Požární ochrana 2009

VŠB – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství

Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje

Recenzované periodikum

Požární ochrana 2009 Sborník přednášek - I. díl XVIII. ročníku mezinárodní konference

Ostrava, VŠB – TU 9. – 10. září 2009

VŠB – Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje

Recenzované periodikum

Požární ochrana 2009 Sborník přednášek XVIII. 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 9. – 10. září 2009

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

Recenzované periodikum POŽÁRNÍ OCHRANA 2009 Sborník přednášek XVIII. ročníku mezinárodní konference

Recenzenti: Doc. 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 Pro SPBI vytiskl: Tiskárna Kleinwächter, Frýdek – Místek www.tiskarnaklein.cz © Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství ISBN: 978-80-7385-067-8

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 Doc. 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

Obsah Predikce teplotního pole pro velkorozměrovou požární zkoušku simulující požár automobilu o tepelném výkonu 10 MW v silničním tunelu Komořany Jan Angelis, Otto Dvořák, Hana Matheislová, Milan Jahoda, Petra Bursíková Rizika tepelného působení a hoření pesticidů a hnojiv Ivana Bartlová, Štěpán Buchta Comparison of Inert Gases Effects on Explosion Points Aleš Bebčák, Jaroslav Damec, Ivo Konderla, Jiří Serafín Influence of high temperature and type of polypropylene fibres on compressive strength of reinforced concrete Zoja Bednarek, Tomasz Drzymała

1 8 13

28

Zranění a úmrtí civilistů při požárech v obytných a bytových domech Petr Bitala

36

Výpočetní odhady charakteristik hoření rozlitých hořlavých kapalin při požáru Petra Bursíková, Otto Dvořák

47

Plynné hasiace médiá a ich využitie v stabilných hasiacich zariadeniach Iveta Coneva

55

LINE ® FIRE DETECTION SYSTEMS - Introduction of line type heat detection systems with application examples 66 Luigi Cristiano Hasenie ropných a plynových erupcií Ján Cvečka

74

Záchrana osob na zamrzlých hladinách – osobní ochranné prostředky pro jednotky požární ochrany 80 Hynek Černý, Jaroslava Černá, Ladislav Jánošík Zkušenosti se zapojováním dobrovolníků ve městě Třinci Pavel Danihelka, Marek Smetana, Ladislav Chromec

89

Aircraft firefighting and rescue experiences Martin Djovčoš

94

Odvodnění tunelů pozemních komunikací – protipožární kanalizační přepážka Jana Drgáčová, Petr Bebčák

99

Statistické testy významnosti výsledků laboratorních zkoušek Otto Dvořák Možnosti stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin hoření a praktického využití jejich výsledků Otto Dvořák

107

116

Investigation of smoke density and visibility in unventilated compartment during full-scale fire tests with polyurethane foam and pine wood 128 Jerzy Gałaj, Grzegorz Bajko Požiarna ochrana v obchodných centrách podľa predpisov v SRN Zuzana Giertlová

144

Porovnání přístrojů typ OB-305 a typ PMP-4 určených pro stanovení bodu vzplanutí dle normy ČSN EN ISO 2719 148 Lenka Herecová, Hana Věžníková, Jiřina Vontorová, Jiří Pavlovský, Václav Šimek Koncepce zásahového automobilu do městské zástavby Tomáš Horvát

156

Bezpilotní monitorovací vrtulník ve službách Policie ČR Martin Hrinko

167

Praktické zkušenosti se zavedením bezpečnostních obalů pro odběr vzorků z požářiště Vlasta Charvátová, Otto Dvořák

170

Charakterizácia iniciačnej fázy bezplameňového horenia celulózy pomocou rýchlej detekcie rozkladných produktov 175 Tomáš Chrebet, Karol Balog Zdolávanie požiarov v prírodnom prostredí vhodnou hasiacou látkou akceptovanou z hľadiska ekológie životného prostredia. Časť 1.: Model požiaru triedy A 185 Ivan Chromek, Iveta Marková, Anton Osvald, Eva Mračková, Viktor Moravec Obecné hasičské zbory a IZS Ivan Chromek

193

Komplexní záchranný systém Josef Janošec

203

Testování bioradaru LifeLocator® v definovaných podmínkách Ladislav Jánošík, Radek Hon

211

Testování funkčního spodního prádla Ladislav Jánošík, Michal Vejda

219

Studies on ignitability of different wood materials used in construction depending on method of ignition 227 Waldemar Jaskółowski, Piotr Borysiuk Poznatky z činnosti integrovaného záchranného systému v podmienkach Slovenskej republiky 232 Róbert Károlyi Možné riziko výskytu uhlíkatých nanočástic v pevných produktech hoření Karel Klouda

246

Úvodní slovo editora. Vážené kolegyně, vážení kolegové, po roce opět vydává Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství ve spolupráci s Fakultou bezpečnostního inženýrství VŠB – Technické univerzity Ostrava své odborné periodikum Požární ochrana 2009. Toto periodikum každoročně vzniká při přípravě mezinárodní konference Požární ochrana. Soustředíme zde většinou původní odborné příspěvky, které jsou svou problematikou zaměřeny do oblasti požární prevence, požární represe, bezpečnostního plánování, protivýbuchové ochrany a zkušebnictví a certifikace. Jedenkrát ročně v tomto obsáhlém díle jsou zveřejňovány výsledky vědy a výzkumu ve výše uvedených oblastech a další zajímavosti jak z tuzemska, tak i ze zahraničí. Svým odborným zaměřením je toto periodikum jedinečné a lze říci, že svým rozsahem a hloubkou zveřejněných informací nemá v ČR obdobu. Tak jak je zavedenou tradicí, je sborník řazen abecedně dle autorů. Ve sborníku jsou rovněž zveřejněny jednotlivé anotace příspěvků, a to jak v českém, tak i v anglickém jazyce. Příspěvky zveřejňujeme v tom jazyce, jak byly autory odevzdány. Před zveřejněním jsou příspěvky lektorovány a redakce (v tomto případě vědecký výbor konference) má právo odmítnout uveřejnění kteréhokoli příspěvku. Hlavním mottem letošní konference by měl být Integrovaný záchranný systém. Je to 15 let, co se s ním setkáváme nejenom teoreticky, ale zcela prakticky při každodenní činnosti záchranářů. Oslovili jsme celou řadu odborníků, kteří buď Integrovaný záchranný systém tvořili, anebo byli jeho uživatelé. Zajímavé příspěvky na toto téma naleznete v tomto sborníku. Při sestavování sborníku prací začátkem srpna, jsme měli k dispozici cca 65 příspěvků. Bylo to v době, kdy už uplynul termín podávání příspěvků. Pokud však dostaneme zajímavý příspěvek i začátkem srpna, pak ho do sborníku zařadíme. Vzhledem ke značnému rozsahu tohoto periodika, však musíme dodržet termíny tiskárny, protože v den zahájení konference musí být sborník k dispozici. Vážené kolegyně a kolegové, doufám, že ve sborníku naleznete informace z oblasti, kterou se zabýváte, a budete moci konfrontovat své informace a názory s ostatními účastníky konference, a to jak osobně, nebo prostřednictvím sborníku prací.

V Ostravě 18. srpna 2009 Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský editor

An Introductory Word from the Editor. Dear Colleagues, Again after a year the Association of Fire and Safety Engineering in cooperation with the Faculty of Safety Engineering of VŠBTechnical University of Ostrava issues its specialized periodical Fire Protection 2009. This periodical is compiled in the course of preparation of international conference Fire Protection every year. Mostly we include original specialized contributions that deal with the area of fire prevention, fire suppression, safety and security planning, explosion prevention and testing and certification into it. Once a year, research and science results in the above-mentioned areas from home as well as abroad are published in this extensive work. As for orientation, in the Czech Republic this periodical is without parallel from the point of view of extent and depth of published information. As is traditional, contributions are arranged alphabetically by authors. In the Proceedings, abstracts of contributions are published as well, both in Czech and English. Contributions are published in the languages used by authors. Before publishing, contributions are reviewed and the editorial staff (in this case the Scientific Conference Committee) has the right to reject the publishing of any contribution. The main motto of this year’s Conference should be Integrated Emergency System. Already for 15 years we have met it not only theoretically but also wholly practically in the every-day work of rescuers. We have addressed a number of specialists participating either in the formation of Integrated Emergency System or in the using of it. In these Proceedings you can find interesting contributions on this topic. When we prepared the Proceedings at the beginning of August, about 65 contributions were available. That time, the deadline for contribution submission already passed. However, if an interesting contribution is delivered even at the beginning of August, we shall include it into the Proceedings. With reference to the considerable extent of this periodical, we must however keep within the time schedule of the printing house, because on the day of Conference opening, the Proceedings must be available. Dear Colleagues, I hope that you will find information on the area you are concerned with and that you will be able to confront other Conference participants with your information and opinions personally or through the Proceedings.

In Ostrava on the 18th August 2009 Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský Editor

Predikce teplotního pole pro velkorozměrovou požární zkoušku simulující požár automobilu o tepelném výkonu 10 MW v silničním tunelu Komořany Mgr. Jan Angelis, Ing. Otto Dvořák, Ph.D., Ing. Hana Matheislová, doc. Dr. Ing. Milan Jahoda, Ing. Petra Bursíková MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO, Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany E-mail: [email protected] Abstrakt Článek popisuje tzv „Blind prediction“ neboli slepou předpověď v nově budovaném silničním tunelu v Komořanech. Jedná se o predikci pomocí matematického modelování, aniž bychom dopředu znali naměřená data z požární velkorozměrové zkoušky. Predikce je zaměřena na teplotní pole a odhady maximální teploty a koncentrací CO, CO2, O2. Jsou modelovány dva typy scénářů: s nuceným a přirozeným větráním. Dále je modelován scénář, při němž byl zdroj požáru stejný, jako byl v silničním tunelu Valík. Klíčová slova matematické modelování, požár, tunel, Smartfire 1. Úvod Tunely představují vysoké nebezpečí a riziko požáru z provozu osobních a nákladních automobilů jak dokazují následující tragické nehody, např.: v Kaprunu, Mont Blancu a Tauernu [1, 2]. V literatuře lze nalézt množství výsledků měření z velkorozměrových požárních zkoušek prováděných v tunelech za účelem získání podkladů pro projektování bezpečnosti tunelů a ověření funkce nainstalovaných systémů větrání, EPS atd, viz např. [3]. Obdobné zkoušky spoluorganizoval též Technický ústav PO [4, 5]. Z publikovaných poznatků lze uvést: - Tepelný výkon požáru (HRR) jednoho osobního automobile se mění v rozsahu od 1,5 MW do 9 MW - Při požáru dvou osobních automobilů se HRR mění od 3,5 MW do 10 MW - Píková hodnota HRR je dosahována v rozmezí (5 – 55) min v závislosti na tepelném výkonu a podmínkách zkoušky - Požáry autobusů vykazovaly HRR cca 30 MW s dosažením maximální hodnoty do 10 min - Nejvyšší HRR vykazují nákladní automobily a návěsy, přívěsy se zbožím v rozpětí (13 – 202) MW a v době od 10 do 20 min. - Teploty u stropu tunelové trouby dosahovaly hodnot od 110 °C do 1365 °C

1

- Při podélném odvětrání nárůst rychlosti proudění vzduchu snižuje chladícím účinkem maximální teploty ovzduší - Bezpečnost tunelu vyžaduje posouzení mj.: parametrů a režimů systému nuceného větrání za podmínek požáru. - Computational fluid dynamics (CFD) modelování se začíná stále více uplatňovat pro modelovaní pravděpodobného proudění a podmínek, které by v tunelové troubě při požáru mohly nastat - Aby matematický model určitého scénáře požáru mohl dostatečně přesně popsat jeho teplotní pole, rychlosti proudění a koncentrace toxikantů vznikající hořením při požáru, musí být validován pomocí velkorozměrových zkoušek, které tento scénář simuluje. Měření z těchto zkoušek umožňuje upřesnit řadu předpokladů, okrajových podmínek a vstupních dat, které numerické řešení vyžaduje. 2. Scénář velkorozměrové požární zkoušky V hotovém, částečně vystrojené tunelové troubě bude provedena požární zkouška o výkonu 10 MW1) u tunelové propojky č. 8 včetně komplexního měření a vyhodnocení. Zkouška proběhne po dokončení definitivního ostění a částečném namontování vzduchotechniky (ventilátory), která bude pouze ve spodní části tunelové trouby. Vnitřní povrch tunelové trouby bude obložen obkladem na délku cca 40 m deskami ORSIL tl. cca 10 cm (bude upřesněno). Budou namontovány provizorně atrapy nosného systému kabelů (rošty), svítidel v oblasti požáru. Tyto konstrukce budou po požáru odstraněny a tunel bude řádně dovybaven. Po namontování zařízení a systému měření proběhne jeho kontrola a měření proudění v tunelové troubě. Následně se uskuteční požár o explicitně stanoveném výkonu 10 MW (může být později změněno). Požár bude simulován kombinací hořlavé pevné látky (dřevo) a hořlavé kapaliny (automobilový benzin). Požár se bude dvakrát opakovat, jednou s přirozeným prouděním a podruhé s nuceným větráním o rychlosti proudění 2 m/s. Cílem zkoušky je prověření systému požární VZT (vzduchotechniky v tunelu a dalšího vybavení v tunelu, získání podkladů pro dokumentaci zdolávání požáru atd. včetně komplexní provozní dokumentace. V průběhu zkoušek se bude měřit hustota uvolněného tepelného toku, teplotní pole, lokální optická hustota kouře a hloubka akumulované vrstvy kouřových plynů. Dále bude vzorkováno ovzduší v blízkosti portálu pro chemickou analýzu k určení hlavních toxikantů, celkové vydatnosti zplodin hoření a tepelného výkonu požáru. Dále na portále bude měřena meteorologická situace a v blízkosti požáru rychlost proudění. Všechny parametry budou monitorovány s časovou závislostí.

1

V době výpočtů nebyl scénář požáru definitivně stanoven

2

3. Specifikace zkoušky v programu Smartfire Úloha byla řešena programem Smartfire v4.1. Geometrie tunelu je v programu Smartfire představována jako kvádr o šířce 12,15, délce 250 m a výšce 7,76 m. Geometrie dále obsahuje „krajnice“ a je nakloněna v 4 % stoupání. Požár o velikosti (2x4x5) m je umístěn 1m nad zemí a 186 m od výjezdového portálu. Požár je reprezentován jako konstantní energetický zdroj o výkonu 10 MW. Geometrie byla vysíťována 249900 buňkami se zhuštěním u místa požáru. Celkový simulovaný čas byl 30 minut s časovým krokem 2 s a 75 iteracemi mezi jednotlivými časovými kroky, což zajistilo, že reziduály v každém časovém klesly pod hranici 10-4. Byl použit radiační model Multi-ray 48 paprsků (nejlepší možný jaký software nabízí), model kouře (výchozí nastavení), model toxicity (výchozí nastavení). Takto zadaná úloha byla spočítána při dvou různých rychlostech proudění: a) 2 m/s a 0,5 m/s. Počáteční a okolní teplota byla zvolena 15 °C. Programem byly simulovány tyto proměnné: teplota, rychlost, proudění, tlak, hustota vzduchu a koncentrace (O2, CO, CO2). Scénář s reálným zdrojem požáru, který by byl stejný, jaký byl použit při zkoušce v tunelu Válík odpovídá spálení 170 l automobilového benzínu. Zadání úlohy bylo stejné jako u scénáře s výkonem 10 MW až na tyto věci: - Byl použit model spalování s efektivitou spalování 0,8. - Výkonová křivka nebyla konstantní, ale lineárně rostla až do 5. minuty a pak lineárně klesala až do 20. minuty. Za tuto doby se spálí 170 l benzínu a uvolní se 4610 MJ a maximální výkon dosáhne 7,68 MW (v 5. minutě). - Rychlost proudění byla uvažována pouze 2 m/s - Počet iterací mezi časovými kroky byl zvýšen na 100 - Počet buněk ve výpočetní síti 343400 - Doba simulace zkrácena na 20 min (odpovídá reálné zkoušce ve Valíku) 4. Výsledky

Obr. č. 1 Podélný řez tunelem při rychlosti proudění 2 m/s 3

Obr. č. 2 Při rychlosti proudění 2 m/s

Obr. č. 3 Při rychlosti proudění 2 m/s

Obr. č. 4 Při rychlosti proudění 2 m/s

Obr. č. 5 Při rychlosti proudění 2 m/s

Obr. č. 6 Podélný řez tunelem při rychlosti proudění 0,5 m/s

4

Obr. č. 7 Při rychlosti proudění 0,5 m/s

Obr. č. 8 Při rychlosti proudění 0,5 m/s

Obr. č. 9 Při rychlosti proudění 0,5 m/s

Obr. č. 10 Při rychlosti proudění 0,5 m/s

Obr. č. 11 Teplota v 7 m nad vozovkou v 5. minutě

Obr. č. 12 Teplota v 6 m nad vozovkou v 5. minutě

Obr. č. 13 Časový vývoj teplot v místě nejvyšších teplot (x=67,29 m; y=9,22 m; z=5,8)

Obr. č. 14 Časový vývoj koncentrace CO

5

Obr. č. 15 Časový vývoj koncentrace CO2 Obr. č. 16 Časový vývoj koncentrace O2

Obr. č. 17 Podélný řez tunelem při rychlosti proudění 2m/s s použitím modelu spalování 5. Závěr Z výsledků je patrné, že rychlost proudění do značné míry ovlivňuje teplotu: - při rychlosti proudění 0,5 m/s je maximální teplota téměř 500 °C. Modelový požár měl konstantní výkon 10 MW, proto pokud by reálný požár dosahoval špičkového výkonu 10 MW, tak by teplota ostění neměla přesahovat 500 °C. - v případě zadání hoření pomocí spalování oktanu s rychlostí proudění 2 m/s by teploty těsně pod stropem (ve výšce 7 m nad vozovkou) neměly během zkoušky překročit 200°C. - nejvyšších teplot by mělo být dosaženo v oblasti (180-183) m od bližšího výjezdu z tunelu (ohnisko požáru je uvažováno (186-190) m od výjezdu, tj. hodnota souřadnice x = (60-64 m). - cílem mělo být odhadnutí teplotního pole a maximální teploty, které během zkoušky bude dosaženo.

6

- je důležité si uvědomit určitá zjednodušení, která byla učiněna např.: tunelová trouba (oblý tvar) byla nahrazena kvádrem. Dále je nutné si vzít do úvahy, že budeli překročen při reálné zkoušce výkon 10 MW, dojde též ke zvýšení teploty. - hodnoty koncentrací plynů (CO, CO2, O2) a hustoty kouře jsou orientační. Z našich dosavadních zkušeností, pokud dobře odhadneme výkon požáru (a modelové teploty se shodují s experimentálními), tak pak se i další modelované veličiny shodují s experimentálními. Po uskutečnění požární zkoušky budou naměřená data porovnána s modelovými. Čímž ověříme, jak přesně jsme schopni předpovídat teplotu a koncentraci aniž bychom vycházeli z již naměřených dat. A cílem je odladit numerickou simulaci, aby co nejvíce bylo přesné a správné. Seznam použité literatury [1] CARVEL, R. O. and MARLAIR, G., “A history of fire incidents in tunnels”, In The handbook of Tunnel Fire safety (A. N. Beard and R. O. Carvel, Eds.), Thomas Telford Publishing, 3-41, London, UK, 2005 [2] “Fire and Smoke Control in Road Tunnels”, PIARC, 05.05B-1999, 1999 [3] BRANDT, A. B. “Presentation of test results from large scale fire tests of the Runehaver tunnels”, SP Report 2004” 05, s. 117-120, Sweden. [4] ŠEVČÍK, L., DVOŘÁK, O. Simulace požáru automobile v tunelu Mrázovka. Sborník přednášek Požární ochrana 2005, Ostrava: VŠB-TUO, 2005 [5] DVOŘÁK, O. a kol.: Zpráva o výsledcích měření při požárních zkouškách v tunelu Valík dne 25.5.2006, Praha: MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO, 2006, 43s.

7

Rizika tepelného působení a hoření pesticidů a hnojiv Doc. Ing. Ivana Bartlová, CSc.1, Ing. Štěpán Buchta2 1 VŠB - TU Ostrava, FBI, Katedra bezpečnostního managementu, Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 Ministerstvo vnitra – Generální ředitelství HZS ČR E-mail: [email protected] Anotace Sklady technických hnojiv a pesticidů („agrochemikálií“) se vyskytují ve větší míře v rámci celé České republiky. Při vzniku požáru v těchto objektech představují právě plynné toxické zplodiny tepelné degradace a hoření uvedených chemických přípravků značné riziko intoxikace, nejen pro zasahující jednotky požární ochrany, ale i pro okolní obyvatelstvo. Pro získání potřebných informací byly provedeny analýzy (detekce pomocí trubiček GASTEC, SOUL - určení ohrožujících vlastností nebezpečných látek, analýza plynných zplodin tepelné degradace a hoření), které zkoumaly produkty tepelné degradace a chování zkušebních vzorků agrochemikálií. Klíčová slova pesticidy, hnojiva, analýza zplodin tepelného působení, rizika Úvod Ve světě, v Evropě i v České republice dochází k požárům event. k výbuchům hnojiv, pesticidů a dalších organických i anorganických látek používajících se v oblasti agronomie. Jako závažné příklady z posledních let lze uvést požár v Agropodniku a.s. Podivín, Modřice, 1999 - škoda 10 mil. Kč, zraněni 2 hasiči a výbuch skladu dusičnanu amonného pro výrobu hnojiv, Francie, Toulouse, 2001 - škoda dosáhla 1,5 miliardy euro, usmrceno bylo 30 lidí, přes 2 200 jich bylo zraněno. Množství uskladněného dusičnanu amonného se pohybovalo mezi 300 a 400 tunami. Z hlediska požárního zásahu, ochrany zasahujících složek IZS a ochrany obyvatel v přilehlých oblastech je potřebné znát toxické zplodiny, které vznikají hořením (resp.tepelným rozkladem) agrochemikálií. Informace o nebezpečnosti těchto chemických přípravků jsou obsahem bezpečnostních listů.Výskyt zplodin, jejich složení a nebezpečnost jsou v současné době sice uváděny v bezpečnostních listech, a to ve velmi obecné formě. Uvedené informace jsou však pro vedení zásahů nedostačující. Do současnosti jsme nenalezli zdroj informací, který by řešil problém tepelné degradace, hoření a vznik zplodin hoření agrochemikálií a jejich nebezpečnost pro zasahující složky a osoby, které jsou při požáru přímo ohroženy. Z tohoto hlediska jsou zvolené způsoby tepelné degradace a hoření, včetně analýzy vznikajících plynných zplodin prvními výsledky této problematiky.

8

Metodika a výsledky stanovení Byly provedeny následující laboratorní zkoušky vzorků pesticidů a hnojiv. Jako vzorky byly použity: • Galera, • Mustang, • Stomp 400 SC (herbicidy), • DAM 390 (vodný roztok dusičnanu amonného a močoviny), • LAD 27 (stabilizovaný dusičnan amonný), • močovina - granulovaná, • NPK 15_15_15 (kombinované hnojivo obsahující dusík, fosfor a draslík). Jednalo se o využití: • Detekce pomocí trubiček GASTEC, • Soupravy SOUL pro určení ohrožujících vlastností nebezpečných látek, • GC-MS Agilent technologies (SPME), • Analýzu plynných zplodin tepelné degradace a hoření, které byly tepelně namáhány v zařízení dle DIN 53436. Z pohledu naměřených hodnot jsou nejvíce zajímavé výsledky s využitím trubiček GASTEC, GC-MS Agilent technologies (SPME) a výsledky naměřených hodnot plynných zplodin vzorků tepelně namáhaných v zařízení dle DIN 53436. Detekcí pomocí trubiček GASTEC se prokázal výskyt jednotlivých látek, které jsou ve zplodinách obsaženy (viz tab. 1.) Tab. 1. Výsledky měření trubičkami GASTEC CO

HCN

Cl2

HCL

H2S

NH3

Močovina granulovaná

N

N

N

N

N

P

NPK 15_15_15

N

N

P

P

N

P

Síran amonný granulovaný

-

N

P

-

N

P

LAD 27

-

N

-

P

N

P

DAM 390

N

N

-

N

-

P

poznámka

Analýza GC-MS Agilent technologies (SPME) prokázala nadměrně toxické hodnoty jednotlivých plynů, které se ve zplodinách vyskytují (viz tab. 2).

9

Tab. 2 Koncentrace vzniklých toxických plynů ze dvou vzorků pesticidů Název plynu

Naměřené hodnoty koncentrací [ppm] Mustang

Galera

plamenné hoření Testo 350 MultiRae O2

tepelná degradace Testo 350

MultiRae

plamenné hoření Testo 350

208000

164000

CO

2500

500

960

CO2

25000

2300

54500

NO

22

16

50

0,2

0,2

32

118

NO2 SO2

260

MultiRae

VOC

2,2

3,2

86

HCN

30

100

200

Při tepelné degradaci a hoření dle DIN 53436 se současně stanovovaly analyzátory Testo 350 a MultiRae hodnoty CO, CO2 a O2. Průběh uvolňování uvedených plynů je zpracován graficky (viz graf 1, 2 a 3). Z průběhů koncentrací CO, CO2 a úbytku kyslíku při tepelném rozkladu vzorků herbicidů je patrné, že i bez podrobného vyhodnocení množství vzniklého kyanovodíku (HCN) a chlorovodíku (HCl) se z hlediska toxicity zplodin hoření jedná o nebezpečné koncentrace.

Graf 1 - Tepelný rozklad pesticidu Mustang 10

Graf 2 - Tepelný rozklad pesticidu Galera

Graf 3 - Tepelný rozklad pesticidu STOMP 400 SC

11

Tab. 3 Porovnání naměřených hodnot Název plynu

Koncentrace IDLH *

Naměřené hodnoty koncentrací Mustang

[kg.m-3]

[ppm]

plamenné hoření

O2

NPK 15_15_15

Galera tepelná degradace

plamenné hoření

208000

164000

CO

0,0017

1377,7

2500

500

960

CO2

0,09242

47669,5

25000

2300

54500

22

16

50

0,2

0,2

260

32

118

2,2

3,2

86

30

100

200

NO NO2

0,00092

45,4

SO2

0,000269

95,4

VOC**

LEL

UEL

12,5

74

5,4

42

15

21

tepelná degradace

HCN

0,000055

46,2

NH3

0,00036

472,4

Výskyt >100

Cl2

0,000089

28,5

Výskyt > 8

0,000155

96,5

Výskyt > 20

HCl (g)

Výbušné koncentrace

Přímé ohrožení však nehrozí pouze zasahujícím složkám IZS, ale rovněž osobám, které se nacházejí v blízkosti mimořádných událostí tohoto typu. Tyto vzdálenosti však nejsou nijak zanedbatelné. Pro potřeby stanovení nebezpečných zón bylo využito programu ROZEX a TEREX. Závěr Uvedené informace nejsou pro zasahující složky a další spolupracující orgány působící v krizovém řízení nijak zanedbatelné, ba naopak zasluhují zvýšenou pozornost. Tyto druhy zásahů vyžadují kvalitní organizační zabezpečení všech zainteresovaných, kteří se na likvidaci mimořádné události podílejí. Zejména jsou kladeny vysoké nároky na síly a prostředky zabezpečující monitoring nebezpečné zóny a evakuaci osob. Z uvedených tabulek a grafů je zřejmé, že byla prokazatelně stanovena přítomnost velmi nebezpečných zplodin a v řešení této problematiky se bude dále pokračovat. Literatura [1] Bezpečnostní listy [2] BUCHTA, Štěpán: Zhodnocení rizik při zásahu na objekty s výskytem pesticidů a hnojiv. Diplomová práce. Ostrava: VŠB – TU, 2008

12

Comparison of Inert Gases Effects on Explosion Points Ing. Aleš Bebčák, Doc. Ing. Jaroslav Damec, CSc., Ing. Ivo Konderla, Ing. Jiří Serafín VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice E-mail: [email protected] Abstract The article focus on the issue of explosion points and the influance of inert gases on them. It describes basic principles of determing explosion points and this knowledge is applied on measurement. The article is mainly focused on determing explosive range between lower and upper explosion point of selected combustible liquid and its dependance on the amount of oxygen in the mixture. Lowering of the amount of oxygen in the mixture is done by adding various inert gases. Their influence on the time behaviour of explosion chart is then analised and compared. Key words inertization, explosive range , explosion points Introduction In industry, plenty of combustible solid, liquid and gas materials are produced and used. When maipulating with a larger amount of combustible materials, there is allways danger of fire or explosion, that can cause materials damage, injuries or even death. To prevent fire and explosion accidents, or at least to lower their consequences, we rely on explosion protection. Primary explosion protection is focused on preventing explosive mixture to be formed. One of most efficient and frequently used precaution is handeling with materials ouside their explosive range, or more precisely outside their danger range. When speaking about combustible liquids, we focused mainly on explosion points. In some cases, it is impossible to avoid handeling with combustible material within this danger range. The question is, how to reduce this danger range to a possible minimum. One of effective precaution is inertization. Masurements presented in this article were focused on determining the effects of various inert gases on explossion points of selected combustible liquid. Explosion points Liquid can ignite only under certain conditions. Liquid must be in certain concentration range in the mixture of combustible liquid/oxidant and the source of ignition must have sufficient energy. It is well known, that the amount of vapours above liquid surface depends mainly on temperature.

13

Speaking of combustible liquids, there is, depending on temperature, direct connection between partial pressure and mixture concentration. Mixture concentration, or partial pressure, are displayed as functions of temperature, through the use of vapour pressure curves. It means, that at certain liquid temperature above its surface a certain vapour concentration is created. Explosive mixture of liquid vapours with air is created, when temperature of liquid surface causes such pressure that creates vapour concentration within explosive range. For saturated vapour pressure calculation we can use e.g. Antoine equation:

pmez = 10 A,B,C t pmez

B ⎞ ⎛ ⎜ A− ⎟ ⎝ C +t ⎠

Antoine equation constants (they are determined empirically) liquid temperature in °C saturated vapour pressure in kPa

From the equation is aparrent, that the saturated vapour pressure is mainly dependant on temperature. Increase of temperature and pressure leads to decrease of lower explosion limit and increase of upper explosion limit, so explosive range widen. Dependance between vapour pressure, explosion points and explosion limits is displayed in image 1.

Image 1 Dependance between vapour pressure, explosion limits and explosion points (LEP – lower explosion point, UEP – upper explosion point) [9] Lower expolsion point is according to [3] the lowest temperature, at which in closed area, under certain test conditions, by warming up tested liquid, such amount of vapours is created, that can be in a mixture with air ignited (spark, flame, hot surface) and can propagate flame. 14

Upper explosion point is the highest liquid temperature, at which in closed area, under certain test conditions, such amount of vapours is created, that in a mixture with air can still be ignited. If temperature is raised beyond this level, a created mixuted cannot be ingited. Explosive range and danger range By combustible liquids, danger of explosion is when: LEP - ∆t ≤ tprac ≤ UEP + ∆t, LEP, UEP tprac

lower and upper explosion points operating temperature

Image 2 Explosive range According to [5] is safety temperature ∆t = 5°C for pure liquids and 15°C for mixtures. Explosive range (set by LEP and UEP) extended on both sides by ∆t is called danger range. This range is possible to effectively reduce by adding an inert substance. Inerting Inerting is preventive explosive protection, that transforms originally explosive atmosphere to inexplosive one. Its principle is in lowering the amount of oxidant to such level, that a mixture of combustible material, oxidant and inert material is, under certain test conditions, not explosive. Practically inerting is used on such places, where we cannot avoid explosive atmosphere to apear and we cannot fully avoid ignition sources to be present. For inerting we can use inert gases, as well as solid inert materials in powder stadium. Effect of inert gases is in decreasing speed of flame propagation, due to its caloric receptivity and also in decreasing concentration of oxidant in the mixture. This leads to significant thining of explosive range. At inerting, not all oxygan 15

(oxidant) have to be removed from mixture, it is sufficient to dilute it to such level, at which a flame propagation is not possible (so-called choking effect). By diluting explosive system, inert gases cause decreasement of maximum explosion parameters (maximum pressure, maximum rate of pressure rise) and increasement of minimum ignition energy. Another important inerting aspect is so-called cooling effect, e.g. by water vapour. Inerting effect is most apparent at upper explosion limits, which represantate insufficiency of oxidant. At lower explosion limits effect of inertization becomes hardly evident, because here is an excess of oxidant.

Image 3 Dependence of the mount of inert substance and explosion range Image 3 shows the lower and the upper explosion limits dependancy on combustible content and inert content in the mixture for gases and vapours. Points LEL and UEL are lower and upper explosion limits of combustible liquid. Curves LEL – LOC and UEL – LOC represents change of these limits due to oxygen/ inert gas ratio. The dash curve presents stoichiometric ratio between oxygen and combustible material. The LOC point is the limiting oxygan concentration. At this point oxygen/combustible material/inert material ratio is just sufficient for the mixture to be ignitable. Point A is so-called absolute inhibition point. This point is defined as a point of intersection of the stoichiometric ratio curve and the curve, that crosses the lower explosion point at 100% oxygen concentration (LEL100) and the lower explosion point at certain content of inert material, usually lower explosion point of combustible material in the air (LEL21 = 21 mol%). In other words point A is absolute limiting value, at which (and below which) mixture is not explosive. Points LOC and A are basis for calculating the amount of inert gas necessary to be added to prevent explosiveness of gas mixture.

16

Test equipment Measurments were performed on VK – 20 apparatus. It is recently reconstructed device. Construction of VK – 20 apparatus matches the standards for cubic vessels. Cubic vessel has its lenght l lower than or equal to two diameters d. For cubic bins applies Cubic law: 1

⎛ dp ⎞ 3 ⎜ ⎟ ⋅ V = konst = K G ⎝ dt ⎠ max (dp/dt)max V Kg, Kst

resp. K st

the maximum rate of pressure rise in MPa.s-1, vessel volume in m3, cubic parameter for gages, or dust in MPa.m.s-1.

The cubic law applies for mixtures of combustible gases (or vapours) with air from 5 dm3 vessel volume above. The apparatus consists of stainless steel chamber build-up on a square basement on four metal legs. As a discharge element a thin aluminium foil is used. It is attached to an inner cylinder by metal wire. To the apparatus also belongs two temperature regulators, temperature sensors, an ignition device and a fan with engine rotation control device. The explosion camber itself is made from 2 mm thick stainless steel. The inner cylinder has a diameter of 300 mm and a heihgt of 280 mm. Dimensions of this cylinder were designed, so that its volume is 20 dm3. This inner cylinder is weld to a square basement of an edge lenght of 50 cm, that forms the bottom of the cylinder. Into the cylinder five holes are made, each closed with a round 3/8 vent. These vents are used for temperature sensors insertion and for filling the vessel with inert gases.

Image 4 VK – 20

17

Inside the inner cylinder, which is basicly a single explosion chamber, engine powered fan was instaled. It was placed on the bottom of the chamber. Electrodes for resistance wire placement (ignition source) and a metal bowl (diameter 8 cm) surrounded by heating coil, used to faster evaporation of tested liquid, are here to be found as well. Arround the inner cylinder an outer cylinder is placed, it serves mainly as a cover for an outer heating coil. Test description Inside the explosion chamber tempeature sensors GLT – 130 and GFT 1200 were inserted. These sensors are connected with GMH 3250 thermometer and with a computer, that through the use of GSOFT 3050 software precisely records both liquid temperature and enviroment temperature and projects the results in a diagram form. As an ignition source, 0,32 mm thick resistance wire was used, that is attached to electrodes. These electrodes are powered by a voltage source (24V/34A). Energy of incandescent wire is c. 20 J. Tested liquid was diesel fuel. It is an yellowish liquid with characteristic smell. Diesel fuel is a class 3 combustible liquid. Its density ranges from 820 to 845 kg/m3, its explosive range ranges from 0,6 vol% to 6,5 vol%. Its fire point is above 80°C and its flash point is above 55°C. This was the base temperature, where we started to measure the LEP.

Image 5 The explosion chamber before test

18

Inside the metal bowl, a sufficient amount of liquid is placed, so that an explosive concentration can be created (in our case it was 10 ml, approximately ¾ of the bowl volume). Inside the liquid the GFT 1200 temperature sensor is merged. A resistance wire is placed between the elektrodes. The explosion chamber prepared in this manner is overlayed with thin aluminium foil. Through the use of temperature regulators we control the inner and the outer coil power until a reguired temperature is reached. After the required temperature is reached, we have to wait approximately 5 minutes, so that the explosive atmosphere can be created. Before ignition we used the fan for few seconds to mix the atmosphere inside the chamber, to ensure homogenity of the system. Test results were analysed visually – when the aluminium foil was breached, the result was possitive. If the aluminium foil was not breached, we controled temperature rise. If the temperature rise was more then 5°C, the test result was also evaluated as possitive (explosion). We repeated the test at various temperatures, until two different temperatures were found. A temperature, at which the tested sample explodes and a temperature, at which it does not react. Difference between these two temperatures cannot exceed 5°C. The test was repeated trice and the final result is an arithmetic mean of these three results. In this way we measured both the lower explosion point and the upper explosion point. Image 6 Aluminium foil breach After the LEP and the UEP were determined, we could start with inerting. First gas to test was nitrogen. Nitrogen is a colourless gas, without taste and without smell. The largest proportion of nitrogen is in atmosphere, it is c. 78 vol%. Nitrogen is lighter than air. One litre of nitrogen weights c. 1,2505 g, while one litre of air weights 1,2928 g. Nitrogen‘s boiling point is -195,8 °C and its melting point is -210,5 °C. Nitrogen is an indifferent gas, its presence moderate oxidation reactions. Under normal conditions it does not react with metals (except lithium). When temperature is raised, nitrogen‘s chemical activity also raises, it starts to react with some metals, creating nitrides. Practicaly nitrogen is used to create an inert enviroment during combustible liquids pumping. It is stored in 40 l bombs under the pressure of 15 MPa. Another tested gas was carbon dioxid, that is either a gas without any smell and taste. It is a common part of Earth’s atmosphere, its concentration in atmosphere varies regarding to local conditions. Carbon dioxide is heavier then air, one litre weights 1,980 g. Its boiling point is -78 °C (under normal pressure it sublimate) 19

and its melting temperature under pressure is -57 °C. Carbon dioxide is chemically very stable and even at very high temperatures above 2000 °C it does not notaby decomposites. In water it dissolves easily and a part of its molecules (c. 0,003%) reacts with water and creates carbonic acid. Carbon dioxid is used in industry for carbonates, methanols and other organic compounds production. Other uses are e.g. as a transport medium in food-processing industry, a fire extinguisher content or a cooling medium. When measuring the effects of inertization, the measurement procedure was identical as when measuring explosion points, except that the liquid was warmed to the temperature of 10 °C higher than its LEP and to the explosion chamber a certain percentage of inert gas was infused. This lowered the amount of oxygen in the explosion chamber. During inert gas filling the fan had to be on, so homogenity of the mixture was secured. Measuring was repeated at various inert gas/oxygen concetrations, until two different oxygen concentrations were found. One at which the mixture explodes and one at which it does not react. Difference between these two concentrations cannot exceed 0,5 % O2. Afterwards we repeated the measuring at a temperature of 10 °C higher than in previous case. The whole procedure was repeated several times, until the UEP was reached. The same test we did with both tested inert gases, nitrogen and carbon dioxid.

Image 7 Apparatus connection diagram

20

1. explosion chamber 2. outer heating coil cover 3. outer heating coil 4. bowl containing tested liquid 5. inner heating coil 6. fan 7. engine powering fan 8. electrodes 9. resistance wire (ignition source) 10.liquid temperature sensor 11.enviroment temperature sensor 12.vents

13.oxygen concentration sensor 14.digital thermometer 15.outer heating coil temp. regulator 16.inner heating coil temp. regulator 17.fan speed and ignition control panel 18.PC 19.nitrogen bomb 20.nitrogen inflow 21.pressure regulator 22.cover 23.CO2 (carbon dioxid) bomb

Measurements results and their processing The measurements were made following the listed above procedure. The measurement results are dependent on chosen method and apparatus, so they may differ from eventual other work results. Every explosion point was confirmed trice and the final result is an aritmetic mean of these three values. Table 1 Final results for the LEP of diesel fuel Measurement number

Liquid temperature [°C]

Explosion P / N

1

100

N

2

105

P

3

103

P

4

106

P

P = positive (explosion)

N = negative

Average LEP of diesel fuel is an aritmetic mean of measured values: Average LEP of diesel fuel is 104,66 °C.

LEP =

1 1 ti = (105 + 103 + 106 ) = 104, 66 ∑ 3 n

In the same way we found the UEP of diesel fuel.

21

Table 2 Final results for the UEP of diesel fuel Measurement number

Liquid temperature [°C]

Explosion P / N

1

190

N

2

195

P

3

197

P

4

194

P

P = positive (explosion)

UEP =

N = negative

1 1 ti = (197 + 195 + 194 ) = 195,33 ∑ 3 n

Average UEP of diesel fuel is 195,33 °C. After founding the LEP and the UEP we reseached the explosive range at lowered oxygen concentration. For lowering the amount of oxygen we used nitrogen and carbon dioxide, according to the listed above procedure. Positive results were again confirmed trice and the final result is an aritmetic mean of these three values. The final averaged results are presented in table 3 and diagram 1. Table 3 Final results of explosion points inertization Liqiud temperature [°C]

O2 concentration [vol%] (inert gas – nitrogen)

Liqiud temperature [°C]

O2concentration [vol%] (inert gas - CO2)

104,66

LEP at 21% O2

104,66

LEP at 21% O2

110,33

9,5

110,33

13

115,33

10

115,33

11,5

120,33

10,5

120,33

11

129,67

11

130,33

12

140,33

12,5

139,67

13

149,67

14

149,67

14,5

159,67

14,5

160,33

15,5

170,33

15

170,33

16,5

180,33

17

179,67

17

189,67

19

190,33

19,5

195,33

UEP at 21% O2

195,33

UEP at 21% O2

22

Diagram 1 Comparison of inert gases effects on explosion points From table 4 and diagram 1 is apparent, that while using carbon dioxide, there had to be more oxygen in the mixture. It follows that carbon dioxide is, compared to nitrogen, better inert gas. It is even more apparent from following diagrams 2 and 3. These diagrams presents records from temperature sensors during an explosion. In both cases the liqiud was warmed to the same temperature, but a different inert gas was used to lower the amount of oxygen in the mixture. While using nitrogen (diagram 2), the oxygen concentration had to drop to 9,5 vol%. At the same temperature, while using carbon dioxide (diagram 3), was sufficient, that the oxygen concentration droped just to 13 vol%. Both these cases represents at those oxygen concentrations lower explosion points. If the oxygen concentration would be lowered under this level (adding more inert gas), the mixture would no longer be ignitible at this temperature.

Diagram 2 Explosion time behaviour in VK – 20 through the use of GSOFT software using nitogen

23

Diagram 3 Explosion time behaviour in VK – 20 through the use of GSOFT software using CO2 In both cases the explosion time behaviour was very similar (weak blaze – explosion point). The difference is, that in second case there had to be 3,5 vol% more oxygen in the mixture. Measurement uncertainty No measurement can be done absolutely without any inaccuracy or deviation. Therefor our measurements for each explosion point were done trice at the same conditions. From recorded values an arithmetic mean was made. The standard deviation characterize the dispersion of the values of selective averages and therefor was selected as an uncertainty rate of measured values. The standard deviation can be calculated from following equation: n 1 ( xi − x ) 2 sx = ∑ n(n − 1) i =1

where: sx _ x n

standard deviatin average value number of repeated measurements

Sample calculation of standard deviation: From this equation we calculated the standard deviation for the LEP of diesel fuel:

sx =

1 2 2 2 * ⎡(105 − 104, 66 ) * (103 − 104, 66 ) * (106 − 104, 66 ) ⎤ = 0,309 ⎦ 3(3 − 1) ⎣

24

Measurement uncertainty can be gained from equation:

u x = k s ⋅ sx sx kS ux

standard deviation coefficient (in our case ks = 2,3) measurement uncertainty The measurement uncertainty for the LEP of diesel fuel can be calculated as: ux= ks · sx = 2,3 · 0,299 = 0,71 Standard uncertainty can be calculated from equation:

U x = ku ⋅ u x Ux ux ku

standard uncertainty measurement uncertainty amplification coefficient, in this case its value is from 2 to 3.

It is recomended to use ku value of 2. The standard deviation for the LEP of dieasel fuel can be calculated as: Ux = 2 · 0,69 = 1,42 For determining the measurement uncertainty at inertization the same principle was used as when calculating the explosion points measurement uncertainties. The final values including measurement uncertainties are presented in following table. Table 1 Final values of diesel fuel‘s explosion points inertization including measurement uncertaintes Liquid temperature [°C]

O2 concentration [vol%] (inert gas - nitrogen)

Liquid temperature [°C]

O2 concentration [vol%] (inert gas - CO2)

(104,66 ± 1,39)

LEP at 21% O2

(104,66 ± 1,39)

LEP at 21% O2

(110,33 ± 1,39)

9,5

(110,33 ± 1,39)

13

(115,33 ± 1,39)

10

(115,33 ± 1,39)

11,5

(120,33 ± 1,39)

10,5

(120,33 ± 1,39)

11

(129,67 ± 1,39)

11

(130,33 ± 1,39)

12

(140,33 ± 1,39)

12,5

(139,67 ± 1,39)

13

25

Liquid temperature [°C]

O2 concentration [vol%] (inert gas - nitrogen)

Liquid temperature [°C]

O2 concentration [vol%] (inert gas - CO2)

(149,67 ± 0,13)

14

(149,67 ± 1,39)

14,5

(159,67 ± 1,39)

14,5

(160,33 ± 1,39)

15,5

(170,33 ± 1,39)

15

(170,33 ± 1,39)

16,5

(180,33 ± 1,39)

17

(179,67 ± 1,39)

17

(189,67 ± 1,39)

19

(190,33 ± 1,39)

19,5

(195,33 ± 1,39)

UEP at 21% O2

(195,33 ± 1,39)

UEP at 21% O2

Conclusion While using combustible materials, it is necessary to keep in mind, that these materials can create dangerous concentrations. One of effective solutions and practicly frequently used is inertization. Therefor it is important to reasearch the effects of inert gases on various combustible systems. From the safety point of view, it is very important to analyze technical-safety parameters of selected materials and inertization effects on these parametres. Based on information gained from measurements, it is more likely to understand the matters of using an inert gas as a safety element in combustible materials manipulation. From our measurements results, than carbon dioxide has a better inerting effect on explosion points than nitrogen. While using nitrogen, the concentration of residual oxygen at the lower explosion point was 9,5 vol% while when using carbon dioxide it was 13 vol%. Bibliography [1] KALOUSEK, J. Základy fyzikální chemie hoření, výbuchu a hašení. 2. vydání, Ostrava: Edice SPBI, 1999. 203 s. ISBN: 80-86111-34-2 [2] DAMEC, J. Protivýbuchová prevence. 1.vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1998, 188 s. ISBN: 80-86111-21-0 [3] ZAPLETALOVÁ – BARTLOVÁ, I, BALOG K.: Analýza nebezpečí a prevence průmyslových havárií, Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1998, 193 s., ISBN 80-86111-07-05 [4] ORLÍKOVÁ, K., ŠTROCH, P. Hasiva klasická a moderní. Ostrava: Edice SPBI, 2002. 92 s. ISBN: 80-86111-92-8. [5] ČSN 65 0201: Hořlavé kapaliny [6] ČSN 38 9683: Návod na inertizaci jako prevenci proti výbuchu

26

[7] ČSN ISO 6184 – 2 Systém ochrany proti výbuchu, část 2: určení ukazatelů výbuchu hořlavých plynů ve vzduchu. Praha: Český normalizační institut, 1993. [8] BEBČÁK, A. Vliv inertních příměsí na teplotní meze výbušnosti. Diplomová práce. Ostrava: VŠB – TU, 2008, 66 s. [9] BALOG, K., KVARČÁK, M. Dynamika požáru 1. vydání Ostrava: SPBI, 1999. 96 s. ISBN: 80-86111-44-X.

27

Influence of high temperature and type of polypropylene fibres on compressive strength of reinforced concrete st. bryg. prof. dr hab. inz. Zoja Bednarek, Mgr inz. Tomasz Drzymała The Main School of Fire Service, 52/54 Slowackiego St. 01-629 Warsaw, Poland, E-mail: [email protected], [email protected] Abstract This paper presents results of strength tests for fibre-reinforced concrete samples subjected to high temperatures typical for fire environment. The main goal of the research was to perform an analysis of fire temperature influence on strength parameters changes in concrete reinforced with polypropylene fibres. Three types of polypropylene fibres currently used and available in Europe were tested. Fibres were added to cylindrically shaped samples of C30/37 and C60/75 concrete in different ratios (0.6 kg/m3; 0.9 kg/m3; 1.2 kg/m3). Samples were subjected to a standard fire, which models temperature growth during a real fire. Firing temperatures stayed within range of 20 to 1000°C. After the heating the samples were examined on a strength-testing machine. After analysis of obtained results, research conclusions were formulated. Keywords fire, Concrete, Compressive strength, Polypropylene fibre, Spalling resistance, Temperature Introduction A relatively high moisture content is a specific feature of concrete used in communications tunnels or basement premises. During fires in such objects/premises a relatively unknown phenomenon of explosive concrete chipping (also known as thermal spalling) occurs [3]. Damages caused by spalling include a wide range of effects, from insignificant aggregate spalling (causing only superficial chipping) to extreme cases where large fragments of concrete walls and floors are torn away by explosive forces. This presents a threat to life of people staying in locations exposed to spalling during a fire as well as to rescuemen performing their duties [3, 4]. Spalling is caused by creation of high water vapour pressures in concrete pores during heating and high thermal stresses. These phenomena may occur either individually or combined, depending on cross-section dimensions, used material and concrete moisture content [11]. During 90s of the last century it was discovered that addition of polypropylene fibres to concrete mix contributed to reduction of the risk of spalling [5, 10]. The report of Channel Tunnel Rail Link (CTRL) tests [7] developed with participation of G. Khoury proves that addition of polypropylene fibres to high performance concrete 28

(HPC) may reduce spalling. Unfortunately polypropylene fibre addition reduces concrete strength properties both in normal and in high temperatures [12, 13]. One of a few researches in this area was undertaken in 1984 and 1988 by J.A. Purkiss. His research focused on steel fibre reinforced concrete [9] and glass fibre reinforced concrete [8]. Goals of Purkiss’s research included evaluation of the aforementioned concrete types’ strength properties changes during their heating in elevated temperatures (300 – 800°C) and effects of fibre content on the magnitude of these changes. High performance concretes have been broadening their range of applications in civil engineering and communication engineering projects due to their better operational properties compared to standard concretes, including for example higher resistance and longer life. However in high temperatures HPC concretes are still more prone to thermal spalling. The effect of this phenomenon is explosive stripping of successive concrete layers, which occurs usually in temperatures between 200 and 300°C [4, 6]. This reduces structural elements cross-sections, but may also lead to uncovering of reinforcement bars and loss of operational properties of the entire structure or even loss of its load bearing capacity. Material specifications Test samples were made of C30/37 and C60/75 concrete grades. Table 1 lists specifications of all concrete grades tested. All components of tested concrete met requirements of respective standards. Table 1. Composition of C30/37, C60/75 concretes without fibres [12, 13] Components

C30/37 concrete

C60/75 concrete

Unit

1

2

3

4

Cement CEM I 32,5R

399

-

[kg/m3]

Cement CEM I 42,5R

-

450

[kg/m3]

Wisła (Vistula) river sand 0/2

649

736

[kg/m3]

Jeziorki gravel 2/16

1281

-

[kg/m3]

Crushed granite 2/8

-

456

[kg/m3]

Crushed granite 8/16

-

684

[kg/m3]

Chrysofluid CE plastifier 40

1

1.07

% m.c.

Water

143

143

[dm3]

W/C (water/concrete ratio)

0.358

0.318

[-]

29

Thee types of polypropylene fibres, marked for test purposes as “F”, “D” and “I”, were used for C30/37 and C60/75 concrete testing. They were added to concrete mix in the following ratios: 0,6 kg/m3; 0,9 kg/m3 and 1,2 kg/m3. Table 2 presents specifications of the aforementioned fibre types, based on their manufacturers‘ data. Table 2. Technical data for polypropylene fibres used in tests (acc. to manufacturer‘s data) [12, 13] Characteristic

Fibre „F”

„D”

„I”

Colour

Beige

Transparent white

Transparent

Type

multifilament

Multifilament

Monofilament

Length [mm]

19

20

12

Diameter [μm]

35-40

16

18

Specific weight, [kg/dm3]

0,91

0,91

0,91

Tensile strength [MPa]

approx. 400

approx. 400

n/a

Young modulus [MPa]

approx. 4900

3500-3900

n/a

Softening temperature [°C]

approx. 150

max. 145

approx. 165 (inflammation temperature: 400)

dtex*)

approx. 10

3,4

n/a

*) dtex – weight of 10,000 m fibres in grams Description of the test bench and measuring methods Researches of samples of concrete reinforced with polypropylene fibres with reference to the compressive strength were made at researching standpoint written below. The main part of test bench is PK 1100/5 medium-temperature, electric chamber oven, and a PC running temperature recording and heating process control software (Fig. 1). Locations of samples with installed thermocouples is shown on Fig. 2.

30

Fig. 1. PK 1100/5 chamber oven with accessories [12]

Fig. 2. Concrete samples prepared for heating, with thermocouples installed [12]

Fig. 3 and Fig. 4 show EDZ – 100 testing machine prepared for compression strenght testing, fitted with a force sensor, and a concrete sample prepared for strength tests.

Fig. 3. EDZ – 100 test machine prepared for compressive strength testing [12]

Fig. 4. Concrete sample prepared for compressive strength testing [12]

Temperatures were measured using three external thermocouples (T2, T3, T4) and one internal thermocouple (T1), which was located inside a channel drilled after sample preparation. The placement of thermocouples is shown in Fig. 5. Five samples were put into the oven and heated to four test temperatures (300°C, 600°C, 800°C, 1000°C) until readings of all test thermocouples (T1, T2, T3, T4) equalized.

Fig. 5. Concrete sample with installed thermocouples [12] 31

Strength test program Samples having the form of cylinders (100 mm diameter, 200 mm height) were seasoned for 28 days in standard conditions. Then, samples were heated to high temperatures. Ten samples were tested at each test temperature (20, 300, 600, 800, 1000°C). Tests were made after the samples had been cooled down to approx 20°C. During the test it was attempted to ensure that the temperature distribution inside the oven corresponds to thermal conditions of a standard fire, which could be illustrated by a standard “temperature vs. time” curve depicting thermal condition in a test oven when determining fire resistance of structural components using experimental method, described by the formula (1) [1]: (1) whereas T temperature [°C], t time [min]. When determining the program and conditions of tests, it was aimed to ensure that test results could be used in real-life applications rather than just serving informative purposes. For determination of temperature distribution on various depths of the concrete slab using a numeric method it was assumed that the distribution of temperatures on the surface of the slab could be determined by the empirical relation described by formula (2) [1]. (2) where K t To Tp erf(x)

material coefficient depending on material density, elapsed fire duration time [h], starting temperature for panel surface [°C], panel surface temperature on the heated side [°C], Gaussian error function, without the finite distribution into elementary functions [1].

The spatial and temporal distribution of temperatures in structural components during a fire, necessary to evaluate the behaviour of these elements during a fire, were determined using a numeric method employing a simplified mathematical and physical model. The assumed temperature vs. time distribution (heating of samples) corresponded to the temperature distribution in the concrete slab at the depth of 15 mm [1].

32

C30/37 concrete samples heating in 1000°C oven temperature around samples resulted with serious damages to samples presented on Fig. 6 – 7. The threshold heating temperature was therefore set to 800°C. The threshold temperature for high performance C60/75 concrete samples was set to 1000°C.

Fig. 6. Samples from C30/37 concrete after 1000°C test [12]

Fig. 7. Samples from C60/75 concrete after 1000°C test [12]

Strength tests results The following results were obtained during test. They are presented as graphs on fig. from 8 to 13, illustrating strength reductions of respective fibre reinforced concrete groups .

Fig. 8. Strength reduction for C30/37 concrete with „F” fibres compared to normal concrete [12]

Fig. 11. Strength reduction for C60/75 concrete with „F” fibres compared to normal concrete [12]

Fig. 9. Strength reduction for C30/37 concrete with „D” fibres compared to normal concrete [12]

Fig. 12. Strength reduction for C60/75 concrete with „D” fibres compared to normal concrete [12] 33

Fig. 10. Strength reduction for C30/37 concrete with „I” fibres compared to normal concrete [12]

Fig. 13. Strength reduction for C60/75 concrete with „I” fibres compared to normal concrete [12]

Conclusions Basing on test results obtained, the following conclusions were formulated: 1. In temperatures between 20°C and 300°C the largest percentage strength reduction of fibre-reinforced C30/37 relative to clean concrete of C30/37 grade can be seen, independent of the fibre type and of fibre weight ratio. In case of fibre reinforced concrete based on C60/75 concrete, the strength reduction is comparable to the clean concrete for “I’, “F” and “D” fibres, regardless of the type of fibres used and the weight ratio of these fibres. 2. In temperatures above 300°C, reduction of fibre reinforced concrete strength is similar to that of clean C30/37 concrete. The same applies in case of C60/75 high performance concrete. 3. No significant effect of used fibre type on reduction of fibre reinforced concrete strength at high temperatures for both C30/37 and C60/75 concrete was determined with addition fibres to concrete no more than 1,2 kg/m3. 4. Fibre reinforced concrete strength properties reduce irreversibly in high temperatures like concrete without fibre. In the temperature of 800°C, C30/37 concrete and fibre reinforced concrete strength drops by over 90%. For C60/75 high performance concrete (HPC) and its fibre reinforced version the strength drops by over 90% only after samples are heated in the temperature of 1000°C. References [1] BEDNAREK Z.: „Study of unstable thermal conditions influence on reinforcement steel strength as used for evaluation of fire safety of structures”, Academic Journal of Main School of Fire Service, Warsaw 1992 nr 1(10) (in polish). [2] DRZYMAŁA T.: „Influence of fire temperatures on basic strength parameters for fibre-reinforcement concrete”, Library of Main School of Fire Service, Warsaw 2006 (in polish).

34

[3] ERDAKOV P., KHOKHRYACHKIN D.: Impact of fire on the stability of tunnels, Master‘s Thesis, Luleå University of Technology 2005. [4] GAWIN D., PASAVENTO F., MAJORANA C. E., SCHEREFLER B.A.: „Modelling of degradation process of concrete structures at high temperature”, published in: Engineering and Building 4/2003 (in polish). [5] GAWIN D., WITEK A., PESAVENTO F., SCHREFLER B.A.: „Efficacy of various methods used for protection of concrete structures against thermal spalling in fire conditions”, 5th Int. Scientific Conference „Fire Safety of Building, Warsaw-Miedzeszyn, 14 – 16 november 2005 (in polish). [6] GAWIN D., WITEK A., PASAVENTO F.: „Protection of concrete tunnel shell from damage in fire - UPTUN project outcome”, published in: Engineering and Building 11/2006 (in polish). [7] KITCHEN A.: Fibres for passive fire protection In tunnels, Tunneling & Trenchless Construction, 2004. [8] PURKISS J. A.: Some mechanical properties of glass reinforced concrete at elevated temperatures. proceedings of 3–rd International Conference on Composite Structures, Paisley College,(ed. I.H. Marshall) Elsevier Applied Science, London and New York, 230–241, 1985. [9] PURKISS J. A.: Steel fibre reinforced concrete at elevated temperatures. the International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete, vol. 6, 3, 179–184, 1984. [10] SCHREFLER B. A., KHOURY G., GAWIN D., MAJORANA C. E.: Thermo – hydromechanical modelling of high performance concrete at high temperatures, Eng. Comp., vol. 19 nr 7, 787–819, 2002. [11] SCHREFLER, B. A., BRUNELLO P., GAWIN D., MAJORANA C.E., PESAVENTO F. 2001.: Concrete at high temperature with application to tunnel fire. Computational Mechanics 29 (2002) 43–51, Springer-Verlag 2002. [12] Scientific research and test: „Influence of fire temperatures on selected strength parameters for fibre-reinforced concrete”, S/E-422/8/2007, Stage 1, scientific leader: Z. Bednarek, Library of Main School of Fire Service, Warsaw 2008 (in polish). [13] Scientific research and test: „Tests for influence of fire temperatures on compressive strength for fiber-reinforced concrete”, BW/E-422/8/2008, scientific leader: T. Drzymała, Library of Main School of Fire Service, Warsaw 2008 (in polish).

35

Zranění a úmrtí civilistů při požárech v obytných a bytových domech Ing. Petr Bitala VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice E-mail: [email protected] Abstrakt Požáry v obytných a bytových domech si každoročně vyžádají velké množství lidských životů a způsobí řadu zranění. Rozbor statistických dat o počtech zraněných a usmrcených osob hodnotí jejich následky a dokumentuje vzrůstající potřebu zájmu o požáry v těchto typech objektů. Znalost specifických místních podmínek a poučení se z chyb minulosti může výrazně přispět ve snaze o nalezení nových přístupů ke zlepšení požární bezpečnosti obytných a bytových domů. Klíčová slova obytný a bytový dům, požár, požární bezpečnost, příčina úmrtí Úvod Požár je v současné době v naší společnosti uznávaným rizikem. Pravidelně má každoročně za následek vysoké přímé materiální a ekonomické škody, které se pohybují v řádu od několika miliónu až do několika miliard korun. I přes značně vysoké materiální škody, které požár způsobuje je však přesto nejděsivější fakt, že každoročně v důsledku požárů přijde o život nebo je zraněno značné množství lidí. Dle požárních statistik za období let 1993 až 2008 přišlo v České republice následkem požárů o život 1904 lidí a 15551 jich bylo zraněno. Jednoduchým propočtem tak lze zjistit, že za zmiňované období přišlo v důsledku požáru o život každý rok průměrně 119 lidí a 963 jich bylo zraněno [1, 2, 9]. Požáry v číslech Máme-li na základě statistických údajů posoudit, zda jde o hodnoty přijatelné, nepřijatelné či dokonce alarmující, je vždy zapotřebí provést určitá vzájemná srovnání. Snahou je vždy získat srovnání o úrovni požární bezpečnosti a její následné odezvě z pohledu počtu požárů, uchráněných hodnot a především usmrcení nebo zranění osob v důsledku požárů. V následující části se proto pokusíme provést alespoň srovnání, která jsou z pohledu požárních statistik vnímána širokou veřejností vždy nejcitlivěji. Mezi tyto patří vždy srovnání z pohledu počtu usmrcených a zraněných civilních osob v důsledku požáru. Pro srovnání jsou využity údaje ze Spojených států a Velké Britanie za období let 1977 až 2002 (údaje za období 2003 až 2008 bohužel 36

nebyly k dispozici) a České republiky za období let 1993 až 2008 (1. 1. 1993 období samostatnosti ČR). Pro základní srovnání následuje několik údajů o jednotlivých státech z pohledu požárních statistik za rok 2002: Požáry v U.S., U.K a ČR v roce 2002 U.S.

U.K.

ČR

Počet požárů

1 687 500

519 400

19 132

Počet usmrcených civilistů

3 380

562

104

Počet zraněných

18 425

16 595

942

Počet obyvatel

287 676 000

59 912 000

10 200 774

Rozloha (km2)

9 629 090

244 880

78 867

[1, 2, 3, 4, 5]. Obrázek č. 1 znázorňuje počty úmrtí civilistů při požárech na jeden milion obyvatel v jednotlivých zemích. Pro názornost je na Obrázku č. 2 a č. 3 vždy provedeno samostatně vzájemné srovnání ČR s U.K. a U.S. za zmiňované období.

Obrázek č. 1 Počet úmrtí civilistů při požárech v ČR, U.S. a U.K. na jeden milion obyvatel [1,2, 3, 4, 5]

37

Obrázek č. 2 Počet úmrtí civilistů při požárech v ČR a U.K. na jeden milion obyvatel [1, 2, 3, 4, 5]

Obrázek č. 3 Počet úmrtí civilistů při požárech v ČR a U.S. na jeden milion obyvatel [1, 2, 3, 4, 5]

38

Poznatky ze statistik Provedeme-li krátké zhodnocení předložených údajů, lze dospět k následujícím poznatkům (2002). Ve Spojených státech je počet obyvatel 28 krát větší než ČR, v případě Velké Británie (Anglie, Skotsko, Wals a Severní Irsko) je počet obyvatel 6 krát větší. Co do rozlohy jsou Spojené státy 122 krát větší než ČR, v případě Velké Británie jde o rozlohu 3 krát větší. Počet požárů ve Spojených státech je 88 krát větší než v ČR, ve Velké Británii je tento počet 27 krát věší. Již méně potěšující je skutečnost, že co do počtu usmrcených civilních obyvatel na jeden milion obyvatel, je situace téměř srovnatelná. Počet usmrcených osob na milion obyvatel v ČR (2002) je 10,4 (v roce 2008 již 13,5) ve Spojených státech 11,7 a Velké Británii 9,4. Z předložených údajů lze rovněž vypozorovat, že zatímco v případě Spojených států a Velké Británie má tento ukazatel dlouhodobě sestupný charakter je v případě ČR jeho charakter spíše mírně vzestupný. Mnohem horší je situace v případě ČR, provedeme-li srovnání z pohledu počtu zraněných nebo usmrcených civilistů na jeden požár. Co do počtu zraněných na jeden požár je v ČR 1,5 krát více zraněných než ve Velké Británii a 4,5 krát více než ve Spojených státech. Ještě více zamyšlení hodný je tento poměr v případě usmrcených civilistů. Zde co do počtu usmrcených na jeden požár je v ČR 3 krát více usmrcený než ve Spojených státech a dokonce 5 krát více než ve Velké Británii. Vzhledem k těmto skutečnostem se tedy jeví jako vhodné provést alespoň krátkou analýzu příčin těchto z pohledu ČR rozdílných ukazatelů. Podívejme se nyní proto na jednotlivá odvětví podle toho, jak se podílí na úmrtí nebo zranění osob při požáru. Podíl odvětví na počtu usmrcených a zraněných je zobrazen na Obrázku č. 4 a č. 5. Přičemž do kategorie označené jako “Jiné“ přináleží souhrnně úmrtí a zranění způsobená při požárech v odvětvích jako jsou např. pohostinství, ubytování, pošty, telekomunikace, peněžnictví, pojišťovnictví, veřejná správa atd., která nejsou z našeho dalšího pohledu příliš zajímavá. Mnohem významnější jak je z Obrázku č. 4 a č. 5 patrno, je především kategorie “Domácnosti a obytné domy“ a její podíl na úmrtnosti a zranění osob v důsledku požáru v ČR. Velmi alarmující je především ta skutečnost, že podíl usmrcených osob v bytových a obytných domech za sledované období dosahuje hodnoty 49,8 %. Ještě podrobněji je vývoj tohoto sledovaného statistického údaje v jednotlivých letech v ČR zachycen na Obrázku č. 6. Jak je z obrázku patrno, nelze v případě tohoto statistického údaje v žádném případě hovořit o jeho zlepšujícím se trendu. Lze spíše s politováním konstatovat přesný opak. Pokusme se proto provést alespoň jakýsi rozbor toho jak to s požáry v domácnostech je, případně co tyto ukazatele z pohledu požární bezpečnosti v ČR jednoznačně indikují jak široké veřejnosti tak příslušným odborníkům.

39

Obrázek č. 4 Podíl odvětví na počtu usmrcených osob při požárech v ČR za období let 1993–2008 [1, 2]

Obrázek č. 5 Podíl odvětví na počtu zraněných osob při požárech v ČR za období let 1993–2008 [1, 2]

40

Obrázek č. 6 Podíl domácností a obytných domů na počtech usmrcených osob při požárech v ČR za období let 1993–2008 [1, 2] Rizika požárů Požáry v domácnostech a obytných bytech představují pro zúčastněné vždy značné riziko. Toto riziko je ve většině případů svázané s následujícími skutečnostmi: • Charakterem hořlavých látek a toxicitou produktů. • Připraveností vhodným způsobem a včas reagovat. Vlivem charakteru hořících látek a v závislosti na podmínkách požáru jsou dnes všeobecně úmrtí a zranění při požárech spíše důsledkem otrav vznikajících toxický zplodin hoření než účinkem tepelných projevu požáru. Tato skutečnost byla mnohokráte zkoumána a ověřována odborníky v různých zemích světa. Jednou z prvních klasických studií v této oblasti byla studie od Berla a Halpina, která obsahovala analýzy 463 úmrtí při požárech v Marylandu za období let 1972 až 1977. Studie se neopírala o údaje hasičů o příčině úmrtí v důsledku inhalace kouře nebo v důsledku tepelných účinků požáru, ale poskytuje údaje dle počtu soudních pitev. Analýza se soustředila na carboxyhemoglobin jako indikátor úmrtí související s inhalací oxidu uhelnatého. V případě této studie došli její autoři k následujícím zjištěním: • 48% obětí dostalo smrtelnou dávku oxidu uhelnatého (vycházející z 50% prahové hodnoty), • 28% obětí mělo úroveň carboxihemoglobinu 30 až 50% a další okolnosti (expozice kyanidem) považované v kombinaci s před-smrtelnou dávkou carboxihemoglobinu byly dostačující jako příčina smrti, 41

• 18% obětí dostalo podle všeho smrtelnou tepelnou dávku a mělo úroveň carboxihemoglobinu velmi nízkou (menší než 30%), než aby byla považována jako faktor k přispění smrti, • 8% bylo přiděleno rozmanitým a neznámým příčinám (nepřiřazených k účinkům požáru). Kombinací prvních dvou stanovených skupin došli Bradl s Halpinem k závěru, že inhalace a následná otrava toxickými kouřovými produkty při požáru je příčinou zhruba tři čtvrtin úmrtí při požárech. Další prací v této oblasti byla analýza provedena Harwoodem a Hallem, kteří analyzovali data za období let 1979 až 1985 o úmrtích při požárech v Americe. V případě této analýzy došli její autoři k závěru, že z pohledu příčin úmrtí při požárech převyšuje počet úmrtí způsobených inhalací toxických produktů ty, způsobené účinkem tepelných projevu požáru zhruba v poměru 2:1. Což je nanejvýš lehce nižší podíl než ten, který byl odhadován v Marylandské studii. Třetím významnějším zdrojem informací z tohoto pohledu je databáze amerických hasičů, poskytující údaje o ohlášených případech požáru, počtech obětí, dostupných údajích o požáru, místě úmrtí osob ve vztahu k místu vzniku požáru a další důležité informace související s požáry. Na základě těchto informací bylo pro období let 1986 až 1990 v Americe odhadováno, že počet úmrtí způsobených inhalací toxických produktů převyšuje ty způsobené účinkem tepelných projevu požáru zhruba v poměru 3,6:1. V souhrnu lze na základě těchto informací říct, že většina analýz o působení požáru ukazuje, že úmrtí při požárech ve Spojených státech amerických jsou z dvou třetin až tří čtvrtin důsledkem inhalace a následné otravy toxickými produkty vznikajícími při požáru. Proto je vždy velmi důležité seznámit se s vlastnostmi požárem vzniklých látek a vyvarovat se jejich vlivu na organismu. Z obecného pohledu je nutno jednoznačně zdůraznit, že poznatky získané ze zmiňovaných studií nejsou poplatné pouze pro požáry ve Spojených státech amerických, ale lze je bezesporu zobecnit jako příčinu úmrtí při požárech i v dalších zemích a tedy i v ČR.[6]. Rizika požárů v domácnostech a obytných domech Jelikož bylo v úvodní části provedeno srovnání z pohledu úmrtí a zranění osob při požárech v ČR podle odvětví, pokusme se nyní využít tyto poznatky právě ve vztahu k charakteru hořlavých látek a toxických produktů vznikajících při požárech. Z Obrázku č. 4 a č. 5 je patrné, že je vhodné zaměřit svou pozornost především na kategorii “Domácnosti a obytné domy“. Jak to tedy v případě této uvažované kategorie s hořlavými materiály je a kde spatřovat největší nebezpečí? Hořlavé materiály lze v zásadě z tohoto pohledu rozdělit do dvou charakteristických kategorií: 1. Materiály obsažené a tvořící stavební konstrukce. 2. Materiály obsažené v interiérových zařizovacích předmětech.

42

Jde-li o první uváděnou kategorii hořlavých materiálů je nutné uvážit následující skutečnosti: • Existuje jen poměrně omezené množství hořlavých materiálů, které se běžně využívají ve vlastních stavebních konstrukcích. • Existuje celá řada legislativních a normativních omezení a pravidel při jejich využívání. • Hořlavé materiály ve stavebních konstrukcích se používají rovněž i v jiných kategoriích objektů a přesto je z pohledu úmrtnosti alarmující především kategorie “Domácností a obytných domů“. V případě takto vedených úvah, je tedy bezesporu vhodnější soustředit svou pozornost směrem k druhé uvažované skupině materiálů. Tedy ke kategorii hořlavých materiálů obsažených v interiérových zařizovacích předmětech. Jak to tedy vypadá z tohoto pohledu a kde hledat odlišnosti ve vztahu k jednotlivým druhům objektů? Zásadní odlišnost u kategorie „Domácnosti a obytné domy“ lze bezesporu spatřovat ve velké kumulaci hořlavých materiálů a jejich značné různorodosti na dispozičně relativně malém prostoru. Současné zařízení bytů a domů obsahuje celou řadu předmětů denní potřeby, ale i předmětů, které jsou součástí vybavení bytů a obytných domů i z důvodu estetického. Podstatou převážné většiny těchto předmětů, ale i různých dalších předmětů denní potřeby jsou plastické hmoty (makromolekulární látky). Zmiňované materiály vynikají nejen z estetického hlediska, ale i snadností údržby a stálostí za běžných podmínek. Jejich chování se však za podmínek požáru výrazně mění. Teplem požáru se narušuje charakter makromolekuly, vazby se trhají a vznikají základní molekuly, které svými ve většině případů toxickými vlastnostmi ohrožují lidský život. Ve srovnání s klasickými materiály spočívá u plastů jejich nebezpečí zejména v tom, že je hoření plastů provázeno velmi horkým plamenem, intenzivním uvolňováním tepla a vznikem celé řady dráždivých, dusivých a především toxických produktů. Povaha a množství vznikajících produktů závisí na celé řadě faktorů. Mezi základní patří druh hořlavého materiálu (nejčastěji např. PVC, PUR, PA, PE apod.), charakter hoření, podmínky výměny vzduchu, množství uvolňovaného tepla a teplota při požáru. Všechny tyto zmiňované faktory výrazným způsobem ovlivňují charakter vznikajících produktů hoření. Pro jednoduchou demonstraci nebezpečí souvisejících s požáry plastů v domácnostech a obytných domech, uveďme nyní jednoduchý teoretický výpočet vzniku toxického prostředí v uvažovaném prostoru typického bytového domu. Výpočet je proveden pro místnost o rozměrech 5,5 x 5 x 2,7m (např. obývací pokoj nebo ložnice běžné domácnosti). Objem prázdné místnosti je 74,25m3 tj. 74 250 litrů. Za podmínek běžného užívání je vždy objem místnosti z části vyplněn předměty užitného a dekorativního charakteru jenž výrazně zvyšuje riziko pramenící z uvažovaného požáru. Z důvodu omezených možností tohoto článku je okruh uvažovaných materiálů omezen, pouze na v současnosti typického zástupce plastů v interiéru dnešních bytů, jimž je bezesporu „Polyamid PA“. Pro uváděný teoretický výpočet je uvažováno s množstvím 1kg tohoto materiálů. 43

Polyamidy PA (v bytech zejména koberce, záclony, potahy čalounění, prvky využívané v elektrotechnice a další) Základní jednotka makromolekuly má tvar: kde x má hodnotu 4 nebo 5 i více Předpokládejme, že jednotka makromolekuly má tvar:

Jednotka se skládá ze 6– ti uhlíků, 11- ti vodíků, 1 dusíku a 1 kyslíku. Má molekulovou hmotnost 113g.mol-1. Vycházíme-li z uvedeného předpokladu, makromolekula obsahuje: 63,7% uhlíku, 9,7% vodíku, 12,4% dusíku, 14,2% kyslíku. To znamená, že 1kg polyamidu poskytuje do oxidační reakce hoření 637g uhlíku, 97g vodíku, 124g dusíku a 142g kyslíku. Kdyby uhlík hořel dokonale, za vzniku pouze oxidu uhličitého CO2, vzniklo by ze 637g uhlíku 1189 litrů CO2. V praxi tomu tak není a uhlík se oxiduje (v závislosti na podmínkách reakce) na CO2 a CO. Předpokládejme, že vznik těchto látek bude v poměru 1 : 1, vzniklo by 594,5 litrů CO2, tj. 0,80% obj. CO2 v prázdné místnost a 594,5 litrů CO, tj. 0,80% obj. opět v prázdné místnosti. V zařízeném pokoji je objem prázdného prostoru menší, koncentrace sledovaných látek vyšší. Obsah CO2 v místnosti není z 1 kg polyamidu nebezpečný. Ovšem vznikající množství CO z pouhého 1 kg jmenované látky již překročilo smrtelnou dávku a to dvojnásobně! Dalším nebezpečným prvkem v makromolekule je dusík v zastoupení 12,4%. Předpokládejme, že požár má dostatečný přísun kyslíku a dusík zoxiduje na oxid dusičitý NO2. Z 1 kg polyamidu při požáru může vzniknout 99,2 l NO2 a toto množství v prázdném pokoji představuje 0,134% obj. NO2. Uvedené množství několikrát převyšuje smrtelnou dávku. Předpokládejme však, že pouze polovina množství dusíku zreaguje na NO2. Vzniká tak z 1 kg hořícího polyamidu 49,6 litrů NO2, tj. 0,067% obj.. I toto množství překračuje smrtelnou dávku. Druhá polovina dusíku se mění na velmi nebezpečné kyanové sloučeniny, případně stejně toxické aminy. Obě jmenované skupiny látek jsou za podmínek požáru v plynném skupenství. Výpočet jejich koncentrace je stejný, tzn. z 1 kg polyamidu jich vznikne 49,5 litrů, tj. v prostoru pokoje 0,067% obj. směsi prudce jedovatých aminů a kyanových sloučenin.

44

Vodík a kyslík z makromolekuly se při požáru mění na vodu, případně přítomný kyslík zvyšuje hořlavost v prostředí [7, 8, 10]. Závěr Proces hoření polymerních materiálů je velmi složitý mechanismus, který je provázen vznikem a zánikem celé řady různorodých meziproduktů. Při reakcích spojených s procesem hoření těchto materiálů je rozhodující složkou převážně vzdušný kyslík. Koncentrace kyslíku vždy značně ovlivňuje celý proces hoření i charakter a množství jednotlivých výsledných produktů. Posouzení požárního rizika polymerních materiálů v souvislosti s požáry v obytných a bytových domech je poměrně komplikované. Je však přinejmenším žádoucí uvědomovat si a zdůraznit rizika, která právě v souvislosti s požáry makromolekulárních materiálů existují. O to více jsou tato rizika aktuální právě v dnešní době, která je charakteristická neustálým růstem spotřeby a objemu produkce této kategorie materiálů. Použitá literatura [1] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2007. 112 číslo 3/2008. Praha: MV-generální ředitelství HZS ČR, 2008, Příloha časopisu 112, s. 1-40. ISSN 1213-7057. [2] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2008. 112 č. 3/2008. Praha: MV-generální ředitelství HZS ČR, 2008, Příloha časopisu 112, s. 1-40. ISSN 1213-7057. [3] JOHN R., R., HALL, Jr. FIRE IN THE U.S. AND THE UNITED KINGDOM. National Fire Protection Association, : Fire Analysis and Research Division National Fire Protection Association [online]. 2005, [cit. 2009-06-11], s. 1-14. Dostupný z WWW: < http://www.nfpa.org/assets/files/pdf/os.usvsuk.pdf >. [4] Statistická ročenka České republiky 2008 : 4. OBYVATELSTVO [online]. Aktualizováno dne: 3. 3. 2009 . Praha : Český statistický úřad, 2009, [cit. 2009-06-11]. Dostupný z WWW: < http://www.czso.cz/csu/2008edicniplan. nsf/kapitola/10n1-08-2008-0400 >. [5] Statistická ročenka České republiky 2008 : 2. ÚZEMÍ A PODNEBÍ [online]. Aktualizováno dne: 3. 3. 2009 . Praha : Český statistický úřad, 2009, [cit. 2009-06-11]. Dostupný z WWW: < http://www.czso.cz/csu/2008edicniplan. nsf/kapitola/10n1-08-2008-0200 >. [6] GANN, R. G., BABRAUSKAS, V., PEACOCK, R. D., Hall, J. R., Jr., Fire Conditions for Smoke Toxicity Measurement. Fire and Materials [online]. 1994, vol. 18, no. 3 [cit. 2009-06-11], s. 193-199. Dostupný z WWW: < http://www. fire.nist.gov/bfrlpubs/fire94/PDF/f94053.pdf >. ISSN 1099-1018. [7] MARHOLD, Josef. Přehled průmyslové toxikologie: organické látky. 1. vyd. Praha : Avicenum, 1986. 2 sv. (xxx, 760, x, 763-1700 s.). ISBN 80-201. [8] MLEZIVA, Josef, ŠŇUPÁREK, Jaromír. Polymery: výroba, struktura, vlastnosti a použití. 2. přeprac. vyd. Praha: Sobotáles, 2000. 537 s. ISBN 80-85920-72-7. 45

[9] BRADÁČOVÁ, Isabela, BITALA, Petr. Požáry v panelových bytových domech. In. Sborník příspěvků ze středoevropské Central European Energy Efficiency and Renewable Energy Sources Conference. Konference CEEERES 07, 22. a 23. 2. 2007 Výstaviště INCHEBA EXPO Praha. Energy Consulting České Budějovice, 2007, s. 3 – 5 [10] ORLÍKOVÁ, Kateřina, private communication, [2009-06-11].

46

Výpočetní odhady charakteristik hoření rozlitých hořlavých kapalin při požáru Ing. Petra Bursíková, Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO, Písková 42, Praha 4 - Modřany, 143 01 E-mail: [email protected] Abstrakt Příspěvek uvádí charakteristiky hoření hořlavých kapalin na pevném povrchu (pool fires): - hmotnostní rychlost odhořívání, - tepelný výkon požáru, - dobu trvání požáru, - výšku plamene, - teplotu plamene, - ekvivalentní průměr kaluže požáru, - a hustotu toku radiačního tepla od plamenů požáru. K nim uvádí možné způsoby jejich výpočetního odhadu s příklady. Klíčová slova rychlost vývinu tepla, doba trvání požáru, výška plamene, hustota toku radiačního tepla, hoření hořlavých kapalin na pevném povrchu Úvod Požár je charakterizován parametry požáru. Tyto parametry jsou ve většině případů časově závislé, nejsou konstantní. Při hodnocení podmínek, které byly příčinou vzniku požáru, nebo hodnocení působení požáru na konstrukce budov je obvykle používána špičková hodnota rychlosti hoření a maximální doba trvání požáru při této rychlosti hoření. V případech, kdy se posuzuje požární nebezpečí, jako například podmínky bezpečné pro přežití, šíření požáru na další objekty, nebo aktivace detektorů požáru, je nutné pracovat s časovou závislostí parametrů požáru. Tepelný výkon požáru (heat release rate) Obecně je průběh požáru charakterizován časovou závislostí rychlosti vývinu tepla neboli tepelným výkonem požáru. Časová závislost rychlosti vývinu tepla má specifický vzhled křivky [3], viz obr. č. 1.

47

Obr. č. 1: Časová závislost rychlosti vývinu tepla při požáru [3] Rychlost vývinu tepla není základní vlastnost paliva, a proto nemůže být spočítána ze základních materiálových vlastností. Je obvykle stanovována měřením. Nejběžnější metoda pro měření rychlosti vývinu tepla je kyslíková kalorimetrie. (ASTM E1354). Podstatou této metody je, že většina plynů, kapalin a pevných látek uvolňuje konstantní množství energie na jednotkové množství spotřebovaného kyslíku. Rychlost vývinu tepla je možné spočítat pomocí vztahu [1], [3]:

Q = m Δ H c ,ef

(1)

.

kde ∆Hc, ef je efektivní výhřevnost a m je rychlost hoření nebo hmotnostní rychlost odhořívání. Výpočet rychlosti vývinu tepla vypadá na první pohled velmi jednoduše. Avšak musíme znát hodnotu rychlosti hoření, která se získá měřením úbytku hmotnosti materiálu o známé hodnotě spalného tepla v průběhu hoření. Průměrná hodnota rychlosti hoření byla experimentálně určena a publikována pro řadu výrobků a materiálů, viz tab. č. 1. Rychlost hoření je možné dále určit při znalosti rychlosti hoření na jednotku plochy za jednotku času (kg/m2s) a horizontální hořící plochy paliva [1], [3]. (2) Q = m ′′ Δ H c ,ef A Zabetakis a Burgess (1961) odvodili vztah pro výpočet rychlosti vývinu tepla při hoření hořlavých kapalin na pevném povrchu („pool fires“) [8] za předpokladu, že rychlost hoření na jednotku plochy je závislá na průměru hořící oblasti paliva:

Q = m ′′ Δ H c ,ef ⎡⎣1 − exp (− k β D )⎤⎦ A

48

(3)

kde k je extinkční koeficient a β je korekce střední hodnoty délky světelného paprsku, v literatuře jsou uváděny jako jedna hodnota kβ. Tento vztah platí pro hoření hořlavých kapalin na pevném povrchu o průměru větším než 0,2 m. Pokud není plocha požáru kruhového průřezu, je možné určit efektivní průměr kaluže požáru podle vztahu [1], [3]: 1/2 ⎛ 4A ⎞ (4) D=⎜ ⎟ ⎝ π ⎠ Tab.č.1: Termochemické a empirické konstanty pro některá organická paliva [2] Materiál

Hmotnostní rychlost odhořívání m· ‫״‬ (kg/m2s)

Efektivní výhřevnost ∆Hc, ef (kJ/kg)

Hustota ρ (kg/m3)

Empirická konstanta kβ (m-1)

Butan

0,078

45700

573

2,7

Benzen

0,085

40100

874

2,7

Heptan

0,101

44600

675

1,1

Aceton

0,041

25800

791

1,9

Diethyléter

0,085

34200

714

0,7

Benzín

0,055

43700

740

2,1

Petrolej

0,039

43200

820

3,5

Nafta, těžká

0,035

39700

940 - 1000

1,7

Surová ropa

0,022 – 0,045

42500 - 42700

830-880

2,8

Doba trvání požáru (burning duration) Pro stanovený objem hořlavé kapaliny při hoření na pevném povrchu je možné stanovit dobu trvání požáru jako [1], [3]:

tb =

4V π D 2v

(5)

kde V je objem kapaliny, D je průměr požáru (m) a υ je objemová rychlost odhořívání (m3/(s.m2)). Při hoření hořlavých kapalin je spotřebováváno palivo, a tím se snižuje jeho výška. Objemová rychlost odhořívání neboli také regresní rychlost je definována jako objemová ztráta kapaliny na jednotku plochy povrchu za jednotku času [1], [3]: . m´´ (6) v= ρ

49

Výška plamene (flame height) Výška plamene je důležitý ukazatel nebezpečí požáru. Spolu s teplotou plamene jsou důležité parametry při posuzování možnosti vznícení okolních hořlavin. Výška plamene při hoření hořlavých kapalin na pevném povrchu byla vypočtena na základě řady experimentálních korelací. Například Heskestad (1995) odvodil následující vztah [6]:

H f = 0, 23 Q 2/5 − 1, 02 D

(7)

.

kde Q je rychlost vývinu tepla (kW) a D je průměr požáru (m). Tento výpočet je možné použít pro řadu paliv a v širokém rozmezí velikosti požáru. Další možnost výpočtu odvodil Thomas (1962) [7]: 0,61 ⎛ m ´´ ⎞ (8) H f = 42 D ⎜ ⎜ ρ gD ⎟⎟ ⎝ a ⎠ kde m· ‫״‬je rychlost hoření nebo hmotností rychlost odhořívání na jednotku plochy za jednotku času (kg/m2s), ρa je hustota okolního vzduchu a g je gravitační zrychlení (m/s). Teplota plamene (flame temperature) Teplota plamene není v každém místě stejná. Teplota v určitém bodě plamene hodně kolísá, obzvláště na okrajích plamene a na jeho špičce. Proto se uvádí jako teplota v ose plamene nebo jako průměrná teplota plamene, která se stanovuje měřením teploty v různých časech a v různých místech uvnitř plamene [3]. Další možností, jak vyjádřit teplotu plamene, je spočítat adiabatickou teplotu plamene. Tato teplota by mohla být teoreticky dosažena, kdyby při hoření nedocházelo k tepelným ztrátám. Množství energie nebo tepla uvolněné při hoření paliva a vzduchu je spalné teplo. Pokud by všechna tato energie uvolněná chemickou reakcí zvýšila teplotu produktů bez tepelných ztrát, byla by dosažena adiabatická teplota plamene, která představuje maximální teoretickou teplotu. V tabulce č. 2 jsou uvedeny adiabatické teploty plamene pro některá paliva. Tab. č. 2: Adiabatická teplota plamene [3] Palivo

Adiabatická teplota plamene (°C)

Metan

1173

Etan

1129

Acetylen

1281

Propan

2117

n-heptan

1419 50

Hustota toku radiačního tepla od plamenů požáru (radiant heat flux) Radiace od plamenů požáru je řízena teplotou plamenů a emisivitou. Hodnota emisivity popisuje, jak dobře horké plyny vyzařují tepelné záření. Hustota toku tepla je rychlost tepelného přechodu jednotkovou plochou, která je kolmá ke směru tepelného toku. Byla vyvinuta řada metod pro výpočet hustoty toku radiačního tepla od plamenů požáru k místu, které je umístěné mimo plameny. Jedním z modelů je radiační model pevného plamene (solid flame radiation model) [3]. Předpokládá, že požár může být, ale nemusí být, reprezentován hořením pevného tělesa jednoduchého geometrického tvaru, tepelná radiace je vyzařována z povrchu hořícího tělesa, a neviditelné plyny se nepodílí na radiaci. Hustota toku radiačního tepla od plamenů požáru na tělesa mimo plameny je možné spočítat podle následujícího vztahu (Beyler, 2002) [3]:

q´´= EF1→2

(9)

kde q·‫״‬je dopadající zářivý tepelný tok (kW/m2), E je průměrný zářivý výkon na povrchu plamene (kW/m2) a F1→2 je konfigurační faktor. Zářivý výkon je celkový radiační výkon opouštějící povrch požáru jednotkou plochy za jednotku času a lze ho spočítat podle vztahu [3]:

E = 58 (10−0,00823 D )

(10)

kde E je zářivý výkon plamene (kW/m2) a D je průměr požáru. Konfigurační faktor je čistě geometrická veličina. Je funkcí cílového místa, velikosti plamene (jeho výšky) a průměru plamene a jeho hodnota se pohybuje v rozmezí mezi 0 až 1. Pokud je cíl velmi blízko plamene, jeho hodnota je téměř jedna. Pro případ, že cílové místo je nad úrovní podlahy, se vypočítá podle níže uvedených vztahů (11) – (13) [3]: F1→2,V1 =

⎛ ⎛ h1 ⎞ h1 1 tan −1 ⎜ tan −1 ⎜ − ⎟ 2 ⎜ πS ⎝ S −1 ⎠ π S ⎝

kde

F1→2,V2 =

S=

(11)

2H f 1 h2 + s 2 + 1 2L , h1 = , A1 = 1 D D 2S

⎛ ⎛ h2 ⎞ h2 1 tan −1 ⎜ tan −1 ⎜ − ⎟ 2 ⎜ πS ⎝ S −1 ⎠ π S ⎝

kde

(S − 1) ⎞⎟ + A1h1 tan −1 ( A1 + 1)(S − 1) (S + 1) ⎠⎟ π S A12 − 1 ( A1 − 1)(S + 1)

(S − 1) ⎞⎟ + A2 h2 tan −1 ( A2 + 1)(S − 1) (S + 1) ⎠⎟ π S A22 − 1 ( A2 − 1)(S + 1)

2H f 2 h22 + s 2 + 1 2L S= , h2 = , A2 = D D 2S

51

(12)

kde L je vzdálenost od středu plamene k cíli (m), Hf je výška plamene (m) a D je průměr plamene (m).

F1→2,V = F1→2,Vi + F1→2,V2

(13)

Příklady výpočtů Před realizací požárních zkoušek je nutné provést prognózu maximálních teplot, které mohou být ve zkušebním objektu dosaženy. Maximální teploty a teplotní profily lze simulovat pomocí matematických požárních modelů. Jeden z nejdůležitějších vstupních parametrů při matematickém modelování požárů je výkon požáru. Výše uvedené výpočetní vztahy č. 1 -3 ukazují způsob, jak hodnotu výkonu odhadnout. Na podzim roku 2009 byly provedeny požární zkoušky v Modřanském cukrovaru v Praze [4]. Jedna ze zkoušek byla požár rozlité hořlavé kapaliny, kterou bylo simulováno hoření n-heptanu. Heptan byl zapálen v kovové nádobě o průměru 340 mm a výšce stěny 100 mm a umístěn ve zkušební místnosti. Za předpokladu, že hořlavá kapalina hoří na pevném povrchu za dostatečného přístupu kyslíku. Zanedbáme-li při popisu požáru fázi rozvoje požáru, protože při zapálení hořlavých kapalin se požár rozvine velmi rychle, a proto je tedy reálné předpokládat, že je dosaženo okamžitě maximální hodnoty rychlosti vývinu tepla. Je možné podle vztahu č. 3 a publikovaných hodnot termochemických a empirických konstant odhadnout maximální hodnotu výkonu. Tato hodnota byla vypočtena v případě výše uvedené požární zkoušky (Q·max = 127,55 kW) a použita při prvních simulacích požárů pomocí matematického požárního modelu Smartfire [5]. Byly vypočteny i doba trvání požáru a výška plamene podle Heskestada a Thomase, viz obr. č. 2.

Obr. č. 2: Příklad výpočtu v excelu 52

V tabulce č. 3 jsou porovnané naměřené a vypočtené hodnoty vybraných charakteristik požáru. Vypočtené hodnoty výkonu požáru jsou v řešeném příkladu vyšší než hodnoty zjištěné při experimentech, doba požáru je kratší u vypočtené hodnoty v porovnání s tím, jak dlouho skutečně probíhala požární zkouška. Výška plamene vypočtená podle Heskestada je téměř totožná s experimentální hodnotou a výpočet podle Thomase udává hodnotu vyšší. Vypočtená hodnota hustoty toku radiačního tepla je vyšší než naměřená radiometry při požární zkoušce. Tyto rozdíly mezi vypočtenými a naměřenými hodnotami lze vysvětlit tím, že při požáru hořlavé kapaliny docházelo k tzv. pulzování plamene, což bylo způsobeno tím, že se vzrůstajícím časem se zvětšovala vzdálenost mezi okrajem nádoby, ve které byla umístěna hořlavá kapalina, a hladinou hořlavé kapaliny a tím nebyl zajištěn rovnoměrný přísun kyslíku. Tab. č. 3: Vypočtené a experimentální hodnoty rychlosti vývinu tepla, doby trvání požáru, výšky plamene a hustoty toku radiačního tepla Veličina

Rychlost vývinu tepla Q· Doba trvání požáru tb Výška plamene Hf Hustota toku radiačního tepla q ·‫״‬

Vypočtená hodnota Experimentální hodnota 127,55 kW

90 kW

8,4 min

22 min

1,25 m (Heskestad) 2,21 m (Thomas) 6,2 kW/m2

1,2 m 2,8 kW/m2

Závěr Výkon požáru, doba trvání požáru a výška plamene jsou parametry požáru, které pomáhají při plánování požárních zkoušek, při hodnocení požárního nebezpečí, aby bylo možné představit si velikost a intenzitu požáru. Pro praktickou aplikaci a usnadnění zrychlení výpočtu je vhodné si vypracovat algoritmus výpočtu v excelovské tabulce. Literatura [1] BABRAUSKAS, V., Ignition Handbook, Fire Science Publishers, Issaquah USA 2003. [2] BABRAUSKAS, V., Estimating Large Pool Fire Burning Rates, Fire Technology, 19, 1983. [3] COTE A. et al. Fire Protection Handbook. Massachusetts, NFPA, 2003. [4] DVOŘÁK, O. a kol., Zpráva o výsledcích požárních zkoušek v Modřanském Cukrovaru, 2008. [5] DVOŘÁK, O. a kol., Vývoj a validace požárních modelů pro stanovení vývinu/ šíření tepla a kouře, toxických plynů, tlakových vln pro simulaci/interpretaci 53

scénářů požárů/výbuchů a jejich ničivých účinků. Dílčí výzkumná zpráva výzkumného projektu č. VD20062010A07. Praha: MV-GŘ HZS ČR-TÚPO, 2009. [6] HESKESTAD G., Luminous Heights and Turbulent Diffusion Flames, Fire Safety Journal, 5, pp. 103–108, 1983. [7] THOMAS, P.H., The size of Flames from Natural Fires, Nine symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, pp. 844-859, 1962. [8] ZABETAKIS, M.G. and BURGESS D.S., Research on Hazards Associated with the Production of and Handling of Liquid Hydrogen, U.S. Bureau of Mines Report, RI 5705, 1961.

54

Plynné hasiace médiá a ich využitie v stabilných hasiacich zariadeniach Ing. Iveta Coneva, PhD. Katedra požiarneho inžinierstva, Fakulta špeciálneho inžinierstva, Žilinská univerzita v Žiline, ul. 1. mája 32, 010 26 Žilina E-mail: [email protected] Abstrakt Stabilné hasiace zariadenia poskytujú dobré možnosti na znižovanie požiarneho nebezpečenstva a rizika v uzavretom, obmedzenom priestore s cieľom uchrániť ohrozené osoby a materiálne hodnoty. Využitie inertných plynov a plynných zmesí s určujúcim fyzikálnym alebo chemickým mechanizmom hasenia v stabilných hasiacich zariadeniach nachádza uplatnenie pri ochrane rôznych technológií, objektov a priestorov. Kľúčové slová inertný plyn, chemický plyn, stabilné hasiace zariadenie, Inergen, Argonite, oxid uhličitý, FM200, Novec TM 1230 Úvod Stabilné hasiace zariadenia a polostabilné hasiace zariadenia sú podľa zákona č. 314/2001 Z.z. o ochrane pred požiarmi definované ako požiarnotechnické zariadenia. K požiarnotechnickým zariadeniam prináležia aj hasiace prístroje, zariadenia na odvod tepla a splodín horenia, elektrická požiarna signalizácia, zariadenie na hasenie iskier v pneumatických dopravníkoch a požiarne uzávery [1]. Systém SHZ je schopný začať s likvidáciou požiaru už v prvej fáze - iniciácií -vzniku požiaru, kedy je ešte rozsah škôd zanedbateľný. SHZ je schopné automaticky zabezpečiť okamžité hasenie, na rozdiel od mobilnej techniky, pretože je pevne zabudované v chránenom objekte [2,3,5]. Stabilné hasiace zariadenie Stabilné hasiace zariadenie (SHZ) je hasiace zariadenie, ktoré obsahuje stabilný zdroj hasiacej látky, rozvodné potrubie, vypúšťaciu armatúru, spúšťací mechanizmus a signalizačné zariadenie [3]. Polostabilné hasiace zariadenie je hasiace zariadenie, ktoré obsahuje rozvodné potrubie s armatúrou na pripojenie hasičskej techniky a vypúšťaciu armatúru; dodávku hasiacej látky zabezpečuje mobilná hasiaca technika. Dané zariadenie musí požiar uhasiť alebo uviesť pod kontrolu, do činnosti sa uvádza ručne [3].

55

Stabilné hasiace zariadenia sú vhodné na ochranu rôznych technológií, objektov a priestorov. Kvalitné projektovanie, montáž a celková realizácia SHZ umožňuje včasný zásah v prípade vzniku požiaru v chránenom priestore. Stabilné hasiace zariadenie na objemové hasenie alebo polostabilné hasiace zariadenie na objemové hasenie je hasiace zariadenie, ktoré má v chránenom priestore vypúšťacie armatúry usporiadané tak, aby sa udržiavala hasiaca koncentrácia vypúšťanej hasiacej látky [3]. Chránený priestor je technologické zariadenie, priestor, miestnosť alebo objekt, v ktorom sú umiestnené vypúšťacie armatúry (zariadenie, ktorým sa dodáva hasiaca látka do chráneného priestoru) [3]. Stabilné hasiace zariadenie musí byť schopné dodávať potrebné množstvo hasiacej látky počas nevyhnutnej prevádzkovej doby. Funkčné stabilné hasiace zariadenie musí byť akcieschopné [3-6]: - lokalizovať a likvidovať v začiatočnom štádiu iniciácie požiar, - umožniť detekciu vznikajúceho požiaru (v prípade autonómneho systému), zaistiť prenos informácií o vzniku požiaru resp. o uvedení do prevádzky (spustení) SHZ na dopredu určenom mieste, - sprostredkovať pomocnú funkciu najmä vypnutím a zapnutím iného požiarnotechnického zariadenia, vetracieho zariadenia, odsávacieho ventilátora, čerpadla, dopravníka, vykurovacieho zariadenia, klapky, uzáveru, technologického zariadenia a uzavretia požiarneho uzáveru, - zjednodušiť a uľahčiť zásah hasičským jednotkám, - znížiť rozsah materiálnych škôd (projektovanie a realizácia SHZ uskutočniť takým spôsobom, aby nebolo príčinou vzniku druhotných škôd), - znížiť tepelné zaťaženie v ohrozenom priestore. Stabilné hasiace zariadenie musí požiar uhasiť alebo uviesť pod kontrolu, signalizovať svoju činnosť a vykonať pomocnú funkciu, musí byť vyhotovené tak, aby zabezpečovalo automatické aj ručné spúšťanie; to neplatí pre sprinklerové stabilné hasiace zariadenie a stabilné hasiace zariadenie, ktoré sa uvádza do činnosti priamym pôsobením tepla na vypúšťaciu armatúru. Stabilné hasiace zariadenie na lokálne hasenie v chránenom priestore, ktorý je pod dohľadom obsluhy technologického zariadenia, nemusí mať automatické spúšťanie. Vlastnosti SHZ musia byť určené v technickej norme, osobitnom predpise (zákony č. 90/1998 Z.z. a č.264/1999 Z z.), vlastnosti, ktoré neurčuje technická norma alebo technická špecifikácia, má za povinnosť určiť výrobca SHZ. Stabilné hasiace zariadenie musí byť vyhotovené z materiálov, ktoré odolávajú vplyvom prostredia, v ktorom je stabilné hasiace zariadenie umiestnené, alebo musí mať zodpovedajúcu povrchovú úpravu. Prvky a časti stabilného hasiaceho zariadenia, ktoré prichádzajú do styku s hasiacou látkou, musia byť odolné voči jej vplyvom. Musí byť vyhotovené tak, aby bol umožnený prístup na údržbu a demontáž. jeho častí určených na výmenu [3]. Jednotlivé armatúry stabilného hasiaceho zariadenia musia byť vyhotovené tak, aby vykazovali 56

požadovanú tesnosť, pevnosť a aby odolávali vibrácii a tlaku hasiacej látky. Musia byť voľne prístupné a zabezpečené proti zneužitiu. Rozvodné potrubie musí byť bezpečne upevnené s príslušnou vôľou na dilatáciu a musí byť umiestnené tak, aby sa minimalizovalo vystavenie účinkom požiaru, mechanického poškodenia, chemického poškodenia alebo iného poškodenia. Ak môže nastať výbuch v chránenom priestore, rozvodné potrubie musí visieť na držiakoch, ktoré sú skonštruované tak, aby tlmili možné účinky nárazov [3]. Hasiace zariadenia podľa druhu hasiaceho médiá sa rozdeľujú na [4- 6]: - vodné, - penové, - plynové a halónové, - práškové, - kombinované. Plynové stabilné hasiace zariadenie Plynové stabilné hasiace zariadenie je štandardné samočinné zariadenie, ktorého súčasťou je hasiaca a detekčná časť a elektrické spúšťacie a oneskorovacie zariadenie. Spolu musia tvoriť jeden integrálny celok. Detekčná časť má hlavne za účel aktivovať hasiace zariadene na základe hlásenia minimálne dvoch hlásičov. Súčasťou plynového SHZ sú ďalej poplachové zvukové a svetelné zariadenia. K dosiahnutiu požadovanej úrovne ochrany zdravia osôb sa používa oneskorovacie zariadenie, blokovacie neelektrické zariadenie a stop tlačidlo [5]. Plynové hasiace zariadenia sa podľa druhu hasiva triedia na [6,7] : - CO2, - inertné plyny ako argón, dusík a ich zmesi ako Argonite alebo Inergen, - halónové náhrady : - halogénové uhľovodíky typu HFC, napr. hasivo HFC-227ea (FM 200), - hasivá na báze ketónov, napr. FK-5-1-12 (NOVEC). Podľa aplikácie sú plynové zariadenia [4-7]: - zaplavovacie , - lokálne. Podľa počtu chránených úsekov sa plynové hasiace zariadenia delia na [7]: - jednozónové, - viaczónové.

57

Podľa tlaku v zásobníkoch sa delia na [7]: - vysokotlakové, - nízkotlakové. Plynové SHZ sú určené k likvidácií požiarov horľavých látok vyskytujúcich sa vo vnútri chránených objektov, v priestoroch múzeí, archívoch, káblových tuneloch a v priestoroch, kde sa nachádzajú najrôznejšie elektrické zariadenia pod napätím. Plynové SHZ chránia objekty, v ktorých je veľmi dôležité, aby daná hasiaca látka spôsobila čo najmenšie materiálne škody. Inštalujú sa najmä v miestach, kde by bolo nemožné nasadiť SHZ s iným druhom hasiacej látky. Využíva sa zrieďovací efekt prírodných plynov: oxidu uhličitého-CO2, dusíka-N2, argónu-Ar a zmesi prírodných plynov INERGENu-(52 % N2 + 40 % Ar + 8 % CO2) a ARGONITu-(50 % N2 + 50 % Ar) a chemický mechanizmus hasenia hasiacich plynov-náhrad halónov (halogenizovaných uhľovodíkov): najmä FM-200 (heptafluórpropán-CF3CHFCF3), FE-36 (hexafluórpropán-CF3CH2CF3), FE-25 (pentafluóretán- CHF2CF3) a NOVEC 1230 (fluórovaný ketón-CF3 CF2C(O)CF(CF3)2 [2-8]. Navrhovanie plynových SHZ patrí k jedným z najzložitejších. Projektant musí predovšetkým vybrať pre danú aplikáciu vhodnú hasiacu látku, ktorá musí spĺňať rôzne aj ekologické kritériá. Na základe adresného návrhu je zároveň nutné riešiť ochranu zdravia osôb v chránenom priestore - úseku, tlakovú bezpečnosť a hasiacu účinnosť. Projektant sa musí zaoberať riešením ochrany proti podtlaku a pretlaku v súvislosti so zaplavením chráneného úseku plynom. Ak by sa vzniknutý pretlak neeliminoval pretlakovými klapkami pri aplikácií prírodných inertných a chemických plynov, mohol by spôsobiť vážne poškodenie objektu. Dôležité je tiež dôsledné dodržanie normatívnych požiadaviek stanovujúcich doby k dosiahnutiu a udržaniu stanovenej hasiacej koncentrácie v chránenom úseku [5,6,9]. Problematika plynových stabilných hasiacich zariadení a ich hasiacich látok je rozpracovaná aj v rôznych európskych smerniciach (Smernica Rady 89/106/EHS z 21.12.1988, normatívnych dokumentoch EN 1991-1-2, EN 15004-1, EN 12094-1 až 20, ISO 14520-1 a 10 až 15, STN ISO 6183) ktoré boli zapracované na Slovensku v slovenských technických normách. Medzinárodný technický predpis ISO 14520-1 a 10 až 15 (Gaseous Fire Extinguishing systems), (a jeho posledné revízie 20052006) je normatívny dokument pre navrhovanie, montáž a údržbu plynových SHZ, kde sa stanovujú fyzikálne, chemické vlastnosti a ekologické požiadavky na hasiace látky a ich kategorizácia. V tabuľke 1 sú uvedené hasiace plyny, ich obchodné názvy, chemické vzorce a názvy a oddiel normy ISO 14520, ktorá sa zaoberá daným plynom [3,5,6,10]. Dokumenty, ktoré sa zaoberajú plynovými hasiacimi zariadeniami sú aj: NFPA 2001(National Fire Protection Association – Veľká Británia), VdS 2381, CEA 4045 (Comité Eurepeen des assurances), VdS 2380, CEA 4008, VdS 2393, CEA 4007 [5,6,11].

58

Vybraté hasiace plynné látky v SHZ V plynných hasiacich zariadeniach sa používajú nasledovné inertné prírodné plyny ako hasiace látky: oxid uhličitý, dusík, argón a zmesi prírodných plynov Inergen a Argonite. Určujúci hasiaci účinok inertných plynov je fyzikálny, založený na zrieďovacom efekte, inertizácií prostredia, pričom sa chránený priestor zaplaví inertným plynom a dochádza k znižovaniu koncentrácie kyslíka pod 15 obj. %. V halónových hasiacich zariadeniach sa v súčasnosti používajú chemické plyny (a zmesi plynov) tzv. halónové náhrady III. kategórie (halogenizovanýchfluorizovaných uhľovodíkov): najmä FM-200, FE-36, FE-25 a NOVEC-1230 [28,14], ktoré majú určujúci chemický mechanizmus hasenia (znižovanie reakčných rýchlostí ako dôsledok chemických reakcií s voľnými radikálmi rozkladajúcej sa horľavej látky). Hasenie je sprevádzané aj doplňujúcimi účinkami, chladiacim a zrieďovacím. Tabuľka 1 Prehľad hasiacich látok podľa ISO 14520-1:2006 [10] Hasiaca látka

Chemický vzorec

Chemický názov

Příklad obchodného názvu

ISO

CF3I

CF3I

Trifluóriód metán

Triodide

ISO 14520-2

FK-5-1-12

CF3CF2C(0)CF(CF3)2 Fluórovaný ketón

NOVEC 1230

ISO 14520-5

HCFC Blend A*)

Zmes A

NAF S-III ISO 14520-6

HCFC-123 CHCl2CF3 HCFC-22 CHClF2 HCFC-124 CHClFCF3

Dichlórtrifluóretán Chlórdifluórmetán Chlórtetrafluóretán

HFC 125

CHF2CF3

Pentafluóretán

FE 25

ISO 14520-8

HFC227ea

CF3CHFCF3

Heptafluórpropán

FM 200

ISO 14520-9

HFC 23

CHF3

Trifluórmetán

FE

13

ISO 14520-10

HFC 236fa CF3CH2CF3

Hexafluórpropán

FE

36

ISO 14520-11

IG-01

Ar

Argón

Argonite

ISO 14520-12

IG-100

N2

Dusík

Nitrogén

ISO 14520-13

IG-55

N2, Ar

(dusík 50 %,argón 50 %)

Argotec

ISO 14520-14

IG-541

N2, Ar, CO2

(dusík 52 %, argón 40 %, oxid uhličitý 8 %)

Inergen

ISO 14520-15

59

Charakteristika niektorých inertných prírodných plynov používaných v SHZ Oxid uhličitý (CO2) je bezfarebný plyn bez farby a zápachu, dobre rozpustný vo vode, nie je príliš reaktívny a je nehorľavý. Vzniká ako konečný produkt oxidácie (horenia) uhlíka (organických látok) za dostatočného prístupu kyslíka. Plynný oxid uhličitý je 1,5 krát ťažší ako vzduch (má hustotu 1,98 [kg.m-3]), vzniká pri každom požiari, ale jeho koncentrácia málokedy presiahne hodnotu 1 – 2 obj. %. Pri vdýchnutí väčšieho množstva pôsobí štipľavo a vytvára kyslú chuť (reaguje so slinami na slizniciach za vzniku slabého roztoku kyseliny uhličitej). Oxid uhličitý sa dá ľahko skvapalniť (skladuje sa v tlakových nádobách pod tlakom až 16 MPa). Kvapalný existuje len za tlaku vyššieho ako je 500 kPa (5-násobok atmosférického tlaku) [2-6,8]. Pri vypúšťaní sa ochladzuje, pričom asi 20 % sa mení na tuhú fázu, tzv. suchý ľad o teplote -78,5˚C (bod varu). Suchý ľad („sneh“), ak nie je vzduchotesne uzatvorený, veľmi rýchlo sublimuje - vzniká plynný CO2, zvyšných 80 % sa mení priamo na plynnú fázu. Hasiaci účinok oxidu uhličitého je založený na princípe zrieďovania koncentrácie kyslíka, ktorý je prítomný v horľavom súbore. Hasiaci efekt sublimačným ochladzovaním (sublimačné teplo 537,6 KJ/kg) je zanedbateľný. Za normálneho tlaku a teploty 20 °C 1 kg CO2 sa splyní na 550 l, ktoré je všeobecne dostatočné na uhasenie požiaru v priestore 1 m3 plameňového horenia, pričom sa dosiahne približne 50 % hasiacej koncentrácie. Rôzne horľavé látky môžu mať rôzne hodnoty hasiacej koncentrácie. Na dosiahnutie dostatočného hasiaceho efektu je potrebné, aby koncentrácia kyslíka klesla najmenej na 15 obj. %, čo zodpovedá približne 30 obj. % CO2. Oxid uhličitý sa používa predovšetkým na hasenie požiarov triedy B a C a účinný zrieďovací resp. dusivý efekt sa uplatňuje v uzavretých priestoroch [2-6,8]. Obmedzenia a negatíva použitia oxidu uhličitého Využitie oxidu uhličitého je limitované jeho malým chladiacim efektom. Neúčinný je taktiež pri hasení požiarov horľavých látok, ktoré majú sklon k žeraveniu (dreva, papiera a textilu), materiálov a chemikálií obsahujúcich kyslík, materiálov a chemikálií reagujúcich s CO2 (napr.: alkalických kovov, horčíka, zinku a ich zliatin, hydridov kovov, vodíka, uhlíka, žeravého uhlia, rozžeraveného železa a iných). Hasenie vo voľnom priestore je neefektívne (rýchlo sa rozptýli), pretože sa len ťažko dosahuje účinná hasiaca koncentrácia väčšia ako 30 obj. % (často je nutná aj 50 obj. %). Takáto koncentrácia v uzavretých priestoroch je pre personál nebezpečná. CO2 je nutné skladovania v tlakových nádobách, ktoré zaberajú veľký objem (priestor), pretože sa pri vysokých teplotách silne rozpína. Pri expanzii CO2 hrozí nebezpečenstvo vzniku elektrostatického náboja, ktorý sa vybíja vo forme zápalných iskier. Nie je vhodný na hasenie požiarov horľavých kvapalín s vysokou teplotou vzplanutia, pre nedostatočný chladiaci účinok. Oxid uhličitý má negatívny vplyv na životné prostredie, pretože je skleníkovým plynom (ODP = 0, GWP = 80, AL = je približne 50-200 rokov, LC50 = nie je uvedené [15,16], NOAEL = nie je uvedené, LOAEL = nie je uvedené) [2-6,8]. 60

Toxikologické vlastnosti CO2 a jeho vplyv na ľudský organizmus Oxid uhličitý má ľahké dráždivé vlastnosti. Pri jeho vdychovaní je jeho dráždivý účinok na dýchacie orgány zanedbateľný oproti hlavnému účinku, ktorým je prehlbovanie a zrýchľovanie dychu. Pri nízkych koncentráciách má pri dlhodobom vdychovaní slabý narkotický účinok prejavujúci sa znížením kyslíkovej spotreby organizmu, ale hlavný účinok oxidu uhličitého je v tom, že spôsobuje smrť udusením, pričom sám je veľmi málo toxický (tab.2). Pri vysokých koncentráciách spôsobuje CO2 smrť udusením, vzhľadom na to, že rastie jeho parciálny tlak v pľúcach oproti vydychovanému CO2. Vyššie koncentrácie kyslíka pôsobia nepríjemne a objavujú sa dýchacie ťažkosti a narkotický efekt (nad 5-6 obj. %) [2-6,8]. Tabuľka 2 Účinok oxidu uhličitého na ľudský organizmus [2, 4] Koncentrácia CO2 vo vzduchu [obj. %]

Účinok CO2 na ľudský organizmus

2

dýchanie sa prehlbuje ( nebezpečenstvo prieniku iných jedov do organizmu)

3

dýchanie je dvojnásobné, prejavy nevoľnosti

4

dýchanie je trojnásobné, bolesti hlavy, hučanie v ušiach, podráždenie slizníc očí a dýchacích ciest, pálivý pocit na prsiach, silné potenie, bušenie srdca, vzostup krvného tlaku

5

dýchanie je štvornásobné, silná nevoľnosť, strach, silné bolesti hlavy a búšenie srdca

7 až 10

silné dýchacie problémy, mdloby, závraty, zmätenosť, kŕče, zmodranie pokožky, zástava dýchania

10

najmenšia zaznamenaná koncentrácia, ktorá zaznamenala smrť u osoby udusením

15

bezvedomie, mdloby, tuhosť svalstva,triaška

> 20

kŕče, bezvedomie v krátkom čase, okamžitý narkotický účinok, po pár minútach smrť

SHZ CO2 majú pre zaplavovacie (objemové) hasenie dobu hasenia zvolenú na 60 s, v chránenom priestore sa musí hasiaca koncentrácia dosiahnuť do 120 s. Pre lokálne hasenie sa musí hasiaca koncentrácia dosiahnuť od 30 s. do 60 s. v závislosti od množstva hasiacej látky. V praxi sa používa koncentrácia oxidu uhličitého 30 obj. % alebo vyššia až 50 obj. % v stabilných hasiacich systémoch s úplným zaplavovaním. Podobne vysoké koncentrácie sa môžu nachádzať v blízkosti dýz ručných hasiacich prístrojov alebo lokálnych hasiacich systémov. Takéto koncentrácie sú veľmi nebezpečné, preto pri použití CO2 ako hasiaceho médiá v uzavretých priestoroch alebo 61

v miestnostiach s malým objemom, je potrebné zachovať opatrnosť najmä v nízko položených miestach (je ťažší ako vzduch) [2-6, 8]. Osoby, ktoré sa nadýchali oxidu uhličitého, musia ihneď dané prostredie opustiť, v prípadoch nadmernej expozície je vždy potrebné vyhľadať lekársku pomoc [4]. Oxid uhličitý ako hasiace médium v SHZ Stabilné hasiace zariadenia na oxid uhličitý sú vhodné k haseniu väčších požiarov horľavých látok umiestnených pokiaľ možno v uzatvorených priestoroch. Inštalujú sa do priestorov galérií, múzeí, archívov, elektrického zariadenia pod napätím, do vodných a tepelných elektrární na ochranu generátorov, transformátorov, olejových hospodárstiev a rozvodní, do chemických prevádzok ako je výroby liečiv, umelých hmôt, farieb a lakov, na lode pre ochranu strojovní, nákladových priestorov a zásob pohonných hmôt a do priemyslových podnikov pre ochranu lakovní kaliarní, skúšobní laboratórií, sušiarní, skladov pohonných hmôt, skladov - síl poľnohospodárskych a potravinárskych produktov (spoločne s dusíkom) a iných horľavín [2-6,8]. Určujúcim faktorom na stanovenie požadovaného množstva CO2 je objem miestnosti (uzavretého priestoru), ktorý sa má chrániť, z ktorého sa odpočítavajú len pevné konštrukčné prvky, ako sú základy, stĺpy, nosníky a pod. Zohľadňujú sa rozmery miestnosti, materiál, ktorý sa má chrániť, osobitné nebezpečenstvo, otvory, ktoré nie je možné uzatvoriť (v podlahe nesmú byť), vetracie systémy, ktoré nie je možné vypnúť a uzatvoriť [4]. Inergen je zmes plynov 50 % dusíka, 42 % argónu a 8 % oxidu uhličitého ( vlhkosť max 0,005 %), ktorý má široké uplatnenie na ochranu pred požiarmi uzavretých priestoroch, kde pracujú ľudia, lebo dokáže stimulovať dýchanie. CO2 podporuje dýchanie pri poklese obsahu kyslíka pod 15 % a tým zaisťuje ochranu osôb, ktoré by aj napriek všetkým realizovaným opatrení, zostali v tomto priestore [2,4,6]. Inergen je inertná zmes plynov, nehorľavá, bezfarebná, bez zápachu, po uvoľnení nepoškodzuje životné prostredie (ODP - potenciál odčerpania ozónu = 0, GWP – potenciál globálneho otepľovania Zeme =0, AL – doba životnosti v atmosfére = neuvádza sa, LC50 – letálna koncentrácia, ide o koncentráciu látky vo vzduchu, pri ktorej uhynie 50 % testovaných živočíchov v priebehu stanovenej expozície, najčastejšie počas 2 h alebo 4 h, LC50 = neuvádza sa ppm obj. (4 hod) [15,16], NOAEL = 43 obj. %, LOAEL = 52 obj. %), nemá žiadne korózne vlastnosti. Pri jeho nasadení neznižuje viditeľnosť, vypustením nevzniká kondenzácia vodných pár, dokonca znižuje vzdušnú vlhkosť, pričom pokles teploty pri zásahu je maximálne o 5 °C a súčasne nevznikajú jedovaté zlúčeniny. Zaručuje čisté uhasenie požiaru bez následných škôd spôsobených hasiacou látkou. Je ťažší ako vzduch a preto zostává po vypustení dlho v uzatvorenom priestore. Hustota Inergenu pri teplote 15°C je 1,4236 kg/m3 [2,4,6]. Inergen sa skladuje v plynnom skupenstve pri tlaku 200 a 300 bar v oceľových tlakových fľašiach. Tlakové fľaše je možné umiestniť vertikálne aj horizontálne. Stanica s fľašami môže byť priamo v chránenom priestore alebo sa môže umiestniť až 100 m od chránených priestorov, pretože v potrubí počas vypúšťania vznikajú iba minimálne straty plynu a času (pri 100 m je to približne 1s). 62

Fľaše musia byť ukotvené [12]. Pre kalkuláciu potrebného množstva hasiaceho plynu na ochranu chráneného priestoru sa používa výpočtový program podľa ISO 14520. Obsah kyslíka po vypustení hasiva Inergen do chráneného priestoru bude v rozmedzí min. 10 obj. % - max. 12,5 obj.% pri dosiahnutí hasiacej koncentrácie 40 obj. %. SHZ s Inergenom je takmer identické ako SHZ CO2 a využíva sa na ochranu a hasenie požiarov: v miestnostiach s výpočtovou technikou, telekomunikačných miestnostiach, dozorných a riadiacich miestnostiach, ovládacích a spínacích zariadení, turbín, archívov, múzeí, leteckých simulátorov, lokomotív, laboratóriách, lakovacích kabín [2,4,6]. Charakteristika niektorých chemických plynov používaných v SHZ FM-200 (CF3CHFCF3 - heptafluórpropán) je hasiaca látka, halónová alternatíva III. kategórie (HCFC), chemicky hasiaci plyn, fluórderivát uhľovodíka, ktorý ma určujúci chemický, radikálový mechanizmus hasenia a druhotným hasiacim efektom je ochladzovanie a zrieďovanie (znižuje sa koncentrácia kyslíka v priestore) . Hasiaca koncentrácia sa pohybuje od 7,5 do 10 obj. %, ODP = 0, sekundárna toxicita je pomerne vysoká LC50 = 800 000 ppm obj. ( 4 hod), produkty rozkladu vznikajúce pri horení sú toxické – ide najmä o fluorovodík a kyselinu fluorovodíkovú [15,16], GWP = 2,9, AL = 41 rokov, NOAEL = 9 obj. %, LOAEL = 10,5 obj. %. FM-200 je účinná na triedy požiarov A, B a C, najmä na zabezpečenie a hasenie objektov s aktívnym elektrotechnickým systémom, kde sú prítomní ľudia a veľké materiálne hodnoty. Má relatívne vysoký bod varu (- 16,4 oC v porovnaní s CO2), čo umožňuje znížiť nebezpečenstvo tepelného šoku citlivých elektronických zariadení a zároveň nezanecháva zvyšky na ňom. Je schopný uhasiť aj skryté požiare v zložitých zariadeniach a priestoroch. Vypúšťací čas skvapalnenej hasiacej látky FM-200 zo SHZ nesmie prekročiť 10 s., pre neskvapalnenú hasiacu látku 60 s. Udržiavací čas FM-200 v priestore musí byť minimálne 10 minút, aby požadovaná hasiaca koncentrácia uhasila požiar. SHZ s FM-200 sa navrhuje s centrálnou zásobou hasiacej látky, ktorá je umiestnená v tlakových nádobách, ich počet a hmotnosť závisia od veľkosti chráneného priestoru. SHZ je vhodné použiť všade tam, kde je možné zabezpečiť evakuáciu personálu v časovom intervale do 60 sekúnd (zohľadňujú sa hodnoty NOAEL a LOAEL). FM-200 je vhodné použiť na hasenie raketovej a vojenskej techniky, leteckej, námornej a pozemnej dopravy, prevádzok chemického, petrochemického a potravinárskeho priemyslu, výrobných procesov s nebezpečenstvom výbuchu, počítačovej techniky, telekomunikačných miestností, spojovacích zariadení, peňažných ústavov, uzavretých výrobných liniek, knižníc, archívov, múzeí, leteckých simulátorov. Hasiaca látka nie je vhodná na hasenie požiarov tlejúcich látok (uhlia, dreva, textilu), ľahkých kovov a ich zliatin, tesných a zle vetraných miestností (pivnice, bunkre, bane) [2,4-6,13,14]. NOVEC-1230 (CF3CF2C(0)CF(CF3)2 – fluórovaný ketón) je hasiaca látka, halónová alternatíva III. kategórie, za štandardných podmienok je v kvapalnom skupenstve (bod varu má 49,2 oC), využíva sa ako chemicky hasiaci plyn, ktorý ma určujúci chemický, radikálový mechanizmus hasenia a druhotným hasiacim efektom 63

je ochladzovanie a zrieďovanie (znižuje sa koncentrácia kyslíka v priestore). Hasiaca koncentrácia sa pohybuje od 5 do 6 obj. %, ODP = 0, sekundárna toxicita je LC50 = 500 000 ppm obj. (po 30 min.), produkty rozkladu vznikajúce pri horení sú taktiež toxické - ide najmä o fluorovodík a kyselinu fluorovodíkovú (ich tvorba nie je vyššia ako pri FM-200) [15,16], GWP = 1, AL = 5 dní, NOAEL = 10 obj. %, LOAEL > 10 obj. %. Hasiaca látka Novec-1230 má nižšie náklady na skladovanie a prepravu, v porovnaní s FM-200 a prírodnými plynmi (môže sa prepravovať v umelohmotných nádobách bez pretlaku). Pri zaplavení v SHZ sa však musí dostať do chráneného priestoru v plynnom skupenstve dostatočne jemne rozptýlený, to sa zabezpečuje tlakom v dýzach 10 bar, systémovým tlakom (tlakom v zásobníkoch hasiacej látky) 42 bar. Hasiace médium je účinné na triedy požiarov A, B a najmä na zabezpečenie a hasenie objektov s aktívnym elektrotechnickým a elektrickým systémom, kde sú prítomní ľudia a veľké materiálne hodnoty. Novec-1230 je vhodný na hasenie požiarov ako FM-200 a platia pre neho obdobné obmedzenia [12,13]. Záver Pri využívaní SHZ v chránených priestoroch s častou prítomnosťou osôb sa vo všeobecnosti odporúča využívať na hasenie (zaplavovanie) najmä prírodné hasiace plyny pred chemickými hasiacimi plynmi všade tam, kde hrozí riziko rýchlo sa šíriacich veľkých plameňov (trieda požiaru B – požiare horľavých kvapalín). Pre pomaly sa šíriace požiare (, kde ale hrozí riziko veľkých materiálnych strát, napr.: elektronika a elektrotechnické zariadenia) je vhodnejšie na hasenie použiť chemicky hasiace plyny, kde predpísaný čas zaplavovania dosahuje 10 sekúnd ( v porovnaní so 60 až 120 sekundami pre prírodné plyny). Ide o požiare: miestností s výpočtovou technikou, telekomunikačných zariadení, riadiacich miestností a rozvodní, zdvojených podláh s káblami. Chemicky hasiace plyny FM-200 a Novec-1230 predstavujú alternatívu prírodných hasiacich plynov najmä tam, kde je priestor na skladovanie hasiva obmedzený alebo inštalácia pretlakových klapiek nemožná (veľmi zložitá) [12]. Zoznam literatúry [1] Zákon č. 314/2001 Z.z. NR SR o ochrane pred požiarmi (novelizáciač.562/2005) [2] ORLÍKOVÁ, K.-ŠTROCH, P., 2002: Hasiva klasická a moderní, Ostrava 2002, s.30-39, 40-71, ISBN 80-86111-93-8 [3] Vyhláška MV SR č. 169/2006 Z.z. o konkrétnych vlastnostiach stabilného hasiaceho zariadenia a polostabilného hasiaceho zariadenia a o podmienkach ich prevádzkovania a zabezpečenia ich pravidelnej kontroly [4] BALOG, K., 2004: Hasiace látky a jejich technológie, Ostrava 2004, s.171, ISBN 80-86634-49-3 [5] BEBČÁK, P., 1998: Požárně bezpečnostní zařízení, Ostrava 1998, s. 8, 34, 35, ISBN 80-86111-35-0 64

[6] VARAČKA, P.,2009: Využitie inertných plynov ako hasiacich médií v SHZ. Bakalárska práca, Žilina 2009, ŽU, FŠI, KPI, s.52 [7] KUPILÍK, V., 2006: Stavební konstrukce z požárního hlediska, Praha 2006, s. 244, 250, ISBN 80-247-1329-2 [8] RYBÁŘ, P., 2008: Stabilní hasící zařizení. In: SECURITY. Praha 2008, s. 9, 1319, ISSN 1210- 8723 [9] LPG Materiály spoločnosti Pyronova. [23.10.2009]. E-mail: zbirka@pyronova. com [10] ISO 14520-1, 10 až 15 (Gaseous Fire Extinguishing systems) a jeho posledná revízia 2006 [11] RYBÁŘ, P., 2008: Aktivní požární ochrana u pohledu eurokódú. In: SECURITY. Praha 2008, s 9, 13-19, ISSN 1210- 8723 [12] BOHMER, M., 2007: Plynové hasiace zariadenia novej generácie, In: SPRAVODAJCA – PPOaZS. MV SR, PHaZZ, Bratislava 2007/1, s. 14-16, ISSN 1335-9975 [13] TUREKOVÁ, I., 2003: Náhrady freónových technológií. In: Požární ochrana 2003. Ostrava: VŠB TU, 2003, s.483 – 491. ISBN 80-86634-17-5 [14] MARKOVÁ, I.,2008: Hasiace látky-spôsoby a možnosti ich testovania. In: Monografia. Vydanie I. TU Zvolen, DF, KPO, Zvolen, Bratia Sabovci, s.r.o. 2008, s. 62, ISBN 978-80-89241-18-7, EAN 9788089241187. [15] MIKA, O., J., 2007: Rychlé hodnocení nebezpečí vybraných toxických látek. Sborník Žilinské university v Žilině „Krizový manažment“, číslo 1, 2007, s.80– 85, ISSN 1336-0019. [16] OREMUSOVÁ, E. - MARKOVÁ, I., 2004: Hodnotenie polyuretánových pien z hľadiska ich požiarnej bezpečnosti. In: Sborník přednášek „Požární ochrana 2004.“ VŠB - TU Ostrava - Poruba, 14. - 16. September 2004, 262-273.

65

LINE ® FIRE DETECTION SYSTEMS - Introduction of line type heat detection systems with application examples Luigi Cristiano Listec GmbH, Germany E-mail: [email protected] 1 Abstract Automatic fire detection systems have become standard equipment in road tunnels in many European countries. Requirements for the automatic fire detectors have already been quite hard, but some of them are able to fulfill even additional and higher specifications to insure a higher grade of detection. This paper gives an overview about two different systems, the second one have been tested and installed in very harsh environments successfully. The environmental conditions in tunnels make the use of common detectors difficult if not impossible. The following requirements for fire detectors are generally valid in tunnels: • Availability and reliability of the fire detection system must be high • Temperature conditions at the portals are different to those in the middle of a tunnel, which means that the detection system must be adaptable. • Ventilation can lead to fast changes in temperature, which may not result in false alarms. • Electro-magnetic disturbances may not influence the detection system • Subzero temperatures are normal in many countries. Sensors must be reliable at very low temperatures. • Aggressive exhaust fumes and salts, humidity and fog, dust and dirt, as well as vibration may not influence the functionality of the fire detection system. • The localisation of a fire must serve the requirements of the ventilation system • False alarm rate at very low level 2 Two different automatic fire detection systems Mainly two different technologies fulfill in parts or totally these general requirements for automatic fire detection: • the fiber optic system • the linear sensor cable system. Partly: the fiber optic system (limited for vibration, very low temperature ) Totally: the linear sensor cable system. 66

• • • • • • •

But, if some other real criteria needed in tunnels are added such as: localisation of a fire with a long term precision of very few meters and adjustable distance even for sos niches possibilities of branching , easy repairing in case of damage , easy maintenance , stable measurement without yearly calibration, short measuring cycle time controller with components with long life cycle

In this case: fiber optic systems are hardly the right choice as they are not complying any of these criteria. The linear sensor cable system type List is fulfilling all these requirements and shall be introduced in details. 3 Introduction of the sensor temperature detection system This leads to the introduction of a linear heat detection system, Linear Sensing of Temperature, which has been optimised for the use in tunnels, keeping the aforementioned reflections in mind with temperature acquisition over long distances. The two main components of the system are: a temperature measuring cable with integrated addressable temperature sensors and a central sensor control unit with the necessary evaluation algorithms. 3.1 Sensor cable

Fig. 1: Sensor cable The cable is completely sealed along its whole length with a flame retarding and halogen free jacket. The operating range of the sensor cable is from -40°C to +85°C, measuring is possible for short time up to +200°C. The temperature values are measured with a 0.1° resolution. 67

For tunnels the distance between sensors (measuring points) is normally 8m.

Fig. 2: Cable construction The cable is maintenance-free. 3.2 Sensor control unit This sensor control unit doesn’t need calibration each year and offers an easy maintenance. The sensor control unit performs the cyclic addressing of the connected sensors every 10 seconds, reads the measured temperature values and evaluates the data with reference to different alarm criteria.

Fig.3 3.3 Alarm criteria Three alarm criteria are used: • the exceeding of a maximum temperature, the standard setting is 50°C.

68

Fig. 4: Absolute alarm • the exceeding of a differential alarm value i.e. comparison of the actual temperature to a reference temperature, which is continuously adjusted. Here the standard setting is in tunnels 2.8°C.

Fig. 5: Differential alarm

69

Fig. 6: Reference profile Temperature variations along the whole measuring distance are taken into account by the employed algorithms, i.e. the comparison of actual temperatures is not limited to the point of measurement. Pre-alarms are generated and are used to adapt the system sensitivity to the given environs. Pre-alarms can also be signalised. • the actual temperature falling below a pre-set value, warning against, e.g., the possible formation of black ice.

Fig. 7: Frost alarm All thresholds are variable and can be adjusted for each alarm section as required by the project. Alarm sections are software definable and are normally determined by the position of SOS niches or ventilators. 70

3.4 Availability and reliability In case of a fire, the automatic linear fire detector is probably the only system, which can give the right and necessary information about the fire and its location. Air quality measurement equipment is installed in distances, which are too far for a precise fire place indication. Information through CCTV might be obstructed (stopped truck in front of the concerned camera) or impossible (dark screen due to smoke). Approved linear fire detection systems like this one have been certified by authorities, who have tested the systems components, which must meet severe national and international standards. The operation must be guaranteed even in case of missing power. So uninterruptible power supplies are mandatory. Redundant systems will continue the monitoring of a tunnel even if components fail. 3.5 Localisation of a fire This sensor cable system in case of application in tunnel has sensors at least every 8m, in some projects, the distance between the sensors is 4m. The place of the sensors is fixed for all time. There is no drift or any other influence, which might result in an indication of a wrong place of the fire. 3.6 Air flow It must be ensured, that the fire will be located with the same precision even with the maximum air flow, which can appear in a tunnel. There are tunnels in mountainous areas, where the natural air flow can reach 10m/s or even higher. The fast and precise fire detection can be done under these conditions only by reacting on the heat radiation. Convectional heat will affect on the wrong location. Any smoke detection will falsify the fire place, too. This sensor cable is very sensitive to heat radiation, due to its construction, and gives the exact location of a fire even with high wind speed. 3.7 False alarm rate A fire detector, which gives a remarkable number of false alarms, will cause costs, risks the disregard and will be switched off at last, the consequences can be awful. Only fire detection systems of good reputation and with good experience are therefore suitable. 4 The proof of the suitability Real tests, and practical full scale fire tests are important to prove that the fire detection system meets the a.m. requirements. For instance, In September of the year 2000, tests have been successfully passed with this system in the Austrian Felbertauerntunnel. Fire detection with a precision of 4m has been recorded with a wind speed of 10 m/s. 71

Fig.8 Other example, in September 2003, a full scale fire test in the Hagerbach test gallery with a number of real cars and slow starting fire event has proved that this sensor cable system meets the demands for the special project of the French highway tunnel of the A86 around Paris, where passenger cars will drive on two levels in one tube. This tunnel will be equipped with a water mist system, and with this sensor cable system. Further tests in combination with fire suppressing systems have been performed in the Scheetunnel in Germany and again in the Hagerbach test gallery for a series of fire tests, as well as in the Mona Lisa Tunnel in Linz, Austria, etc. 5 Other applications example This reliable automatic fire detection system could be applied in other areas where the fire detection in complicated due to the harsh environment and where the access for maintenance is resulting also problematic. 5.1 Cable trays and ducts Principal characteristics: Early detection of heating , precise localization of the problem, no electromagnetic influences, maintenance free 5.2 Belt conveyors Principal characteristics: • No influence by dust, water, or vibration • Reliable fire detection with one sensor above the belt • Detection of over heating of idlers with sensor cables aside the belt • Precise location 72

5.3 Cold storage Principal characteristic: continuous temperature monitoring, resistant against water mist and vapour. 5.4 Covered parking 5.5 Ups battery room 5.6 Bus depot 5.7 Possilities of external sensors 5.8 Oil pumps 5.9 Supply tunnels´ Conclusions This reliable automatic fire detection system with sensor temperature cable could solve many complicated fire detection situation with harsh environment and difficulties for maintenance access.

73

Hasenie ropných a plynových erupcií plk. Ing. Ján Cvečka Okresné riaditeľstvo Hasičského a záchranného zboru v Skalici E-mail: [email protected] Abstrakt Obsahom článku je analýza príčin havárií na ropných a plynových sondách a ich členenie, ako aj rozbor v praxi odskúšaných metód a spôsobov hasenia požiarov plynových a ropných erupcií vrátane najnovších poznatkov s použitím moderných požiarnotechnických zariadení. Úvod Ropa a zemný plyn sa začali ťažiť na území Slovenska v roku 1914 pri obci Gbely a postupne aj v celej Viedenskej panve. V päťdesiatich rokoch minulého storočia začali ťažiť zemný plyn aj na východnom Slovensku v Zemplínskej oblasti pri Michalovciach. Ťažbu ropy a zemného plynu sprevádzali už od samého začiatku mimoriadne udalosti ako sú požiare, výbuchy a erupcie. Jednou z nich bol aj výbuch zemného plynu v chatrči objaviteľa naftových polí v Gbeloch pána Medlena. Počas takmer storočnej vrtnej a ťažobnej činnosti došlo v naftovom priemysle k viacerým mimoriadnym udalostiam. K najväčším haváriám patrí erupcia ropy v šesťdesiatich rokoch na vrte pri Plaveckom Štvrtku, pri ktorej sa zrútila, a utopila v bahne a piesku celá vrtná súprava. Ďalšia rozsiahla havária s následnou erupciou a požiarom vznikla na začiatku sedemdesiatich rokov pri obci Stretava na východnom Slovensku, kde výbuch zničil celú vrtnú súpravu a pri požiari zahynuli traja zamestnanci. K najväčším erupciám zemného plynu s následným požiarom patrí nepochybne výbuch na podzemnom zásobníku zemného plynu Láb na sonde G2-32 v roku 1982. Túto haváriu, pri ktorej bola zničená vrtná súprava a zhorela celá technológia okolo sondy vrátane maringotiek pre osádku vrtnej súpravy, sa podarilo zlikvidovať až na jedenásty deň. Pri erupcii a požiari zhorelo alebo uniklo do ovzdušia niekoľko desiatok miliónov m3 zemného plynu a vzniknutá škoda presiahla sumu 22 miliónov korún. Po tejto udalosti bolo prijatých viacero opatrení vrátane uznesení vlády, ktoré ukladali vedeniu naftového a plynárenského priemyslu vybudovať kvalitný systém ochrany pri vŕtaní a ťažbe uhľovodíkov vrátane rýchlej a účinnej likvidácie erupcií, požiarov a havárií.

74

Príčiny havárií a erupcií K haváriám a erupciám na ropných a plynových sondách dochádza najmä pri vŕtaní a pri podzemných opravách sond. Najčastejšou príčinou erupcií pri vŕtaní je tlaková vrstva, v ktorej je ropa alebo zemný plyn pod veľmi vysokým tlakom, a to až 30 MPa. K výronu uvedeného média dochádza vtedy, keď je tlak ropy alebo plynu vo vrte väčší ako je hydrostatický tlak umŕtvovacej kvapaliny (výplachu). Aby pri vŕtaní takáto udalosť nevznikla, montuje sa na ústie vrtu automatické hydraulické uzatváracie zariadenie (takzvaný preventer), ktorým sa v prípade výronu vrt alebo sonda uzatvára. Kritický okamih pri vŕtaní nastane vtedy, keď sa z ústia vrtu demontuje preventer a začne sa montovať stabilné uzatváracie zariadenie, pričom sa dôsledne nesleduje hladina umŕtvovacej kvapaliny. K výronu alebo erupcii dochádza aj pri vykonávaní podzemných opráv sond, keď sa zo sondy odmontuje produkčný kríž a nie je namontovaný hydraulický uzáver (preventer) a sonda nie je dostatočne dopĺňaná umŕtvovacou kvapalinou určenou v projekte opravy sondy. Keď z otvoreného vrtu alebo sondy začne vytekať ropa alebo unikať zemný plyn, osádka vrtnej súpravy musí v čo najkratšom čase osadiť na ústie vrtu uzatváraciu armatúru. Keď sa to nepodarí nastáva nekontrolovaný únik plynu, ktorý vyústi do erupcie a spravidla aj s následným požiarom. Členenie erupcií Plynové a ropné erupcie členíme podľa zloženia unikajúcich produktov, prúdu unikajúcich produktov, počtu súčasne eruptujúcich sond na jednej ploche alebo podľa množstva unikajúcej ropy, respektíve plynu za jednotku času. I. Podľa zloženia unikajúceho produktu členíme erupcie na • ropné – viac ako 50 % ropy alebo kondenzu, • plyno-ropné – 10-50 % ropy alebo kondenzu, • plynové – viac ako 90 % plynu. II. Podľa prúdu unikajúceho produktu členíme erupcie na: • kompaktné, • rozptýlené, • kombinované. III. Podľa počtu súčasne eruptujúcich sond na plochu členíme erupcie na • jednotlivé • skupinové Za skupinovú erupciu možno považovať obrovský požiar naftových polí v Kuvajte, ktorý vznikol v roku 1992 pri invázii Iraku do Kuvajtu, pričom horelo vyše 4000 sond. 75

IV. Podľa množstva unikajúcej ropy alebo plynu členíme erupcie na • malé, • stredné, • veľké. Množstvo unikajúcej hmoty sa vyjadruje v tisícoch m3 ropy za 24 hodín alebo v miliónoch m3 plynu za 24 hodín. Tab. 1 Rozdelenie erupcií podľa množstva unikajúcej ropy alebo zemného plynu Druh fontány

Množstvo unikajúcej ropy (tisíc m3 za 24 hodín) alebo plynu (milión m3 za 24 hodín) Kompaktný prúd

malá

Rozptýlené a kombinované prúdy

do 2

do 1,0

stredná

2,0 – 5

1,0 – 2,2

veľká

nad 5

nad 2

Metódy a spôsoby hasenia požiarov plynových a ropných erupcií Hasenie ropných a plynových erupcií je veľmi komplikovaná taktická a technická operácia hasičských a záchranných zborov. V súčasnosti sa na hasenie používa niekoľko metód. V tomto článku sú uvedené tri metódy, z toho dve boli už prakticky overené a tretia metóda je v našich podmienkach úplne nová a bola odskúšaná len cvične na plynovom polygóne v Lábe. Ako najefektívnejší spôsob hasenia ropných a plynových erupcií v našich podmienkach sa osvedčili tieto metódy: • hasenie pomocou vody dodávanej cez uzatváracie zariadenie sondy, • hasenie plynovodnými prúdmi. Treťou metódou, ktorá je v tomto článku prezentovaná je metóda hasenia erupcií pomocou mobilného monitoru Ambassador. 1. Hasenie erupcie pomocou vody dodávanej cez uzatváracie zariadenie sondy Táto metóda hasenia požiarov eruptujúcich sond je veľmi efektívna a pomerne rýchla a účinná. Dá sa však použiť len na tých sondách, kde vplyvom výbuchu a následného požiaru nedošlo k poškodeniu uzatváracieho zariadenia sondy. Hasenie cez uzatváracie zariadenie sondy spočíva v tom, že na ústie sondy, ktoré je opatrené produkčným krížom, sa napojí cez oceľové potrubie vysokotlakový cementačný agregát, ktorý do sondy tlačí vodu. Keď sa voda dostane do ložiska plynu začne ju strhávať horiace médium. Voda sa do sondy dopravuje tak dlho, kým 76

nezatlačí horiace médium do ložiska a z ústia sondy vyteká len voda s minimálnym obsahom ropy alebo plynu. V tomto momente dochádza k uhaseniu horiacej fontány, a súčasne sa začne ochladzovať ústie vrtu. Po dostatočnom ochladení ústia vrtu a uzatváracieho zariadenia treba opraviť uzatváraciu armatúru a uzatvoriť eruptujúcu sondu. Vysokotlakový agregát musí byť umiestnený v dostatočne bezpečnej vzdialenosti od horiacej sondy a musí byť trvale ochladzovaný. Na úspešné zvládnutie erupcie touto metódou je potrebné, aby bolo v blízkosti sondy potrebné množstvo vody. Objem nádrží vody musí byť 2000 až 5000 m3 a spotreba vody sa pohybuje od 150 do 200 l/s. 2. Likvidácia erupcie plynovodnými prúdmi Hasenie požiarov erupcií touto metódou je veľmi úspešné. Vyvinuté bolo v bývalom Sovietskom zväze a používa sa najmä v bývalých socialistických štátoch. Touto metódou bola zlikvidovaná aj v úvode spomínaná erupcia na G2-32 v roku 1982. Maďari touto metódou úspešne likvidovali požiare na kuvajtských poliach v roku 1992. Metóda hasenia erupcií spočíva vo využívaní hasiaceho efektu, ktorý vytvára automobil plynovodného hasenia (APVH). Tento automobil pomocou leteckého sedemkomorového prúdového motoru MI-15, ktorý je umiestnený na korbe auta, vytvára plynovodnú zmes, ktorá sa skladá zo spálených plynov (40 – 47 kg.s-1) a vody (60 – 63 kg.s-1). Touto zmesou, ktorá sa niekedy nazýva aj inertná, sa najskôr ochladzuje okolie sondy a vytesňuje kyslík, čo zabezpečí uhasenie požiaru. Hlavnými parametrami prúdu spálených plynov a vody je ich množstvo, rýchlosť a teplota. Pokusmi bolo dokázané, že tento hasiaci prúd má najmä ochladzovací účinok. Pri hasení erupcie prúdom zmesi obsahujúcej 60 % vody, zariadenie na ústí sondy, ktoré bolo zahriate na teplotu 900 ºC, sa v priebehu piatich minút ochladí na 150 ºC. Normatívny čas hasenia požiaru fontány plynu pomocou APVH je 15 minút. Optimálna vzdialenosť od ústia sondy je 15 m. Na vykonanie zásahu je potrebné vybudovať dve nástupné plochy. Z toho jednu základnú a druhá je rezervná. Obidve musia spĺňať tieto podmienky: - základná nástupná plocha sa buduje v smere vetra, rezervná nástupná plocha sa vytvára na základe možnej zmeny smeru vetra, - šírka nástupných plôch závisí od počtu nasadených APVH; rozstup medzi APVH musí byť 1 – 1,5 m, - nástupné plochy musia byť spojené prístupovými cestami, na ktorých musí byť pripravená vyslobodzovacia technika. Účinnosť APVH závisí od rýchlosti a smeru vetra. Pri rýchlosti vetra do 5,5 m s-1 je odchýlka prúdu hasenia minimálna. 77

Samotnému haseniu pomocou APVH (staršie označenie AGVT) predchádza jeho pripojenie na hadicové vedenie, cez ktoré sa do prúdnic umiestnených na vonkajšej strane prúdového motoru dodáva voda. Po príchode do zásahového priestoru približne 30 m od sondy sa uvedie do chodu aj prúdový motor. Na vytvorenie plynovodnej zmesi je potrebné dodávať minimálne 60 l vody za sekundu pre každé APVH – 100, respektíve 90 l/s pre každé APVH –150. K samotnému haseniu erupcie sa pristupuje až po dôkladnom ochladení zariadení na ústí sondy. Pri hasení sa postupuje tak, že prúd hasiacej látky sa nasmeruje najprv na ústie sondy a postupne sa vertikálne dodáva hasiaca zmes do horiacej fontány tak dlho, kým nedôjde k jej uhaseniu. Po uhasení plameňa treba ešte niekoľko minút ochladzovať ústie sondy a jej okolie. Veliteľ zásahu skontroluje, či je požiar uhasený a následne dá pokyn na vypnutie prúdového motora. Naďalej však treba pokračovať v ochladzovaní minimálne dvoma vodnými prúdmi. V súčasnosti je na Slovensku v majetku HaZZ jedno funkčné APVH a je umiestnené na OR HaZZ v Malackách. Ďalšie funkčné APVH sú v Maďarsku a Rusku. 3. Likvidácia havárií a erupcií pomocou mobilného monitoru Ambassador Ambassador 1 x 6 je viacúčelový mobilný monitor, ktorý sa používa na likvidáciu zložitých havárií v petrochemickom a naftovom priemysle. Ide o moderné požiarnotechnické zariadenie, ktoré je svojím technickým vyhotovením a hasiacimi parametrami predurčené na likvidáciu mimoriadnych udalostí. Monitor a celé technické zariadenie je uložené na dvojosom prívesnom podvozku so štyrmi podperami zabezpečujúcimi stabilitu pri hasení. Monitor je určený na hasenie vodou, penou i práškom, preto je vyhotovený vo verzii HydroFoam, Hydro-Chem. Výkon monitora je od 3700 do 22 700 l/min pri tlaku 7 barov. Výkon možno nastaviť na automatický alebo pevný režim. Pri pevnom režime sa nastavujú hodnoty výkonu na 7400 l/min, 11 000 l/min, 14 800 l/min, 18 500 l/min a 22 700 l/min. Pri režime Hydro-Chem možno do prúdu vody dodávať hasiaci prášok v množstve: 11 kg, 22 kg, 33 kg a 44 kg za minútu. Dostrek hasiaceho média pri 7 baroch je 67 m. Samotné hasenie pomocou Ambassadora je pomerne jednoduché a v kombinácii s práškom veľmi účinné. Dopravným potrubím sa privedie voda do monitoru, ktorý podľa nastavených parametrov začne vrhať vodu do ohniska požiaru. Ak sa požiar nedarí uhasiť vodou, treba do vody primiešavať prášok, a to až do maximálneho výkonu, t. j. 44 kg/min. Pri skúške, ktorá bola vykonaná na plynovom polygóne v roku 2006 v Lábe, sa potvrdilo, že vodou v kombinácii s práškom v pomere 3700 l/min a prášku 44 kg/min sa erupciu horiacej sondy s tlakom v sonde 3,2 MPa podarilo uhasiť do 10 sekúnd.

78

Na Slovensku sú tri Ambassadory 1x6. Jeden vlastní ZHÚ G4S Fire Services Slovnaft a.s. Bratislava a dva kusy sú umiestnené na ZHÚ 5 Bučany a vlastní ich Transpetrol a.s. Bratislava. Záver V naftovom a plynárenskom priemysle sa uplatňujú nové a progresívne metódy nielen pri vrtnej činnosti, ale najmä pri budovaní podzemných zásobníkov plynu. Vzhľadom na skutočnosť, že tento priemysel vlastní a spravuje niekoľko stoviek plynových a naftových sond, je potrebné hľadať aj nové technológie na hasenie a likvidáciu týchto mimoriadnych udalostí. V tomto článku boli uvedené prakticky odskúšané metódy hasenia plynoropných erupcií podľa najnovších poznatkov, ktoré prinášajú so sebou nové technológie a nové technické prostriedky. Zoznam Bibliografických odkazov [1] ORLÍKOVÁ, K., DANIHELKA, P., KOZUBEK, E. Chemie hořlavin a produktů hoření. ISBN 80-7078-036-3. Edičné stredisko VŠB : Ostrava, 1979, 102 s. [2] POLÁČEK, P. Hašení ropných vrtů na území ČR (diplomová práca). VŠB Ostrava, 2004, 46 s. a 18 obrázkových príloh. [3] LAUKO, J., MIŠTINA, E. Perfektný zásah. In Riport, 2006 č. 3 [firemný časopis G4S Fire Services (SK), s. r. o., Bratislava]. [4] STRNIŠTE, K., SMOLÍK, S. Hlbinné vŕtanie. Alfa : Bratislava, 1992, 336 s.

79

Záchrana osob na zamrzlých hladinách – osobní ochranné prostředky pro jednotky požární ochrany Ing. Hynek Černý1, Bc. Jaroslava Černá2, Ing. Ladislav Jánošík3 1 Hasičský záchranný sbor Středočeského kraje, Územní odbor Beroun, PS Hořovice, Náměstí B. Němcové 811/12, 268 01 Hořovice 2 Hasičský záchranný sbor Středočeského kraje, PS Beroun, Pod Studánkou 1258, 266 01 Beroun 3 VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice E-mail: [email protected], [email protected] Abstrakt Příspěvek přináší pohled na problematiku záchrany osob probořených v ledu. Zabývá se využitím ochranných obleků a základních technických prostředků pro práci ve vodě jednotek požární ochrany. Porovnává vhodnost použití jednotlivých typů obleků pro práci ve vodě dle ochrany zachránce před chladem. Představuje základní postupy při záchraně osob na zamrzlých vodních plochách s důrazem na bezpečnost zachránce. Klíčová slova záchrana osob, led, hypotermie, neopren Úvod Záchrana osob na zamrzlých hladinách je velice specifickou činností, která je ovlivněná teplotou vzduchu, teplotou vody, sílou větru, počtem a věkem tonoucích osob. A pro záchranáře je velice psychicky i fyzicky náročná protože je vykonávaná pod velkým časovým stresem. Při záchraně osob probořených do ledu je velice důležitá rychlost, efektivnost a bezpečnost zachránců, nezbývá již čas na improvizované řešení zásahu stylem „pokus - omyl“. Nevhodně a kvapně zvolený postup záchrany, může mít za následek utonutí civilní osoby i zachránce. Příspěvek se nesoustřeďuje na popis všech způsobů záchrany ale zaměřuje se na záchranu osob probořených do ledu s využitím základních technických prostředků jednotek požární ochrany. Volnočasové aktivity na zamrzlých plochách Volnočasové činnosti osob na zamrzlých plochách mohou být organizovaného nebo neorganizovaného charakteru. V Českých podmínkách převládají zatím neorganizované aktivity, při kterých nikdo kompetentní nedohlíží na bezpečnost. Nejrozšířenější aktivitou je bruslení. V posledních letech se velice rozšiřuje tzv.

80

dálkové bruslení, při kterém bruslaři přejíždějí celé přehrady případně sjíždějí vodní toky. O oblíbenosti dálkového bruslení svědčí i zřízení bruslařské dráhy na vodní nádrži Lipno. Velké vodní plochy nevyužívají pouze bruslaři, ale také další sportovci [1]. Dalším velice dynamicky se rozvíjejícím sportem je Ice kiting, obdoba letního kitesurfingu (jízda na vodě), kdy pro jízdu na sněhu či ledu je využívána kombinace tzv. draka (kitu) s lyžemi, snowboardem či bruslemi (Obrázek 1). Při záchraně kitera z ledu hrozí, kromě ostatních běžných rizik, nebezpečí, že se zamotá do řídících šňůr draka, když se bude snažit dostat z ledu. Pro záchranáře platí pravidlo, že nikdy nesmí vstupovat mezi kite a kitera protože může dojít vlivem poryvu větru k zamotání záchranářů. Aby nedošlo ke zranění záchranářů je možné vypustit plovoucí část kitu nebo přistupovat ke kiterovi po větru. Pokud je ale kiter disciplinovaný a zkušený, pokusí se buď využít tahu křídla k tomu, aby se dostal ven z ledu, případně se pokusí kite přemístit blíže ke břehu, aby ulehčil záchranářům práci a ti ho mohli za kite vytáhnout.

Obrázek 1 Ice kiting Kromě sportovců jsou mimořádně ohroženou skupinou ještě lidé v motorových vozidlech, kteří si přes led zkracují cestu. Nejde o nic mimořádného. Na některých vodních přehradách, přímo existují dočasné neoficiální silnice. Pro záchranáře to do budoucna znamená, že budou zasahovat i ve špatně přístupných a odlehlých místech na vodních plochách. Vybrané události záchrany osob z ledu Popis improvizované pomoci ze dne 2. ledna 2009, led uprostřed Opatovického rybníka u Třeboně je slabý a praská. Bortí se pod mladou bruslařkou, 30 minut bojuje v chladné vodě o život a teprve pak ze břehu přichází záchrana. Po ledu sunou dva laičtí záchranáři, policista a umělecký řezbář, rybářskou loďku až k dívce, která se začíná nořit pod hladinu. Potápějící se bruslařku se jim daří zachytit a vytáhnout. Zachránce Petr Hlaváček popsal, že dívka byla tak promrzlá, že už nejevila známky žádné paniky. Druhý bruslař ležel vedle díry. Z vody se dokázal dostat sám, tady ho ale opustily síly. Vrtulník bruslaře transportoval do nemocnice, oba přežili. Policista a řezbář převzali za svůj skutek medaile za statečnost. 81

Improvizovanou záchranu bez technických prostředků popisuje událost zveřejněná na internetových stránkách HZS hlavního města Prahy. V neděli 30. 1. 2005 před půl třetí odpoledne, využíval služebního volna příslušník HZS hl. m. Prahy, kpt. Jaroslav Malec, ročník 1948. Byl na pravidelné procházce se svým psem. Cestou kolem Hostivařské nádrže směrem od Petrovic přicházel po cestě kolem zamrzlé hladiny nádrže a slyšel jakési volání a po chvíli viděl uprostřed ledové plochy dvě hlavy a mávání rukama. Bylo zřejmé, že se kdosi topí a volá o pomoc. Diváků bylo sice dost, ale záchranář byl v té chvíli jeden. I když kpt. Malec není určen přímo k výjezdu, protože pracuje v oddělení strojní služby, základní výcvik má a srdce záchranáře také. Na břehu sebral kus hadice a pokud to šlo, kráčel po ledu k tonoucím, kteří se z posledních sil drželi na hladině. Poté, ale musel na břicho a žena, které hodil hadici, se jí zachytila a hasič ji přitahoval na povrch ledu. Jenže i s ním se led prolomil a on, stále držící hadici, se snažil vyplazit zpátky na led. V tu chvíli tam byl další muž s dlouhou větví a té se chytil kpt. Malec a za pomoci druhého zachránce se na led dostal a poté vytáhl i tonoucí ženu. Další lidé pomohli tonoucímu muži a tak byli manželé zachráněni. Protože byla na místo vyslána hasičská jednotka, měli oba zachránění do doby příjezdu ZZS zajištěn azyl v teple hasičského vozu. Výše uvedené události dokazují fakt, že i profesionální záchranáři by měli cvičit záchranu s improvizovanými pomůckami, protože mohou při záchraně osob zasahovat i ve svém volnu. Praktický výcvick JPO na zamrzlých hladinách Zkušení záchranáři se na záchranu osob probořených do ledu dívají především jako na pokračování celoroční odborné přípravy, jako na činnost, při které je nutno věnovat bezpečnosti nejvyšší pozornost. Všichni záchranáři by měli vzít na vědomí, že znalost této metodiky může být pro ně užitečná i při záchraně osob z vodní hladiny v jarních, případně podzimních měsících kdy se teplota vody pohybuje pod 10°C. Výše zmíněná činnost není pro proškolené a vybavené záchranáře nebezpečná, ale i při sebemenším pochybení vzrůstá extrémně nebezpečí krizové situace, která může přerůst v paniku s nevhodným chováním a špatným koncem, pro tonoucího případně záchranáře. Velitel výcviku se může u příslušníků setkat před praktickým nácvikem s následujícím chováním, které je vyvoláno stresem z činnosti, kterou cvičící ještě nikdy nevykonával, případně na kterou má negativní zkušenost například z dětství kdy se sami probořili při hokeji do ledu [2]. Příslušníci často zdůrazňují obavu z nachlazení, ze špatného počasí, snaží se oddalovat praktický výcvik, vykonávají náhradní nelogickou činnost, stěžují si na psychickou nepohodu v ochranných oděvech. Stres se u příslušníků projevuje nadměrnou nebo sníženou hovorností, siláckými nebo příliš sebekritickými řečmi atd. Proto v první fázi výcviku je vhodné, aby se ve vyřezaném otvoru v ledu z důvodu bezpečnosti nacházel vždy pouze jeden, maximálně dva příslušníci v ochranných oděvech do vody. V průběhu výcviku dochází u příslušníků k odbourání psychického bloku vlivem vyplavení adrenalinu a menší opatrnosti jak cvičících ve vodě, tak členů jistících skupin. Cvičící příslušníci 82

odkládají plovací vesty, přilby, odepínají jistící lana a skáčou do vyřezaného otvoru v ledu. Podle praktických zkušeností autora příspěvku, z výcviku s příslušníky HZS, členy JSDHO a VZS ČČK bylo velice složité „dostat“ cvičící po třech hodinách při teplotách -10°C ven z vody. Taktéž nebyla zaznamenána u cvičících větší nemocnost z nachlazení oproti předešlým rokům, kdy nebyl prováděn výcvik tak intenzivně, naopak dle subjektivních dojmů dotázaných příslušníků byla pozorována větší odolnost vůči chladu. Vyřezaný otvor v ledu, musí být zřetelně před, při i po výcviku označen, aby například v případě rovnoměrného zasněžení celé zamrzlé plochy nedošlo k propadnutí civilních osob. Osobní ochranné prostředky pro práci na vodě Zásahový oblek Jestliže není jednotka požární ochrany vybavena ochrannými obleky do vody, musí být provedena záchrana osoby z vody ve standardních zásahových oblecích, které jednotka vlastní (Obrázek 2). Tento způsob by měl vykonávat pouze dobrý plavec, který má zkušenosti se záchranou na ledu. Z praktických zkušeností autora lze konstatovat, že osobní zásah lze na zamrzlé vodní ploše efektivně zvládnout za předpokladu, že zachránce předem zná taktiku záchrany, je jištěn ze břehu lanem, před vstupem na led vyprázdní všechny kapsy. Maximální doba, po kterou je příslušník schopen provádět záchranné práce ve vodě vzhledem k podchlazení jsou Obrázek 2 Záchrana v zásahovém obleku 2 minuty bez ohledu na typ použitého zásahového oděvu. Obleky do vody chránící proti chladu Jednotky HZS krajů i jednotky SDH obcí jsou postupně vybavovány ochrannými obleky pro práci ve vodě (neopreny). Chrání před chladem, zvýšeným odvodem tepla, poraněním a škodlivými vlivy znečištěného vodního prostředí. Používají se oděvy kompozitové, mokré, polosuché, suché [3]. Bohužel mezi příslušníky převládá názor, že tyto obleky jsou určeny na povodně a ropné havárie na vodní hladině. Na záchranu osob se příliš nepoužívají, z důvodu časové náročnosti oblékání neoprenů při vyhlášení poplachu na stanici.

83

Proto je nutné fáze oblékání rozdělit na prvotní vybavení na stanici a následné dovybavení v průběhu jízdy. Při vyhlášení poplachu určený příslušník navlékne nohavice a šle suchého obleku, uchopí originální brašnu od obleku obsahující plovací vestu, přilbu, overal a záchranné lano. Dále záchranné lano ve vaku, na kterém je karabinou připevněna miralonová smyčka. Potřebný čas k provedení těchto úkonů Obrázek 3 Oblékání neoprenu ve byl v rozmezí 45 až 60 vteřin. Zajistíme vozidle tím, že příslušník je vybaven všemi záchrannými prostředky pro prvotní fázi zásahu, kdy je tonoucí ještě na hladině. V průběhu jízdy (Obrázek 3) příslušník přetáhne oblek přes hlavu, zapne vodotěsný a krycí zip, nasadí si plovací vestu, neoprenovou kuklu, nůž, ledové bodáky a jako poslední neoprenové rukavice. Při praktickém nácviku se celková doba vystrojování osobními ochrannými prostředky pohybovala v rozmezí od 2 minut 15 vteřin až do 3 minut 30 vteřin. Čas byl závislý na zkušenostech a věku příslušníka. V praxi to znamená, že na místo události přijíždí v uvedeném čase první jednotka, kde jeden příslušník je ihned vybaven na záchrannou akci. Osobní nadstandardní záchranné prostředky pro práci na zamrzlé hladině V následující kapitole budou představeny záchranné prostředky, které nejsou standardní výbavou jednotek požární ochrany, ale velice usnadní záchranné akce na ledu. Ice Picks, Ice Claws V Čechách nazývané ledové nebo také vyprošťovací bodce, slouží k samostatnému vyproštění osoby z ledu. Při záchranných pracích je lze použít i k pohybu směrem k tonoucímu. Jedná se o prostředek, který lze vyrobit s malými náklady ve velice krátkém čase. Na výrobu lze použít vyřazené šroubováky, lyžařské hůlky nebo hokejky. Hroty šroubováků zařízneme na cca 3 až 4 cm a naostříme do špičky. Při pohybu na ledu má zachránce ledové bodce v úrovni prsou a zajištěné šňůrou kolem krku. Pokud dojde k propadnutí ledem, šroubováky rozpojí a vyprostí se z ledu [1]. Miralonová smyčka Alternativně nahrazuje plovací záchranný pás, který používají vodní záchranné služby po celém světě. Miralonová smyčka slouží k zajištění a tažení tonoucího na vodní hladině. Ve vodě je velice problematické obepnout lano s karabinou kolem osoby, která má na sobě zimní oblečení. Jestliže miralonovou izolaci, která se používá na teplovodní potrubí, navlékneme na cca 1 m lana, zajistí nám miralonová izolace, že konec lana plave a záchranář může ve vodě přivázat tonoucí osobu na lano [1]. 84

Pohyb po ledu pomocí standardních technikých prostředků Pro zvolení vhodného způsobu jsou důležité následující faktory, síla a celistvost ledu, vzdálenost místa proboření osoby od břehu, vybavenost JPO a v neposlední řadě zda je na zamrzlé hladině vrstva sněhu nebo jestli je led hladký.

Obrázek 4 Pohyb s nastavovacím žebříkem Základní způsob pohybu po ledu je plížení. Jestliže je zachránce vybaven pouze zásahovým oblekem hrozí již při cestě k tonoucím, že bude u něj docházet ke zvýšenému pocitu chladu. Při tažení tonoucí osoby zpět na břeh je velice pravděpodobné, že součtem hmotnosti obou osob bude docházet k propadání do ledu. Proto je vhodné k rozkládání hmotnosti použít různé druhy žebříků (Obrázek 4), nosítka Spencer, vyprošťovací desky atd. Ve výbavě jednotek požární ochrany, také standardně bývají nafukovací čluny, laminátové lodě nebo pramice. Na využití těchto plavidel je potřeba větší množství sil a prostředků. Dle velikosti plavidla musejí na led vstupovat 2 až 3 zachránci pokud je plavidlo posunováno po hladkém a pevném ledě. Záchranáři mají vždy jednu nohu ve člunu a jednu nohu na ledu. Průměrná rychlost pohybu byla naměřena 30 a 35 metrů za minutu. Ale když se jednotliví záchranáři začnou bořit do ledu rychlost pohybu významně klesá (Obrázek 5).

Obrázek 5 Pohyb po ledu s člunem

85

K probořování záchranářů dochází zpravidla dříve než u samostatně pohybujícího se zachránce. Protože se sčítá hmotnost plavidla a zachránců vždy na plochu jednotlivých chodidel [4]. Proto je vhodnější pokud to podmínky dovolují plavidlo tlačit a velkou část hmotnosti zachránců přenášet nad plavidlo. Záchrany osob probořených do ledu, které jsou při vědomí Jestliže je osoba při vědomí, je vhodné ji vytáhnout za pomoci jakéhokoliv plovoucího předmětu uvázaného na laně, aby zachránce zbytečně nemusel vstupovat k místu proboření. Nutno dodat že může nastat situace, kdy bude potřeba zachránit i laického zachránce nebo člena jednotky sboru dobrovolných hasičů, kteří se snažili pomoci tonoucí osobě a sami se také posléze probořili. Nejvhodnější je tzv. házecí pytlík. Lze ho použít při záchraně ze břehu, ale i na zamrzlé hladině (Obrázek 6). Výhodou je nízká hmotnost a skladnost záchranného prostředku, která nebrání při pohybu zachránce po ledu. Podmínkou pro úspěšné použití je dobře složené lano v obalu, aby při hodu došlo k plynulému rozbalování [3].

Obrázek 6 Použití házecího pytlíku Jestliže není k dispozici házecí pytlík, lze alternativně použít na záchranu osob probořených do ledu i jiné vhodné plovoucí předměty ze základní výbavy jednotky PO. Příslušníci ze stanice HZS Hořovice úspěšně odzkoušeli následující technické prostředky: - nádrž na úkapy provozních kapalin při dopravních nehodách (Obrázek 7), - kanystr na pohonné látky do agregátů o objemu 5 litrů, - pneumatická kanalizační ucpávka o průměru 10 cm. Principem výše uvedených prostředků není primárně nadnášení tonoucí osoby ale lepší uchycení objemného předmětu ve fázi, kdy už dochází vlivem chladu k nehybnosti prstů.

86

Obrázek 7 Použití záchytné nádrže na úkapy K pohybu a záchraně tonoucí osoby při vědomí lze použít i žebřík. Při praktickém výcviku byly odzkoušeny jak jednotlivé díly nastavovacího žebříku, tak teleskopický žebřík. Z nastavovacího žebříku je nejvhodnější spodní díl, protože má příčle po celé své délce. Záchrany osob probořených do ledu, které jsou v bezvědomí Následující kapitola představí metody záchrany osob probořených do ledu, které jsou už v bezvědomí anebo nejsou z důvodu účinků chladu na lidský organismus schopny spolupráce se záchranáři. Při této záchraně se výrazně zvyšuje riziko, že se proboří i zachránce. Proto je nutné následující způsoby záchrany důkladně nacvičovat. Přístup k tonoucí osobě s využitím žebříku, je stejný jako v případě, kdy je osoba při vědomí. Když se zachránce dostane až k zachraňované osobě, sleze ze žebříku, přidrží osobu na hladině a podsune pod ní žebřík. Jistící skupina pomalým tahem za lano přesune žebřík do horizontální polohy na led včetně zachráněné osoby. Pokud to nosnost ledu umožňuje, přidržuje se zachránce při tažení žebříku ke břehu příčle a jistí zachráněnou osobu. Alternativně lze místo žebříku použít např. nosítka Spencer (Obrázek 8).

Obrázek 8 Záchranná nosítka Spencer V kombinaci s plavidlem lze také použít na vytažení tonoucí osoby trhací hák. Je využitelný v případech, kdy se osoba nachází blízko břehu nebo dojde k proboření osoby do vyřezaného otvoru např. od rybářů (Obrázek 9), prostě všude tam, kde je zřetelné rozhraní mezi pevným únosným a tenkým ledem [5]. 87

Obrázek 9 Vytažení tonoucí osoby trhacím hákem Závěr I když všeobecná informovanost veřejnosti o nebezpečí na zamrzlých hladinách stoupá, především díky zájmu sdělovacích prostředků o danou problematiku. Přesto každý rok zaznamenají statistiky HZS několik desítek případů záchrany osob z ledu nebo chladné vody. Je potřebou a také odpovědností orgánů státní správy, provozovatelů přírodních sportovišť a zásahových složek integrovaného záchranného systému tato rizika lépe zvládat, řídit, kontrolovat a identifikovat. Ve Švédsku je poměrně rozšířené, že místní samospráva ve spolupráci se záchrannými složkami, v lokalitách, kde dochází často k tonutí osob, instalují volně přístupné záchranné prostředky pro prvotní zásah laické veřejnosti. Jedná se převážně o záchranný kruh s dostatečně dlouhým lanem na označeném stojanu. Závěrem bych rád jen dodal z vlastní zkušenosti z letošních účastí na cvičeních na vodě, že celková úspěšnost při zásahu hasičů na ledové vodě bude záležet i na ochotě hasičů provádět odbornou přípravu poctivě a v plném rozsahu a hlavně překonat prvotní obavy a respekt z ledové vody. Literatura [1] BUKÁČEK, M. SEDLÁČEK, J. KLEN, Š. NOVÁK, O. Sborník přednášek ze semináře Vyproštění osob z ledu, Dolní Vltavice: Vodní záchranná služba, Českého Červeného kříže, 2009, 102 s. [2] HOVORKA, J. Potápění pod ledem, 1. vyd. Praha: Svaz potápěčů české republiky, 2009, 50 s. [3] LOSKOT, J. Záchrana na tekoucích vodách, 1. vyd. Praha: Vodní záchranná služba, Českého Červeného kříže, 1999, 70 s. ISBN: 80-902805-1-X [4] JAHNS, J. Fyzika, Praha: Svaz potápěčů České republiky, 2008, 102 s. [5] PTÁČEK, B. Záchrana osob na vodě a ledu, 1. vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2001, 16 s. [6] RASEL, V. Metodická příručka pro řešení ledových povodní, Praha: MV- GŘ HZS ČR, 2007, 54 s. ISBN 80-86640-69-8.

88

Zkušenosti se zapojováním dobrovolníků ve městě Třinci Prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc.1, doc. Ing. Marek Smetana, Ph.D.2, Mgr. Ladislav Chromec 1 VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Vedoucí Laboratoře výzkumu a managementu rizik, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2 VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 3 Útvar krizového řízení MěÚ Třinec E-mail: [email protected], [email protected] Anotace Díky zapojení do evropských projektů MIRIAD a VADEME, vstřícnosti vedení města Třinec a obdivuhodné houževnatosti pracovníků městského úřadu v Třinci, se podařilo vytvořit v městě Třinci ojedinělý systém přípravy a zapojování dobrovolníků do řešení následků mimořádných událostí. Po dvouleté intenzivní práci nabízí město Třinec své zkušenosti dalším zájemcům o tuto problematiku. Česká republika se neustále připravuje na možný vznik a potřebu řešení mimořádných událostí a jejich následků. Nejvyšší prioritu při této přípravě má příprava na zamezení rozvoje vlastní mimořádné události a její likvidaci. Řešení následků na majetku města a soukromých osob je proto odsouváno na pozdější dobu. Jednou z možností, jak získat síly, které budou odstraňování následků provádět již paralelně se zásahem, je využití dobrovolníků, kteří z různých pohnutek budou chtít pomoci. Problém však je, kteří dobrovolníci, kdy a jak mohou pomoci. V článku otištěném v čísle 4/2009, autoři popisují jako základní dokumenty v oblasti dobrovolnictví zákon č. 198/2002 Sb. o dobrovolnické službě a o změně některých zákonů a Zákon č. 240/2000 Sb. o krizovém řízení a o změně některých zákonů (Krizový zákon). Je důležité podotknout, že ani jeden z těchto zákonů nebyl připraven jako zákonný rámec dobrovolnictví. Přínosem zákona o dobrovolnické službě je sjednocená definice forem dobrovolné činnosti a stanovení podmínek, za kterých má tato práce probíhat. Zákon se však týká pouze dobrovolné činnosti nějakým způsobem podporované státem, v ostatních případech závisí vše na dohodě zúčastněných stran. V případě druhého jmenovaného zákona, zákona č. 240/2000 Sb., již jeho název určuje, že je primárně vytvořen pro jinou oblast, než je dobrovolnictví. Problematikou zapojování dobrovolníků se již několik let zabývá město Třinec. Impuls k zahájení prací byl dán zapojením tohoto severomoravského města do evropského projektu MIRIAD 21, který se zabýval rizikem průmyslových havárií a ochranou obyvatel. Jeho garantem a hlavním organizátorem byla francouzská národní asociace starostů a zvolených zástupců, jejichž cílem je realizace politiky 89

respektující životní prostředí a principy udržitelného rozvoje - Les Eco Maires (“sdružení ekologických starostů“). Toto sdružení je sítí 1900 členů (místních úřadů samospráv a státní správy) a 2000 partnerů z Francie a z celé Evropy. Později, konkrétně v prosinci 2006, kdy Rada města Třince rozhodla o zapojení města, se podařilo navázat dalším projektem VADEME (VOLUNTEERS AND DEMOCRACY IN EMERGENCY - Dobrovolnictví a demokracie při mimořádných událostech), který je zaměřen na sjednocení postupů zapojení a účasti dobrovolníků v civilní ochraně a při likvidaci následků mimořádných událostí. Posláním projektu VADEME je navrhnout metodu vytvoření místní skupiny dobrovolníků zapojených do civilní ochrany s přihlédnutím na potřebu soustředit činnosti vedoucí k předcházení krizových situací. Projekt byl financován Evropskou komisí (DG ENV). Po svém zapojení do projektu začal Městský úřad Třinec, úsek krizového řízení, řešit zařazení dobrovolníků do civilní ochrany a krizového řízení. Vznikl problém, jakým způsobem a jakými formami bude prakticky realizováno zapojení dobrovolníků ve městě Třinci, protože v rámci České republiky se touto otázkou na úrovni měst ještě nikdo nezabýval. Po důkladném zvážení se odpovědní pracovníci rozhodli řešit otázku zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci formou samostatného plánu v rámci systému krizového řízení. I zde je nutno zdůraznit, že se jednalo o průlomový a odvážný počin, možná by bylo správnější užít výraz „pokus“, jehož výsledek nebyl dopředu jasný. Osobami, které první kroky učinily, byli pracovníci Městského úřadu Třinec PhDr. Jan Kaizar a Mgr. Ladislav Chromec. Městský úřad si vybral dvě dobrovolnické organizace, které ve městě působí, a jsou s nimi velmi dobré zkušenosti ze vzájemné spolupráce v jiných oblastech, konkrétně organizace ADRA a Slezská diakonie. Obě organizace také projevily aktivní zájem a ochotu zapojit se do projektu VADEME na naší místní úrovni. Důvodem pro tento krok byla nemožnost zapojit a připravovat dobrovolníky přímo městem. Takto vznikly dvě skupiny dobrovolníků, které je možné, v případě potřeby poskytnout městu Třinec. Protože byla první fáze spíše fází výzkumu než aplikace, byla navázána úzká spolupráce s vedoucím Laboratoře výzkumu a managementu rizik, Fakulty bezpečnostního inženýrství, Vysoké školy báňské – technické univerzity Ostrava prof. RNDr. Pavlem Danihelkou, CSc., a s doc. Ing. Markem Smetanou, Ph.D., z katedry požární ochrany a ochrany obyvatelstva. V průběhu roku 2007 se uskutečnila řada společných pracovních schůzek, na kterých byly jednotlivé kroky upřesňovány. Velmi významné a zásadní pro vznik konečné podoby plánu zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci, bylo pracovní jednání pracovníků VŠB-TU Ostrava, organizací ADRA, Slezská diakonie a zástupců města Třince v červenci 2007.

90

Návrh plánu zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci byl dokončen v listopadu 2007, byl předložen k projednání Bezpečnostní radě určené obce – města Třince a následně Radě města Třince. Oba orgány doporučily jeho realizaci. Protože “Plán zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci“ je jedním z plánů v systému krizového řízení, je jeho schválení v kompetenci starostky města Třince. Ta jej také počátkem prosince 2007 podepsala a schválila s účinností k 1. 1. 2008 jako nedílnou součást “Rozpracovaného krizového plánu Moravskoslezského kraje určenou obcí Třinec“. Hlavním cílem plánu je systematická příprava vybraných dobrovolníků tak, aby z nich byla vytvořena skupina kvalifikovaných a schopných občanů, kteří budou připraveni poskytnout efektivní pomoc při zvládání následků mimořádných událostí ve městě Třinci. Tato pomoc bude realizována buď směrem k městu Třinec na základě uzavřené smlouvy mezi vysílající organizací Slezská diakonie nebo vysílajícím občanským sdružením ADRA a přijímací organizací Město Třinec, nebo přímo směrem k postiženým občanům. V souladu se uvedeným plánem bylo na jaře 2008 zahájeno získávání dobrovolníků pro ADRU a Slezskou diakonii. V regionálních médiích byly zveřejněny inzeráty, že organizace Slezská diakonie a ADRA, o. s., ve spolupráci s městem Třinec hledají dobrovolníky z řad občanů, kteří jsou ochotní a mají zájem pomoct při řešení následků mimořádných událostí (požáry, povodně, vichřice apod.). Přihlásit se mohl každý občan starší 18 let. Přihlásilo se celkem 30 občanů (17 mužů a 13 žen), které tato nabídka oslovila, a zaevidovali se jako dobrovolníci u jedné z organizací dle vlastního výběru (15 dobrovolníků ADRA a 15 dobrovolníků Slezská diakonie). Výhodou skupiny je její variabilita z pohledu stáří jednotlivých členů a zkušeností, které se přinášejí díky různorodým profesím a zájmům. Tito občané byli zařazeni do vzdělávacího programu základního kurzu „Teoretické základy dobrovolnictví jako občanské výpomoci při mimořádných událostech ve městě Třinci“. Od září 2008 do dubna 2009 proběhlo celkem 8 lekcí na následující témata: • Systém krizové připravenosti v ČR • Technicko-organizační zabezpečení činnosti dobrovolníků • Právní systém ČR pro oblast dobrovolnictví ve vazbě na organizace ADRA a Slezská diakonie • Základní aspekty činnosti HZS ve vazbě na dobrovolnickou pomoc • Krizové řízení a plánování ve správním obvodu města Třince • Základní bezpečnostní předpisy ve vazbě na předpokládané činnosti dobrovolníků • Zdravotní aspekty předpokládaných činností dobrovolníků • Rizika a nebezpečí v místech předpokládané činnosti dobrovolníků. 91

Pro jednotlivé lekce byly vypsány dva termíny (vždy pondělí nebo čtvrtek odpoledne) tak, aby se účastníci programu mohli zúčastnit přednášek v maximálním počtu. O svědomitém přístupu přihlášených dobrovolníků svědčí skoro 90% účast na celém základním kurzu. Pro úspěšné absolvování byla stanovena hranice 50 % účasti na všech lekcích. Kurz byl ukončen slavnostním předáním osvědčení a průkazky dobrovolníka, které účastníci převzali z rukou starostky. V závěrečném hodnocení kurzu absolventi mimo jiné velice kladně hodnotili přednášky týkající se poskytování první pomoci a přáli si do budoucna dozvědět se více konkrétních rad, jak může být dobrovolník užitečný i mimo IZS. Protože je plnění projektu z aktuálního pohledu hodnoceno velmi kladně, město má zájem pokračovat v kurzech formou „nadstavbové části“, kterou město Třinec ve spolupráci s dalšími účastníky připravuje pro školní rok 2009-2010 (pravděpodobně od prosince 2009 do května 2010). Tento rozšiřující cyklus přednášek a hlavně praktických cvičení by měl být zaměřen na oblasti, o které projevili absolventi základního kurzu nejvíce zájem, například: • praktický nácvik první pomoci – vyšší stupeň dovedností • záchranářství, pomoc při živelných katastrofách • psychologická a psychosociální pomoc – jak vést rozhovor a jednat s lidmi, kteří prožili traumatickou situace, bezprostřední pomoc lidem v tísni při živelní pohromě • psychologie krizí a psychologický trénink pro přípravu na rozhodování při řešení krizových situací • krizové řízení, organizace zásahu a jeho nácvik, koordinace týmu dobrovolníků. Součástí této části bude i praktické cvičení při simulované mimořádné události, a to ve spolupráci se složkami IZS. V říjnu 2007 se u příležitosti návštěvy zástupce francouzské organizace Les Eco Maires ve městě Třinci, uskutečnila prezentace návrhu „Plánu zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci“. Této prezentace se zúčastnili i zástupci Fakulty bezpečnostního inženýrství VŠB-TU Ostrava a zástupci nestátních neziskových organizací ADRA a Slezská diakonie. V rámci pracovní schůzky proběhla velmi rozsáhlá diskuse k dané problematice. Zástupce francouzské organizace Les Eco Maires velmi kladně hodnotil obsah a myšlenku plánu zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci. Projekt Třince byl francouzskou stranou hodnocen jako jeden z nejzdařilejších projektů, který může být jako metodický postup plně použit v praxi. Protože k zahájení realizace tohoto plánu byly nutné finanční prostředky, přislíbil finanční podporu tomuto pilotnímu projektu ze strany francouzské organizace, kterou zastupuje, tj. našeho partnera v evropském projektu VADEME.

92

Následně byl městu Třinec zaslán finanční dar ve výši 2.000 € na podporu praktické realizace plánu zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci. Výše tohoto finančního daru v podstatě pokryla náklady na praktickou realizaci plánu zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci v roce 2008. Na rok 2009 byla z rozpočtu města vyčleněna částka 50 tis. Kč. “Plán zapojení dobrovolníků do civilní ochrany ve městě Třinci“ je v rámci České republiky ojedinělý a proto je nutno ho chápat jako experiment. Jeho iniciaci a realizaci umožnila konstruktivní spolupráce města, občanů, neziskových organizací, univerzity i využití zkušeností a finanční podpory zahraničních partnerů. Z těchto důvodu se doposud jedná o časově omezený plán na období od 1. 1. 2008 do 31. 12. 2010. Věříme, že dvouleté zkušenosti města Třince přispěly k zařazení dobrovolné pomoci do Krizového plánu Moravskoslezského kraje, který byl podrobněji popsán v úvodu citovaném článku s názvem „Plán dobrovolné pomoci při mimořádných událostech a krizových situacích“ (4/2009), autorů por. Ing. Tomáše Hendrycha, mjr. Ing. Antonína Krömera a plk. Ing. Libora Folwarczného, Ph.D. Město Třinec se o své zkušenosti rádo podělí s dalšími obcemi či zájemci - tel: 558 306 185 nebo email: [email protected].

93

Aircraft firefighting and rescue experiences Dipl.ing. Martin Djovčoš Civil Aviation Directorate of the Republic of Serbia, 11070 Novi Beograd, Omladinskih brigada 1, Serbia E-mail: [email protected] Abstract The paper deals with the experiences gained from the firefighting and rescue operation executed on Boeing 737-800 aircraft at the Belgrade Airport “Nikola Tesla”. It strives to describe the incident that occurred at the aircraft, as well as the executed rescue operation from the aircraft with 182 adults, 1 child and 6 crew members onboard. The paper further describes the reason for emergency landing and presents the applied firefighting and rescue tactics. Key words aircraft, accident, incident, firefighting, rescuing Foreword The best selling passenger aircraft of all times is “Boeing 737”. Since the beginning of the production in 1968, more than 600 aircraft of this narrow body passenger aircraft had been delivered world wide. The Boeing 737 Family consists of 10 aircraft types, five of which are still in production: 737-600, 737-700, 737800, 737-900 and 737-900 ER. In their history, the “Boeing 737” aircraft had approximately 296 millions of operations (take-offs and landings) or in other words, one of them taking-off and landing each 4.6 seconds, while only this type had overflown the distance 403 times bigger than the distance between Earth and Moon. [1] Such a big number of aircraft and thus big number of operations are indisputably the guarantee of the quality of this type of aircraft, and represent a great acknowledgement for “Boeing”, since their aircraft became a synonym for safety in air transport. Unfortunately, aircraft accidents are reality in air transport. The most frequent reasons for aircraft accidents are thought to be provoked by human factor (pilots’ mistakes – 34% of all accidents), aircraft malfunctions – a gear failure (22 % of all accidents), engine failure (8% of all accidents), while all 17 different reasons are the cause for 36% of all aircraft incidents. [2] Emergency landing in Belgrade One of the latest aircraft incidents in the Republic of Serbia occurred at the “Nikola Tesla” Airport, Belgrade on 18 October 2008. Aircraft type “Boeing 737800” operated by German company „XL Airways“, registration marks D-AXLF, flight number GXL 674, flow on the route Frankfurt - Antalya. 94

Main characteristics

Slide 1: „Boeing 737-800“

Length (m)

39,5

Height (m)

12,6

Wingspan (m)

34,3

Seating Capacity

189

Maximum take-off weight (kg)

70.535

Empty weight (kg)

41.145

Range (km)

5.445

Maximum fuel (lit.)

26.020

While entering the airspace of the Republic of Serbia, the pilot noticed a problem on the left engine, and though the signalization did not ensign the cause of the problem, he declared an emergency situation to the Aria Control Center in Belgrade, in accordance with the procedure for emergency situations. Aria Control Center instantly gave the priority to this aircraft and informed the Terminal Control Center at the airport “Nikola Tesla” about the need for emergency lending of the aircraft. There were 182 adult passengers, 1 child and 6 crew members onboard the aircraft and the aircraft had 7000 liters of fuel in its tanks. At exactly 05:29 UTC (Coordinated Universal Time), the air traffic controller communicated by radio connection the first information about the necessity to engage the airport firefighting unit due to the technical problem with the left aircraft engine and since that moment the communication between the air traffic control and the firefighting unit was held on the radio channel provided for emergency situations at the airport. That very morning, the airport firefighting brigade consisted of 10 professional firefighters. On duty were the commander of the fire department, operator and 8 professional firefighters who at their disposal had three firefighting vehicles and one technical vehicle. The overall capacity of the firefighting vehicles was as follows: Characteristics

Rapid Vehicle Vehicle 1 “PANTHER” “SCAMEL”

Vehicle 2 “MAGIRUS”

Water, quantity (lit)

12.500

10.000

3.500

Foam quantity (lit)

1.500

1.000

500

Dry chemical powder, (kg)

750

-

68

Range of water flinger (m)

80 (1) 70 (2)

75

70

6.500

6.000

4.500

Pump capacity (l/min)

95

That early morning at the Airport Belgrade weather was foggy and windless. Acting in accordance with the Plan for Emergency Situations at the Airport Belgrade, firefighting vehicles were deployed at the intersection points C and D of the taxiway and the runway, in such a manner that rapid vehicle “Panther” and the commanding vehicle took positions at the intersection point C, which is 600 meters away from the Threshold 12, while main vehicle 1, main vehicle 2 and technical vehicle took positions at the intersection point D, which is 2000 meters away from the Threshold 12.

Slide 2: The position of the firefighting vehicles and the aircraft lending direction While the aircraft was still in the lending position, the air traffic controller noticed the fire on its left engine, of which he informed the firefighters by the radio connection. Exactly at 05:46 UTC the aircraft touched down approximately 600 meters away from the Threshold 12 and stopped about 100 meters away from the intersection point D, where were the Main vehicles 1 and 2 and the technical vehicle ready for action. At the touch down point, the velocity of the aircraft was 250 km/h. The firefighting vehicles from the interception point D rushed after the aircraft that endeavored to stop as soon as possible by applying the brakes. As soon as the aircraft had stopped, the Main firefighting vehicles and the technical vehicle, positioned at the interception point D, started to move towards it. Main firefighting vehicle “Scamel” stopped at approximately 15 meters from the aircraft nose, while the other main vehicle stopped approximately 20 meters behind its tail. A few seconds after that, the rapid vehicle “Panther” reached the scene from the interception position C and took sideways position at approximately 20 meters from the aircraft tail. The commanding vehicle stopped in front of the nose, while the technical vehicle parked behind the commanding vehicle. 96

Slide 3: The position of firefighting vehicles just before the intervention As soon as the aircraft had stopped, the cabin crew opened first the front door and then the back door on the right side of the aircraft, so the evacuation of the passengers by emergency evacuation slides commenced. The first spout of water was shot from the big water flinger of the “Panther” vehicle and directed towards the fuselage. The small water flinger operated into the center of the left engine which was on the fire, with the flame four meters long. All other firefighting vehicles shot the foam into center of the left engine. The fire on the engine was extinguished in 30 seconds, and evacuation of all passengers and crew members was completed in 40 seconds after the aircraft had stopped.

Slide 4: Engine firefighting 97

Upon distinguishing the fire, the operation of cooling by reel hose commenced, first from the firefighting vehicles “Magirus” and “Scamel” and then from the firefighting vehicle “Panther”. Firstly, they cooled the left aircraft engine and then the landing gear that was overheated due to abrupt breaking of the aircraft.

Slides 5 and 6: Cooling of the engine and the landing gear The passengers and crew members were evacuated on the right side of the aircraft onto the grass area that separates the taxiway and the runway. During the evacuation process nobody was hurt, which surely is the credit of well trained cabin crew members, but also of the firefighting personnel that assisted the passengers in the evacuation from the aircraft. Support staff directed the passengers towards the airport area destined for evacuation and towards the taxiway, and when the busses and minivans had arrived, all passengers and crew members were transported to the terminal building where they were provided all necessary assistance. Conclusion The aircraft firefighting operation was performed in accordance with the ICAO standards and the stipulated firefighting tactics. In the firefighting action were engaged 10 professional firefighters, three firefighting vehicles, one commanding vehicle and one technical vehicle. In the rescue operation, in the capacity of the support staff of the firefighting brigade, were engaged eight airport workers who assisted during the evacuation process. The air traffic control and all airport services (firefighting and rescue service, police, medical service, ground handling service) performed all their tasks very professionally, following the procedures stipulated in the Plan for emergency situations. During the evacuation process and fire fighting intervention nobody was hurt. At the end, about 600 liters of foam (STAMEX 3% AFF) and 16500 liters of water were used to extinguish the fire, cool the engines and the landing gear. References [1] http://sh.wikipedia.org/wiki/Boeing_737 [2] Martin DJOVČOŠ „Danger at the Airport“, Studio Line, Belgrade, 2004 98

Odvodnění tunelů pozemních komunikací – protipožární kanalizační přepážka Ing. Jana Drgáčová, Ing. Petr Bebčák, Ph.D. VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice E-mail: [email protected], [email protected] Anotace Příspěvek přináší informace o systému odvodnění v transevropských dálničních tunelech a kanalizačních protipožárních přepážkách, které jsou nedílnou součástí drenážního systému v tunelech pozemních komunikací a jejich zkoušení. Klíčová slova tunel, odvodnění, štěrbinový žlab, požární uzávěr – protipožární kanalizační přepážka Úvod Pro zajištění bezpečnosti jsou silniční tunely vybaveny větším množství technologického vybavení tunelů než tunely železniční, protože v silničním tunelu se pohybuje daleko více subjektů – vozidel s větší svobodou pohybu a tím i možnost vzniku nebezpečných situací při provozu silničního tunelu je daleko větší. Technologické vybavení tunelů pozemních komunikací Transevropské dálniční tunely lze dělit jako tunelové dílo na část stavební a část technologickou. Technologie tunelu lze rozdělit na: • Dopravní systém • Bezpečnostní systém • Technická zařízení zabezpečující funkčnost tunelu Technologické vybavení tunelů pozemních komunikací členíme na: • Dopravní systém • Osvětlení • Větrání • Bezpečnostní systém • Spojovací a dorozumívací zařízení • Požární zabezpečení • Systém videodohledu • Řídicí systém • Zásobování elektrickou energií 99

Na obr. 1 je základní funkční členění technologického vybavení tunelů pozemních komunikací a jeho možné vazby na nadřazený systém. Technologie je členěna dle jednotlivých funkcí na dopravní systém, vzduchotechnický systém, bezpečnostní systém apod., přičemž každý z těchto bloků je tvořen jednotlivými technickými prostředky. Obr. 2 znázorňuje některá bezpečnostní opatření v tunelech pozemních komunikací – SOS skříňky a železobetonové štěrbinové žlaby s požárním uzávěrem – protipožární kanalizační přepážkou.

Obr. 1 - Základní funkční členění technologického vybavení tunelů 100

Obr. 2 - Některá bezpečnostní opatření v tunelech PK Systém odvodnění vozovky tunelu odvádí: • Vodu stékající z povrchu vozovky tunelu a ostění (srážková voda, voda z čištění tunelu a vozovky) • Vodu při hašení požáru • Vyteklé kapaliny na vozovku tunelové trouby z poškozených nádrží nebo při haváriích vozidel • Splaškové odpadní vody Odvodnění se provádí zpravidla pomocí štěrbinových odvodňovacích žlabů (viz obr. 3), které jsou opatřeny požárními kapalinovými uzávěry – kanalizačními protipožárními přepážkami po cca 50 m, aby bylo zabráněno při nehodě s následkem požáru přenesení požáru kanalizací, která zajišťuje odvodnění vozovky tunelu.

Obr. 3 - Štěrbinový žlab pro odvodnění tunelů pozemních komunikací 101

Účinné odvodnění patří k nejdůležitějším předpokladům použitelnosti a trvanlivosti tunelových dopravních komunikací. Voda na jízdních plochách obtěžuje a zdržuje účastníky provozu. Vodní film, silný několik milimetrů, může způsobit již při nižších rychlostech obávaný aquaplaning. Srážková voda musí tedy být odvedena nejkratší cestou, přitékající voda z vedlejších ploch musí být před jízdními drahami jímána. Průběžné plošné odvodnění železobetonovými štěrbinovými žlaby řeší tento problém. Železobetonové štěrbinové žlaby odvodňují a odvádí nečistoty z dopravních ploch, např. dálnic, silnic I. a II. třídy, startovacích a stojánkových letištních ploch, tunelů, podjezdů, parkovišť, průmyslových ploch, přístavních zařízení, kontejnerových nádraží, tankovacích ploch apod. Použití železobetonových štěrbinových žlabů se doporučuje mezi jiným všude tam, kde stávající spády vozovek nevyhovují, např.: na vozovkách s malým podélným spádem a jednostranným příčným spádem - v zátočinách, údolích, vrcholcích, přechodových nebo vinoucích se drahách, přejezdech pruhu apod. - na zářezových náspech, v ochranných vodárenských oblastech. Do tunelů jsou instalovány štěrbinové odvodňovací žlaby, které jsou, jak již bylo výše řečeno, každých 50 metrů přerušeny kanalizační protipožární přepážkou. Tento mezikus pracující na sifonovém efektu, se vkládá do kanalizačního potrubí k zabránění přenosu požárů hořlavých kapalin v kanalizačním potrubí tunelového tělesa. Nutno zdůraznit, že se jedná o technické bezpečnostní opatření pro dopravní nehody „malého rozsahu“ (např. kolize dvou osobních vozidel s následným požárem), v případě havárie rozsahu „Mont Blanc“ jsou štěrbinové žlaby a kanalizační protipožární přepážky nedostačujícím technickým bezpečnostním opatřením. Štěrbinové žlaby Jedná se o relativně nový prvek liniového odvodnění, který vhodným způsobem doplňuje sortiment prvků určených pro kvalitní odvedení povrchových vod ze zpevněných ploch. Svým průtočným profilem se řadí mezi prvky mikroštěrbinových trub a štěrbinových trub profilu I. K odvodnění tunelových staveb jsou určeny štěrbinové trouby s tlamovým profilem. Požární uzávěr – kanalizační protipožární přepážka Jedná se o železobetonovou kanalizační přepážku (viz obr. 4 a 5), která se vkládá do kanalizačního potrubí z důvodu zabránění možnosti přenosu požáru hořlavých kapalin v kanalizaci.

102

Obr. 4 - Požární uzávěr - kanalizační protipožární přepážka

Obr. 5 - Požární uzávěr - kanalizační protipožární přepážka - řez Funkčnost „požárního uzávěru – kanalizační protipožární přepážky“ Funkčnost „požárního uzávěru – kanalizační protipožární přepážky“ je založena na sifonovém efektu a je splněna, pokud při zkoušce nedojde k přenesení požáru přes tento uzávěr. Sifonový efekt Sifonový efekt je založen na skutečnosti vytvoření vodního uzávěru s protipožární přepážkou (obr. 6), která zabrání přenesení požáru hořlavé kapaliny přes „požární uzávěr – kanalizační protipožární přepážku“.

103

Obr. 6 - Požární uzávěr - kanalizační protipožární přepážka Protipožární přepážka Konstrukce (přepážka), která vytvoří v požárním uzávěru zábranu pro možnost šíření požáru jak v podélném, tak v příčném směru a je spodní částí ponořena pod vodní hladinu (obr. 7).

Obrázek 7 - Požární uzávěr - kanalizační protipožární přepážka

104

Pro odvodnění tunelů pozemních komunikací, tedy i transevropských dálničních tunelů v České republice (obr. 8) jsou používány železobetonové štěrbinové žlaby např. s tlamovým T – profilem (viz obr.9) nebo železobetonové štěrbinové žlaby s I – profilem (viz obr. 10), které musejí být certifikovány akreditovanou laboratoří z hlediska požární bezpečnosti.

Obr. 8 - Systém odvodnění štěrbinovými žlaby v tunelu Valík

Obr. 9 - Štěrbinový žlab T - profil

Obr. 10 - Štěrbinový žlab I - profil

105

Použitá literatura: [1] TP 98 – technologické vybavení tunelů pozemních komunikací, MDČR-OPK, Praha 2004, ISBN 80-239-0110-9 [2] ČSN 73 7507 – Projektování tunelů pozemních komunikací [3] ČSN EN 1433 – Odvodňovací žlaby pro srážkovou vodu k zabudování do dopravních ploch [4] BEBČÁK P.: Zkušební předpis ZP 2/2008 – Pro stanovení funkční schopnosti požárního uzávěru – kanalizační protipožární přepážky v kanalizačním potrubí, K.B.K fire s.r.o., Ostrava 2008

106

Statistické testy významnosti výsledků laboratorních zkoušek Ing. Otto Dvořák, Ph.D. Technický ústav PO, Písková 42, 143 01 Praha 4 E-mail: [email protected] Anotace Příspěvek specifikuje: - aplikaci statistik t-test a F-test k ověření platnosti nulové hypotézy, - statistický postup hodnocení odlehlosti naměřených dat z řady měření za podmínek opakovatelnosti, - aplikaci Cochranova a Dean_Dixonova testu k odhalení odlehlých nebo vybočených výsledků zkoušek s jednoduchou úrovní zkoušeného/posuzovaného parametru, - možný postup verifikace homogenity zkušebních vzorků pro mezilaboratorní porovnávací zkoušky (MPZ), - aplikaci grafů Z a zeta-skóre k názornému grafickému porovnání výsledků jednotlivých účastníků MPZ. Klíčová slova Testy významnosti, nulová hypotéza, t- test, F-test, vybočené a odlehlé výsledky, Dean-Dixonův test, Cochranův test, grafy z-skóre a zeta-skóre Úvod 1. 2. 3. 4. -

V požární laboratoři se často řeší následující statistické problémy: Zda výsledky měření podle dvou rozdílných metod vyhovují nulové hypotéze či ne. Zda výsledky měření určitou zkuš. metodou za podmínek opakovatelnosti obsahují odlehlý výsledek. Zda vzorky k chem. analýze do MPZ jsou homogenní. Zda výsledky z MPZ jsou odlehlé či vybočené z hlediska jejich: přesnosti (rozptylu) správnosti (odlehlosti).

Statistické testy významnosti umožňují porovnat dvě řady výsledků (např. naměřených podle původní a nové metody) objektivněji _ než podle velikostí jejich středních hodnot μ resp. výběrových aritm. průměrů x a směrodatných odchylek σ resp. výběrových směrod. odchylek s. Naštěstí existují statistické tabulky s kritickými hodnotami t- testů (Studentova) a F- testu [1] umožňující na základě 107

jejich porovnání s vypočtenými thodnotami a Fhodnotami objektivizovat, zda je či není nulová hypotéza platná. Má-li laboratoř řadu výsledků měření za podmínek opakovatelnosti z určité zkoušky musí zvažovat, zda některé výsledky jsou/nejsou odlehlé jako důsledek hrubých/systematických chyb. V tomto případě se statisticky opět posuzuje, zda krajní hodnoty uspořádaného výběru výsledků měření patří či nepatří k danému, v tomto případě normálnímu rozdělení. Při přípravě MPZ je nezbytným předpokladem mj.,aby pilotní laboratoř připravila homogenní zkušební vzorek pro všechny zúčastněné laboratoře. K ověření jejich homogenity lze použít statistickou metodu analýzy rozptylů, hodnotící vliv odlišnosti jednotlivých vzorků na výsledek zkoušky porovnáním hodnoty F-testu (počítá se z rozptylu mezi jednotlivými vzorky a rozptylu reziduálního ) s kvantilem Fα. Organizátor MPZ musí znát u každé úrovně znaku jeho správnou/ pravou referenční hodnotu (μ). Jestliže chápeme správnost měření (trueness of measurement) jako těsnost shody mezi průměrnou hodnotou získanou z několika výsledků zkoušek a přijatou referenční hodnotou, potom správný výsledek se shoduje se skutečnou úrovní znaku, tj. není zatížen systematickou chybou. Výsledky však mohou být nesprávné, ale přesné/shodné, když se jednotlivé paralelní výsledky mezi sebou dobře shodují za předem specifikovaných podmínek (shodnost = precision), jejich rozptyl je způsoben pouze náhodnými chybami. Správnost a přesnost výsledků je posuzována/hodnocena statistickými testy. Výsledky obdržené od účastníků MPZ statistik mj vyhodnocuje, zda neobsahují odlehlá data z hlediska přesnosti tzv. Cochranovým testem a z hlediska správnosti tzv. Dean-Dixonovým testem. Součástí vyhodnocení MPZ jsou též grafy tzv. Z- score a ZETA-score, názorně zobrazující výsledky jednotlivých laboratoří vzhledem k intervalu způsobilosti. 1. Testy významnosti Ve statistice mají slova „ významnost“, „významný“ specifický význam. Významná diference znamená diferenci, která pravděpodobně nevznikla čistě náhodným výběrem. Lze ji odhalit testy významnosti. Jestliže je jedna řada dat významně odlišná od druhé, odlišnost závisí nejenom na velikosti průměrné odchylky, ale též na počtu dat a jejich rozptylu. Významnost je tak funkcí velikosti výběru. Naštěstí jsou k dispozici statistické tabulky s kritickými hodnotami rozdílů mezi průměry a kritickými thodnotami a kritickými F-hodnotami pro rozdíly v rozptylu. 1.1 t- test Jedná se o statistický postup používaný k porovnání průměrných hodnot obou řad. Statistik přitom používá odborné termíny (nulová hypotéza, alternativní hypotéza, kritické hodnoty tkrit a Fkrit , základní soubor, jednostranný a dvoustranný test, výběr, atd), které mohou vzbuzovat dojem velké náročnosti. Aplikace je však jednoduchá 108

při použití excelové tabulky s vloženými funkcemi a dostupností statist. tabulek s kritickými hodnotami tkrit a Fkrit. Podle statistické teorie se ověřuje platnost: - nulové hypotézy: výsledek podle staré metody = výsledku podle nové metody, - alternativní hypotézy: výsledek podle „staré metody ≠ výsledku podle nové metody“. Testování probíhá tak, že se vypočtou nejprve t-hodnoty podle následujících vzorců: x−μ (1) thodnota = s/ n

(

t=

pro dvoustranný test pro jednostranný test

kde _ x_ /d/ s _ _ x1, x2 n1, n2 sc

(2)

d⋅ n sd

(3)

t=

(x1 − x2 ) sc

(4)

1 1 + n1 n2

je výběrový průměr, μ je průměr základního souboru (střední hodnota), je absolutní hodnota rozdílu mezi párovými průměry, výběrová směrodatná odchylka, jsou nezávislé výběr. průměry, jsou počty měření prvního a druhého výběru, je stand. směrodatná odchylka podle vzorce (5)

sc = kde s 1 a s2

/d / ⋅ n sd

t=

pro rozdíl mezi nezávislými výběrovými průměry

)

⎡⎣ s12 (n1 − 1) + s22 (n2 − 1)⎤⎦ (n1 + n2 ) − 2

(5)

jsou výběrové směrodatné odchylky řady 1 a 2.

Následně statistik porovná vyopočtenou t-hodnotu s kritickou hodnotou tkrit odečtenou z tabulek. K vyhledání kritických hodnot je zapotřebí znát: - jednostranný nebo dvojstranný test (podle směru diference), - stupeň volnosti ν = n-1, - s jakou jistotou si žádáme výsledek. Pro pož. laboratoř běžně dostačuje 95 % 109

konfidencí úroveň. Např. pro 10 měření (ν=9) a 95 % konfidenční úroveň lze z tabulek odečíst tkrit= 2,26. Když je thodnota>tkrit lze nulovou hypotézu zamítnout se závěrem, že je zde významná diference mezi novou a starou zkušební metodou. To však ještě nemusí znamenat, že by nová metoda měla být zavržena. Záleží na tom, jestli v principu danému účelu vyhovuje. Test významnosti je pouze část informace ke zvážení. 1.2 F- test Jím se porovnává rozptyl výsledků s cílem zjistit, zda jsou vhodné a zda je možné obě řady dat spojit do jedné. Postup: Vypočte se Fhodnota= s12/ s22 a z tabulek se odečte hodnota Fkrit při znalosti (n1-1) a (n2-1) stupňů volnosti pro první a druhou řadu dat s 95 % konfidenční úrovní. Pokud data pocházejí ze stejného základního souboru, potom bude platit, že Fkrit≥ Fhodnota, což znamená, že rozptyl dat v obou řadách není významně odlišný. 2. Test na odlehlé hodnoty ve výběrové řadě Pokud neznáme směrodatnou odchylku základního souboru σ a střední hodnotu základního souboru m, lze aplikovat následující postup: - Výsledky měření veličiny setřídíme do uspořádaného výběru y1≤ y2 ≤y3≤ ….≤yn - vypočteme výběrový průměr podle (6) a výběrovou směrodatnou odchylku podle vztahu (7) n

y=

∑y i −1

i

(6)

n 1/2

2 ⎧ 1 s=⎨ ( yi − y ) ⎫⎬ ∑ ⎩ n −1 ⎭

(7)

- pro rozhodnutí, zda y1 a yn hodnoty patří do základního souboru s normálním rozdělením vypočteme veličiny Un a U1 podle vztahu 8:

un =

yn − y s

a

u1 =

y − y1 s

(8)

- Výsledky porovnáme s hodnotou h z následující tabulky č. 1 pro známé n (rozsah výběru) a zvolenou hladinu významnosti α (v požární laboratoři obvykle 0,05).

110

Tab. č. 1 Mezní hodnoty h pro rozsah výběru n a při hladině významnosti α = 0,05 rozsah výběru n mezní hodnota h

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1,15 1,46 1,67 1,82 1,94 2,03 2,11 2,18 2,23

- Pokud Un≥ h a/nebo U1≥ h, podezřelý výsled/ek/y vyloučíme, v opačném případě ne. 3. Test na homogenitu zkušebního vzorku Pokud má být připraveno pro n účastníků n zkušebních vzorků pro např. chemickou analýzu, lze připravit n+k zkušebních vzorků a z nich odebrat náhodným způsobem k vzorků ke kontrolní analýze např. s dvěma opakováními na každém vzorku. Zadání: - počet kontrolních vzorků k - Počet opakování: 2 - jednotlivé výsledky yij, když i = 1,2,…k, a j = 1,2 (počet opakování) Výpočty: 1 2 - průměrů jednotlivých měření i: (9) xi = ∑ yij n j =1

1 k ∑ xi k j =1

- celkového průměr:

x=

- celkového rozptylu:

RA = n ⋅ ∑ (xi − x )

(10)

k

2

(11)

i =1

k

- rozptylu reziduálního:

RR = ∑ i =1

- Testovací charakteristiky:

F=

2

∑ (y j =1

ij

RA ( N − k ) RR (k − 1)

− xi )

2

(12) (13)

Vyhledání v tabulkách: _ - Kvantilu Fα /d/, když N =k.n Hodnocení: Když je F > Fα, jsou rozdíly mezi zkušebními vzorky významné –nevhodné pro MPZ. Pokud je tomu naopak, jsou zkuš. vzorky vhodné. 111

4. Cochranův test na odlehlost dat z hlediska přesnosti Tímto testem lze prověřit, zda laboratoř neposkytla výsledky z větším rozptylem (s menší přesností) než ostatní laboratoře, jejichž výsledky statistik uspořádá a vepíše do tabulky, viz příklad v tab. č.1, kdy laboratoře dodaly tři výsledky. Výsledky jsou v tabulce uspořádány tak, aby v první řádce byla laboratoř s nejnižšími a v poslední řádce s nejvyššími naměřenými hodnotami (pořádková statistika=order statistic). Pro výsledky jednotlivých laboratoří vypočítá jejich výběrové rozptyly (variance) si2 (sloupec 4 tab. 1) a z nejvyššího odhadu smax2 konstruuje Cochranovo kritérium C (slopec 8 tab. 1), které porovnává s tabelovanými kritickými hodnotami Cαkrit (j, ν) na hladinách významnosti α = 1% (slopuec 7 tab 1) a α = 5 % (sloupec 9 tab 1) pro počet stupňů volnosti ν = k - 1. Pokud jedna laboratoř laboratoř poskytla odlehlý výsledek, počet laboratoří i se snižuje na i = k - 1 a provede se druhé kolo testování. Pokud se ve druhém kole zjistí laboratoř s vybočenými výsledkyzahrne je do zpracování. Zbylé výsledky se považuji za přesné. Odlehlý výsledek je výsledek, do kterého se promítají nenáhodné chyby, např. hrubé. Nezahrnují se do statistického vyhodnocení. Platí následující pravidla: C >Cα=0,01,krit(p, ν)

Laboratoř poskytla odlehlý výsledek

Cα=0,01,krit(p, ν) > C > Cα=0,05,krit (p, ν) Laboratoř poskytla vybočený výsledek Cα=0,05,krit (p, ν) > C

Výsledek laboratoře je zatížen pouze náhodnou chybou

Pilotní laboratoř vypracuje z výsledků měření hodnotící tabulku, viz následující příklad Tab. č. 2 Hodnotící tabulka pro určení odlehlých a vybočených hodnot Cochranovým testem Laboratoř yi1 č. i

yi2

yi3

xi

si2

C0,01 (p,ν)

1 2 . . . k Vysvětlivky: i počet laboratoří, i = 1,2,...k j počet výsledků, j = 1,2,n 112

C

C0,05(p,ν)

závěr

n

výběr. aritm. průměr i-té laboratoře (arithmetic mean/average)

xi =

∑y

ij

j =1

⎛ n 2⎞ n ⋅ ∑ y − ⎜ ∑ yij ⎟ j =1 ⎝ j =1 ⎠ 2 sij = n ⋅ (n − 1) n

rozptyl i-té laboratoře (variance)

C=

Cochranovo kritérium

(14)

n 2

2 ij

2 S max k

∑S i =1

(15) (16)

2 i

5. Dien Dixonův test na odlehlost dat z hlediska správnosti Tímto testem lze prověřit, zda laboratoř neposkytla významně odlišné hodnoty výsledků v porovnání s ostatními (nesprávné) než ostatní laboratoře. Statistik uspořádá dodané výsledky a vepíše do tabulky, viz příklad v tab. č.2. Z nich konstruuje Dean -Dixonovo kritérium podle následujících vzorců: D10 =(x2 -x1)/(xk-x1), D´10 =(xN -xk-1)/(xk-x1) nebo D11 =(x2 -x1)/(xk-x1), D´11 =(xN -xk-1)/(xk-x1)

pro dolní okraj, a k ∈ <3,7> pro horní okraj, a k ∈ <3,7>

(17) (18)

pro dolní okraj, a k ∈ <8,12> pro horní okraj, a k ∈ <8,12>

(19) (20)

Tab. č. 3 Hodnotící tabulka pro určení odlehlých a vybočených hodnot DeanDixonovým testem Laboratoř č. i

yi1

yi2

yi3

xi

Drs(0,1) D

1 2 . . . . N

113

Drs(0,5) závěr

5. Určení z- score a zeta –score Laboratoře lze názorně hodnotit pomocí grafů z a zeta –score., když

z − score = kde _ yi μ σ

( yi − μ )

(21)

σ

je průměrný výsledek i-té laboratoře, je správná referenční /vztažná hodnota pro testovanou úroveň, je „terčová“ hodnota, určující přípustnou úrovně znaku v MPZ.

Možnosti určení μ: - po dohodě zúčastněných laboratoří, - vlastnost vzorku je známa (jedná se o certifikovaný materiál, CRM), - porovnáním naměřených výsledků s CRM, Možnosti určení σ, která specifikuje přípustnou odchylku úroveň znaku v MPZ: - jako směrodatnou odchylku reprodukovatelnosti sR , - jako taxativně stanovenou přesnost zkuš. metody podle zkuš. posatupzu Výsledky měření veličiny (i odlehlé) setřídíme do uspořádaného výběru pro jednotlivé úrovně (vzestupně), podle vzorce (21) vypočteme z-score a z nic jsou sestrojeny grafy, když na x-pv= pse jsou kódem označen\ výsledky i-té laboratoře., viz obr. 1 jako příklad. Odlehlé výsledky jsou patrny mimo vyznačený interval způsobilosti.

zeta − score =

( yi − μ )

(u

2 μ

+u

2 1

)

(22)

kde uμ je je stand. nejistota výsledku laboratoře. ui je standardní nejistota vztažné hodnoty Příklad je uveden obr. č.1 a tab. č. 4 v příloze 1. Závěr Jsou uvedeny statistické testy pro určení významnosti výsledků testů v požární /forenzní laboratoři. Podrobnější informace čtenář nalezne v použité literatuře. Je zřejmé, že znalost základních statistických metod hodnocení výsledků zkoušek je pro vysokoškolského pracovníka této laboratoře nutností a musí být jedním z kvalifikačních předpokladů.

114

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. [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, [5] JANKO, J. Statistické tabulky. Praha: Nakladatelství ČAV, 1958. [5] pr EN4522 Příloha 1 Tab. 4: Výsledky MPZ stanovení teploty vznícení podle pr EN4522 t (°C) _ XSmean σSmean _ XS

n-Heptane (laboratoř 10 vyloučena) 220,7 2,9 220,9

xmax - xmin

_ 3,3 =0,015*XS _ 12 = 0,054 *XS

r

5,5

σS

R

_ 9,7 = 0,044*XS

Obr. 1 Porovnání výsledku stanovení teploty vznícení n-heptanu podle prEN 4522 (labioratoř č. 10 byla vyloučena z hodnocení) 115

Možnosti stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin hoření a praktického využití jejich výsledků Ing. Otto Dvořák, Ph.D. Technický ústav PO, Písková 42, 143 01 Praha 4 E-mail: [email protected] Anotace Autor v příspěvku stručně uvádí: - výsledky mezinárodní a evropské normalizace v oblasti toxicity zplodin hoření, - možnosti laboratorního stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin hoření - dosavadní výsledky praktické využitelnosti výsledků stanovení toxické vydatnosti ve stavebnictví, lodní, letecké a železniční dopravě a ve vojenství Klíčová slova Toxická vydatnost, plynné zplodiny hoření, fyzikální požární modely, zkušební stanovení, aktivity ISO/TC92/SC3, CEN/CENELEC/TC 256 IEC/TC 89, praktické aplikace Úvod Toxicita kouře při požáru představuje závažný celosvětový problém [1] - [8]. Důvody jsou následující: - všechny hořlavé stavební a konstrukční hmoty/výrobky, materiály/výrobky vnitřního vybavení budov a dopravních prostředků produkují při tepelném rozkladu/hoření toxické a dráždivé plyny. Toxické nebezpečí je vlastní plastům a textilu ze syntetických vláken, které se pro své užitné vlastnosti stávají nedílnou součástí výrobků denní potřeby člověka a proto každoročně jejich výroba/spotřeba a tím i nebezpečí roste, - hasiči se při zásazích na požár vyrovnávají s toxickým nebezpečím kouře již dlouhodobě používáním dýchacích přístrojů. Dosud se však nepodařilo v příslušných legislativních a technických předpisech a normách uspokojivě řešit toto nebezpečí pro osazenstvo budov, shromažďovacích prostor a dopravních prostředků omezením těch druhů materiálů/výrobků, které při hoření generují velké množství dráždivých a toxických plynů. - podle statistiky požárů za období 1992-2004 požáry v ČR každoročně usmrtily /usmrtí v průměru 113 osob, které se ve většině případů nadýchali toxických ZH materiálů při absenci včasného varování, např. kouřovými hlásiči. Obdobná situace je v ostatních zemích EU [7]. Z podrobnějšího rozboru vyplývá mj.: - většina obětí požárů se otrávila toxickými zplodinami hoření, 116

- většinu obětí způsobily požáry vnitřních prostor budov, konkrétně domácností (obývacích pokojů a ložnic), v menší míře požáry hotelů, nemocnic, divadel a kin. Prvotními hořlavými materiály bývá čalounění a povlečení, které po zapálení (např. cigaretou) poměrně dlouhou dobu bez zpozorování doutnají. Toxické nebezpečí je v tomto případě úměrné době doutnání, nebo rychle se šířícímu plamennému hoření. Je pravděpodobné, že tyto požáry trvaly/trvají 30 minut nebo více než byly/jsou zpozorovány. Za tuto dobu oběti, převážně děti nebo starší osoby, vdechly letální dávku CO a/nebo dalších toxických plynů, - u plamenného hoření, kdy jsou oběti v prostoru vzniku požáru se riziko toxicity ZH vztahuje na první fázi vzniku a rozvoje požáru v průběhu několika minut. Další rozvoj/šíření požáru již může být velmi rychlé, kdy již převažují účinky tepla a zakouření. Pokud jsou osoby v případě plamenného hoření většího rozsahu mimo vlastní prostor vzniku požáru a v budově jsou příznivé podmínky pro šíření spalin (např. vzduchotechnikou, společnými prostorami atp), mohou být počty obětí vysoké. - Uvedený problém řeší požární věda a požárně technické inženýrství již více jak 40 let. Mnoho druhů materiálů a výrobků bylo testováno různými zkušebními metodami. Ve spalinách byly hledány „supertoxikanty“ typu dibenzo-p-dioxinů (PCDDs), dibenzofuranů (PCDFs), polycyklických aromatických uhlovodíků (PAHs), polychlorfenolů (PCPhs), polychlorbenzenů (PCBzs). Byly studovány vlivy zkušebních podmínek spalování na toxicitu, karcinogenitu a teratogenitu plynných zplodin. Známé jsou práce např. H.L. Kaplana , D.A. Pursera , B.C. Levina , G.E. Hartzella . V Československé republice se výzkumem toxicity zplodin hoření zabývali J. Michal, J. Mitera , E. Smolková a V. Pacáková , M. Košík , P. Ševěček a K. Balog Po vzniku ČR na jejich práce navázali I. Masařík a O. Dvořák a kol. [2-6]. 1. Mezinárodní standardizace ISO, IEC a evropské standardizace CEN problematiky plynných zplodin hoření Výsledky výzkumu toxicity ZH se zapracovávají do mezinárodní standardizace realizované v oblasti toxicity plynných zplodin hoření technickými komisemi ISO/ TC 92, IEC/TC 89 a CEN/CENELEC/TC256. 1.1Technická komise ISO/TC 92/SC3 Technická komise ISO/TC 92 Fire Safety, subkomise SC3 Fire threat to people and environments má následující pracovní skupiny WGs: - TC92/SC3/WG2 Fire chemistry - TC92/SC3/WG4 Preparation of guidance documents - TC92/SC3/WG5 Prediction of toxic effects of fire effluents

117

-

-

-

-

-

Dokumenty připravované SC3 [5,9]: ISO/TR 9122-1:1989 Toxicity testing of fire effluents - Part 1: General [12] ISO/TR 9122-2:1990 Toxicity testing of fire effluents - Part 2: Guidelines for biological assays to determine the acute inhalation toxicity of fire effluents (basic principles, criteria and methodology) ISO/TR 9122-3:1993 Toxicity testing of fire effluents - Part 3: Methods for the analysis of gases and vapours in fire effluents ISO/TR 9122-4:1993 Toxicity testing of fire effluents - Part 4: The fire model (furnaces and combustion apparatus used in small-scale testing) [14] ISO/TR 9122-5:1993 Toxicity testing of fire effluents - Part 5: Prediction of toxic effects of fire effluents ISO/TR 9122-6:1994 Toxicity testing of fire effluents - Part 6: Guidance for regulators and specifiers on the assessment of toxic hazards in fires in buildings and transport ISO 13344:2004 Determination of the lethal toxic potency of fire effluents [21] ISO/TS 13571:2002 Life-threatening components of fire -- Guidelines for the estimation of time available for escape using fire data ISO 16312-1:2006 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment -- Part 1: Criteria ISO/TR 16312-2:2007 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment -- Part 2: Evaluation of individual physical fire models [15] ISO/TS 19700:2007 Controlled equivalence ratio method for the determination of hazardous components of fire effluents ISO 19701:2005 Methods for sampling and analysis of fire effluents [20]

- ISO 19702:2006 Toxicity testing of fire effluents -- Guidance for analysis of gases and vapours in fire effluents using FTIR gas analysis - ISO 19703:2005 Generation and analysis of toxic gases in fire -- Calculation of species yields, equivalence ratios and combustion efficiency in experimental fires[26] - ISO 19706:2007 Guidelines for assessing the fire threat to people[13]

1.2 Technická komise IEC/TC 89 Technická komise IEC/TC 89 Fire Hazard Testing má následující pracovní skupiny: - WG10 General guidance, hazard assessment, fire safety engeneering and terminology, - WG 11 Fire effluents (smoke, heat, corrosive and toxic gases, 118

- WG 12 Test flames and resistance to heat. Small scale heat and flame test methods. V rámci IEC/TC89 byly vypracovány pro měření/hodnocení toxické vydatnosti ZH následující normy [5,10]: - IEC 60695-7-1: Fire Hazard Testing – Part 7-1: Toxicity of fire effluent – General guidance.,Tato norma je převedena do ČSN jako ČSN EN 60695-7-1 - IEC 60695-7-2: Fire Hazard Testing - Part 7-2: Toxicity of fire effluents – Summary and relevance of test methods [23] - IEC 60695-7-3: Fire Hazard Testing - Part 7-3: Toxicity of fire effluent – Use and interpretation of test results. - IEC 60695-7-50: Fire Hazard Testing – Part 7-50: Toxicity of fire effluent – Estimation of toxic potency - Apparatus and test method. - IEC 60695-7-51: Fire Hazard Testing – Part 7-51: Toxicity of fire effluent – Estimation of toxic potency – Calculation and interpretation of test results. 1.3 Technická komise CEN/CENELEC/TC 256 Pracovní skupina WG1 technické komise CEN/TC 256 Railway applications připravila ve spolupráci se společnou pracovní skupinou JWG technické komise CENELEC TC92/WG3 technickou specifikaci [11]. 2. Možnosti laboratorního posouzení toxické vydatnosti plynných zplodin hoření polymerních materiálů Složení zplodin hoření daného materiálu není jeho fyzikální konstantou, podstatně závisí na podmínkách, za nichž materiál hoří. Toxická vydatnost zplodin hoření závisí na podmínkách hoření. Hlavními proměnnými ovlivňujícími složení zplodin hoření a tím i jejich toxickou vydatnost jsou teplota rozkladu/hoření, přístup/ dostatek vzduchu, velikost a forma vzorku, atd. Tyto proměnné mají podstatný vliv, protože ovlivňují účinnost přeměny uhlíku na oxidy uhlíku (oxid uhelnatý a oxid uhličitý – a důležitý související poměr CO2/CO). Nižší poměr CO2/CO svědčí o vyšším podílu oxidu uhelnatého, jehož výsledkem je nižší toxická vydatnost (tj. toxičtější zplodiny). Podmínky pro použití při zkouškách v laboratorním měřítku lze odvodit z níže uvedené tabulky [12, 13]. Nicméně požár je složený/složitý fenomén, což vede k problémům při simulaci všech hledisek/aspektů požáru v laboratorním měřítku. Problém validity pož. modelu je tak závažným technickým problémem požárního zkušebnictví. - V principu jsou dva přístupy pro hodnocení toxicity kouře: přímými a nepřímými metodami. Metody přímého hodnocení letální dávky/koncentrace spočívají v testování působení kouře generovaného ve fyzik.požárním modelu za definovaných podmínek(hořlavého materiálu a zkušebních podmínek) na zvířatech [19]. 119

Příkladem může být - Kelímková pec U.S. pro zkoušení toxicity kouře [15]. - Sálavá pec U.S. pro zkoušení toxicity [15] - Německá trubicová pec [15], [16]. Ze zřejmých důvodů (časové, finanční, humánních) jsou dnes tyto zkoušky ve většině zemích nahrazeny nepřímými metodami, které spočívají v expert. Určení koncentrací jednotlivých sledovaných toxikantů po dobu zkoušky ve fyz. modelu za definovaných/řízených zkuš. podmínek: - Francouzská trubicová pec, Německá trubicová pec, - Trubicová pec Velké Británie, - Kouřová komora, - Izraelské zařízení podle standardu SI 755, - Japonská zkouška toxicity, - Japonská zkouška toxicity [15, 16]. Všechny tyto fyz. pož. modely jsou mezinárodně akceptovány. Vzorkování plynných produktů hoření z fyz. pož. modelů a následná chem. analýza jsou též mezinárodně stanoveny [17, 18]. Tab. č. 1 Všeobecná klasifikace fází požáru [12], [13] Kyslík A [%]

Poměr CO2/CO B

Teplota t [°C]

Hustota tepelného toku C ([kW/m2]

21

–

< 100

–

5 až 21

–

< 500

< 25

<5

–

< 1 000

–

10 až 15

100 až 200

400 až 600

20 až 40

a.Malý požár lokalizovaný v malém uzavřeném prostoru

1 až 5

< 10

600 až 900

40 až 70

b.Požár po flashoveru

5 až 10

< 100

600 až 1 200

50 až 150

Fáze požáru Fáze 1

Bezplamenný rozklad a.Doutnání (samovolně se udržující) b.Oxidační pyrolýza od vnějšího sálání c.Anaerobní pyrolýza od vnějšího sálání

Fáze 2

Rozvíjející se požár (plamenné hoření s dostatkem vzduchu)

Fáze 3

Plně rozvinutý požár (plamenné hoření s nedostatkem vzduchu)

Celkové (průměrné) podmínky prostředí v uzavřeném prostoru. Střední hodnota ve špičce plamenů požáru. C Hustota tepelného toku dopadajícího na zkušební vzorek (průměrná). A B

Zkoušky ze 70. a 80. let prováděné na pokusných zvířatech [19] za účelem zjištění, zda existují potenciální interakce mezi jednotlivými složkami/toxikanty ZH, a zda jsou ve spalinách běžně přítomny tzv. suprajedy prokázaly mj., že existují pouze mírné interakce mezi těmito složkami a že přítomnost suprajedů není běžná [24]. To umožnilo další hodnocení toxické vydatnosti směsí zplodin hoření realizovat 120

s dostatečnou přesností na základě chemické analýzy spalin a toxikologických dat jednotlivých složek dříve naměřených na zvířatech. Experimentálně zjištěné koncentrace sledovaných toxikantů (CO, CO2, úbytek O2, HX, NOx, SO2, HCN) je dosazena do matematických modelů pro výpočetní odhad FEDcelk (Frakční účinní dávky) a z ní dále LC50, 30 min., (Letální koncentrace 50), viz následující rovnice . Celková frakční účinná dávka FED [21] je definována rovnicí (1) n t Ci (1) ⋅ dt FED = ∑ ∫ ⋅ C t )i i =1 t 0 ( kde Ci (C.t)i

FEDcelk

koncentrace toxické složky i ze zplodinách hoření v ppm jednotkách, jako součin koncentrace toxikantu i a expoziční doby t v jednotkách (ppm. min) vyjadřuje expoziční dávku, způsobující očekávaný toxikologický účinek (obvykle smrt nebo ztrátu mobility). odhadnutelná též z následujícího diferenčního tvaru (2). n t2

Ci ⋅ Δt ⋅ C t ( ) i t1

FEDcelk = ∑ ∫ i =1

kde Ci

(2)

je koncentrace zplodin hoření i (g/m3) za daný časový interval expozice Δt (min) a určená podle rovnice (3),

Ci = Δm (g ) / V (m3 )

(3)

(C.ti) je součin naměřené hodnoty letální koncentrace LC50 (g.m-3.min),viz rovnice (3) výše a doby trvání expozice t (min), za kterou byla stanovena, nebo koncentrace vyvolávající imobilitu (C.ti)= ½ (LCt)i , opět v (g.m-3.min). Tímto způsobem byly expert. stanoveny hodnoty LC50. Každý model má své výhody i nevýhody. V Evropě se prosazuje požární model podle DIN 53 436 [16]. Jako matematický model výpočtu FED se v praxi často aplikuje/publikuje model N-plynů, vypracovaný Státním úřadem normalizace a technologie USA, resp. Purserův model FED [21] podle rovnice (4) pro výpočet celkové FED při koncentraci oxidu uhličitého ve spalinách pod 1 % obj. v 1 m3 z 1 gramu vzorku: FED = [CO ]/ LC50,CO + [HCl ]/ LC50, HCN + [HCl ]/ LC50, HCl + [Oi ]/ LC50,i (4) kde koncentrace toxikantů v hranatých závorkách jsou číselné hodnoty (Ci . 30) dělené třiceti, LC50 jsou číselné hodnoty jejich smrtelných koncentrací 50, které byly statisticky stanoveny po dobu 30 min expozice a 14-denní postexpozice a Oi jsou koncentrace organických složek-relevantních toxikantů v ppm. 121

Pokud je koncentrace CO2 ve spalinách nad 1 % obj., lze pro výpočet FED aplikovat rovnici (5): (5) FED = m ⋅ [CO ]/ ([CO2 ]− b )+ (21 − [O2 ]/ 21 − 5, 4% )+ [HCN ]/150 + [HCl ]/ 3700 + [HBr ]/ 3000 kdem a b vyjadřují relaci mezi oxidy uhlíku. Pokud je [CO2] < 5 % obj., je m= - 18 a b= 122 000. Když je [CO2] > 5 %, dosazují se m= 23 a b= - 38 600. Koncentrace kyslíku se doplňuje v % obj., koncentrace ostatních toxikantů v ppm. Rovnici (6) lze použít jako alternativu rovnice (4), zohledňující hyperventilační účinek CO2 na všechny ostatní toxikanty pomocí faktorů VCO2 a parametru a [25,26].

FED = {[CO ]/ LC50,CO + [HCN ]/ LC50, HCl + [Ci ]/ LC50,i }⋅ VCO 2+ a

(6)

když faktory VCO2 a a jsou tabelovány stejně jako číselné hodnoty LC50-30 minutové, [21] a tab. č. 2. Tab. č. 2 Závislost VCO2 + a na koncentraci CO2 CO2 (%)

VCO2

a

≤ 2,5

1

0

3,0

1,25

0,1

4,0

1,4

0,2

5,0

1,5

0,25

FED = {[CO ]/ LC50,CO + [CN ]/ LC50, HCN + [X i ]/ LC50, X + [Yi ]/ LC50,Y }⋅ VCO 2 + A + (21 − [O2 ])/ (21 − LC50,O 2 )

(7)

kde - [CN] představuje koncentraci HCN korigovanou jednak na přítomnost jiných nitrilů, tak na ochranný účinek NO2 podle rovnice (8) [CN] = ([HCN] +(Σorganických nitrilů - [NO2] -

[Xi] je koncentrace každého kyselého plynu v ppm, [Yi] je koncentrace každého organického dráždivého plynu v ppm, LC50, X je LC50 každého kyselého plynu v ppm, LC50, Y je LC50 každého organického dráždivého plynu v ppm, VCO2 je násobný faktor pro CO2, řídící hyperventilaci podle rovnice (9)

122

(8)

VCO 2 = 1 + exp (0,14 )⋅ [CO2 ]− 1) / 2

(9)

- A je acidozní faktor rovnající se ([CO2]. 0,05), Hodnoty 30 minutové LC50 jsou uvedeny v tab. č. 3, která platí pro rovnici (6) a (7). Tab. č. 3 Hodnoty 30 min LC50 pro krysy [21] Plyn zplodin hoření

30 min LC50 (ppm)

CO

5700

HCN

165

HCl

3800

HBr

3800

HF

2900

SO2

1400

NO2

170

Akrolein

150

Formaldehyd

750

Z FEDcelk a naměřeného úbytku hmotnosti zkušebního tělesa (testovaného hořlavého materiálu) se následně počítá hodnota LC50.

LC50 (g / m3 )= Δm / (FEDcelk ⋅ Vzk .komory )

(10)

Kde Δm je kumulovaný úbytek hmotnosti hořlavé látky/materiálu hořením v g, Vzk. komory je v m3. 3. Možnosti praktického využití výsledků stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin tepelného rozkladu/hoření materiálů v EU 3.1 Oblast stavebnictví: V požárních testech reakce na oheň pro stavebnictví jsou měřeny následující parametry: - Zapalitelnost/vznětlivost (ignitability), - vývin tepla (rychlost, celk. množství) /heat release-rate, total/, - tvorba hořících kapek (formation of flaming drops), - opacita kouře (rychlost, celk. množství)/ opacity, rate-total/, 123

Toxicita plynných zplodin hoření (toxicita of fire effluents) se však dosud nevyžaduje v ČR stejně tak ve Velké Británii [22]a řadě dalších zemí EU. Francie má předpis platný pro stavebnictví ze 4.11.1975 s doplňkem z 1.12.1976 vymezující požadavky na určité izolační materiály a výrobky ve veřejných a společenských budovách. Podle NF X 700 se provádí jejich testování při 700 °C. Ze stanovených koncentrací HCl a HCN se přepočítává obsah N a Cl v gramech na 1 gram testovaného materiálu. Výsledek vypočtený na 1 m3 velikosti místnosti se porovnává s taxativně stanovenými hodnotami (vyhovuje,nevyhovuje). S existencí jednotného evropského trhu a harmonizací legislativy požární bezpečnosti se však zkoušení/hodnocení toxicity plynných zplod. hoření stalo jednou z prioritních zájmů. Evropská komise navrhuje nahradit směrnici (89/106/ EHS) nařízením Evropského parlamentu a Rady, kterým se stanoví harmonizované podmínky pro uvádění na trh stavebních výrobků. Cíle tohoto návrhu z května 2008, jsou stejné jako ty, o stavebních výrobcích (CPD): podporovat volný pohyb a použití stavebních výrobků v rámci vnitřního trhu.. Cílem revize je k dosažení těchto cílů snadněji, více transparentní, efektivněji a s nižšími náklady. Důraz je společný technický jazyk pro podporu stanovení harmonizované podmínky pro uvádění stavebních výrobků a jasné podmínky pro přístup k označení CE Nové nařízení se stane právně závaznou v polovině roku 2011 . Otázkou je, jak se dotkne požadavků na toxicitu zplodin hoření. Směrnice o stavebních výrobcích, nábytku a aktivity CEN v železniční dopravě vymezují rámec probíhající diskuse. 3.2 Oblast železniční dopravy V dopravě jsou podle nové CEN technické specifikaci CEN/TS 45545 testovány a klasifikovány železniční vozy. V části 2 tohoto dokumentu „Požadavky na chování materiálů a prvků“ jsou mj. v příloze C určeny dvě zkuš. metody pro stanovení toxických plynů pro železniční výrobky (pro vozy), které předepisují jako fyz. pož. model: - Metoda 1: kouřovou komoru podle EN ISO 5659-2, - Metoda 2: trubicovou pec podle NF X 70-100-2 - Z hodnot koncentrací hlavních toxikantů stanovených v kouři za předepsaných zkuš. podmínek se určuje hodnota standardního indexu toxicity (CITG( pro výrobky uvedené v seznamu nebo CITNLP (non-listed products) u výrobků, které nejsou v seznamu a dále CITC pro kabely.. Tyto hodnoty jsou následně porovnávány s taxativně určenými mezními hodnotami těchto CIT pro jednu ze tří úrovní požárního nebezpečí taxativně určenými pro jednotlivé typy výrobků pro čtyři typy vozů (standardní, automatická s obsluhou školenou pro havarijní situace, dvouposchoďové a lůžkové/lehátkové vozy). Tato TS by se měla stát v r. 2010 novou evropskou normou.

124

3.3 Oblast lodní dopravy Kodex zkušebních požárních testů pro lodě (IMO) je v současné době v revizi a očekává se, že bude řešit problematiku toxicity zplodin hoření obdobným způsobem, jako je tomu u železniční dopravy. Revidovaný dokument nabude účinnosti zřejmě v r. 2010. 3.4 Oblast aplikací čalouněného nábytku V zemích EU by rozdílnost v přístupu mezi zeměmi a aplikacemi by měly být řešeny v souladu se směrnicí EU pro všeobecnou bezpečnost výrobků (201/95/CE) s ohledem na následující fakta v souvislosti s aplikací retardérů plamenného hoření do čalouněného nábytku a nábytkového textilu: - riziko zapálení a povrchového šíření plamene je sníženo, - riziko emisí toxických plynů z náhodných požárů čalouněného nábytku od kuřáckých potřeb se zvyšuje. 3.5 Oblast vojenských aplikací NATO vydalo normu STANAG 4602 a související mj. AFAP-3 Zkoušky reakce na oheň pro hodnocení toxicity plynných zplodin hoření materiálů. Tento dokument specifikuje zkušební zařízení (spalovací trubici s elektr. pecí a jímací/homogenizační nádobou), velikost zkušebních těles, vzorkování spalin, zkušební podmínky, postup zkoušky a analytické techniky pro stanovení hlavních toxikantů (CO, CO2, SO2, HF,m HBr, HCl, HCN) a výpočet indexu toxicity TI800°C nebo TI350°C. Výsledky zkoušek umožňují provedení předběžného skríningu materiálů pro vojenská vozidla a zařízení, neboť použití nevhodných materiálů může významně navýšit nebezpečí při požárech. Závěr Použití inženýrských metod k posouzení požárního nebezpečí je předmětem vývoje v ISO/TC 92 a v IEC/TC 89. Výsledky zkoušek toxické vydatnosti lze použít jen spolu s dalšími údaji o požáru v souhrnné analýze toxického nebezpečí. Nejdůležitějším činitelem ovlivňujícím velikost toxického nebezpečí je množství vzniklých zplodin hoření. To je úměrné velikosti požáru, která opět závisí na snadnosti zapálení/vznícení a na rychlosti rozvoje požáru. Z toho vyplývá doporučení , že toxické nebezpečí způsobené požáry lze v současné době nejlépe omezit (tj. zvýšit bezpečnost) snížením množství hořlavého materiálu, pozdržením zapálení a zpomalením rozvoje požáru. Tyto činitele zpomalí i spotřebovávání kyslíku, uvolňování tepla a vývin kouře. Nezanedbatelný význam mají též kouřové hlásiče pro včasné varování osob nacházejících se v blízkosti požáru. V současné době se doporučuje, aby pokud při analýze nebezpečí nejsou k dispozici údaje o toxické vydatnosti zplodin, byla toxická vydatnost považována za stejnou pro všechny požární scénáře. Při počáteční analýze se doporučuje považovat 125

toxické nebezpečí za úměrné vypočtenému množství vdechnutých zplodin.Realistické posouzení požárních vlastností výrobku lze získat pouze zkoušením vzorku ve skutečném měřítku, přičemž tvar a orientace vzorku odpovídá skutečnému použití. Izolovaná zkouška v malém měřítku, která není reprezentativní pro konečné použití výrobku, pomůže objektivizovat odezvu výrobku na vybraný modelový požár. Literatura [1] MASAŘÍK, I., DVOŘÁK, O ,CHARVÁTOVÁ,V. Výzkum toxicity zplodin hoření materiálů. Závěrečná zpráva grantového projektu RN 1998 1999 010. Praha: Technický ústav PO, 1999. [2] DVOŘÁK, O., CHARVÁTOVÁ, V., MASAŘÍK, I. Výzkum nebezpečného působení zplodin hoření materiálů-Etapa E1. Dílčí výzkumná zpráva DÚ č.3. Praha: TÚPO, 2000. [3] DVOŘÁK, O., CHARVÁTOVÁ, V. Výzkum nebezpečného působení zplodin hoření matriálů – Etapy E2 a E3. Dílčí výzkumná zpráva DÚ č. 3. Praha: TÚPO, 2001 a 2002. [4] DVOŘÁK, O., CHARVÁTOVÁ, V. Výzkum nebezpečného působení zplodin hoření matriálů – Etapa E4. Dílčí výzkumná zpráva DÚ č. 3. Praha: TÚPO, 2003. [5] DVOŘÁK, O. Zprávy ze ZSC do Le Mans, z účasti na jednání WG10 – WG12, technické komise IEC/TC 89 ve dnech 16.- 19.10.20074. TÚPO:2007 a do Švédska z účasti na jednání WG1, WG2, WG5 a WG6 a úkolové skupiny TG3 subkomise SC3 ISO/TC 92 v Lundu ve dnech 20.4.-23.4.2009. Praha: TÚPO, 2009. [6] DVOŘÁK, O., CHARVÁTOVÁ, V. Výzkum nebezpečného působení zplodin hoření materiálů. Závěrečná výzkumná zpráva DÚ č. 3. Praha: TÚPO, 2005. [7] BJŐRN, A. Požární prevence v 16 státech, EU Fire Safety Agency, 2006. [8] DVOŘÁK, O., CHARVÁTOVÁ, V. a RUŽIČKA, M. Nebezpečí toxicity zplodin hoření materiálů. Praha: MV-GŘ HZS ČR,2007.] [9] www.so.org/iso/en/stdevelopmenz/tc/tclist [10] http://webstore.iec.ch/webstore/webstore.nsf/artnum/02198?opendocument [11] CEN TS 45545-2 Railway application – Fire protection on railway vehicles –Part 2: Requirements for fire behaviour of materials and components [12] ISO/TR 9122-1:1989. Toxicity testing of fire effluents. Part 1: General. [13] ISO 19706:2007. Guidelines for methodology for assessing the fire threat to people. [14] ISO/TR 9122-4:1993. Toxicity testing of fire effluents. Part 4: The fire model (furnaces and combustion apparatus used in small-scale testing).

126

[15] ISO/PDTR 16312-2:2007. Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaing fire effluent toxicity data for fire hazard assessment – Part 2: Evaluation of individual physical fire models. [16] DIN 53 436:1981. Frzeugung thermischer Zersetzungsprodukte von Werkstoffen unter Luftzufuhr und ihre toxikologische Prűfung. Teil 1. Zersetzungsgerät und Bestimmung der Versuchstemperatur. [17] ISO/TR 9121-3:1993. Toxicity testing of fire effluents. Part 3: Methods for the analysis of gases and vapours in fire effluents. [18] ISO/TR 19701:2004. Analytical methods for fire effluents. [19] ISO/TR 9122-2:1993. Toxicity testing of fire effluents. Part 2: Guidelines for biological inhalation toxicity of fire effluents (basic principles, criteria and methodology). [20] ISO 19701:2005 Methods for sampling and analysis of fire effluents [21] ISO 13344:2004 Determination of the lethal toxic potency of fire effluents [22] BS 7982:2001. Guidance on the environmental impact of large-scale fires involving plastics materilas. [23] IEC 60 695-7-2/TS:2001. Fire hazard testing. Part 7-3: Toxicity of fire effluents. Use and interpretaion of test results. [24] TAKUMI TKASUGA. Quantitative Analysis of Toxic Compounds from Combustion of some plastic materials and newspaper. Organohalogen Compounds, Vol. 60-65, Dioxin 2003, Boston, MA. [25] ČSN EN50267: části 1 a 2. [26] ISO/CD 19703. Generation and Analysis of Toxic Compounds formed from Calculation od species yields, equivalence ratios and combustion efficiency in experimental fires.

127

Investigation of smoke density and visibility in unventilated compartment during full-scale fire tests with polyurethane foam and pine wood ml. bryg. dr inz. Jerzy Gałaj Ph.D., Msc. Grzegorz Bajko 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 different properties of flammable materials on smoke density and visibility in the selected measuring points of the compartment during fire occurrence. A flammable materials like polyurethane foam and pine wood often used as components of contemporary furniture were tested. A fire source was located in the corner of the room. The conclusions based on the performed experiments especially considering evacuation conditions were formulated. A completely different character of the changes in smoke density during fire with polyurethane foam and pine wood was observed. The time of reaching maximum value of smoke density was over four times shorter in the case of polyurethane foam fire. Keywords fire, full-scale fire, test of fire, internal fire, evacuation conditions, source of fire, smoke density, visibility Introduction A fire is either very dangerous or complicated phenomena. Many people have lost their life during fire in the buildings all over the world. A smoke including toxic gases like carbon monoxide, chloride hydrogen and cyanide hydrogen generated in combustion process of contemporary furnishings materials is the main reason of people death in over 60 % of fires [16]. The smoke reduces considerably a visibility, what makes the evacuation more difficult or even impossible in some cases. The same concerns the firefighting activities. Thus the smoke is the factor, which significantly reduces the possibility of people survival in fire conditions. One of the important problems of building design either concerning its construction and furnishings or application of suitable ventilation systems is a minimization of smoke generation and its influence on the people during fire. The main purpose of this work was to investigate of smoke density and visibility in selected areas of closed unventilated room during fire using two commonly used flammable materials: polyurethane foam and pine wood. The fire source was located in the corner of the compartment. Analysis of smoke distribution for two tested materials enabled to formulate the 128

conclusions considering people safety and evaluation of evacuation condition outside the compartment. Theoretical aspects The smoke is defined as gas combustion products with scattered small gaseous and liquid particles being the effect of incomplete either flame or flameless combustion. One of the main component of the smoke is solid carbon molecules called a soot. A density of the smoke generated during combustion is depended on many factors. The most important is a chemical composition of burning material. For example simple chain aliphatic hydrocarbons produce significantly less smoke than aromatic hydrocarbons. Intensity of smoke also depends on the thermal decomposition rate, oxygen concentration, ambient temperature, ignition rate and type of additives such as fillers or fire-resistant agents. Generally, materials containing oxygen in the particle e.g. wood are characterized by less smoke generation. About 90% of the smoke components are often hydrocarbon mixture, which can ignite or explode in favourable conditions (flashover or backdraft) [8]. The extinction coefficient k is applied for evaluation of smoke intensity. Its empirical value can be determined using Bougher-Lambert-Beer law [14]: (1)

where: x I0

length of light beam path [m],

intensity of the monochromatic light beam [lx], Ix intensity of light beam transmitted through the path of length x [lx]. After simple converting of (1), extinction coefficient can be calculated from the following expression: (2)

A similar parameter characterizing the smoke transparency is optical smoke density D, which can defined as follows [8]: (3) where: I

intensity of light beam transmitted through the path of 1m length [lx]. 129

Moreover, the following parameters are used in practice to investigate of smoke properties [8]: 1. The specific optical density Ds defined as: (4) where: V A

volume of the smoke test chamber [m3], surface of the sample [m2].

2. The mass optical density MOD in m2/kg defined as: (5) where: m

initial mass of the sample [kg].

3. The range of visibility Z in m described as [12]: (6) where: C constant depended on lighting condition. Generally the following values are taken: C=6 for light-emitting signs and C=2 for reflected light shining objects. 4. The contrast attenuation coefficient Y in m2/kg defined as [8]: (7) where: Lb0 Lb L0 L

initial luminance of background [cd/m2], background luminance [cd/m2], initial luminance of the object [cd/m2], luminance of the object [cd/m2].

130

Some relations between contrast attenuation coefficient Y and range of visibility Z resulting from experiments can be found in [8]. The corresponding values of these two parameters are included in tab. 1. Traditional division of the smoke on account of its density and visibility is presented in tab. 2. In turn, the minimal range of visibility and acceptable smoke density obtained for safe evacuation purposes in known and unknown buildings are given in tab. 3. Table 1. The corresponding values of the range of visibility Z and contrast attenuation coefficient Y [8] Contrast attenuation coefficient Y [m2/kg]

Range of visibility Z [m]

4753

0.91

4325

1

1442

3

865

5

432

10

288

15

216

20

127

34

Table 2. The category of the smoke regarding its density and visibility [16] The smoke character

Smoke density (g/m3)

Visibility (m)

Dense smoke

more than 1.5

less than 3

Smoke of medium density

from 0.6 to 1.5

from 3 to 6

Smoke of small density

from 0.1 to 0.6

from 6 to 12

Table 3. The minimal range of visibility and acceptable smoke density required for safe evacuation [10] Familiarity of the building Range of visibility Z [m] Known building Unknown building

3÷5 15÷20

131

Extinction coefficient K [m-1] 0.4÷0.7 0.1

Experimental setup Two flammable materials were tested: polyurethane foam (PF) and pine wood (PW). PF is polymer created in the process of additive polymerization multifunctional isocyanines to amines and alcohols. Characteristic feature of the polyurethanes is a presence of urethane groups [-O-CO-NH-] in its main hydrocarbons chains [15]. Foaming effect is received by the following different methods: a) adding of volatile solvents, which form the pores as a result of its evaporating (currently rather not used), b) passing through reacting mixture of inert gases (often nitrogen is used), c) adding of the water, which initiates spontaneous foaming process (currently the most often used). A new porous, very light, solid product is obtained as an effect of very fast exothermic chemical reaction (about 80% of the polyurethane production). Basic physical properties of PF are given in tab. 4. Table 4. Physical properties of polyurethane foam [17] Parameter

Value

Specific heat in a dry state

1,46 kJ/(kgK)

Density

40 kg/m3

Conduction coefficient in 10ºC

0,02 ÷ 0,029 W/(mK)

Colour

Normally light yellow but can be coloured

Polyurethanes are widely applied in many fields of economics, industry and technology (building, aviation and ship industry, leather production, protective linings, glues). The second tested material was a pine wood. Its chemical structure is very complicated. The main components of PW are: cellulose (C6H10O5)n (about 50%), hemicelluloses (about 25%) and lignin as well as such additional products as: resin, wax and essential oils. The important factor, which affects combustion process, is humidity of the wood. The main physical parameters for pine wood with different degree of humidity are included in tab. 5.

132

Table 5. Physical properties of pine wood [2] Density

A newly cut 700 kg/m3

Air and dry H = 15% 520 kg/m3

Dry H = 0% 490 kg/m3

Specific heat

2,7 kJ/(kgK)

2,5 kJ/(kgK)

2,4 kJ/(kgK)

Coefficient of heat conduction along the fibers

0,41 W/m K 0,40 W/m K

0,35 W/m K

Coefficient of heat conduction across 0,22 W/m K 0,20 W/m K the fibers

0,15 W/m K

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 under the ceiling. During the fire the door were closed and ventilation system was off. The eight sensors of optical smoke density were installed. One hundred thermocouples and six sensors of different gases concentrations were also applied for measurement of temperatures and toxic gases concentrations. The smoke density sensors were mounted on two aluminium columns A and B, four sensors on every column. Columns locations in the compartment and vertical views of the column A and B are schematically shown in fig. 1 and 2. Numbering of the sensors identified by computer program (see fig. 2), which is used in the next sections of the paper together with the heights of its mounting are also given in tab. 6.

Fig. 1. Compartment plan view showing the positions of aluminium column A and B with smoke density sensors [1]

133

Fig. 2. Vertical locations of smoke density sensors on: a) column A (centre) b) column B (corner) [1] Table 6. Numbers of the sensors and its heights of mounting on the columns Column A

Column B

Number of the sensor

Height of mounting [cm]

Number of the sensor

Height of mounting [cm]

1

165

3

148

0

216

4

196

7

242

2

233

6

256

5

260

Used sensors were designed and made by Cobrabid-Optica Ltd. Its general scheme is drawn in fig 3, while a view of the aluminium column B is shown in fig. 4.

Fig. 3. The scheme of smoke density sensor (1 – cable supplying transmitting photodiode, 2 – module with transmitting photodiode, 3 – mounting frame, 4 – beam of ultraviolet or infrared rays emitted by transmitter in direction of receiving photodiode, 5 – module with receiving photodiode, 6 – cable transmitting the signals from the receiving photodiode) [4]

134

Fig. 4. A view of one column with smoke density sensors [3] A scheme of the measuring system is presented in fig. 5.

Fig. 5. A scheme of the measuring system [3] A principle of the measurement consists in reduction of ultraviolet or infrared light beam energy of the length 930 nm emitted by transmitting photodiode of the power 50 mW. The light beam is received by photodiode which surface is 1 cm2 (larger than coming beam). The low output signal obtained from receiving photodiode is then transformed into analogue one of the range 0-10 V by special converter. The same device is also utilized for power supply of the sensors. The analogue signal is then transmitted to analogue-digital converter (module ADAM 4017). Received digital signal compatible with RS 485 format is then converted into RS 232C format by the module ADAM 4520 (see fig. 5). Thus it can be read by the standard serial port of the computer. A special program ADAM VIEW reading into memory sensor data and then processing and saving them in MS Excel format, was installed in the computer. On account of program operation and a large number of measuring points (over 100), the coming data were inputted into computer memory every 7 sec [1]. Polyurethane foam sheets of the size 50 cm x 50 cm x 4 cm were stacked up and putted down on metal tray. The weight of them was 835 g, so the average density was equal to 16.7 kg/m3. The heat of combustion measured in cone calorimeter was 27,9 MJ/kg. The tray was located in the corner of the room.

135

The burning match putted to the one of the stack corner was the source ignition. In the case of pine wood, 20 small boards of the size 30 cm x 5 cm x 2,5 cm were arranged in the stack of the size 30 cm x 30 cm x 12.5 cm putted down on metal tray located in the corner of the room. Total weight of it was 4470 g, thus the average density was 596 kg/m3. The heat of combustion was 16.5 MJ/kg. 100 ml of meth was used as a ignition source. Analysis of the results The output digital values obtained from measuring system shown in fig. 5 correspond to the voltage signals of maximal range 0-10 V. To calculate the optical smoke density according to (3), the proportion between intensity of the light and voltage was assumed. It seems to be justified because of the several reasons. First, for determination of smoke density only quotient of the light intensities, not their values, is necessary. Second, a principle of the measurement by used smoke density sensors enables to accept this solution. Hence, the equation (3) can be written in the form: (8) where: U0 voltage signal proportional to the light intensity I0. It corresponds to maximum voltage signal measured at the beginning of the test (air without smoke) [V], U voltage signal proportional to the light intensity I. It corresponds to the current voltage signal measured during the test (air with smoke) [V] Basing on the value D, visibility Z in accordance with (6) was also calculated at C=2 (reflected light objects). The minimum visibility Z=5 m (signed by red lines in the figures) was taken from the safe evacuation point of view. Polyurethane foam fire: Graphs of optical smoke density functions measured by the sensors mounted on the column A and B during PF (polyurethane foam) fire were shown in fig. 6 and 7. The time –variable functions of visibility range for the same fires were presented in fig. 8 and 9. The outputs of the sensors 0 and 6 were neglected because of the transmitter malfunction.

136

Fig. 7. Optical smoke density during PF fire (column B)

Fig. 6. Optical smoke density during PF fire (column A)

Fig. 8. The range of visibility during PF fire (column A)

Fig. 9. The range of visibility during PF fire (column B)

Optical smoke density (extinction coefficient) and visibility range functions obtained during PF fire indicates, that: 1. The first smoke was detected by sensor no. 7 (located near the centre of the room at the height h=242 cm) after approx. 1 min. At first, an increase in smoke was slow (about 1.7·10-3 sec-1), but after 2 min. considerably faster growth can be observed. After 4 min smoke density reached a maximum value equal approximately to 1.3 (k= 3m-1) and then it stabilized on the level about 1.1 (k=2.53 m-1). 2. The lower sensor no. 1 (located near the centre of the room at the height h=165 cm) detected smoke only after 3.5 min. Then the fast growth of smoke can be observed. The maximum value of optical density (extinction coefficient) equal approximately to 0.5 (k=1.15 m-1) was achieved after the same time as in the case of sensor no. 7. It was over two times less than the values measured by the sensor no. 7. From the time about 300 seconds smoke density slowly decreased at average speed 3.6·10-4 sec-1 to be less than 0.3 (k=0.69 m-1) at the end of measuring process. 3. The range of visibility dropped below 5 m (see red line) after 100 seconds in the case of the sensor no. 7, while after 190 seconds in the case of the lower located sensor no. 1. Finally, the range of visibility reaches the stable value below 1 m 137

at the height 242 cm (sensor no. 7), while it slowly increased from 260 seconds exceeding 3 m at the end of the measuring process (at the height h=165 cm sensor no. 1). 4. The smoke is detected by the sensor no. 2, located near the corner of the room at the height h=233 cm, after 50 seconds. The remaining sensors no. 3 (h=148 cm), 4 (h=196 cm) and 5 (h=260 cm) detected it just after 100 seconds. After that time the fast growth of the smoke can be observed in the case of all sensors. The maximum value of optical smoke density is reached after about 250 seconds. This value is over 1.4 (k=3.2 m-1) for sensor no. 2 and evidently below 1.0 (k=2.3 m-1) for remaining sensors, especially for the sensor mounted near the ceiling. This observation can result from less intensity of air streams at the height 233 cm than the height 260 cm closer to the ceiling. From the time 300 seconds, the slow decrease of smoke density can be noticed, except for the sensor no. 5 highest located (h=260 cm), which demonstrates the slow growth of the smoke in underceiling zone. 5. The range of visibility dropped very quickly below 5 m after 110 seconds for sensor no. 2 and after 125 seconds for the remaining sensors. Then it stabilized on the level about 0.8 m in the case of the sensor no. 2 and on the level 1.1÷1.3 m for the sensors no. 3, 4 and 5. The local maximum equal to Z=1.83 m at time t= 260 sec can be noticed in the case of the sensor no 5. The values of the parameters describing graphs obtained during performed experiments with PF fire presented in fig. 6÷9 such as: minimum time of smoke tmin, maximum optical smoke density Dmax and extinction coefficient kmax, time of reaching this values tmax, minimum visibility Zmin, time of the reduction of visibility range to Z=5 m t5 ,maximum rate of smoke density (dD/dt)m and average rate of smoke density (dD/dt)a were included in tab. 6 Table 6. The values of parameters describing the changes in smoke density and visibility range during tested PF (polyurethane foam) fire Number, position of the sensor

tmin sec

Dmax

kmax m-1

Zmin m

t5 sec

tmax sec

1 (centre)

175

0.507

1.17

1.71

185

266

0.014

0.00557

2 (corner)

28

1.441

3.32

0.60

112

259

0.012

0.00624

3 (corner)

91

0.930

2.14

0.93

141

280

0.008

0.00492

4 (corner)

98

0.792

1.82

1.10

134

266

0.008

0.00471

5 (corner)

119

0.769

1.77

1.13

124

609

0.008

0.00157

7 (centre)

35

1.299

2.99

0.67

102

252

0.013

0.00599

138

(dD/dt)m (dD/dt)a sec-1 sec-1

Pine wood fire: Graphs of optical smoke density functions measured by the sensors mounted on the column A and B during PW (pine wood) fire were shown in fig. 10 and 11. The time –variable functions of visibility for the same fires were presented in fig. 12 and 13. The outputs of the sensors 0 and 6 were neglected because of the transmitter malfunction. Apart of that, the sensor no. 4 was damaged during experiment.

Fig. 11. Optical smoke density during PW fire (column B)

Fig. 10. Optical smoke density during PW fire (column A)

Fig. 12. The range of visibility during PW fire (column A)

Fig. 13. The range of visibility during PW fire (column B)

Optical smoke density (extinction coefficient) and visibility range functions obtained during PW fire indicates, that: 1. The first smoke was detected by sensor no 7 (located near the centre of the room at the height h=242 cm) after 41 seconds. The rate of the change of smoke density is approximately constant for nearly all fire. Its average value is 6.51·10-4 sec-1. After 2500 seconds smoke density reached a maximum value equal approximately to 1.4 (k= 3.22 m-1). 2. The lower sensor no 1 (located near the centre of the room at the height h=165 cm) detected smoke only after 4 min. Then the proportional growth of smoke density at average rate equal to 8.6·10-4 sec-1 can be observed till the 139

moment (t=1485 seconds), when maximum value (Dmax=0.624, k=1.44 m-1) is reached. Then smoke density slowly decreased achieving approximate value D= 0.5 (k=1.15 m-1) at the end of the test. 3. The range of visibility dropped below 5 m (see red line) after 330 seconds in the case of the sensor no. 7, while after 493 seconds in the case of the lower located sensor no. 1. The range of visibility slowly decreased approaching to the stable value 0.63 m in the centre of the room at the height 242 cm (sensor no. 7), while it slowly increases from 1500 seconds achieving 1.3 m at the end of the measuring process in the centre at the height h=165 cm (sensor no. 1). 4. At first the smoke is detected by the sensor no. 2 located near the corner of the room at the height h=233 cm (after 309 seconds). A little later the smoke is detected by the sensor no. 4 located at the height h=196 cm (after 410 seconds). The remaining sensors no. 3 (h=148 cm) and 5 (h=260 cm) detected it only after 900 seconds (about 100 seconds earlier sensor no. 3). After that time the growth of the smoke with different rates (9.53·10-4 sec-1 for the sensor no. 2, 5.3·10-4 sec-1 for the sensor no 5, 3·10-4 sec-1 for the sensor no. 3 and 3.5·10-4 sec-1 for the sensor no. 4) can be observed in the case of all sensors. The maximum values of optical smoke density (1.07 for the sensor no. 2, 0.53 for the sensor no. 5 and 0.34 for the sensor no. 3) were reached after 1344 seconds, 2177 seconds and 2312 seconds respectively. Sensor no. 4 was damaged during test, so we will not take it into consideration in the case of PW fire. 5. With small oscillations the range of visibility dropped very quickly below 5 m after 438 seconds for the sensor no. 2, 889 seconds for the sensor no. 4, 1250 seconds for the sensor no. 5 and 1391 seconds for the sensor no. 3. Then it stabilized on the following levels: approx. 0.9 m after 2365 seconds for the sensor no 2, approx. 1.67 m after 2029 seconds for the sensor no. 5 and approx. 2.6 m after 2224 seconds for the sensor no. 3. The values of the parameters describing graphs obtained during performed experiments with PW fire presented in fig. 10÷13 such as: minimum time of smoke tmin, maximum optical smoke density Dmax and extinction coefficient kmax, time of reaching this values tmax , minimum visibility Zmin, time of the reduction of visibility to Z=5 m t5, maximum rate of smoke density (dD/dt)m and average rate of smoke density (dD/dt)a were included in tab. 7.

140

Table 7. The values of parameters describing the changes in smoke density and visibility range during tested PW (pine wood) fire Number, position of the sensor

tmin sec

Dmax

1 (centre)

350

0.630 1.45 1.376

493

1442 0.000829 0.000577

2 (corner)

322

1.077 2.48 0.806

438

1449 0.001721 0.000955

3 (corner)

925

0.344 0.79 2.523 1384 2422 0.000279 0.000230

4 (corner)

427

5 (corner)

1015 0.538 1.24 1.614 1250 2380 0.000527 0.000394

7 (centre)

41

-

kmax m-1

Zmin m

-

-

1.379 3.18 0.630

t5 sec

892 336

tmax sec

-

(dD/dt)m sec-1

(dD/dt)a sec-1

0.000293

-

2562 0.000656 0.000547

Minimum visibility range Zmin as a function of the height, during PF and PW fires, for the centre (column A) and the corner configurations (column B) of the sensors are presented in the graphical form in fig. 14 and 15.

Fig. 14. Minimum visibility range Zmin as a function of the height for PF and PW fires (column A)

Fig. 15. Minimum visibility range Zmin as a function of the height for PF and PW fires (column B)

General conclusions and final remarks Investigations of the changes in optical smoke density during full-scale compartment fire experiments, using polyurethane foam (PF) and pine wood (PW) as a different flammable material, showed significantly its dependence on speed of combustion, smoke generation properties and physical as well as chemical composition. A growth of smoke density during PW fire test is on average eight time slower than during PF fire test. The reason of that can be more oxygen concentration in pine wood than in polyurethane foam. Furthermore, maximum value of smoke density was achieved at the end of combustion process (after about 2300 seconds) in the case of PW fire, while it was achieved in the middle phase of the PF fire (after about 360 seconds). The lowest values of smoke density (extinction coefficient) in 141

the bottom part of the room (at height 1.48 m near the corner – sensor no. 3 and at the height 1.65 m near the centre - sensor no. 1) were observed. The higher values of smoke density were indicated by the sensors no. 7 (at the height 2.42 m near the centre) and 5 (at the height 2.6 m near the corner) mounted close to the ceiling. In turn, the highest values of smoke density at the height 2.33 m near the corner (sensor no. 2) were measured. The maximum values of D (k) indicated by the sensor no. 1 (0.507 for PF fire and 0.63 in PW fire) located on the level of human eye were over two times lower than the maximum values indicated by the sensor no. 7 (1.299 for PF fire and 1.379 for PW fire) mounted about 1 m higher in both cases of fire tests. The range of visibility quickly decreased in both tested fires. It dropped below 5 m (acceptable limit for the safe evacuation) between 100 and 200 second for PF fire and between 300 second and 1500 second for PW fire. A time of the safe evacuation (visibility range Z is higher than 5 m) taken as the lowest value of time t5 corresponding to the sensors no. 1 (near the centre) and no. 3 (near the corner) are equal: 141 seconds for PF fire and 493 seconds for PW fire. On account of a small number of the sensors (including malfunctions of three sensors), obtaining of accurate distribution of the smoke during tested fires was impossible. To evaluate evacuation condition from the visibility point of view, many sensors positioned on the height between 1.5 m and 1.8 m located every 1 m along the probable way of escape, should be applied. References [1] BAJKO, G.: Investigation of smoke density during internal fire with different flammable materials and its locations, Master thesis, The Main School of Fire Service, Warsaw 2008 (in polish). [2] Building vol. 1 – materials and building products, a joint publication, Arkady, Warsaw 2005 (in polish). [3] FRĄCKOWIAK, W.: Investigation of carbon monoxide concentration during internal fires with different flammable materials, Master thesis, The Main School of Fire Service, Warsaw 2008 (in polish). [4] Information about smoke density sensors – Kowalewski, M. Cobrabid-optica Sp. z o.o. (in polish) [5] ISO 9122 Toxicity testing of fire effluents. [6] KLOTE, J.H.: Smoke control. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 1995. [7] KONECKI, M., KRÓL, B., WRÓBLEWSKI, D.: Modern methods of firefighting, SGSP Edition, Warsaw 2003 (in polish). [8] KONECKI, M. : Investigations of Smoke Generation from Materials, Archivum Combustionis, vol. 24, no. 3-4, 2004, pp. 155-168. [9] MILES, S., SHIPP, M., PURSER, D.: Smoke schemes. Fire Prevention, Fire Engineers Journal, 02, 2004. 142

[10] MIZIELIŃSKI, B.: Smoke transport systems in the buildings, WNT, Warsaw 1999 (in polish). [11] MIZIELIŃSKI, B., WOLANIN, J.: Anti-smoke system for multi-storey buildings, PW Edition, Warsaw 2006 (in polish). [12] PIÓRCZYŃSKI, W. , GAŁAJ, J. : Mathematical model of smoke transport in multi-storey building, The Main School of Fire Service Review vol. 21, Warsaw, 1998, pp. 5-50 (in polish). [13] PIÓRCZYŃSKI, W., JACKOWSKI, J.: Review of measuring methods of optical smoke density – Bulletin of Technical Information of KGSP, Warsaw 1977 no. 4 (in polish). [14] PN-EN 60695-6-1 „Investigation of fire risk. Part 6-1: Smoke non-transparency. General directives” (in polish). [15] PÓŁKA, M.: Plastics in fire safety, Fire Safety Review, no. 11/2003, Warsaw 2003 (in polish). [16] SAWICKI, T.: Factors dangerous for firemen during fire, Industrial safety, vol. 7-8, Warsaw, 2004, pp. 35-40 (in polish). [17] www.termika-gdansk.pl/pianka-poliuretanowa.html

143

Požiarna ochrana v obchodných centrách podľa predpisov v SRN Dr. Zuzana Giertlová Technická univerzita, Fakulta architektúry, Arcisstraße 21, D-80333 Mníchov E-mail: [email protected] Abstrakt Obchodné centrá s plochou nad 800 m² sú podľa nemeckých stavebných predpisov zaradené medzi zvláštne stavby. Pre centrá s plochou nad 2.000 m² bola vydaná smernica, v ktorej sú definované rozhodujúce požiarnotechnické požiadavky. V článku sú stručne zhrnuté základné princípy plánovania. Kľúčové slová obchodné centrum, požiarnotechnické riešenie, odvetranie, požiarny úsek, únikové cesty Úvod Pojem obchodné cetrum z požiarnotechnického hľadiska zahrňa predajné plochy a pasáže s celkovou plochou viac ako 2000 m². Predajné plochy sa nesmú nachádzať v poschodiach s výškou viac ako 22 m a ani v podzemných poschodiach pod úrovňou -5 m. V rámci veľkopredajní a obchodných centier nie je možné definovať „klasický“ scenár vzniku požiaru. Požiare môžu byť vyvolané technickými defektami, neopatrnosťou, napr. umiestnením horľavých dekorácií v blízkosti svetelných zariadení, ale môžu súvisieť aj s prevádzkovým riešením - v obchodných centrách sú bežne umiestnené gastronomické zariadenia, kuchyne a pekárne. Okrem toho môže zvýšené nebezpečenstvo požiaru vzniknúť aj ako následok prechodných zmien v prevádzke napr. organizovaním vianočných trhov v predajných priestoroch a pod. Ďalším negatívnym javom je aj častá výmena nájomníkov predajných plôch predovšetkým v tom prípade, keď zodpovednosť za oblasť požiarnej ochrany v budove a pravidelné kontroly nie sú jednoznačne stanovené, keď z neznalosti nový nájomník blokuje protipožiarno-technické zariadenia umiestnením regálov a panelov. Požiarnotechnické požiadavky Požiarnotechnické požiadavky sú stanovené v smernici o obchodných centrách (Verkaufsstättenverordnung, 1997). Smernica zásadne rozlišuje medzi prízemnými a viacpodlažnými centrami a medzi obchodnými centrami, v ktorých je inštalované sprinklerové zariadenie a bez sprinklerových zariadení. Vybrané požiadavky sú zhrnuté v nasledovnej tabuľke.

144

Tab. Požiarnotechnické požiadavky na obchodné centrá Prízemné obchodné centrá bez sprinklerov

Prízemné obchodné centrá so sprinklerovým zariadením

Viacpodlažné obchodné centrá

Požiarny úsek

max. 3000 m²

max. 10.000 m²

max. 1.500 m² / max. 5.000 m² poschodie / poschodie

Požiarne steny (viď obr.)

F90A (DIN 4102) so zvýšenou stabilitou

namiesto požiarnej steny 10 m široká pasáž s dostatočným odvodom dymu, v celej výške budovy, strop z nehorľavých materiálov

F90A (DIN 4102) so zvýšenou stabilitou

namiesto požiarnej steny 10 m široká pasáž s dostatočným odvodom dymu, v celej výške budovy, strop z nehorľavých materiálov

Nosná konštrukcia – požiarna odolnosť podľa DIN 4102

F30B

-

F90AB

F90AB

Stropy (požiarna odolnosť podľa DIN 4102)

F30A

z nehorľavých materiálov

F90A

F90A

Otvory v stropoch

Viacpodlažné obchodné centrá so sprinklermi

možné medzi predajnými priestormi a pasážami

podhľady

z nehorľavých materiálov

Strecha

F30B

z nehorľavých materiálov

F90A

Únikové schodište

-

-

F90A (DIN 4102), stabilita ako požiarna stena

145

z nehorľavých materiálov

Schody F90A (DIN 4102) šírka schodišťa min. 2 m, max. 2,50 m Únikové cesty

Z každej predajnej miestnosti a z priestorov urcených pre pobyt osob s polochou > 100 m² a z pasáže: dve nezávislé únikové cesty na volné priestranstvo alebo k únikovému schodištu Maximálna vzdialenosť od každého bodu predajného priestoru k priechodu (šírka 2 m) alebo k pasáži (šírka 5 m), ktoré slúžia ako úniková cesta max. 10 m Maximálna vzdialenosť od každého bodu predajného priestoru k únikovému schodištu alebo na volné priestranstvo 25 m (vzdušná vzdialenosť, ale nie cez stavebné diely) Maximálna vzdialenosť od každého bodu miestnosti určenej pre pobyt osob (okrem predajných priestorov – napr. kancelárie) alebo pasáže po únikové schodište alebo na voľné priestranstvo: 35 m 1. úniková cesta, ktorá vedie cez pasáž s odvetrávacím zariadením a šírkou minimálne 5 m môže mať dodatocnú dlzku 35 m, v tomto prípade 2. úniková cesta nesmie viesť cez pasáž V prípade jednopodlažných obchodných centier a obchodných centier so sprinklerovými zariadeniami može byť úniková cesta v rámci daného požiarneho úseku predlžená o max. 35 m, pokiaľ vedie cez únikovú chodbu (šírka 2 m) s priamym východom na únikové schodište alebo na voľné priestranstvo.

Ostatné zariadenia

Bezpečnostné osvetlenie Stabilné hasiace zariadenia (Wandhydrant) EPS (nie automatické hlásiče)

Obr. Vytváranie požiarnych úsekov kombináciou požiarnych stien a pasáž resp. len pomocou pasáž (PU: požiarny úsek) 146

Počas predajnej doby musí byť prítomný prevádzkovateľ centra alebo ním poverená osoba. Prevádzkovateľ musí pre obchodné centrum zabezpečiť požiarneho technika ako aj zaškolené, svojpomocné osoby (1 pracovník / 2.000 m²). Záver V súvislosti s určitou veľkosťou predajných priestorov je nutné vychádzať z toho, že využitie týchto objektov je spojené s nebezpečenstvom pre verejnú bezpečnosť a poriadok, čo vyplýva jednak z veľkého počtu osôb na obmedzenom priestore ako aj z veľkého množstva horľavých materiálov a z typického prepojenia jednotlivých poschodí otvorenými schodišťami. Z tohoto dôvodu sú predajné priestory s veľkosťou nad 800 m² zaradené medzi zvláštne stavby a pre centrá s plochou viac ako 2000 m² bola vydaná smernica, v ktorej sú definované všetky rozhodujúce požiarnotechnické požiadavky. Literatúra [1] Verordnung über den Bau und Betrieb Verkaufststättenverordnung (VkV), 11/1997

147

von

Verkaufsstätten

–

Porovnání přístrojů typ OB-305 a typ PMP-4 určených pro stanovení bodu vzplanutí dle normy ČSN EN ISO 2719 Ing. Lenka Herecová, Ph.D1, Ing. Hana Věžníková1, Ing. Jiřina Vontorová, Ph.D.2, Ing. Jiří Pavlovský, Ph.D.2, Václav Šimek1 1 Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2 Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství, 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba E-mail: [email protected] Abstrakt Tento článek je zaměřen na porovnání dvou přístrojů (typ OB-305 a typ PMP4) určených pro stanovení bodu vzplanutí v uzavřeném kelímku podle Penskyho – Martense. K tomuto účelu byly použity dvě kapaliny (nafta, etylenglykol). Naměřené hodnoty byly vyhodnoceny s ohledem na opakovatelnost a také shodnost dat získaných oběma přístroji. K vyhodnocení dat byly použity statistické softwary QC Expert 2.5, Adstat a analýza dat pomocí programu Excel. Klíčová slova bod vzplanutí, statistické vyhodnocení dat, norma ČSN EN ISO 2719 Úvod Pro porovnání naměřených hodnot získaných pomocí různých typů přístrojů je možné použít celou řadu statistických softwarů. Tyto softwary se liší nejen uživatelským rozhraním, ale v některých případech také výslednými hodnotami. Proto byly vybrány tři softwary umožňující statistické zpracování naměřených dat, a to QC Expert 2.5, Adstat verze 1.2 a program Excel 2003. Tyto programy byly použity pro vyhodnocení dat naměřených přístroji určenými pro stanovení bodu vzplanutí v uzavřeném kelímku dle normy ČSN EN ISO 2719 (typ OB-305 a typ PMP-4poloautomat), s ohledem na opakovatelnost měření a reprodukovatelnost dat získaných oběma přístroji. Pod pojmem opakovatelnost měření je myšlena těsnost shody mezi dvěma výsledky zkoušky, které byly získány týmž operátorem s týmž přístrojem za konstantních pracovních podmínek na identickém zkoušeném materiálu [1]. Na rozdíl od opakovatelnosti je reprodukovatelnost rozdíl mezi dvěma jednotlivými a nezávislými výsledky zkoušky získanými různými operátory pracujícími v různých laboratořích, ale na identickém zkoušeném materiálu [1]. Posuzovány byly nejen samotné výstupy jednotlivých programů, ale také srozumitelnost těchto statistických programů pro běžného uživatele.

148

Experimentální část Jednotlivá data byla získána dle postupu uvedeného v ČSN EN ISO 2719. Ke stanovení bodu vzplanutí v uzavřeném kelímku podle Penskyho – Martense byly použity dva typy přístrojů, které jsou zobrazeny na obrázku 1.

a)

b)

Obrázek 1. Přístroje použité pro stanovení bodu vzplanutí v uzavřeném kelímku dle ČSN EN ISO 2719: a) typ OB-305, b) typ PMP-4 Přístroj typu OB-305 je starší typ, kde veškerou činnost zajišťuje obsluha přístroje. Typ PMP-4 je na rozdíl od typu OB-305 poloautomatický. Obsluha tak nemusí zkušební vzorek míchat, přikládat zapalovací plamen hořáku, odečítat teplotu na teploměru a přepočítávat naměřenou hodnotu bodu vzplanutí na standardní podmínky. Nicméně i u tohoto přístroje je třeba sledovat, kdy zapalovací plamen způsobí zřetelné vzplanutí uvnitř zkušebního kelímku, a po tomto vzplanutí je nutné ihned přístroj zastavit. Na displeji je pak možné odečíst hodnoty teplot korigovaného (přepočteného na standardní podmínky) a nekorigovaného bodu vzplanutí. Oba použité přístroje vyhovují specifikacím uvedeným, v normě ČSN EN ISO 2719. Pro posouzení opakovatelnosti měření a reprodukovatelnosti dat získaných přístroji typ OB-305 a typ PMP-4 byly vybrány dvě kapaliny (etylenglykol, nafta) s rozdílným bodem vzplanutí. Pro každou kapalinu a přístroj byl bod vzplanutí stanoven minimálně 12x. Naměřené hodnoty bodu vzplanutí přepočtené na standardní podmínky jsou uvedeny v tabulce 1.

149

Tabulka 1. Naměřené hodnoty bodu vzplanutí nafty a etylenglykolu dle ČSN EN ISO 2719 za použití přístrojů OB-305 a PMP-4 NAFTA

ETYLENGLYKOL

přístroj typ OB-305

přístroj typ PMP-4

přístroj typ OB-305

přístroj typ PMP-4

1. výběr

2. výběr

1. výběr

2. výběr

Bod vzplanutí (°C) 69,3

63,2

115,9

114,9

69,3

64,0

120,9

114,9

65,3

63,1

120,9

114,0

61,3

63,1

119,9

115,9

60,3

63,1

119,9

113,9

64,3

63,1

118,9

115,9

64,4

64,1

118,9

114,0

64,4

64,1

120,9

113,9

64,4

62,6

120,9

114,0

65,4

62,4

121,9

114,1

65,5

63,4

119,9

114,0

65,5

62,3

121,9

115,9

63,9

---

---

---

62,9

---

---

---

63,9

---

---

---

64,9

---

---

---

Naměřená data byla vyhodnocena pomocí statistických softwarů (QC Expert 2.5, Adstat a programu Excel). Vyhodnocení naměřených dat pomocí statistického softwaru Pro posouzení opakovatelnosti a reprodukovatelnosti naměřených dat byly vybrány tři softwary, a to QC Expert, Adstat a program Excel. Nejprve byly vyhodnoceny naměřené hodnoty bodu vzplanutí nafty. Prvním úkolem bylo posoudit, zdali se ve výběrech vyskytují odlehlé hodnoty. Pomocí softwaru QC Expert a Adstat bylo zjištěno, že hodnoty 69,3; 61,3 a 60,3 v datech naměřených přístrojem OB-305 (1. výběr) jsou odlehlé. Analýza dat pomocí Excelu zřejmě neumožňuje jednoduché zjištění odlehlých hodnot. QC Expert navíc umožňuje grafické znázornění odlehlých hodnot pomocí krabicového grafu (viz obrázek 2). Jedná se o standardní diagnostický 150

graf, kde data mimo vnitřní hradby jsou označena červeným (zde šedým) bodem a lze je považovat za vybočující měření. Tyto hodnoty byly pro další vyhodnocení vynechány. V datech získaných přístrojem PMP-4 (2. výběr) nebyly odlehlé hodnoty identifikovány.

Obrázek 2. Krabicový graf hodnot bodu vzplanutí nafty (přístroj OB-305): a) všechny hodnoty b) po vynechání odlehlých hodnot Softwarem QC-Expert bylo indikováno podezření na závislost dat, ale Adstat toto podezření nepotvrdil. Analýza dat pomocí Excelu opět neumožňuje jednoduché vyhodnocení závislosti naměřených dat. Dále byla ve výběru dat posuzována normalita rozdělení. Protože z použitých softwarů nejsnadněji (z uživatelského hlediska) umožňuje zobrazit grafy QC-Expert, byl tento software použit jako první pro hodnocení normality. Data vykazují normální rozdělení – normalita byla přijata v obou výběrech. Graf na obrázku 3 ukazuje porovnání průběhu hustoty pravděpodobnosti normálního rozdělení (pravidelná čára normálního rozdělení) s jádrovým odhadem hustoty vypočítaným na základě dat (nepravidelná čára). Obě křivky jsou si blízké, což opět ukazuje na normální rozdělení.

Obrázek 3. Graf hustoty pravděpodobnosti hodnot bodu vzplanutí nafty: a) typ OB-305, b) typ PMP-4

151

Důležitými parametry při posuzování normality výběru jsou mj. šikmost a špičatost. Šikmost normálního rozdělení je rovna nule, v případě 1. výběru je hodnota šikmosti rovna -0,4998 a 2. výběru 0,1694. Špičatost normálního rozdělení je 3; 1. výběru 2,6213 a 2. výběru 2,0239. Tyto odchylky od 0 a od 3 jsou považovány za nevýznamné; oba výběry vykazují normální rozdělení. Pro určení středních hodnot a míry variability výběrů byly proto vybrány klasické momentové charakteristiky (viz tabulka 2). Programem Adstat byly získány stejné hodnoty jako programem QCExpert. Hodnoty vypočtené pomocí analýzy dat v programu Excel byly odlišné, a to hlavně v hodnotě špičatosti a šikmosti. Tabulka 2. Klasické momentové charakteristiky naměřených hodnot bodu vzplanutí nafty za použití přístrojů OB-305 a PMP-4 vypočtené softwarem QC Expert, Adstat a Excel QC Expert a Adstat

Excel

přístroj typ OB-305

přístroj typ PMP-4

přístroj typ OB-305

přístroj typ PMP-4

Průměr

64,57

63,21

64,55

63,21

Rozptyl

0,63

0,38

0,62

0,38

Směr. odchylka

0,79

0,61

0,79

0,61

Šikmost

-0,5

0,17

-0,61

0,19

Špičatost

2,62

2,02

0,21

-0,82

Reprodukovatelnost naměřených dat byla posuzována modulem „porovnání dvou výběrů“, kdy se zjišťuje, zda data mají shodné střední hodnoty a rozptyly. Vzhledem k potvrzené normalitě obou výběrů byl vybrán standardní test shody rozptylů a podle tohoto testu jsou rozptyly shodné. Střední hodnoty byly posuzovány testem shody průměrů pro shodné rozptyly a bylo zjištěno, že průměry jsou rozdílné. Testem shody rozdělení podle Kolmogorova a Smirnova založeném na maximálním rozdílu empirických distribučních funkcí obou výběrů byl získán závěr, že rozdělení jsou rozdílná. Tento závěr potvrzují také následující grafy vykreslené programem QC Expert (viz obrázky 4 a,b). Na obrázku 4a jsou simultánní jádrové odhady hustoty pro oba výběry. Vzhledem k tomu, že se šrafované obdélníky nepřekrývají, jsou průměry na hladině významnosti 0,05 statisticky rozdílné. Krabicové grafy slouží především k vizuálnímu porovnání naměřených hodnot.

152

Obrázek 4. Porovnání hodnot bodu vzplanutí nafty přístrojem typu OB-305 a PMP4: a) graf jádrového odhadu hustoty, b) krabicový graf Naměřené hodnoty bodu vzplanutí etylenglykolu byly vyhodnoceny stejně jako v případě nafty, ale použity byly pouze programy QC Expert a Adstat. Nejprve byla prověřena přítomnost odlehlých bodů. V grafickém vyjádření je 1 hodnota podezřelá z odlehlosti (viz obrázek 5), ale podle protokolů softwaru QC-Expert i Adstat se ve výběrech odlehlé hodnoty nenacházejí, a proto byly dále zpracovány všechny naměřené hodnoty. Oba softwary rovněž ukázaly na nezávislost dat.

Obrázek 5. Krabicové grafy hodnot bodu vzplanutí nafty: a) typ OB-305, b) typ PMP-4 U obou výběrů byla také (stejně jako v případě hodnot bodů vzplanutí nafty) potvrzena oběma programy normalita výběru a střední hodnota i míra variability byly určovány klasickými momentovými charakteristikami. Tyto charakteristiky a také hodnoty šikmosti a špičatosti jsou uvedeny v následující tabulce 3.

153

Tabulka 3. Klasické momentové charakteristiky naměřených hodnot bodu vzplanutí etylenglykolu za použití přístrojů OB-305 a PMP-4 QC Expert a Adstat

Excel

přístroj typ OB-305

přístroj typ PMP-4

přístroj typ OB-305

přístroj typ PMP-4

Průměr

120,07

114,62

120,03

114,62

Rozptyl

2,70

0,72

2,71

0,72

Směr. odchylka

1,64

0,85

1,65

0,85

Šikmost

-1,31

0,71

-1,47

0,82

Špičatost

4,49

1,79

3,00

-1,20

Modulem porovnání dvou výběrů se opět dospělo ke stejnému závěru, tedy že rozdělení jsou rozdílná. Podle softwaru QC-Expert jsou rozdílné jak průměry, tak rozptyly; podle Adstatu jsou rozptyly shodné. Uvedené závěry potvrzují také grafy (viz obrázky 6 a,b).

Obrázek 6. Porovnání hodnot bodu vzplanutí etylenglykolu přístrojem typu OB-305 a PMP-4: a) krabicový graf, b) graf jádrového odhadu hustoty Závěr V článku byla statisticky vyhodnocena data naměřená dvěma různými přístroji (přístroji typu OB-305 a PMP-4). K vyhodnocení byl využit statistický software QCExpert 2.5, Adstat verze 1.2 a Excel 2003; moduly Základní statistika a Porovnání dvou výběrů. Bylo zjištěno, že analýza dat pomocí programu Excel je náročná nejen na obsluhu programu, ale také vyžaduje větší znalosti z oblasti statistiky. Další dva použité programy poskytují obdobné výsledky. Podle subjektivního názoru autorů článku je QC-Expert uživatelsky příjemnější, ale Adstat v některých případech poskytuje ucelenější informace. Výhodou programu QC Expert je možnost kopírování naměřených dat z programu Excel a také mnoho grafických výstupů. Verze programu Adstat, která byla pro práci s daty použita, pracuje pod operačním systémem MS 154

DOS a hodnocená data se musí zadávat pomocí klávesnice. Na základě vyhodnocení naměřených dat pomocí jednotlivých programů lze říci, že uvedené přístroje měří s podobnou přesností, ale střední hodnoty naměřených bodů vzplanutí se neshodují, proto nelze výsledky získané na těchto typech přístrojů volně zaměňovat. Na druhou stranu podle ČSN EN ISO 2719 je reprodukovatelnost potvrzena, protože tato norma uvádí, že v případě použitých testovaných kapalin smí rozdíl mezi dvěma výsledky zkoušek překročit hodnotu 0,071•X, kde X je průměr zkušebních výsledků, pouze v jednom případě z dvaceti. Tato podmínka byla naměřenými výsledky splněna. Opakovatelnost je také podle uvedené normy dostatečná, kdy rozdíl mezi dvěma výsledky smí překročit hodnotu 0,029•X pouze v jednom případě z dvaceti. K překročení této hodnoty došlo jen u etylenglykolu, kde byla jedna hodnota podezřelá z odlehlosti. Po odstranění této hodnoty již byla opakovatelnost v mezích daných normou. Na základě vyhodnocení výsledků je třeba upozornit na skutečnost, že i když máme několik nástrojů na vyhodnocení naměřených dat (různé softwary), nemusíme získat stejné závěry. Proto je třeba vždy pečlivě zvážit, který nástroj bude nejvhodnější. V případě, že je daná metodika normována a jsou v normě uvedeny hodnoty opakovatelnosti a reprodukovatelnosti, je výhodné se těmito hodnotami řídit, protože způsob vyhodnocení výsledků včetně stanovených hodnot opakovatelnosti a reprodukovatelnosti byl určen na základě dlouholetých zkušeností s použitou metodikou. Vyhodnocování naměřených dat pouze pomocí dostupných softwarů může být pro danou metodiku nevhodné. Použitá literatura [1] ČSN EN ISO 2719. Stanovení bodu vzplanutí v uzavřeném kelímku podle Penskyho-Martense. Praha, ČNI, 2004. [2] KUPKA, K. Uživatelský manuál QC.Expert, TriloByte, 2000, 213 s.

155

Koncepce zásahového automobilu do městské zástavby nprap. Ing. Tomáš Horvát HZS Středočeského kraje, Jana Palacha 1970, Kladno E-mail: [email protected] Abstrakt Příspěvek v krátkosti informuje o některých aspektech problematiky jízdy a dojezdu jednotek požární ochrany (dále jen PO) k místům událostí v městské aglomeraci. Ukazuje vývoj dopravy ve velkých městech ČR a její negativní dopady i na jednotky PO. Analyzuje rychlost typových řad zásahových vozů v určených městech. Představuje možné řešení, a to provozování hasičského speciálu do městské zástavby, který by svými optimalizovanými parametry umožňoval snadnější jízdu a lepší manévrovatelnost jak v hustém provozu, tak při průjezdu zúženými profily, čímž by mohl zkrátit dobu dojezdu zásahových vozidel na dopravou kriticky ovlivněných lokalitách. Klíčová slova Mobilní požární technika, cisternová automobilová stříkačka, doprava na místo zásahu, městská zástavba, hustota dopravy, hmotnostní třídy zásahových vozidel, optimalizace technických parametrů vozidla. Úvod Na základě stále rostoucího počtu automobilů ve městech ČR i rostoucí hustoty dopravní cesty v těchto lokalitách čelí jednotky PO stále častěji problémům při jízdě a dojezdu k místům zásahu. Manévrovací a dynamické schopnosti vozového parku jednotek PO, který je tvořen především nákladními automobily střední a těžké hmotnostní třídy jsou v tomto ohledu omezené a v případě tvoření kolon automobilů v dopravních pruzích nebo při průjezdu zúženými profily silnic může docházet k prodloužení dojezdového času, kdy musí řidiči prostorově větších zásahových vozů provádět složitější jízdní manévry a přizpůsobit jízdu vozidla tak, aby se bezpečně vyhnuli překážce. Jednou z variant, jak neprodlužovat dojezdové časy jednotek PO je prostorově optimalizovat zásahový vůz do města, který díky svým parametrům jak strojového spodku, tak nástavby bude schopen lépe a rychleji reagovat na dopravní situaci popř. překážky v provozu. Rozbor dopravní situace Podle dat ministerstva dopravy [1] bylo k 1. lednu 2008 v evidenci centrálního registru vozidel celkově 6 788 165 provozovaných motorových a přípojných vozidel všech druhů a kategorií, což je nárůst oproti předchozímu roku téměř o 5 %. Tempo nárůstu se mírně zvýšilo, neboť za rok 2006 se počet vozidel zvýšil o necelá 4 %. Počet 156

osobních automobilů vzrostl za období roku 2007 rovněž více než v předcházejícím roce a sice o 4,2 % a přiblížil se tak k hranici 4,3 miliónu. Opět poměrně výrazný nárůst zaznamenal počet nákladních automobilů a meziročně činil 14 %. Fakta k současné situaci v dopravě jsou následující, intenzity dopravy vzrostly na hlavních silnicích od roku 1990 do roku 2005 o 90 %, ve městech až o 200 % (viz. obr. 1), Praha s cca 1,1 mil. obyvatel, jako hlavní město má stupeň automobilizace zhruba 2,0 (resp. 1 osobní vůz na 2 občany), což zhruba odpovídá západoevropskému průměru (viz. tab. 1), ale v porovnání s evropskými městy je přitom na špici (viz. obr. 2) z čehož pramení, že velká města Evropy se snaží o regulaci počtu osobních vozů ve městě a motivují lidi pro užití jiných, alternativních cest v dopravě (např. hromadná doprava). V našem hlavním městě je tomu bohužel opačně a stupeň automobilizace zde, je vyšší než celorepublikový průměr, což jen svědčí o stále častějších a rozsáhlejších problémech v dopravě. Dopravní statistiky ovšem neutěšeně rostou i u dalších měst, jakým je Brno, které má jako druhé největší město republiky už stupeň automobilizace cca. 2,5, následován Ostravou se stupněm 2,85.

Obr. 1. Růst intenzit automobilové dopravy ve městech od roku 1990 do roku 2005, [2] Tab. 1. Počet osobních vozidel v zemích EU vztažený k počtu obyvatel, [1,3] Země EU

Počet os. vozidel/1000 obyvatel Rok 2003

Rok 2006

Meziroční nárůst

Německo

546

566

1,5 %

Francie

475

489

1%

Rakousko

500

507

0,4 %

Česko

363

400 Rok 2007 – 415 Rok 2008 – 426

3,5 % 4% 3%

157

Obr. 2. Stupeň automobilizace – mezinárodní srovnání, 2005, [2] Velké množství automobilů se nejen negativně podepisuje na životním prostředí, dopravních kolapsech ve velkých městech republiky a hlavních dopravních tazích, ale začíná se dotýkat prakticky každodenně velkého množství lidí v souvislosti s vysokou hustotou a intenzitou dopravy vedoucí až ke kongesci, tedy stavu, kdy je zcela vyčerpána kapacita dopravní cesty a dále pak nedostatkem parkovacích a odstavných ploch jak v centrech měst, tak na jejich perifériích - sídlištích. Tento nárůst není často zastaralá infrastruktura vnitřního, ale i vnějšího dopravního kordonu měst schopna pojmout, což ve výsledku vede ještě k rychlejšímu zhoršení stavu a parametrů silnic a vozovek. Dopravní špička je dnes charakterizována tzv. sedlovou křivkou – spojitým průběhem od 5. – 6. hodiny ranní do prakticky 20. hodiny večerní, s dvěmi lokálními maximy, ranní je obvykle od 7 do 9 hod. a odpolední od 15 do 17 hod. Z hlediska budoucího vývoje dopravy se předpokládá stálý růst počtu (hustoty) vozidel a výkonu dopravy na úroveň vyspělých zemí EU. Rozbor rychlosti zásahových vozů ve městech Výše uvedená negativní situace v dopravě a její budoucí vývoj se promítá a bude stále častěji promítat i do zásahové činnosti jednotek PO, jejíž součástí je doprava vozidly na místo mimořádné události. Úkolem jednotek PO je dostat se co nejrychleji, ale zároveň co nejbezpečněji na místo zásahu a poskytnout potřebnou pomoc, vyplývající z povahy zásahu tak, aby byly v co největší míře uchráněny hodnoty a životy občanů ČR. Snahou analýzy rychlosti jízdy různých typových řad vozidel HZS vybraných krajů (měst) bylo dokázat, jak moc ovlivňují vlastní hmotnostní parametry vozů jejich rychlost jízdy a tím i čas dojezdu a jestli tyto rychlosti odpovídají hodnotám, které se užívají při stanovení plošného pokrytí území jednotkami PO. Analýza byla provedena na základě statistických dat z GŘ HZS ČR pro čtyři největší města ČR – Prahu, Brno, Ostravu a Plzeň v období let 2005 – 2007. 158

Byla provedena srovnání mezi jednotlivými městy i mezi hasičskými stanicemi v rámci jednoho města. Hlavními ukazateli pro tato srovnání se staly dojezdové časy, počty ujetých kilometrů, denní doba a zasahující technika. Obr. č. 3 a 4 uvádí průměrnou rychlost jednotek PO v pracovním týdnu a o víkendech pro příslušná města v jednotlivých létech.

Obr. 3

Obr. 4. Z výše uvedených grafů vyplynulo, že i přes menší intenzity víkendové dopravy ve městech, které byly a jsou nesporné, nedocházelo paradoxně k výraznějšímu zvýšení průměrné rychlosti vozidel jednotek PO při jízdě k zásahu. Z toho může plynout několik závěrů a to, že jednotky PO jezdily přes pracovní týden na samé hranici dynamických možností své techniky a přesto, že byla velká hustota dopravy, ostatní řidiči dobře reagovali na výstražná znamení vydávaná při jízdě hasičských vozů a nezpomalovali tak příliš jejich jízdu. Naopak o víkendech a mimo dopravní špičku, kdy byla hustota dopravy nižší, jezdily jednotky PO k zásahům ve velmi podobných časech, někdy i v delších, které můžou mít také své vysvětlení v podobě subjektivní pohody řidiče při jízdě ve volnějším provozu, popř. na základě snížené bdělosti a tím zvýšené opatrnosti při nočních zásazích. Ovšem např. u stanice č. 1 159

HZS hl.m. Prahy analýza potvrdila negativní vliv hustoty dopravy v pracovním týdnu, kde byly víkendové hodnoty doby dojezdu jednotek PO stabilně kratší (při stejných intervalech vzdálenosti zásahu). Při sledování průměrné rychlosti jízdy jednotlivých typových řad automobilů byl zaznamenán značný rozptyl hodnot mezi jednotlivými hmotnostními kategoriemi (viz. obr. 5 a 6). Z uvedených obrázků vyplynula rozdílnost v rychlostech mezi cisternovými automobilovými stříkačkami (dále jen CAS) 16/24 patřícími zpravidla do střední hmotnostní třídy (do 14 tun), vozy CAS 32 patřícími do těžké hmotnostní třídy (nad 14 tun) a vozidly protiplynovými (PPLA) resp. chemickými (TACH) obvykle z lehké kategorie vozidel (do 7,5 tuny). Poměrně vysoká rychlost prvovýjezdových vozů CAS 16/24 v Praze nebo v Ostravě byla dána používáním silničních speciálů Dennis. Přesto průměrná rychlost zásahových vozidel typu PPLA resp. TACH byla ještě o cca. 10 - 20 km/h vyšší než u prvovýjezdových CAS dle konkrétního města. Kromě kritéria typu vozidla bylo použito kritérium vzdálenosti zásahu a typu události.

Obr. 5. Průměrné rychlosti zásahových vozů ve městech

Obr. 6. Průměrné rychlosti zásahových vozů ve městech

160

Z uvedeného vyplývá, že hmotnostní kategorie vozidla zásadním způsobem ovlivňuje rychlost a dynamiku jízdy zásahových vozů v městské zástavbě. V úvahu musíme vzít také fakt, že ve většině případů je doba dojedu prvních vozů jednotek PO v uvedených městech průměrně 7 minut a vzdálenost zásahu cca. do 5 km, proto zde dynamika jízdy vozidla hraje rozhodující roli. Cesta vedoucí ke koncepci zásahového automobilu do městské zástavby by tedy měla představovat úvahu o menším, výkonném automobilu z lehké až střední hmotnostní kategorie hasičských vozidel, který by byl dostatečně vybaven jak pro prvotní hašení, tak pro technické zásahy, ale přitom by nic neztratil z prostorových výhod dobré průjezdnosti úzkými profily a dynamických výhod při jízdě v hustém dopravním provozu, kde by byl schopen vyvinout dostatečnou rychlost a především pak zrychlení, které by v konečném efektu mohlo zajistit mnohde včasnější zásah oproti dnes užívaným prvovýjezdovým automobilům. Jednalo by se prakticky o městský silniční speciál - rychlý zásahový automobil, ovšem ne z hlediska předurčenosti pro dopravní nehody, jak ho známe z dřívějších dob u HZS ČR, ale jako prvosledový automobil předurčen k zásahu do městských částí, které jsou z hlediska intenzity dopravního provozu a dopravní dostupnosti kritické. Představa užití rychlého zásahového automobilu do městské zástavby Varianta vozu z lehké hmotnostní třídy hasičských vozidel: vozidlo o hmotnosti kolem 7 tun, které by se organizačně začlenilo do stávajícího vozového parku na vybrané lokalitě, pro vybrané zásahy by sloužilo jako prvovýjezdový vůz následován dle povahy zásahu CAS střední kategorie s družstvem 1+5 nebo CAS těžké kategorie s dostatečnou zásobou vody, mělo by min. posádku o sníženém početním stavu tzn. 1+3, zasahovalo by ve velmi specifických lokalitách – historická centra měst, vytipované územní celky – sídliště, centra měst (velmi úzké silnice a průjezdné profily, malé poloměry křižovatek místních obslužných komunikací, parkující vozidla atd.), vozidlo by mělo být vybaveno pro účely zdolávání požárů s minimální dobou hašení 10 minut (nádrž na cca. 1200 l vody) a základním vybavením k provedení technických zásahů. Varianta vozu ze střední hmotnostní třídy hasičských vozidel: vozidlo o hmotnosti cca. 12 tun, které by nahradilo stávající prvovýjezdové CAS střední hmotnostní třídy na vytipovaných lokalitách – centra měst bez výraznějších výškových převýšení, lokality s vysokou hustotou dynamické dopravy popř. statické dopravy (odstavenými a parkovanými vozy), jelikož by se jednalo o plnohodnotnou CAS, množství vody pro hašení požárů by bylo min. 1700 l (dle vyhlášky 35/2007 Sb.[4]) a vybavení technickými prostředky by zajišťovalo maximální univerzálnost vozu pro zásah s osádkou o početním stavu 1+5, stejně jako u stávajících prvovýjezdových CAS. Zásahové vozy do městské zástavby první varianty používají hasiči např. ve Warszawe (Renault Mascott 160.65 – AS 10/1000/100 – M/1/Z) nebo Budapešti (MB Vario 814 D – Rosenbauer TLF 1000 – AS 20/1000/100 – M/1/Z), u nás jediným HZS kraje, kde provozují tento druh automobilu je HZS Jihočeského kraje (ÚO České Budějovice a ÚO Tábor). 161

Druhá varianta, která je u nás i v zahraničí více rozšířenější a ke které se také přiklání většina oslovených HZS krajů, má své zastoupení např. u hasičů v Římě (Iveco City Euro Fire 100E21 – Magirus APS – CAS 20/2000/200 – M/1/Z). U nás tuto skupinu vozů provozují např. HZS ÚO Ostrava a HZS hl.m. Prahy (např. Dennis Rapier – CAS K 27/1800/200 – M/1/Z). Současný stav techniky (prvovýjezdových CAS) u vybraných HZS krajů a HZS hl.m. Prahy: HZS hl.m. Prahy

centrum

periferie

mimo město

MB Atego (S) MB Atego(M) Dennis (M) Iveco M. (S)

poznámka Ve městě pouze vozy s podvozkem 4 x 2, (výjimka HS Smíchov)

ÚO Ostrava

Dennis (M)

Dennis (M)

Rovina-MB Atego 4 x 2 Kopce- MB Atego 4 x 4 nebo Tatra 815 4 x4

Ve městě pouze silniční speciály – podvozek 4 x2

ÚO Brno

MAN (M,S)

MAN (M)

MAN 4 x 4, nebo Tatra 815 4 x 4

Ve městě vozy jak 4 x 2, tak v4x4

ÚO Plzeň

Scania (M)

Scania (S) Iveco M. (M)

MB Atego 4 x 4, nebo Tatra 815 4 x 4

Ve městě pouze vozy s podvozkem 4x4

Pozn.: uvedeny jsou typy podvozku = tovární značka, druhy podvozku = silniční (4x2), smíšený (4x4), v závorkách jsou uvedeny hmotnostní kategorie vozidel (M = střední do 14 tun, S = těžká nad 14 tun), Dle výše uvedené tabulky vyplývá, že především v městské aglomeraci je patrná rozdílnost mezi jednotlivými HZS krajů, co se týče typového i druhového určení podvozku. Je to jednak dáno vlastními koncepcemi strojních služeb při kladení základních požadavků na zásahové vozy dle charakteristik hasebního obvodu a pak také na základě zkušeností s provozem určitého typu popř. druhu podvozku. Určitě správným řešením je v centrech měst provozování vozů ze střední hmotnostní kategorie, především z hlediska jejich obvykle lepší dynamiky jízdy, díky nižší celkové hmotnosti, tak i z hlediska prostorových parametrů pro lepší manévrovatelnost vozu. Pro centra velkých měst popř. i jejich periferie, kde není 162

výraznější výškové převýšení je bezesporu vhodnější využívat silničních podvozků 4x2 s náhonem na jednu nápravu, jak to můžeme vidět u HZS hl.m. Prahy a ÚO Ostrava. Vozy se silničním podvozkem mají totiž z podstaty konstrukce tuhé nápravy nákladních vozů nižší světlost a tím i nižší těžiště zajišťující vyšší stabilitu vozu při manévrování a jízdě v zatáčkách. Kromě vozů Tatra, které mají nezávislé zavěšení a pérování kol vycházející z nosné roury hnacího traktu, mají ostatní podvozky nákladních vozů 4x4 s tuhými nápravami díky vyvedenému náhonu na přední kola vyšší světlost jak kabiny, tak nástavby, což celkově zvyšuje výšku vozu i jeho těžiště. Manévrovací vlastnosti dále snižuje i použití pneumatik do smíšeného provozu a jejich velikost. Velice dobrým řešením vozu do městské zástavby bylo provozování silničních hasičských speciálů Dennis firmy John Dennis Coachbuilders Ltd. (dříve Saxon specialist vehicles), které byly tzv. ušity hasičům ve městech na míru (dobré jízdní a menévrovací vlastnosti, nižší hmotnost, menší délka a šířka vozu, nízké těžiště a dostatečný výkon). Před časem však firma ukončila výrobu těchto vlastních hasičských speciálů a dnes už pouze dodává hasičské vozy na sériových podvozcích známých značek v nákladní dopravě. Dá se říci, že tímto skončila jedna kapitola hasičských vozů a stejně jako dnes Praha a Ostrava i jiné hasičské sbory u nás i v zahraničí musí hledat adekvátní náhradu za zmiňované vozy Dennis. Tento krok však není vůbec jednoduchý, protože dnešní situace na trhu s hasičskými vozy (CAS) je taková, že hasičské sbory mají obvykle možnost pořídit pouze zásahové vozy na sériových podvozcích automobilek tzv. evropské šestky – Mercedes Benz, MAN, Scania, Iveco, Renault a Volvo, popř. být věrní české značce Tatra, která má oproti výše jmenovaným zcela odlišnou koncepci podvozku, který vykazuje velmi dobré výsledky v těžkém terénu. Tyto sériové podvozky však ne vždy zcela vyhovují potřebnými parametry pro danou hasičskou aplikaci vozu, jakou bezesporu je městský speciál zásahového vozu. Jednoduchým vysvětlením této situace je, že zkrátka pro automobilky je trh s hasičskými vozy natolik malý (nezajišťující potřebný odbyt), že jakýkoli vývoj, projekce a následná výroba takovéhoto automobilu speciálně tvořeného pro hasiče by byla nerentabilní a tudíž v dnešním tržním hospodářství nerealizovatelná. Při výběru vhodného automobilu se proto hasičské sbory musí spokojit s hledáním kompromisní varianty vhodného zásahového vozidla, což není vždy šťastné řešení, na druhou stranu v této době není jiného východiska. Snahou článku je dále představit nejzákladnější technické parametry a řešení vhodná pro zásahový vůz do městské zástavby a zároveň zohlednit optimalizaci těchto parametrů na takovou úroveň, která by zajišťovala kvalitní využití a vhodný výběr. Stanovení základních technických parametrů a jejich optimalizace pro zásahový vůz do městské zástavby Technické parametry a min. požadavky na ně musí být v souladu s právními a technickými předpisy platnými pro provoz vozidel v silniční dopravě (min. bezpečnost, životnost, spolehlivost), dále pak normativními a právními předpisy pro zásahovou požární techniku (požární automobily). 163

Parametry pro strojový spodek Prostorové parametry podvozku a kabiny: Délka rámu podvozku – max. 6,5 m, při rozvoru kol 3,1 – 3,5 m (ovlivňuje stopový průměr otáčení vozidla). Šířka podvozku (kabiny) – max. 2,4 m, optimalizace z hlediska průjezdnosti úzkými profily (musí být přihlédnuto k dopravně technickým parametrům silnic, vozovek, křižovatek a průjezdných profilů): při průjezdu jednopruhové komunikace typu MO 4/40(30) (koncové a obslužné úseky silnic III. třídy) má zásahový vůz při rovnoběžně zaparkovaných osobních automobilech max. šířku na průjezd 1,9 m resp. 2,4 m při užití krajnice, při průjezdu dvoupruhové komunikace typu MS 6,5/60(50) (sběrné úseky místních a obslužných silnic III. a II. třídy) má zásahový vůz dokonce průjezdný profil při obsazení obou pruhů osobními automobily pouze 2,1 m. Rozchod kol na přední nápravě max. 2,1 m (ovlivňuje klopný a vratný moment vozu při manévrování a zatáčení). Poloha těžiště podvozku (celého vozidla) – čím nižší, tím lepší pro stabilitu vozidla při manévrování a průjezdnosti zatáčkami, ovšem musí být zajištěna minimální výšková terénní průjezdnost, která je dána světlou výškou podvozku, ta by měla být min. 200 mm (protichůdné parametry – kompromis). Motor : Kladen důraz na dynamiku a akceleraci při jízdě v hustém městském provozu (povaha jízdy – časté brždění, předjíždění, úhybné manévry), důležitým parametrem je tzv. měrný výkon (hmotnostní výkon), který by měl splňovat požadavek z vyhlášky [4] kladený na rychlé zásahové vozy, tedy 20 kW/t. Dalšími užitečnými parametry pro stanovení vhodnosti typu motoru jsou čas do dosažení hranice rychlosti např. 65 km/hod, nejvyšší točivý moment, pružnost motoru a spotřeba paliva. Max. rychlost elektronicky neomezovat pod hodnotu 110 až 120 km/h (výjimka pro zásahová vozidla kategorie N2). Převodové ústrojí Pro zásahový vůz do městské zástavby se jednoznačně jeví jako vhodnější využití automatických převodovek (kladné zkušenosti s převodovkami Allison u vozů Dennis). Oproti klasickým mechanickým převodovkám, zde odpadá složité řazení a poutání větší pozornosti řidiče při větším počtu rychlostních stupňů, což je u hnacích ústrojí nákladních vozů díky přídavným převodovkám běžné. Automat navíc dosahuje lepší synchronizace, zajišťuje optimální přenášení kroutícího momentu hnací síly a tím zvyšuje životnost celého ústrojí. Při automatické převodovce se tak řidič – strojník může plně věnovat vlastnímu řízení a sledování dopravní situace (větší bezpečnost). Vlastní konstrukce strojového spodku První varianta (lehká) – nákladní automobil dodávkového typu N2 se skříňovou karoserií popř. nástavbou, s uložením hnacího ústrojí v koncepci osobních vozidel (motor napříč vpředu, pohon přední nápravy).

164

Druhá varianta (střední) – skříňový nákladní automobil popř. autobusová koncepce podvozku se sklopnou kabinou typu N2, uložením hnacího traktu v klasické koncepci (motor vpředu a hnacím hřídelem hnaná zadní náprava). Koncepce nezávislého zavěšení a odpružení nápravy (Tatra) oproti klasické koncepci podvozku s tuhou nápravou má 4x větší vratný moment (opak momentu klopného), který zajišťuje větší stabilitu při jízdních manévrech a průjezdu zatáčkami. Vzduchové odpružení podvozku zajišťuje lepší přenášení zatížení z podvozku na nástavbu a také umožňuje variabilitu v podobě změny světlé výšky vozidla dle aktuálních terénních podmínek. Systém řízení, nápravy a rejdový mechanismus Druhá varianta (střední) – silniční podvozek 4x2 s náhonem zadní nápravy a pneumatikami max. R 19 pro lepší rejd, nezávislé zavěšení náprav zajišťuje lepší přilnavost pneumatik i celého podvozku k povrchu vozovky, pro ještě lepší manévrovací schopnosti zásahového vozu spjaté se stopovým průměrem otáčení vozidla je vhodné využít systému řízení obou náprav AWS (all wheel steering), které dnes nabízejí např. automobilky MB, Scania (hydraulické), popř. i Tatra, která má patent na mechanickou vazbu mezi nápravami. Systém AWS je schopen snížit běžný průměr otáčení u nákladních vozidel (cca. 14 – 18 m) až o 1/3. Stopový (obrysový) průměr otáčení – max. 14 m, optimalizace z hlediska průjezdnosti zatáčkami a křižovatkami s malým poloměrem jízdních pruhů: dle dnešních norem je nejmenší přípustný poloměr místních komunikací obslužných (MO) 6 m, doporučený pak 9 m. Při nejmenším možném poloměru křižovatek a zatáček konstruovaných dle dnešních norem by neměl mít vůz více jak 14 m stopový průměr otáčení, aby mohl bezpečně projet zatáčku bez najetí do protisměru. Ergonomické parametry kabiny vozu Vnitřní rozměry pro osádku kabiny – šířka, výška, velikost prostoru na nohy od sedadel, zastavěný prostor. Pro komfort osádky z hlediska oblékání a vybavování se technickými prostředky je vhodný vůz s nízkou podlahou, která zajišťuje dostatečnou výšku v kabině vozu, zastavěný prostor v rámci max. šířky kabiny by měl být co největší s minimem předělů pro dostatečný prostor na nohy při sezení. Uspořádání kabiny – celistvá kabina je výhodnější pro lepší akustické vlastnosti uvnitř kabiny i lepší přehlednost osádky a řidiče při jízdě. Parametry vztahující se k aktivní bezpečnosti vozu Větší čelní i boční kabinové průzory (skla) umožní lepší orientaci řidiče v prostoru, což má kladný vliv na provádění jízdních manévrů a bezpečnost. Kvalitní osvětlení (Xenon, LED atd.) jak u provozních světlometů, tak u světelných výstražných zařízení mají pozitivní význam především z hlediska lepší viditelnosti a tím i bezpečnosti zásahového vozu v provozu.

165

Parametry pro nástavbu Velikost objemu nádrže na vodu – pro zásahový vůz do městské zástavby dle analýzy spotřeby vody u zásahu [5] by měla postačovat nádrž na 1200 l vody, při zajištění dodávky vody na 10 min. Pro variantu vozu ze střední hmotnostní třídy, která by měla být plnohodnotnou CAS by byl optimální objem nádrže cca. 2000 l. Konstrukce nástavby – do budoucna ještě zhodnotit optimální materiál nástavby pro tyto účely (z hlediska životnosti atd.) – montované ALU profily x kompaktní ALU nástavba x nerez nástavba x laminátová popř. polyprenová nástavba. Uložení technických prostředků v nástavbě – všechny prostředky v nástavbě by měly být dostupné ze země, optimalizovat jejich polohu uložení tak, aby byl vnitřní zastavěný prostor co nejlépe využit. Na základě toho budeme schopni i rozměrově menší automobil vybavit všemi potřebnými technickými prostředky a výbavou bez redukování dle typové varianty vozu do městské zástavby. Ekonomické parametry Náklady na pořízení vybraných zásahových vozů a náklady na jejich provoz, opravy a údržbu budou dále řešeny v rámci disertační práce autora. Literatura [1] Ročenky dopravy ČR. Praha: MD ČR [online]. [cit.15.7.2009]. Dostupný z http://www.sydos.cz/cs/rocenky.htm [2] HANUŠKA, P. Doba dojezdu jednotek Hasičského záchranného sboru na místo zásahu ve velkých městech. Bakalářská práce. VŠB-TU Ostrava, 2008. [3] Obecná databáze Eurostatu. Evropská komise [online], 2009. [cit.15.7.2009]. Dostupný z http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/transport/data/ database [4] Vyhláška MV č. 35/2007 Sb., o technických podmínkách požární techniky. Sbírka zákonů ČR, 2007, částka 14, s. 246 –268. [5] HORVÁT, T. Statistická analýza spotřeby vody jednotek PO u zásahu. Výzkumný projekt pro MV-GŘ HZS ČR, 2008. 16 s.

166

Bezpilotní monitorovací vrtulník ve službách Policie ČR plk. Ing. Martin Hrinko, Ph.D. náměstek ředitele pro vnější službu Policie ČR KŘP Severomoravského kraje Ostrava E-mail: [email protected] Klíčová slova Policie ČR, Policejní činnosti, Prevence, Community policing, Projekty Realizace projektu V rámci zkvalitnění policejní služby a zefektivnění monitorování míst, prostorů a pohybu osob v denní i noční době např. při propátrávání těžce prostupného terénu při pátracích akcích aj. (řešeno v další části obsahu), přišlo krajské ředitelství policie Severomoravského kraje (dále jen KŘP) prostřednictvím jejího ředitele s myšlenkou zakoupit k tomuto účelu bezpilotní monitorovací prostředek. Tvůrčí myšlenka přitom v sobě sloučila prioritně přínos do policejní praxe a budoucí úsporu finančních prostředků vynaloženou na PHM dosud používaných prostředků určených k tomuto účelu. Policisté KŘP pověření úkolem hledat způsoby zajištění finančních prostředků z nejrůznějších preventivních fondů nalezli způsob, kde finanční prostředky získat. Jednalo se o fond polsko-české spolupráce, přičemž jednou ze základních podmínek čerpání bylo nalézt partnera v polském příhraničí, který by měl zájem o ekvivalentní čerpání finančních prostředků se stejným cílem, ve stejné finanční hodnotě a paralelou v přínosu pro společnost i pro žadatele finanční dotace. Nejprve jsme se zabývali výběrem bezpilotního prostředku a nalezení seriozního partnera, v tomto případě prodejce zařízení. Hledali jsme v ČR i Polsku. Výsledkem bylo nalezení a následné oslovení firmy, zabývající se výrobou, provozem a údržbou bezpilotních monitorovacích prostředků. Po řadě jednání a prezentací, které budou součástí jiné části tohoto příspěvku, jsme dospěli k závěru, že o tento prostředek, v podobě vrtulníku, máme zájem. Následovalo oslovení kolegů polské policie. I zde jsme byli úspěšní, spolupráce byla velmi aktivně přijata krajským policejním ředitelstvím polské policie ve Wroclawi, kde máme z dřívější doby rozjednán jiný preventivní projekt. Nebránilo tedy nic začít realizovat popisovaný projekt. Projektová cílová částka pro zakoupení dvou těchto prostředků byla stanovena na max. 300.000 euro. V daném případě a při splnění všech požadavků obou policejních složek bude požadavek znít na částku přibližně 5.000.000.000,- Kč. Výběr, požadavky a technologie monitorovacího prostředku Při výběru prostředku jsme oslovili vytipovaného prodejce specializujícího se výrobou monitorovacích prostředků AIRVISIONTECHNOLOGY s.r.o Litvínov k vyjádření, zda je schopen vyrobit na zakázku nebo upravit sériový prostředek tak, aby ho mohla policie použít zejména k: 167

- monitorovacímu letu s kamerou schopnou přenášet signál na obrazovku v operačním prostoru, - termoviznímu monitorování neprostupného prostoru, - letu pomalu i rychle, vysoko i nízko s možnosti „zavěšení“ ve vzduchu, - snadné manipulaci, jak pro řízení letu, tak pro přípravu letu a ke složení prostředku k transportu. V neposlední řadě i velikost prostředku, - barevnému označení příslušnosti prostředku k Policii ČR, - „nesestřelitelnosti“ prostředku předmětem nebo srážkou s ptákem, - programovatelnosti softwaru pro plánování letu a ukládání pořízených záznamů a - ohledu na nízkou spotřebu PHM spojenou s požadavkem na déletrvající monitoring tzv. v letu. Uvedená litvínovská firma nám nabídla svůj upravený sériový výrovek zn. ORCA 1 ve verzi UAV PROFI (viz. obr. č. 1) s plně autonomním systémem, autopilotem a GPS naváděním, který dále obsahuje: - kompletní bezpilotní nosič, - pokročilý elektronický stabilizační systém letu, - kameru v pohyblivém a stabilizovaném podvěsu pod bezpilotním nosičem se záznamem obrazu, - 2x panel s ovládáním nosiče a pohybu kamery, - vysílač obrazu na zem, - termovizní kamera, - vysoce odolný notebook s GPS lokalizací a obousměrným přenosem telemetrických údajů z letu, - software s mapovými podklady min. ČR, - přenosové zařízení ve formě kufříku s LCD obrazovkou a přijímacím zařízením obrazu, - sadu přijímacích a vysílacích antén, - virtuální brýle pro promítání obrazu na zemi a také příslušenství i elektronika. Dále firma k tomuto prostředku poskytuje bezplatné zaškolení dvoučlenné obsluhy, bezplatné aktualizování mapových podkladů a palubního software aj.

168

Obr. č. 1: Popisovaný monitorovací prostředek vč. příslušenství [1]. ORCA 1 je připraven k letu během několika minut, Je řízen špičkovou řídící vysílačkou a elektronickým stabilizátorem letu. Pro start a přistání mu stačí minimální plocha. Dokáže operovat v okruhu 1 kilometru a monitorovat prostory z výšky až 1000 metrů. Bez omezení se může pohybovat v malých výškách i v hustě zastavených oblastech. ORCA 1 je vybaven digitální kamerou, digitálním fotoaparátem, termovizí a vysílacím zařízením, které přenáší na zem obraz v reálném čase. Váha celého zařízení je maximálně 13 kg. ORCA 1 má vynikající manévrovací schopnosti umožňující okamžité přizpůsobení terénu a snímkování na místech, kde je klasické letecké snímkování nemožné anebo komplikované. Bezpilotní prostředky nejsou omezeny žádnou minimální hladinou letu jako klasická letadla a vrtulníky (velká ostrost a detailnost snímku). Systém umožňuje možnost přesně kontrolovat místo monitorování díky satelitnímu zaměřování polohy letícího prostředku, možnost pohybovat se velice pomalu v malých výškách i v hustě zastavěných a obydlených oblastech (viz. obr. č. 2). Systém se vyznačuje obrovskou mobilitou snímkovacích prostředků, možnosti odstartovat na minimálním prostoru a možnosti dále zpracovávat digitální snímky.

Obr. č. 2: Snímek z monitorovacího prostředku [1]. Literatura: [1] www.airvisiontechnology.cz 169

Praktické zkušenosti se zavedením bezpečnostních obalů pro odběr vzorků z požářiště Ing. Vlasta Charvátová, Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO, Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany E-mail: [email protected] Abstrakt V TÚPO byla vyvinuta metodika oděru vzorků z požářiště jejíž součástí je používání bezpečnostních obalů pro zajištění nezpochybnitelnosti odebraných vzorků. Bezpečnostní obaly byly zajištěny v rámci celého HZS ČR a staly se součástí používaného vybavení automobilů vyšetřovatelů požáru. Klíčová slova odběr vzorků, požářiště, bezpečnostní obaly Použité zkratky ČIA Český institut pro akreditaci TÚPO Technický ústav požární ochrany Praha PTE požárně technická expertiza PON plechová odběrová nádoba GC-MS plynová chromatografie s hmotnostní spektrometrií FTIR infračervená spektroskopie s Fourierovou trnsformací RTG rentgenová fluorescenční spektroskopie PTCH požárně technické charakteristiky Úvod Dílčími cíly výzkumného projektu č. VD20062010A07„Zjišťování příčin vzniku požárů a hodnocení nebezpečných účinků požárů na osoby, majetek a životní prostředí“, který v současné době řeší TÚPO, jsou metodiky/zařízení pro odběr vzorků z požářiště pro laboratorní zkoumání (DVÚ č. 3) [1,2]. a využití možností řady moderních instrumentálních analytických metod pro PTE (DVÚ č.4). Na počátku veškerého laboratorního zkoumání je vlastní vzorek z požářiště, který musí být správně odebrán, a ochráněn před poškozením další manipulací, během transportu do laboratoře, před neoprávněnou manipulací a možným zpochybněním, neboť se může stát fyzickým důkazem v procesním řízení. Odběr vzorku z místa požáru je nestandardním procesem, při kterém závisí především na odborném úsudku vyšetřovatele požáru, aby odebraný vzorek byl skutečně relevantní v souvislosti 170

se vznikem požáru. Další manipulace se vzorky však bylo nutné standardizovat především pro jejich nezpochybnitelnost a vlastní ochranu. Proto byla v TÚPO vypracována metodika odběru vzorků, která byla v r. 2008 akreditována ČIA současně s řadou chemických metod pro PTE [5]. Metodika odběru vzorků z požářiště Cílem vzorkování je získat reprezentativní vzorek, který má příčinnou souvislost se vznikem požáru, je relevantní a má vypovídající schopnost. Tento pak je v laboratoři podroben laboratornímu zkoumání, odvislé podle charakteru vzorku a zadaným požadavkům. Výsledek laboratorního zkoumání je podkladem pro PTE, která slouží k podpoře nebo vyloučení verze vzniku požáru. Metodika odběru vzorků z požářiště zahrnuje veškeré operace spojené s odběrem vzorků, resp. fyzických důkazů z místa požáru: - Dokumentaci (fotodokumentace, plánky/schémata, protokoly o odběru výrobku nebo vzorku, protokoly o předání výrobku nebo vzorku), - Odběr vzorků (způsob a postup odběru podle charakteru vzorku, volba vhodných prostředků pro odběr vzorků), - Použití vhodného obalu na odebraný vzorek, - Manipulace se vzorkem (zabezpečení odebraného vzorku pomocí speciálních bezpečnostních obalů nebo schránek, transport do laboratoře, způsob uložení) Výběr vhodného obalu je závislý na řadě parametrů: - fyzikální, chemické a biologické vlastnosti sledovaných ukazatelů. Obecně nesmí zvolený materiál vzorkovnice ovlivňovat původní vlastnosti vzorku - velikost vzorkovnice a ostatních vhodných obalů je podmíněna požadavky na zajištění reprezentativnosti vzorku a požadavky na laboratorní zkoumání (s ohledem na heterogenitu vzorku je vhodné používat vzorkovnice větších objemů) - vzorkovnice a ostatní vhodné obaly používané k uchování vzorku musí být vždy čisté a suché (pokud možno nové – nepoužité). Nezávadnost použití vzorkovnice z hlediska možnosti ovlivnění vzorku musí být doložitelná (např. protokolem o dekontaminaci vzorkovnic apod.) [2]. - uzávěry vzorkovnic musí zabezpečit: - vzorek před únikem do životního prostředí, ohrožením zdraví a bezpečnosti osob podílejících se na odběru a zpracování vzorků, - zachování vzorku v původním stavu a zabránit jeho úniku (např. těkavých podílů) do ovzduší. Vhodné obaly pro různé typy vzorků z požářiště jsou uvedeny v tabulce č. 1

171

Tabulka č. 1 Příklady vhodných obalů pro různé druhy vzorků z požářiště Vzorkovnice, obaly

Objem, velikost

Druh vzorků

Stanovení

PON, zavařovací láhve s TWIST OFF uzávěrem

700-800 ml

Materiály s obsahem akcelerantů, sypké materiály, prstovité látky,

GC-MS, FTIR, elementární analýzy, RTG, PTCH

20, 50 ml

Stěry na buničité vatě, malá množství kapalných látek, drobné úlomky pevných látek

GC-MS, FTIR, elementární analýzy, RTG,

alobal + lepící páska

Velké nedělitelné vzorky: části oděvů, desky, výrobky

GC-MS

Papírové sáčky

Biologické vzorky: seno, sláma, siláž

pH, GC-MS,

části spotřebičů, úlomky pevných látek (dřevo, plast, pryž aj) menších rozměrů, celistvé vzorky

FTIR, PTCH, elementární analýza, RTG, hořlavost, funkčnost, modelové zkoušky, elektrozkoumání

části spotřebičů a celé spotřebiče, úlomky pevných látek (dřevo, plast, pryž aj) středních rozměrů, celistvé vzorky

FTIR, PTCH, elementární analýza, RTG, hořlavost, funkčnost, modelové zkoušky, elektrozkoumání

Nedělitelné pevné vzorky: desky velké spotřebiče (sporáky, bojlery, pračky TV apod.)

FTIR, PTCH, elementární analýza, RTG, hořlavost, funkčnost, modelové zkoušky, elektrozkoumání

elektroinstalace

FTIR, hořlavost, PTCH, elektrozkoumání

vialky

PE sáčky

PE vaky

20x30 cm a větší

60 l

Smršťovací folie

Lepenkové přířezy + lepící páska

Min 20x30 cm a větší

172

Vzorkovnice, obaly Skleněná láhev se širokým hrdlem, prachovnice, šroubovací uzávěr Skleněná láhev se šroubovacím uzávěrem, alobal přes hrdlo Skleněná láhev se zábrusovým uzávěrem Skleněná láhev s pryžovým uzávěrem

Objem, velikost

Druh vzorků

Stanovení

0,5-1,0 l

Sypké matriály, prachy, pastovité materiály (nátěrové hmoty, lepidla, tmely)

Sklon k samovznícení, FTIR, PTCH, hořlavost

0,5–1,0 l

Kapalné vzorky

GC-MS, FTIR, pH elementární analýza, RTG

0,5–1,0 l

Kapalné vzorky kyselé a neutrální povahy

GC-MS, FTIR, pH elementární analýza, RTG

0,5–1,0 l

Kapalné vzorky zásadité a neutrální povahy

GC-MS, FTIR, pH elementární analýza, RTG

Bezpečnostní obaly a jejich používání v praxi Odebrané vzorky uložené, resp. zabalené způsobem uvedeným v tab. č. 1 se dále umístí do obalů s možností zapečetění pro nezpochybnitelnost vzorků při transportu a další manipulaci. Soubor těchto bezpečnostních obalů je opatřen potiskem HZS ČR, číselnými a čárovými kódy a obsahuje (obr. č.1): - polyethylénové pečetící sáčky 2 velikostí (se dvěma oddělitelnými pruhy s číselnýma čárovým kódem silné - plastové plombovatelné pytle (bez číselného a čárového kódu) - bezpečnostní plomby bezpečnostní samolepící etikety - samolepící archy - samolepící pásky (bez číselného a čárového kódu)

Obrázek č. 1 Bezpečnostní obaly pro HZS ČR 173

Polyethylénové pečetící sáčky mají potisk s tabulkou pro vyplnění konkrétních údajů (datum odběru, evidenční číslo požáru, číslo vzorku, adresát, odesílatel, jména a podpisy příslušníků vzorky zajišťující a odesílající). Pro zajištění rozměrných, objemných vzorků se používají plastové pytle opatřené plombou nebo zalepené lepící páskou a samolepícím archem, případně smršťovací folie přelepená lepící páskou a samolepícím archem. Ten je potištěn stejnou tabulkou jako polyethylenové pečetící sáčky. Metodiku odběru vzorků z místa požáru včetně používání bezpečnostních obalů bylo nutné zavést do praxe nejen v oddělení zjišťování příčin požárů v TÚPO, ale v rámci celého HZS ČR. Metodika se vyučuje ve specializačních kurzech pro vyšetřovatele požárů. Výuka má teoretickou a praktickou část, ve které si účastníci kurzu vyzkouší odebrat různé druhy vzorků v terénu včetně dokumentace a zabalení. Dále se s metodikou odběru vzorků prakticky vyšetřovatelé požárů setkávají při odborných stážích v TÚPO a jsou využívány i konkrétní konzultace. Podařilo zajistit soubor bezpečnostních obalů pro všechny HZS krajů od jednoho dodavatele, který ručí za zachování řad číselných a čárových kódů, aby nedošlo k jejich případné duplicitě. Používání bezpečnostních obalů v praxi plní dvojí funkci: - takto zabezpečené vzorky z požářiště mají většinou dvojí ochranu proti poškození během transportu (vlastní obal a bezpečnostní obal), vždy jsou zabaleny a řádně označeny - bezpečnostní opatření nezpochybnitelnosti vzorků. Závěr V současné době se bezpečnostní obaly pro odběr vzorků z požářiště staly u HZS ČR běžnou rutinou, jsou součástí vybavení automobilů pro vyšetřovatele požáru. Při zjišťování příčin vzniku požáru dochází k úzké spolupráci příslušníků HZS ČR a PČR i v oblasti odběru vzorků, resp. stop, proto je nutné, aby HZS ČR používal shodné bezpečnostní obaly. Jejich používáním se realizuje jedno z mnoha plánovaných zlepšení a zkvalitnění práce vyšetřovatelů požárů. Literatura [1] Dílčí zpráva o výsledcích řešení „DÚ č. 3 Metodiky/zařízení pro odběr a uložení vzorků z požářiště pro laboratorní zkoumání“ za r. 2006. Praha: TÚPO, 2007. [2] Dílčí zpráva o výsledcích řešení „DÚ č. 3 Metodiky/zařízení pro odběr a uložení vzorků z požářiště pro laboratorní zkoumání“ za období 2007-2008. Praha: TÚPO, 2007 [3] Metodika TÚPO č. 11-08 Cílený odběr reprezentativního vzorku na požářišti za účelem určení příčinné souvislosti se vznikem požáru. Praha: TÚPO, 2008.

174

Charakterizácia iniciačnej fázy bezplameňového horenia celulózy pomocou rýchlej detekcie rozkladných produktov Ing. Tomáš Chrebet, Prof. Ing. Karol Balog, PhD. Materiálovotechnologická fakulta STU so sídlom v Trnave, Ústav bezpečnostného a environmentálneho inžinierstva, Botanicka 49, 917 08 Trnava E-mail: [email protected], [email protected] Abstrakt Príspevok sa zaoberá sledovaním uvoľňovaných horľavých plynov (CO, H2, CH) pri termickom rozklade celulózy a celulózy impregnovanej 10% vodným roztokom KHCO3 pri konštantnej rýchlosti ohrevu v teplovzdušnej piecke. Podľa množstva uvoľnených plynov sme hľadali kritickú teplotu pri ktorej začína proces tlenia. Kľúčové slová bezplameňové horenie, kritická teplota, uvoľnené plyny, detekcia Úvod Iniciácia procesu horenia tuhých látok závisí najmä na teplote okolia, podmienkach zahrievania a samozahrievania a akumulácii tepla [1,2]. V závislosti od tepelného zaťaženia lignocelulózové materiály môžu horieť bimodálnym spôsobom. Vznietenie lignocelulózových materiálov môže nastať, ak rýchlosť uvoľňovania prchavých produktov je dostatočná na dosiahnutie horľavej zmesi s kyslíkom [3]. Bamford stanovil, že k zapáleniu dreva môže dôjsť, keď rýchlosť toku rozkladných produktov dosiahne 2,5.10-4 kg.m-2s-1 v tesnej blízkosti povrchu kondenzovanej fázy [4]. K bezplameňovému horeniu dochádza pri relatívne nízkej intenzite dopadajúceho tepelného toku. Pri ohrievaní povrchu dreva, dochádza k jeho uhoľnateniu, difúziou a prúdením sa dostáva kyslík do zuhoľnatenej vrstvy, reaguje s uhlíkom dôsledkom čoho dochádza k bezplameňovému horeniu na povrchu tuhej látky. Keď je teplota horľavej zmesi dostatočne vysoká, bezplameňové horenie môže prejsť do plameňového horenia [1, 3]. Experimentálna časť Hlavným komponentom dreva je celulóza, preto sme sa v práci zamerali na štúdium jej teplotného rozkladu [5, 6]. Čistá celulóza nie je schopná propagovať bezplameňové horenie. Avšak u celulózy impregnovanej vodným roztokom KCl, NaCl, NaHCO3 alebo KHCO3 sa zistila silná tendencia k bezplameňovému horeniu [7]. Pomocou limitného kyslíkového čísla [8] sme zistili, že KHCO3 spôsobuje zníženie horľavosti, ale na druhej strane iniciuje tlenie. U čistej celulózy bolo LOI = 18,37 obj. % kyslíka a u celulózy retardovanej 10% -ným roztokom KHCO3 bolo LOI = 25,57 obj. % kyslíka. 175

Experiment bol založený na pozorovaní uvoľňovaných plynov počas tepelného namáhania čistej celulózy a celulózy retardovanej 10%-ným roztokom KHCO3 v teplovzdušnej piecke (STN ISO 871) [9]. Pre detekciu plynov sme použili snímač od firmy Adicos (obr.1 ) určený na skoré rozpoznanie požiarov. Tento snímač je zložený z troch senzorov (obr. 2 ). H2 senzor a CO senzor reagujú na tlejúce požiare a otvorené požiare. HC “uhľovodíkový” senzor reaguje na tlejúce požiare papiera alebo dreva. Vzorky sme zahrievali konštantnou rýchlosťou 2°C.min-1 v teplovzdušnej piecke. Aby sme simulovali podmienky pri ktorých nedochádza k odvetrávaniu, nebolo použité prúdenie vzduchu. Použili sme vzorky s hmotnosťou 0,5 g a 3 g. Snímač na detekciu sme umiestnili vo výškach 10 cm, 30 cm, 50 cm a 70 cm nad otvor z ktorého prúdili rozkladné splodiny (obr.3).

Obr. 1 Snímač na skoré rozpoznanie požiaru [10]

Obr. 2 Ukážka troch senzorov v snímači [10]

Obr. 3 Umiestnenie snímača nad Setchkinovou pecou

Termický rozklad čistej a retardovanej celulózy sme stanovili pomocou termogravimetrie a diferenčnej skenovacej kalorimetrie [11, 12].

176

Výsledky experimentu

Obr. 4 Záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre čistú celulózu, návažka 3g, ohrev 2°C/min, vertikálna vzdialenosť snímača od otvoru 10 cm

Obr. 5 Závislosť celkovej plochy pod jednotlivými krivkami CO, H2, HC/NOx a Alarmu v závislosti od výšky senzora nad otvorom Setchkinovej pece pre čistú celulózu, návažka 3g 177

Obr. 6 Záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre celulózu +10%-ný roztok KHCO3 (9,6 g.m-2), návažka 3g, ohrev 2°C/min, vertikálna vzdialenosť snímača od otvoru 10 cm

Obr. 7 Závislosť celkovej plochy pod jednotlivými krivkami CO, H2, HC/NOx a Alarmu v závislosti od výšky senzora nad otvorom Setchkinovej pece pre celulózu +10%-ný roztok KHCO3 (9,6 g.m-2), návažka 3g

178

Obr. 8 Záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre čistú celulózu, návažka 0,5g, ohrev 2°C/min, vertikálna vzdialenosť snímača od otvoru 10 cm

Obr. 9 Závislosť celkovej plochy pod jednotlivými krivkami CO, H2, HC/NOx a Alarmu v závislosti od výšky senzora nad otvorom Setchkinovej pece pre čistú celulózu, návažka 0,5g

179

Obr. 10 Záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre celulózu +10%-ný roztok KHCO3 (9,3 g.m-2), návažka 0,5g, ohrev 2°C/min, vertikálna vzdialenosť snímača od otvoru 10 cm

Obr. 11Závislosť celkovej plochy pod jednotlivými krivkami CO, H2, HC/NOx a Alarmu v závislosti od výšky senzora nad otvorom Setchkinovej pece pre celulózu +10%-ný roztok KHCO3 (9,3 g.m-2), návažka 0,5g

180

Obr. 12 Záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre celulózu +10%-ný roztok KHCO3 (9,3 g.m-2), návažka 0,5g, odstáta dva týždne, ohrev 2°C/min, vertikálna vzdialenosť snímača od otvoru 10 cm

Obr. 13 Závislosť celkovej plochy pod jednotlivými krivkami CO, H2, HC/NOx a Alarmu v závislosti od výšky senzora nad otvorom Setchkinovej pece pre celulózu +10%-ný roztok KHCO3 (9,3 g.m-2), návažka 0,5g, odstáta dva týždne

181

Vyhodnotenie experimentov a diskusia Merania boli vykonané na vzorkách čistej celulózy (0,5g a 3g), celulóza + 10%-ný roztok KHCO3 (0,5g a 3g), celulóza + 10%-ný roztok KHCO3 (0,5g, starnutie 2 týždňe) pri vzdialenosti snímača 10 cm, 30 cm, 50 cm a 70 cm. Z dôvodu získania veľkého množstva experimentálnych údajov uvádzame pri každej vzorke iba závislosť koncentrácie a teploty od času vo vzdialenosti 10cm (obr. 4, 6, 8, 10, 12). Zo zvyšujúcou sa vzdialenosťou snímača nedochádzalo k zmenám teplôt pri ktorých dochádzalo k rozkladu ani k zmenám v priebehu kriviek, bolo pozorované iba znižovanie zaznamenanej koncentrácie. Preto je pokles koncentrácií vyjadrený ako závislosť celkovej plochy pod jednotlivými krivkami CO, H2, HC/NOx a Alarmu v závislosti od výšky senzora nad otvorom v teplovzdušnej piecke (obr. 5, 7, 9, 11, 13). Na obr. 4 je záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre čistú celulózu pri použití navážky 3 g. Na priebehu krivky CO možno vidieť prudký nárast koncentrácie tohto plynu od teploty približne 210°C. Nedokonalé spaľovanie a vysoké koncentrácie CO sú charakteristické pre tlenie, toto potvrdzuje aj uhľovodíková krivka ktorá je citlivá práve na tlejúce požiare papiera a dreva a dosahuje maximum spolu s CO krivkou pri teplote 300°C. Pri tejto teplote dochádza aj k uvoľňovaniu väčšieho množstva H2 , avšak jeho koncentrácia do teploty 400°C ostáva konštantná. Na obr. 7 je vidieť, že so zvyšujúcou sa vzdialenosťou došlo k poklesu množstva zaregistrovanej koncentrácie všetkých plynov a k najprudšiemu poklesu došlo u CO a dopočítaného alarmu. Na obr. 6 je záznam koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre celulózu + KHCO3 pri použití navážky 3 g. Na priebehu teploty je vidieť, že došlo k dvom exotermickým reakciám. Prvá v rozsahu teplôt 240 – 350°C čo predstavuje pokles o 60°C oproti rozkladu čistej celulózy (obr. 4) a druhá v rozsahu teplôt 380 – 410°C. Maximálne množstvo uvoľneného CO oproti čistej vzorke bolo nižšie, avšak došlo k zvýšeniu uvoľneného H2 a HC čo bolo spôsobené retardačnou prísadou. Pokles celkového množstva uvoľnených plynov je možné pozorovať aj na obr. 7. Pri stanovení vznietenia podľa normy STN ISO 871 bola zistená teplota vznietenia pre čistú celulózu 420 °C po 160 s a pre celulózu retardovanú 10% roztokom KHCO3 500°C po 100s. Avšak u retardovanej vzorky k tleniu došlo o približne 60°C menšej teplote, čo potvrdzuje, že prísada KHCO3 u celulózy spôsobuje sklon k bezplameňovému horeniu. Na obr. 8 je záznam koncentrácie uvoľnených plynov v závislosti od času pre čistú celulózu pri použití navážky 0,5 g. Zatiaľ čo pri 3g vzorke došlo k uvoľňovaniu tepla a plynov v jednom stupni, u 0,5g vzorky možno pozorovať že k uvoľňovaniu došlo v dvoch stupňoch, čo poukazuje na dôležitosť hmotnosti návažky, kde sa javí vhodnejšia vzorka s nižšou hmotnosťou. Počiatok prvého stupňa a koniec druhého stupňa sa približne zhodujú s rozsahom teplôt hlavného rozkladu čistej 3g 182

vzorky celulózy. Na obr. 9 možno sledovať výrazný pokles celkového množstva zaregistrovanej koncentrácie už pri výške senzora 30 cm nad pieckou. U vzorky 0,5g celulóza + KHCO3 (obr. 10) možno oproti 3g vzorke rovnakého zloženia pozorovať, že prvý rozklad nastal približne pri rovnakej teplote 240°C ako aj druhý rozklad rovnako pri teplote 380°C. Oproti 3g vzorke pri 0,5g došlo počas druhého rozkladu k uvoľňovaniu vyšších koncentrácii H2. Na závislosti koncentrácie uvoľnených plynov a teploty v závislosti od času pre celulózu + KHCO3 pri použití navážky 0,5 g odstátej na vzduchu dva týždne (obr. 12), možno pozorovať oproti čerstvej vzorke celulózy s KHCO3 pri 0,5 aj 3 g navážke, že došlo iba jednostupňovému rozkladu v teplotnom intervale 240-280°C. Záver Skúmanie procesu bezplameňového a plameňového horenia je dôležité najmä z hľadiska stanovenia kritických podmienok prechodu jednotlivých módov horenia. Tieto poznatky sú dôležité z hľadiska navrhovania preventívnych opatrení ako aj pre účinnú likvidáciu horenia v iniciačnej fáze rozvoja požiaru. V článku boli diskutované podmienky iniciačnej fázy horenia lignocelulózových materiálov pre potreby určenia kritických teplôt rozkladu čistej a retardovanej celulózy. Výsledky sú aplikovateľné v technologických procesoch sušenia, skladovania, obrábania a iných tepelných operácií. Tento príspevok bol podporovaný Ministerstvom školstva a Grantovou agentúrou VEGA v projekte číslo 1/0488/08: Enviromentálne dopady hasiacich pien pri hasení požiarov v prírode. Literatúra: [1] BOONMEE, N.: Theoretical and experimental study of autoignition of wood, dissertation thesis, 2004, accesible on: http://www.lib.umd.edu/drum/ bitstream/1903/1691/1/umi-umd-1671.pdf (28.3.2009) [2] BALOG, K., KVARČÁK, M.: Dynamika požárú, Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1996, ISBN: 80-86111-44-X [3] BABRAUSKAS, V. Ignition Handbook, Fire Science Publishers, Issaquah, WA 98027, 2003, 1124 pages, ISBN: 0-9728111-3-3 [4] NELSON, M. I., BRINDLEY, J., McINTOSH, A.:Polymer Ignition, Elsevier Science Ltd, 1996 dostupné na: http://www.sciencedirect.com/ (1.12.2008) [5] SHAW, J.,R.: Fire-retardant and flame-resistant treatments of cellulosic materials, Fire Protection Haandbook, National Fire Protection Association, Quincy, 2003, str. 8-47, ISBN: 0-87765-474-3 [6] YANG H., YAN R., CHEN H, Lee DH, ZHENG C.: Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis Fuel 86 (2007) 1781–1788 (dostupné na www.sciencedirect.com) 183

[7] BALOG, K. KOŠÍK, M.: Limitné podmienky samoudržiavacieho procesu bezplameňového a plameňového horenia celulózových materiálov, Horenie dreva, Československá vedeckotechnická spoločnosť, ČSSR, Vysoké Tatry, 1988 [8] STN EN ISO 45889-1: 2001. Plasty. Stanovenie horľavosti metódou limitného kyslíkového čísla. Časť 2: Skúška pri teplote okolia. Bratislava: SÚTN, 2001 [9] ISO 871: 2006 Plastics – Determination of ignition temperature using a hot-air furnace [10] FUCHS, P.: Prezentácia: Skoré rozpoznanie horenia pre priemysel a elektrárne. Košice, 2008. [11] STN ISO 11 357-1: 1997. Plasty. Diferenčná snímacia kalorimetria (DSC). Všeobecné princípy. [12] STN ISO 11 358: 1997, Termogravimetria polymérov. Všeobecné princípy.

184

Zdolávanie požiarov v prírodnom prostredí vhodnou hasiacou látkou akceptovanou z hľadiska ekológie životného prostredia. Časť 1.: Model požiaru triedy A Ing. Mgr. Ivan Chromek, PhD., Doc. RNDr. Iveta Marková, PhD., Prof. Ing. Anton Osvald, CSc., Ing. Eva Mračková, PhD., Ing. Viktor Moravec Technická univerzita vo Zvolene, Drevárska fakulta, Katedra protipožiarnej ochrany, T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika E-mail: [email protected] Abstrakt Príspevok sa zaoberá hodnotením hasiacej účinnosti a sledovaním možnosti zvýšenia účinnosti hasiacej látky – peny alebo vodného roztoku tenzidu pri vybraných typoch požiaru. Zároveň ponúka hodnotenie uvedenej hasiacej látky (peny alebo vodného roztoku penidla) z hľadiska ekologických parametrov. Na základe experimentov poukazuje na možnosť využitia aditív (tenzidov) vo vode na zamedzenie šírenia požiaru. Kľúčové slová voda, Sthamex (penidlo/tenzid), hasenie, ekologické parametre Úvod Ochrana lesných porastov pred požiarmi, okrem preventívnych opatrení, musí riešiť aj otázku vhodnosti používaných hasiacich látok. V súčasnej dobe sa na Slovensku používa k haseniu najčastejšie úžitková voda. O tom, že likvidácia lesného požiaru nie je jednoduchá, poukazujú aj teoretické rozbory tohto problému. V roku 2002-2004 bolo uskutočnených niekoľko experimentov pre stanovenie efektívnosti dopravy hasiacich látok leteckou technikou [1]. Pre základné kritérium stanovenia teoretickej účinnosti hasenia bola využitá rovnica tepelnej bilancie na povrchu horiaceho súboru, kde Qt hor celkové množstvo tepla uvoľnené z horiaceho súboru [J] Qt has

celkové množstvo tepla odobratého pri hasení z horiaceho súboru [J] Pre úplné prerušenie horenia horiaceho súboru bola stanovená podmienka:

185

kde Qt celk Qt v

celkové množstvo tepla uvoľnené pri požiari a pri hasení, ktoré je treba odviesť [J] celkové množstvo tepla, ktoré je schopné odviesť množstvo vody použitej pri hasení [J]

Z výsledkov vyplynulo, že k uhaseniu požiaru, ktorý by vznikol vo vybranom 40 ročnom smrekovom poraste VšLP TU vo Zvolene, je potrebné dopraviť na m2 plochy 20,7 litrov vody, resp. 26,7 litrov po započítaní koeficientu strát. Pritom na uvedenej ploche m2 by zhorelo len 2,54 kg dendromasy, čo predstavuje objem zhoreného ihličia a 30% hmotnosti dreva a kôry z konárov [1, 2, 3]. Iný pohľad na zložitosť hasenia lesných požiarov je cez teoretické výpočty síl a prostriedkov v zmysle rezortnej legislatívy MV SR [4, 5]. Lesné požiare a požiare poľnohospodárskych kultúr sa hasia po ich obvode (Oh). Intenzita dodávania hasiacej látky (Id) na obvod lesného požiaru je daná tabuľkou č.1 prílohy č. 2 [4] na 9, 2 l.m-1.min-1. Ak by sa vykonávalo hasenie na plochu (S´p), tak intenzita dodávania hasiacej látky na plochu je 1, 8 l.m-2.min-1. V tomto prípade by sa musela do úvahy brať hĺbka hasenia uvedenou prúdnicou, ktorá je, na základe praktických skúseností, pre prúdnicu „C“ 5 metrov a pre lafetovú prúdnicu a prúdnicu „B“ 10 metrov [1]. V uvedenom prípade, ako aj v ďalších prípadoch, kde sa uvažuje o hasení lesných požiarov, je hasiacou látkou voda. V posledných rokoch odborníci pre oblasť hasenia lesných požiarov [2, 3, 6, 7] poukazujú na nedostatočnú hasiacu účinnosť vody ako hasiacej látky. Podľa Chromeka [1] na základe praktických skúseností a realizovaného výpočtu pre základný model lesného požiaru s obvodom 420 metrov [1] uvádza, že ak by došlo k lokalizácii a likvidácii lesného požiaru do 30 minút, tak by bolo spotrebované cca 12 m3 vody. účinnosť vody v dôsledku prehriatia sa prostredia výrazne klesá, v dôsledku skupenskej premeny vody na vodnú paru už pri teplota 100 °C [8]. Ďalším vážnym dôvodom znižovania účinnosti vody ako hasiacej látky je jej vysoké povrchové napätie, ktoré zabraňuje k prilňatiu vody k pevnému povrchu a následne k jeho zmáčaniu čo v prípade prírodných požiarov predstavuje kľúčový nedostatok [8, 9]. Lesné požiare alebo celkovo požiare v prírodnom prostredí nemajú patričné legislatívne zaradenie. Z hľadiska aplikácie používaných hasiacich látok je možné ich klasifikovať do triedy požiarov A [8, 9, 10]. Dominantnou hasiacou látkou pre uvedenú triedu požiarov je voda. Keďže v súčasnosti aj voda sa stáva cennou prírodnou surovinou, systémy zaplavovania prostredia vodou sa prestali využívať. Do vody pre účely zvýšenia jej úžitkových vlastností a pre účely hasenia, predovšetkým zvýšenia hasiacej účinnosti vody, sa pridávajú aditíva – tenzidy, ktoré sa v hasičskej praxi nazývajú penidlá [8, 9]. Odborná anglická terminológia uplatňuje pojem „Fire Extinguishing Agent“ alebo „foam agents“ [11] ale často len výrazom „fire retardant“ “ [12] čo častokrát nevystihuje podstatu uvedených aditív vo vode.

186

Prvé pokusy zvýšenie účinnosti hasiaceho média pri hasení lesných požiarov v zahraničí boli zaznamenané v roku 1956. Piloti vodných bombardérov v USA, v oblasti Mendocinskeho národného lesa, začali používať k zvýšeniu efektívnosti hasenia zmes boritanu vápenno sodného (NaCaBO3) a vody. Avšak po sezóne bolo zistené, že uvedená zmes trvalo zneplodňuje zem. Z tohto dôvodu sa k haseniu začal do vody primiešavať bentonit (podzol), alebo sulfit sodný (Na2S) a jeho vodný roztok. Svojim nalepením na rastliny, vetvy a kmene stromov zabraňoval opätovnej aktivácii horenia v mieste zásahu. Tento prostriedok sa používa pri hasení lesných požiarov v USA a Kanade aj v súčasnej dobe [1, 5]. V prímorských štátoch sa k haseniu lesných požiarov využíva najdostupnejší prostriedok, ktorým je slaná morská voda. Lenže aj aplikácia tohto typu hasiacej látky má negatívny dopad na obnovu vegetácie po samotnom lesnom požiari [1].. V roku 2007 aj na území Slovenska pri jednom z najväčších lesných požiarov v katastri obce Staré Hory bol použitý k zvýšeniu chladiaceho účinku vody PYROCOOL. [1]. Novinkou na Európskom „bojisku“ pri ochrane lesov pred lesnými požiarmi sa v roku 2008 stal prípravok FIRESORB. Jeho prvé masové nasadenie sa uskutočnilo počas letných požiarov na pobreží Stredozemného mora, v Grécku a Turecku [13]. Aj keď v tomto prípade nešlo o klasický lesný požiar, ale požiar olivovníkových plantáží, ktorému za obeť padlo niekoľko tisíc hektárov poľnohospodárskych kultúr a nezaobišiel sa ani bez ľudských obetí [1]. V priebehu minulých rokov sa k nám dostáva rada penidiel A3F Dr. Sthamex uplatňujúca sa na hasenie požiarov triedy A a B, doporučovaná odborníkmi z oblasti hasenia [8, 14, 15]. Keďže získané výsledky poukazujú na výborné hasiace vlastnosti uvedených prípravkov, cieľom článku je na modelovom prožiary triedy A overiť hasiacu účinnosť vybraného A3F penidla a zhodnotiť uvedené prostredie z hľadiska ekologických aspektov. Pre overenie účinnosti tohto prípravku bol navrhnutý v našich podmienkach experiment, cieľom ktorého bolo zistiť, hasiacu účinnosť peny, pripravenej z 3% roztoku STHAMEX-AFFF 3% FL. Karta bezpečnostných údajov STHAMEX-AFFF 3% FL bola vypracovaná výrobcom [16], kde sa uvádza ako nebezpečná chemická látka s identifikáciou Xi – dráždivá, R 36-52/53 [16]. Experimentálna časť Vzorky Model požiaru triedy a– zapálenie drevenej konštrukcie na voľnej trávnatej ploche. Skúšobný model požiaru triedy A pozostáva z drevených hranolov, vytvárajúcich klietku, ktorá je uložená na kovovom rámovom stojane s výškou 250 mm, šírkou 900 mm a dĺžkou rovnajúcou sa skúšobnému modelu požiaru. Kovový rám je zhotovený z uholníkov 50 x 50 mm podľa ISO 657-1. Schéma skúšobného modelu požiaru triedy A je znázornená na obr. 1. Drevené hranoly o rozmeroch 40 x 40 x 187

500 mm boli vyrobené zo smrekového dreva. Tieto boli sušené vo vákuovej sušiarni a váhovou metódou merania vlhkosti bola stanovená vlhkosť hranolov na 10,5 %, čím bola dodržaná norma STN EN 3-1 (92 0501) [17]. Vzhľadom k úspore materiálu bol skúšobný model požiaru zostavený podľa normy PrEN ISO 14520-1[4]. Táto norma udáva, že klietka drevených hranolov pozostáva zo štyroch vrstiev tvorených šiestimi hranolmi vysušeného smrekového alebo jedľového dreva s obsahom vlhkosti 9-11 %. Hranoly majú štvorcový prierez s rozmermi 40 x 40 mm a dĺžkou (450±50) mm. Na iniciáciu požiaru bola použitá horľavá kvapalná zmes so zložením - voda : benzín : petrolej v pomere 3 : 1 : 1. Klietka nebola spevnená z dôvodu, že sme chceli zistiť, či pri hasení dôjde k porušeniu jej celistvosti. Hasiaci prostriedok – pena Pre experiment bola navrhnutá metodika odvodená z STN EN 3 [17]. Bol pripravený 3% vodný roztok STHAMEX-AFFF 3% FL (podľa pokynov výrobcu). Pena bola vyrábaná z viacúčelového syntetického penidla STHAMEX F-15 na báze povrchovo ohraničených aktívne pôsobiacich látok, chemické zloženie a vlastnosti penadla sú uvedené v tab. 1. Tab. 1 Technické vlastnosti STHAMEXu F-15 [1] Vlastnosti

Hodnota

hustota

1,04±0,02 kg.l-1

pH

6,5-8,5

viskozita pri teplote 0 °C

60 mm2.s-1

odporúčaný pomer primiešania

ťažká pena 3 % stredná pena 3 % ľahká pena 2-3 % zmáčadlo 0,5-1 %

ekologické vlastnosti

fyziologicky nezávadný a biologicky odbúrateľný

chemická charakteritika [16]

Penidlo obsahujúce fluorované a nefluorované povrchovoaktívne látky

chemické zloženie [16]

2-(2-Butoxyethoxy)ethanol (CAS 112-34-5, Xi) Synthetické povrchovoaktívne látky (patent, Xi) Fluorované povrchovoaktívne látky (patent, Xi)

188

Experimentálny postup

Obr. 1 Schéma hasiaceho systému HIRO penotvorného roztoku a vytvorenie peny [5].

Hasiaca pena bola vyrábaná pomocou vodného aerosolového hasiaceho systému HIRO. Schéma hasiaceho systému je zobrazená na obr. 1. Nádrž na hasiacu látku (1) sa cez plniaci otvor (5) naplní vodou a pridá sa penidlo v koncentrácii 3 %. Vytvorený penotvorný roztok sa premieša a plniaci otvor sa uzavrie. Otvorí sa ventil na tlakovej fľaši so stlačeným vzduchom (2) a pomocou regulačného ventilu (3) sa nastaví tlak 8 bar (0,8 MPa). Tým sa natlakuje nádrž s penotvorným roztokom, čím je roztok vytláčaný zo spodnej časti nádrže tlakovou hadicou (7) do prúdnice (4). Z hornej časti nádrže je vyvedená ďalšia tlaková hadica, ktorou prechádza stlačený vzduch do prúdnice na prevzdušnenie

Popis obrázku: 1. nádrž s hasiacou látkou, 2. tlaková fľaša so stlačeným vzduchom, 3. regulačný ventil s manometrami, 4. prúdnica,

5. plniaci otvor, 6. poistný ventil, 7. tlakové hadice

Realizácia experimentu V zmysle postupu normy STN EN 3-1 (92 0501) sa experiment začal zapálením zápalnej zmesi a súčasným spustením časomiery a meracieho prístroja. Skúšobný model požiaru triedy A sa potom nechal horieť ďalších 6 min, čo predstavovalo celkový čas horenia 8 min a vytvorenie skúšobného modelu požiaru. Následne sa začalo hasenie. Pre kladné hodnotenie výsledku tejto skúšky bolo dôležité, aby sa zasiahli všetky plamene a nedošlo k ich opätovnému objaveniu v priebehu 3minútového času pozorovania. Sledoval sa spôsob hasenia a čas uhasenia. Výsledky hasenia modelu požiaru triedy A Dôležitými parametrami meraní boli čas zahasenia a z neho vyplývajúca spotreba hasiacej látky a úbytok tlaku vzduchu. Priebeh meraní je vyjadrený pomocou časovo-teplotných kriviek znázornených na grafe č. 1. Výsledky meraní sú uvedené v tab. 2.

189

Tab. 2 Výsledky meraní Čas Spotreba hasenia koncentrátu [s] [l]

Penidlo STHAMEX F-15

9

0,135

Spotreba pen. roztoku [l] 4,5

Úbytok tlaku Koncentrácia vzduchu [%] [Mpa] 1,3

3

Číslo napenenia [-] 10,7

Z dosiahnutých výsledkov experimentu vidíme, že skúšobný model požiaru, bol uhasený za 9 sekúnd pri spotrebe 4,5 l penotvorného roztoku. Pri použitej koncentrácii 3 %, spotreba samotného koncentrátu STHAMEXu F-15 dosiahla hodnotu 0,135 l. Použitím tejto koncentrácie a technológii výroby peny sa podarilo vyrobiť ťažkú penu s číslom napenenia 10,7. priebeh experimentu je demonštrovaný na obr.

Obr. 2.: Vytýčenie výskumnej plochy, horenie a hasenie modelu požiaru

Obr. 3.: Ukážky uhasenej plochy, ako východisko pre odber vzoriek

Obr. 4.: Odber vzoriek na ekotoxické testy. 190

Záver Na základe vykonaných experimentov bola otestovaná hasiaca účinnosť peny, vyrobenej z penidla STHAMEX F-15 v koncentrácii 3 % vo vodnom roztoku. Na základe vykonaného experimentu, zostaveného podľa príslušných noriem a s použitím vyššie uvedených prístrojov a zariadení boli zistené tieto údaje: • čas hasenia – 9 s • spotreba koncentrátu – 0,135 l • spotreba penotvorného roztoku – 4,5 l • úbytok tlaku vzduchu – 1,3 MPa • číslo napenenia – 10,7 Literatúra 1. CHROMEK, I. – MITTEROVÁ, I. – HLAVÁČ, P.: Zvýšenie efektívnosti využitia vody pri zabránení šírenia lesného požiaru. DELTA, ročník II., číslo 4 (2008), s. 15-20. ISSN 1337-0863. 2. CHROMEK, I.– HLAVÁČ, P.: Ochrana lesov pred požiarmi po novom?. Les/ Slovenské lesokruhy : časopis lesníkov, majiteľov a priateľov lesa. - Roč. 63, č. 3-4 (2007), s. 44. 3. CHROMEK, I.: Požiare kalamitnej plochy. Les. - roč. 61, č. III. štvrťrok (2005), s. 45-47 4. Zbierka pokynov prezidenta HaZZ č. 39/200. 5. CHROMEK, I.: Využitie leteckej techniky pri hasení lesných požiarov. Monografia CD – nosič. TU vo Zvolene 2006. ISBN 80-228-1595-0, s. 89. 6. KRAKOVSKÝ, A.: Lesné požiare. Monografia ES TUZVO Zvolen : 2004, 78 s. 7. CHROMEK, I.: Návrh výpočtu požiarného zaťaženia lesa a možnosti leteckej techniky pri likvidácií lesných požiarov. Požární ochrana 2005, s. 194-208. ISBN 80-86634-66-3. 8. MARKOVÁ, I.: Voda a hasiace látky na báze vody. Monografia. ES TU vo Zvolene. I. vydanie-2006. 78 s. ISBN 80-228-1584-5 9. MARKOVÁ, I.: Hasiace látky – možnosti a spôsoby ich testovania. Monografia vydaná pri príležitosti konania Firemného dňa „Hasiace látky a protipožiarne zariadenia“. Zvolen : 1. vyd. Bratia Sabovci 2008, s. 45 – 110. 10. STN EN 2: 1997. Triedy požiarov. 11. Joseph L. SCHEFFEY: Foam Agents and AFFF System Design Considerations. Chapter 4, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. NFPA No.: HFPE01. ISBN: 087765-451-4.

191

12. J. SALGADO1 and M. I. PAZ: The effect of firesorb as a fire retardant on the thermal properties of a heated soil. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. Volume 95, Number 3 / March, 2009. ISSN 1388-6150 (Print) 1572-8943 (Online). 13. http://www.youtube.com/watch?v=4AA3GGYxy9E (20. 6. 2009) 14. MORAVEC, V. - MARKOVÁ, I.: Hasiaca účinnosť syntetického penidla STHAMEX F – 15 na skúšobnom modeli požiaru triedy A. In: Medzinárodnej odbornej konferencie FIRE & SEARCH & RESCUE 2008: Veliteľstvo vzdušných síl Ozbrojených síl Slovenskej republiky Zvolen. 2008, str. 61-68. CD-room. ISBN 978-80-228-1867-4. 15. BALOG, K.: Hasiace látky a jejich technológie. OSTRAVA : Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2004, 171 s. ISBN 80-86634-49-3 16. http://www.expressfire.com/total/MSDS-NeufoamXAFFF3_ENG.pdf (22. 06. 2009) 17. STN EN 3-1 (92 0501) Prenosné hasiace prístroje, Časť 1: Druhy, čas činnosti, skúšobné modely požiarov triedy „A“ a „B“

192

Obecné hasičské zbory a IZS Ing. Mgr. Ivan Chromek, PhD. Technická univerzita vo Zvolene, Drevárska fakulta, Katedra protipožiarnej ochrany, T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika E-mail: [email protected] Abstrakt Pri porovnaní dvoch pohľadov na existenciu IZS na Slovensku, legislatívneho a reálneho, dochádza k určitým disproporciám. K pozitívnym alebo negatívnym? Jeden z pohľadov na vývoj IZS a jeho súčasný stav je obsahom predkladaného príspevku, ktorý je zameraný na relatívne ťažko definovaný pojem „ostatné záchranné zložky“, medzi ktoré patria aj obecné (mestské) hasičské zbory. Kľúčové slová obecný hasičský zbor, IZS, legislatíva Úvod Integrovaný záchranný systém vo svojej podstate predstavuje zjednodušenie dostupnosti primárnej pomoci pre občana ako takého. Z tohto dôvodu sú pod ním zastrešené všetky zložky, činnosť vychádza z dvoch základných úloh: - vyslobodenie a záchrana osôb pri požiaroch, živelných pohromách, dopravných nehodách, haváriách a pri iných mimoriadnych udalostiach, - poskytovanie neodkladnej zdravotnej starostlivosti. Legislatívne, okrem Policajného zboru MV SR sú rozdelené do dvoch základných skupín, základné záchranné zložky a ostatné záchranné zložky (Zákon IZS, 2002). Avšak asi len málokto si uvedomuje, že jednou zo zložiek systému sú aj obecné hasičské jednotky, ktoré plnia úlohy, vyplývajúce z §33 Zákona 314/2001Z.z.. Podľa neho hasičská jednotka najmä (Zákon, 2001): a) vykonáva záchranu osôb ohrozených požiarom a zdolávanie požiarov, b) vykonáva záchranu zvierat a majetku ohrozených požiarom, c) vykonáva záchranné práce pri živelných pohromách, d) poskytuje pomoc podľa svojich technických možností a odbornej kvalifikácie pri bezprostrednom ohrození života osôb pri nehodách a iných mimoriadnych udalostiach, e) zabezpečuje akcieschopnosť hasičskej techniky a jej vecných prostriedkov; zriaďuje odborné služby, a to strojnú, protiplynovú a spojovaciu, f) vykonáva v určenom rozsahu odbornú prípravu svojich zamestnancov a členov, 193

g) ohlasuje bez zbytočného odkladu okresnému riaditeľstvu zásahy pri zdolávaní požiarov a pri vykonávaní záchranných prác počas živelných pohrôm a iných mimoriadnych udalostí, h) vypracúva a vedie dokumentáciu hasičskej jednotky. Možnosti zvyšovania počtu hasičských staníc pre potrebu IZS Z platnej legislatívy vyplýva, že zdolávanie požiarov, záchranné práce pri živelných pohromách a iných mimoriadnych udalostiach vykonáva Hasičský a záchranný zbor, ktorý je zložený z príslušníkov a je zriadený osobitným predpisom. Základnou zložkou v organizačnej schéme je hasičská stanica a pri činnosti družstvo hasičov. V súčasnej dobe je pre celú SR v podriadenosti HaZZ 113 staníc. Ako zvýšiť efektívnosť IZS v tejto oblasti a zabezpečiť detailnejšie prekrytie územia Slovenska hasičskými stanicami?

Obr. 1: Dosah operačných stredísk základných záchranných zložiek IZS (Návrh, 2006) V tejto oblasti neexistuje jednotná a jasná línia. Potvrdzujú to hneď dve koncepcie. Obidve z dielne MV SR. Prvá, s názvom Návrh koncepcie organizácie a rozvoja integrovaného záchranného systému do roku 2010, schválená uznesením vlády Slovenskej republiky č. 103 z 8. februára 2006, k dobudovaniu IZS navrhovala (Návrh, 2006). V nej sa uvádza:

194

„Dobudovanie organizačnej štruktúry integrovaného záchranného systému do 30. júna 2007 bude zamerané na: - využitie potenciálu ostatných záchranných zložiek, konkrétne na začlenenie významných závodných hasičských útvarov a závodných hasičských zborov ako aj iných právnických osôb a fyzických osôb, ktorých predmetom činnosti je poskytovanie pomoci pri ochrane života, zdravia a majetku. Výber ostatných záchranných zložiek bude orientovaný aj na tie subjekty, ktoré sú schopné svojím personálnym a materiálnym vybavením poskytovať podporu základným záchranným zložkám alebo na tie, ktoré sú schopné vykonávať špecializované odborné činnosti.“ Z tejto koncepcie nie je jasné o koľko ZHÚ a ZHZ sa zvýši počet hasičských staníc a v ktorom priestore budú. Navyše, ako vyriešiť problém zásahu týchto zborov mimo zásahový obvod určený zriaďovateľom a ako zaistiť potrebný počet hasičov na ochranu technológií, vyplývajúci z analýzy, pri ich zásahu mimo obvod závodu, čiže zriaďovateľa. A čo s otázkou rušenia samotných ZHÚ a ZHZ, pri prerábaní analýz požiarneho nebezpečenstva, alebo rušenia samotných firiem FO alebo PO?

Obr. 2: Vplyv koncepcie plošného rozmiestnenia na nárast počtu hasičských staníc v rámci KR HaZZ v Banskej Bystrici - biele a modré značky existujúce stanice, červené značky navrhované stanice

195

O dva roky neskôr sa objavila ďalšia koncepcia s názvom Plošné rozmiestnenie hasičských staníc HaZZ a hasičských zbrojníc obecných hasičských zborov na území SR. Vychádza z možnosti posilnenia vybraných obecných hasičských staníc a ich zaradenia do systému. Je táto štúdia riešením? Ako sa prejaví zaradenie týchto zbrojníc do počtu HS v prípade jedného kraja? Napríklad v Banskobystrickom samosprávnom kraji, s rozlohou 9 455 km2, počtom obyvateľov cca 662 343, ktorí žijú v 516 obciach a v 24 mestách je celkom 17 hasičských staníc HaZZ. Pri začlenení navrhovaných obecných hasičských staníc počet staníc zvýši o 14. Na celkový stav 31. Je to dostačujúce, alebo nie? Na túto otázku promptne zareagovala výberová komisia, ako poradný orgán Riadiaceho orgánu pre ROP. Pre Banskobystrický samosprávny kraj schválila z navrhovaných 14 staníc len štyri. Telgárt, Utekáč, Želovce a Dudince. Paradoxne, z návrhu vypadli okrem iných mestá Jelšava a Tisovec (Zoznam, 2009). Porovnajme podobnú situáciu s ČR. Napríklad o Juhomoravskom kraji. Je to kraj s rozlohou 7 195,5 km2. Na tomto území žije cca 1 140 000 obyvateľov v 673 obciach a 49 mestách. Aj keď počet obyvateľov významne prevyšuje počet obyvateľov kraja na Slovensku, rozlohou je však menší. Disproporciu v počte obyvateľov zvýrazňuje najmä sídelné mesto Brno s počtom obyvateľov cca 370 000 (Portál, 2009). Organizačná schéma záchranného systému je verejnosti dostupná na internetovej stránke Hasičský záchranný sbor Jihomarovského kraje (HZS, 2009). Pre občana Slovenskej republiky je z obsahu stránky prekvapujúci počet hasičských jednotiek PO. Samozrejme, v tomto prípade najmä jednotiek dobrovoľných hasičov. Na 722 miest a obcí celkom 723 jednotiek PO. Ak sa odrátajú JPO I, ktoré patria HZS, JPO IV a JPO VI ktoré patria podnikom, tak v obciach kraja je zriadených 665 jednotiek PO. Zásah mimo katastrálne územie obce môžu vykonávať JPO I a JPO III, spolu 189 JPO, z toho 163 obecných. Pritom, v zmysle platnej legislatívy v ČR, jednotku PO zriaďuje obec s počtom obyvateľov nad 1000. Zaujímavosťou je napríklad mesto Brno, ktoré okrem staníc HZS má až 5 staníc dobrovoľných hasičov. Tieto sú zaradené do kategórie - JPO III - výjazd do 10 minút s počtom 1+3, doba dojazdu do 15 minút. Základnú pohotovosť držia po pracovnej dobe a v dobe pracovného voľna a pracovného pokoja. Koľko takých jednotiek má Bratislava alebo Košice? Viac o operačnej hodnote takýchto jednotiek v celej ČR hovoria čísla uvedené v tabuľke (Pecl, 2009).

196

Tab.1: Operačná hodnota jednotiek PO v ČR podľa kategórii Kategória jednotky PO

JPO I

JPO II

JPO III

JPO IV

JPO V

JPO VI

Doba výjazdu [min]

2

5

10

2

10

10

Územná pôsobnosť [min]

20

10

10

nie je

nie je

nie je

Počet jednotiek PO

238

202

1339

94

5802

256

Druh jednotky PO

HZS kraja

SDH obce

SDH obce

HZS podniku

SDH obce

SDH podniku

Na internetových stránkach HaZZ ale ani MV SR sa podobný takáto ucelená informácia objaviť. Zo stránky AZHJ vyplýva, že združuje 26 ZHÚ a ZHZ (Členovia, 2009). Tento údaj však nemusí byť úplný, lebo členom asociácie nemusia byť všetky závodné jednotky. Údaje o obecných (mestských) hasičských jednotkách sa nedajú zistiť. Obecné hasičské zbory a legislatíva SR V súčasnej dobe došlo k už šiestej novelizácii zákona č. 314/2001 Z.z o ochrane pred požiarmi, zákonom č. 199/2009 Z.z., od ktorého sa bude ovíjať aj novelizácia vykonávacej vyhlášky MV SR č. 611/2006 Z.z. o hasičských jednotkách. Základnou zmenou v oblasti hasičských jednotiek je znenie §30, ktorý okrem iného definuje dva typy hasičských jednotiek obce. Sú to: - obecný hasičský útvar, ktorý je zložený zo zamestnancov mesta, - obecný hasičský zbor, ktorý je zložený z fyzických osôb. Pritom zamestnanci obce zaradení v obecnom hasičskom útvare vykonávajú činnosti v obecnom hasičskom útvare ako svoje zamestnanie (ďalej len „zamestnanec“). Fyzické osoby zaradené do obecného hasičského zboru nevykonávajú činnosti v zbore ako svoje zamestnanie (ďalej len člen); v obecnom hasičskom zbore sú to spravidla členovia Dobrovoľnej požiarnej ochrany. Paradoxom novelizácie je skutočnosť, že okrem tohto znenia nie je v zákone už žiadne spresnenie týkajúce sa obecného hasičského útvaru, nakoľko v §33 pod hasičskou jednotkou obce je uvedený len obecný hasičský zbor. Zostáva veriť, že sa touto problematikou bude zaoberať novelizovaná vyhláška. V novom § 72a sa uvádza (Zákon, 2009), že: „Úlohy obecného hasičského zboru a obecného hasičského útvaru podľa tohto zákona plní v obciach, ktoré sú mestami, mestský hasičský zbor a mestský hasičský útvar“.

197

Avšak základným problémom zostáva nie novelizácia zákona alebo vyhlášky, ale jej naplnenie v praxi zo strany obcí a miest. V zákone naďalej zostáva v §33: „(1) Na území obce plní úlohy súvisiace so zdolávaním požiarov a vykonávaním záchranných prác pri živelných pohromách a iných mimoriadnych udalostiach obecný obecný hasičský zbor.“ Zvláštne, z pohľadu občana pôsobí druhý odsek. Robí selekciu medzi jednotlivými obcami. „(2) Obec nemusí zriadiť obecný hasičský zbor, ak počet obyvateľov obce je menší ako 500 alebo ak na základe dohody medzi obcou a Hasičským a záchranným zborom alebo právnickou osobou alebo podnikajúcou fyzickou osobou so sídlom v obci bude plniť aj úlohy obecného hasičského zboru Hasičský a záchranný zbor alebo hasičská jednotka právnickej osoby alebo podnikajúcej fyzickej osoby.“ Na začiatku, čo sa týka počtu obyvateľov, určuje, kto nemusí zriadiť zbor. Neviem, na základe čoho sa došlo k číslu 500. Prečo v susednej ČR je hranica stanovená na čísle 1000? Neviem, či niekto v štátnej správe dokázal zrátať, koľko sa vyzbiera na daniach v obci z týmto počtom obyvateľov a či sa dokáže z tohto rozpočtu zabezpečiť aj činnosť a prevádzka techniky obecného hasičského zboru? Lenže k iným záverom dôjdeme, ak sa zamyslíme nad druhou časťou tohto odseku. Zákonom sme umožnili minimálne 113 obciam, v ktorých je hasičská stanica HaZZ, nezriadiť obecný zbor. Okrem toho treba k týmto obciam pripočítať obce, kde sa nachádza ZHÚ, alebo ZHZ. Pritom ide najmä o obce so sídlom okresu, teda okresné a krajské mestá. Ak zoberieme do úvahy štatistiku o obciach, na Slovensku je 2891 obcí, z toho 138 so štatútom mesta. Takže tie obce, ktoré majú dostatok príjmov z daní obyvateľov, svoj zbor, na základe znenia zákona, nemusia mať, ale obce s 500 obyvateľmi ho v zmysle zákona musia mať. Kde je logika tohto systému? Navyše, legislatívne aj jediný hasičský a záchranný útvar, zriadený najbohatším mestom v republike, kde prúdia napríklad dane z vozidiel firiem sídliacich v Bratislave z celého Slovenska, bol v minulosti legislatívne prevzatý pod HaZZ. Pravdou je, že v rámci hasičských jednotiek dovtedy na území hlavného mesta SR nebola hasičská jednotka pod velením HaZZ. Jeho začlenením sa ušetrilo dosť finančných prostriedkov. Ale kto potom niekoho donúti zriaďovať zbor, keď sa to nepodarilo za 8 rokov účinnosti zákona? Navyše, keď benevolencia štátnej odbornej správy a legislatívy umožnila v minulosti obecným zastupiteľstvám odpredať a zrušiť hasičské stanice a rozpredať techniku na obciach? Ako je možné, že v zákon jasne definuje v ôsmej časti sankcie, ktoré sa ukladajú právnickej alebo fyzickej osobe za porušenie zákona. Ale obec, v súvislosti s nezriadením hasičskej jednotky sa tam nepomína? Je to tolerancia zo strany štátu, alebo úmysel? Ako postupovať ďalej? Z ekonomického hľadiska, ale aj demografického vývoja je veľmi ťažko stanoviť spodnú hranicu obce pre zriadenie hasičskej jednotky. Podľa súčasného znenia zákona by týmto spôsobom muselo byť k dispozícii 1618 198

hasičských jednotiek. Rapídna zmena by nastala už pri stanovení spodnej hranice na 2000 obyvateľov. Hranice, ktorá reálnejšie dokáže vytvoriť podmienky pre existenciu OHZ. Vychádzam z reality Slovenska. Týmto spôsobom by k 113 hasičským staniciam pribudlo 357 staníc. Navyše, niekoľko staníc by mohlo vzniknúť aj vytvorením spoločného hasičského zboru združením obcí. Ale opäť so súhlasom OR HaZZ, aby sa zabezpečilo rovnomerné pokrytie hasiacich obvodov. K tomu by však musela byť spracovaná analýza pre daný priestor, asi podobná ako to je v ČR. Navrhovaný počet je však väčší, ako plánovaných 120 staníc podľa predchádzajúcich koncepcií. Záver Je pravda, že k dosiahnutiu tohto cieľa je treba veľa. Nájsť prostriedky na vybudovanie zbrojníc, obmeniť morálne zostarnutú techniku, zabezpečiť osobné ochranné prostriedky, ale najmä vycvičiť hasičov(Polakovič a kol., 2008).. Spamätať sa z toho, že z tradícií Dobrovoľnej požiarnej ochrany SR sa nedá žiť donekonečna. Ak zo zákona vzišiel pojem obecný hasičský zbor, ktorý pochoval DHZ, dlhodobo zabezpečujúci ochranu obce pred požiarmi, tak treba objaviť právne riešenie, aby sa občania mohli opäť aktívne podieľať na záchrannej činnosti a ochrane pred požiarmi vo svojej obci na základe svojho záujmu. V súčasnej dobe nemalé prostriedky na obciach smerujú na dobrovoľný hasičský šport, ktorý nemá nič so zásahovou činnosťou. Umelo sa vytvoril systém oddelenia DHZ od OHZ. Paradoxne, DHZ nemá svoju techniku, lebo tá je majetkom obce. Člen OHZ nemusí mať nič spoločné s DHZ, ale ani nemusí byť, podľa starostov, v tejto oblasti vzdelaný. Starostovia si totiž neuvedomujú, že k základným podmienkam k tomu, aby sa člen OHZ mohol zúčastniť zásahu, podľa legislatívy patria: 1. úspešné absolvovanie minimálne základnej odbornej prípravy členov hasičských jednotiek, 2. vybavenosť vhodnými osobnými ochrannými pracovnými prostriedkami, 3. absolvovanie preventívnej zdravotnej prehliadky. Až potom, po vykonaní skúšok, môže dostať menovanie od obce za člena OHZ. Zaujímavé je, že túto skutočnosť ticho toleruje aj najväčšie združenie miest a obcí na Slovensku, ZMOS. Pritom ide o ochranu majetku obcí. Napríklad lesné požiare v ich katastroch by dosahovali určite menšie škody, keby sa nečakalo len na zásah HaZZ. Čo však dokážu príslušníci hasičskej stanice HaZZ najmenšieho typu, HS I, ktorá má na zmene len 3 príslušníkov? Aj tu je paradox. Obciam, v zmysle legislatívy sa nariaďuje minimálny početný stav 1+3, ale zákon č. 315/2001 Z.z. o HaZZ toleruje minimálny početný stav 1+2, ktorý častokrát má aj skutočných 1+1 príslušníkov. Čo v prípade, keď príslušníci HaZZ aj z väčšej stanice musia vykonávať dva zásahy naraz? Kto ich nahradí v systéme? Prečo sa stávame ľahostajní k ochrane vlastného majetku? Je naozaj nevyhnutné, aby príslušníci HaZZ boli nasadzovaní na likvidáciu požiaru trávy alebo kontajneru na smeti v obci? Čo požiarny poplachový plán? Existuje skutočne reálny? Aké dôsledky sa vyvodzujú pre obec, ktorá nemá funkčný OHZ? Zaujímavé je, že väčšina obcí našla prostriedky na zriadenie svojej obecnej a 199

mestskej polície. Možno, keby sa našla cesta k vyberaniu pokút cez obecných hasičov do obecnej pokladne, tak by sme mali obecný hasičský zbor v každej obci. Za zmienku stojí aj vzdelávanie hasičov, najmä dobrovoľných. Ako keby zastal čas. Aj v systéme a formách vzdelávania. Dnes už ťažko zamestnávateľ uvoľní svojho zamestnanca na školenie, ktoré nesúvisí s činnosťou firmy, cez pracovnú dobu. Vo vedení DPO SR si doteraz neuvedomili, že DHZ nie je OHZ. Napriek tomu sa školia velitelia DHZ, neustále sa vyžadujú štatistiku zásahov DHZ, ktoré v zmysle platnej legislatívy nemajú pri zásahu čo robiť. Podobne sa v hláseniach vyžaduje uvádzať prehľad techniky DHZ, ktorá v skutočnosti patrí obci a tým pádom aj obcou zriadenému OHZ. Kto v súčasnej dobe vykonáva kontrolu OHZ a kto zodpovedá za ich odbornú úroveň? Základnú odbornú prípravu členov OHZ vykonávajú akreditované FO a PO. Tento vydá členovi OHZ po ukončení školenia potvrdenie o jeho absolvovaní. Zaujímavé je, že skúšky vykonáva zriaďovateľ, teda obec. Koho určí starosta do komisie? Najmä, keď doteraz v obec nemá zriadený OHZ? Seba? V podstate môže za členov OHZ vymenovať svojich rodinných príslušníkov, ktorým potom z rozpočtu obce, sem tam pridelí odmenu. Možná korupcia? Uvedený systém ťažko bude funkčný, ak vzniká len na základe rozhodnutia od stola. Systém bez toho aby bol pri občanovi ho nezachráni a ani mu neposkytne pomoc. Ak sa vytvorí systém bez účasti občana a obce, dopadne to tak, že bude čakať, kto a kedy mu príde na pomoc, namiesto toho aby si pomoc zorganizoval v prvom rade sám. Veď podľa požiarnych poplachových plánov pri požiari, ale aj mimoriadnej udalosti zasahuje ako prvá miestna jednotka. Všade, asi okrem Slovenska. Až potom prichádzajú ďalšie, ktoré jej pomáhajú, s ďalšou technikou ale aj s hasičmi. Možno by zabrala skutočnosť, že by pri požiari v obci neprišli príslušníci HaZZ, pokiaľ by nezasahovala miestna jednotka. Komu by skladal účty starosta, alebo primátor, ak by požiaru za obeť padla polovica dediny? Nechceme si uvedomiť skutočnosť, že bez obecných hasičských zborov aj ten najväčší, HaZZ, ide len na pol plynu? Veď pri činnosti nemá s kým spolupracovať. Tu treba hľadať dôvod, prečo sa prestali vykonávať pod vedením HaZZ súčinnostné taktické cvičeniam v rámci zásahových obvodov, nehovoriac o previerkových taktických cvičeniach. Jednoduchšie je prezentovať pred verejnosťou ukážkové taktické cvičenie s vopred navelenou technikou a predimenzovaným počtom príslušníkov HaZZ. V konečnom dôsledku, asi by bolo potrebné predefinovať jednotlivé zložky IZS. Delenie na základné a ostatné nevystihuje skutočný problém. Dokonca, nadraďuje jednu nad druhú. Asi by bolo vhodnejšie riešiť túto situáciu podobne, ako je to znázornené na obrázku 3. Na základné taktické, operačno-taktické, operačné a strategické zložky. Pritom riadenie zložiek až po operačné by bolo v kompetencii KS IZS. Táto skutočnosť však môže byť zadefinovaná až vtedy, keď celý systém, v rámci IZS prejde pod riadenia KR HaZZ. Počnúc CO, ZZS a Policajným zborom končiac. Tomu však musí zodpovedať aj úroveň operátorov v rámci KS IZS po stránke vzdelania ale aj praxe. A to všetkých zložiek IZS. 200

Obr.3: Jeden z možných spôsobov definovania zložiek IZS Pokiaľ nie je presne nadefinované, koho môže KS IZS koordinovať bez toho, aby do jeho rozhodovacieho procesu niekto vstupoval, potom je systém zbytočný. Ak KS IZS bude musieť riešiť systém subordinácie medzi zúčastnenými zložkami, ale aj v rámci jednej zložky pri zabezpečovaní činnosti, tak systém nebude nikdy funkčný. Z toho princípu vychádza aj systém OS ZZS. Jeden zásahový obvod v rámci Slovenska, priama spolupráca pri medzikrajovej pomoci medzi OS ZZS v rámci KS IZS. Navyše, ak má KS IZS riadiť len hasičské stanice HaZZ, tak je len spojovacím článkom, ktorý predlžuje čas, potrebný na záchranu. V súčasnej dobe dochádza k zmenám legislatívy, zameranej na záchrannú činnosť. K formulácii jednotlivých dokumentov zasadajú odborné pracovné skupiny. Zostáva len dúfať, že k zmenám dochádza na základe dôsledného rozboru skutočného stavu a že zmeny majú len jeden cieľ. Zabezpečiť optimálny systém poskytovania neodkladnej pomoci občanovi SR. A to postupne, s vytýčením čiastkových cieľov a reálnej doby funkčnosti systému. Literatúra [1] Členovia, 2009. Členovia AZHJ. [cit. 2009-04-18] Dostupné na internete: [2] HZS, 2009. Hasičský záchranný sbor Jihomarovského kraje. [cit. 2009-0415] Dostupné na internete: 201

[3] Koncepcia, 2008. Plošné rozmiestnenie hasičských staníc HaZZ a hasičských zbrojníc obecných hasičských zborov na území SR. [cit. 2009-04-12] Dostupné na internete: [4] Návrh, 2006. Návrh koncepcie organizácie a rozvoja integrovaného záchranného systému do roku 2010. Materiál schválený uznesením vlády Slovenskej republiky č. 103 z 8. februára 2006 . [5] PECL, J. 2009. Jednotky PO. GŘ HZS Praha [cit. 2009-04-19] Dostupné na internete: [6] Portál, 2009. Základní údaje o Jihomoravském kraji. Portál Jihomoravského kraje. [cit. 2009-04-19] Dostupné na internete: http://www.kr-jihomoravsky.cz/ Default.aspx?PubID=27204&TypeID=2 [7] POLAKOVIČ a kol., 2008. Vyhľadávanie a záchrana osôb pri požiaroch. TU vo Zvolene. ISBN 978-80-228-1826-1. 171 s. [8] Zákon, 2001. Zákon č. 314/2001 Z.z o ochrane pred požiarmi. [9] Zákon IZS, 2002. Zákon č. 129/2002 Z. z. o integrovanom záchrannom systéme. [10] Zákon, 2009. Zákon č. 199 z 24. apríla 2009, ktorým sa mení a dopĺňa zákon č. 314/2001 Z. z. o ochrane pred požiarmi v znení neskorších predpisov a o zmene a doplnení niektorých zákonov. [11] Zoznam, 2009. Zoznam schválených žiadostí o NFP v rámci výzvy ROP – 4.2.2006/01. Opatrenie 4.2: Infraštruktúra nekomerčných záchranných služieb. ROP [cit. 2009-05-12] Dostupné na internete: Príspevok vznikol vďaka podpore grantovej agentúry VEGA GD 1/0313/09 Identifikácia a kvantifikácia palivových modelov na území Slovenska pre účely modelovania a simulácii lesných požiarov a GD 1/0713/08 Štandardizácia špecifických motorických testov vybraných kondičných a koordinačných pohybových schopností pre zisťovanie pohybovej výkonnosti hasičov záchranárov .

202

Komplexní záchranný systém Doc. Ing. Josef Janošec, CSc. Ministerstvo vnitra, Generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR, Institut ochrany obyvatelstva, Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdaneč E-mail: [email protected] Abstrakt Analýza podmínek, které vedly k historickému předchůdci Integrovaného záchranného systému České republiky, jimž byl „Komplexní záchranný systém“. Východiska aktivit, které vedly k jeho vytváření a odvození důvodů, které ovlivnily, že nebyl v letech 1991 až 1993, ani v následujících letech realizován. Klíčová slova krizový management, integrovaný záchranný systém, obrana, ochrana, hrozby Úvod Hlavním tématem konference Požární ochrana 2009 je VLIV EVROPSKÉ UNIE NA POŽÁRNÍ OCHRANU V ČR. Je jistě hodně specialistů, kteří mohou provázat téma se současným stavem a prokázat takový vztah, který napomůže dalšímu nasměrování v požární ochraně ČR a vyjasní jaký je skutečný podíl vlivu EU na naši praktickou činnost a naopak v čem jsme my ovlivnili EU. Bez znalosti minulosti se jen obtížně tvoří budoucnost. Snad právě pro tlak současných problémů a současného snažení na ni zapomínáme. Od 1. května 2004 můžeme jezdit s poznávací značkou v barvách unie, občas neuškodí připomenout, jak se vyvíjely situace a názory, které vedly v oblasti bezpečnosti a obrany státu k současnému stavu. Jedním z mezikroků, který byl načasován s dobou rozdělení České a Slovenské federativní republiky, tj. v letech 1992 až 1993, byl návrh na vytvoření „Komplexního záchranného systému“. Současné hodnocení tohoto kroku vede k povzdechu, že to bylo předčasné nebo snad při jiných důležitých úkolech nedozrála ve společnosti ta vhodná doba. Stručné informace k připomenutí historického předchůdce Integrovaného záchranného systému České republiky – Komplexního záchranného systému, diskutují východiska aktivit, které vedly k jeho vytváření a odvozují důvody, které ovlivnily, že nebyl v letech 1991 až 1993, ani v následujících letech realizován. Vnější bezpečnostní realita Období studené války (v letech 1947 – 1989), někdy označované jako 3. světová válka, se zrcadlilo v praxi většiny států světa a Evropy chováním, které počítalo v každém okamžiku s možností další „teplé“ války. Vojenská hrozba byla přijata 203

jako součást každodenního života, jako něco normálního, s čím se musí bezpečnostní systémy vyrovnat. 6. a 9. srpna 1945 byly svrženy atomové bomby na Hirošimu a Nagasaki. Hrozba dosáhla obrazu jaderného konfliktu. Americké rozhodnutí o použití nejnovější zbraně k vynucení konce 2. světové války přineslo ještě jeden nový prvek do historie válek: cíle útoku nebyly vojenské, zemřely statisíce civilních obyvatel. Bipolární rozdělení světa a proces studené války, to jsou „závody ve zbrojení“, které jen utvrzovaly představy o možné hrozbě celosvětové jaderné války. Rozvíjeny a prakticky realizovány byly strategické koncepce „jaderného zastrašování“. První smlouva o nešíření jaderných zbraní byla předložena k podpisu v roce 1968 a vstoupila v platnost v roce 1970. Rozvoj Helsinského procesu směřoval k posilování důvěry mezi hlavními protivníky rozdělného světa. Až do konce studené války (1989 – 1991 zrušení Varšavské smlouvy) hrozba jaderného konfliktu a vojenského řešení sporných otázek převládala nad nevojenskými přístupy. Jak to bylo s Evropskou unií v letech 1991 – 1993? Zasedání Evropské rady v Hannoveru v červnu 1988 pověřilo tehdejšího předsedu Evropské komise Jacquese Delorse, aby ve spolupráci s guvernéry centrálních bank členských států a dalšími experty vypracoval plán etapovitého dosažení „Hospodářské a měnové unie“. V dubnu 1989 byla zpráva zveřejněna a přijata na zasedání Evropské rady v červnu 1989 v Madridu. Zpráva zdůraznila, že jedině vytvoření měnové unie se společnou měnou zajistí plné využívaní výhod vnitřního trhu. Následovala mezivládní konference, od níž se očekávalo vypracování právního a institucionálního rámce. Ta zahájila činnost v prosinci 1990 a zakončena byla v prosinci 1991 uzavřením Smlouvy o Evropské unii (Treaty on European Union), neoficiálně nazývané Maastrichtská smlouva. Slavnostně byla podepsána 7. února 1992 a vstoupila v platnost 1. listopadu 1993. Maastrichtská smlouva změnila název Evropského společenství na Evropskou unii. Zavedla nové formy spolupráce vlád členských zemí v oblasti obrany, spravedlnosti a vnitřních věcí. Vytvořila novou politickou a hospodářskou strukturu, která sestává ze tří pilířů (1. Evropské společenství, 2. společná zahraniční a bezpečnostní politika, 3. Policejní a justiční spolupráce). V letech 1990 – 1991 byly ozbrojené síly z území ČSFR (chemická jednotka) poprvé od 2. světové války nasazeny v zahraniční vojenské operaci Pouštní bouře proti Iráku v Saudské Arábii a Kuvajtu. V dobovém hodnocení ([1], 1992, s. 6): „Hlavní příčinou změn je rozpad dvoustranně vytvořené rovnováhy ozbrojených sil v Evropě, od nějž odvisí i vznik požadavků na úpravu závěrů konferencí a jednání o bezpečnosti v Evropě, vycházejících z podmínek před rokem 1991. Rozpadem Sovětského svazu a Federativní Jugoslávie vznikly nové evropské státy a nové státy světa se staly vlastníky jaderné zbraně. Podstatné rozdíly ve stavech konvenčních i jaderných zbraní u sousedních zemí nepodporují vzniklé ovzduší důvěry, objevují se pochybnosti o platnosti státních hranic řady evropských států. Rovněž vážné vnitřní národnostní rozpory snižují v evropském prostoru stabilitu bezpečnosti.“

204

Vnitřní bezpečnostní realita Bezpečnostní realita v době rozpadu ČSFR odpovídala minulé bipolární situaci a nikdo nevěděl, zda nebude použita vojenská síla k řešení mezinárodních a vnitrostátních sporů. Existovala dovednost mobilizačního rozvinutí armády, značné technické i lidské možnosti i schopnosti. Byly to velmi silné ozbrojené síly, jež okolní státy vnímaly jako možnou vojenskou hrozbu. Co to představovalo? ([4], 2009, s. 26) Předurčení ČSLA odpovídala i její armádní organizační struktura a dislokace. K 31. prosinci 1989 organizační strukturu tvořily: pozemní vojsko, letectvo, vojsko protivzdušné obrany státu a vojenská část civilní obrany. Území ČSFR bylo rozděleno do dvou teritoriálních vojenských okruhů: Západní vojenský okruh dislokovaný na území Čech, Moravy a z části i Slovenska, velitelství v Táboře, byl předurčen k vytvoření válečného frontu. V podřízenosti měl přibližně 85 % pozemního vojska. Východní vojenský okruh, velitelství v Trenčíně, rozmístěn převážně na území Slovenska (15 % pozemního vojska). Mírovou armádu představovaly útvary přímo podřízené FMNO, velitelství dvou vojenských okruhů se svými svazky, útvary a zařízeními, 1. a 4. armáda, 10. letecká armáda, Velitelství protivzdušné obrany státu, Štáb civilní obrany, speciální svazky a útvary, vojenské školy a další zařízení. Celkový počet vojáků v činné službě dosahoval 210 000 osob. Z tohoto bylo 61 405 vojáků z povolání (41 715 generálů a důstojníků a 19 690 praporčíků) a 148 595 vojáků v základní službě. V armádě pracovalo přibližně 80 000 občanských zaměstnanců. Hlavní bojovou sílu tvořilo 15 vševojskových divizí, 2 letecké divize, 2 divize protivzdušné obrany, 1 dělostřelecká divize, raketové a protiletadlové raketové svazky a útvary. Armáda k 31. prosinci 1989 provozovala 16 stálých letišť. Ve výzbroji bylo 4 500 tanků, 4 900 bojových obrněných vozidel, 3 400 dělostřeleckých systémů ráže 100 mm a výše a 687 letounů. Od invaze armád států Varšavské smlouvy 1968 působila na státním území Střední skupina sovětských vojsk v počtu 73 500 osob s příslušnou vojenskou technikou. Při mobilizaci by její jednotky byly součástí Československého frontu. V sestavě rezortu obrany byla zařazena Civilní obrana. Od 1. 7. 1986 byl v platnosti zákon ČNR č. 133/1985 Sb., o požární ochraně a Hasičský záchranný sbor své pojmenování získal až v roce 1995. Na území ČSFR nefungoval jednotný systém, který by umožňoval koordinované využívání dostupných kapacit státu ve prospěch pružného reagování na mimořádné stavy nebo krizové situace. Tehdejší ČSFR přeci jen měla před jinými státy předstih. V návaznosti na Helsinský proces o posilování vzájemné důvěry již před rokem 1989 zahájila vypracování vojenské doktríny, která měla podle tehdejších dohod formulovat přístup státu k použití ozbrojených sil včetně jasného stanovení pravidel pro případný válečný konflikt. Tak se stalo, že Vojenská doktrína České a Slovenské federativní republiky byla schválena Federálním shromážděním ČSFR v březnu 1991, tedy ještě před ukončením Varšavské smlouvy (vojenské struktury byly rozpuštěny 31. 3.

205

a politické 1. 7. 1991). V dokumentu bylo jasně řečeno, že nezahájíme vojenský konflikt jako první. Vzhledem k tomu, že otázky komplexního zajištění obrany a bezpečnosti státu ve změněných podmínkách nebyly na potřebné úrovni vedením státu řešeny, reagovaly na stav úseky Federálního ministerstva obrany a jejich výzkumné instituce vypracováním podkladových materiálů, analýz, prognóz a návrhů opatření. Jejich aktivita vycházela z předpokladu, že po osamostatnění ČSFR je nezbytné vybudovat samostatný způsob zachovávání svrchovanosti, nenarušitelnosti státních hranic a teritoriální integrity. Navrženo bylo vytvoření účinného „systému obrany ČSFR“, který bude výsledkem vědeckého bádání a ne jen intuitivních, subjektivních a spekulativních úvah. Takový systém obrany měl zahrnovat vedle ozbrojených sil další části systému státu, které budou fungovat v době ohrožení i za války. Předpokládal rovněž zapojení samosprávy, některých společenských organizací a hospodářských subjektů. Pojmu „obrana“ byl vtělován obsah, který neznamenal jen „vojenskou obranu“. Systém obrany začal být z teoretického hlediska považován za opatření přijímaná státem k reagování na vojenské a nevojenské hrozby a na konkrétní ohrožení. Ohrožení, které mohlo vzniknout z vojenské hrozby, bylo vnímáno jako důsledek lokálního, regionálního nebo globálního konfliktu v nízké, střední a vysoké intenzitě. Předpokládáno bylo období stupňování napětí s odpovídající reakcí systému. Vojenský zásah byl připouštěn i bez vyhlášení války po politických a ekonomických sankcích cizích států nebo při reakci na povstání, puče, terorismus, sabotáže. Nevojenská ohrožení byla vnímána jako vnější a vnitřní krizové situace, na jejichž řešení bude za určitých okolností nezbytné použít část ozbrojených sil pro plnění opatření, která budou připravována a řízena státními orgány. Zpravidla mohou být situace vyvolány prudkým nárůstem terorismu, migrace obyvatelstva a organizovaného zločinu, přírodními a ekologickými katastrofami, kdy bude použit „komplexní záchranný systém“. Konkrétně byl v roce 1992 vyjmenován soubor následujících možných opatření pro podíl armády: - uzavření ohrožených prostorů, regulace a pořádková služba, - střežení prostorů a objektů zvláštní důležitosti, - záchranné práce, evakuace osob a zvířectva, - hygienická a speciální očista osob, techniky a materiálu, - zesílení střežení státní hranice. Armáda by měla plnit dovnitř státu funkce bezpečnostní, ochranné a stabilizační. Plnění bezpečnostní funkce znamenalo mezirezortní součinnost s ministerstvem vnitra, které je gestorem bezpečnosti státu. Naplnění ochranné funkce znamenalo přetvoření civilní obrany, požární ochrany a ostatních záchranných složek státu na jednotný záchranný systém, v němž budou ostatní složky armády participovat na základě zákonů, mezirezortních a vnitrorezortních smluv. Vnitřní stabilizační funkce byla vnímána jako záruka na dodržení demokratického vývoje společnosti 206

a nezneužitelnosti armády v prosazování záměrů libovolných politických stran nebo jednotlivců. Komplexní systém obrany státu V podmínkách ČSFR a později ČR (1989 – 1993) byly revoluční změny promítnuty do snah o vybudování vlastní bezpečnostní a vojenské strategie, navržení vlastního systému obrany, který z vojenského hlediska měl vyhovovat mezinárodně prosazovanému „principu rozumné obranné dostatečnosti“, a začal respektovat potřebu záchranného systému. Nositelem těchto myšlenek byl Institut pro strategická studia Federálního ministerstva obrany v Praze, který vznikl v roce 1991. ([2], 1992, s. 39) Používal pojem „Komplexní systém obrany“, který byl definován jako systém, který je schopný na základě zjištění příprav k vojenskému napadení ČSFR odvrátit ohrožení suverenity přijetím včasných obranných opatření a v případě napadení rozhodným způsobem odrazit agresora, obnovit suverenitu a územní celistvost státu. Měl účelovou funkci: „odvrátit ohrožení suverenity, odrazit agresi, obnovit územní celistvost, zajistit bezpečnost a ochranu obyvatelstva, likvidovat následky napadení za války, zajistit bezpečnost, ochranu a záchranu obyvatelstva a materiálních hodnot společnosti proti následkům přírodních, průmyslových a živelních katastrof a z nich vyplývajících ekologických důsledků v míru“. Měl plnit funkce: „odstrašovací, obrannou, bezpečnostní, ochrannou a záchrannou“. Komplexní systém obrany byl v návrhu tvořen těmito podsystémy: 1. Podsystém vrcholového řízení obrany státu; 2. Výkonný podsystém: ozbrojené síly, komplexní záchranný systém (jehož součástí je Civilní obrana zařazená zatím do podřízenosti FMO); 3. Podsystém komplexního zabezpečení obrany státu. V současné době je vhodné přiblížit rozumnou obrannou dostatečnost, která byla spojována se vznikajícím systémem evropské bezpečnosti. Sousloví bylo interpretováno jako vlastnost komplexního systému obrany, proměnná s časem. Takový systém nebyl schopný účinné agrese vůči sousedním státům. Co to znamenalo pro ČSFR? Jestliže byly ozbrojené síly vnímány jako hrozba, pak musela republika usilovat o snižování vojenské síly státu k dosažení vyšší důvěryhodnosti, že to s doktrinální proklamací „o nezahájení války jako první“ myslí vážně. Komplexní záchranný systém Pro podrobnější přípravu „Komplexního záchranného systému“ byl vyčleněn na Institutu pro strategická studia pracovní tým (1992 – 1993), který dostal za úkol kontaktovat všechny složky společnosti, které se v ČSFR profesionálně podílejí na záchranných činnostech. Současně měl v návaznosti na změny mezinárodně politických podmínek, změny vojenské doktríny a podle předpokládaného vývoje bezpečnostní situace za úkol navrhnout legislativní úpravu. Cílem činnosti tedy byly na jedné straně koordinační aktivity, na straně druhé vypracování návrhu legislativních opatření. 207

Studium specifik a přístupů jednotlivých složek distribuovaného záchranného systému na území ČSFR vedlo k vytvoření představy, jaký je současný stav v roce 1992 a k popisu jeho kladných i záporných stránek. Na základě diskuzí směrovaných k představám záchranářů o možnosti vybudování funkčního nového komplexního záchranného systému tato představa vznikala. V zadání k úkolu bylo předpokládáno, že armáda nebude řídící složkou pro záchranáře. Byla však natolik zkušeným prvkem bezpečnosti a obrany státu, že měla splnit úkoly, spojené s přípravou konkrétních návrhů, s vytvořením potřebných dokumentů. Představa o možném řešení, které by napomohlo koordinované činnosti ochranných a záchranných složek tak, aby takový systém byl v krizových stavech funkční, se díky iniciativě pracovníků týmu zrodila. Tým dospěl dokonce k návrhu paragrafovaného znění zákona, který však zejména vzhledem k politické situaci před rozpadem ČSFR, nepatřil k prioritám ve společnosti a nedostal se na program poslanecké sněmovny. Tým specialistů se právě proto, že výsledek jejich práce nenašel praktickou odezvu, i když bylo zřejmé, že je potřeba úkoly komplexního záchranného systému řešit, v prvé polovině roku 1993 personálně rozpadl. Nezájem politického vedení státu o systémové řešení nevojenských hrozeb a zajišťování bezpečnosti i obrany občanů dovedl řešitele k naprosté rezignaci a odchodu mimo rezort obrany. Integrovaná bezpečnost České republiky Situace ve společnosti, která se politicky nechtěla zabývat systémovým řešením bezpečnosti a obrany státu, měla svůj osobitý vývoj. Praktické důsledky bezpečnostní politiky představovaly jednu z teoretických variant: „Nic nebudu dělat, ono se nic velkého nestane“. Doba „až se něco stane“ nastoupila o povodních v roce 1997. ([5], 2009) Mrtvé období 1993 – 1997. Samostatná ČR k 1. 1. 1993 si nepřinesla nový „Komplexní záchranný systém“, ani nepodpořila myšlenky ke komplexnímu systému obrany. V oblasti vojenské obrany se dokončovala „mírová operace“ rozdělení armády ČSFR a řešeny byly problémy „jak se vyrovnat s nedostatky rozdělení“. Orgány vrcholového řízení bezpečnosti a obrany státu se podílely na diplomatickém a politickém zajištění „nové architektury bezpečnostního systému v Evropě“, přitom předpokládaly, že nepřijdou mimořádné situace, které celý rozrušený a destabilizovaný, více zvyklostní, než nově postavený, systém prověří. Návrhy na systémové řešení obrany a ochrany státu, včetně nově vytvořené „Bezpečnostní politiky ČR“ [3], na jejíž tvorbě se podílel mezirezortní výzkumný tým pod vedením PhDr. Jaroslava Jandy (Ústav mezinárodních vztahů, Praha). Mrtvé období nereflektovalo doporučení ke změnám legislativy, bez níž fakticky není možné strukturální změny v právním státě prosadit. Po celé období nefungovala ani dřívější ROS (Rada obrany státu). Období vzpamatování 1998 – 2000. Katastrofické povodně v roce 1997 a následné vyhodnocování jejich důsledků a příčin ukázaly, že upozorňování bezpečnostních rezortů a orgánů státní správy a samosprávy na mezery v legislativě byly oprávněné. 22. dubna 1998 byl přijat ústavní zákon č. 110/1998 Sb., 208

o bezpečnosti České republiky. V říjnu 1998 byla ustanovena Bezpečnostní rada státu a 14. září 1999 byly přijaty tzv. „vojenské zákony“: č. 218/1999 Sb., o rozsahu branné povinnosti a o vojenských správních úřadech (branný zákon); č. 219/1999 Sb., o ozbrojených silách České republiky; č. 220/1999 Sb., o průběhu základní nebo náhradní služby a vojenských cvičení a o některých právních poměrech vojáků v záloze; č. 221/1999 Sb., o vojácích z povolání; č. 222/1999 Sb., o zajišťování obrany České republiky. 28. a 29. června 2000 pak „krizové zákony“: č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů (později ve znění zákona č. 320/2002 Sb.); č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon); č. 241/2000 Sb., o hospodářských opatřeních pro krizové stavy a o změně některých souvisejících zákonů. Období výstavby 2001 – 2005. Od 1. 1. 2001 platily krizové zákony a nastaly nové systémové podmínky, které naplnily představy z roku 1992. Došlo zejména ke spojení požární a civilní ochrany do jednoho organizačního prvku pod vedením Hasičského záchranného sboru ČR. Pro realizaci této myšlenky byla Civilní obrana převedena od Ministerstva obrany k Ministerstvu vnitra a v období výstavby se jednotlivé prvky začaly sžívat. V platnost vstoupil zákon č. 129/2000 Sb., o krajích (krajské zřízení) ze dne 12. dubna 2000, který mimo jiné přinesl zrušení okresních úřadů. V praktickém životě probíhala výstavba a zvykání na nové struktury s novým posláním při plném zajištění potřeb obyvatelstva. V roce 2004 byla zpracována „Analýza bezpečnostního systému ČR“, která předložila návrhy na jeho optimalizaci. Poslední výraznou změnou byla plně profesionální Armáda ČR od 1. 1. 2005, která přinesla zrušení výkonu základní vojenské služby s důsledky i pro účast armády na odstraňování následků například povodní. Podobu bezpečnostního systému i vnitřní vazby jeho prvků ovlivnila reforma veřejné správy včetně reformy a modernizace ústřední státní správy. Období fungování systému od roku 2006 přineslo zkušenosti pro IZS (Integrovaný záchranný systém). Nemají ještě ani 3 roky. Přesto je možné hodnotit jistou stabilizaci a sbírání zkušeností pro směřování ke zdokonalení přípravy obyvatel, vojáků, profesionálních i dobrovolných hasičů, záchranářů. Jaké jsou základní poznatky o prosazování IZS: ▪ Integrovaná bezpečnost ČR je souborem všech opatření při přípravě a použití sil i prostředků, které mají zajistit bezpečnost občanů, obcí, krajů a státu při nevojenských i vojenských krizových situacích. IZS plní úkoly k ochraně obyvatelstva i za války nevojenskými prostředky. ▪ Integrovaná bezpečnost ČR není jen o vojenské hrozbě, jak to bylo vnímáno ve studené válce i po ní. Vojenská hrozba má nyní nadnárodní rozměr, proto je hlavním úkolem zajistit funkčnost IZS, tedy racionální komunikaci mezi složkami vyčleněných sil při krizových situacích. ▪ Integrovaná bezpečnost ČR bude samozřejmostí příštích bezpečnostních sil, které rozhodně změní současnou strukturu i poslání a v souladu s budoucími hrozbami na ně budou reagovat. 209

Závěr Shrnutí informací a analýza k připomenutí historického předchůdce Integrovaného záchranného systému České republiky – Komplexního záchranného systému se zabývala stručným představením vnější bezpečnostní reality v letech 1989 – 1993. Podrobněji přiblížila vnitřní bezpečnostní realitu a seznámila s tehdejšími představami o reagování na nevojenské hrozby. Představila „komplexní systém obrany státu“, z jehož kontextu vyplynul návrh na vytvoření „komplexního záchranného systému“. Pro ukončení analytických dokladů byly shrnuty informace o významných etapách, které vedly k vytvoření současného stavu integrované bezpečnosti ČR. Na individuální vývoj Integrovaného záchranného systému ČR v evropském kontextu mělo vliv hodně politických i praktických faktorů, ale zrod myšlenek se váže k roku 1992 a je spojen s „komplexním záchranným systémem“, který zůstal jen na papíru. Literatura: [1] BLAŽEK, Ivo, TUREK, Jiří, ZACHARIÁŠ, Mojmír a kol. Strategie obrany ČSFR. (výzkumná zpráva ISS-S3/S1-06) Praha: ISS Praha, 1992, 34 s. [2] SVOBODA, Bohumil, STRNÁDEK, Jiří, JANOŠEC, Josef, ZACHARIÁŠ, Mojmír, BLAŽEK, Ivo a kol. Rozvoj systému obrany a armády ČSFR do roku 2000. (výzkumná zpráva ISS-S3-01-1) Praha: ISS Praha, 1992, 82 s. [3] JANDA, Jaroslav, EICHLER, Jan, HANDL, Vladimír, JANOŠEC, Josef, ŠEDIVÝ, Jiří a kol.: Bezpečnostní politika České republiky. Závěrečná zpráva z výzkumného projektu. Praha: Ústav mezinárodních vztahů, Praha 1996. 159 s. ISBN 80-85864-23-1 [4] TŮMA, Miroslav, JANOŠEC, Josef, PROCHÁZKA, Josef. Obranná politika Československé a České republiky (1989 – 2008). (rukopis publikace). Praha: PIS MO, Praha 2009. 250 s. [5] JANOŠEC, Josef. Integrovaný záchranný systém – štěstí přeje připraveným. In: Krizový management (Sborník) Vítkovice v Krkonoších: Univerzita Pardubice, IOO Lázně Bohdaneč, 21. – 22. 5. 2009,.

210

Testování bioradaru LifeLocator® v definovaných podmínkách Ing. Ladislav Jánošík1, Bc. Radek Hon2 1 VŠB – Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2 Výškovická 2566/70, 700 30 Ostrava-Zábřeh E-mail: [email protected] Abstrakt Příspěvek se zabývá testováním bioradaru LifeLocator a ověření funkčních parametrů zařízení v definovaných podmínkách nasazení blízkých reálnému užívání v praxi. Rekapituluje jeho výhody a nevýhody, zásady jeho použití v praxi a vyhodnocení získaných informací. Klíčová slova bioradar, vyhledávání 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. Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje vlastní na hasičské stanici Ostrava - Zábřeh bioradar LifeLocator® od firmy UltraVision Security Systems, Inc., Salem, New Hampshire, USA [1]. Tento vyhledávací systém byl zakoupen počátkem roku 2007 do výbavy pro nově budovanou četu B USAR odřadu [2]. Bioradar využívá principy ultra-širokopásmových zařízení, která jsou založena na odrazu vysílaných UWB (Ultra WideBand technologie) 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 při současném přenosu těchto digitálních pulsů přes vysoký počet kmitočtových kanálů. Vysílač a přijímač musí zkoordinovat příjem a vysílání signálu na trilióntinu sekundy [3]. 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 jedna z mnoha možných aplikací v praxi v rámci vyhledávání osob můžeme uvést snímání polohy osob vyskytující se v místnosti. Na takto definovanou úlohu se soustředilo testování přístroje shrnuté ve stručnosti v tomto příspěvku. Testování bioradaru v zahraničí Tato úloha navázala na předchozí vyhodnocování zahraničních testů. Zkoušky provedl jeden z největších zahraničních uživatelů bioradaru LifeLocator®. Výsledky 211

testování byly poskytnuty firmou UltraVision Security System, Inc., která toto zařízení vyrábí a měla tyto výsledky k dispozici [4]. Bohužel, na přání uživatele, který zkoušky prováděl, nebyly poskytnuty informace o jeho identitě, místu, přírodních a klimatických podmínkách, kde test proběhl. Testování se uskutečnilo v listopadu roku 2007. Během něj bylo provedeno 188 jednotlivých zkoušek. Z celkových výsledků testování ve 3 různých stupních obtížnosti vyšla nejnižší úspěšnost 87% a maximálně dosažená úspěšnost byla 95,8%. Praktické zkoušky ve Vítkovicích Zkoušení bioradaru v České republice 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 a stavební konstrukce, jmenovitě to byly hromada zeminy a stavební suti, železo-betónová budova, betónová jímka, navrstvené pražce, navrstvený eternit, navrstvený vlnitý plech. Při těchto cvičeních není a ani nebylo účelem vykonat statisticky velký počet přesně definovaných zkoušek. Zde ale šlo hlavně o zacvičení obsluhy. Tomu odpovídaly i ne zrovna průkazné výsledky. Ověřovací zkoušky na HS-1 v Ostravě-Zábřehu Tyto zkoušky probíhaly v období měsíců březen a duben 2008 a byly prováděny za účelem pochopení činnosti bioradaru a porovnání zobrazovaných výstupů. Hlavním cílem byl 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 bylo potom následně porovnáváno se zobrazovanými hodnotami v jednotlivých módech činnosti senzoru. Dostupné výsledky a získané zkušenosti ze všech výše uvedených testování jsou shrnuty v [5] a ve stručné verzi byly tyto závěry publikovány v [2], [6] a [7]. Testování bioradaru v definovaných podmínkách Pro testování bylo vybráno několik situací, které mohou nastat při vzniku mimořádné události. Při testování byly zaznamenávány povětrnostní podmínky (teplota, rychlost větru a vlhkost). Figurant měl na sobě běžné oblečení s kovovými zipy a klíče od bytu. Obsluha zařízení klidně stála ve vzdálenosti cca 9 m od senzoru, aby nemohla ovlivnit samotné testování svými pohyby (Obrázek 1). Teplota a vlhkost byla vždy měřena vždy před měřením v blízkosti senzoru bioradaru, rychlost větru se měřila v místě, kde stála obsluha, neboť rotující část anemometru by mohla ovlivnit samotné testování. K případné komunikaci mezi obsluhou a testérem sloužily zapůjčené radiostanice.

212

Obrázek 1 Stanoviště obsluhy Testování probíhalo u obvodové zdi z pórobetonových tvárnic Ytong, široké 450 mm. Ve zdi jsou elektrické rozvody, hydrant, přenosný hasící přístroj a část podlahy je pokryta ocelovými plechy (Obrázek 2).

Obrázek 2 Interiér objektu Vliv kovu na měření bylo simulován hliníkovým žebříkem, který stojí mezi figurantem a bioradarem. Šedými kříži jsou znázorněna místa, na kterých stál figurant. Jsou vzdálena 1,5 m a 3 m od stěny. Šrafovaný čtverec znázorňuje pozici bioradaru, který se nachází venku za zdí. Průběh testovánÍ Měření probíhala tak, že figurant prováděl jednotlivé situace podle předem připraveného itineráře a obsluha nevěděla, co figurant zrovna provádí. Obsluha byla odkázána jen na bioradar, na kterém prováděla detekci figuranta a výsledky zaznamenávala do zprávy o testování. Každé měření trvalo min. 3 minuty. Tento

213

čas byl zvolen jako kompromis mezi rychlostí prohledávání celkového prostoru a kvalitou každého měření na jednotlivých místech. Po ukončení byly výsledky porovnány s itinerářem a následně vyhodnoceny. Takto navržený průběh testování měl za úkol přiblížit testování podmínkám v reálu, kdy záchranář neví nic o situaci, kterou zkoumá. Vyhodnocování testů Pro vyhodnocení měření jsou uvedeny v Tabulce 1. Byly dodrženy stejné definice pojmů jako při předchozích testech [5], které vycházely ze zahraničního testování [4]. Tabulka 1 Přehled vyhodnocování možných situací Výsledek

Signalizace bioradaru Reálná situace

Správný výsledek

Nalezen pohyb

Osoba v prostoru vyhledávání

Správný výsledek

Nenalezen pohyb

Osoba mimo prostor vyhledávání

Pozitivní chyba

Nenalezen pohyb

Osoba v prostoru vyhledávání

Negativní chyba

Nalezen pohyb

Osoba mimo prostor vyhledávání

Návrh testovaných situací Pro ověření schopnosti bioradaru rozpoznat stav figuranta a jeho vzdálenost za zdí bylo navrhnuto devět situací shrnutých v následující Tabulce 2. Tabulka 2 Definice měřených situací Situace

Definice

1

Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 1,5 m od zdi

2

Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 3 m od zdi

3

Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 1,5 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem.

4

Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 3 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem.

5

Figurant stojí ve vzdálenosti 1,5 m od zdi, pohybuje předloktím v rozmezí 90°

6

Figurant stojí ve vzdálenosti 3 m od zdi, pohybuje předloktím v rozmezí 90°

7

Figurant stojí ve vzdálenosti 1,5 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem, pohybuje předloktím v rozmezí 90°

8

Figurant stojí ve vzdálenosti 3 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem, pohybuje předloktím v rozmezí 90°

9

Figurant je mimo dosah bioradaru

214

Vlastní testování bylo rozděleno na 2 etapy. V 1. etapě bylo provedeno 100 měření tak, aby se každá z navržených 9 situací opakovala stejným počtem. Ve 2. etapě bylo testování omezeno pouze na 3 modelové situace. Byly vybrány situace č.2, 8 a 9. Rovněž i zde bylo provedeno 100 měření. Jedním z cílů bylo i ověřit tvrzení výrobce o 80% úspěšnosti bioradaru v situaci, kdy se v prohledávaném prostoru nenachází žádná osoba. Bohužel, prozatímní výsledky testování toto tvrzení nepotvrdily, jak bude patrno dále. Výsledky 1. etapy testování Testování bylo prováděno ve dvou dnech, každý den po 50 měření. Samotná měření probíhala až na počáteční problémy s bateriemi, bez problému. Bioradar působil přesvědčivým dojmem. Souhrnné výsledky z prvního dne testování jsou v Tabulce 3. Tabulka 3 Výsledky 1. etapy – 1. den testování bioradaru Výsledek

Počet měření

Správný výsledek

Úspěšnost

43

86,00%

Negativní chyba ze všech pokusů

2

4,00%

Pozitivní chyba

5

10,00%

50

100,00%

2

18,20%

11

100,00%

Celkem Z toho bylo vyhodnocena situace č.9: Negativní chyba z osob mimo dosah senzoru Pouze osoby mimo dosah senzoru

Výsledky jednotlivých testů druhého dne byly vyhodnocovány častěji až mezi 1. a 2. minutou a jejich úspěšnost se snížila. Jak je vidět v Tabulce 4. objevilo se podstatně více negativních chyb a méně pozitivních chyb. Tabulka 4 Výsledky 1. etapy – 2. den testování bioradaru Výsledek

Počet měření Úspěšnost

Správný výsledek

42

84,00%

Negativní chyba ze všech pokusů

6

17,14%

Pozitivní chyba

2

4,00%

50

100,00%

Negativní chyba z osob mimo dosah senzoru

6

66,67%

Pouze osoby mimo dosah senzoru

9

100,00%

Celkem Z toho bylo vyhodnocena situace č.9:

215

Celkové výsledky této 1. etapy za oba dva dny jsou shrnuty v Tabulce 5. Prozatím testování nepotvrdlo tvrzení výrobce, že pokud bioradar nikoho nenalezne, tak má z 80% pravdu. Tabulka 5 Celkové výsledky 1. etapy testování bioradaru Výsledek

Počet měření

Správný výsledek

Úspěšnost

85

85,00%

Negativní chyba ze všech pokusů

8

8,00%

Pozitivní chyba

7

7,00%

100

100,00%

8

40,00%

20

100,00%

Celkem Z toho bylo vyhodnocena situace č.9: Negativní chyba z osob mimo dosah senzoru Pouze osoby mimo dosah senzoru

Výsledky 2. etapy testování Tato etapa, na rozdíl od předchozí, proběhla v jediném dni. Na celých 100 měření bylo třeba dvě sady nabíjecích akumulátorů do PDA a byly použity dvě baterie do senzoru. Výměna v senzoru byla provedena preventivně u 39. měření, neboť PDA signalizovalo velice zmatené výsledky. Po této výměně se vše vrátilo do normálu a zmatená měření byla provedena znovu. Opět se potvrdily poznatky z 1. etapy měření, že nejpřesnější výsledky radar získá, pokud detekuje vyhledávanou osobu mezi 20. a 30. vteřinou. V této 2. etapě testování byl bioradar procentuálně úspěšnější než v 1. etapě. S velkou úspěšnosti vyhledával osoby a testované situace zvládal velice rychle a poměrně přesně. Výsledky jsou shrnuty v Tabulce 6. Tabulka 6 Celkové výsledky 2. etapy testování bioradaru Výsledek

Počet měření

Správný výsledek

Úspěšnost 93

93,00%

Negativní chyba ze všech pokusů

6

6,00%

Pozitivní chyba

1

1,00%

100

100,00%

6

17,65%

34

100,00%

Celkem Z toho byla vyhodnocena situace č.9: Negativní chyba z osob mimo dosah senzoru Pouze osoby mimo dosah senzoru

216

Závěr Výsledky testování přes obyčejnou zeď, bez ocelových konstrukcí, vykazovaly velice slušnou úspěšnost. Jak je patrné z celkových výsledků v Tabulce 7, tak největší problém bioradaru dělala situace, kdy osoba byla mimo prohledávaný prostor. Pro zkušeného záchranáře, který umí s bioradarem pracovat je možné pravidelným cvičením některé tyto chyby odhalit. Většinou se jednalo o krátkodobou signalizaci dýchání, která netrvala déle než 10 sekund. Tabulka 7 Souhrn výsledků Výsledek

Počet měření

Správný výsledek

Úspěšnost

178

89,00%

14

7,00%

8

4,00%

200

100,00%

Negativní chyba z osob mimo dosah senzoru

14

25,93%

Pouze osoby mimo dosah senzoru

54

100,00%

Negativní chyba ze všech pokusů Pozitivní chyba Celkem Z toho bylo vyhodnocena situace č.9:

Otázkou je, zda by byl v této fázi znalostí jeho funkce 100% přínosem při mimořádných událostech. Výše testované situace jsou spíše z oblasti působení bezpečnostních složek. I přesto si ale myslím, že bioradar je zcela jistě funkční zařízení, které dokáže usnadnit práci záchranářům. Ale to jen v některých situacích, které se v našich podmínkách nemusí často vyskytnout. Účinný zcela jistě bude v místech, kde nepřevládají na stavbách ocelové konstrukce a beton, nebo železobeton. Solidní úspěšnost (viz. Obrázek 3) na prohledávané zdi z materiálu, který má podstatně menší hustotu než beton naznačuje, že bioradar bude vhodnější pro závaly z méně hutných materiálů.

Obrázek 3 Souhrn výsledků testování 217

Testování bude pokračovat dalšími modelovými situacemi, ve kterých by se nenacházely zhutněné materiály a kovy. Příkladem by mohlo být vybudování závalu, ve kterém by byl vytvořen prostor pro ukrytí figuranta, a testovala by se pouze zemina, kterou by měl bioradar bez problému zvládnout. Literatura [1] Firemní materiály UltraVision Security Systems. 2007 [cit. 2008-04-12]. Dostupné z WWW: <www.ultravisionsecurity.com>. [2] FRANC, Richard – KUCHAŘ, Radim. BIORADAR. RESCUE report, 01/2009, strana 4 [3] VANCL, Jan. Mobilní komunikace [online]. 2006 [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: [4] LOZON, B. The Difficulty Levels Tested, e-mail, UltraVision Security Systems, Inc., Salem, New Hampshire, USA. [5] TULIS, Jaromír. Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO. Bakalářská práce. VŠB – TU Ostrava. Ostrava. 2008. 32 s. [6] BITALA, Petr - JÁNOŠÍK, Ladislav - KUCHAŘ, Radim - TULIS, Jaromír. Testování bioradaru LifeLocator® v zahraničí a u jednotky PO HZS MSK. In Požární ochrana 2008: Sborník přednášek XVII. ročníku mezinárodní konference. 1. vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2008. 664 s. ISBN: 978-80-7385-040-1. s. 226-235. [7] BITALA, Petr - JÁNOŠÍK, Ladislav - KUCHAŘ, Radim - TULIS, Jaromír. Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO. In MLADÁ VEDA - Veda a krízové situácie: Sborník přednášek z V. medzinárodnej konferencie vedeckých pracovníkov. 1. vyd., Žilina: Žilinská univerzita v Žilině, 2008. ISBN: 978-808070-896-2. s. 1-9.

218

Testování funkčního spodního prádla Ing. Ladislav Jánošík1, Bc. Michal Vejda2 1 VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2 Zahradní 713, 394 94 Černovice E-mail: [email protected] Abstrakt Příspěvek se zabývá testováním spodního prádla pod zásahový oděv. Jsou zde shrnuty technické podmínky pro výrobu trička, popis vybraných testovaných triček, popis zátěžového testu a jednotlivé výsledky měření a vyhodnocení testů a jejich porovnání. Klíčová slova spodní prádlo pod zásahový oděv, funkční prádlo, regulace odvodu vlhkosti, tepelná regulace Úvod Příspěvek je věnován testování a porovnávání dvou druhů spodního prádla pod zásahový oděv. Technické podmínky triček vycházejí z vyhlášky MV č. 255/ 1999 Sb., o technických podmínkách věcných prostředků požární ochrany [1], ve znění nařízení vlády č. 352/2000 Sb. a vyhlášky MV č. 456/2006 Sb. [2]. Jedinou změnou ve vyhlášce MV č. 456/2006 Sb. oproti původní vyhlášce, která se dotýká technických podmínek triček, je změna v materiálovém složení. Původní materiálové složení připouštělo dvě varianty. 1. varianta: 60% bavlna + 40% viskóza, 2. varianta: 80% bavlna + 20% polyamid. Nové materiálové složení: 58% bavlna + 38,5 % viskóza + 3,5% elastin. Popis testovaných triček Pro testování byly vybrány a zakoupeny dva modely triček s dlouhým rukávem ze souprav GREY a FUN-COM od firmy DEVA F-M. s.r.o., Frýdek – Místek. Od každého modelu bylo použito pět kusů. Souprava GREY je určena pro použití v kombinaci s pracovním stejnokrojem II a se zásahovým oblekem. Materiálové složení je 65 % bavlna, 35 % viskóza. Souprava FUN-COM je dvouvrstvé funkční prádlo. In 2 out (viz. Obrázek 1) je nová technologie pro pletené materiály a technologii pletenotkaní, která přenáší vlhkost od těla, reguluje tělesnou teplotu a zvyšuje komfort [3]. Materiálové složení je 55 % Modacrylic, 45 % bavlna.

219

Obrázek 1 Schéma přenosu a absorpce vlhka pleteninou [3] Zátěžový test Pro praktické odzkoušení vlastností daných triček byl vytvořen zátěžový test uvedený v Tabulce 1. Test vychází z požadavků na fyzickou způsobilost hasičů a snaží se simulovat fyzickou zátěž hasičů při skutečném zásahu. Test byl opakován pro každý typ trička a uskutečnil se v posilovně HZS MSK, ÚO Ostrava, HS-1 Ostrava Zábřeh, Vyškovická ul. Testu se zúčastnilo pět dobrovolníků z řad studentů naší univerzity (dále testérů). Tři z nich jsou zaměstnáni u HZS, jeden je člen JSDH obce a jeden není u žádného hasičského sboru. Test byl rozdělen do tří částí, po kterých vždy následovala deseti minutová pauza, potřebná pro vážení jak testérů, tak trik. V každé pauze byl pak naplánován povinný pitný režim (2 dl čisté vody). U disciplíny výstup po schodech byla vždy použita jako základní zátěž vzduchový dýchací přístroj. V jednotlivých částech testu se měnila přidaná zátěž. Dílčí hmotnosti základní a přidaných zátěží jsou uvedeny v Tabulce 2. V koších i samostatně byla použita standardní hadice typu C 52 o délce 20 m. Při testování byl na trička použit zásahový oděv Fireman–Tiger od firmy DEVA F-M. s.r.o., který v současnosti patří mezi jeden z nejpoužívanějších zásahových oděvů u HZS MSK. Materiálové složení oděvu [4]: - vnější vrstva NOMEX® Tough DIAMOND, 200 g/m2, úprava SOFIGUARD, - vlhkostní bariéra GORE-TEX® Fireblocker N, 140 g/m2, - tepelná bariéra NOMEX® Comfort/Aramid Grid, 200 g/m2, úprava SOFISTY.

220

Tabulka 1 Zátěžový test Název disciplíny

Počet cviků, délka trasy

Časový limit

Výstup po schodech s přidanou zátěží 2 košů s hadicemi

396 schodů

10 min

10

2 min

1 km

5 min

Shyby na hrazdě Veslařský trenažér 1km Pauza, vypití 2 dcl vody

10 min

Výstup po schodech s přidanou zátěží 1 hadice Kliky Cyklistický trenažér

396 schodů

10 min

32

2 min

3 km

10 min

Pauza, vypití 2 dcl vody

10 min

Výstup po schodech bez přidané zátěže Leh-sed Veslařský trenažér

396 schodů

10 min

43

2 min

1 km

10 min

Tabulka 2 Hmotnosti jednotlivých zátěží Zátěž

Hmotnost [kg ]

vzduchový dýchací přístroj

10,3

2 koše po 2 ks hadic C 52

26,5

1 ks hadice C 52

6,1

Ukázky z průběhu některých disciplín jsou zachyceny na Obrázcích 2 až 5.

Obrázek 3 Výstup do schodů s zátěží dvou košůpřidanou zátěží jedné hadice

Obrázek 2 Výstup do schodů s přidanou

221

Obrázek 4 Jízda na cyklistickém trenažéru

Obrázek 5 Jízda na veslařském trenažéru

Výsledky testů Jak již bylo uvedeno dříve, jednotlivé disciplíny obou testování se uskutečnily v prostorách HS-1 Ostrava Zábřeh a posilovně, kde se prováděla i příslušná vážení triček i testerů. Při testu byly využity tyto měřicí přístroje: - laboratorní váha Denver Instrument PK – 4801, max = 4800g, d = 0,1g, - diagnostická váha Beurer BF18, max = 150 kg, - teploměr/vlhkoměr Omega RH 70. Před a v průběhu každé disciplíny byla měřena teplota a vlhkost vzduchu v posilovně a na schodišti. Každý test začínal prvotním převážením jak testérů (oblečených v zásahovém obleku/ svlečených), tak i triček. Oba testy byly rozděleny do tří částí. Po každé z jednotlivých částí následovalo opětovné převážení. Testování trika grey Test tohoto trika se konal 11. 12. 2008. Průměrná teplota v tělocvičně byla 20 °C a vlhkost vzduchu 38,9 %. V Tabulce 3 jsou uvedeny jednotlivé váhy zkoušeného trika. Váha před testem označuje skutečnou váhu trička. Dále následují váhy získané po jednotlivých částech testu. Rozdíl vah nám určuje hmotnost nasáklé vody (potu) do trička. V Tabulce 4 jsou zadány jednotlivé hmotnosti testérů v průběhu jednotlivých disciplín v testu.

222

Tabulka 3 Hmotnost trička GREY při testu testér č.

1

2

3

4

5

před testem

238,1

236,4

239,4

234,7

239,2

1. část testu

283,2

283,9

278,1

287,3

281,4

2. část testu

331,4

331,5

337,9

358,3

343,6

3. část testu

352,9

368,5

385,5

398,4

390,9

rozdíl vah

114,8

132,1

146,1

163,7

151,7

4

5

hmotnost trika [g]

Tabulka 4 Hmotnosti testérů při testu trička GREY testér č.

1

2

3

hmotnost testéra [kg] před testem

80,1

80,2

68,6

79,6

76,9

1. část testu

79,9

80,4

68,7

78,7

76,9

2. část testu

80,1

80,2

68,7

78,8

76,8

3. část testu

79,9

79,8

68,6

78,7

76,4

rozdíl vah

-0,2

-0,4

0

-0,9

-0,5

Tabulka 5 obsahuje hmotnosti použitého zásahového obleku. Rozdíl vah opět uvádí rozdíl mezi počáteční a koncovou hmotností. Tabulka 5 Hmotnost zásahového obleku při testu trička GREY testér č.

1

2

3

4

5

hmotnost obleku [kg] před testem

3,1619

3,0636

3,4606

3,2653

4,1608

1. část testu

3,6168

3,3161

3,7219

3,5127

3,1186

2. část testu

3,3686

3,5685

3,5621

3,5417

3,6564

3. část testu

3,6471

3,3315

3,2145

3,6016

4,1091

rozdíl vah

0,4852

0,2679

-0,246

0,3363

-0,052

Na Obrázcích 6 a 7 je vidět triko GREY po ukončení testu. Jsou na něm patrné velké propocené plochy. Ty byly způsobeny nedostatečným odvodem potu z těla a následně z trička ven.

223

Obrázek 6 Zádová část trika GREY

Obrázek 7 Hrudní část trika GREY

Testování trika FUN-COM Tento test se uskutečnil 24. 2. 2009. Průměrná teplota v tělocvičně byla 20,5 °C a vlhkost vzduchu 40,6 %. V Tabulkách 6 až 8 jsou opět uvedeny jednotlivé hmotnosti trička, testéra a zásahového obleku v průběhu testu. Postup je stejný jako u předchozího trička. Na Obrázku 8 lze vidět propocené plochy jen v místech, pod šlemi od zásahových kalhot. Ty nedovolovaly další odvod potu z trika. Skvrny se objevily pouze v zádové části, jelikož testéři absolvovali některé disciplíny s dýchacím přístrojem na zádech a šle vpředu tolik nepřiléhají k tělu. Tabulka 6 Hmotnost trička FUN-COM při testu testér č.

1

2

3

4

5

před testem

318,2

314,5

312,6

315,8

318,3

1. část testu

382,6

344,1

336,8

355,1

354,5

2. část testu

433,3

373

369,5

412,5

391,9

3. část testu

445,5

402,1

383,9

439,3

410,5

rozdíl vah

127,3

87,6

71,3

123,5

92,2

hmotnost trika [g]

224

Tabulka 7 Hmotnost testérů při testu trička FUN-COM testér č.

1

2

3

4

5

hmotnost testéra [kg] před testem

78,7

78,9

69,2

80,8

79,4

1. část testu

77,9

78,4

69

80,1

78,6

2. část testu

77,6

78

68,6

80,2

78,6

3. část testu

77,8

77,7

69,1

80

78,3

rozdíl vah

-0,9

-1,2

-0,1

-0,8

-1,1

Tabulka 8 Hmotnost zásahového obleku při testu trička FUN-COM testér č.

1

2

3

4

5

před testem

3,5818

3,3855

3,3874

3,3842

2,8817

1. část testu

3,6174

3,2559

3,2632

3,0449

3,7455

2. část testu

3,5667

3,227

3,5305

2,8875

3,8081

3. část testu

3,7545

3,3979

3,0161

3,1607

3,6895

rozdíl vah

0,1727

0,0124

-0,371

-0,224

0,8078

hmotnost obleku [kg]

Obrázek 8 Triko FUN-COM po ukončení testu Závěr Po ukončení každého testu byl testérům rozdán dotazník týkající se vlastností trička, který byl rozdělen do dvou částí a to před fyzickou aktivitou a po ní. Před testováním Subjektivní pocity testerů ohledně příjemnosti použitých textilií byly kladné, obě trička byla hodnocena jako příjemná. Vhodnost střihu u trika FUN-COM byl 225

rovněž hodnocen kladně. U trika GREY se objevily výhrady k příliš volnému výstřih u krku. Velikost modelu přitom odpovídala danému testérovi a triko mu na těle sedělo správně. Přesto byl střih tohoto trika hodnocen jako nevhodný. V otázce tělesného pocitu tepla bylo triko GREY označeno za neutrální zatímco FUN-COM za hřejivé. Po testování Při dotazu na příjemnost jednotlivých textilií byla opět obě trička hodnocena jako příjemná. Odpověď na otázku odvodu vlhkosti nám již dalo i porovnání hmotnosti nasáklé vody po ukončení testu. Jak lze vidět na Obrázku 9, triko FUNCOM odvedlo více vody než triko modelu GREY. Jen u jednoho z testérů tomu bylo naopak. Také z odpovědí jednotlivých testérů zřetelně vyplývá, že triko FUN-COM v této oblasti hodnotili lépe než triko GREY. Při dotazu na pocit tepelat bylo opět triko GREY převážně hodnoceno jako neutrální a FUN-COM jako hřejivé.

Obrázek 9 Hmotnost nasáklé vody v triku Z výsledků testů je zřejmé, že funkční prádlo FUN-COM bylo hodnoceno jako vhodnější pro použití při fyzické zátěži. Jeho vlastnosti více vyhovovaly testérům než základní model GREY, který při zpocení zasahujícího hasiče neodvede dostatečné množství potu, více se nasákne a přilne těsněji k tělu, což má za následek větší odvod tělesného tepla. Může proto při déletrvajícím zásahu dojít až k prochladnutí hasiče. Literatura [1] Vyhláška MV č. 255/1999 Sb., o technických podmínkách věcných prostředků požární ochrany, Praha: Ministerstvo vnitra, 1999. [2] Vyhláška MV č. 456/2006 Sb., o technických podmínkách věcných prostředků požární ochrany, Praha: Ministerstvo vnitra, 2006. [3] DEVA: Spodní prádlo [online]. 2009 [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: . [4] DEVA: Fireman Tiger [online]. 2009 [cit. 2009-07-01]. Dostupný z WWW: . 226

Studies on ignitability of different wood materials used in construction depending on method of ignition Waldemar Jaskółowski, Ph.D1; Piotr Borysiuk, Ph.D.2 1 The Main School of Fire Service, Słowackiego 52/54 Street, 01-629 Warsaw 2 Warsaw University of Life Sciences, Nowoursynowska 166 Street, 02-787 Warsaw Email: [email protected], [email protected] Abstract Studies on ignitability have been conducted for specimens of three groups of materials: domestic woods, particle boards, wood panels (13 materials total). Ignitability of materials has been studied in the cone calorimeter in horizontal position and in the special test set (small-scale technique) to study ignitability in vertical position. Specimens have been ignited by external heat flux with the addition of the flame (piloted ignition) and without the flame (ignition). The article compares research results. Key words ignitability, wood, particle board, floor panel Introduction Wood has been well known as a building material for a long time. At first it was used as structural elements in various buildings, and then in production of furniture. Although many years have passed and considerable progress in material engineering has been achieved, its utilisational value is not smaller, quite to the contrary. The scope of application of wood and its use keeps growing in both in Poland and globally. Among others this is undoubtedly due to the developments in the production technology of wood based boards and floor panels. Advantages of all products (goods) in which wood is used comprise in the first place a considerable accessibility of raw material, easy mechanical processing, low manufacturing costs (wood based boards) and aesthetic values. Yet apart from the obvious advantages those materials are also characterised by some shortcomings, which unquestionably include commonly understood inflammability. In many cases this trait limits the use of materials (products) in which wood is used in construction. Fire safety is one of the basic requirements that have to be met by building structures, especially those categorised as a hazard for humans. To meet requirements for fire safety in facilities, only those materials may be used, the fire properties of which limit the rate at which the fire environment is created. One of the crucial features that determine the appropriate fire safety level is ignitability, which directly affects the rate at which a fire environment is created. Properties of ignitability of materials used in the design buildings [1-3]. Ignitability of materials can be determined using e.g. LOI and 227

thermogravimetry [4]. A measure of ignitability may be the minimum thermal flux, which initiates the combustion reaction in fire conditions. Experimental Data The objective of experimental tests was to devise a comparison of ignitability of wood and wood based boards subjected to thermal radiation flux. The minimum intensity of thermal radiation, which leads to piloted ignition and ignition for samples laid vertically and horizontally towards the radiator, was adopted as a measure of inflammability. The tests comprised samples of natural wood, the species of which are very common in Poland (pine, oak), wood based products (particle board with and without laminate) and floor panels finished with local Polish wood (walnut, birch, ash wood, steamed oak) and exotic wood (badi, sapelle, merbau, bamboo and tali). The research comprised experimental tests conducted on two test sets at disposal of the Institute of Combustion and Fire Theory of the Main School of Fire Service in Warsaw. The first test series for samples laid horizontally was carried out with the use of a cone calorimeter (Fig. 1 and 2).

Fig.1. Cone calorimeter

Fig.2. The frame with sample

The tests were carried out on samples with dimensions of 100 mm x 100 mm x 10 mm (oak and pine), 100 mm x 100 mm x 18 mm (particle boards and laminated particle boards), 100 mm x 100 mm 9 mm (wooden panels). The tested material was mounted on a metal frame. The samples were affected by the external heat flux (infrared radiator) with and without a spark igniter. The second test series was carried out for samples arranged vertically. For this purpose use was made of a test stand presented on Fig. 3 and 4.

228

Fig.4. The infrared radiator with sample

Fig. 3. The test stand for samples arranged vertically

Similarly as in the first test series inflammation of the samples was initiated through piloted ignition and ignition. Thermal radiation lasted a maximum of 15 min. Minimum external heat flux were measured with an accuracy of 2,5 kW/2. During the tests recorded was a minimum intensity of the thermal radiation flux that causes ignition. Results Minimum intensity of thermal radiation flux that causes ignition are plotted in Figs. 5-8. In Figures 5 and 6 are presented results for samples laid horizontally and in Figures 7 and 8 are plotted results for samples laid vertically.

Fig. 5. Minimum external heat flux that causes ignition for samples laid horizontally and ignited by piloted ignition

Fig.6. Minimum external heat flux that causes ignition for samples laid horizontally and ignited by ignition 229

Fig. 7. Minimum external heat flux that causes ignition for samples laid vertically and ignited by piloted ignition

Fig.8. Minimum external heat flux that causes ignition for samples laid vertically and ignited by ignition

Conclusions The samples were subjected to thermal radiation, and for each of them determined were values of thermal flux, at which the phenomenon of piloted ignition and ignition takes place. The tests allowed determining the density of thermal radiation intensity needed to ignite the test samples. The performed flammability tests of Polish wood species, wood based panels and wood panels finished with domestic and exotic wood allow the conclusion that wood based products seem that the method in which samples are exposed in relation to the radiator and the type of ignition affect ignitability. Samples arranged vertically require a lower intensity of thermal radiation to ignition independently of the type of samples. A comparison of panels made of domestic wood and of exotic species did not indicate the existence of any differences in the minimum thermal radiation flux leading to ignition. It should be emphasised that ignition of panels of exotic wood took much longer.

230

References [1] HADJISOPHOCLEOUS G.V., BENICHOU N., Performance criteria used in fire safety design, Automation in Construction, Volume 8, Issue 4, April 1999. [2] SPEARPOINT M.J., QUINTIERE J.G., Predicting the piloted ignition of wood in the cone calorimeter using an integral model — effect of species, grain orientation and heat flux, Fire Safety Journal, Volume 36, Issue 4, June 2001. [3] MOGHTADERI B., NOVOZHILOV V., FLETCHER D.F., KENT J.H., A new correlation for bench-scale piloted ignition data of wood, Fire Safety Journal, Volume 29, Issue 1, July 1997. [4] LIODAKIS S., KAKARDAKIS T., TZORTZAKOU S. and TSAPARA V., How to measure the particle ignitability of forest species by TG and LOI, Thermochimica Acta, Volume 477, Issues 1-2, October 2008.

231

Poznatky z činnosti integrovaného záchranného systému v podmienkach Slovenskej republiky pplk. Mgr. et Mgr. Róbert Károlyi viceprezident Hasičského a záchranného zboru Slovenské republiky Ministerstvo vnútra Slovenskej republiky, Prezídium Hasičského a záchranného zboru, Drieňová ulica č. 22, 826 86 Bratislava 29 E-mail: [email protected] Abstrakt Autor popisuje legislatívnu stránku Integrovaného záchranného systému v Slovenskej republike, jej začiatky, vývoj, súčasný stav a možný vývoj obsiahnutý v plánovacích dokumentoch. Ďalej popisuje problémy ale aj dosiahnuté výsledky v rámci budovania Integrovaného záchranného systému v Slovenskej republike. Text je doplnený o grafické prílohy. Kľúčové slová Slovensko, integrovaný usporiadanie, ďalší vývoj

záchranný

systém,

legislatíva,

organizačné

Namiesto úvodu Poskytovanie neodkladnej pomoci pri ohrození života alebo zdravia osôb alebo majetku je verejným záujmom, ktoré je zaručené Ústavou Slovenskej republiky. Z hľadiska vývoja záchranárskych služieb a činností na území Slovenskej republiky má viac ako 150 ročnú tradíciu požiarna ochrana, ktorá bola v mestách tvorená z profesionálnych požiarnikov (hasičov). Na obciach boli tvorené požiarne jednotky na báze dobrovoľnosti. V povojnovom období bola problematika požiarnej ochrany upravená zákonom č. 62/1950 Ú. v. o požiarnej ochrane a hasičstve a zákonom č. 18/1958 Zb. o požiarnej ochrane. Ďalším dôležitým medzníkom bola právna úprava štruktúry jednotiek požiarnej ochrany tvorená podľa zákona SNR č. 126/1985 Zb. o požiarnej ochrane v znení neskorších predpisov. V súčasnosti je ním zákon NR SR č. 315/2001 Z.z. o Hasičskom a záchrannom zbore v znení neskorších predpisov. Na účely zabezpečenia zdravotnej starostlivosti zameranej na záchranu osôb, ktoré sa ocitli v stave náhleho ohrozenia života alebo zdravia boli Ministerstvom zdravotníctva Slovenskej republiky pôvodne zriadené lekárska služba prvej pomoci a záchranná služba. Vznik záchrannej zdravotnej služby v rezorte zdravotníctva bol ustanovený vo Vestníku Ministerstva zdravotníctva Slovenskej socialistickej republiky č. 49/1972 Zb., ktorým boli vydané „Zásady pre zriaďovanie staníc záchrannej služby“. Sieť pracovísk záchrannej zdravotnej služby vznikala postupne od roku 1972 ako súčasť oddelení anestéziológie a resuscitácie. Od roku 1992 sa tieto pracoviská postupne konfigurujú ako samostatné oddelenia nemocníc s poliklinikami alebo 232

ako samostatné právnické osoby riadené Ministerstvom zdravotníctva Slovenskej republiky. Ďalšou úpravou pôsobnosti záchrannej zdravotníckej služby bol zákon Národnej rady Slovenskej republiky č. 277/1994 Z. z. o zdravotnej starostlivosti v znení neskorších predpisov. V súčasnosti je ním zákon NR SR č. 579/2004 Z.z. o záchrannej zdravotnej službe. [1] Nezastupiteľné postavenie má Policajný zbor v oblasti vnútorného poriadku a bezpečnosti, na základe čoho je možné najvšeobecnejšie vymedziť jeho pôsobnosť tak, že zahŕňa spoločenské vzťahy pri ochrane spoločnosti a jednotlivých osôb pred nebezpečenstvom, ktoré narúša bezpečnosť štátu, jeho inštitúcií a jeho demokratický poriadok, život a zdravie osôb, základné práva a slobody a česť jednotlivca, majetok, životné prostredie a verejný poriadok. V priebehu minulého storočia tiež prešiel podstatnými zmenami a legislatívnymi úpravami od zákona č. 299/1920 Sb. o četnictvu, cez zákony č. 149/1947 Sb. o národní bezpečnosti, č. 286/1948 Zb. o národnej bezpečnosti, zákony č. 70/1965 Zb. a č. 40/1974 Zb. o Zbore národnej bezpečnosti k zákonu SNR č. 204/1991 Zb. o Policajnom zbore Slovenskej republiky až k súčasne platnej právnej úprave zákona NR SR č. 171/1993 Z.z. o Policajnom zbore. Horské záchranné organizácie na území Slovenska ako dobrovoľné spolky začali vznikať v sedemdesiatych rokoch 19. storočia. Rozvoj turistiky si vyžiadal, že v roku 1954 vznikla celoštátna, profesionálna horská služba zastrešená Štátnym výborom pre telesnú výchovu a šport. V neskoršej dobe na Slovensku pôsobia Horská služba TANAP-u v rezorte Ministerstva pôdohospodárstva Slovenskej republiky a Horská služba na Slovensku v rezorte Ministerstva školstva Slovenskej republiky. V súčasnosti je zriadenie, postavenie a úlohy Horskej záchrannej služby upravené v zákone č. 544/2002 Z.z. o Horskej záchrannej službe. Banská záchranná služba datuje svoj počiatok od roku 1959, kedy bola listinou povereníka miestnych palív a naftového priemyslu č. j. 2146/1959 ako samostatná účelová organizácia zriadená Hlavná banská záchranná stanica. Organizačne je včlenená do Hornonitrianskych baní Prievidza a.s. s pôsobnosťou pre všetky organizácie vykonávajúce banskú činnosť a činnosť banským spôsobom v rámci celej Slovenskej republiky. Medzi jej hlavné úlohy patria rýchle a účinné zásahy na záchranu ľudských životov a majetku pri závažných prevádzkových nehodách vrátane poskytovania prvej pomoci v podzemí, čo upravené v súčasne platnej vyhláške Slovenského banského úradu č. 69/1988 Zb. o banskej záchrannej službe. Ďalšou oblasťou, ktorá sa zaoberá záchranárskymi službami a činnosťami je civilná ochrana, ktorá sa začala ako systém organizovane vytvárať v polovici tridsiatych rokov 20. storočia ako civilná protiletecká ochrana – CPO. Zákonnú zodpovednosť zabezpečovať civilnú protileteckú ochranu prostredníctvom štátnych orgánov vymedzoval zákon č. 82/1935 Sb. z. o ochrane a obrane proti leteckým útokom. V povojnovom období malo pre vývoj civilnej obrany rozhodujúci význam vládne uznesenie z 13. júla 1951 o základných úlohách a povinnostiach civilnej obrany na území ČSR. V období od vzniku civilnej obrany až do osemdesiatych rokov bolo poskytovanie pomoci pri ohrození života alebo zdravia osôb alebo 233

majetku zamerané na obdobie vojnového konfliktu. Zmenou koncepcie sa ťažisko činnosti civilnej obrany presunulo na ochranu obyvateľstva pred následkami živelných pohrôm, havárií a katastrof, čo sa prejavilo aj v zmene jej názvu na civilnú ochranu. V súčasnej dobe je úlohou civilnej ochrany účinná ochrana života, zdravia a majetku pred následkami mimoriadnych udalostí čo je upravené zákonom Národnej rady Slovenskej republiky č. 42/1994 Z. z. o civilnej ochrane obyvateľstva v znení neskorších predpisov. [1] Nezanedbateľná je úprava ochrany životov, zdravia a majetku osôb aj v ďalších právnych predpisoch ako sú napr. zákon č. 321/2002 Z. z. o ozbrojených silách Slovenskej republiky, kde sú upravené úlohy a použitie ozbrojených síl, úlohy a postavenie orgánov životné prostredia je upravené v zákone č. 666/2004 Z.z. o ochrane pred povodňami, ochranu pred nákazami a inými hromadnými ochoreniami zvierat upravuje zákon č. 337/1998 Z. z. o veterinárnej starostlivosti, opatrenia zamerané na ochranu obyvateľstva v prípadoch havárií jadrových zariadení rieši zákon č. 541/2004 Z.z. o mierovom využívaní jadrovej energie (atómový zákon), v oblasti poskytovania humanitárnej pomoci, prípravy záchranných tímov alebo poskytovania pomoci v prípade mimoriadnej udalosti plní úlohy aj Slovenský Červený kríž podľa zákona č. 460/2007 Z.z. o Slovenskom Červenom kríži a ochrane znaku a názvu Červeného kríža. Uvedené právne predpisy riešia problematiku poskytovania neodkladnej pomoci pri ohrození života alebo zdravia osôb alebo majetku len z pohľadu potrieb jednotlivých subjektov, ktoré zabezpečujú konkrétnu záchrannú činnosť. Žiadny z nich však komplexne nerieši koordináciu a vzájomné vzťahy medzi záchranárskymi subjektmi pri poskytovaní neodkladnej pomoci, ak ide o prípady kde je nevyhnutný zásah viacerých záchranárskych subjektov. Obdobne nie je zákonom upravená ani jednotná informačná sieť pre činnosť záchranárskych subjektov. Tieto dôvody viedli k vypracovaniu zákona o integrovanom záchrannom systéme (ďalej len IZS), čím sa vytvorili legislatívne podmienky na vybudovanie štruktúr uvedeného systému a zabezpečovanie koordinovanej činnosti záchranných zložiek a iných právnických osôb a fyzických osôb pri záchrane života, poskytovaní nevyhnutnej pomoci pri ohrození zdravia alebo záchrane majetku. Ďalším dôvodom bola úprava poskytovania vecných prostriedkov a osobnej účasti a úhrada výdavkov pri poskytovaní pomoci zložkám IZS. V neposlednom rade išlo aj o zosúladenie národnej legislatívy s právnou úpravou Európskej únie. V konečnom dôsledku išlo o systémovú zmenu v poskytovaní pomoci v tiesni záchrannými zložkami, ktorá spočívala v prechode od partikulárneho pôsobenia záchranných zložiek ku koordinovanému. V práve Európskej únie je problematika súvisiaca s poskytovaním pomoci pri záchrane života, zdravia alebo majetku upravená najmä v týchto dokumentoch: Zmluva o založení Európskeho spoločenstva podpísaná dňa 25. marca 1957 a Zmluva o Európskej únii podpísaná dňa 7. februára 1992 v znení Amsterdamskej zmluvy podpísanej dňa 2. októbra 1997, ktorá nadobudla účinnosť dňom 1. mája 1999 a Protokolmi k Zmluve o Európskej únii a k Zmluve o založení Európskeho 234

spoločenstva „ Protokol o začlenení Schengenského systému do rámca Európskej únie“. Európska dohoda o pridružení medzi Slovenskou republikou a Európskymi spoločenstvami a ich členskými štátmi (čl. 70 a 80) podpísaná v Luxemburgu 4. októbra 1993 Rozhodnutie Rady Európskej únie 91/396/EEC z 29. júla 1991 o zavedení jednotného európskeho čísla na tiesňové volania a Smernice Európskeho parlamentu a Rady 2002/22/ES zo 7. marca 2002 o univerzálnej službe a právach užívateľov týkajúcich sa elektronických komunikačných sietí a služieb (smernica univerzálnej služby). Rozhodnutie Európskeho parlamentu a Rady 1999/372úES zo dňa 8. februára 1999 o prijatí programu Spoločenstva na predchádzanie zranení v rámci opatrení v oblasti zdravia obyvateľstva (na roky 1999 až 2003). Uznesenie Rady a zástupcov vlád členských štátov 490Y1214(02) zo dňa 23. novembra 1990 o prehĺbení vzájomnej pomoci medzi členskými štátmi v prípade prírodnej alebo človekom spôsobenej katastrofy. Uznesenie Rady a zástupcov vlád členských štátov 491Y0727 (01) zo dňa 8. júla 1991 o prehĺbení vzájomnej pomoci medzi členskými štátmi v prípade prírodnej alebo technologickej katastrofy. Problematika obsiahnutá v návrhu legislatívneho zámeru z roku 2000 zákona o IZS patrila medzi prioritné oblasti aproximácie práva uvedené v čl. 70 Európskej dohody o pridružení a nepriamo súvisela s prioritami odporúčanými v Bielej knihe Komisie Európskych spoločenstiev (sekcia 4/III. - sociálne záležitosti - bezpečnosť a ochrana zdravia pri práci, ďalej v sekcii 8/II. životné prostredie - ochrana pred žiarením). [1] Zákon o IZS Zákon č. 129/2002 Z.z. o IZS, ktorý nadobudol účinnosť dňom 1. júla 2002 upravuje organizáciu IZS, pôsobnosť a úlohy orgánov štátnej správy a záchranných zložiek v rámci IZS, práva a povinnosti obcí a iných právnických osôb, fyzických osôb oprávnených na podnikanie a ostatných fyzických osôb pri koordinácii činností súvisiacich s poskytovaním pomoci, ak je bezprostredne ohrozený život, zdravie, majetok alebo životné prostredie. IZS je definovaný ako koordinovaný postup jeho zložiek pri zabezpečovaní ich pripravenosti a pri vykonávaní činností a opatrení súvisiacich s poskytovaním pomoci v tiesni. Tiesňou sa rozumie stav, pri ktorom je bezprostredne ohrozený život, zdravie, majetok alebo životné prostredie a postihnutý je odkázaný na poskytnutie pomoci. [2] Okrem Ministerstva vnútra SR, Ministerstva zdravotníctva SR a obvodných úradov v sídle kraja ( niekdajšie krajské úrady) v organizácii IZS sú zaradené aj záchranné zložky a útvary Policajného zboru. Záchranné zložky sa delia na základné a ostatné. Útvary Policajného zboru pôvodne patrili medzi základné záchranné zložky ale od 1. 2. 2006 majú osobitné postavenie. 235

Medzi základné záchranné zložky patria: a) Hasičský a záchranný zbor, b) poskytovatelia záchrannej zdravotnej služby, c) kontrolné chemické laboratóriá civilnej ochrany, d) Horská záchranná služba, e) Banská záchranná služba. [2] Uvedené zložky poskytujú bezodkladne odbornú, zdravotnú, technickú a ďalšiu potrebnú pomoc v tiesni na základe pokynu koordinačného strediska alebo svojho operačného strediska tiesňového volania. Pôsobením základných záchranných zložiek v integrovanom záchrannom systéme nie je dotknuté ich postavenie a úlohy ustanovené osobitnými právnymi predpismi. Medzi ostatné záchranné zložky patria: a) Armáda Slovenskej republiky, (v súčasnosti „Ozbrojené sily SR“) b) obecné (mestské) hasičské zbory, c) závodné hasičské útvary, d) závodné hasičské zbory, e) pracoviská vykonávajúce štátny dozor alebo činnosti podľa osobitných predpisov, f) jednotky civilnej ochrany, g) obecná polícia, h) útvary Železničnej polície, i) Slovenský Červený kríž, j) iné právnické osoby a fyzické osoby, ktorých predmetom činnosti je poskytovanie pomoci pri ochrane života, zdravia a majetku. Tieto zložky poskytujú odbornú, zdravotnú, technickú a ďalšiu potrebnú pomoc v tiesni na základe vyzvania koordinačným strediskom alebo operačným strediskom tiesňového volania alebo na základe pokynu svojho dispečerského pracoviska. Útvary Policajného zboru sa podieľajú na poskytovaní bezodkladnej pomoci v tiesni v rozsahu úloh Policajného zboru na základe pokynu operačného strediska Policajného zboru. [2] Usporiadanie IZS je postavené na krajskom princípe. Koordinačné strediská, základné záchranné zložky a vytypované ostatné záchranné zložky tvoria štruktúru IZS. Na území každého kraja v určených zásahových obvodoch pôsobí najmä Hasičský a záchranný zbor, záchranná zdravotná služba a Policajný zbor. Kontrolné chemické laboratóriá civilnej ochrany, Banská záchranná služba, Horská záchranná služba a Letecká zdravotná záchranná služba vykonávajú svoju činnosť spravidla na území tých krajov, do ktorých zasahuje vymedzenie ich pôsobnosti alebo ich zásahový obvod. Začlenenie základných záchranných zložiek do štruktúry IZS je 236

realizované bez zásahu do ich súčasného štrukturálneho usporiadania. Schematické znázornenie štruktúry IZS je uvedené na obrázku č. 1. [3] Operačné stredisko tiesňového volania zriaďuje základná záchranná zložka. Úlohy operačného strediska tiesňového volania pre kontrolné chemické laboratóriá plní Ministerstvo vnútra SR. Obvodný úrad v sídle kraja koordinuje a metodicky riadi plnenie úloh na úseku IZS na území kraja. Na tieto účely okrem iného zriaďuje koordinačné stredisko, ktoré je základným a integrujúcim prvkom komunikačnej a informačnej infraštruktúry a ktoré zabezpečuje medzi iným aj príjem tiesňového volania na linke tiesňového volania 112. Môže vydať pokyn príslušnej základnej záchrannej zložke na vykonanie zásahu, vyzvať niektorú z ostatných záchranných zložiek na vykonanie zásahu alebo tiesňové volanie presmerovať na príslušné operačné stredisko tiesňového volania, dispečerské pracovisko alebo operačné stredisko Policajného zboru. Príjem tiesňového volania v Slovenskej republike je v súčasnej dobe uskutočňovaný prostredníctvom verejnej telefónnej siete na čísla tiesňového volania 150 pre Hasičský a záchranný zbor, 155 pre záchrannú zdravotnú službu, 158 pre Policajný zbor a na jednotnom európskom tiesňovom telefónnom čísle E 112 na koordinačných strediskách. Schematické znázornenie komunikačnej a informačnej infraštruktúry IZS je na obrázku č. 2. [3] Zriadenie linky tiesňového volania 112 bolo koncipované tak, aby bol zabezpečený nepretržitý príjem tiesňového volania z územia príslušného kraja. Naďalej zostáva zachovaný príjem tiesňového volania na ostatných číslach tiesňového volania. Nepretržitý výkon činnosti koordinačného strediska zabezpečujú operátori, ktorými sú zástupcovia obvodného úradu v sídle kraja, ministerstva zdravotníctva a Hasičského a záchranného zboru a pri ohrození alebo krízovej situácii aj zástupca Policajného zboru, ak o to obvodný úrad v sídle kraja požiada. Schematické znázornenie koordinačného strediska je na obrázku č.3. [3] Z hľadiska zálohovania a zabezpečenia nepretržitého výkonu činností koordinačných stredísk je nevyhnutné, aby sa mohli vzájomne podporovať v prípade výpadku niektorého z nich. Na tento účel bola navrhnutá konfigurácia spárovaných koordinačných stredísk, ktoré sa budú môcť v prípade potreby vzájomne podporovať. Návrh riešenia spárovaných koordinačných stredísk je uvedený na obrázku č. 4. [3] Prax ale ukazuje, že z hľadiska lepšieho dopravného spojenia budú páry krajov vytvorené odlišne; napr. Trenčín - Žilinou a Banskú Bystricu - Nitrou.) Dispečerské pracoviská operátorov sú koncipované tak, aby umožňovali v jednej logickej časti príjem a spracovanie tiesňového volania, v druhej logickej časti aktívne vyhľadávanie, sledovanie a koordináciu síl a prostriedkov záchranných zložiek pre poskytovanie pomoci v tiesni.

237

Koordinovanie a metodické riadenie IZS obvodnými úradmi v sídle kraja, zabezpečovanie nepretržitého výkonu činností koordinačného strediska operátormi zo zástupcov obvodného úradu v sídle kraja, ministerstva zdravotníctva a Hasičského a záchranného zboru ako aj koncepcia dispečerské pracoviská operátorov sa výrazne líšia v prístupe k IZS v porovnaní s Českou republikou, kde prvé dve oblasti zabezpečuje Hasičský záchranný sbor ČR a tretiu oblasť majú procesne aj personálne oddelenú! Riadenie a koordináciu činností záchranných zložiek IZS na mieste zásahu vykonáva veliteľ zásahu z Hasičského a záchranného zboru. V horských oblastiach pri záchrannej činnosti ich vykonáva vedúci zásahu z Horskej záchrannej služby. Ak nezasahuje Hasičský záchranný zbor, na mieste zásahu riadi a koordinuje činnosť záchranných zložiek IZS veliteľ alebo vedúci jednotky tej záchrannej zložky, ktorého určí príslušné koordinačné stredisko tzv. oprávnená osoba, v prípade pátrania po lietadlách alebo poskytovania pomoci pri leteckej nehode orgán zodpovedný za pátranie po lietadlách a záchranu ľudských životov. Veliteľ zásahu alebo oprávnená osoba nezasahuje do odborných činností iných záchranných zložiek IZS. [2] Pre úplnosť je nutné uviesť, že vytvorenie technických podmienok na zabezpečovanie hlasového a dátového prenosu informácií verejnou telekomunikačnou sieťou a telekomunikačnými prostriedkami medzi operačnými strediskami tiesňového volania bola úloha pre zriaďovateľov základných záchranných zložiek do 30. júna 2003. Vybudovanie koordinačných stredísk mali zabezpečiť krajské úrady (súčasné obvodné úrady v sídle kraja) do 30. júna 2007. Zriadenie linky tiesňového volania 112 a jej prevádzku pre koordinačné stredisko alebo operačné stredisko tiesňového volania, ktoré plní úlohy koordinačného strediska, mal zabezpečiť telekomunikačný úrad a poskytovateľ verejnej telekomunikačnej služby od 1. júla 2003. Ďalej mali za úlohu základné záchranné zložky zabezpečiť do 30. júna 2007 doplnenie označenia cestných vozidiel o symbol SOS 112 červenej farby alebo bielej farby, ak je farba karosérie červená. Koncepcia organizácie a rozvoja IZS Na realizáciu jednotlivých ustanovení zákona č. 129/2002 Z.z. o IZS a v súlade s ním boli spracované koncepcie organizácie a rozvoja IZS do roku 2007 a do roku 2010. Za obdobie realizácie koncepcie organizácie a rozvoja IZS od nadobudnutia účinnosti zákona do roku 2007 bolo dosiahnuté: a) zriadenie koordinačných stredísk na báze operačných stredísk civilnej ochrany odborov krízového riadenia obvodných úradov v sídle kraja, b) zriadenie linky tiesňového volania 112, vrátane jej technologického vybavenia umožňujúceho príjem, vyhodnotenie a presmerovanie tiesňového volania operátorom koordinačného strediska, 238

c) vytvorenie základov spojovacieho prostredia pre prenos verbálnych informácií využívaním najmä prenosového prostredia integrovanej digitálnej telekomunikačnej siete ministerstva, d) personálne zabezpečenie činnosti koordinačného strediska operátormi z radov zamestnancov obvodných úradov v sídle kraja a obvodných úradov. Negatíva súvisiace s budovaním IZS v uvedenom období sú najmä: a) neúplné technické vybavenie koordinačných stredísk a operačných stredísk jednotným softvérom, čo neumožňuje v plnom rozsahu zabezpečovanie koordinácie činností záchranných zložiek pri poskytovaní pomoci v tiesni, b) nedoriešená lokalizácia volajúceho na linku tiesňového volania 112. (Napriek ďalšiemu technologickému rozvoju sú dodnes evidované problémy s presnou lokalizáciou volajúceho.) Z hľadiska prevádzky linky tiesňového volania 112 a činnosti koordinačného strediska bolo negatívne hodnotené: a) zdĺhavé vybavovanie tiesňového volania prostredníctvom linky tiesňového volania 112 a pomalý prenos informácií súvisiacich s výkonnom činností záchranných zložiek pri poskytovaní pomoci v tiesni spôsobené chýbajúcou automatizovanou podporou riadenia a spracovania informácií a ich dátový prenos k výkonným zložkám, b) vysoký podiel neoprávnených volaní (95 až 97%) z celkového počtu prijatých volaní na linku tiesňového volania 112, c) nevymáhanie pokút obvodnými úradmi v sídle kraja za priestupky súvisiace s neoprávnenými volaniami na linku tiesňového volania 112, d) nedostatočná odborná jazyková príprava operátorov. [3] Pre obdobie od roku 2007 do roku 2010 bolo v koncepcii organizácie a rozvoja IZS hlavným cieľom dosiahnuť vyššiu kvalitu a rýchlejšiu odozvu pri vybavovaní tiesňového volania, a tým aj pružnejšiu reakciu záchranných zložiek na vzniknutú situáciu. Súbežne so zvýšením prenosových rýchlostí, objemu dát a informácií sa navrhuje, aby bolo možné aj zavedenie globálneho pozičného systému (Global position system – GPS), ako aj možnosti využívania video - prenosu aktuálnej situácie na mieste zásahu. V súvislosti so skvalitňovaním automatického systému podpory riadenia a prenosu informácií sa navrhuje zavedenie systému eCall, celoeurópskeho palubného tiesňového volania. Podporu riadenia a koordinácie činnosti záchranných zložiek na mieste zásahu sa pre štáby zriaďované veliteľom zásahu navrhuje riešiť mobilným dispečerským pracoviskom operátora, ktoré umožní veliteľovi zásahu vstupovanie do externých databáz, vyžadovanie ďalších síl a prostriedkov záchranných zložiek a iných podporných činností a efektívnejšiu koordináciu činností záchranných zložiek na mieste zásahu. Mobilné dispečerské pracovisko operátora umožní priamu komunikáciu veliteľa zásahu s krízovým štábom kraja, ako aj zvýšenie operačnej schopnosti záchranných zložiek. Zároveň v období riešenia mimoriadnej situácie odbremení nadriadené koordinačné stredisko, čo 239

vytvorí lepšie podmienky pre jeho výkon v štandardných činnostiach. Do roku 2010 sa navrhuje aj rozšírenie činností koordinačného strediska smerom ku kontinuálnemu monitorovaniu prepráv nebezpečných látok na území Slovenskej republiky, ktoré v súčasnej dobe rieši Výskumný ústav dopravný v Žiline. Ďalej sa predpokladá, že technické zázemie koordinačného strediska umožní aj využívanie ďalších služieb, napríklad psychologickej služby, poradenskej služby pri ohrození života a zdravia alebo iných stresových situácií, informačnej služby pre obyvateľstvo pri vzniku krízových situácií alebo mimoriadnych udalostí. [3] Namiesto záveru Z dôvodu potreby riešenia problémov avizovaných koordinačnými strediskami IZS, operačnými strediskami záchranných zložiek a samotnými záchrannými zložkami IZS pri aplikácii zákona o IZS, právnych predpisov na úseku civilnej ochrany, krízového riadenia a hospodárskej mobilizácie, právnych predpisov upravujúcich činnosť záchranných zložiek a používanie elektronických komunikácií ako aj „Koncepcie organizácie a rozvoja IZS do roku 2010“ schválenej uznesením vlády Slovenskej republiky č. 103 z 8. februára 2006 bol predložený vláde SR na schválenie návrh štatútu, personálneho zabezpečenia a organizačného riešenia funkcie splnomocnenca vlády SR pre IZS na úrovni štátneho tajomníka Ministerstva vnútra SR, ktorý bude mať postavenie koordinačného, poradného a odborného orgánu vlády. Splnomocnenec bude zodpovedný za výkon svojej funkcie vláde. Činnosť splnomocnenca bude riadiť predseda vlády. Vzhľadom na komplexnosť, rozsiahlosť, rôznorodosť, akútnosť a závažnosť problémov a úloh, ktoré je potrebné riešiť na úseku IZS, civilnej ochrany, krízového riadenia, hospodárskej mobilizácie a elektronických komunikácií (organizačno-inštitucionálna infraštruktúra, personálne zabezpečenie, vzdelávanie a výcvik operátorov a záchranných zložiek, financovanie projektov a rozvojových projektov typu e-call, zabezpečovanie príjmu, vyhodnocovania a realizácie odozvy na tiesňové volania obyvateľov, dokumentácia prevádzkových dát automatickej podpory systému riadenia, plány integrovanej odozvy na pomoc v tiesni, pri vzniku udalosti alebo mimoriadnej udalosti, informačno-komunikačná infraštruktúra a technické zabezpečenie, komunikačná stratégia, informačná kampaň, propagačná a osvetová činnosť, terminológia, legislatíva a právne vzťahy a medzinárodná spolupráca) a množstvo väzieb medzi orgánmi a inštitúciami s pôsobnosťou na úseku IZS, civilnej ochrany, krízového riadenia, hospodárskej mobilizácie a elektronických komunikácií navyše rôznej právnej povahy, pôjde podľa návrhu štatútu o projektové riadenie s prvkami procesného riadenia prostredníctvom jeho poradných orgánov. Organizačná štruktúra poradných orgánov splnomocnenca vlády SR pre IZS je uvedená na obrázku č. 5. [4]

240

Splnomocnenec bude okrem iného zabezpečovať plnenie a realizáciu úloh súvisiacich s: 1. vybudovaním organizačno-inštitucionálnej infraštruktúry IZS vrátane dislokácie zložiek IZS a ich zásahových obvodov, 2. vybudovaním personálneho zabezpečenia, systému vzdelávania a výcviku na účely plnenia úloh na úseku IZS a systémov hodnotenia kvality, 3. vypracovaním schémy, spôsobov a zdrojov financovania projektov pre budovanie a rozvoj IZS, 4. vypracovaním zásad, metód, postupov a spôsobov zabezpečovania príjmu, vyhodnocovania a realizácie odozvy na tiesňové volanie vrátane tvorby a aktualizácie dokumentácie prevádzkových dát automatizovaného systému podpory riadenia, 5. vypracovaním zásad, metód a postupov koordinácie záchranných zložiek pri spoločnom zásahu a vypracovaním a aktualizáciou plánov integrovanej odozvy na pomoc v tiesni, pri vzniku udalosti alebo mimoriadnej udalosti vrátane tvorby systému riadenia mimoriadnych udalostí a tvorby systémov hodnotenia kvality, 6. tvorbou a aktualizáciou indexov udalostí a dokumentácie IZS, 7. vybudovaním informačno-komunikačnej infraštruktúry a technickým zabezpečením IZS, 8. vypracovaním komunikačnej stratégie a realizáciou informačnej kampane, propagácie a osvetovej činnosti IZS, 9. vypracovaním a realizáciou stratégie zapojenia sa Slovenskej republiky do medzinárodných štruktúr a platforiem pôsobiacich v oblasti IZS, krízového riadenia a civilnej ochrany obyvateľstva formou aktívneho pôsobenia Slovenskej republiky a využívania zdrojov a know-how v rámci týchto strategických partnerstiev, 10.vypracovaním analýzy procesov IZS, 11.vypracovaním SWOT analýzy, 12.vypracovaním koncepcie organizácie, fungovania a rozvoja IZS v rokoch 2010 až 2015, 13.akčného plánu Slovenskej republiky pre IZS na roky 2010 – 2015, 14.vypracovaním multilingválneho terminologického slovníka IZS, krízového riadenia a civilnej ochrany obyvateľstva, 15.koordináciou prác na vypracovaní návrhu zákona o IZS a o zmene a doplnení niektorých zákonov vrátane návrhov vykonávacích právnych predpisov, 16.koordináciou prác na revízii medzinárodnej zmluvnej základne Slovenskej republiky primárne so susediacimi štátmi a v ďalšej etape aj s ostatnými štátmi Európy a sveta s textami nových zmlúv o cezhraničnej spolupráci pri krízových situáciách ev. textami, ktorými sa budú meniť platné bilaterálne zmluvy o vzájomnej pomoci pri katastrofách. [4] 241

Prílohy

Obrázok č. 1

242

Obrázok č. 2

Obrázok č. 3

243

Obrázok č. 4 Literatúra [1] Legislatívny zámer zákona o integrovanom záchrannom systéme, júl 2000 [2] Zákon Národnej rady Slovenskej republiky č. 129/2002 Z.z. o integrovanom záchrannom systéme v znení neskorších predpisov, [3] Koncepcia organizácie a rozvoja integrovaného záchranného systému do roku 2010, schválená uznesením vlády Slovenskej republiky č. 103 z 8. Februára 2006, [4] Návrh štatútu splnomocnenca vlády Slovenskej republiky pre integrovaný záchranný systém, júl 2009

244

Obrázok č. 5

245

Možné riziko výskytu uhlíkatých nanočástic v pevných produktech hoření Ing. Karel Klouda, CSc., M.B.A. Státní úřad pro jadernou bezpečnost, Senovážné náměstí 9, Praha 1 E-mail: [email protected] Abstrakt Příspěvek popisuje obecné a jedinečné vlastnosti nanočástic. Rozvoj instrumentální analýzy v posledních letech umožnil identifikovat uhlíkaté nanočástice (např. fullereny) vznikajících v sazích při požárech dřeva a řady dalších organických látek. Další část příspěvku popisuje charakteristické vlastnosti fullerenu C60 a diskutuje názory na jeho biologické a toxické vlastnosti. Klíčová slova nanotechnologie, nanočástice, saze, fulleren, toxicita Úvod Nanočástice jsou tuhé látky, u kterých je alespoň jeden rozměr menší než 100 nm [1]. Nanočástice mohou být izometrické (všechny tři rozměry pod 100 nm), mohou mít tvar vlásečnice (dva rozměry pod 100 nm) a jemného filtru (jeden rozměr pod 100 nm). Vědní obor, který pracuje s nanočásticemi (nanosloučeninami) je nanotechnologie, což je vlastně věda, která soustřeďuje klasické vědní obory jako je fyzika, kvantová mechanika, chemie, biochemie, elektronika apod. Zjednodušený princip odlišného chování nanočástic spočívá v tom, že fyzikálně chemické vlastnosti pevných látek nejsou stejné uvnitř materiálu a na jeho povrchu. Při zmenšení částic daného materiálu pod 100 nm začínají fyzikálně chemické vlastnosti povrchu převládat nad vlastnostmi daného materiálu a částice se začne chovat, jako by celá byla tvořená jen povrchem. Jeden z nejvýraznějších jevů tohoto procesu je silné zvýšení chemické reaktivity, a tím se předpokládá přímá úměra i vůči toxicitě. Nanočástice se nacházejí v přírodě vedle nás od nepaměti (horský vzduch 3 10 / cm3 částic). Další druh nanočástic vzniká spalováním (požáry, tepelné elektrárny, motorové zplodiny apod.) a poslední, tzv. ing. – nanočástice, vznikají cíleně v laboratořích či ve výrobě. Nanočástice našly uplatnění již v době, kdy uživatelé neznali jejich podstatu. Jako příklady můžeme uvést:

246

• Skláři přidávali prášky z kovů nanorozměrů – viz unikátní Lykurgovy poháry ze 4. stol.n.l. • Lesklá glazurovaná keramika ze 13. – 16. století. • Glazury renesanční keramiky (Cu a Ag). • Koloidní roztoky. • Výroba sazí. • Chemická katalýza (kovové a keramické látky nanorozměrů či a nanopóry – zeolity). • Metalurgie (např. klastry Cu). Důležitý faktor, který přispěl k rozvoji nanotechnologií, ale hlavně k identifikaci nanočástic, byla nová technika1. Jedná se o vynález a uvedení do průmyslové výroby elektronových mikroskopů2 v 80. - 90. letech 20. století. Tím bylo umožněno spatřit a identifikovat trojrozměrnou strukturu těchto látek. Pomocí této techniky spojené s dalšími doplňujícími technikami instrumentální analýzy se podařilo identifikovat a prokázat originální strukturu „nově“ objevené modifikace uhlíku – fullerenu. V příspěvku bude popsán způsob objevu nanočástice uhlíku a zároveň jeho nové modifikace – fullerenů a jeho, v závislosti na nových měřicích technikách, následná identifikace ve spalinách. Popíšeme základní chemické vlastnosti fullerenů včetně publikovaných údajů o jeho toxicitě. Nevyhneme se v obecné rovině problematice nových rizik nanosloučenin, a to ve vazbě na životní prostředí. V závěru vzpomeneme některé sociální, etické, právní a kulturní aspekty spojené s nanotechnologiemi (ambivalence nanotechnologií). Fullereny – nanosloučenina Identifikace, „objevení“ fullerenů Uhlík je základní prvek organických sloučenin, u kterého byly známy dvě alotropické formy - grafit a diamant. V roce 1985 byla objevena třetí modifikace uhlíku (R. E. Smalley a R. F. Curl – američtí profesoři a britský profesor H. W. Kroto, v r. 1996 jim byla udělena Nobelova cena za chemii), což jsou obří molekuly složené z více než dvaceti atomů uhlíku umístěných ve vrcholech různých mnohostěnů, více či méně kulovitých tvarů. Tyto molekulární útvary dostaly název fullereny na památku 1 2

Nanočástice je svými rozměry pod hranicí optického rozlišení. Např. skenovací mikroskop, ten využívá tzv. tunelový efekt (STM Scanning Tunelling Microscopy) a mikroskop atomových sil (AFM Atomic Force Microscopy). Tyto mikroskopy mají mechanickou a elektrickou část. Povrch vzorku se zkoumá tenkým hrotem – sondou tvořenou pyramidně uspořádanými atomy Si nebo W. Mezi sondu a vzorek se vloží nízké napětí. Podle vodivosti vzorku se hrot pohybuje nad vzorkem či po jeho povrchu. Generuje se tzv. tunelový proud.

247

známého amerického architekta R. B. Fullera (podobnost se skeletem geodetických domů navržených u příležitosti Světové výstavy v Montrealu 1967). Původní příprava, a tím jejich objev, probíhala vypařováním grafitových elektrod v prostředí He, kondenzací získaných sazí a následnou extrakcí fullerenů v organickém rozpouštědle. Kromě hlavního produktu fullerenů C60 se získají i fulleren C70 a vyšší, např. C76, C78, C84, ale i nestálé s nižším množstvím atomů uhlíku. Celosvětově spuštěná lavina nejrůznějších experimentů s fullereny a jeho deriváty si vynutila najít průmyslovější způsob jeho výroby než vypařováním z grafitových elektrod. Tím následně vznikly výrobní způsoby, kdy fullereny lze získat řízeným spalováním, parciální oxidací, či pyrolýzou řady uhlovodíků bohatých na uhlík. Nejznámější, a svými vlastnostmi nejzajímavější molekulou mezi fullereny, je molekula C60. V porovnání s ostatními molekulami fullerenů má nejdokonalejší kulový tvar a má strukturu komolého ikosaedru, jehož povrch tvoří dvacet šestiúhelníků a dvanáct pětiúhelníků (obdoba fotbalového míče), viz obr. č. 1.

Obr. č. 1 Strukturní molekula C60 Rovnocenné atomy uhlíkaté molekuly se vyznačují trigonální sp2 hybridizací. Pětiúhelníky jsou tvořeny jednoduchými kovalentními vazbami, šestiúhelníky tvoří systém alternujících jednoduchých a dvojných vazeb. Delokalizaci π elektronového systému jako v případě vícejaderných aromatických systémů však fulleren nevykazuje, protože nemůže díky tvaru molekuly dojít k překryvu p – orbitalů, a tím k úplné delokalizaci π elektronů. Kondenzací fullerenových molekul se vytváří pevná krystalická fáze, tzv. fullerit s plošně kubickou mřížkou s mřížkovou konstantou 1,416 nm. Vzhledem k tomu, že molekuly fullerenu vzájemně interagují prostřednictvím Van der Walsových sil, je fullerenit mnohem měkčí ve srovnání s ostatními alotropními formami uhlíku. Krystal fulleritu má 34% volného objemu, do kterého lze poměrně snadno začlenit (interkalovat) např. atomy alkalických kovů, kyslík, ferocen, helium apod. [2] .

248

Zásadní rozdíl oproti grafitu a diamantu je rozpustnost C60 v nepolárních organických rozpouštědlech, ať je to THF, toluen, benzen, 1,2 dichlorbenzen, xylen, sirouhlík apod. Barvy těchto roztoků jsou pestré, např. hnědožlutá, fialová, červenofialová a jsou příznačné pro přechod π – π elektronů. Zároveň byl prokázán různý stupeň solvatací C60 v těchto rozpouštědlech [3]. Rozpustnost fullerenu C60 v organických rozpouštědlech je prvním předpokladem pro řadu následujících syntéz, viz níže. Výskyt fullerenů v přírodě V první etapě po jejich objevení (identifikaci) byl badatelsky potvrzen výskyt fullerenů v kosmickém prostoru, v chladných atmosférách rudých meteoritů, fullereny tvoří 0,3-0,9% mezihvězdného uhlíku. V přírodě na zemi ve fulguritech3, v kráterech sopky, v hraničních sedimentech, v pevných bitumenech v nalezišti grafitu v Mílově na Blovicku, v černouhelných slojích v Číně apod. [4]. Marketingově nejzajímavější bylo potvrzení fullerenu v hornině zvané šungit [5], jejich těžební naleziště je v severozápadním Rusku u finských hranic (oblast Karélie). Tato hornina je historicky opředena pověstmi o svých léčivých účincích a prodává se v současnosti jako prášek, kosmetický produkt či šperk. Obsah uhlíku v této hornině je cca 30%, dalšími složkami jsou SiO2 – 57%, Al2O3 – 4%. Použitím metod instrumentální analýzy umožňující identifikovat nanosloučeniny došlo k potvrzení reality, že fullereny se rovněž vyskytují [6-11] např.: • v sazích hořícího dřeva, • v sazích hoření polypropylénu a polystyrénu, • v sazích po parciální oxidaci ropných zbytků, • v pyrolytických sazích z procesu pyrolýzy pneumatik, • v sazích po hoření naftalenu, butadienu, toluenu a jeho halogenderivátů, • v sazích po hoření celé škály polycyklických aromatických uhlovodíků, • v sazích po hoření v emisích uhelných elektráren, • v automobilových spalinách, • v popílku z vysoce těkavého uhlí a dále např. v emisích měst Detroit [12] a El Paso ve státě Texas [13].

3

Vznikají při úderu blesku do půdy, písku či pevných hornin, dojde k jejich přetavení a prosklení.

249

Předpoklad vzniku fullerenu při hoření Jedním z nepříjemných produktů požáru či hoření při omezeném přístupu kyslíku jsou saze. Obecně se v souvislosti se sazemi (většina z nich jsou nanosloučeniny) hovoří o amorfním uhlíku. Jedná se však, až na výjimky, o formy mikrokrystalického grafitu, který je nepravidelně zborcen poruchami z pětičlenných uhlíkatých kruhů (obr. č. 2). A jsou to právě tyto pětičlenné kruhy, které umožňují uzavření uhlíkového skeletu do kruhové, či elipsoidní molekuly. Profesor P. Lhoták z VŠCHT Praha předpokládá, a já se s ním ztotožňuji, polykondenzační průběh, energeticky kompenzovaný přechodem sp2 na sp3 konfiguraci, viz obr. č. 3.

Obr. č. 2 Struktura sazí

Obr. č. 3 Příklad možné polykondenzace corannulenu jednoho z možných prekurzorů

Ideálním prekurzorem pro vznik fullerenu se předpokládají cyklické polyaromatické uhlovodíky s vestavěnými pětičlennými kruhy jako jsou fluoren, fluororanthene, benzo(k, j)fluororanthene, corannulene (viz obr. č. 3), cyklopenta(cd)pyrene, kde po dehydrogenaci by mělo dojít ke kondenzační reakci. Základní chemické vlastnosti Reakční produkty fullerenu C60 lze rozdělit do tří kategorií, a to: • exohedrální deriváty (atomy a funkční skupiny jsou vázány na povrchu fullerenu), • endohedrální komplexy (v molekule C60 je uzavřena jiná molekula či atom), • heterofullereny (jeden nebo více atomů je nahrazen jiným prvkem, např. B,N).

250

Reaktivita fullerenu souvisí především s vnitřním pnutím v molekule, které je způsobeno neplanárním uspořádáním hybridních sp2 orbitálů atomu uhlíku. Proto jsou pro něj typické reakce spojené s přeměnou na sp3 konfiguraci, což vede ke snížení vnitřního pnutí v molekule. Zároveň molekula C60 je elektropozitivní, což preferuje nukleofilní či radikálovou adici na násobné vazby. Základní vlastnost fullerenu C60 je jeho oxidační schopnost, redukuje sena C60n- . Efekt adice elektronu do pentagonálního kruhu molekuly fullerenu způsobí vznik cyklopentadienového radikálu s delokalizací π elektronů (aromatický pentagonální kruh). Přehled základních typů reakcí fullerenu C60 je patrný ze schématu na obr. č. 4.

Obr. č. 4 Schéma popsaných reakčních aktivit fullerenu C60 [14] Toxikologie fullerenu I v případě fullerenu platí „problém“ ambivalence. Se vzrůstajícím podílem nanomateriálů v komerčních výrobcích se rozvíjí také debata, zda jejich ekologické a společenské dopady nepřeváží nad získanými výhodami. Do dnešního dne se pouze velmi málo studií zabývalo následky jak přímé, tak nepřímé expozice nanomateriálů z toxikologického hlediska, a doposud také nebyla stanovena závazná kritéria pro kvantifikaci jejich toxického účinku [15].

251

Dostupné studie týkající se účinku fullerenů na živé organismy si v mnoha ohledech svými výsledky vzájemně odporují. Kolosujaj et al. [16] dospěl po recenzi publikovaných prací od r. 1990 k závěru, že je jen málo důkazů k prokázaní jednoznačné toxicity C60. Publikovaná studie [17] demonstruje silnou korelaci mezi přítomností C60 a poškození DNA. Dle výzkumníků z chemické fakulty z Tel Avivu a lékařských pracovišť na Harvardu se ukončily úspěšné testy, které prokázaly, že fullereny dodané do mozku stimulují jeho činnost a prodlužují život mozkovým buňkám [18]. Test bio akumulace fullerenu v oktanolu jako substituentu lidské tkáně prokázal srovnatelný bioakumulační potenciál jako DDT [19]. Adiční produkt fullerenu a kyseliny malonové (je rozpustný ve vodě), je efektivní neuroprotektivní antioxidant jak in vitro, tak in vivo. Patentově je chráněná příprava desítek duktů fullerenů a jeho derivátů s L a D aminokyselinami jako preparátu proti tumorovým buňkám [20]. Unikátní elektrochemické vlastnosti fullerenů jim umožňují působit jako oxidační nebo anti-oxidační činidla (v závislosti na charakteru funkčních skupin navázaných na jejich povrchu a na prostředí). Někteří autoři jim připisují schopnost vychytávat volné radikály [21-22], ale byly popsány také jako zdroj kyslíkových radikálů vně i uvnitř biologických systémů [23]. V současné době je za nejvýznamnější cestu toxického působení považován oxidativní stres, který je definován jako nerovnováha mezi produkcí volných kyslíkových radikálů a jejich odstraňováním antioxidanty. Tato nerovnováha může vést k oxidativnímu poškození buněk (peroxidace lipidů, ztráta funkce proteinů, poškození nukleových kyselin, buněčná smrt). Studie provedené na keratinocytech prokázaly rychlou absorpci fullerenů těmito kožními buňkami [24-25]. Vzhledem k výsledkům studií věnovaných potenciální toxicitě fullerenů při kontaktu s kůží je třeba maximální opatrnosti a použití osobních ochranných prostředků při manipulaci s fullereny. Vodní klastry fullerenů vykazují významnou antibakteriální aktivitu vůči různým druhům bakterií při rozličných podmínkách expozice. Antibakteriální aktivita byla popsána jak za přítomnosti světla nebo kyslíku, tak v jejich nepřítomnosti a rostla s rostoucí dávkou i dobou expozice, což by mohlo také představovat nový směr v oblasti dezinfekce [26-27]. A takto by se mohlo pokračovat dále … Rovněž se začal objevovat názor, že klasické standardní testy toxicity, které se používají k posouzení chemické toxicity, mohou přinést rozporuplné výsledky u nanosloučenin uhlíku [28]. V závěru této kapitoly uvádíme schéma možného vstupu fullerenů do organismu, podobně jako jiná xenobiotika, prostřednictvím dýchacího nebo trávícího ústrojí, přes tělní povrchy nebo injekčně (viz obr. č. 5). 252

Obr. č. 5 Možné cesty expozice a degradace nanočástic (C60) v těle savce Nanosloučeniny a životní prostředí obecně Řádově od roku 2000 si část společnosti uvědomuje možnou toxicitu a následné environmentální problémy s nanosloučeninami. Řada států, vládních a nevládních institucí prosazuje princip zásad „předběžné opatrnosti“ (neblahé zkušenosti s DDT, s dioxiny, freony, PCB apod.) [29]. Přijímají se doporučení k regulaci, evidenci, stanovení metod hodnocení rizik a monitorování nanosloučenin (COM 1 2000, COM 243 2005, COM 338 2004, COM 345 2008), politický záměr státu Kalifornie pro zacházení s nanolátkami [30], nemožnost použití nanosloučenin v potravinách bez provedení hodnocení rizik (Evropský parlament březen 2009) apod. Protože nanočástice se skládá z několika mála atomů, znamená to, že všechny atomy jsou blízko povrchu a tím snadněji reagují s atomy či molekulami jiných látek. Nanočástice jsou dostatečně malé, aby vstoupily do těla přes kůži, plíce a přes střevní trakt. Mohou procházet pře buněčný povrch, reagovat s DNA, enzymy, aminokyselinami apod. Navíc každý druh nanočástice má své unikátní charakterové vlastnosti. Rovněž se předpokládá, že přírodní nanočástice se budou chovat odlišně od tzv. „ing-nanočástic“ (tj. vyrobených průmyslově či laboratorně). Z životního cyklu nanomateriálů (viz obr. č. 6) je možné předpokládat uvolnění těchto „ing-materiálů“ během výroby a expedice, rovněž z vlastního výrobku, jehož jsou součástí a při likvidaci těchto výrobků. 253

Obr. č. 6 Životní cyklus nanomateriálu Jaká bude jejich mobilita a interakce se životním prostředím bude pravděpodobně záviset na specifické velikosti částic, tvaru, povrchu, rozpustnosti, náboji a dalších chemických vlastnostech. Lze proto předpokládat, že různé typy nanomateriálů budou mít různé vlivy na životní prostředí a potažmo na lidské zdraví. Fyzikálně – chemická interakce nanomateriálů s životním prostředím může být provázaná řadou oxidačně redukčních reakcí s organickými látkami, mikroorganismy, prvky a minerály, hydrolýzou, vlivem UV zářením apod. Toto vše může ovlivnit transport nanosloučenin v životním prostředí, jejich kumulaci, absorpci do biologických systémů, biologické a toxické vlastnosti. Velmi složitá je otázka monitoringu (stanovení závazných limitů) těchto nanosloučenin v jednotlivých složkách životního prostředí. Např. k proměření ve vzduchu nelze použít kaskádové impaktory (hranice do 300 nm), nýbrž nízkotlaké impaktory s počítačem nukleárních jader [31]. V oblasti řízení rizik [32-33] při produkci nanočástic (nanosloučenin) lze přijmout tato doporučení: • identifikovat zaměstnance a procesy, které mohou zvyšovat pravděpodobnost expozice nanočásticemi, • odhadnout rizika expozice, • upravit výrobní zařízení a proces výroby, • stanovit hierarchii kontrol a monitoringu,

254

• stanovit minimální ochranné pomůcky (Hepa respirátory, dvojité gumové krytí rukou, ochranné brýle, oděv apod.), • pravidelné lékařské prohlídky i jako forma biologického měření, • sdělovat informace a své zkušenosti. Schéma č. 1 navazuje na oblast řízení rizik a dává přehled o možných rizicích a opatření vedoucích ke snížení těchto rizik při produkci nanosloučenin. Jednotné schéma bezpečnosti nebude pravděpodobně u těchto výrob možné [32]. Problémy způsobuje stanovení toxicity, hlavně toxikinetiky, včetně určení stupně distribuce částic a veliká rozmanitost nanomateriálů (př. TiO2 250 nm v plicích inert, pod 20 nm zápal plic, u fullerenů a C nanotrubek úplně rozdílná toxicita, i když se jedná chemicky o uhlík). Schéma č. 1: Velmi obecné schéma možných rizik a opatření k jejich snížení při výrobě nanosloučenin

255

V České republice podle publikace Nanotechnologie v ČR 2008 [33] bylo v roce 2008 registrováno 134 organizací zabývajících se výzkumem a výrobou nanosloučenin. Byl to nárůst oproti roku 2005 o více než 100 %. Nejvíce, a to o 200%, u malých a středních podniků (z 19 na 57). Z dostupných informací se orgány ochrany veřejného zdraví v ČR zabývají v současné době pouze jejich inventarizací. Protože příspěvek popisuje přípravu (výrobu) fullerenů uvádím zde publikaci japonských autorů [35] týkající se měření aerosolu nanočástic a zjišťování rizik expozice osob v továrně na jejich výrobu (Frontier Carbon Corporation s výrobní kapacitou 40 t/rok). Výroba probíhá na principu spalování uhlovodíku, extrakce ze sazí, sušení a expedice. Reakce probíhá v uzavřené komoře, takže větší riziko expozice pracovníků nanočásticemi hrozí při otevření reakční komory, sušení produkce a nakládání s produktem (vážení, balení apod.). Práce rovněž popisuje vliv ventilace na složení aerosolů nanočástic v atmosféře. Dle výzkumu Evropské komise k ekonomickému rozvoji nanotechnologií je již nyní vysoká komercializace nanotechnologií [36]. Očekává se, že nanotechnologie bude mít v budoucnu podstatný dopad na světovou ekonomiku. Vzniká hodně nových nanotechnologických společností start-up, které využívají tzv. rizikový kapitál. V Evropě převládají investice z veřejných zdrojů oproti soukromým investorům, v USA a Japonsku je vyváženější poměr. Diskuse - závěr O nanotechnologii se hovoří jako o fenoménu konce 20. a počátku 21. století, a tomu odpovídá i největší nárůst finanční podpory výzkumu. Z pohledu ambivalence nanotechnologií jako střetu negativních – pozitivních očekávání a dopadů jejich rozvoje nebudu zde uvádět kladný vliv nanotechnologií, který se předpokládá – stovky a stovky publikací. V tomto příspěvku uvedu příklad některých situací s možným negativním dopadem: • změna tradičního průmyslu se všemi sociálními a dalšími dopady (viz průmyslová revoluce 19. – 20. století), • etické problémy, které by mohly vyplynout z konvergence info – bio – nanotechnologií, • možné vymknutí kontroly toxicity a vlivu na životní prostředí, tzv. jev odplaty (DDT, freony, PCB apod.), • infiltrace do životního prostředí, • neetické využití nanotechnologií a nanočástic třetí osobou (kriminální a teroristický čin, válečný konflikt), • obtížné určování standardů a monitoring nanosloučenin, • reakce sociálních a ekonomických systémů na prodloužení délky života, • technologická rizika (BOZP4, požár, výbuch), produkce a využití. 4

Manuál pro bezpečnou manipulaci s nanomateriály v laboratoři, který vydal Výbor pro chemickou bezpečnost Americké chemické společnosti.

256

Svět si bude muset uvědomit, že ho možná čeká potřeba silného politického rozhodnutí, ukáže-li se, že riziko některých nanotechnologií ze sociálního hlediska je nepřijatelně vysoké. Zpět k fullerenům. Lze přijmout realitu, že jsou více či méně přítomny při většině požárů, a to v samostatné formě, ve formě derivátů či součást nanočástic sazí. Dokáží proniknout do těla nechráněnou kůží, do plic, do mozku, projít skrz mukózní bariéru střev a do buňky. Díky jejich reaktivitě můžeme s jistotou připustit vznik různých aduktů s aminoskupinami v našich orgánech. Perlička na konec, sazemi ušmudlaný hasič ušetří za krém proti vráskám od fy Zelens 292 USD (viz obr. č. 7).

Obr. č. 7 30 ml balení krému proti vráskám Literatura [1] FD ISO/TR 27628: International Standards Organisation, Geneva 2007 [2] HADDON, R. C., HEBARD, A. F., ROSSEINSKY, M. J., MURPHY, D. W., DUCLOSS, J., LYONS, K. B.: Nature, 350, 1991 [3] BECK, M. T.: Pure Appl. Chem. 70, 1881, 1998 [4] FRAN, O.: Vznik fullerenu v horninách, Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakulta 2005, ISBN 80-86561-17-8 [5] VOBLÍKOVÁ, I.: Šungit, legendy, fakta, informace, Lott s.r.o., 2005 [6] HERINK, T., RAŠKA, S., NEČASANY, F., KUBAL, P.: Agrochem 2008, sborník 3371-3377, Mitovy – Sněžná na Moravě 2008 [7] ČUVANOVÁ S., TURČANIOVÁ, L.,KOVAČIK, V., BEKEŠOVÁ, S., LOVAS, M., HREDZAK,S.: Acta Metallurgica Slovaca, 12, 60-66, 2006 [8] REILLY, P.T.A., GIERAY, R.A., WHITTEN, W.B., RAMSEY, J.M.: J.Am. Chem.Soc. 122, 11596-11601, 2000 [9] NOVACK, B., BUCHELI, T.D.: Environmental Pollution 150, 5-22, 2007 [10] DUNNE, J., NOZAN, P.F., MUNN, J., TERRONES, M., JONES, T.,KATHIRGA MANATHAN, P., FERNANDEZ, J., HUDSIN, A.D.: Phys. Condens Motter 9, 10661-10673, 1997 257

[11] REILLY, P.T.A, WAITTEN, W.B., RAMSEY, J.M.: J.Am.Chem.Soc. 122, 11596-11601, 2000 [12] UTSUNOMIYA, S., JENSEN, K.A., KEELER, G.J., EWING, R.C.: Environmental Sien. Techn. 36, 4943-4947, 2002 [13] MUUR, L.E., SOTO, K.F., GARZA, K.M., GUERRERO, P.S., MARTINE, Z.R., ESQUIVEL, V.E., RAMIREZ, Y., SHI, Y., BANG, J., VENZOR, J.: Int. J. Environ. Res. Public Health 3, 48-66, 2006 [14] TAYLOR, R., WALTON, D.: Nature 363, 685-693, 1993 [15] COLVIN, V. L.: Nature Biotechnology 21, 1166-1170, 2003 [16] KOLOSUJAJ, J., SZWARC, H., MOUSA, F.: Adv. Exp. Med. Biol. 620, 181204, 2007 [17] DAAWAN, A., TAUROZZI, J. S., PANDEY, A. K., SHAN, W., MILLER, S. M., HASASHAM, S. A., TARABADA, V. V.: Environmental Sien. Techn. 40, 7394-7401, 2006 [18] Izraelští a američtí vědci, [on-line], [cit. 2009-05-15], dostupné z: http://www. cspi-czestranky.cz/clanky/aktuality [19] Test bio akumulace , [on-line], [cit. 2009-05-15], dostupné z: http://www. rozhlas.cz/leonardo/zpravy/zprava/496582 [20] Pharmaceutical Composition for Photodynamic Therapy, [on-line], [cit. 200905-15], dostupné z: http://www.fags.org/patents/app/20090012008 [21] WANG, I. C., et al., Journal of Medicinal Chemistry, 42(22): 4614-4620, 1999 [22] GHARBI, N., et al., Nano Letters, 5(12): 2578-2585, 2005 [23] ISAKOVIC, A., et al., Toxicological Sciences, 91(1): 173-183, 2006 [24] MONTEIRO-RIVIERE, N. A., and INMAN, A. O., Carbon, 44(6): 1070-1078, 2006 [25] JENSEN, A. W., WILSON, S. R. and SCHUSTER, D.I., Biorganic & Medicinal Chemistry, 4(6), 767–779, 1996 [26] LYON, D. Y., et al., Environmental toxicology and chemistry, 24(11): 27572762, 2005 [27] LYON, D. Y., BROWN D. A., and ALVAREZ, P. J. J., Water Science & Technology, 57(10): 1533–1538, 2008 [28] MONTEIRO-RIVIERE, N. A., INMAN, A. O.: Carbon 44, 1070-1078, 2006 [29] KVASNIČKOVÁ, A.: Aplikace nanotechnologií v potravinářství, [on-line], [cit. 2009-06-21], dostupné z: http://www.agronavigator.cz/User Fi… [30] A Nanotechnology Policy Framwork for Kalifornia, [on-line], [cit. 2009-06-8], dostupné z: http://www.nsti.org./proces/Nanotech 2009v2/7/†82.708 [31] GŐRNER, P.: Riziko u nových technologií – nanotechnologií, téma týdne z http://www.bozpinfo.cz 258

[32] RADVANSKÁ, A.: Rizika při práci s nanotechnologiemi a možnosti jejich eliminace, Bezpečná práce č. 5, 3-7, 2008 [33] SCHULTE, P., GERASI, CH., ZUMWALDE, R., HOOVER, M.: Occupational Risk Management of Engineerech Nanoparticles, J. Occup.Environ.Hyg. 5, 239-249, 2008 [34] FRNKA, T., SHRBENA, J., ŠPERLINK, K.: Nanotechnologie v ČR 2008, Repronis Ostrava 2008, ISBN 978-80-7329-187-7 [35] FUJITAN, Y., KOBAYASHI, T., ARASHIDAM, K., KUNUGIT, N., SUEMURA, K.: Masurement of the Physical Properties of Aerosols in a Fullerene Factory of inhalation Exposure Assessment, J. Occup.Environ.Hyg. 5, 380-389, 2008 [36] HULLMANN, A., Ekonomický rozvoj nanotechnologie -analýza na bázi indikátorů, Evropská komise, Výzkum DG 2006, [on-line], [cit. 2009-06-1], dostupné z: http://cordis.europa.eu/nanotechnology

259