vědomi, například slovy „tak co s tím uděláme pane řidiči?“ nebo „jak by jste to řešil vy pane řidiči?“, pak je už blízko k tomu, aby řidič využil takového pobídky policisty a diskutoval s ním i trochu jinak, než je přípustné. Z praxe jsou známy případy, kdy si vyloženě řeknou o úplatek policisté sami větou „tak to vyřešíme, buďto za dva tisíce s bloky, nebo pětset bez bloků?“ a mnoho dalších variant za různých okolností, jak si dosud policisté přišli k nezákonnému obohacení a bylo jen otázkou času, kdy se jim na jejich protizákonné jednání přišlo. Dalšími četnými případy jsou případy pojistných podvodů, k nimž mají nejblíže zejména příslušníci dopravních nehod. Z nehod se totiž pořizují záznamy pro pojišťovny a zde vzniká prostor ke korupci, přičemž finanční prospěch získává nejen policista, ale i pobízející a vše na úkor pojišťoven. Lze předpokládat, že pokud projde novela policejního zákona k 1.1.2009, tato trestná činnost z velké části zmizí, protože bude volána k nehodám, u nichž přesáhnou škody statisíce korun. Rekord 51 případů pojistných podvodů policistů z roku 2003 tak zůstane zřejmě dlouho nepřekonán. Z pohledu statistiky2): Skutek Zneužívání pravomocí veřejného činitele Úplatkářství Účast na zločinném spolčení Nadržování Neoprávněné nakládání s osobními údaji Podvod Pojistný podvod Úvěrový podvod

2003 2004 2005 2006 2007 202

95

90

60

65

15 1 1

11 1 0

10 0 0

7 0 0

12 0 0

17

6

13

0

1

45 51 7

19 22 2

14 13 2

14 8 11

7 15 7

Nejznámějšími případy korupce Největším případem korupce byl pravděpodobně případ z Vratimova na frýdecko-místecku. V říjnu 2007 zatkli příslušníci Inspekce ministra vnitra ČR celkem deset policistů z místního oddělení a jednoho strážníka obecní policie ze Šenova. Policisté a strážník měli od řidičů vybírat pokuty, za které jim

172

nevydávali pokutové bloky. Získali tak několik tisíc korun. Státní zástupce je tak obvinil z trestných činů přijímaní úplatků a zneužívání pravomoci veřejného činitele. V březnu 2007 se sešli kladenští dopravní policisté na ranní poradě. Ta však nabrala nečekaný směr. Na scéně se objevili detektivové Inspekce ministerstva vnitra, čtou jména jedenácti příslušníků a vzápětí je zatýkají. Některé přímo na poradě, zbývající doma. „Odvedli prakticky celou první skupinu silničního dohledu,“ uvedl tehdy strážce zákona, jenž viděl zadržení kolegů na vlastní oči. Zmíněná skupina byla specializovaná na silniční kontroly. Právě při nich policisté brali od řidičů úplatky. Zatčení zkorumpovaných policistů předcházelo jejich několikaměsíční sledování Inspekcí ministerstva vnitra prostřednictvím satelitní navigace i odposlechů. Zjišťováno bylo, kde se dopraváci ve služebních vozidlech pohybují a kolik kontrol provádějí. Systém oněch policistů byl pravděpodobně založen na vzájemném krytí. Policisté prý poté, co jim řidič zaplatil pokutu, neodevzdali druhý díl složenek a získané peníze dávali do společné kasy. Pak se o ně dělili rovným dílem. Podle dostupných informací se občas spokojili i s úplatkem ve formě naturálií, například květinami či výslužkou ze zabijačky. Není rovněž vyloučeno, že část peněz dostali bez bločků rovnou na ruku. Měsíčně si tak k výplatě každý z nich přilepšoval až o několik tisíc korun. Proslýchá se dokonce, že dopravní policisté tušili o odposleších i sledování. Přesto prý dál v korupci pokračovali. Patrně si nepřipouštěli možnost, že by jejich životní úroveň výrazně poklesla. Něco málo z historie: Jak již bylo řečeno, s korupcí se bezpečnostní a policejní sbory setkávají od nepaměti, pohleďme třeba na zákon č. 178/1924 Sb. o úplatkářství a proti porušování úředního tajemství, kde je například uvedeno, že rozhodným kritériem byla případná spojitost s výkonem služby, v nejasných případech měl tehdejší četník za povinnost učinit dotaz u představeného velitelství. Platilo pravidlo, že četník měl za povinnost rozvážit si každé konání, které bylo zřejmě v rozporu s platnými předpisy, domyslet vždy jeho následky, neboť i odsouzení pro přečin mohlo mít za následek ztrátu hodnosti a propuštění. Rukověť doslova uvádí: „mnohdy, zřekne-li se četník jen nepatrného prospěchu nebo malicherné výhody, ušetří si tím a své rodině mnohé trpké chvíle a rozrušení, ba předejde se i ztrátě existence a pozbytí zabezpečení své rodiny; neučiní-li tak, pozdě teprv pozná, kdy nelze to již napraviti, nerozvážnost svého jednání“.

173

Služební instrukce pro četnictvo zakotvovala přitom jasné protikorupční pokyny typu: - hlavní ctností četníka jsou neúplatnost a pravdivost, tím se rozumí, že četník se nedá ani příbuzenstvím nebo přátelstvím, ani osobním odporem nebo náklonností, vůbec žádným vedlejším ohledem od plnění své povinnosti odvrátit a že učiní všechna služební udání jen dle pouhé pravdy, - zvláště jest přísně zakázáno, aby četník přijal od některé strany ve spojitosti s výkonem služby dar, odměnu nebo pohoštění, byť i bylo nabídnuto za okolností naprosto nezávadných, - rovněž je četníku zakázáno, aby činil konání služebních povinností závislým na nějakém slibu. Literatura: [1] Perdoch, J.: Někteří policisté brali úplatky, jinni zcela opilí usedli za volanty svých vozidel, Deník 22. 3. 2008, str. 2, Ostrava 2008, ISSN 12135577. [2] Mašek, P.: Zločinci v policii? Deník 22. 3. 2008, str. 2, Ostrava 2008, ISSN 1213-5577. [3] Božovský, R.: Policisté na Kladensku loni odcházeli také kvůli korupci či stykům s neonacisty, Internetový odkaz, kladenský deník.cz, Kladno 21.3.2008.

174

Validace postupu chemické analýzy požárních vzorků na obsah akcelerantů pomocí SPME-GC/MS Ing. Vlasta Charvátová, Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, PSČ 143 01 Praha 4 - Modřany Klíčová slova validace chemických analytických metod, plynová chromatografie. Abstrakt V článku je prezentována validace (vhodnost použití) kvalitativní metody SPME-GC/MS na obsah stop hořlavých kapalin (akcelerantů) ve vzorcích z místa požáru podle vybraných validačních parametrů: kalibrace, citlivost, detekční limit, linearita, selektivita a přesnost/opakovatelnost. Úvod Vzorky se zbytky, resp. stopami hořlavých látek jsou odebírány na místě požáru především tam, kde se jeví jako jedna z možných verzí úmyslné zapálení, kde popožární znaky jsou typické pro použití hořlavé kapaliny (HK) jako akcelerantu hoření, případně tam, kde je nutné použití HK jako akcelerantu hoření potvrdit/dokázat, či vyloučit. K vyhledání míst odběru zmíněných vzorků jsou často používání psi se specielním výcvikem (Kynologická a hypologická služba PČR). Vzhledem k charakteru vzorků i technika odběru se řídí přísnými pravidly, aby během manipulace s nimi a transportu do laboratoře nedošlo k jejich znehodnocení. V laboratoři TÚPO se tyto vzorky analyzují metodou plynové chromatografie s hmotnostním spektrofotometrem v tandemu s mikroextrakcí na tuhou fázi (dále jen SPME-GC/MS). Tato metoda byla pro potřeby TÚPO již vyvinuta dříve [2], [3], [4] a jako interní metodika je používána v běžné praxi za účelem požárně technických expertíz, tj, odborných vyjádření a znaleckých posudků. Vzhledem k těmto skutečnostem bylo nutné výše zmíněnou metodu akreditovat [5] a pro účely akreditace byla metoda posuzována z hlediska vhodnosti, resp. validována. Tento příspěvek navazuje na článek [1]. Validace Validační parametry byly voleny na základě skutečnosti, že stanovení stop HK je zkouška pouze kvalitativní. Vhodnost metody byla proto posuzována dle následujících parametrů: • Kalibrace/přesnost stanovení akcelerantů po vzorkování SPME technikou) 175

• • • • •

Citlivost Detekční limit Linearita Selektivita Přesnost/opakovatelnost

Měření za účelem validace bylo provedeno na plynových chromatogramech GC 8000 Top hmotnostním spektrofotometrem MS: Voyager (Thermo Quest Finnigan, dále jen VGR) a Trace GC Ultra s hmotnostním spektrofotometrem MS: DSQ II (Thermo Electron Corpororation, dále jen DSQ) dle interní metodiky [6]. Jako zkoušený analyt byl použit referenční vzorek bezolovnatého benzínu odpařeného ze 75 % v roztoku metanolu o koncentraci 5000 µg/ml (Restek) jako sekundární pracovní standard (dále jen SWS). Pro výpočet zadaných validačních parametrů byly z bohaté směsi, ze které je bezolovnatý benzín tvořen, vybrány charakteristické složky: o-,m-,p-xylen a 1,2,4-trimethylbenzen (1,2,4-TMB). K výpočtům směrodatných odchylek, směrnic kalibračních přímek a korelačních koeficientů byly použity výšky píků vybraných chemických sloučenin v elektronických jednotkách převzatých z vyhodnocovacího chromatografického programu (Xcalibur), tj. zjištěné validační parametry jsou platné pro analýzy provedené na uvedeném zařízení za shodných podmínek [6]. Kalibrace: Bylo zjišťováno, zda odezva u různě koncentrovaných směsí má lineární průběh. Na vrstvu vyžíhaného písku v plechových odběrových nádobách byl nanesen referenční roztok SWS v množstvích: m1; m2 a m3. Po analýze na obou výše zmíněných chromatogramech byly vyneseny kalibrační přímky, viz obr. č. 1 a 2, a u vybraných složek vypočteny parametry uvedené v tabulce č. 1. Citlivost: Citlivost metody je definována jako rozdíl v koncentraci analytu, který odpovídá nejmenšímu rozdílu, jenž může být ještě detekován při odezvě instrumentace metody. Matematicky je citlivost metody určena regresním koeficientem kalibrační přímky, tj. směrnicemi kalibračních přímek, viz tab. č. 1. Detekční limit: Mez detekce odpovídá koncentraci, pro kterou je analytický signál statisticky významně odlišný od šumu. Mez detekce udává skutečnou úroveň signálu, která ještě umožňuje detekci koncentrace. Za účelem stanovení tohoto parametru byly analyzovány vzorky připravené následujícím způsobem: do 20 ml vialek byl předložena buničitá vata, na níž bylo naneseno definované množství referenčního roztoku SWS. Mez detekce byla určena součtem průměrné hodnoty odezvy slepého pokusu a trojnásobku směrodatné odchylky (byly počítány výšky píků), viz tab. č. 2.

176

Obr. 1 Kalibrační přímka - Plynový chromatograf GC 8000 Top s hmotnostním spektroskopem MS: Voyager (Thermo Quest Finnigan)

Obr. 2 Kalibrační přímka - Plynový chromatograf Trace GC Ultra s hmotnostním 5spektroskopem MS: DSQ II (Thermo Electron Corporation) Tab. č. 1 Parametry kalibračních přímek VGR o-xylen 1,2,4-TMB 1,253 1,525 Směrnice 6 Směrodatná odchylka 0,183*10 0,147*106 0,985 0,980 R2

177

DSQ m-,p-xylen 1,2,4-TMB 3,962 3,492 6 0,329*10 8,613*106 0,987 0,923

Linearita: Linearita byla testována pro modelové vzorky o známém obsahu referenčního roztoku SWS jako těsnost shody mezi závislou veličinou (odezva-výška píků) a nezávislou (koncentrace analytu) vyjádřená přímkovou závislostí, resp. korelačním koeficientem, který při lineární závislosti nabývá hodnoty +1 a čím více se blíží jedné, tím je závislost obou proměnných těsnější, viz tab. č. 3. Tab. č. 2 Meze detekce pro vybrané složky VGR DSQ o- xylen 1,2,4-TMB m-,p- xylen 1,2,4-TMB 99404691 81662592 Mez detekce 3801087 8144842 Selektivita: Metodika TÚPO č. 02-08 pro kvalitativní chemickou analýzu stop akcelerantů hoření (hořlavých kapalin) v požárních vzorcích byla shledána jako dostatečně selektivní na základě dostatečné rozlišitelnosti píků jednotlivých složek nejběžněji používaného/zjišťovaného akcelerantu, tj. benzínu automobilového. Na obr. č. 3. je uveden TIC záznam standardu SWS naneseného v definovaném množství na buničitou vatu ve 20 ml vialce analyzovaného za podmínek metodiky TÚPO č. 02-08 s vyznačením některých významných a charakteristických složek. Tab. č. 3 Korelační koeficienty regresních přímek VGR DSQ o- xylen 1,2,4-TMB m-,p- xylen 1,2,4-TMB 0,990 0,994 0,961 Korelační koeficient (r) 0,992

178

1,2,4-trimethylbenzenn RT: 1.45 - 10.98 NL: 1.01E8

5.84

100

TIC F: MS M23_V1_c 5V20_vgr0 1

95

m-,p-xylen

90 85

3.62

2-dimethyl-4-ethylbenzen

80 75 5.28 70

7.34 65 7.89

Relative Abundance

60 6.29

55

o-xylen

50 45

ethylbenzen

7.24

4.02

toluen

40

2-methylnaftalen

8.16

7.82

6.91 6.79

5.38

1- methylnaftalen

8.33

7.22

8.83 8.38 3.46

35

5.57

9.06 6.50

1.95

30

10.42

9.10 5.11

25

8.51 7.66

10.64

9.79

8.72

10.23

7.59

20 1.47

2.45 2.54

15

9.24

5.95 3.00 3.21 4.17

6.04

10

9.59

9.99

9.50

4.58 4.30

5 1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

4.69 5.0

5.5

6.0 6.5 Tim e (m in)

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

10.5

Obr. č. 3 TIC záznam SWS Přesnost/opakovatelnost: Opakovatelnost metody je definována jako těsnost shody mezi navzájem nezávislými výsledky zkoušek získanými za podmínek opakovatelnosti (podmínky, kdy navzájem nezávislé výsledky zkoušek se získají opakovaným použitím téže zkušební metody na identickém materiálu, v téže laboratoři, týmž pracovníkem za použití týchž přístrojů a zařízení, během krátkého časového rozmezí. Ukazatel opakovatelnosti byl stanoven ze směrodatné odchylky pro hladinu významnosti 0,95 u 5-ti analýz (Student. koeficient rozpětí 3,86) jako hodnota, pod níž bude s 95-% pravděpodobností ležet absolutní hodnota rozdílů výsledků zkoušek provedených za podmínek opakovatelnosti, viz tab. č. 4. Tab. č. 4 Ukazatel opakovatelnosti pro vybrané složky VGR DSQ o- xylen 1,2,4-TMB m-,p- xylen 1,2,4-TMB Ukazatel opakovatelnosti 66467301 87628118 127900702 105034905

179

Závěr Z posouzení výše uvedených validačních kriterií: vyplývá, že metodika TÚPO č. 02-08 je vhodná pro kvalitativní chemickou analýzu vzorků požárních zbytků na obsah akcelerantů – hořlavých kapalin, viz. tab. č. 5 Tabulka č. 5 Závěry validace Parametr Kalibrace Citlivost Linearita Detekční limit Selektivita Opakovatelnost Správnost

Závěr Kalibrační přímky s parametry: směrnice, směrodatná odchylka a R2 Citlivost zk. postupu je pro daný účel vyhovující s ohledem na hodnotu směrnice kalibrační přímky. Kalibrační závislost je vyhovující s ohledem na hodnotu korelačního koeficientu. Mez detekce stanoven jako součet průměrné hodnoty slepého pokusu a trojnásobku směrodatné odchylky u vybraných složek je pro daný účel vyhovující. Dostatečná rozlišitelnost píků jednotlivých charakteristických složek akcelerantů Opakovatelnost zk. postupu je je vyhovující pro účel její aplikace. Měřením koncentrace vzorků bylo zjištěno, že metodika poskytuje statisticky správné výsledky. Správnost metody bude ověřována každoroční účastí v mezilaboratorních porovnávacích zkouškách

Vzhledem k tomu, že výsledkem stanovení není kvantitativní hodnota, neurčuje se nejistota výsledku stanovení. Mezilaboratorní porovnávací zkoušky jsou naplánovány na 4. čtvrtletí r. 2008, jejich organizátorem je MV-GŘ HZS ČR Technický ústav požární ochrany, zájemci jsou vítáni. Literatura [1] M. Růžička, V. Charvátová, O. Dvořák: Příprava referenčních chromatogramů hořlavých kapalin technikou SPME-GC-MS pořízených z odlišných sorpčních materiálů pro potřeby vyšetřování příčin požárů a požárně technických expertíz.; Sborník příspěvků z mezinárodní konference Požární ochrana 2007. Ostrava: VŠB-TÚ, 2007 [2] V. Charvátová, O. Dvořák, I. Masařík: Využití SPME a GC-MS ke zjišťování hořlavých kapalin ve vzorcích z požářiště pro potřebu PTE;

180

Sborník příspěvků z mezinárodní konference Požární ochrana 2007. Ostrava: VŠB-TÚ, 2002 [3] O. Dvořák a kol.: Závěrečná výzkumná zpráva TÚPO - Výzkum charakteristik chování látek a materiálů při hoření nebo výbuchu pro potřebu požární bezpečnosti a požárně technických expertíz, Praha: MVGŘ HZS ČR TÚPO, 2005. [4] O. Dvořák a kol.: Výzkumný projekt č. 12 Zjišťování příčin vzniku požárů a hodnocení nebezpečných účinků požárů – Instrumentální metody a metody chem. Analýz k identifikaci akcelerantů a toxikantů na požářišti Průběžná výzkumná zpráva o výsledcích řešení v r. 2007; Praha: MV-GŘ HZS ČR TÚPO, 2007. [5] Osvědčení o akreditaci zkušební laboratoře č. 1011.2, viz http: www.tupo.cz [6] Metodika TÚPO č. 02-08 Chemická analýza akcelerantů – hořlavých kapalin ve vzorcích požárních zbytků metodou SPME-GC/MS. MV-GŘ HZS ČR TÚPO 2008, majetek TÚPO.

181

Investigation of kinetic parameters of thermal decomposition of chosen kinds of wood Jarosław Chodorowski, Krzysztof Babeł, Zdzisław Salamonowicz The Central School of Fire Service Sabinowska 62/64 Street, 42-200 Częstochowa, Poland tel: +4834 3785310, fax: +4834-378-53-32 e-mail: [email protected] Introduction In estimation of the kinetic parameters in thermal decomposition of wood, the kinetics models are the first essential stage in selecting and describing the conditions of wood decomposition in specific thermal expositions. The methods of estimating kinetic parameters, described in available literature, based on degradation models are considerably differentiated, both in basic model assumptions and in methods of their calculations. The first model assumption adopted in calculations is the ternary composition of wood, i.e. comprised by hemicelluloses, cellulose and lignin, which undergo pyrolysis both in atmosphere of inert gases and in thermal oxidation decomposition, as three separate components. Although numerous researchers (Wood Fire Behaviour 1966, Beal and Eicknor 1970, Jiang 1994) have confirmed that hemicelluloses, cellulose and lignin decompose independently, the separation of individual components is at present technically very difficult. As a rule the application of decomposition and separation techniques of individual components can change (and do change) the structure of wood as an effect of depolymerisation and change in structure of the components (Prosiński 1984). These changes allow obtaining kinetic degradation parameters, which do not fully reflect the actual decomposition of wood. Substitutes of individual components applied in models, such as xylan, Avicel cellulose and the Klason lignin, can cause obtaining incorrect results of kinetic decomposition parameters (Antal 1998, Cozzari 1997, Koufopanos 1989, Shafizadeh 1992). Moreover, as was shown by results of diverse research (Caballero 1996, Parker 1992) in raw wood, without thermal decomposition, as a rule interactions take place between different components, which cause modification of the properties of individual components. These types of changes are not observed in hemicelluloses, lignin and cellulose separated from wood. Furthermore, the assumption in models of simple decomposition for particular wood components does not reflect fully the actual decomposition mechanism. During wood heating observed are sequences of overlapping reactions, the course of which depends on thermal conditions. These conditions

182

refer to physical and thermal properties of wood, methods of temperature measurement, rate and direction of heating, type of atmosphere surrounding the sample of wood, configuration of arrangement: wood - source of heat, static dynamic conditions. An additional hindrance is that decomposition models do not take into consideration the above named factors causes as consequences that theoretical descriptions of the decomposition mechanism described in literature are considerably differentiated. Aim of investigation The aim of undertaken tests was to find explanation for impact of the rate of heating influence on thermal decomposition of wood and kinetic parameters. The specified experiments were conducted for four kinds of wood. The abovementioned studies related to correlations constitute an important problem in estimations of rate of fire threats forming, especially in evaluation of susceptibility to initiation of lignocelluloses materials combustion. In the experiment the use was made of heating rates, which simulate the thermal conditions existing in the I stage of fire and during transformation from the I stage of fire to the II stage. pursuant to the standard of the American Society for Testing and Materials (ASTM 119E/92) which describes I a graphical form the temperature increase in fire as a function of fire duration: Fully developed fire Growth period of fire

Flashover

Temperature of fire

T

FIRST STAGE

Regress of fire

THIRD STAGE t SECOND STAGE

Fig.1. Standard ASTM 119E – temperature of fire as a function of fire duration. Two types of hardwood: beech (Fagus silvatica), oak (Quercus robur) and two types of softwood: pine (Pinus silvestris) and spruce (Picea excels) were used as experimental materials.

183

During experiments thermal decomposition of above-named wood types was implemented within the temperature range of 25-10000C, in air atmosphere, with three rates of heating β=25, 50 and 100 deg·min-1, defining the starting temperature (Tpap) and the end of active pyrolysis (Tkap), the temperature of extreme rate of thermal decomposition (Tv), the rate of mass loss (Vmaks) at temperature of extreme rate of thermal decomposition (Tv), the mass loss in temperature of active pyrolysis (Uap) and the maximum mass loss (Um). A fundamental problem in the research was estimating the kinetic parameters within temperature ranges in active pyrolysis. The conversion coefficient of wood mass to volatile phase was used to calculate kinetics parameters: order of chemical reaction (n), the activation energy (Ea) and preexponential factor (A). For this purpose such methods, as Kissinger’s (1957), Ozawa’s (1965), Borchardt–Daniels’s (1957) and Ozawa-Flynn-Wall’s (196566) were used in calculations. The choice of methods was dictated by their wide application and different kinetic models of decomposition. The adopted methods of calculations differ also by simplifying and analytical assumptions in mathematical algorithm. In thermogravimetric analyses samples were used in the form of cylindrical pieces/cast disks. Such a form of experimental materials was dictated by the most frequent form of wood used as structural timber, in finishing works and interior furnishing in fire environment. Owing to the average effectiveness of combustion in a fire environment equalling to ca. 60 % and the lack of required air volume in active phase of fire (the active pyrolysis phase), the platinum crucibles with perforated lid were applied in the tests, reducing in this way the speed of air diffusion to decomposed wood samples. Before the commencement of the experiments the absolute humidity and density of the studied kinds of wood were defined. The absolute humidity of wood was defined by using drying-weighing method pursuant to the Polish standard (PN-56/D-04100). The experimental material used in investigation had an absolute humidity of ca. 12% ± 1%. Table 1 Density of chosen kinds of wood Density [kg·m-3]

Wood Beech (Fagus silvatica)

700

Oak (Quercus robur)

770

Pine (Pinus silvestris)

530

Spruce (Picea excels)

500

184

Thermal degradation of wood The experimental investigations of thermal decomposition of studied kinds of wood were carried out on research station which comprises a TGA/SDTA851e Mettler-Toledo thermogravimeter (with a capacity of 5g and resolution 1 µg in the range of investigated temperatures of 25-11000C), a cooling system, a set of investigation gases and with STARe SW8.10 software. The thermogravimetric analyses were carried out for four studied kinds of wood at three heating rates of 25, 50 and 100 deg·min-1 in air atmosphere. % 100

Mass loss [%]

90

beech

A)

80

oak

70

pine

60 50

spruce

40 30 20

100

0 2 4 6 Lab: MET T LER

200 8

300 10

12

400 14

16

500 18

20

600 22

24

700 26

28

4g - 100 st/mi n [%]

800 30

900

°C

32 34 36 m in S T A Re SW 8.10

04.08.2005 12:41:33

%

4g - 50 st/mi n [%]

04.08.2005 12:37:35

% 100

100

B)

90

Mass loss [%]

temp. [0C] time [min]

C)

90

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20 100

10 0 1 Lab: MET T LER

200 2

300 3

400 4

500 5

600 6

700 7

800

900

°C

8 9 m in S T A Re SW 8.10

100 200 10 0 2 4 Lab: MET T LER

300

400

6

8

500 10

600 12

700 14

800

900

°C

temp. [0C] time [min]

16 18 m in S T A Re SW 8.10

Fig. 2. Sample curves of thermal decomposition in studied kinds of wood in air atmosphere for three heating rates: A) β=25 deg·min-1, B) β=50 deg·min-1 and C) β=100 deg·min-1. For each thermal decomposition curve estimated was the maximum mass loss (Um), the starting temperature (Tpap), the end of active pyrolysis (Tkap) and the mass loss in temperature of active pyrolysis (Uap). Calculated data from TG curves were shown in table 2.

185

Table 2 The maximum mass loss (Um), the mass loss in temperature of active pyrolysis (Uap), the starting temperature (Tpap), the end of active pyrolysis (Tkap) for studied kinds of wood in air atmosphere for three heating rates: A) β=25 deg·min-1, B) β=50 deg·min-1 and C) β=100 deg·min-1.

Parameters from TG curves

Wood beech

oak

pine

spruce

β=25 deg·min-1

Um [%]

80.64

76.41

82.33

81.81

Uap [%]

62.08

51.02

60.62

61.08

Tpap [0C]

220

205

210

215

Tkap [0C]

404

380

410

410

β=50 deg·min-1

Um [%]

81.67

77.08

83.75

82.41

Uap [%]

65.49

53.05

62.64

64.97

Tpap [0C]

245

220

230

240

Tkap [0C]

422

392

432

435

β=100 deg·min-1

Um [%]

82.00

79.36

83.86

83.44

Uap [%]

68.58

58.75

67.07

68.32

Tpap [0C]

275

260

265

270

Tkap [0C]

458

433

472

478

The obtained TG curves were presented in a differential form to define the temperature of extreme thermal decomposition rate (Tv) for the studied kinds of wood in air atmosphere. For the obtained derivative thermogravimetric (DTG) the extreme values of their function were set out, which correspond to the temperature of extreme rate of thermal decomposition (Tv) and the extreme rates of decomposition (Vmax) in temperature (Tv).

186

DTG [1/min]

1/m in

-0,00

-0,0

-0,05

-0,10

-0,15

4g - 100 st/mi n [1 s

4g - 50 st/mi n [1 st

4 gat 25 pow

1/m in

1/m in -0,0

-0,1

-0,2

-0,2

-0,4

-0,3

-0,6

-0,4

-0,8

-0,20

-0,25 100 0

2

200

4

6

8

300 10

12

400 14

16

500 18

20

-0,5 2

0

100

200

300

400

2

4

6

8

500 10

Lab: MET T LER

Lab: MET T LER

beech

oak

-1,0

100

0 1 Lab: MET TLER

200

300

400

500

2

3

4

5

pine

temp. [0C] time [min]

spruce

Fig. 3. The DTG curves for studied kinds of wood in air atmosphere for three heating rates: A) β=25 deg·min-1, B) 50 deg·min-1 and C) 100 deg·min-1. Table 3 The extreme rate of thermal decomposition (Tv) and the rate of mass loss (Vmax) at temperature (Tv) for studied kinds of wood in air atmosphere for three rates of heating: A) β=25 deg·min-1, B) 50 deg·min-1 and C)100 deg·min-1. Parameters from DTG curves

Wood beech

oak

pine

spruce

β=25 deg·min-1

/TV/ [0C]

372.50

351.25

384.17

381.67

/Vmax/ [%mas.·min-1]

25.18

21.49

22.88

24.94

β=50 deg·min-1

/TV/ [0C]

383.33

359.16

396.67

395.87

/Vmax/ [%mas.·min-1]

47.67

42.01

40.86

45.61

β=100 deg·min-1

/TV/ [0C]

403.33

378.00

420.00

418.33

/Vmax/ [%mas.·min-1]

94.76

79.58

77.87

79.41

187

Calculation of kinetic parameters To calculate kinetic parameters, the results of experiments were subjected to mathematical and statistical analyses. Three programmes were used for calculations: Microsoft Excel®, Statgraphics Plus® and MicrocalTM Orgin®. On the basis of mass loss data, the degree of conversion of wood was determined (α) and subsequently the differential figure of dα·dt-1 for studied kinds of wood. Following calculations connected with the degree of wood conversion (α i dα·dt ), on the basis of methods of Kissinger, Ozawa, Borchardt-Daniels and Ozawa-Flynn-Wall obtained were series of kinetic curves, which were used to carry out an estimation of kinetic parameters. -1

The final stage of the mathematical analysis was calculating the activation energy - Ea (Table 4), the pre-exponential factor - A (Table 5) and the determination of the functional dependency between calculated kinetic sizes and received equations of kinetic curves. For each kinetic equation determined was the coefficient of straight correlation (R), the standard error and coefficient of determination (R2). Figure 4 presents an example of kinetic curve obtained during mathematical analysis. The output shows the results of fitting a linear model to experimental data.

Plot of Fitted Model 4,7

ln_beta_j

4,4 4,1 3,8 3,5 3,2 14

14,3

14,6

14,9

alfa 0_7 Tjk_1swierk

15,2

15,5 (X 0,0001)

Correlation Coefficient = -0.992 R-squared = 98.38 percent, Standard Error of Est. = 0.125. Fig. 4. The kinetic curve for decomposition of spruce wood in air atmosphere by using Ozawa-Flynn-Wall’s method with conversion coefficient α = 0.7, with the linear correlation and determination and standard error from Statgraphic®.

188

Table 4. The activation energy calculated with the use of Kissinger’s, Ozawa’s, Borchadt-Daniels’s and Ozawa-Flynn-Wall’s method in air atmosphere. Wood Method

beech

oak

pine

spruce

-1

Ea /kJּmol / Kissinger Ozawa -1

148.2

149.6

131.6

129.0

151.4

158.4

135.8

133.5

Borchardt-Daniels

25 deg·min 50 deg·min-1 100 deg·min-1

104.5 116.6 144.7

113.2 131.3 139.2

92.9 103.2 113.8

91.6 112.3 123.6

Ozawa-Flynn-Wall

alfa 0.1 alfa 0.2 alfa 0.3 alfa 0.4 alfa 0.5 alfa 0.6 alfa 0.7 alfa 0.8 alfa 0.9 alfa 1.0

82.5 89.4 100.5 114.1 125.1 129.5 132.6 128.8 125.4 122.1

75.6 81.4 86.1 94.7 103.9 106.0 106.2 106.2 101.5 101.4

85.2 95.5 101.9 105.5 107.9 111.0 111.8 108.8 101.9 98.6

82.6 93.8 97.4 105.3 107.9 109.1 106.0 104.0 90.5 84.3

Table 5. The pre-exponential factor A calculated with the use of Kissinger’s, Ozawa’s, Borchadt-Daniels’s and Ozawa-Flynn-Wall’s method in air atmosphere. Wood Method

beech

oak

pine

spruce

8

-1

A /min / 7

Kissinger

6.39·10

8.24·10

1.82·106

1.27·106

Ozawa

1.65·106

4.85·106

3.58·105

3.05·105

Borchardt-Daniels

25 deg·min-1 50 deg·min-1 100 deg·min-1

5.61·106 8.22·107 1.29·1010

8.51·106 3.5·1010 8.40·109

4.14·105 4.27·106 2.34·107

2.75·105 2.13·107 1.26·108

Ozawa-Flynn-Wall

alfa 0.1 alfa 0.2 alfa 0.3 alfa 0.4 alfa 0.5 alfa 0.6 alfa 0.7 alfa 0.8 alfa 0.9 alfa 1.0

2.25·109 6.21·109 4.06·1010 4.19·1011 2.53·1012 4.44·1012 6.17·1012 2.31·1012 9.26·1011 2.74·1011

7.20·108 1.77·109 3.64·109 1.58·1010 7.31·1010 8.69·1010 7.13·1010 6.03·1010 1.79·1010 1.02·1010

3.58·109 1.58·1010 3.73·1010 5.35·1010 5.94·1010 7.99·1010 7.32·1010 3.25·1010 7.02·109 2.28·109

1.62·109 9.19·109 1.31·1010 4.47·1010 5.41·1010 5.30·1010 2.34·1010 1.31·1010 5.35·109 1.87·109

189

Conclusions In the polythermal estimations of kinetic parameters of thermal decomposition, and especially the degree of conversion and activation energy of thermal decomposition lignocelluloses materials, three steps may be distinguished: - thermal effects investigations concerning physical vaporization of moisture contained in wood, - thermal effects investigations concerning temperature ranges of active pyrolysis, - thermal effects investigations concerning temperature ranges of active pyrolysis and with temporary temperature range between temperature at end of active pyrolysis and temperature at which changes of mass loss disappear from the TG curve. The executed investigations comprised calculations of kinetic parameters of thermal decomposition in the studied kinds of wood, and consequently the investigations concerned the range of temperatures in active pyrolysis. This range, depending on kinds of wood and heating rate, concerned the thermal decomposition of wood between the temperature of 205°C to 478°C, with rates of heating (β) from 25 to 100 deg·min-1. During the polythermal investigations of kinetic parameters, at heating rates simulating the thermal conditions in the first stage and between stage I and II of fire (fast temperature rise), results of conducted investigations and their analysis imply the following conclusions: 1. The most important factor which determines the rate of thermal decomposition and the kinetic parameters is the heating rate. Together with increase of heating rate, regardless of the kind of wood, the thermal decomposition of wood increased, and the temperatures of extreme rate of thermal decomposition moved towards range of higher temperatures. 2. The lowest ranges of temperatures of extreme rate thermal decomposition (Tv) were obtained for oak wood, the highest for pine wood. For example: - oak wood: 351.2-378.00C, - pine wood: 384.2-420.00C. 3. The ranges of temperatures in active pyrolysis for studied kinds of wood were as follows: - 2050C to 4100C for heating rate β=25deg·min-1, - 2250C to 4350C, for β=50deg·min-1 and - 2600C do 4780C for β=100deg·min-1. 4. The numerical values of maximum mass loss (Um) and the mass loss within range of active pyrolysis (Uap) in air atmosphere amounted to Um = 73.31-83.56%.

190

5. The value of maximum mass loss (Um) in their decomposition rate (Vmax) in maximum temperatures decomposition (Tv) amounted to the following (respectively): - the extreme rate of decomposition (Vmax) = 21.49 to 94.76 %mas.·min-1 For beech wood Vmax close to the highest heating rate, β=100 deg·min-1, amounted to 95 %mas.·min-1. 6. Density of wood was one of the factors, apart from rate of heating that determined the rate of decomposition process and the growth of degree conversion of wood within the temperature range of active pyrolysis. 7. From experimental point of view, in the case of polythermal methods for evaluation of kinetic parameters in thermal decomposition simulating the fire environment, the recommended method for calculations of kinetic parameters and especially of activation energy, is the Ozawa-Flynn-Wall's method. 8. The numerical values of activation energy obtained with the use of the Ozawa-Flynn-Wall's method for degree of conversion in range of the temperatures of active pyrolysis, /α=0.1-1.0/ in air were as follows: - for oak wood: 82.5-132.6 kJ·mol-1 - for beech wood: 75.6-106.2 kJ·mol-1 - for pine wood: 85.2-111.8 kJ·mol-1 - for spruce wood: 82.6-109.1 kJ·mol-1 The highest values of activation energy were obtained for the conversion degree α = 0.6 and 0.7. Literature [1] Chodorowski J., “The kinetics parameters of thermal decomposition of chosen kinds of wood”, Ph.D. Dissertation, August Cieszkowski Agricultural University of Poznań, 2006.

191

Study on the effects of heat flux levels on heat release rate of wood and times to ignition Jarosław Chodorowski Melania Pofit-Szczepańska Marzena Półka The Central School of Fire Service Sabinowska 62/64 Street, 42-200 Częstochowa, Poland +4834 3785310, Fax: +4834-378-53-32 e-mail: [email protected] Introduction Combustible properties of materials, which are important from the view point of fire fighting, are defined first of all by changes in combustion enthalpy for specific heat conditions. Interactions between flame, fuel and the surroundings are illustrated by non-linear dependencies, due to which quantitative evaluation of processes that take place in fires of buildings is very complicated:

Fig.1. Diagram of thermal flux flow and mass flux in the fire.

192

Despite the fact that in widely understood large scale construction industry wood has lost to a large extent its importance as structural timber, fire fighting statistics indicate that in the past years (1995-2004) fire losses caused by fires in buildings having a wooden structure keep growing gradually. This implies that spreading of fires within a room (building) is a function of numerous variables. It is generally known that one of the most crucial combustible properties of wood which determines temperature of a fire within a room is kinetics of heat generation during combustion of materials. It determines the fire temperature, i.e. a parameter that has a vital impact for active and passive fire protection of the building. Objective of studies The objective of the tests was to determine the impact of thermal radiation power on kinetics of heat generation and time to ignition for selected wood species. Four wood species have been used in experiments which had the following physical properties: Table 1. Physical properties of tested wood spices. Beech

Oak

Pine

Spruce

Tangent longitudinal section of wood species used in tests Fagus silvatica density 700 kg·m

Quercus robur density 770 kg·m-3

Pinus silvestris density 530 kg·m-3

Picea excelsa density 500 kg·m-3

Before the commencement of studies the absolute moisture content and density of tested wood species was determined. The moisture content was defined by the drying-weighing method pursuant to the Polish standard (PN56/D-04100). The experimental material used in tests had an absolute moisture content equalling to 12% ±1%. Conditions of tests Apparatus: Standard used: Ambient temperature:

cone calorimeter of FTT ISO 5660-1 24±10C 193

Relative humidity: Nominal duct flow rate: Orientation: Dimensions of testing material: Uncovered sample surface: Applied sample grip: Heat flux flow: C-factor (SI units): O2: CO2:

48±5% 0.024 m3·s-1 horizontal 0.1 m x 0.1 m x 0.01 m 0.00884 m2 square frame 30, 50 and 70 kW·m-2 0.03776 20.949 % 0.0510 %

Fig. 2. The measuring set – the view of cone calorimeter of FTT.

194

Table 2 Averaging results of tests of thermophysical and thermokinetic properties for beechwood, oakwood, pinewood and spruce wood at heating power of 30 kWּm-2, tests with ignition. Symbol

Parametr

Beech

HRRmax HRRav HRR60 HRR120 HRR180 HRR240 HRR300 HRR360 THR EHC SEA MLR CO CO2 m mloss mloss tig tflout

Maximum heat relese rate Averange heat relese rate Averange heat relese rate after 60 s Averange heat relese rate after 120 s Averange heat relese rate after 180 s Averange heat relese rate after 240 s Averange heat relese rate after 300 s Averange heat relese rate after 360 s Total heat release [MJ·m-2] Effective heat of combustion [MJ·kg-1] Specific extinsion area [m2·kg-1] Mass loss rate [g·s-1] Carbon monoxide yield [kg·kg-1] Carbon dioxide yield [kg·kg-1] Initial mass [g] Mass lost [g] Mas loss [%] Time to ignition [s] Time to flameout [s]

284.00 124.85 132.48 124.23 118.71 112.54 107.66 114.40 75.58 11.41 0.097 38.48 0.010 1.282 62.00 52.00 0.839 71.00 634.00

Oak

Pine

Spruce

180.57 88.87 114.65 95.36 84.63 79.81 80.46 89.53 48.57 26.41 0.080 38.48 0.015 1.190 59.40 43.71 0.736 81.00 587.00

153.49 74.60 112.10 100.51 92.70 87.65 85.30 86.14 73.00 13.04 0.050 38.48 0.021 1.603 56.69 49.03 0.863 72.33 899.33

161.43 60.13 104.22 87.36 78.81 73.18 70.51 71.52 55.23 13.96 0.043 38.48 0.022 1.700 47.79 38.93 0.815 103.33 902.00

350 300 250 200 150 100 50 0 0

50

100

beech

150

200

250

300

oak

350

400

pine

450

500

550

600

spruce

Fig. 3 Curves of heat generation kinetics at density of heat flux flow 30 kWּm-2.

195

Table 3 Averaging results of tests of thermophysical and thermokinetic properties for beechwood, oakwood, pinewood and spruce wood at heating power of 50 kWּm-2, tests with ignition. Symbol

Parametr

Beech

HRRmax HRRav HRR60 HRR120 HRR180 HRR240 HRR300 HRR360 THR EHC SEA MLR CO CO2 m mloss mloss tig tflout

Maximum heat relese rate Averange heat relese rate Averange heat relese rate after 60 s Averange heat relese rate after 120 s Averange heat relese rate after 180 s Averange heat relese rate after 240 s Averange heat relese rate after 300 s Averange heat relese rate after 360 s Total heat release [MJ·m-2] Effective heat of combustion [MJ·kg-1] Specific extinsion area [m2·kg-1] Mass loss rate [g·s-1] Carbon monoxide yield [kg·kg-1] Carbon dioxide yield [kg·kg-1] Initial mass [g] Mass lost [g] Mas loss [%] Time to ignition [s] Time to flameout [s]

308.94 134.63 127.55 124.71 128.86 133.39 156.55 170.35 71.10 10.88 0.110 38.48 0.042 1.205 68.68 57.85 0.842 27.50 440.50

Oak

Pine

Spruce

225.64 96.90 136.45 116.07 103.19 96.63 94.03 97.65 72.55 10.19 0.084 38.48 0.057 1.210 76.37 63.20 0.828 33.00 592.00

201.16 80.00 139.52 122.34 111.82 106.22 104.56 110.02 69.73 12.74 0.055 38.48 0.056 1.540 54.14 48.30 0.892 16.33 652.33

185.64 66.47 122.20 101.76 92.52 87.39 86.55 92.64 61.43 12.28 0.048 38.48 0.066 1.553 49.45 44.30 0.896 22.33 602.33

350 300 250 200 150 100 50 0 0

50

100

beech

150

200

250

300

oak

350

400

pine

450

500

550

600

spruce

Fig. 4 Curves of heat generation kinetics at density of heat flux flow 50 kWּm-2.

196

Table 4 Averaging results of tests of thermophysical and thermokinetic properties for beechwood, oakwood, pinewood and spruce wood at heating power of 70 kWּm-2, tests with ignition. Symbol

Parametr

Beech

Oak

Pine

Spruce

HRRmax HRRav HRR60 HRR120 HRR180 HRR240 HRR300 HRR360 THR EHC SEA MLR CO CO2 m mloss mloss tig tflout

Maximum heat relese rate Averange heat relese rate Averange heat relese rate after 60 s Averange heat relese rate after 120 s Averange heat relese rate after 180 s Averange heat relese rate after 240 s Averange heat relese rate after 300 s Averange heat relese rate after 360 s Total heat release [MJ·m-2] Effective heat of combustion [MJ·kg-1] Specific extinsion area [m2·kg-1] Mass loss rate [g·s-1] Carbon monoxide yield [kg·kg-1] Carbon dioxide yield [kg·kg-1] Initial mass [g] Mass lost [g] Mas loss [%] Time to ignition [s] Time to flameout [s]

453.54 113.26 187.65 177.86 176.40 201.82 218.07 190.78 79.80 11.43 0.088 38.48 0.047 1.335 69.50 61.85 0.890 11.50 391.00

255.58 104.29 175.77 146.37 131.43 123.37 120.91 132.24 72.45 10.03 0.092 38.48 0.018 1.205 77.16 64.00 0.829 13.00 500.00

234.57 99.33 161.61 135.55 122.87 116.92 121.15 132.30 67.65 12.68 0.070 38.48 0.051 1.400 53.73 47.25 0.879 6.50 508.00

242.92 92.12 162.32 136.30 125.30 121.07 129.04 138.63 63.13 12.86 0.063 38.48 0.046 1.430 49.15 43.70 0.890 8.67 449.67

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0

50

100

beech

150

200

250

300

oak

350

400

pine

450

500

550

600

spruce

Fig. 5 Curves of heat generation kinetics at density of heat flux flow 70 kWּm-2.

197

500

500

A) BEECH

400

B) OAK

400

300

300

200

200

100

100

0

0 0

125

70kW/m2

250

375

50kW/m2

500

625

0

30kW/m2

125

70kW/m2

250

375

50kW/m2

500

625

30kW/m2

500

500

C) PINE

400

D) SPRUCE

400

300

300

200

200

100

100 0

0 0

125

70kW/m2

250

50kW/m2

375

500

625

0

125

70kW/m2

30kW/m2

250

375

50kW/m2

500

625

30kW/m2

Fig. 6 Curves of heat generation kinetics at density of heat flux flow 30, 50 and 70 kWּm-2 for: A) beechwood, B) oakwood, C) pinewood and D) spruce wood. Conclusions The executed experimental research allows the formulation of the following conclusions: 1. The thermophysical and thermokinetic properties of wood are determined first of all by its physical properties: density (λ) and type (deciduous, coniferous). Heat generation kinetics grow as density increases. 2. The highest values of heat generation kinetics have been obtained for beechwood despite it having a lower density as compared to oakwood. The obtained maximum and average values in kinetics of heat generation for beech were 1.5 to 2 times higher than HRR values obtained for the remaining species. 3. The thermokinetic and thermophysical properties of wood are a function of thermal exposure at which wood ignites: the higher is the density of thermal radiation flux generated during a fire (higher thermal exposure), the more does the heat generation kinetics increase, and times to ignition and spontaneous ignition decrease. As an example, at an increase in density of thermal radiation flux from 30 to 50 kWּm-2 for deciduous species, a 2.5-fold shortening takes place of the time to ignition as compared to four-fold shortening of the time to ignition for coniferous species. When radiation power changes from 30 to 70 kWּm-2, time to ignition becomes 6-fold shortened for the tested deciduous species and as high as 12-fold for the tested coniferous species. 198

4. As the power of thermal radiation increases (from 30 to 50 and from 50 to 70 kWּm-2) the time of achievement of the maximum value of HRR becomes shorter. The higest regularity was observed for beechwood. 5. As the density of the thermal radiation flux grows, the volume of generated smoke and carbon oxide and dioxide keeps growing. 6. As the radiation power increases, the total mass loss for all the tested wood species grows; as an example for oak wood from 73.59% to 82.94% of the initial mass. 7. The highest rate of mass loss was reported for beechwood. 8. Optical density of smoke generated during wood combustion achieved maximum values in the entire range of applied thermal exposures, which is justified by elementary composition of wood (on average from 45-50% of oxygen). 9. However, worthy of attention is the fact of such low differentiation of thermokinetic and thermophysical properties of studies species, which was an effect of low differentiation in the chemical structure of selected species. Literature [1] Chodorowski J., “The kinetics parameters of thermal decomposition of chosen kinds of wood”, Ph.D. Dissertation, August Cieszkowski Agricultural University of Poznań, 2006. [2] Chodorowski J., Unpublished works. [3] Photography: Focus Safer Environments, April 2008, page 42. [4] Karlsson B., Quintiere J.G., “Enclosure fire dynamic”, CRC Press LLC, 2000, page 13 [5] ISO 5667: Fire Tests - Reaction to Fire - Ignitability of Building Products, 1985.

199

Vplyv tepelnej záťaže na hasiča pri použití odevov na ochranu pred chemickými látkami a biologickým materiálom Ing. Mgr. Ivan Chromek, PhD. KPO DF TU vo Zvolene T.G.Masaryka 24, 960 53 Zvolen e-mail: [email protected] Ing. Vladimír Debnár OR HaZZ v Žiari nad Hronom, HS Nová Baňa Kollárova 17, 968 01 Nová Baňa Abstract: Based on the sampling group of four fire fighters is introduced an influence of the external temperature (-3°C, 20°C, 28°C) change to temperature inside of two selected protective cloths protecting against chemical substances and biological materials. Simultaneously, there was also checked an influence of temperature change on chosen physiological function of the sampling group (blood pressure and heart frequency). Abstrakt: Na testovanom súbore štyroch hasičov záchranárov je rozobraný vplyv zmeny vonkajšej teploty (-3°C, 20°C, 28°C) na teplotu vo vnútri dvoch vybraných typoch ochranných odevov na ochranu pred chemickými látkami a biologickým materiálom. Popritom sa skúmal aj vplyv zmeny teploty na vybrané fyziologické funkcie testovaného súboru (krvný tlak a srdcová frekvencia). Kľúčové slová: ochranný odev, vplyv teploty, krvný tlak, srdcová frekvencia. Úvod Súčasné pracovné podmienky, respektíve charakter záchranných prác hasičov záchranárov sa vyznačujú tým, že kladú na nich značne vysoké pohybové nároky, ale i značnú psychickú odolnosť. Nároky na vysokú telesnú zdatnosť a psychickú pripravenosť vyplývajú zo snahy záchrany osôb i majetku čo v najkratšom čase. Hasiči veľmi často prekonávajú veľký výškový rozdiel, dopravujú technické prostriedky vysokej hmotnosti, pri zásahu používajú dýchacie prístroje, pracujú vo výškach i tesných priestoroch s výskytom toxických látok, alebo vysokých teplôt [3].

200

V posledných rokoch došlo, v podmienkach Slovenskej republiky, k zvýšeniu nárastu výjazdov z dôvodu možnosť ohrozenia obyvateľstva formou zneužitia biologického materiálu (napr. antrax), alebo únikom nebezpečných chemických látok. Pri tomto type zásahov je nevyhnutné využiť najvyšší stupeň ochrany zdravia zasahujúcich príslušníkov a to využitie prostriedkov na ochranu dýchacích ciest ale aj celého povrchu tela [2]. V podmienkach HaZZ MV SR sa k ochrane povrchu tela najčastejšie používajú plynotesné pretlakové obleky OPCH 90 PO a AUER CHEMPION ELITE S. Základným obmedzením, okrem veku pri ich použití, je prípustná doba pobytu v tomto type ochranného prostriedku. Táto je obmedzená teplotou okolia, použitým typom autómneho dýchacieho prístroja a subjektívnymi pocitmi používateľa. Všeobecne by nemala prekročiť, pri teplote okolia do 25ºC, dobu 60 minút, pri nepretržitej pracovnej činnosti 35 minút. Tieto údaje sú dostatočne prezentované v návodoch na použitie uvedených ochranných odevoch. Aký vplyv však má použitie týchto ochranných prostriedkov na používateľa vo vzťahu k možnosti tepelného kolapsu organizmu vplyvom metabolického prehriatia sa zaoberá obsah tohto príspevku. Pre lepšie využitie možných výsledkov testovania pre veliteľa zásahu, boli do testovaného súboru zaradení dobrovoľníci v rámci jednej hasičskej stanice, bez prihliadnutia na vek, telesnú a fyzickú kondíciu. Cieľ práce Cieľom práce bolo zistiť, ako sa teplota okolia podieľa na nárastu teploty vo vnútri ochranného obleku a aký má vplyv jej nárast na vybrané základné fyziologické funkcie (krvný tlak a srdcová frekvencia) hasiča záchranára. Pracovné hypotézy 1. Dĺžka pobytu v ochrannom odeve má vplyv na nárast teploty, čo má vplyv na zvýšenie vybraných základných fyziologických funkcií hasiča záchranára v priamej súvislosti s rizikom vzniku možnosti tepelného kolapsu. 2. Teplota vo vnútri obleku je závislá od vonkajšej teploty. 3. Rozdielnosť konštrukčných materiálov pri OPCH 90 PO a AUER CHEMPION ELITE S má vplyv na rozdielnosť teploty vo vnútri obleku počas zásahu. Metodika práce Testovaný súbor Do testovaného súboru boli zaradení štyria dobrovoľníci v rámci jednej hasičskej stanice, bez prihliadnutia na vek, telesnú a fyzickú kondíciu [1]. Základom výberu do súboru, vzhľadom k dĺžke doby vykonávaných experimentov, bola dobrovoľnosť. Základné údaje o ich veku, hmotnosti a výške sú uvedené v tabuľke 1. 201

Záťaž bola imitovaná voľnou chôdzou počas celého časového úseku merania. Tab. 1 Testovaný súbor Meno A B C D

Vek 37 44 38 38

Hmotnosť (kg) 81 105 84 88

Výška (cm) 179 182 181 188

Použité OOPP - ochranné odevy na ochranu pred chemickými látkami a biologickým materiálom OPCH 90 PO a AUER CHEMPION ELITE S, - ADP AUER BD 96, - bavlnené tričko s krátkymi rukávmi, pracovné nohavice. Miesto merania Hasičská stanica HaZZ v Novej Bani (OR HaZZ Žiar nad Hronom). Použité meracie zariadenia: - osobná váha, - tlakomer, - teplomer so snímačom na vnútornú aj vonkajšiu teplotu, - stopky.

Obr. 1: Umiestnenie meracích zariadení na záhlavnej časti obleku

202

Tlakomer a teplomer bol prichytený na záhlavnej časti ochranného obleku. Odčítanie výsledkov bolo v 3 minútových intervaloch. Výsledky meraní boli zaznamenané vo forme tabuliek. Každý člen testovaného súboru absolvoval experiment v OPCH 90 PO a následne aj v AUER CHEMPION ELITE S. Rozsah teplôt -3°C, 20°C, 28°C imitoval zásah v rôznych ročných obdobiach.

Namerané výsledky Tab. 2

Ochranný oblek AUER CHAMPION ELITE S – teplota okolia -3 °C Príslušník – A Príslušník – B Teplota Teplota Tlak Tlak Čas(min) Tep vo vnútri Čas(min) Tep vo vnútri krvi krvi obleku(°C) obleku(°C) 3 160/95 120 18 3 150/96 120 18 6 167/92 104 15 6 149/95 122 13 9 150/90 115 13,5 9 152/92 116 11 12 144/94 111 13 12 145/95 120 10 15 143/94 121 13 15 147/88 119 11 Príslušník – C Príslušník – D Teplota Teplota Tlak Tlak Čas(min) Tep vo vnútri Čas(min) Tep vo vnútri krvi krvi obleku(°C) obleku(°C) 3 160/100 140 15 3 150/90 127 16 6 145/90 118 12,5 6 140/82 120 13 9 140/95 122 11,5 9 145/85 114 11,5 12 128/90 128 10,5 12 130/90 110 11 15 130/92 125 10,5 15 135/85 122 11,5

203

Tab. 3

Čas(min) 3 6 9 12 15

Čas(min) 3 6 9 12 15

Ochranný oblek OPCH 90 PO – teplota okolia -3 °C Príslušník – A Príslušník – B Teplota Tlak Tlak Tep vo vnútri Čas(min) Tep krvi krvi obleku(°C) 155/98 122 17 3 145/95 128 160/100 109 13,5 6 150/95 120 150/90 109 11,5 9 140/90 122 155/92 115 12 12 142/92 110 148/94 128 11,5 15 138/90 127 Príslušník – C Príslušník – D Teplota Tlak Tlak Tep vo vnútri Čas(min) Tep krvi krvi obleku(°C) 165/100 133 16 3 155/85 121 140/90 110 12,5 6 140/83 115 130/100 127 11 9 142/81 116 125/104 131 11 12 145/88 125 128/101 132 11 15 138/83 120

Teplota vo vnútri obleku(°C) 16 13 12 11,5 11,5 Teplota vo vnútri obleku(°C) 17 12 11,5 11 11,5

Tab. 4

Ochranný oblek AUER CHAMPION ELITE S – teplota okolia 20 °C Príslušník – A Príslušník - B Teplota Teplota Tlak Tlak Čas(min) Tep vo vnútri Čas(min) Tep vo vnútri krvi krvi obleku(°C) obleku(°C) 3 134/90 114 25 3 180/90 91 26 6 136/16 110 25 6 166/90 92 26 9 150/85 118 25 9 190/95 128 26,5 12 130/80 113 25 12 168/92 185 26,5 15 132/74 112 25 15 165/100 184 26,5 Príslušník – C Príslušník – D Teplota Teplota Tlak Tlak Čas(min) Tep vo vnútri Čas(min) Tep vo vnútri krvi krvi obleku(°C) obleku(°C) 3 170/100 128 24 3 148/80 128 25,5 6 155/98 115 25,5 6 140/85 120 26,5 9 150/90 134 25 9 150/90 110 26 12 140/100 152 25 12 152/94 118 26,5 15 138/101 148 25 15 145/85 122 26,5

204

Tab. 5

Čas(min) 3 6 9 12 15

Čas(min) 3 6 9 12 15

Ochranný oblek OPCH 90 PO – teplota okolia 20 °C Príslušník – A Príslušník - B Teplota Tlak Tlak Tep vo vnútri Čas(min) Tep krvi krvi obleku(°C) 165/100 118 23 3 150/100 98 150/95 120 25,5 6 155/105 110 155/93 110 25 9 140/95 142 148/99 111 25 12 140/98 138 145/90 100 25,5 15 145/90 129 Príslušník – C Príslušník – D Teplota Tlak Tlak Tep vo vnútri Čas(min) Tep krvi krvi obleku(°C) 160/95 138 22,5 3 138/88 130 150/102 119 24 6 140/92 116 145/100 122 25 9 130/88 118 140/98 121 25 12 135/85 122 130/95 135 25 15 142/82 110

Teplota vo vnútri obleku(°C) 24 26 26 25,5 26 Teplota vo vnútri obleku(°C) 23,5 25,5 25,5 26 25,5

Tab. 6

Ochranný oblek AUER CHAMPION ELITE S – teplota okolia 28 °C Príslušník – A Príslušník – B Teplota Teplota Tlak Tlak Čas(min) Tep vo vnútri Čas(min) Tep vo vnútri krvi krvi obleku(°C) obleku(°C) 3 160/92 120 28,5 3 175/90 108 29 6 152/95 114 29,5 6 182/92 115 30 9 150/88 120 29,5 9 169/98 123 30,5 12 145/88 114 30 12 180/89 182 31 15 140/80 115 30 15 165/85 175 30,5 Príslušník - C Príslušník – D Teplota Teplota Tlak Tlak Čas(min) Tep vo vnútri Čas(min) Tep vo vnútri krvi krvi obleku(°C) obleku(°C) 3 160/100 126 29 3 145/79 132 29 6 158/101 116 29,5 6 150/85 121 29,5 9 155/95 138 29,5 9 148/88 125 30 12 148/99 165 29 12 150/85 149 30 15 145/95 160 29,5 15 144/82 145 30

205

Tab. 7

Čas(min) 3 6 9 12 15

Čas(min) 3 6 9 12 15

Ochranný oblek OPCH 90 PO – teplota okolia 28 °C Príslušník – A Príslušník – B Teplota Tlak Tlak Tep vo vnútri Čas(min) Tep krvi krvi obleku(°C) 158/90 122 28 3 160/100 125 155/88 130 29 6 165/98 148 168/91 128 30,5 9 145/95 150 145/82 136 31 12 145/90 142 145/85 133 30,5 15 140/92 163 Príslušník – C Príslušník – D Teplota Tlak Tlak Tep vo vnútri Čas(min) Tep krvi krvi obleku(°C) 162/92 125 28,5 3 138/85 119 158/95 132 29,5 6 142/88 128 140/95 142 30,5 9 140/85 131 152/90 138 30 12 138/88 125 141/89 158 30,5 15 140/85 130

Teplota vo vnútri obleku(°C) 28,5 30 31 31 31 Teplota vo vnútri obleku(°C) 29 30 31 31,5 31

Vyhodnotenie výsledkov Na základe vykonaných meraní sa zistilo, že vonkajšia teplota ovplyvňuje teplotu vo vnútri ochranného obleku. Toto ovplyvnenie je charakteristické najmä pri mínusových teplotách, v prípade experimentu to bolo -3ºC. Z izbovej teploty 25ºC, došlo k prudkému poklesu teploty, ktorý sa zastavil až v cca 9 minúte, kedy hodnota vo vnútri obleku dosahovala v priemere 11,5°C, čo je pokles o 13,5°C. Od tejto doby v rámci obleku je nameraná už konštantná teplota, ktorá sa ustálila na hranici 11 ºC. Už v 3. minúte sa začali účastníci experimentu sťažovať na pocit chladu, ktorý sa výrazne zvýšil po 6. minúte experimentu.

206

Vývoj teploty v ochrannom obleku A - Auer a B - OPCH 90 35 Čas(min)

30 Teplota vo vnútri obleku A pri teplote prostredia -3°C (°C)

teplota (°C)

25

Teplota vo vnútri obleku B pri teplote prostredia -3°C (°C)

20

Teplota vo vnútri obleku A pri teplote prostredia 20°C (°C)

15

Teplota vo vnútri obleku B pri teplote prostredia 20°C (°C)

10

Teplota vo vnútri obleku A pri teplote prostredia 28°C (°C)

5

Teplota vo vnútri obleku B pri teplote prostredia 28°C (°C)

0

Obr. 2: Vývoj teploty v ochranných oblekoch Pri častiach experimentu, ktoré boli vykonané pri kladných teplotách vonkajšieho prostredia došlo ku konštantnému vyrovnaniu teploty po uplynutí 6. minúty. Pri teplote 20 ºC bol rozdiel teploty vo vnútri obleku oproti vonkajšiemu prostrediu v priemere 6ºC a pri teplote vonkajšieho prostredia 28ºC bol približne o 3°C. Z experimentu vyplýva, že po ustálení teploty vo vnútri obleku už k ďalším výkyvom teploty nedochádza, čo je spôsobené izolačnou funkciou vydychovaného vzduchu. Z vyhodnotenia vybraných fyziologických funkcií vyplýva, že hodnoty systolického i diastolického tlaku tlak krvi zodpovedajú parametrom záťaže, ktorá bola na testovaných príslušníkoch vynaložená (chôdza, nasadený ADP, ochranný odev, teplota vonkajšieho prostredia). Zaujímavosťou je, že pri príslušníkoch A, B a C dochádza po prvých troch minútach k poklesu systolického tlaku, pričom najnižšiu hodnotu dosahujú v 12 minúte. Uvedený tlak v prípade príslušníka D je konštantný, čo môže byť dôsledok jeho vyššej kondičnej pripravenosti, poprípade častejšiemu používaniu a návyku práce s ADP. Avšak porovnanie jednotlivých nameraných hodnôt nevykazuje zásadné rozdiely medzi jednotlivými príslušníkmi, čomu zodpovedajú a rozdiely v nameraných hodnotách srdcovej frekvencie.

207

Záver Z nameraných výsledkov a vykonaného rozboru vyplýva, že teplota okolia má, napriek vzduchovej izolácii, ktorá je vytváraná vydychovaným vzduchom z ADP do obleku, zásadný vplyv na teplotu vo vnútri ochranného obleku. Tým sa potvrdila pracovná druhá pracovná hypotéza. Naopak, dĺžka pobytu v obleku má vplyv na nárast alebo pokles teploty v jeho vnútri len do doby jej vyrovnania, čo v prípade experimentu predstavuje čas 3-9 minút v závislosti od teploty prostredia. Potom je v obleku zachovaná konštantná teplota. Napriek tomu pri vyšších teplotách vonkajšieho prostredia, v prípade experimentu 28ºC, teplota vo vnútri obleku dosahuje hodnotu 30 až 31ºC. Je predpoklad že pri vyššej teplote prostredia narastie aj teplota vo vnútri obleku. Vzhľadom na vlhkosť vydychovaného vzduchu a fyzickú námahu spolu s vplyvom regulácie tepla potením môže dôjsť k dehydratácii, čo môže viesť aj k tepelnému kolapsu hasiča počas zásahu [4]. Tým sa čiastočne potvrdila aj prvá hypotéza, napriek tomu, že sa nedošlo vplyvom tepla k nárastu hodnôt vybraných fyziologických funkcií. Z tohto dôvodu je nevyhnutné dôsledne prepracovať taktiku zásahu, aby najmä v letných mesiacoch nedochádzalo k fyzickému vyčerpaniu zasahujúcich príslušníkov. Naopak, v prípade nízkych teplôt prostredia, napríklad pri zásahu v zimných mesiacoch, je nevyhnutné, aby sa dostatočným oblečením predišlo podchladeniu zasahujúcich príslušníkov. V tomto prípade je nevyhnutné aj zabezpečenie dodatočného prezlečenia prevlhnutého oblečenia po ukončení zásahu. Z nameraných hodnôt vyplýva, že na celý priebeh meraní nemal vplyv typ zvoleného ochranného obleku, čím sa nepotvrdila tretia pracovná hypotéza. Na záver treba poďakovať príslušníkom HS v Novej Bani, ktorí sa aktívne podieľali na vykonaných experimentoch. Predmetná problematika bola spracovaná s podporou Grantovej agentúry VEGA v súvislosti s riešením projektu č. 1/0713/08 GD Štandardizácia špecifických motorických testov vybraných kondičných a koordinačných pohybových schopností pre zisťovanie pohybovej výkonnosti hasičov záchranárov. Literatúra: [1] Debnár, V.: Vplyv tepelnej záťaže na hasiča pri použití odevov na ochranu pred chemickými látkami a biologickým materiálom. Diplomová práca 2008. 68 s. DF TU vo Zvolene – nepublikované. [2] Chromek, I.: Osobné ochranné pracovné prostriedky používané jednotkami HaZZ a ich hmotnosť pri jednotlivých typoch zásahov. In: Sborník přednášek ze XVI. ročníku mezinárodní konference Požární ochrana 2006.

208

Ostrava : SPBI v Ostravě, 12.-13.9.2007. s. 163-171. ISBN 978-80-7385009-8 [3] POLAKOVIČ, P.: Vplyv nadmernej telesnej záťaže pri záchranných akciách na fyziologické zmeny a pohybovú výkonnosť hasičov záchranárov. In: Zborník z medzinárodnej konferencie „Požární ochrana 2003“ VŠB TU FBI Ostrava 2003. s. 357-362. ISBN 80-86634-17-5 [4] POLAKOVIČ, P.: Pohybová výkonnosti hasičov – dôležitý faktor znižovania stresu v zásahovej činnosti. In: Medzinárodná konferencia FIRECO 2005, Trenčín (elektronický zborník s. 129 – 134)

209

Obecné zásady organizování strategických studií pro ochranu obyvatelstva doc. Ing. Josef Janošec, CSc. MV- GŘ HZS ČR, Institut ochrany obyvatelstva Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdaneč, Czech Republic e-mail: [email protected] Ochrana obyvatelstva je strategický problém. Musejí se jí zabývat všichni aktéři v hierarchii společenského systému, to znamená jednotlivci, skupiny, organizace, obce, správní úřady, a jiní. Jsou na ni vyčleňovány prostředky z veřejných i soukromých financí. Její řešení není možné uskutečnit izolovaně, tj. bez ohledu na další strategické programy a projekty. [2] Má-li být do budoucna ochrana obyvatelstva zlepšována, pak je vhodné její cílené zkvalitňování. To se promítá do dlouhodobého, střednědobého a ročního plánování. Pro dlouhodobé plánování je vhodné rozvíjet prognózování [3], jež by mělo být založeno na strategických studiích, které posuzují jednotlivé aspekty budoucí bezpečnostní reality. Otázkou je, jak proces vypracování strategických studií pro ochranu obyvatelstva organizovat, aby napomohl praktickým potřebám společnosti. Jsou-li odvozovány obecné zásady, potom jsou platné pro jakýkoliv praktický nebo teoretický obor, v němž chceme určovat jeho racionální budoucí vývoj. Příspěvek je odvozením obecných zásad, které by měly procesu napomoci. Organizování strategických studií Organizování strategických studií je pojmenováním pro soubor činností sponzorů (podporovatelů, těch kdo chtějí, aby strategická studia byla vytvářena, a hradí náklady s tím spojené) a zpracovatelů (samostatných řešitelů nebo vedoucích pracovníků odpovídajících za vypracování strategických studií), které zabezpečují nezbytné podmínky pro jejich uskutečnění.13 Strategická studia pro ochranu obyvatelstva mohou být organizována na celosvětové, mezinárodní, mezistátní, nadnárodní, vládní, nevládní, rezortní, podnikové nebo individuální (soukromé) úrovni. O rozsahu v podstatě rozhoduje sponzor ve spolupráci se zpracovatelem (tvůrcem). Teoretické varianty sponzoringu (neboli činnosti vyvíjené sponzorem) vyjadřuje Tabulka č. 1, od níž se odvíjí další aspekty organizování strategických studií. Jsou v ní používány 13

Poznámka o důvodech zavedení pojmenování „sponzor“ v porovnání s výrazy „zadavatel“, „příjemce“ nebo „uživatel“. Sponzor nemusí být totožný s příjemcem nebo uživatelem a i když jde například o tutéž organizaci, jiní lidé v ní působí jako sponzoři a jiní jsou uživateli. Není možné ztotožňovat i jejich funkce, poslání, úkoly v kontextu uvedených pojmů. 210

pojmy: „sebesponzoring“, což znamená nejen financování z vlastních zdrojů, ale i vyčleňování vlastních kapacit a vnitřní zadávání, „tebesponzoring“ znamená uskutečňování sponzoringu k jiným tvůrcům téhož typu a znak „ | “ je použit místo slova „nebo“. Podstata organizování spočívá ve vytvoření personálních, informačních, finančních, obchodních, ubytovacích, technických, technologických, komunikačních, bezpečnostních, právních, procedurálních, metodických, sociálních, psychologických i motivačních předpokladů pro studování budoucích stavů v oblasti odborného zájmu. Strategická studia pro ochranu obyvatelstva mají být organizována tak, aby zajistila jednak poznávání této oblasti, ale současně i praktické ovlivňování jejího racionálního vývoje. Tabulka č. 1: Teoretické varianty sponzoringu mezi typy sponzorů a tvůrců [1] SPONZOR

osoba

skupina osob

instituce

organizace

stát

mezinárodní organizace

osoba

sebesponzoring | tebesponzoring

sponzoring

sponzoring

sponzoring

sponzoring

sponzoring

skupina osob

sponzoring

sebesponzoring | tebesponzoring

sponzoring

sponzoring

sponzoring

sponzoring

instituce

sponzoring

sponzoring

sebesponzoring | tebesponzoring

sponzoring

sponzoring

sponzoring

organizace

zpravidla ne

zpravidla ne

sponzoring

sebesponzoring | tebesponzoring

sponzoring

sponzoring

stát

ne

ne

ne

ne

sebesponzoring | tebesponzoring

ne

mezinárodní organizace

zpravidla ne

zpravidla ne

zpravidla ne

ne

zpravidla ne

sebesponzoring | tebesponzoring

TVŮRCE

Legenda: instituce (instituty, ústavy, podniky, firmy, ...); organizace (vládní, nevládní, nadace, politické strany, různá sdružení nevýrobní povahy, ...); mezinárodní organizace (OSN, NATO, OBSE, EU ...) Organizování strategických studií není vytvářením jejich obsahu. Řeší a hledá odpovědi na jiné otázky, než na ty, které jsou přímo spojeny s obsahovou stránkou studií. Organizování bezprostředně nepřináší řešení problému, nepřináší scénáře, nepřináší vědecké poznatky o bezpečnosti a obraně státu, o ochraně obyvatelstva, ale přináší poznatky a návod, jak zabezpečit, aby byly získány objektivní a nejkvalitnější informační zdroje, aby výzkumné aktivity probíhaly v atmosféře tvůrčího prostředí, aby bylo dosaženo kvalitních výsledků, aby byly objektivně a náročně posouzeny, aby byly aktuální, spolehlivé, aby odpovídaly na soudobé otázky a objektivně určovaly představu o budoucnosti, aby byly předány na ta místa, kde mohou ovlivnit realizaci této budoucnosti ochrany obyvatelstva. Ale také aby byli zpracovatelé řádně odměněni, finančně, materiálně i morálně oceněni, aby tam, kde je to potřeba,

211

byly vytvořeny institucionální podmínky pro úspěšné rozvíjení problémů, oborů, odborností, vědců, profesionálních specialistů, posluchačů nebo žáků. Aby se poznatky neschovávaly pouze do „šuplíků“, aby byly popularizovány, stejně tak jako specializovaná pracoviště, která všechny tyto podmínky vytvářejí. Těmto problémům a otázkám nebyla a není v podmínkách ČR věnována taková pozornost, jakou si zaslouží. Zpravidla jsou otázky podceňovány nebo jsou vnímány jako něco, co vzniká „samo o sobě“ a nemá velký význam. Případně jsou tyto problémy vnímány ze setrvačnosti, to znamená bez uvědomění si jejich významu pro dosahování kvalitních výsledků. Tyto poznámky platí jak pro úroveň „ad hoc“ týmů, tak pro instituce nebo jednotlivce. Jestliže bychom zpracovali přehled všech činností, spojených s organizováním strategických studií, můžeme je rozdělit do dvou částí. Prvou lze charakterizovat jako soubor činností, které jsou přejímány z jiných oborů, který je platný i pro jiné problémy, pracoviště, týmy. Druhou představují činnosti, které jsou specifické pro strategická studia. Vzhledem k tomu, že cílem je zajistit výsledek – strategickou studii – není důležité zabývat se příliš tímto dělením. Bez organizování nemohou být dosaženy objektivní výsledky strategických studií. V následujících kapitolách bude věnována pozornost vybraným otázkám organizování, které mohou být následně podrobněji detailizovány. Je to problematika, jejíž teoretické rozpracování je jednoznačně určeno pro osoby, které se na procesu strategických studií účastní v roli sponzorů a zejména v roli zpracovatelů. Proces organizování uskutečňují konkrétní lidé. Výsledky jsou závislé na způsobu, jakým jsou schopni zmocnit se problematiky. Jsou tedy závislé na jejich osobnostních vlastnostech, na jejich schopnostech, na chování a návycích, což ve svém důsledku znamená, že skutečné výsledky nemohou být exaktní, jednoznačné. Specifickým fenoménem celého procesu organizování strategických studií, který se projevuje v chování osob, je možnost „schovat se za anonymitu organizace“. Na straně zpracovatelů: „to zpracovala instituce, tým, ne já“. Na straně sponzorů: „to rozhodlo ministerstvo vnitra, obrany, Bezpečnostní rada státu, generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR, ne já“. Ti, kdo se podílejí na organizování, však mají mít jasno, že vznik myšlenky nebo představy o budoucnosti, o něčem, co ještě nebylo, je vlastní jen a pouze mozku. Ten je spojen jen s jednou fyzickou schránkou, s jednou osobou. Všechny aktivity, jako jsou kulaté stoly, semináře, konference, konzultace, studium a podobně, jsou jen metodami, které napomáhají vytvoření vhodných podmínek pro vznik této individuální představy. Ta je pak, vzhledem k roli konkrétního člověka, převedena do praxe a ostatními buď přijata (bez výhrad, s výhradami) 212

nebo odmítnuta. Za každým rozhodnutím je konkrétní člověk. Ne právnická, ale fyzická osoba. Při vědomí, že právo vyjadřovat se mají právnické osoby, jež jsou ale zaštítěny podpisem pověřené fyzické osoby. Konstrukce obecných zásad organizování Organizování strategických studií je samostatnou úlohou procesu jejich tvorby. Jestliže je cílem této části formulování obecných zásad organizování, pak je vhodné upřesnit obecné vazby strategických studií. Při jejich upřesnění lze popsat strategická studia jako organizační systém. Systém zahrnuje prvky a jejich vzájemné vztahy. Smyslem organizování je vytvoření strategických studií.

Obrázek č. 1: Schéma obecných vazeb strategických studií [1] Na Obrázku č. 1 jsou schematicky znázorněny obecné vazby. Zobrazují lidské prvky systému: Kdo? Pro koho? S kým?, prostorové a časové prvky: Kde? Kdy?, nástroje a infrastrukturu, materiální, informační a datové prvky: Vstupy, Metody, Výstupy a rovněž Za co? Tím se nevyjadřují pouze prostředky (finanční nebo materiální), ale i služby, informace, navozené vztahy, podpora záměrů. Odpovědi na otázky: O čem? Jak? Proč? a Jaké? (vstupy, metody, výstupy, nástroje a infrastrukturu) jsou znázorněny jako součást odborné části strategických studií, součást jejího obsahu. I když jsou rovněž předmětem

213

procedur organizování a schvalování, vyžadují ve větším rozsahu odbornost zpracovatele. Systém je charakterizován incidenční maticí, v níž hodnotami „0“ nebo „1“ je znázorněna existence nebo neexistence vazby, včetně jejího směru. Hodnoty na diagonále typu ai,i, pro i Є<1;15> představují vnitřní charakteristiku prvku. V následujícím textu budou právě tyto prvky (celkem 15) přiblíženy. Popis celého systému se může použít podle jednotlivých prvků incidenční matice, které mají hodnotu rovnu „1“. 1 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

13

14

15

Σ

Strategická studia

1

1 1

1

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

12

Proč

2

1 1

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

3

O čem

3

1 0

1

0

0

1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

4

Jak

4

1 0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

3

Jaké

5

0 0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

5

Kdo

6

0 0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

11

Pro koho

7

0 1

0

0

0

1

1

0

0

0

1

0

0

0

0

4

S kým

8

0 0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

0

0

0

2

Kdy

9

0 0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

1

Kde

10

0 0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

Za co

11

0 0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

Nástroje a infrastruktura

12

0 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

Vstupy

13

1 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

3

Metody

14

1 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

1

0

3

Výstupy

15

0 0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

1

3

CELKEM

Σ

6 3

2

3

2

4

6

2

3

4

3

7

4

4

4

57

Obrázek č. 2: Incidenční matice struktury systému obecných vazeb [1] Stručný popis prvků incidenční matice struktury systému obecných vazeb strategických studií je uveden v následujícím textu: a1,1 – Strategická studia. Vlastní tvorba strategických studií. Organizuje zpracovatel, který je definován v prvku a6,6. Tento prvek je možně dokumentovat výkladem o dvou základních formách: tvorbě písemného dokumentu; procesu vytváření individuálních představ o budoucnosti.

214

Stavebními kameny strategických studií jsou prvky: Proč? O čem? Jak? Jaké? (a2,2 ; a3,3; a4,4 ; a5,5), které jsou popisovány samostatně. a2,2 – Proč? Specifikace důvodu vypracování strategických studií. Organizuje to zpravidla sponzor pro případ vlastních pracovních potřeb, nebo přímo zpracovatel, který tato studia potřebuje pro rozvoj vědeckých poznatků nebo obecných informací o problémech ochrany obyvatelstva v systému bezpečnosti a obrany státu. a3,3 – O čem? Organizování této činnosti je zpravidla zjednodušeně popisováno jako „formulace problému“. Správná formulace problému je základem úspěšného splnění obsahu strategických studií. Je na ni požadováno, aby formulovala stručně v podstatných informacích o předmětu řešení, vymezila jeho rámec a předpokládané oblasti, kterými se má zabývat. Měla by obsahovat dekompozici problému do základních problémových oblastí a rovněž upozornění na blízké problémy, které již nebudou řešeny. Organizování této etapy může být svěřeno řešitelům, kteří jsou ale povinni zajistit zpřesnění formulace problému se sponzory a uživateli strategických studií. a4,4 – Jak? Z hlediska organizování je rozsah závislý na prvku a6,6. Zahrnuje posloupnost praktických činností, která následuje za odpovědí na otázky: Proč? O čem? Stanovuje strategii řešení, základní možné varianty scénářů, technologii jak se bude postupovat, co bude nezbytné organizovat pro řešení, zvažuje omezení, vyplývající ze skutečných lidských kapacit, ze schopnosti řešitelů, jejich zkušeností a dovedností. a5,5 – Jaké? Vstupy, výstupy, metody, nástroje a infrastruktura mají z hlediska organizování zvláštní pozici. Znamenají výběr z existujících souborů, bank, databází nebo možností. Současně s tím vytváří skutečnou podobu konkrétní strategické studie. Organizování zajišťuje zpracovatel na základě vlastních znalostí o sponzorovi nebo příjemci, ale rovněž o existujících vstupech, známých metodách, požadovaných výstupech s využitím konkrétních nástrojů a infrastruktury (technické, technologické, ubytovací ap.). a6,6 – Kdo? Prvek je organizován na úrovni, která odpovídá základním hodnotám ve sloupci tvůrce např. v Tabulce č. 1. Rozsah organizování je různý podle toho, zda je tvůrcem: osoba, skupina osob, instituce, organizace, stát či mezinárodní organizace. Vnitřním obsahem prvku je vytváření dlouhodobých, střednědobých, krátkodobých i operativních předpokladů pro úspěšné zpracování strategických studií. Nejvýznamnější charakteristikou prvku jsou „schopnosti“. a7,7 – Pro koho? Sponzor, uživatel, zadavatel, zkrátka fyzická nebo právnická osoba, která vystupuje ve struktuře vazeb jako významný prvek, pro nějž je tvůrčí činnost, která produkuje strategická studia, vykonávána, má z hlediska svého vnitřního organizování určité specifické poslání. Stejně jako u prvku 215

a6,6 ji může tvořit od jednotlivce až po mezinárodní organizace. Má však v obecném procesu roli „spotřebitele“. Proto se na celém procesu aktivně podílí, aby napomohl úspěšnému využití výsledků. a8,8 – S kým? Prvek je organizován s přičiněním tvůrců k zajištění výsledku. Organizování má pravidla stanovená domluvou nebo smluvně. Představuje rovněž spektrum fyzických nebo právnických osob, které však nejsou v roli vůdčích řešitelů. a9,9 – Kdy? Prvek obsahuje organizování časového rozměru aktivit směřujících ke splnění všech úkolů a vzájemných vazeb. Hlavním nositelem je zpracovatel ve spolupráci se sponzorem a dalšími prvky. a10,10 – Kde? Organizování lokalizace dílčích a souhrnných aktivit má řadu podob podle rozsahu, nástrojů i infrastruktury. Může být jednoduché u instituce a distribuované a složité u mezinárodních organizací. a11,11 – Za co? Prvek zahrnuje organizování všech otázek, které jsou spojené s financováním strategických studií a zahrnuje jak fyzické a právnické osoby podílející se na celém procesu, tak rovněž soubor zákonných pravidel a domluv, které proces hrazení zajišťují. a12,12 – Nástroje a infrastruktura. Organizování u tohoto prvku je významnou záležitostí, která rozhoduje o konkrétním rozmístění nástrojů, techniky, prostředků, o přístupu k počítačovým sítím, o umístění knihoven, datových bází, kanceláří, řešitelů, jejich prostředků, zabezpečení a zajištění. a13,13 – Vstupy. Prvek představuje soubory informací a dat, organizování jejich klasifikace, třídění, vytváření, uschovávání, zpřístupňování, katalogizování, a přípravu pro zpracování například s využitím nástrojů výpočetní techniky. a14,14 – Metody. Organizování metod znamená soustředění metod například do formy katalogu nebo souboru softwarových nástrojů, rozpracování a šíření znalostí o způsobech jejich možného využití, shromažďování souborů informací a dat, které jsou pro využití metod nezbytné včetně přípravy lidí ke kvalifikovanému používání metodologických nástrojů. a15,15 – Výstupy. Prvek je závěrečnou etapou tvůrčího zpracování strategických studií. Zahrnuje možné varianty vypracování vzorových výstupů, zahrnuje soubory prezentačních metod, které umožňují dosažené poznání racionálním způsobem sdělit cílovým skupinám uživatelů. Zahrnuje rovněž procedury ověřování správnosti řešení, kontroly vnitřního obsahu i objektivizace zvolených postupů, zvolených dat i metod. Počítá s organizováním předávání dosažených výsledků k praktickému užití, včetně využívání nástrojů a infrastruktury.

216

Vazby vyjadřují prvky incidenční matice mimo diagonálu (celkem 42 prvků): a1,2 – Strategická studia – Proč? Odpovídá na otázku zpracovatele a promítá se do struktury strategické studie. Vztah je uskutečňován z iniciativy zpracovatele a organizuje konzultační činnost k upřesnění předmětu studie. Možná je rovněž písemná forma. Výsledek této vazby by měl prolínat celou strategickou studií a zpravidla se neomezuje jen na zahajovací etapu zpracování. Běžně dochází v průběhu zpracování k upřesňování důvodů, které vedly k zadání. Ze strategické studie, z textu vytvořeného zpracovatelem, by měl být tento důvod zřejmý. a1,3 – Strategická studia – O čem? Organizování tohoto procesu je spojeno se zpřesňováním předmětu strategické studie. Vazba znamená iniciativu zpracovatele. Představuje možnosti konzultace u zadavatele nebo sponzora, ale rovněž pořádání kulatých stolů, ale i použití metody brainstormingu nebo proceduru schválení zadání. Zpracovatelé mnohdy používají interní metodu písemného vypracování „negativní definice“ předmětu, tj. co už ve studii nebude. Podrobnější zpřesňování ve stanoveném rámci bývá používáno i v průběhu řešení. a1,4 – Strategická studia – Jak? Organizování je spojeno se zpřesňováním postupu, který zajistí vypracování strategické studie. Vazba znamená iniciativu zpracovatele. Představuje možnosti konzultace u zadavatele nebo sponzora, ale rovněž pořádání kulatých stolů, ale i použití metody brainstormingu nebo proceduru schválení zadání. Zpracovatelé mnohdy používají interní metodu písemného vypracování „negativní definice“ předmětu, tj. „co už ve studii nebude“. Podrobnější zpřesňování ve stanoveném rámci bývá používáno i v průběhu řešení. a1,5 – Strategická studia – Jaké? Vazba je iniciována zpracovatelem k upřesnění vzájemných vztahů mezi konkrétními variantami zvolenými při výběru vstupů, metod, nástrojů, infrastruktury, výstupů. Znamená nalézání konkrétních podmínek, které budou podporovat kvalitu obsahu strategických studií rovněž v závislosti na skutečných zpracovatelích a jejich organizačních a informačních podmínkách. a1,6 – Strategická studia – Kdo? Tato vazba vyjadřuje jednak proces prvotního výběru zpracovatele strategických studií (viz Tabulka č. 1 ve sloupci tvůrce), tj. jednotlivec, skupina jednotlivců až mezinárodní organizace a následnou dekompozici zpracovatelů podle rozsahu problému. Určující je problém a konkrétní osoby, schopné jej řešit. a1,7 – Strategická studia – Pro koho? Vztah iniciovaný zpracovatelem pro trvalé ujasňování uživatele nebo sponzora strategických studií. Vzhledem k tomu, že zpracování nemusí být krátkodobou záležitostí, je nezbytné udržovat kontakt s uživatelem a oživovat jeho zájem o tyto problémy. 217

a1,9 – Strategická studia – Kdy? Organizování všech aktivit, které budou zpřesňovat harmonogram řešení a zpracování a to v závislosti na potřebách užití výsledků. Zejména v závislosti na plánovacích procesech, na technologických souvislostech a na možnostech zpracovatelů. a1,10 – Strategická studia – Kde? Podle toho, kdo a jakými metodami bude uskutečňovat strategická studia, budou v těchto vztazích realizovány kroky k jejich umístění. Tyto problémy vyniknou například při organizování konferencí, při zajišťování přístupů k informačním zdrojům, při zajišťování oponentských řízení i při prezentaci výsledků. a1,13 – Strategická studia – Vstupy. Organizování tohoto přímého vztahu znamená požadavky na zdroje. Vedle vazby, která je zprostředkovaná konkrétní použitou metodou nebo souborem metod, jsou uplatňovány další požadavky, které znamenají rozšiřování potřebných informací. Rozšiřování kvantity i kvality vstupů je zdrojem pro zvýšení kvality prognózování a možnosti dosahování úspěšnějších výsledků. Iniciativa tvůrců strategických studií by měla být určující. a1,14 – Strategická studia – Metody. Organizování vztahu ze strany zpracovatele je záležitostí samostatného rozvoje metod použitelných pro strategická studia a nejen pro jejich jednu konkrétní verzi. Péče o metody rozšiřuje vědní obor a použitelné postupy pro další zpracování strategických studií. a1,15 – Strategická studia – Výstupy. Tato vazba napomáhá způsobům prezentace výsledků. Představuje iniciativu zpracovatelů směrem k metodám a technikám přesvědčivé prezentace dosažených výsledků. Rozvoj technologií a technik, jejichž uplatnění je v procesu prezentace možné, vytváří rovněž zpětné požadavky na úpravu vlastních metod zpracování strategických studií a jejich znalost je potřebná pro zamezení zbytečných překážek v prezentaci dosaženého poznání. a2,1 – Proč? – Strategická studia. Zpětná vazba je iniciována sponzorem nebo uživatelem strategických studií. Měla by zahrnout všechny důvody pro strategická studia z jejich strany, včetně těch argumentů, které směřují k rozšíření vědeckého poznání. a2,7 – Proč? – Pro koho? Uskutečňování této vazba je vnitřní diskuzí zadavatelů a sponzorů. Zpravidla bez účasti zpracovatelů strategických studií. Napomáhá ovlivnění formulace jejich potřeb. Trvale upřesňuje posilování argumentů iniciovaných sponzorem nebo uživatelem strategických studií. a3,1 – O čem? – Strategická studia. Pro vazbu je určující předmět strategické studie a jeho vliv na proces tvorby. Znamená to vliv obsahu na formu a metody strategické studie. Tyto vazby organizuje zpravidla zpracovatel ve spolupráci s odborníky daného oboru (např. pro strategickou studii v oblasti

218

chemické, biologické a jaderné ochrany zpracovatel studie konzultuje příslušné odborníky, aby do svého materiálu mohl zahrnout relevantní strukturu poznatků.) a3,6 – O čem? – Kdo? Organizace vazby je vnitřní diskuzí zadavatelů a sponzorů, která je ovlivněna jejich znalostí o odbornících na studovanou problematiku. Zpravidla probíhá bez účasti zpracovatelů strategických studií. a3,7 – O čem? – Pro koho? Vazba mezi předmětem a sponzorem je organizována tak, aby bylo přesně specifikováno, čemu se budou strategické studie věnovat. Formulace jsou ovlivňovány jejich příjemcem a4,1 – Jak? – Strategická studia. Vazba představuje praktické tříbení postupů k uskutečnění strategických studií. Je tedy závislá na zpracovateli, na jeho znalostech o zadání, na jeho zkušenostech s metodami a praktickým uskutečňováním této činnosti. Její organizování je v zájmu vedoucího zpracovatelského týmu. a4,12 – Jak? – Nástroje a infrastruktura. Organizování vazby je významné zejména v institucích, které se věnují strategickým studiím. Jde o systematické shromažďování nástrojů pro strategická studia a o vytváření praktických funkčních celků infrastruktury, které budou využitelné pro systémové řešení. a5,12 – Jaké? – Nástroje a infrastruktura. Organizování vazby spočívá v rozvoji metod výběru vhodné varianty nástrojů a infrastruktury pro konkrétní variantu pro strategická studia. Jde o systematické shromažďování nástrojů pro strategická studia a o vytváření praktických funkčních celků infrastruktury, které budou využitelné pro systémové řešení. a5,13 – Jaké? – Vstupy. Organizování vazby je velmi významnou složkou, která naplní základní informační zdroje pro konkrétní strategickou studii nebo studia a zajistí jejich praktický výběr. Informace a data potřebná pro zpracování budou vybírána odlišným způsobem v případech, že půjde o statistické údaje o hodnocených geografických, ekonomických, materiálních, technických případně jiných kvantifikovatelných komoditách, nebo když budou shrnovat názory, charakteristické rysy, subjektivní hodnocení (měkká data), případně softwarové produkty nebo multimediální informace. Procesy transformace do jednotného způsobu vyjádření jsou variantní a jejich rozpracování je věnována trvalá pozornost zpracovatelů strategických studií s využitím poznatků jiných vědních oborů a disciplin. a5,14 – Jaké? – Metody. Organizování výběru vhodných metod pro zpracování a tvorbu strategických studií nebo konkrétní studie je tvůrčím procesem, který je podporován zejména zpracovateli. Vazba probíhá prakticky v průběhu zpracování a má dvě základní polohy: využití toho, co již bylo vymyšleno v minulosti a rozvoj nových metod, které rozšíří pokladnici

219

poznání. Charakteristikou metod je soubor parametrů, které do nich vstupují a ty mají zpětný vliv na formulace požadavků na vstupy. a5,15 – Jaké? – Výstupy. Organizování výběru výstupů zpracování strategických studií je uskutečňováno ve prospěch zpracovatelů, kteří chtějí úspěšně prezentovat své poznatky vybraným uživatelům nebo skupinám uživatelů. Proces je ovlivněn znalostmi o vlastních strategických studiích a jejich předpokládané formě (písemný dokument nebo diskuze pro utváření názorů), o uživatelích a jejich připravenosti na přijetí informací, o možných technických metodách prezentace a prosazování poznatků, o možných psychologických a pedagogických postupech a především o účelu studií a míře jeho vnímání. a6,4 – Kdo? – Jak? Organizování této vazby je typické zejména u kolektivního vypracování strategických studií. To znamená od činnosti skupin, týmů, organizací až po mezinárodní zpracovávání. Vazba je organizována ke zjištění schopností skutečných zpracovatelů a využití jejich znalostí a používaných metod pro dosažení žádoucích výsledků. Zpravidla je provázena jednotícími pokyny podle účelu zpracovávaného dokumentu, což je postaveno na znalostech o požadovaných informacích a požadovaných výsledcích. a6,7 – Kdo? – Pro koho? Organizování vazby mezi zpracovatelem a sponzorem z iniciativy zpracovatele je významným procesem, který provází celý průběh řešení, vypracování, hodnocení a předávání výsledků strategické studie, včetně jejích uplatňování v následných praktických činnostech a etapách, zejména v procesu plánování. Formy uskutečňování takových vztahů jsou bohaté. a6,8 – Kdo? – S kým? Organizování výběru vhodných partnerů ze strany zpracovatele je nezbytnou součástí strategických studií. Zpravidla má zpracovatel jasná kritéria, která ho vedou k posuzování vhodnosti výběru spolupracujících subjektů. Proces je iterační a spočívá v upřesňování požadavků na spolupráci, v ovlivňování spolupráce, zpřesňování požadavků v jejím průběhu a v přejímce výsledků včetně vyrovnání (finanční, materiální, morální). Vzhledem ke složitosti problematiky bezpečnosti a obrany je udržování partnerských vztahů významnou součástí každodenní činnosti spojené se strategickými studiemi. V současné době neexistuje v celém světě ani jedna univerzální organizace, která by byla schopna samostatně zpracovávat strategická studia bez kooperací. a6,9 – Kdo? – Kdy? Organizování časového průběhu, harmonogramu i operativního řízení postupu na strategických studiích je procesem, který má řadu pevných bodů a pro jejich naplnění je operativně upřesňován. Závisí na zpracovateli, který zná požadavky sponzora a rovněž možnosti týmu. Je to vazba, která představuje významnou součást procesu řízení. 220

a6,10 – Kdo? – Kde? Organizování místa strategických studií je spojeno s jeho etapami a závisí na zpracovateli, ale i na sponzorovi. Významné jsou tyto skutečnosti například u mezinárodního týmu, kdy je významné v současné době vedle E-mailové komunikace vzdálených řešitelů rozhodovat o pracovních schůzkách, případně o konferencích. Používáno je rovněž uzavírání některých etap řešení mimo sídlo organizace. V této vazbě jsou řešeny i problémy transferu informací, vstupů, techniky, technologií. Je součástí procesu řízení, ale vyvolává současně nároky na financování nákladů, spojených s příslušným rozhodnutím. a6,11 – Kdo? – Za co? Organizování vazby z iniciativy zpracovatele je životně důležitou otázkou. Představuje formulaci požadavků na zajištění úhrad za vytvoření strategických studií. Celý proces je uskutečňován v souladu s ekonomickým statusem zpracovatelů a sponzorů, s pravidly, jež platí pro financování takových činností. Je závislý na potřebách vstupních zdrojů, na potřebách infrastruktury, techniky a technologií, na nezbytných cestovních a konferenčních nákladech, na zajištění potřebné publikační činnosti a rovněž na nákladech spojených se splněním požadavků budoucích uživatelů, které se mohou promítat do vytvoření systémových podmínek budoucího fungování pro ochranu obyvatelstva. a6,12 – Kdo? – Nástroje a infrastruktura. Organizování této vazby znamená podrobnější specifikace výběru, případných výběrových řízení a rozhodování o umístění nástrojů a infrastruktury na pracovišti nebo u zpracovatelů strategických studií. Iniciativa je na zpracovateli a je samozřejmě spojena se získáváním, studiem a vyhodnocováním informací a z doby nezbytné na zvládnutí nástrojů formou školení, nácviků nebo zapracování, včetně vytvoření podmínek na praktické začlenění nástrojů a infrastruktury do činnosti organizace nebo jednotlivců. a6,13 – Kdo? – Vstupy. Organizování vazby na vstupy náleží mezi hlavní starosti jednotlivců, řešitelských týmů a institucí. Je v zájmu zpracovatele strategických studií, aby byly vytvořeny co možná nejúplnější a nejbohatší soubory relevantních informací, které mohou být využity při zpracování výsledných dokumentů. Současně však je problémem jejich racionální uspořádání, postupné vyhodnocování a předzpracování do informačních a datových podkladů, které budou pohodlně dostupné. Z hlediska zpracovatelů je nezbytné organizovat proces ujasnění požadovaných podkladů, formulování dotazů k veřejným a neveřejným zdrojům a ověřování možností získání relevantních informací. S tím je úzce propojena problematika nezbytných finančních prostředků, ale i ověřování hodnověrnosti informačních zdrojů. Vedle těchto informací je nezbytné srovnávat požadavky s původním sponzorem. a6,14 – Kdo? – Metody. Organizování vazby je závislé na konkrétních zpracovatelích. Každá fyzická nebo právnická osoba má své používané 221

metody nebo soubor metod podle toho, jaké má individuální návyky a zkušenosti. Proces rozvoje palety těchto používaných metod, její přizpůsobení potřebám řešení, ale i užití výsledků strategických studií představuje nepřetržité změny variant vypracování strategické studie. Tato vazba je iniciována zpracovatelem. a6,15 – Kdo? – Výstupy. Přímá vazba zpracovatele a výstupů navazuje na vazbu a1,15, která shrnuje soubor všech možných výstupů. Tato vazba je zobrazením skutečného výběru podle rozhodnutí zpracovatele. Organizování tohoto procesu bývá uskutečňováno na jednání řešitelských kolektivů a zpřesňováno při různých úrovních posuzovacích nebo oponentských řízení. Výsledek je závislý rovněž na disponibilních nástrojích, infrastruktuře a finančních prostředcích. a7,2 – Pro koho? – Proč? Zpětná vazba k a2,7 – sponzora ke strategické studii, je iniciována z jeho zájmu. Vychází zpravidla z potřeb politických, plánovacích, vzdělávacích a vědeckých, které umožňují předvídání a ovlivňování budoucnosti. Organizování takové vazby znamená žádoucí ovlivňování řešení z pozice sponzora a zpřesnění jeho požadavků. a7,6 – Pro koho? – Kdo? Vazba je iniciována sponzorem a představuje procedury, které vedou k výběru zpracovatele strategických studií. Na jedné straně může vést k určitým formám výběrového řízení, na straně druhé může být výsledek ovlivněn rozhodnutím o zřízení institucí, které se touto problematikou budou trvale zabývat. Řešení jsou variantní a organizování této vazby znamená v ideálním případě optimalizovanou volbu způsobu zajištění podkladů, vyžadovaných pro rozhodování o budoucnosti. a7,11 – Pro koho? – Za co? Sponzor nebo zadavatel má pro posuzování nákladů vlastní procedury, které určitým způsobem umožňují řešit otázky nákladů za strategické studie. Cesty jsou známé a zahrnují institucionální i účelové prostředky, které zajistí buď vypracování jednotlivé strategické studie, nebo celého souboru strategických studií a současně vytvoří institucionální zázemí pro shromažďování informací a jejich účelný rozvoj. a8,10 – S kým? – Kde? Vazba je organizována zejména proto, že spolupracující jednotlivci nebo pracoviště potřebují řešit otázky společných informačních, technických, finančních, technologických, programových, personálních a jiných problémů, které jsou svázány s rozdílnou dislokací. Organizování těchto problémů má konkrétní dopady do obsahu strategických studií, ale i do účinku a efektivnosti nákladů na jejich zabezpečení. Vazba vychází z iniciativy spolupracujících. a13,1 – Vstupy. – Strategická studia. Vazba vychází od souboru vstupních informací a prakticky od těch, kteří se jimi zabývají, a orientuje se na odraz ve strategických studiích. Mnohdy při rozsáhlých souborech vstupních informací, jejichž užití není spojeno výlučně se strategickými studiemi, 222

mohou vzniknout a vznikají podněty, na něž by měla zpracovatelská část procesu strategických studií odpovídajícím způsobem reagovat. Iniciativa je tedy na straně vstupů do technologického procesu zpracování strategických studií. a13,12 – Vstupy. – Nástroje a infrastruktura. Vazba je spojena s konkrétními technickými prostředky a s infrastrukturou, která zajišťuje realizaci vstupů. Organizování této vazby vlastně mohou zajišťovat a iniciovat jiní pracovníci, než přímí tvůrci strategických studií. Ti však o tom mají být informováni, aby zajistili co nejkvalitnější a nejefektivnější využití vstupů. a14,1 – Metody. – Strategická studia. Zpětná vazba znázorňuje, že metody jsou rozvíjeny například v jiných vědních disciplinách v podstatě nezávisle na strategických studiích. Proto i organizování této vazby představuje iniciativu jiných pracovníků, kteří budou prosazovat vlastní metody do jiných vědních a praktických oborů činnosti. a14,12 – Metody. – Nástroje a infrastruktura. Metody jsou v současné době spojeny velmi úzce s technickými, technologickými, ale i psychologickými nástroji a s konkrétní infrastrukturou, která je umí provozovat. Organizování této vazby je spojeno s tvůrci a nositeli metod a nemusí být vždy totožné se zpracovateli strategických studií. a15,7 – Výstupy. – Pro koho? Organizování této vazby představuje projednávání vhodných forem výstupů. Nejvýznamnější jsou formy výstupů a zjišťování možné zpětné odezvy od uživatelů. Soubor takových projednávání vede ke zpětnému ovlivnění obsahu a charakteru činnosti na strategické studii. a15,12 – Výstupy. – Nástroje a infrastruktura. Vazba mezi charakteristikami výsledných produktů strategických studií a dosažitelnými nástroji a infrastrukturou je zřejmé při rozhodování o skutečné formě výsledku. Organizování této vazby je uskutečňováno z iniciativy zpracovatelů, ale má odraz u zabezpečovacích pracovníků, kteří znají technické a technologické nástroje a působí v infrastruktuře. Tím je ukončen stručný popis všech prvků incidenční matice struktury systému obecných vazeb strategických studií. Proč byl uveden? Je to proto, že dokumentuje rozsáhlé vazby, které jsou spojeny s organizováním úspěšného vytváření strategických studií a to nejen pro potřeby ochrany obyvatelstva, nebo bezpečnosti a obrany státu. Znamenají obecnou strukturu organizačních činností, které jsou nezbytné pro vytvoření podmínek k budoucí účelné ochraně obyvatelstva. Tyto činnosti by měly konkrétní osoby na straně sponzorů a řešitelů zajistit.

223

Obecné zásady organizování strategických studií Obecné zásady organizování strategických studií navazují na struktury systému obecných vazeb z předchozí části. Souhrnně by měly zobecnit optimalizování všech prvků a vazeb tak, aby bylo dosaženo kvalitních výsledků, které budou užívány v praxi ochrany obyvatelstva v systému bezpečnosti a obrany státu. Zásady by měly podpořit uskutečňování činností jak na úrovni plánovacích procesů, tak prospět vzdělávání odborníků, vědeckému poznání o ochraně obyvatelstva a potřebám praxe. Pro podložení opodstatnění obecných zásad organizování strategických studií byl v [1] (Příloha 4, str. 186) vypracován kvalifikovaný odhad procentuálního vlivu základních subjektů (zpracovatel, sponzor, jiná osoba, další faktory) na strategická studia. Ohodnoceno bylo všech 57 prvků incidenční matice. Vyhodnocením kvalifikovaného odhadu byly zjištěny následující informace o vlivu na strategická studia: 61,5% – zpracovatel, 17,7% – sponzor, 15,3% další osoby (tj. počítačoví technici, informatici, konzultanti z jiných oborů ap.) a 5,5% další faktory (technika, programové prostředky, dostupnost finančních prostředků ap.). Na podkladě těchto podpůrných informací a skutečnosti, že nejrozsáhlejší pracovní výkony jsou na straně zpracovatele, byly formulovány závěry. Pro úspěšné zvládání strategických studií, rovněž pro ochranu obyvatelstva, je možné zobecnit tyto zásady organizování: • Zásada ochrany zpracovatele a jeho tvůrčí činnosti. Prioritní je nalézt řešitele, vytvořit podmínky, zabezpečit je po dobu řešení k dosažení objektivních výsledků a chránit čas tvůrčích pracovníků. • Zásada jasné a kvalifikované specifikace problému pro strategická studia. Zajistit stanovení obsahové orientace pro činnosti, studie, semináře tak, aby jednotlivec, pracovní tým nebo organizace jako celku měli jasné úkoly. • Zásada dostupných finančních zdrojů. Zajistit možnost financování jednotlivců nebo pracoviště a ocenění podle odvedených výkonů. • Zásada vědeckoinformační zabezpečení a zajištění toku reálných informací a dat o objektu strategických studií. • Zásada trvalého rozvíjení metod a metodologií strategických studií. Nalézat a ověřovat vhodné postupy ke zkvalitňování studia a předvídání budoucnosti. • Zásada srozumitelné prezentace výsledků strategických studií. Cílevědomá aktivita v odborném a veřejném tisku, v médiích, na konferencích se zvýrazněním zpracovatele.

224

• Zásada rozvoje technických prostředků, technologií a infrastruktury strategických studií. Nepřetržitá aktivita, aby byla výzkumná činnost i prezentace dosažených výsledků na úrovni budoucích potřeb a možností. • Zásada trvalého udržování pracovních vztahů se sponzorem. Pro aktuálnost výsledků je nezbytné zajistit osobní, informační, expertizní, poradenské a jiné vazby, které udrží zájem sponzora o řešení, včetně zajištění toku informací, které zpracovatel nezná. • Zásada účasti na vypracování dokumentů pro budoucnost. Podílet se na zpracování podkladů, v nichž je nezbytné uplatňovat poznatky ze strategických studií, zejména pro rozhodující legislativní, vládní, rezortní koncepční a plánovací dokumenty. • Zásada vyhledávání jiných potenciálních uživatelů a spolupracovníků. Zdroj neočekávaných aplikací a současně zpětné vazby, tj. nových informací pro analytickou a prognostickou činnost. • Zásada ochrany státního a hospodářského tajemství i zneužitelných informací. Jde o citlivou problematiku bezpečnosti a obrany státu, proto je nezbytné mít trvale na zřeteli nejen dodržování zákona, ale i opatrnosti při zveřejňování dosažených poznatků. Závěr V příspěvku byly odvozeny obecné zásady organizování strategických studií pro ochranu obyvatelstva jako podmínka pro vytvoření vhodného prostředí k jejich zpracování. Bez splnění organizačních podmínek bude zřejmě snížena pravděpodobnost dosažení správných výsledků strategických studií, které by měly ovlivnit správnou orientaci budoucího rozvoje ochrany obyvatelstva. Literatura [1] JANOŠEC, Josef. Strategická studia pro bezpečnost a obranu státu. [Habilitační práce]. Brno: VA, 2004, 190 s. [2] JANOŠEC, Josef. Je ochrana obyvatelstva strategickým problémem? In: VII. Mezinárodní konference Ochrana obyvatel 2008. (Sborník přednášek) Ostrava: VŠB TU Ostrava FBI a SPBI, 13. – 14. 2. 2008 [3] JANOŠEC, Josef. Potřeba prognózování pro ochranu obyvatelstva. In Krizový management. (Sborník mezinárodní konference Lázně Bohdaneč, 20. – 21. 3. 2008) Pardubice: Univerzita Pardubice, 2008, 5 s.

225

Testování bioradaru LifeLocator® v zahraničí a u jednotky PO HZS MSK Ing. Ladislav Jánošík1) Ing. Petr Bitala1) Ing mjr. Radim Kuchař2) Bc. Jaromír Tulis3) 1)

VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2) Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, HS Ostrava – Zábřeh, Výškovická 40, 700 30 Ostrava – Zábřeh 3) Polní 40, 591 02 Žďár nad Sázavou 2 Abstrakt Příspěvek shrnuje informace o bioradaru, charakteristiku zařízení, jeho výhody a nevýhody, jsou zde popsány principy jeho funkce včetně technologie UWB, kterou bioradar využívá, zásady jeho použití v praxi a vyhodnocení získaných informací. Klíčová slova bioradar, LifeLocator, vyhledávání osob, UWB technologie Úvod Bioradar je technický prostředek určený pro záchranné složky k usnadnění průzkumu místa, kde došlo k zasypání osob. Je to označení pro zařízení určené k vyhledávání zasypaných živých osob. Název bioradar se používá spíše v evropských zemích. Pod názvem BioRadar BR 402 toto zařízení dodává společnost DBM Search & Rescue Company GmbH, Berlin, Německo, která ho nabízí na evropský trh. Mimo Evropu se lze setkat s označením LifeLocator nebo LifeTracer pocházejícím z USA. Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje vlastní na hasičské stanici Ostrava - Zábřeh bioradar LifeLocator® od firmy UltraVision Security Systems, Inc., Salem, New Hampshire, USA. Tento vyhledávací systém byl zakoupen počátkem roku 2007 do výbavy pro nově budovanou četu USAR odřadu. LifeLocator® je ve sféře vyhledávání a záchrany osob standardem také v Japonsku, Izraeli, Číně, Argentině a Singapuru [1].

226

UWB – Ultra WideBand technologie Bioradar využívá principy ultra-širokopásmových zařízení, která jsou založena na odrazu vysílaných UWB elektromagnetických impulsů od látek s různými dielektrickými vlastnostmi a na době mezi vysláním a přijetím signálu. Technologie UWB využívá modulace velmi krátkodobých nízko výkonových pulsů kolem 0,5 ηs, (Obrázek 1) při současném přenosu těchto digitálních pulsů přes vysoký počet kmitočtových kanálů. Vysílač a přijímač musí zkoordinovat příjem a vysílání signálu na trilióntinu sekundy. Ultra-širokopásmová zařízení jsou definována jako bezdrátové systémy s šířkou kmitočtového pásma větší než 500 MHz nebo s poměrnou šířkou pásma větší než 25 % vzhledem ke střednímu kmitočtu pásma. V USA je pro UWB komunikaci vymezeno kmitočtové pásmo 3,1 – 10,6 GHz se spektrální hustotou izotopicky vyzářeného výkonu nepřevyšující hodnotu - 41 dBm/MHz. Podrobně tyto podmínky vymezuje norma FCC (Federal Communications Commission). Pro evropský region nebyla obdobná norma dosud stanovena [2].

Obrázek 1 Typické pulsy pro použití v UWB přenosových systémech [3] Výhodou širokopásmové komunikace je sdílení kmitočtového pásma s ostatními službami, možnost utajení komunikace, odolnost vůči vícecestnému šíření signálu, velmi přesné měření polohy sledovaného objektu, přenos velkého objemu dat na krátké vzdálenosti (cca 100 Mb/s na vzdálenost do 10 m) a konečně extrémně nízká energetická náročnost přenosu informace což je vhodné pro měřící systémy v terénu napájené z baterií. To vyplývá z různých

227

vlastností záření o různých délkách. Například pulsy o nízkých frekvencích snadno pronikají konstrukcemi do větších vzdáleností, ale neposkytují tak přesné rozlišení. Kombinace frekvencí z celé šíře pásma zajišťuje získání vhodných hodnot. Při využití UWB u bioradaru se počítá, že aspoň některé z vyslaných signálů se odrazí zpět v závislosti na prostředí. Pro řadu aplikací jsou právě tyto vlastnosti klíčové. Jako příklad můžeme uvést systémy pro měření v terénu, snímání poloh osob pohybujících se v místnosti nebo detekci plastových min [3]. Technické parametry bioradaru LifeLocator® Zařízení se skládá ze dvou základních modulů: - senzoru, který v sobě integruje vysílací a zároveň přijímací jednotku (UWB senzory) a komunikační jednotku pro Wi-Fi přenos signálu, - ovládací a vyhodnocovací modul ve formě PDA, kde se nastavují parametry měření a zobrazuje se výsledek vyhledávání. Zařízení je v bezdrátovém provedení z důvodu jednak jednodušší manipulaci a transport ale především skutečnost, že obsluha musí být s ohledem na možnosti rušení od senzoru při jeho činnosti ve vzdálenosti 6 až 15 m. Senzor (Obrázek 2) je ve vodovzdorném provedení. Hmotnost senzoru je 9 kg včetně baterií a jeho rozměry jsou 450 x 450 x 240 mm. Uvnitř senzoru je anténa pro vysílaní a příjem UWB signálů o frekvencích od 270 Hz, která je z pěti stran odstíněna ocelovými plechy, tak aby směr vysílaných signálů byl směřován do spodní části senzoru. Tento typ bioradaru je schopen skrz sutiny zaznamenat pohyby oběti do 6 m od senzoru a do 4,5 m je pak schopen zachytit dýchání oběti. Sledovaný prostor má tvar kužele. Jeho tvar závisí na prostředí, kde je prohledáváno. Například ve vlhkém písku jsou paprsky vysílány pod úhlem 50° od kolmice, v suchém písku či betonové suti může být úhel větší. Bioradar je takto schopen během jednoho měření prozkoumat prostor o objemu přibližně 130 m3. Senzor je napájen baterií 10,8 V, která by měla zajistit 4 hodiny provozu. Ovládací jednotka PDA (Obrázek 3) je rovněž ve vodovzdorném provedení a lze ji ovládat tlačítky nebo dotykovým displejem. Baterie by měla vydržet 2 hodiny provozu. PDA se nabíjí pomocí kabelu do sítě nebo do automobilu.

228

madla

vypínač

modrá kontrolka

anténa pro komunikaci s PDA

červená a zelená kontrolka

Obrázek 2 Popis senzoru hlavní menu návrat k předešlému

Start

Enter vypína

Obrázek 3 Popis ovládací jednotky PDA Vyhodnocování výsledků K obsluze senzoru slouží v PDA instalovaný program LifeBeat. Program umožňuje uživateli pracovat ve dvou módech: - základní mód zobrazení programu LifeBeat, - ExpertMode. Základní zobrazení programu LifeBeat představuje snazší ovládání a přehlednější a jednodušší zobrazení výsledku. Po uvedení do provozu jsou nalezené osoby v prohledávaném prostoru zobrazeny pomocí symbolů a jsou doprovázeny zvukovým signálem. Systém je schopen rozpoznat dýchání a pohyby, které rozlišuje na dva typy, pohyb nad mezní hranicí a pohyb pod mezní hranicí.

229

ExpertMode je určen pro pokročilejší uživatele. Umožňuje sledování výstupu měření v reálném čase a uživatel má možnost sám vyhodnotit výsledek. Vyhodnocení je pomalejší a odvíjí se od zkušeností uživatele. Získané informace se zobrazují v tzv. Linescan zobrazení. Zachycený pohyb je zobrazen znaky připomínající obrácené písmeno „V“. Testování bioradaru v zahraničí Test provedl jeden z největších uživatelů bioradaru LifeLocator® v zahraničí. Výsledky testování byly poskytnuty firmou UltraVision Security System, Inc., která toto zařízení vyrábí a měla tyto výsledky k dispozici [5]. Bohužel na přání uživatele, který testy prováděl, nebyly poskytnuty informace o jeho identitě, místu, přírodních a klimatických podmínkách, kde test proběhl. Nicméně podle insignií z předaných podkladů v e-mailové poště (hebrejština v popisech výsledků zanesených do grafů) se lze domnívat, že se jednalo o nasazení a testování v Izraeli, jakožto jedné ze čtyř zemí, které výrobce uvádí ve svých firemních materiálech jako největší odběratele tohoto systému. Testování se uskutečnilo v listopadu roku 2007. Během něj bylo provedeno 188 jednotlivých zkoušek. Pro vyhodnocení měření jsou použity tyto definice pojmů [4]: Skutečná situace – Přítomnost/Nepřítomnost oběti v prohledávaném prostoru. Výsledek hledání – Vyhodnocení situace obsluhou zařízení, zdali je v zadaném prohledávaném prostoru oběť přítomna či nepřítomna. Správný výsledek – Výsledek vyhledávání odpovídá skutečné situaci. Pozitivní chyba – Osoba nebyla systémem nalezena, přestože se v zadaném prostoru nacházela, tzv. Alfa chyba. Negativní chyba – Systémem byla nalezena oběť, ve skutečnosti v zadaném prostoru nikdo nebyl, tzv. Beta chyba. Probíhající zkoušky byly rozděleny do tří stupňů obtížnosti podle podmínek simulujících zasypání oběti. Nízká obtížnost Provedeno 48 zkoušek ve několika různých situacích, během nichž byl testován vliv různých objektů a materiálů: - hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí tloušťky 200 mm bez vyztužení ve vzdálenosti do 1,5 m - hledání stejného pohybu za betonovou zdí tloušťky 200 mm s vyztužením ve vzdálenosti do 1 m. Výsledky provedených zkoušek jsou uvedeny na Obrázku 4 a v Tabulce 1. 230

Nízká obtížnost

2,1% 2,1% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 95,8%

Obrázek 4 – Poměr výsledků testování při nízké obtížnosti Tabulka 1 – Přehled správných výsledků a chyb při nízké obtížnosti Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem

Výsledek hledání Nepřítomnost Přítomnost 14 1 1 32 15 33

Celkem 15 33 48

Střední obtížnost Provedeno 83 zkoušek v různých situacích: - hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí tloušťky 200 mm bez vyztužení ve vzdálenosti větší než 1,5 m a menší než 3 m. - hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí tloušťky 200 mm s vyztužením ve vzdálenosti větší než 1m a menší než 2,5 m. - hledání pohybu dlaně nebo chodidla za betonovou zdí s vyztužením ve vzdálenosti menší než 1,5 m. Výsledky provedených zkoušek jsou shrnuty v Tabulce 2 a na Obrázku 5. Během zkoušek se vyskytly problémy v komunikaci mezi PDA a senzorem působené pravděpodobně vysíláním senzoru. Chybné výsledky způsobené touto chybou nejsou započítány v konečném shrnutí. Tabulka 2 Přehled správných výsledků a chyb při střední obtížnosti Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem

Výsledek hledání Nepřítomnost Přítomnost 10 3 7 57 17 60 231

Celkem 13 64 77

Střední obtížnost

9,1%

3,9% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 87,0%

Obrázek 5 Poměr jednotlivých typů výsledků testování při střední obtížnosti Vysoká obtížnost Provedeno 57 zkoušek v různých situacích: - hledání pohybu dlaně nebo chodidla za betonovou zdí s vyztužením ve vzdálenosti větší než 1,5 m. Dále byly v této kategorii přidány situace, ve kterých se testovalo, ale neodpovídaly kritériím v předchozích kategoriích. Výsledky provedených zkoušek jsou uvedeny v Tabulce 3 a na Obrázku 6. Tabulka 3 Přehled správných výsledků a chyb při vysoké obtížnosti Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem

Výsledek hledání Nepřítomnost Přítomnost 6 0 6 38 12 38

Celkem 6 44 50

Vysoká obtížnost

12,0%

0,0% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 88,0%

Obrázek 6 Poměr jednotlivých typů výsledků testování při vysoké obtížnosti 232

Celkové výsledky Celkové výsledky všech provedených zkoušek jsou shrnuty v Tabulce 4 a na Obrázku 7. Tabulka 4 Celkový přehled správných výsledků a chyb Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem

Nepřítomnost 30 14 44

Výsledek hledání Přítomnost 4 127 131

Celkem 34 141 175

Celkový výsledek provedených zkoušek

8,0%

2,3% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 89,7%

Obrázek 7 Celkový poměr jednotlivých typů výsledků testování Praktické zkoušky na HS v Ostravě – Zábřehu Při zkoušení na Hasičské stanici v Ostravě – Zábřehu v období měsíců březen a duben 2008 v některých situacích fungoval přesně, v jiných působil „zmateným“ dojmem, či nefungoval vůbec. Tyto zkoušky byly prováděny spíše pro pochopení činnosti bioradaru a porovnání zobrazovaných výstupů, tedy jako zácvik obsluhy. Obsluha při nich věděla, kdy je a kdy není v prohledávaném prostoru osoba. Měla přehled, zda je figurant v klidu nebo pohybu a to potom bylo porovnáváno se zobrazovanými hodnotami v jednotlivých módech činnosti senzoru. Zkouška funkce přes 150 mm širokou příčkovou zdí. Zařízení fungovalo správně a zobrazovalo hodnoty odpovídající skutečné situaci. Šlo odečíst jak vzdálenost, tak i počet osob v místnosti, i přestože PDA bylo vzdáleno od senzoru jen cca 2 m, což je blíže než předepsaných 6 m.

233

Zkoušce funkce přes podestu v mezipatře na schodišti. Zařízení zobrazovalo přítomnost osob v základním zobrazení LifeBeat, ale působilo nejasně. Na displeji se zobrazovaly střídavě všechny symboly, bez závislosti na činnost hledané osoby. Zobrazení vzdálenosti bylo pouze orientační. Stejně tak se v nijak neprojevil počet hledaných osob. ExpertMode reagoval na výraznější pohyby jako mávání rukou, přešlapování. Zkouška funkce skrz stěnu automobilu. Senzor byl umístěn v dodávce a hledaná osoba stála hned za stěnou vozu. Zde ze potvrdilo, že zařízení neumí vyhledávat skrz kovy jako ocel apod. Ať se hledaná osoba snažila sebevíc hýbat, bioradar nezachytil nic, i když byl senzor přiložen těsně ke stěně dodávky vzdálenost pohybující se osoby a senzoru nebyla více jak 1m. Zkouška funkce přes hliníková vrata. Výsledek obdobný jako u zkoušení bioradaru v mezipatře schodiště. V základním módu LifeBeat se opět střídaly symboly. Každý symbol se zobrazoval v jiné vzdálenosti většinou neodpovídající skutečnosti. ExpertMode fungoval přesně. Pohyb rukou zachytil a odečtená vzdálenost odpovídala té skutečné a měnila se podle vzdálenosti osoby od senzoru. Zkouška funkce přes cca 2 m tlustou nosnou zdí. Zde bioradar fungoval správně a zachytil osobu, která se nehýbala. V základním zobrazení programu LifeBeat ji zobrazil správně červeným kolečkem jako dýchání. Praktické zkoušky ve Vítkovicích Zkoušení proběhlo na cvičení hasičů v únoru 2007 ve vyhrazené části areálu bývalé aglomerace Vítkovických železáren, které slouží jako výcvikové středisko hasičů. Při testování se zařízení zkoušelo na vyhledávání osoby skrz různé materiály: - hromada zeminy a stavební suti, - železo-betónová budova, - betónová jímka, - navrstvené pražce, - navrstvený eternit, - navrstvený vlnitý plech. Bioradar neuspěl, tzn. že nenašel osobu v klidu ve vyhledávaném prostoru, při hledání osoby skrz hromadu zeminy a stavební suti, skrz konstrukci budovy a skrz železobetonovou budovu, přes vrstvu několika vlněných plechů. Při hledání skrz tyto konstrukce bylo měření podstatně ovlivněno přítomností velkého množství ocelových profilů. V situacích, kdy se hledaná osoba nacházela za zdí a betonové jímce, bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby i osoby bez pohybu, které

234

simulovaly bezvědomí. Stejný výsledek byl i při zkoušce hledání osob v sutinách domů, kde byly vytvořeny podmínky velmi blízké reálným. Tyto zkoušky byly opět prováděny hlavně pro zácvik obsluhy v reálných exteriérových podmínkách pro pochopení činnosti bioradaru a porovnání zobrazovaných výstupů. Obsluha při nich totiž věděla, že v prohledávaném prostoru se nachází „pohřešovaná“ osoba a byly testovány zobrazované hodnoty v jednotlivých módech činnosti senzoru. Závěr Bioradar je užitečný ale zcela odlišný technický prostředek od ostatních, nám známých běžných prostředků určených pro průzkum zavalených a zasypaných prostor. Jeho nasazení bohužel neřeší se 100% účinností všechny situace, které během mimořádných událostí mohou nastat, nicméně výrazně zvyšuje šance záchranných týmů nalézt zavalené oběti. Úspěšnost závisí na podmínkách a hlavně na množství ocelových prvků v místě nasazení. To se potvrdilo i při dosud jediném nasazení bioradaru v ČR při zřícení haly v Kladně v létě 2007, kdy příslušníci ostravského odřadu USAR vyslaní k této události byli vybaveni mimo jiné bioradarem, ale ocelová konstrukce zřícené haly zcela vyloučila jeho úspěšné nasazení. V současnosti je bioradar stále ve fázi jeho testování a zaškolování obsluhy na cvičeních za účelem získání praktických zkušeností s jeho aplikací v podmínkách podobných běžné zásahové činnosti při záchraně osob. V tomto roce jsou plánovány ověřovací testy zařízení tak, aby z nich vyplynula statisticky prokazatelná úspěšnost zařízení ve vyhledávání osob za přesně specifikovaných vnějších podmínek. Literatura [1] Firemní materiály UltraVision Security Systems. 2007 [cit. 2008-04-12]. Dostupné z WWW: <www.ultravisionsecurity.com>. [2] FONTANA, R. J.: Recent System Applications of Short-Pulse UltraWideband (UWB) Technology,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT- 52, pp. 2087-2104, Sep. 2004. [3] Institut de Microtechnique [online]. 2000 [cit. 2008-03-19]. Dostupný z WWW: . [4] TULIS, J.: Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO. Bakalářská práce. VŠB – TU Ostrava. Ostrava. 2008. 32 s. [5] LOZON, B., E-mail, Výsledky testování bioradaru v zahraničí. 2008, UVSS, Inc., Salem, New Hamshire, USA. 235

Investigations of the Phenomenon Flashover in a Quarter Scale Room Karola Keutel, Reinhard Grabski Institute of Fire Department Saxony-Anhalt Biederitzer Str. 5, D 39175 Heyrothsberge, Germany E-mail: idf @uni-magdeburg.de Keywords: quarter scale room, fire development, temperature, gas concentration, flashover Abstract Flashover is a transition phase in the development of a compartment fire, it is distinguished with a sudden ignition of surfaces which are exposed by thermal radiation without a direct contact to the flame. In the last years the importance of this phenomenon is continuously increasing. In this paper our investigations about the phenomenon flashover are presented. We carried out experiments in quarter scale chipboard compartment, in which different scientific variables (e.g. temperature, concentration of gas species) were measured. The typical temperature of flashover onset was found alike to the full scale room dimensions. The experimental set-up and the measurement results were described and discussed especially under reproducibility’s point of view. Introduction In recent years the increase of room fires with onset of the phenomenon flashover was observed worldwide in spite of the decrease by numbers of deployments for fire fighting [1, 2]. Particularly in the U.S.A. this situation was predominantly found [3-5]. The most important examples of fires with flashover and damage of human life in the international recent past [1, 5] are: • • • • •

Disco „Cinq-Sept” in Saint Laurant-du-Pont, 1970 Leisure Complex „Summerland Leisure Centre” on the Isle of Man, 1973 Disco Club „Stardust” in Dublin, 1981 Underground Station „King’s Cross” in London, 1987 Disco „Ozone Disco Pub” in Manila, 1996.

The rising of fires numbers with a flashover is mainly a result of new and better technologies (e.g. heat isolation of buildings, synthetic materials in buildings and rooms) [5-8]. This tendency and thereby the increase of the coupled risks for the brigades of fire fighting requires the necessity, to explore 236

the phenomenon flashover more precisely. According to the National Fire Protection Association the definition of a flashover is the following: “A transition phase in the development of a contained fire in which surfaces exposed to thermal radiation reach ignition temperature more or less simultaneously and fire spreads rapidly throughout the space, resulting in full room involvement or total involvement of the compartment or enclosed space” [9]. However, this definition and its characterisation are inadequate. The physical and chemical nature of a flashover was investigated in several studies [1, 6,7, 10, 11]. In the results of these investigations it was explained, measured, calculated or simulated mostly only one part of the fire development (preflashover phase or post-flashover phase) which is an expression for the complexity and definition of the properties to the flashover occurrence. This paper should not present a common, comprehensive analysis of all the physical and chemical aspects which lead to a flashover. Two properties, temperature and smoke gas concentration, was investigated and presented for the dimension of a quarter scale room. These will be compared with the results of the studies referred in the literature to clarify the scaling influence and coherence between full scale and quarter scale analysis. Experimental Set-up The experiments were performed in one of the four fire rooms of a special fire house on the Institute of Fire Department Saxony-Anhalt with cleaning systems for smoke gas and waste water. In this fire room (20 m x 15 m x 10 m) the experimental set-up was situated. The quarter scale rooms were built from chipboard with a width of 0.016 m whereat the ISO 9705 [12] (dimension: 2.40 m x 3.60 m x 2.40 m with opening door 2.0 m x 0.8 m) was the base for the quarter scaling. This quarter scaling is featured by internal room dimension of 0.6 m x 0.9 m x 0.6 m (Fig. 1). The opening door (cf. Fig. 1 No. 1) was scaled by estimation of the Froude number [13]. The door dimension was calculated in the height of 0.379 m and the width of 0.152 m without any sill. All borders were sealed off by silicone rubber. In one of the two rear corners inside the quarter scale room a square steel pool (length 0.14 m) with a initial fire was positioned (cf. Fig. 1. No. 2). This fire was generated by dry wooden sticks of a mass from 0.4 kg and commercial fluid BBQ lighter with a volume of 20 ml.

237

1 2

Fig. 1. Schematic sketch of a quarter scale room.

Fig. 2. Schematic arrangement for the thermocouples.

Table 1 Coordinates of the seven thermocouples Coordinate Thermocouple number

1

2

3

4

5

6

7

x

0.45 m

0.00 m

0.45 m

0.80 m

0.10 m

0.55 m

0.35 m

y

0.30 m

0.22 m

0.30 m

0.30 m

0.30 m

0.05 m

0.05 m

z

0.00 m

0.37 m

0.59 m

0.59 m

0.59 m

0.59 m

0.59 m

Different measurement technologies were implemented for the investigations. Under the quarter scale room a balance were arranged. To protect the balance a Promat® slab (width of 0.015 m) was situated between both. The time behaviour of the temperature was measured with seven thermocouples of K-type which were fixed in several positions of the internal room (see Fig. 2 and Table 1). Environmental data (i.e. atmospheric pressure, ambient temperature, relative humidity) inside the fire room were measured additionally. The signals of all these sensors were detected by data recording system, called ALMEMO® type 8990-6 (Ahlborn Mess- und Regelungstechnik GmbH). This system was connected with a computer, which stored and displayed the data using the software AMR WinControll (akrobit® software GmbH). The sampling rate was one second.

238

Thermovision® 470 (AGEMA)

Talisman (Dräger Safety Ag & Co. KgaA)

Talisman Elite (Dräger Safety Ag & Co. KgaA)

Fig. 3. Miscellaneous thermal imaging cameras with different optical windows. In addition to the thermocouple application it was used miscellaneous thermal imaging cameras with different optical windows (cf. Fig. 3). The most images in this paper were recorded by the thermal imaging cameras named Thermovision® 470 (AGEMA). Normally these thermal images were compared with to optical images recording by a digital camera. The gas concentration of different species was measured by a stainless steel probe (total length of 0.8 m, cf. Fig. 4.a). This probe consists of five pipes with different lengths (distance between each pipe end 0.15 m). These five pipes were connected to five analysers of the type BE 150 (HORIBA) [14]. By the help of pumps with a defined pumping speed of 0.5 m/s the smoke gas was discharged into the analysers, where the gas was investigated on four gas components oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbons (as a propane-/hexane-equivalent). A computer recorded the measured gas concentrations (see Fig. 4.b).

a)

b)

Fig. 4. Gas probe (a) and associated analysing system (b).

239

Description and Documentation of the Experiments An essential part of this study is the reproducibility of the flashover situation in the quarter scale room. For this reason in the first step the time behaviour in the fire development to the point of flashover occurrence was investigated concerning its reproducibility. In all experiments the system of quarter scale room was left to one's own resources and any human handling was not applied (exclusively the igniting and the extinguishing of fire).

Fig. 5. Overview about the time behaviour of fire development in quarter scale room. A typical time flow shows Fig. 5. At the time point t = 0 s the ignition of initial fire takes place (cf. small images of digital camera under the diagram). Afterwards the fire is developing itself, which is characterised by the increasing temperatures and the formation of a smoke gas layer. This formation is clearly observable to the time steps t = 180 s and t = 240 s in the images of the digital camera. The temperatures at the ceiling (thermocouples 5 and 7) increase rapidly, but the temperatures at the floor and in the door rise also. The ceiling temperatures exhibited three time greater values than the values of these temperatures. This behaviour is caused by the flow conditions in this area. In the following time the density of the gas smoke layer grows and at time step t = 300 240

s the gas smoke layer escapes suddenly by the doorway of the quarter scale room. Simultaneous the height of the smoke gas layer is changes slowly from the ceiling to the floor ground. The gas composition of smoke gas layer processes to time t = 420 s and in the interlayer zone flames ignite spontaneously (called “Dancing Angels”). The system generates more and more great flame events with proceeding time, which converged to the floor ground. But according these flames neither the walls nor the floor are in flames. In addition to the dancing angels occurs a pulsing of the plume outside the quarter scale room. The temporal steps between these states may be very small. In Fig. 6 the time period between t = 550 s and the end of the experiment was dissolved to explaining the time behaviour of physical system in detail. After the pulsing of the plume the system goes into a dead time. That means, any open fire is not visible in the quarter scale room, the pulsing of plume breaks off and the density of this plume is thin. Furthermore it is attended to a falling of temperatures inside the quarter scale room. In the presented case the dead time takes t = 30 s. In this time the temperatures decrease often to a value T = circa 400 °C. In the last 6 seconds of the dead time the temperatures jump to higher values and the system shows a smoke gas explosion to the time t = 608.44 s. But the walls inside the quarter scale room are not burning after this event. It is no flashover. This temporal scenario in the quarter scale room is mentioned “instable state” in the continuative text. Subsequent the temperatures increase and the pulsing of the plume adopts once again. The system returns to the behaviour before the dead times began and starts with the same scenario. In some cases of experiments this scenario replays up to 4 times. In a last replay of this behaviour the temperatures grow a little bit over the temperature of 600 °C and they fall below this 600 °C in under 10 s afterwards in investigated case. This temperature drop is not partially detectable. After this phase of cooling the flashover occurs and the total quarter scale room jumps in the fully developed room fire. In the showed case the onset of flashover takes place at time t = 649,96 s (cf. Fig. 6). At t = 682 s the extinguishing of fire began. The comparison of visual and infrared images to the same times reflected the thermal behaviour into the quarter scale room and in the doorway excellent. These show the “Dancing Angels”, the cooling phase and the smoke gas explosion very well.

241

550 s

570 s

600 s

608.2 s

620 s

647 s

649.6 s

560 s

580 s

607,8 s

610 s

630 s

649 s

649.9 s

Fig. 6. Detailed view to the flashover onset in quarter scale room with images from digital camera and thermal imaging camera. Results and Discussion In this investigation 21 experiments were carried out. All of them were succeeded with the phenomenon flashover. From the literature is known, that the temperature of the smoke gas layer near the ceiling must obtain a value greater than T = 600 °C [15, 16] for occurrence of flashover. Therefore, the temperatures at the ceiling were investigated for all experiments of this quarter

242

scale room. Generally the time behaviour of all ceiling thermocouples is equivalent to the described behaviour in the preceding chapter. Some differences between the individual experiments are found by in the number of instable states and dead times (see Fig. 7). Similarly it should be noticed, that the time behaviour of the dead time-instable state has not a fixed time ratio. 1 2 3 4

700 600

300

300

200

200

100

extinguish

400

100

0

0 0

100

200

300

400

500

600

700

t [s]

Flashover

400

500

dead time

T [°C]

500

Flashover

T [°C]

600

instable state

1 2 3 4

700

800

extinguish

800

0

100

200

300

400

500

600

700

t [s]

Fig. 7. Example of time behaviour with instable states and flashover. Beside the time behaviour of the temperatures the ratio among the most important thermocouples 3 and 4 were analysed likewise. However, no conclusion regarding this ratio could be found. An absolute value for the level of fluctuation could not be determined between both temperatures. Simply the fact was confirmed, that the temperature T = 600 °C was gotten in all experiments during the development of room fire to the occurrence of flashover. The time window for obtaining this temperature value was established in the range t = 112 – 314 s. In consequence of strong temperature variation this were analysed by mathematical derivation with respect to time. In Fig. 8 the results of the differentiation are presented for two experiments. It is recognisable, that the change in temperature behaviour appears again in the diagram. But on the basis of these results could not predict which dt/dt value is necessary that a flashover occurs. On the left side in the figure there were 2 instable states and afterwards a flashover. In opposition to the right side in the figure there were 3 instable states and afterwards a flashover. The values of the original and smoothed signal in the left diagram is similar the same magnitude of fluctuation as in the right diagram. The jump height in the case of instable state or flashover is dT/dt less than –5 K/s before the event begins. Furthermore it was analysed the smoke gas into the quarter scale room. Therefore different orientations of gas probe were used into the quarter scale room. However in this paper it will be responsive to the measurements which were carried out parallel to the floor.

243

200

200

dT(3)/dt smoothed dT (3)/dt

dT(3)/dt smoothed dT (3)/dt

150

150

100

ΔT/Δt [K/s]

ΔT/Δt [K/s]

100

50

50

0

0

-50

-50

-100

-100 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0

1000 1100

100

200

300

400

500

600

700

800

t [s]

t [s]

Fig. 8. Slope of temperature (thermocouple No. 3) for two cases. In a first step the different normalised gas concentrations were calculated from the measured values. It was considered that the gas analysing system has a delay time t = 20 s. The measured values correspond to a dry combustion and have to convert to a wet combustion. Because of the normalisation of the values this problem was eliminated.

O2 HC

1,6

2,0

800

1,8

400

0,8

cnorm

1,0

700 600

1,2

T [°C]

500

800

O2 HC

1,4

600

1,2

900

CO CO2

1,6

700

1,4

cnorm

900

500

1,0 400

0,8 300

0,6

0,2 0,0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

300

0,6

200

0,4

200

0,4

100

0,2

0

0,0

900

100 0 0

100

200

300

400

t [s]

O2 HC

1,6

900

2,0

800

1,8

700

800

900

0,8

cnorm

400

700 600

1,2

T [°C]

500

1,0

800

O2 HC

1,4

600

1,2

900

CO CO2

1,6

700

1,4

cnorm

600

measuring point S2

CO CO2

1,8

500

t [s]

measuring point S1 2,0

500

1,0 400

0,8 300

0,6 0,4

100

0,2

0,0

0

0,0

200

300

400

500

600

700

800

200

0,4

0,2

100

300

0,6

200

0

900

100 0 0

100

200

300

t [s]

measuring point S3

T [°C]

CO CO2

1,8

400

500

t [s]

measuring point S4

244

600

700

800

900

T [°C]

2,0

2,0

900

CO CO2

1,8

800

O2 HC

1,6

700

1,4

cnorm

500

1,0 400

0,8

T [°C]

600

1,2

300

0,6

200

0,4

100

0,2 0,0

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

t [s]

measuring point S5

Sketch of gas probe in quarter scale room

Fig. 9. Normalised gas concentration for five measuring points and four gas species.

4

10

3

10

2

10

1

800

10

700

10

4

3

10

600

800 700 600

3

500 400

0

300

10

-1

200

10

-2

100

10

-3

0

10

5

900

500

600

700

800

10

500

2

10

400

1

10

0

10

-1

10

-2

10

300

S1 S2 S3 S4 S5 3

200 100

-3

0

10

900

300

t [s]

400

500

600

t [s]

Fig. 10. Time dependency of ratio O2/CO for two different experiments.

245

700

T [°C]

10

6

extinguish

5

10

Flashover

10

7

900 S1 S2 S3 S4 S5

O2/CO

10

6

extinguish

7

Flashover

10

T [°C]

O2/CO

In Fig. 9 it is shown the normalised gas concentration concerning four gas species CO, CO2, O2 and HC for the same experiment. Furthermore the local situation of the five measuring points was demonstrated to this figure. In addition to the gas concentrations the temperature of thermocouple 3 was confronted with them, whereas both depend on the same time. As shown in this figure the gas concentration is strong dependent of the local resolution. If the measuring point is near by the opening, the concentration is small near the flow conditions. So the values for S1 are higher than the values of S5. Then it is determined, that all normalised concentrations and the time behaviour of the thermo-dynamical system are reflected in the same manner. But it seems no differences are between the four gas species. Only a change in their concentration in time of the instable state or flashover can be identified. Thus it was investigated various ratios of species combination. An impressive result obtains the temporal ratio of O2 to CO (cf. Fig. 10).

Two diagrams of flashover experiments are shown in this figure. Each ratio of O2 to CO was confronted individually for the five measuring points. In comparison, temporal temperature curve was added in this figure and the time was scaled to the interesting region. The left diagram shows a experiment with multiple dead times and instable states with consecutively flashover. The right diagram has only the occurrence of one flashover. Also in this figure it is remarkable that the values of ratio O2/CO were affected by the local position in the quarter scale room. But a significant reaction in this figure seems to take place in time behaviour of the ratio short before the flashover occurs. The values of ratio changed their algebraic sign. The value of ratio decreases continuously, however until the flashover the values increase in a small time interval t of ca. 10 to 15 s. This effect is not detected considerably in the time before the instable state occurs. In literature the information was described as the change of smoke gas concentration, but a defined value is not noted. The average of normalised O2 to normalised CO has an interval one order of magnitude. Conclusion In this study it was constructed a quarter scale room according to the ISO 9705 norm. The assembling of quarter scale room was described in this paper. With 21 such boxes experiments were carried out and different scientific variables were investigated. The typical operation sequence of an experiment with this model was explained by support of temperature measurements, thermal imaging camera and digital camera. In the 21 experiments were determined a special time behaviour. This is characterised by a dead time, an instable state and in the last step by the occurrence of flashover. Thereby the dead time and the instable state can be appear multiple or none. In all experiments the flashover occurred. An analysis of the behaviour of temperature shows an increase to the literature known value T = 600 °C. In the case of dead time and instable state it was found a decrease of temperature value of near T = 400 °C. In addition the mathematical differentiation of temperature was researched. It was determined, that a value of dT/dt less than – 5 K/s the occurrence of an instable state or a flashover signalises. But at a glance of these values dT/dt they are characterised by a great fluctuation from one experiment to another. Furthermore the smoke gas concentrations were investigated. Further species O2, CO, CO2 and HC. It was found a dependency of the location into the quarter scale room. In addition it was analysed the ratio of O2 to CO. The same local dependency was found, but also a variation in the algebraic value in the time behaviour of this ratio. This changing of the sign takes place before the flashover onsets.

246

Further investigations have to verify the other physical properties e.g. flow velocity, heat flux and other. Especially experiments in half or full scale rooms are necessary to confirm the results in this paper. Acknowledgements This work was supported by the Dräger Safety Ag & Co. KgaA. The authors would like to thank Dr. P. Schmiedtchen from this company for helpful practical assistance. References [1]

Rabash, D.J.; Major fire disasters; Fire Safety Journal 17 (1991); 85-93

[2]

Dobler, A.; Feuerwehrwesen 2001: Statistik Katastrophenschutz; Florian Hessen 1 (2003); 4-7

[3]

Clark, W.E.; Flashover: The sudden, silent killer; Fire Engineering (1994) 6; 26-29

[4]

Dunn, V.; Flameover Fires; Fire Command and Control 3 (2002) 2; 2-5

[5]

Widetschek, O.; Flash over; Blaulicht 10 (1996); 4-9

[6]

Graham, T.L., Makhviladze, G.M., Roberts, J.P.; On the theory of flashover development; Fire Safety Journal 25 (1995); 229-259

[7]

Bishop, S.R.; Drysdale, D.; Fire in compartments: The phenomenon of flashover; Philosophical Transaction Of The Royal Society Of London A (1998) 356; 2855-2872

[8]

Ohlemiller, T.J.; Gann, R.G.; Estimating reduced fire risk resulting from an improved mattress flammability standard; NIST Technical Note 1446; National Institute of Standards and Technology; Gaithersburg; MD; 2002

[9]

National Fire Protection Association; NFPA, National Fire Codes®; National Fire Codes® Vol. 6; NFPA; Quincy; 2004

Brand-

und

[10] Kennedy, P. M.; Kennedy, K. C.; Flashover and fire analysis A discussion of the practical use of flashover analysis in fire investigation; Proceedings; Interflam 2004; Vol.2; Edinburgh; United Kingdom; 05.07.July 2004; 1101-1114 [11] Chow, W. K.; Flashover for bus fires from empirical equations; Journal of Fire Science (2001) 19; 81-93 [12] International Organization for Standardization; ISO 9705: Fire test - Fullscale room test for surface products; 1993

247

[13] McKay, C.; Carbon monoxide generation in a compartment with a doorway during fire; Doctoral Thesis; Virginia Polytechnic Institute and State University, USA, 2002 [14] Manual of BE 150 HORIBA System; HORIBA EUROPE GmbH; 2004 [15] Peacock, R. D.; Reneke, P. A.; Bukowski, R. W.; Babrauskas, V.; Defining flashover for fire hazard calculations; Fire Safety Journal (1999) 32; 331-345 [16] Babrauskas, V.; Peacock, R. D.; Reneke, P. A.; Defining flashover for fire hazard calculations: Part II.; Fire Safety Journal (1999) 38; 613-622

248

Porovnání výsledků šíření substituentu otravné látky (in-situ) v prostoru přestupní stanice metra Muzeum C – A s matematickým modelem šíření Ing. Karel Klouda, CSc., M.B.A. Státní úřad pro jadernou bezpečnost Senovážné nám. 9, 110 00 Praha 1 e-mail: [email protected] Ing. Marián Bojko, Ph.D., doc. RNDr. Milada Kozubková, CSc. Vysoká škola báňská – TU Ostrava 17. listopadu č. 15, 708 33 Ostrava - Poruba e-mail: [email protected], [email protected] Klíčová slova: pražské metro, stanice Muzeum C a A, substituent, matematické modelování Abstrakt: Příspěvek uvádí výsledky koncentračního šíření substituentu sarinu na nástupištích pražského metra. Hodnoty získané přímým měřením jsou porovnány s výsledky získanými matematickým modelováním za použití softwaru FLUENT. Úvod Pražské metro je významným dopravním uzlem s velkou koncentrací osob, které může být místem potencionálně ohroženým ke zneužití bojovými otravnými látkami v důsledku kriminálního či teroristického činu. Z těchto důvodů byl při Ministerstvu vnitra – GŘ HZS ČR zřízen řídící výbor pro zpracování studie „Reakce na teroristický útok s použitím bojových otravných látek na pražské metro“. Řešení celého úkolu pro rok 2007 je rozděleno do 7 etap, resort SÚJB ve spolupráci s VŠB – TU se podílel na řešení jedné z etap, a to „Šíření kontaminantu v prostoru metra“. Metody popisu šíření (proudění) plynné látky v atmosférickém prostoru lze rozdělit na: - matematické modelování (numerické řešení pohybových rovnic) - fyzikální modelování (měření na modelu umístěném ve speciálním aerodynamickém tunelu)

249

- přímé měření v terénu, prostoru („in-situ“) Pro porovnání výsledků šíření plynné látky v prostoru jsme se rozhodli pro přímé měření ve stanici metra, a to bez provozu vlakových souprav a za provozu. Získané výsledky jsme následně porovnávali s výsledky matematického modelování. Přípravné práce před experimentem „in-situ“ ve stanici pražského metra Muzeum C a A Pro testování šíření nebezpečné látky v reálném prostředí („in-situ“) bylo nutné najít látku (substituent) splňující alespoň dílčím rozsahem následující kritéria: a) obdobné fyzikálně chemické vlastnosti, b) snadná detekce (včetně subjektivní reakce experimentátorů na vůni či zápach), c) únosná toxicita a bezpečnost práce s touto látkou, d) dostupnost (dodávka, cena). Sarin a i ostatní nervově paralytické látky jsou estery, i když centrální atom je fosfor. Při hledání substituentu za tuto skupinu vysoce nebezpečných látek jsme nezaměřili rovněž na estery, ale na uhlovodíkové bázi, a to na estery od kyseliny octové (naplnění bodu d) – rychlá dodávka a dostupná cena. Srovnáním základních fyzikálních vlastností (b.v., tenze par) se sarinem nás vedlo k rozhodnutí pro amylester kyseliny octové (pentylacetát). Publikovaná závislost kinematické a dynamické viskozity a koeficientu difúze na teplotě však není v optimální korespondenci a proto jsme museli provést určitou korelaci. Před vlastním experimentem, a to uvolněním substituentu sarinu do prostoru stanice metra bylo provedeno seznámení se ze základními systémy pražského metra, s přestupní stanicí Muzeum C a A a byla provedena řada přípravných prací k vlastnímu experimentu. Podrobně byly tyto přípravné práce publikovány na mezinárodní konferenci Dekonta 2007 /1/. Stanice Muzeum C-A je přestupní od roku 1978, stanice C je hloubená, stanice A je ražená. Půdorys stanice C-A je uveden na obr. 1. Větrání v době experimentu mělo tzv. zimní provoz, tj. přívod vzduchu do mezistaničního prostoru, odvod ze stanice. Směr proudění vzduchu ve vestibulu, nástupištích, vstupech, výstupech a přestupech nejvíce ovlivňují přijíždějící a odjíždějící vlakové soupravy metra. Pohyb (obrat) cestujících během provozu ve stanici metra Muzeum C vykazuje dvě maxima, a to v časovém intervalu 7.00 – 10.00 hodin a odpoledne mezi 15.00-18.00 hodinou. Ve stanici Muzeum A je v čase

250

7.00-19.00 hodin obrat cestujících v podstatě stálý a je čtvrtinový oproti obratu ve stanici na trase C. Obr. č. 1: Schéma stanice Muzeum A a C včetně rozmístění měřících míst

13

Hl. nádraží

10 I,II 5 III 3

I,II 3 III 5

11 Nám. Míru 6300

12

Umístění zdroje + Vlastní průběh experimentu šíření substituentu otravné látky ve stanici Pentylacetát jako substituent sarinu byl uvolněn formou aerosolu na nástupištích přestupní stanice Muzeum C a A za těchto experimentálních podmínek: - experiment č. I., uvolnění substituentu na horním nástupišti, trasa C, ve dvou třetinách nástupiště počítáno od výstupu do vestibulu stanice, bez přítomnosti vlakových souprav, - experiment č. II., rozdíl od experimentu č. I., ve stanicích na obou trasách projíždějí vlakové soupravy v intervalu cca 2 minuty,

251

- experiment č. III., uvolnění substituentu na spodním nástupišti, trasa A, v místě označeném křížkem, viz obr. 1, ve stanicích na obou trasách projíždějí vlakové soupravy v intervalu cca 2 minuty. Po rozjezdu připravených vlakových souprav (obr. č. 2) byl uvolněn substituent do atmosféry a na určených měřících místech se zaznamenávaly časy identifikace substituentu a jeho koncentrace. Získané hodnoty na měřících místech ve středech nástupišť jsou uvedeny v grafické podobě na obrázcích č. 4 – 7. Při experimentu č. I se neprokázala přítomnost substituentu ve středu nástupiště spodní trasy (A), v případě experimentu č. III. byla změřena koncentrace u druhého nástupiště (C) na hraně citlivosti přístroje a v grafické formě ji neuvádíme. Získané výsledky jsme následně porovnali s vypočtenými údaji z matematického modelování. Obr. č. 2: Přistavené soupravy na nástupišti Muzeum C (zdroj vlastní)

252

Obr. č. 3: Tlakové uvolnění substituentu do prostoru (zdroj vlastní)

Obr. č. 4: Koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy C (bod 3), Experiment č. I.

Koncentrace substituentu, bod 3 [ppm]

Časová závislost koncentrace substituentu ve sledovaném bodě metra Muzeum C a A 35 30 25 20 15 10 5 0 0

2

4

6

8

10

Čas /min./ Nástupiště Muzeum C (bod 3)

253

12

14

16

254

čas [min]

04/26/2007 01:27

04/26/2007 01:26

04/26/2007 01:25

04/26/2007 01:24

04/26/2007 01:23

04/26/2007 01:22

04/26/2007 01:21

04/26/2007 01:20

04/26/2007 01:19

04/26/2007 01:18

04/26/2007 01:17

04/26/2007 01:16

04/26/2007 01:15

04/26/2007 01:14

04/26/2007 01:13

04/26/2007 01:12

04/26/2007 01:11

04/26/2007 01:10

04/26/2007 01:09

04/26/2007 01:08

04/26/2007 01:07

04/26/2007 01:06

04/26/2007 01:05

04/26/2007 01:04

04/26/2007 01:03

04/26/2007 01:02

04/26/2007 01:01

04/26/2007 01:00

04/26/2007 00:59

04/26/2007 00:58

04/26/2007 00:57

04/26/2007 00:56

04/26/2007 00:55

04/26/2007 00:54

04/26/2007 00:53

04/26/2007 00:52

04/26/2007 00:51

04/26/2007 00:50

04/26/2007 00:49

04/26/2007 00:48

04/26/2007 00:47

04/26/2007 00:46

04/26/2007 00:45

04/26/2007 00:44

04/26/2007 00:43

04/26/2007 00:42

04/26/2007 00:41

04/26/2007 00:40

04/26/2007 00:39

04/26/2007 00:38

04/26/2007 00:37

04/26/2007 00:36

04/26/2007 00:35

koncentrace [ppm] 04 /2 6 04 /200 /2 6 70 04 /20 0:3 8 /2 07 6 0 04 /200 0:3 9 /2 6/ 7 0 0 04 200 :4 0 /2 6/ 7 0 04 200 0:4 1 /2 6/ 7 0 0 2 04 :4 0 2 /2 07 6/ 0 04 200 0:4 3 /2 7 6 0 04 /200 0:4 4 /2 6/ 7 00 04 200 :4 5 /2 6/ 7 00 04 20 :4 6 /2 07 6/ 00 2 04 :4 0 7 /2 07 6/ 00 04 200 :4 8 /2 7 6 0 04 /200 0:4 9 /2 6/ 7 00 04 20 :5 0 /2 07 6/ 0 04 200 0:5 1 /2 7 6 0 04 /200 0:5 2 /2 6 70 04 /200 0:5 3 /2 6/ 7 0 04 20 0:5 4 /2 07 6/ 00 2 04 :5 0 5 /2 07 6/ 0 04 200 0:5 6 /2 7 6/ 0 04 200 0:5 7 /2 6/ 7 0 04 20 0:5 8 /2 07 6/ 0 04 20 0:5 9 /2 07 6/ 01 2 04 :0 0 0 /2 07 6/ 0 04 20 1:0 1 /2 07 6 0 04 /20 1:0 2 /2 07 6 0 04 /20 1:0 0 3 /2 6/ 7 01 04 20 :0 4 /2 07 6 0 04 /20 1:0 0 5 /2 6/ 7 01 04 20 :0 6 /2 07 6 0 04 /20 1:0 7 /2 07 6/ 0 1 04 20 :0 8 /2 07 6/ 0 04 20 1:0 9 /2 07 6/ 01 2 04 :1 0 0 /2 07 6/ 0 04 20 1:1 1 /2 07 6 0 04 /20 1:1 2 /2 07 6/ 0 1 04 20 :1 3 /2 07 6/ 0 04 20 1:1 4 /2 07 6 0 04 /20 1:1 5 /2 07 6/ 0 04 20 1:1 6 /2 07 6 0 04 /20 1:1 7 /2 07 6/ 0 1 04 20 :1 8 /2 07 6 0 04 /20 1:1 9 /2 07 6/ 20 01: 07 20 01 :2 1

koncentrace [ppm]

Obr. č. 5: Koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy C (bod 3), experiment č. II Uvolnění pentylacetátu 0:50 SEČ Metro - AREARAE 3 26. 4. 2007

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

čas [min]

Obr. č. 6: Koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (bod 5), experiment č. II Uvolnění pentylacetátu 0:50 SEČ

Metro - MINIRAE 5 26. 4. 2007

3

2.5

2

1.5

1

0.5

0

Obr. č. 7: Koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (bod 3), experiment č. III Uvolnění pentylacetátu 0:50 SEČ AreaRae 3 - Muzeum 2.3 2.2 2.1 2 1.9

koncentrace [ppm]

1.8 1.7 1.6 1.5 1.4

Začáte k mě ře ní - čas: 00:50. Kone c mě ře ní - čas: 1:30. Inte rval ukládání dat: 15 s.

1.3 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1

03 /1 8 03 /20 /1 0 8 8 03 /20 00: /1 0 8 50 8 03 /20 00 /1 0 8 :51 8 03 /20 00: /1 0 8 52 8 03 /20 00: /1 0 8 53 8 03 /20 00: /1 0 8 54 8 03 /20 00: /1 0 8 55 8 03 /20 00: /1 0 8 56 8 03 /20 00: /1 0 8 57 8 03 /20 00: /1 0 8 58 8 03 /20 00: /1 0 8 59 8 03 /20 01 /1 0 8 :00 8 03 /20 01: /1 0 8 01 8 03 /20 01: /1 0 8 02 8 03 /20 01: /1 0 8 03 8 03 /20 01: /1 0 8 04 8 03 /20 01: /1 0 8 05 8 03 /20 01: /1 0 8 06 8 03 /20 01: /1 0 8 07 8 03 /20 01: /1 0 8 08 8 03 /20 01 /1 0 8 :09 8 03 /20 01: /1 0 8 10 8 03 /20 01: /1 0 8 11 8 03 /20 01: /1 0 8 12 8 03 /20 01: /1 0 8 13 8 03 /20 01: /1 0 8 14 8 03 /20 01: /1 0 8 15 8 03 /20 01: /1 0 8 16 8 03 /20 01: /1 0 8 17 8 03 /20 01 /1 0 8 :18 8 03 /20 01: /1 0 8 19 8 03 /20 01: /1 0 8 20 8 03 /20 01: /1 0 8 21 8 03 /20 01: /1 0 8 22 8 03 /20 01: /1 0 8 23 8 03 /20 01: /1 0 8 24 8/ 20 01 0 8 :25 01 :2 6

0

čas [m in]

Matematické modelování šíření substituentu otravné látky v prostorách stanice Muzeum (C-A) Vyšli jsme z výše provedeného experimentu „in-situ“, z kterého vyplývá, že se jedná o turbulentní, nestlačitelné a prostorové proudění směsi bez přestupu tepla. Pro naše řešení, tj. časové a koncentrační šíření substituentu sarinu (pentylacetátu) z uvolněných míst na nástupištích trasy C a A (stejně jako při experimentech) byl použit software FLUENT. Je to jeden z nejrozšířenějších programových systémů pro šíření komplexního proudění, a to od laminárního po turbulentní. Řeší bilanční rovnice proudění, tj. rovnice kontinuity, Navierovy Stokesovy rovnice a rovnice pro přenos plynné příměsi metodou konečných objemů. Z dostupných rozměrů stanice Muzeum A a C byla definována geometrie prostoru stanice tak, aby byla vhodná pro matematické modelování. Byly vypuštěny některé detaily (např. sloupy ve vestibulu apod.), které by mohly mírně proudění ovlivnit, ale z hlediska počátečního ladění nemají zásadní význam. Geometrie byla vytvořena v procesoru GAMBIT (součást programového balíku FLUENT) a vysířovaná tak, aby bylo schůdné řešit daný problém pomocí dostupné výpočetní techniky.

255

Muzeum C

Přestup z C do A

Muzeum A

Vestibul

Eskalátor z vestibulu na trasu A

Další zadání vycházelo z podmínek experimentu „in-situ“. Zdroj pentylacetátu byl zadán příkazem PATCH v čase po odjezdu vlaků a následně v dalším časovém kroku byl již větrem unášen do prostoru stanice. Na obou nástupištích vlaky přijížděli a odjížděli současně s opačnou orientací. Byla definována změna rychlosti vlakových souprav v závislosti na čase pomocí procedur v jazyce C++. Vybrané časy, při rychlosti soupravy při příjezdu na nástupiště 52 km/hod., byly: doba zastavení vlakové soupravy 15 s, doba stání 20 s, doba rozjezdu 15 s, doba prodlevy mezi soupravami 110 s. Vypočtené hodnoty časové závislosti průběhu koncentrační křivky substituentu ve středu nástupiště C a A při uvolnění substituentu na nástupišti trasy C znázorňují obr. 8 – 9, při uvolnění na nástupišti trasy A obr. 10 – 11. Tyto vypočtené hodnoty jsou vztaženy k prodlevám mezi příjezdy a odjezdy souprav, což byly přibližně stejné intervaly jako při experimentu insitu (cca 2 minuty). Samozřejmě denní grafikon provozu metra na těchto trasách má i jiné časové prodlevy příjezdu a odjezdu souprav než jezdily v době průběhu našeho experimentu in-situ.

256

Proto byl náš zájem provést i výpočet pro delší prodlevy, a to 300 s (5 minut) a 600 s (10 minut). Tyto vypočtené časové závislosti průběhu koncentrační křivky substituentu ve středu nástupiště A při jeho uvolnění na tomto nástupišti jsou uvedeny na obr. 12 – 14, včetně křivky u prodlevy 110 s. Obr. č. 8: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy C (uvolnění na nástupišti trasy C) Prodleva vlakových souprav 110 s Bod3-prodleva110s 4 3.5

Koncentrace ppm

3 2.5 Bod3-prodleva110s-změna-stanic 2 1.5 1 0.5 0 0

200

400

600

800

1000 Čas (s)

257

1200

1400

1600

1800

2000

Obr. č. 9: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (uvolnění na nástupišti trasy C) Prodleva vlakových souprav 110 s Bod5-prodleva110s 0.4 0.35

Koncentrace ppm

0.3 0.25

Bod5-prodleva110s-zmena-stanic

0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Čas (s)

Obr. č. 10: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (uvolnění na nástupišti trasy A) Prodleva vlakových souprav 110 s Bod5-prodleva110s 3

2.5

Koncentrace ppm

2

Bod5-prodleva110s-zmena-stanic

1.5

1

0.5

0 0

200

400

600

800

1000 Čas (s)

258

1200

1400

1600

1800

2000

Obr. č. 11: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy C (uvolnění na nástupišti trasy A) Prodleva vlakových souprav 110 s Bod3-prodleva110s 0.000009 0.000008 Bod3-prodleva110s-změna-stanic

0.000007

Koncentrace ppm

0.000006 0.000005 0.000004 0.000003 0.000002 0.000001 0 0

200

400

600

800

1000 Čas (s)

1200

1400

1600

1800

2000

Obr. č. 12: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (uvolnění na nástupišti trasy A) Prodleva vlakových souprav 110 s Bod5-prodleva110s 3

2.5

Koncentrace ppm

2

Bod5-prodleva110s-zmena-stanic

1.5

1

0.5

0 0

200

400

600

800

1000 Čas (s)

259

1200

1400

1600

1800

2000

Obr. č. 13: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (uvolnění na nástupišti trasy A) Prodleva vlakových souprav 300 s Bod5-prodleva300s 3.5

3

Koncentrace ppm

2.5 Bod5-prodleva300s-změna-stanic 2

1.5

1

0.5

0 0

200

400

600

800

1000 Čas (s)

1200

1400

1600

1800

Obr. č. 14: Matematickým modelováním vypočtený koncentrační průběh substituentu v čase ve středu nástupiště trasy A (uvolnění na nástupišti trasy A) Prodleva vlakových souprav 600 s Bod5-prodleva600s 3.5

3

Koncentrace ppm

2.5

2

Bod5-prodleva600s-změna-stanic

1.5

1

0.5

0 0

200

400

600

800

1000 Čas (s)

260

1200

1400

1600

1800

2000

Diskuse a závěr V této části se zaměříme na porovnání výsledků časového průběhu koncentrace substituentu z experimentu a z matematického modelování. a) Uvolnění substituentu na horním nástupišti, trasa C V obou případech (viz obr. 5 a 8) má maximální koncentrace ve středu horního nástupiště dubletový průběh, má však poloviční hodnotu u modelu a projeví se v kratší době. Na spodním nástupišti (A) byl i modelem prokázán pulzační charakter průběhu koncentrační křivky. I zde vypočtená koncentrace substituentu je nižší než změřená. Periodičnost střídání maximálních hodnot koncentrace je u modelu delší než v experimentu, viz obr. č. 6 a 10 (5 min. oproti 2,5 min.) b) Uvolnění substituentu na spodním nástupišti, trasa A Na spodním nástupišti (A) byl v obou případech prokázán pulzační charakter průběhu koncentrační křivky (viz obr. 7 a 10), hodnoty koncentrací můžeme prohlásit za srovnatelné. Perioda střídání maximálních hodnot koncentrací je ale u modelu delší (cca 5 minut) než u experimentu (cca 3 minuty). Na obr. 11 je i graf průběhu koncentrace substituentu na horním nástupišti (C), vypočtené hodnoty odpovídají našemu zjištění, že jsou na hraně citlivosti přístrojů. c) Průběh koncentrační křivky při změnách prodlev průjezdu vlakových souprav stanicí Výpočet byl proveden pro střed spodního nástupiště A (na tomto nástupišti byl uvolněn i substituent) s prodlevami vlaků 110 s (cca 2 minuty jako u experimentu), 300 s (5min.) a 600 s (10 min.). Z grafů na obr. 12 – 14 je patrná zvýšená hodnota koncentrace na nástupišti v závislosti na prodloužení doby prodlevy, snížení frekvence pulsace a tím prodloužení periody mezi maximálními koncentracemi z 5 minut u 110 s, na 10 minut u 300 s a u 600 s na 20 minut. V závěru můžeme konstatovat, a to s přihlédnutím k složitosti proudění v přestupní stanici metra, že zvolený postup matematického modelování a jím získané výsledky jsou v principu v dobré shodě s experimentem a odráží podstatu šíření kontaminantu ve stanici, a to za provozu souprav metra. Objektivně je nutno přiznat, že 100%ní reálná situace, tj. provoz za přítomnosti cestujících může i do určitého stupně ovlivnit rychlost šíření látky a její koncentraci v prostoru metra (hustota rozložení cestujících v prostoru stanice, fyzické parametry cestujících, typ oděvu apod.), a tím i výsledky experimentu, které proběhly s vyloučením cestujících. Paralelně při přípravách experimentů šíření substituentu sarinu v stanicích metra jsme se rovněž teoreticky i experimentálně zabývali více než dvaceti 261

vytipovanými faktory ovlivňujícími rychlostní a koncentrační gradient šíření otravné látky a faktory ovlivňujícími nežádoucí účinky na cestující [1,2]. Všechny dříve popsané faktory mohou sehrát svoji roli, a to jak v kladném, tak v záporném smyslu. Naopak výsledky našich experimentů či matematického modelování přispějí k orientaci dispečerů a složek IZS při mimořádné události – uvolnění toxické chemické látky na nástupišti metra. Literatura [1] KLOUDA, K., BRÁDKA, S., URBAN, M., BERANOVÁ, P.: Zapojení resortu SÚJB do řešení úkolů MV GŘ HZS ČR „reakce na teroristický útok s použitím bojových otravných látek na pražské metro“, Dekonta 2007, sborník str. 71, Ostrava 2007, ISBN 978-80-7385-003-6 [2] KLOUDA, K., BRÁDKA, S., NEPLECHOVÁ, J.: Výsledky modelování šíření otravné látky ve stanici pražského metra, Požární ochrana 2007, sborník str. 228, Ostrava 2007, ISBN 978-80-7385-009-8

262