Požární ochrana 2010

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství a Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje

Požární ochrana 2010 Sborník přednášek XIX. ročníku mezinárodní konference

Ostrava, VŠB - TU 8. - 9. září 2010

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství a Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje Recenzované periodikum

Požární ochrana 2010 Sborník přednášek XIX. ročníku mezinárodní konference pod záštitou rektora Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava Prof. Ing. Ivo Vondráka, CSc. a generálního ředitele HZS ČR genmjr. Ing. Miroslava Štěpána

R A VA

OST

Ostrava, VŠB - TU 8. - 9. září 2010

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 Česká republika

Recenzované periodikum POŽÁRNÍ OCHRANA 2010 Sborník přednášek XIX. ročníku mezinárodní konference

Editor: doc. Dr. Ing. Michail Šenovský Pro SPBI vytiskl: Tiskárna Kleinwächter, Frýdek - Místek www.tiskarnaklein.cz

© Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Nebyla provedena jazyková korektura Za věcnou správnost jednotlivých příspěvků odpovídají autoři ISBN: 978-80-7385-087-6 ISSN: 1803-1803

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

Vědecký výbor konference Scientific Programe Committee doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák - děkan FBI, VŠB - TU Ostrava genmjr. Ing. Miroslav Štěpán - generální ředitel HZS ČR brig. gen. v z. prof. Ing. Rudolf Urban, CSc. - rektor Univerzity obrany st. bryg. prof. dr hab. inż. Zoja Bednarek - SGSP Warszawa prof. Dr. Ing. Aleš Dudáček - VŠB - TU Ostrava 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. 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

Analýza výpočtu teplôt v požiarnom úseku podľa parametrických teplotných kriviek v závislosti od odvetrávania 233 Analysis of temperatures calculation in fire sector according to parametric temperature curves regarding to ventilation conditions Ladislav Olšar Termická stabilita poťahových textílií na báze prírodných vlákien 237 Thermal stability of covering textiles on the base of natural fibers Emília Orémusová Firefighters risk during sanitation of chemical accidents Riziko hasičů během sanace chemických havárií Dušica Pešić, Emina Mihajlović, Sveta Cvetanović

241

Vliv různých typů iniciačních zdrojů na teplotní mez výbušnosti Effect of different types of ignition source on the thermal explosion limit Jiří Serafín, Aleš Bebčák, Jaroslav Riedl

284

Havarijní plány a jejich zpracování Emergency plans and their preparation Marek Smetana, Danuše Kratochvílová

287

Fire prevention by oxygen reduction Požární prevence redukcí kyslíku Peter Stahl

290

Problematika certifikace požární techniky Certification of fire accessories equipment Vladislav Straka

296

Alternativní metody pro stanovení osové teploty Fire Plume 246 Alternative methods to detemining axial temperature Fire Plume Jiří Pokorný

Využití Ramanovy spektroskopie pro studium reálných zkratovaných Cu vzorků 299 The utilization of Raman spectroscopy to study real short-circuit copper samples Ondřej Suchý, Otto Dvořák

Porovnání teplotního pole modelu šachty s plynovým hořákem a matemacikého CFD modelu 250 Comparison of temperature field for shaft model including gas burner and mathematical CFD model Marek Pokorný, Bjarne Paulsen Husted

Veľkorozmerové skúšky požiaru osobných motorových vozidiel Large - scale fire tests of passenger cars Jozef Svetlík, Pavel Poledňák

Analyses of the qualitative composition of the gaseous phase obtained from fire resistant non-modified and modified epoxy materials using the ftir technique 254 Analýzy kvalitativního složení plynné fáze získané z ohnivzdorných nemodifikovaných a modifikovaných epoxidových materiálů pomocí metody FTIR Marzena Półka Kinetics of uncontrolled hydrocarbon combustion Kinetika neřízeného spalování uhlovodíků Danilo Popovic, Amelija Djordjevic, Lidija Milosevic, Sveta Cvatanovic

257

Metodika pro výběr optimálního modelu strategického řízení bezpečnosti území 260 Methodology for selection of optimum model of strategic management of territory safety Dana Procházková Hodnocení průmyslových zón prostřednictvím check listů 266 Evaluation of industrial zones through checklists René Přibyl, Petr Pavliska, Aleš Bernatík, Michail Šenovský Fire protection of sacral structures in Vojvodina, Republic of Serbia 269 Protipožární ochrana sakrálních staveb ve Vojvodině, Republika Srbsko Vesela Rаdović, Desimir Јоvаnоvić, Vladimir Јакоvljević, Martina Zdravković Využitelnost zařízení ortogonální dvourozměrné plynové chromatografie doplněné TOF hmotnostním spektrometrem v OVV TÚPO Praha k chemickým analýzám zplodin hoření POP a vzorků z požářiště 276 Informtion about a new device orthogonal two-dimensional gas chromatography supplemented by TOF mass spectrometre in the Research and Development Department of the Fire Technical Institute Prague Milan Růžička, Otto Dvořák The use of thermal cameras in fire fighting and fire prevention 281 Použití termovize v hašení požárů a požární prevenci Janusz Rybiński

303

Změny přístupů k řešení následků mimořádných událostí za posledních 10 let 306 Changing the approach to deal with the consequences incidents in the last 10 years Miloš Svoboda, Josef Janošec Integration of the forest map and a weather forecast for the computer simulation of a forest fire 313 Integrace digitální mapy lesa a krátkodobé předpovědi počasí pro počítačovou simulaci lesního požáru Anna Szajewska Potřeba znalostních systémů pro řízení bezpečnosti sektorů kritické infrastruktury 317 The need of the knowledge systems for management of the safety of the critical infrastructure sectors Pavel Šenovský, Michail Šenovský Korelace vybraných PTCH z databáze MEDIS- ALARM 320 Correlation of the selected FTCH from the database MEDISALARM Libor Ševčík, Otto Dvořák Poznatky z experimentálneho overovania požiarov osobných automobilových vozidiel v skúšobnej štôlni 324 Findings from experimental verification of passanger motor car fires in closed space Mária Šimonová, Pavel Poledňák Súčasný stav zdolávania požiarov Present state fire-fighting Branislav Štefanický

327

Přestup tepla 331 Heat transfer Jiří Švec, Pavel Švec Environmentálne akceptovateľná likvidácia požiarov a havárií - požiar Rumunskej výletnej lode Oltenita 335 Environmentally acceptable suppression of fire and breakdowns - fire of Romanian cruise ship Oltenita Peter Tánczos, Tibor Čandal

POŽÁRNÍ OCHRANA 2010

Analýza výpočtu teplôt v požiarnom úseku podľa parametrických teplotných kriviek v závislosti od odvetrávania Analysis of temperatures calculation in fire sector according to parametric temperature curves regarding to ventilation conditions doc. Ing. Ladislav Olšar, PhD.

Teplotné krivky podľa národných technických noriem

Fakulta špeciálneho inžinierstva Žilinskej univerzity v Žiline ul. 1. mája 32, 010 26 Žilina, Slovensko [email protected]

Pravdepodobné teploty plynov v horiacom priestore požiarneho úseku sú v súlade s metodikou uvedenou v [5] a použitou v STN 92 0201-1 [3] závislé od parametra odvetrania F0, tepelne technických vlastností stavebných konštrukcií, a to súčiniteľa tepelnej vodivosti λ, mernej tepelnej kapacity c a hustoty ρ.

Abstrakt Článok sa zaoberá analýzou výpočtu teplôt v požiarnom úseku podľa parametrických teplotných kriviek uvedených v národných právnych predpisoch a technických normách a v Eurokóde 1.Výpočty je možné vykonať pre rôzne stavebné látky a rôzne podmienky odvetrávania. V článku sú analyzované výsledky iba pre meniace sa podmienky odvetrávania.

Pre teplotné krivky na výpočet pravdepodobných teplôt plynov v horiacom priestore Tg boli odvodené empirické rovnice, ktoré sú uvedené v [5]. Teplotné krivky sú závislé od parametra odvetrania F0 a času trvania požiaru t. Pre parameter odvetrania F0 ≤ 0,04 m1/2 má rovnica tvar: Tg  T0  Y1  log  X 1  t  1

Kľúčové slová Eurokódy, výpočet teplôt, teplotná krivka.

Y1  345  7070  N11,34  1,705  1010  N15,68  2,333  1012  N17,76 (2)

Abstract The paper is dealing with analysis of temperatures calculation in fire sector according to parametric temperature curves given in national legal enactments and technical standards and in Eurocode 1. The calculations can be realized for various building materials and various ventilation conditions. Results given in the paper are analysed only for changing ventilation conditions.

N1  0,04  F0

(4)

Tg  T0  Y2  log  X 2  t  1  3,5  t  F0

(5)

Y2  387  1050  F0

(6)

kde

Úvod

Ostrava 8. - 9. září 2010

(3)

Pre F0 ≥ 0,04 m má rovnica tvar:

Eurocodes, calculation temperatures, heating curve.

V súčasnosti sa statické návrhy a posúdenia stavebných konštrukcií vykonávajú podľa eurokódov vrátane navrhovania konštrukcií na účinky požiaru. Zaťaženia konštrukcií namáhaných požiarom sa určujú v súlade s STN EN 1991-1-2 Eurokód 1, časť 1-2 [6] na teplotné zaťaženie nominálnymi teplotnými krivkami. V určitých prípadoch je možné použiť na výpočet teploty plynov v požiarnom úseku parametrickú teplotnú krivku uvedenú v prílohe A v STN EN 1991-1-2 [6]. Táto parametrická teplotná krivka nie je totožná s parametrickými krivkami na výpočet teplôt v požiarnom úseku podľa [5], ktoré vychádzajú z iných požiarnych modelov definujúcich podmienky v požiarnom úseku.

X 1  2  150  F0

1/2

Key words

Požiarnobezpečnostné riešenie stavby v Slovenskej republike vychádza z vyhlášky MV SR č. 94/2001 Z.z. [1] a nadväzných technických noriem radu STN 92 0201. Súčasťou požiarnobezpečnostného riešenia stavby je stanovenie požiadaviek na stavebné konštrukcie, predovšetkým požiarnej odolnosti a druhov konštrukčných prvkov v súlade so STN 92 0201-1 [2] a STN 92 0201-2 [3]. Požiarnu odolnosť je možné určiť skúškou alebo výpočtom podľa eurokódov. Stavebné konštrukcie sú pri požiari namáhané teplotou plynov v horiacom priestore a namáhanie samozrejme závisí i od doby ich zaťaženia požiarom. Podľa metodiky v [1, 2 a 3] sú stavebné konštrukcie navrhované na účinky normového požiaru (na teploty podľa normovej teplotnej krivky). Pokiaľ potrebujeme určiť teploty plynov v horiacom požiarnom úseku, dosadíme za čas do rovnice teplotnej normovej krivky ekvivalentný čas trvania požiaru u výrobných stavieb alebo výpočtové požiarne zaťaženie u nevýrobných stavieb a vypočítame teplotu plynov. STN 92 0201-1 [2] umožňuje v prípadoch umiestnenia otvorov v rôznych výškach alebo v protiľahlých stenách použiť na výpočet parametra odvetrania a teplotného poľa spresnený výpočet uvedený v [4] alebo [5].

(1)

kde

X 2  8  1950  N 21,25  6, 43  106.N 24,05  2,124  1014.N 211,659 (7) N 2  F0  0,04

(8)

Keď do rovnice (1) alebo (5) dosadíme za parameter odvetrania F0 = 0,04 m1/2 dostaneme normovú teplotnú krivku v tvare Tg  TN  T0  345  log  8  t  1

(9)

kde T0

počiatočná teplota plynov v požiarnom úseku, spravidla sa uvažuje T0 = 20 °C. Vo vzťahoch (1) a (9) je t čas v minútach. Parameter odvetrania F0 vypočítame z rovnice: j

F0 

 S0i  h0i

i 1

Sk

(10)

kde F0 parameter odvetrania [m1/2]; S0i plocha i-teho otvoru v m2 v obvodových konštrukciách a konštrukciách striech ohraničujúcich požiarny úsek alebo jeho časť; h0i výška i-teho otvoru v m v obvodových konštrukciách a konštrukciách striech ohraničujúcich požiarny úsek alebo jeho časť; j

počet otvorov v obvodových konštrukciách a konštrukciách striech ohraničujúcich požiarny úsek alebo jeho časť;

Sk

povrchová plocha konštrukcií [m2].

233


Do rovníc (3, 4, 5, 6 a 8) môžeme namiesto parametra odvetrania F0 dosadiť prepočtový parameter F1 pre požiar riadený odvetraním alebo prepočtový parameter F2 pre požiar riadený povrchom paliva.

pričom je t

čas [h]; 2

O   b    2 0,04      1160 

Prepočtový parameter odvetrania F1 sa vypočíta podľa rovnice [2]: F1  k4  F0  K

(11)

Prepočtový parameter odvetrania F2 sa vypočíta podľa rovnice [2]: F2  k4  F0  K 

vm vp

F1 prepočtový parameter odvetrania [m1/2]; F2 prepočtový parameter odvetrania [m1/2]; súčiniteľ vplyvu tepelnotechnických vlastností konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek na priebeh teplôt v horiacom priestore, bez rozmeru;

F0 parameter odvetrania [m1/2]; _ K súčiniteľ ekvivalentného množstva dreva, bez rozmeru; výsledná rýchlosť odhorievania [kg.m-2.min-1];

vp

rýchlosť odhorievania pre požiar riadený odvetraním [kg.m-2.min-1]; a  k4  0,65  0,35   z  a 

(13)

kde k4

súčiniteľ tepelnotechnických vlastností konštrukcií, bez rozmeru;

az

súčiniteľ teplotnej vodivosti porovnávajúcej konštrukcie, az = 0,533.10-6 m2.s-1; teplotnej

vodivosti

posudzovanej

Súčiniteľ teplotnej vodivosti je určený vzťahom: a



(14)

c

súčiniteľ teplotnej vodivosti [m2.s-1];

λ

súčiniteľ tepelnej vodivosti [W.m-1.K-1];

c

merná tepelná kapacita [J.kg-1.K-1];

ρ

hustota [kg.m-3].

Z uvedených vzťahov vyplýva, že pri dosadení prepočtového parametra odvetrania F1 do vzťahov (3, 4, 5, 6 a 8) na výpočet pravdepodobných teplôt plynov v horiacom priestore Tg zohľadníme pri ich výpočte aj tepelnotechnické vlastnosti konštrukcií. Parametrické teplotné krivky podľa Eurokódu 1 [6] Parametrické teplotné krivky podľa prílohy A Eurokódu 1 [6] platia pre požiarne úseky s podlahovou plochou do 500 m2, bez otvorov v streche a s maximálnou svetlou výškou úseku 4 m. Vychádza sa z predpokladu, že požiarne zaťaženie v úseku úplne vyhorí. Tento postup by sa mal obmedziť na požiarne úseky s požiarnym zaťažením prevažne celulózového typu. V prílohe A Eurokódu 1 [6] sú uvedené teplotná krivka vo fáze ohrevu a tiež teplotná krivka vo fáze chladnutia, ktorá nie je v tomto článku uvedená. Teplotná krivka vo fáze ohrevu, ktorá zahŕňa aj určenie teplôt vo fáze plne rozvinutého požiaru má tvar:





g  20  1325  1  0,324  e 0,2 t *  0, 204  e 1,7 t *  0, 472  e 19 t * (15)

kde Θg teplota plynov v požiarnom úseku [°C]; t*  t   234

hustota konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek [kg.m-3];

c

merná tepelná kapacita konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek [J.kg-1.K-1];

λ

koeficient tepelnej vodivosti konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek [W.m-1.K-1];

O

otvorový súčiniteľ v hraniciach: 0,02 ≤ O ≤ 0,20 podľa vzorca:

Av

Av  heq

(19) [m1/2] At celková plocha zvislých otvorov vo všetkých stenách [m2];

At

celková plocha konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek (steny, strop a podlaha, vrátane otvorov) [m2].

Keď sa Γ = 1 približuje sa rovnica (15) normalizovanej teplotnej krivke. Porovnanie veličín potrebných na výpočet teplôt podľa teplotných kriviek Na výpočet teplôt podľa teplotných kriviek uvedených v [5] (ďalej uvádzané ako výpočet podľa národných noriem) a v [6] (ďalej výpočet podľa Eurokódu 1) potrebujeme veličiny uvedené v tabuľke 1. Tabuľka 1 Porovnanie veličín potrebných pre výpočet Výpočet podľa národných STN

kde a

ρ

heq vážený priemer výšok okien vo všetkých stenách [m];

Súčiniteľ k4 sa môže určiť výpočtom z rovnice [2]:

priemerný súčiniteľ konštrukcie [m2.s-1];

v hraniciach 100 ≤ b ≤ 2200, [J.m-2.s-1/2.K]; (18)

O

vm

_ a

 c 

(17)

kde

Vo vzorcoch (11 a 12) sú:

k4

b

(12)

bez rozmeru

(16)

Výpočet podľa Eurokódu 1

T0 - počiatočná teplota uvažovaná 20 °C

Vo vzťahu (14) priamo zadaná hodnota 20 °C

∑S0 - plocha otvoru v obvodových konštrukciách v m2

Av - celková plocha zvislých otvorov vo všetkých stenách v m2

h0 - vážený priemer výšok otvorov vm

heq - vážený priemer výšok okien vo všetkých stenách v m

Sk - povrchová plocha konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek bez plochy otvorov v m2

At - celková plocha konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek vrátane otvorov v m2

λ - súčiniteľ tepelnej vodivosti konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek v W.m-1.K-1;

λ - koeficient tepelnej vodivosti konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek v W.m-1.K-1;

ρ - hustota konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek v kg.m-3;

ρ - hustota konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek v kg.m-3;

c - merná tepelná kapacita konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek v J.kg-1.K-1;

c - merná tepelná kapacita konštrukcií ohraničujúcich požiarny úsek v J.kg-1.K-1;

t - čas v min

t - čas v h

Výpočtové predpoklady Teplotné krivky uvedené v [5] a v Eurokódu 1 [6] nie sú totožné, vychádzajú z výsledkov rozdielnych experimentov a sú inak empiricky odvodené. Požiadavky na konštrukcie pri požiarnobezpečnostnom riešení stavby sú stanovené podľa slovenských právnych predpisov a technických noriem, ktoré vychádzajú z teórie uvedenej v [4 a 5]. Požiarna odolnosť



Vo výpočtoch som vychádzal z týchto predpokladov: - požiarny úsek bol zvolený tak, aby vyhovoval podmienkam uvedeným v prílohe A Eurokódu 1 [6];

Parameter odvetrania 0,0226 Otvorový súčiniteľ 0,0223 1200 1000

Teplota [°C]

konštrukcií môže byť deklarovaná skúškou a klasifikovaná v súlade s STN EN 13 501-2 [7] alebo preukázaná výpočtom podľa eurokódov. Vzhľadom na to, že vstupné veličiny pre výpočty sú takmer rovnaké (tabuľka 1) môžeme určité porovnanie výsledkov výpočtov teplôt urobiť.

800

národná STN STN EN 1991-4-2 normová

600 400 200

- v požiarnom úseku boli uvažované rovnaké otvory, menil sa ich počet a tým aj parameter odvetrania F0 (respektíve F1) a otvorový súčiniteľ O (vzorce pre ich výpočet (10 a 19) sú rovnaké, rozdiel je, že u výpočtu F0 sa uvažuje plocha konštrukcií bez otvorov, u výpočtu O sa berie do úvahy plocha vrátane otvorov);

0 10 25

40

55

70

85 100 115 130 145 160 175 Čas [min]

Graf 1 Teplotné krivky pre variant 1

- otvory boli uvažované iba vo zvislých stenách, bez otvorov v streche;

Variant 2

- tepelnotechnické vlastnosti (λ, ρ, c) boli zvolené pre železobetón a neboli menené (pri výpočte teplôt podľa národných noriem sú zohľadnené pri prepočte F0 na F1 súčiniteľom k4, pri výpočte podľa Eurokódu 1 [6] sú zohľadnené priamo vo výpočte teplôt);

Plocha okien S0 = 31,5 m2 t.j. 9,63 % z plochy stien ohraničujúcich požiarny úsek.

Počet okien

Parameter odvetrania F0 = 0,0382 m1/2. Otvorový súčiniteľ O = 0,0372 m1/2.

- výsledky sú prezentované v grafoch krivkou závislosti teploty na čase pre výpočty podľa rovnice (1) v súlade s národnými technickými normami a teóriou uvedenou v [5], krivkou podľa rovnice (15) v súlade s Eurokódom 1 [6] a porovnanie je vykonané aj s normovou teplotnou krivkou podľa rovnice (9); výpočty a grafy boli spracované v programe Microsoft Office Excel.

Výsledky výpočtov sú v grafe č. 2. Tvar kriviek teplôt je takmer rovnaký, krivka teplôt podľa národných STN s teplotami približne o 55 °C nižšími ako teploty podľa normovej krivky, krivka teplôt podľa Eurokódu 1 s teplotami približne o 125 °C nižšími ako teploty podľa normovej krivky. S narastajúcim parametrom odvetrania F0 a otvorovým súčiniteľom O sa krivky približujú k normovej krivke teplôt.

Vstupné údaje pre výpočet a výsledky výpočtov niekoľkých variant v závislosti od zmeny odvetrania

Variant 3 Počet okien

Vstupnými údajmi pre výpočty sú: - dĺžka požiarneho úseku 18,00 m;

Parameter odvetrania F0 = 0,0540 m1/2.

- svetlá výška požiarneho úseku 3,80 m;

Otvorový súčiniteľ O = 0,0520 m1/2.

- plocha požiarneho úseku 450,00 m2;

Výsledky výpočtov sú v grafe č. 3.

- otvory v stenách sú okná šírky 3,00 m a výšky 2,10 m;

Tvary kriviek teplôt sú takmer rovnaké s rozdielmi teplôt do 25 °C.

- počty okien uvažované od 3 ks do 20 ks (F0 od 0,02 do 0,17);

Parameter odvetrania 0,0382 Otvorový súčiniteľ 0,0372

- stavebné konštrukcie ohraničujúce požiarny úsek steny i stropy sú železobetónové;

1200 1000

Teplota [°C]

- merná tepelná kapacita stavebných konštrukcií c = 840,00 J.kg-1.K-1; - hustota stavebných konštrukcií ρ = 2400,00 kg.m-3.

800 národná STN STN EN 1991-4-2 normová

600 400 200 0 10 25


7.


- šírka požiarneho úseku 25,00 m;

- súčiniteľ tepelnej vodivosti stavebných konštrukcií λ = 1,34 W.m-1.K-1;

5.

40

55 70

3.



Parameter odvetrania 0,0540 Otvorový súčiniteľ 0,0521

Parameter odvetrania F0 = 0,0226 m1/2.

1200

Otvorový súčiniteľ O = 0,0223 m1/2.

1000

Teplota [°C]

Výsledky výpočtov sú v grafe č. 1. Tvar kriviek teplôt je od 40 minúty takmer rovnaký, krivka teplôt podľa národných STN s teplotami približne o 200 °C nižšími ako sú teploty podľa normovej krivky, krivka teplôt podľa Eurokódu 1 s teplotami približne o 260 °C nižšími ako teploty podľa normovej krivky.

85 100 115 130 145 160 175 Čas [min]

800


600 400 200 0 10 25

40 55

70 85 100 115 130 145 160 175 Čas [min]



235



10.

Plocha okien S0 = 63,0 m2 t.j. 19,28 % z plochy stien ohraničujúcich požiarny úsek. Parameter odvetrania F0 = 0,0784 m . Otvorový súčiniteľ O = 0,0744 m1/2. Výsledky výpočtov sú v grafe č. 4. Tvary kriviek teplôt sú rovnaké, krivka podľa národných STN a krivka podľa Eurokódu 1 majú teploty približne o 80 °C vyššie ako sú teploty normovej teplotnej krivky. Parameter odvetrania 0,0784 Otvorový súčiniteľ 0,0744 1400

Teplota [°C]

1200 1000 národná STN STN EN 1991-4-2 normová

800 600 400 200

40

55

70

Počet okien

20.

Plocha okien S0 = 126,00 m2 t.j. 38,55 % z plochy stien ohraničujúcich požiarny úsek. Parameter odvetrania F0 = 0,166 m1/2. Otvorový súčiniteľ O = 0,149 m1/2. Výsledky výpočtov sú v grafe č. 5. Parameter odvetrania 0,166 Otvorový súčiniteľ 0,149

- pri ďalšom zvyšovaní parametra odvetrania a otvorového súčiniteľa majú krivky podľa národných STN a podľa Eurokódu 1 rovnaký začiatok, krivka podľa Eurokódu 1 má rovnaký tvar ako normová krivka, len je posunutá o určité vypočítané teploty; krivka podľa národných STN sa postupne približuje k normovej krivke, v 180 minúte dosahujú na nej teploty približne polovičných hodnôt medzi normovou krivkou a krivkou podľa Eurokódu 1.

1400 1200 1000


800 600

[1] Vyhláška Ministerstva vnútra Slovenskej republiky č. 94/2004 Z.z., ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na protipožiarnu bezpečnosť pri výstavbe a pri užívaní stavieb. [2] STN 92 0201-1 Požiarna bezpečnosť stavieb. Spoločné ustanovenia. Časť 1: Požiarne riziko, veľkosť požiarneho úseku. Úrad pre normalizáciu, metrológiu a skúšobníctvo SR, Bratislava., 2000. [3] STN 92 0201-2 Požiarna bezpečnosť stavieb. Spoločné ustanovenia. Časť 2: Stavebné konštrukcie. Slovenský ústav technickej normalizácie, Bratislava., 2007.

1600

Teplota [°C]

- so zvyšujúcim parametrom odvetrania a otvorovým súčiniteľom sa krivky približujú k normovej krivke, pri parametri odvetrania okolo 0,04 m1/2 sú takmer totožné s normovou krivkou;

Zoznam literatúry

Variant 5

[4] Reichel, Vladimír: Navrhování požární bezpečnosti staveb. Díl I. Edice Zabraňujeme škodám. Svazek 11. Česká státní pojišťovna. Praha 1978. [5] Reichel, Vladimír: Navrhování požární bezpečnosti výrobních objektů. Edice Zabraňujeme škodám. Svazek 17. Česká státní pojišťovna. Praha 1987.

400 200 0 40

55

70

85 100 115 130 Čas [min]

145 160 175

Graf 5 Teplotné krivky pre variant 5 Na začiatku majú krivka teplôt podľa národných STN a krivka teplôt podľa Eurokódu 1 rovnaké teploty, asi o 300 °C vyššie ako teploty podľa normovej teplotnej krivky. S narastajúcim časom si krivka teplôt podľa Eurokódu 1 zachováva tvar približne rovnaký ako normová teplotná krivka, ale s teplotami asi o 280 °C

236

- pre parametre odvetrania a otvorové súčiniteľe o veľkosti 0,02 m1/2 majú teplotné krivky podobný tvar ako normová krivka len s nižšími teplotami približne o 200 °C až 260 °C;

K obdobným záverom som dospel i pri výpočtoch s otvormi, u ktorých výška otvoru prevyšovala šírku otvoru. Výpočty je možné ďalej skúmať, predovšetkým pri meniacich sa tepelnotechických vlastnostiach stavebných konštrukcií, ale toto už nebolo cieľom tohto článku.

85 100 115 130 145 160 175 Čas [min]


10 25

Záver Na základe vykonaných výpočtov je možné vysloviť nasledujúce závery:

1/2

0 10 25

vyššími. Teploty krivky podľa národných STN postupne klesajú, v 180 minúte sú o 190 °C nižšie ako teploty krivky podľa Eurokódu 1 a asi o 90 °C vyššie ako teploty normovej teplotnej krivky.

[6] STN EN 1991-1-2 Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-2: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženia konštrukcií namáhaných požiarom. SÚTN, Bratislava, 2007. [7] STN EN 13 501-2 Klasifikácia požiarnych charakteristík stavebných výrobkov a prvkov stavieb. Časť 2: Klasifikácia využívajúca údaje zo skúšok požiarnej odolnosti (okrem ventilačných zariadení). SÚTN, Bratislava. 2008.



Termická stabilita poťahových textílií na báze prírodných vlákien Thermal stability of covering textiles on the base of natural fibers Ing. Emília Orémusová, PhD.

malého množstva vzorky poskytnúť informáciu o termickej stabilite testovaného materiálu (Marková 2005, Bábelová 2005, Coneva 2008 ).

Technická univerzita vo Zvolene, Drevárska fakulta T. G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika [email protected]

Cieľom príspevku je zhodnotiť termickú stabilitu metódou termogravimetrie poťahových textílií na báze prírodných vlákien rastlinných - bavlna a prírodných vlákien živočíšnych - vlna. Tieto textílie patria medzi tzv. štandard v širokej škále rôznorodých poťahov na čalúnený nábytok. Hodnotiacim kritériom bol predovšetkým úbytok na hmotnosti a počiatočná teplota aktívneho tepelného rozkladu vzoriek textílií.

Abstrakt Príspevok sa zaoberá termickou stabilitou vybraných druhov poťahových textílií, ktoré predstavujú úvodný kontakt čalúnenej skladby s tepelným zaťažením v prípade možného požiaru. Z tohto pohľadu, ak chceme, aby bol čalúnený nábytok bezpečný, je dôležité, aby bol bezpečný práve poťahový materiál. Testovacou metódou bola termogravimetria podľa STN EN ISO 11358 (2000). Testované vzorky boli na báze prírodných vlákien (bavlny a vlny).

Experimentálna časť Testované vzorky Boli testované dve textilie na báze bavlny a dve textílie na báze vlny s rôznymi plošnými hmotnosťami, pričom jedna z vlnených vzoriek bola s úpravou Scotchard. Úprava scotchard znamená tzv. 3-úpravu textílie:

Kľúčové slová Poťahové textílie, čalúnený nábytok, termická stabilita, termogravimetria, vlna, bavlna.

• hydrofóbna (odolnosť voči vlhkosti)

Abstract

• oleofóbna (odolnosť voči mastnote)

The article deals with the thermal stability of covering textiles selected types which represent the first contact of upholstery composition with the thermal loading in the case of fire. According to this aspect, if we expect the upholstered furniture to be safe, it is necessary to use safe upholstery material. We used the thermogravimetry by the STN EN ISO 11358 (2000) as a testing method. The tested samples were made of natural fibers (cotton and wool).

• nešpinivá (odolnosť voči nečistotám). Špina neprenikne do vlákna a možno ju ľahko zotrieť alebo vysať. Úprava je na báze tzv. perfluoralkánov. Podľa výrobcov tieto chemické úpravy sú zdravotne nezávadné a trvalé. Bližší popis vzoriek je uvedený v tab. 1. Tab. 1 Základné údaje o testovaných vzorkách poťahových textílií Vysvetlivky: žv - živočíšne vlákno, rv - rastlinné vlákno

Key words Covering textiles, upholstered furniture, thermal stability, thermogravimetry, wool, cotton.

Druh vlákna

rv

Označ. vzorky

Plošná hustota [g.m-2]

Vlhkosť [%]

bavlna (ba)

100

P1

230

5,52

bavlna (ba)

100

P2

190

5,47

vlna (vl)

100

P3

410

8,59

vlna (vl)

100

P4

360

8,75

žv

Čalúnnické materiály, medzi ktoré sa zaraďujú aj poťahové textílie sú typickým predstaviteľom súboru horľavých polymérnych materiálov. Materiály používané pri výrobe čalúneného nábytku ako aj samotná skladba čalúnenia je rizikovou kategóriou z pohľadu protipožiarnej bezpečnosti, hlavne čo sa týka požiarov zapríčinených z nedbanlivosti alebo nevedomosti ľudí (odhodená cigareta na sedačke, horiaca sviečka, ohrievač v blízkosti čalúnenia a pod.). Najlepším prostriedkom proti vzniku požiaru je prevencia. Jednou z jej zložiek je poznanie požiarnych charakteristík materiálov, ktoré vyšpecifikujú vhodnosť použitia materiálov a ich následné aplikácie v praxi. To platí v plnej miere aj pre materiály používané v konštrukcii čalúnnických výrobkov (Orémusová 2008, Navrátil a kol. 2002, Kačíková a kol. 2005).

prírodné vlákna

Úvod

Pomer zloženia [%]

Poznámka

úprava scotchard

Testovacia metóda - termogravimetria TG Metodika bola spracovaná podľa STN EN ISO 11358 (2000). Základné pojmy a definície: • termogravimetria (TG): postup, ktorým sa meria hmotnosť skúšobnej vzorky ako funkcia teploty alebo času, keď je skúšobná vzorka vystavená kontrolovanému teplotnému programu,

Horľavosť a protipožiarna ochrana polymérnych materiálov má široký spoločenský dosah, pretože polyméry sú v priemysle a v domácnosti najrozšírenejšie horľavé organické látky a s ich využitím sú spojené takmer všetky oblasti ľudskej činnosti (Tureková 2002). Často prispievajú v prípade požiaru k jeho ďalšiemu šíreniu. Preto je nutné zaoberať sa požiarnou bezpečnosťou polymérnych materiálov hlavne pri ich praktickej aplikácii a prijímať účinné preventívne opatrenia. To si vyžaduje poznať ich správanie v jednotlivých fázach horenia a súvislosti medzi týmito javmi a chemickým zložením polymérov (Balog a kol. 2005, Tereňová 2008).

Podstata skúšky spočíva v zahrievaní skúšobnej vzorky konštantnou rýchlosťou podľa kontrolovaného teplotného programu a zmena hmotnosti sa meria ako funkcia teploty. Inou alternatívou je, keď sa skúšobná vzorka udržiava pri danej konštantnej teplote a zmena hmotnosti sa meria ako funkcia času v danom časovom úseku.

Pre hodnotenie horľavosti polymérnych materiálov bol vypracovaný celý rad testovacích metód. Rozšírenou a všeobecne prijímanou metódou hodnotenia termickej analýzy je termogravimetria. Termoanalytické metódy umožňujú s použitím

Reakcie, ktoré spôsobujú zmeny hmotnosti skúšobnej vzorky, sú vo všeobecnosti rozkladné alebo oxidačné reakcie alebo ide o vyprchávanie zložky. Zmena hmotnosti sa zaznamenáva ako TG krivka.


• TG krivka: termogravimetrická krivka zostrojená tak, že hmotnosť skúšobnej vzorky sa vynesie na os Y a teplota T alebo čas t na os X.

237


Zmena hmotnosti materiálu ako funkcia teploty a rozsah tejto zmeny sú ukazovateľmi termickej stability materiálu. Údaje TG krivky je preto možné použiť na zhodnotenie relatívnej termickej stability polymérov rovnakého druhu a vzájomného pôsobenia polymér-polymér alebo polymér-prísada, keď sa použijú merania uskutočnené za rovnakých skúšobných podmienok.

formou tabuliek a obrázkov znázorňujúcich priebeh degradácie vzoriek. Z termogravimetrickej krivky je možné vyčísliť kvantitatívne hodnotenie dejov prebiehajúcich pri plynulom ohreve vzorky. Získané údaje pre všetky vzorky na báze prírodných vlákien sú uvedené v tab. 2, pričom je hrubou farbou označená hodnota píku pre maximálnu rýchlosť úbytku na hmotnosti pre celý teplotný interval (maximum platí nielen pre príslušný stupeň rozkladu vzorky, ale pre celý teplotný rozsah).

Pevné látky môžu byť vo forme práškov, tabliet, granúl alebo odrezkov. Skúšobné vzorky z hotových výrobkov musia byť v takom tvare, v akom sa bežne používajú. Skúšobné vzorky sa musia pred meraním kondicionovať pri (23 ± 2) °C a relatívnej vlhkosti (50 ± 5) % podľa ISO 291. Hmotnosť skúšobnej vzorky môže byť nižšia ako 10 mg.

Krivky termogravimetrickej analýzy vzorky P1 sú znázornené na obr. 1. Z obrázku vyplýva, že vzorka P1, sa pri plynulom ohreve rozkladá v dvoch stupňoch. Úvodný stupeň degradácie predstavuje proces sušenia, odparovanie vody z analyzovanej vzorky a to v teplotnom intervale 44,1 - 112,7 °C. Pri tomto deji nastal úbytok na hmotnosti vzorky 2,72 %.

Postup sa prispôsobí použitému prístroju a skúšobným podmienkam. Môžu sa použiť dva spôsoby: dynamické podmienky a izotermické podmienky. V práci budú skúšky vykonané v dynamických podmienkach.

4.334 mg

TG METTLER

Rate: 10.0 °C/min

44.1 °C + 112.7 °C

232.8 °C

*

+

383.2 °C

+

Získané termogravimetrické údaje sa prezentujú vo forme krivky závislosti hmotnostnej zmeny alebo percentuálnej hmotnostnej zmeny od času alebo od teploty. Špecifické teploty a hmotnosti sa určia z TG krivky.

* 507.3 °C +

Výsledky termogravimetrickej analýzy

100.

Termogravimetrická analýza bola uskutočnená na prístroji METTLER TA 50, vyhodnocovaná príslušným softwarom v PTEU Bratislava. Vzorky sa ohrievali plynulým ohrevom rýchlosťou 10 °C.min-1 v atmosfére vzduchu v teplotnom rozsahu 20 - 600 °C. Z experimentálnych meraní boli získané TG krivky, ktoré vyjadrujú percentuálny úbytok na hmotnosti a DTG krivky, (prvá derivácia pôvodnej TG krivky), ktoré vyjadrujú rýchlosť úbytku na hmotnosti, pričom sú charakterizované tzv. píkmi. Tab. 2 Teplotná charakterizácia stupňov rozkladu vzoriek poťahových textílií na báze prírodných vlákien Označ. vzorky P1

P2

P3

P4

Medzistupne rozkladu

Teplotný interval [°C]

Úbytok hmotnosti Δ m [%]

Teplota pri max. rýchlosti úbytku [°C]

sušenie

44 - 113

2,72

I. stupeň

233 - 383

62,44

338,3

II. stupeň

383 - 507

33,65

464,3

sušenie

40 - 102,5

2,03

229,8 - 366

64,27

333,7

II. stupeň

366,2 - 464

32,78

421,6

sušenie

42,1 -121,8

5,65

I. stupeň

216 - 387,5

38,24

289,3

II. stupeň

387,5 -526,0

42,95

462,0 557,5

III. stupeň

526 - 583,0

9,40

sušenie

43,1 - 113,7

5,48

207 - 373,5

33,60

285,3

374 - 478,5

37,89

441,0

III. stupeň

478,5 - 585

19,60

517,4

400.

500.

[°C]

Krivky termogravimetrickej analýzy vzorky P2 sú znázornené na obr. 2. Priebeh TG krivky vzorky P2 vyjadruje podobne ako pri vzorke P1 dvojstupňový termický rozklad. Sušenie je v intervale 40,0 - 102,5 a predstavuje 2,03 % úbytku na hmotnosti. Termická degradácia začína pri 229,8 °C a končí pri teplote 463,9 °C, čo je takmer o 44 °C menej ako je konečná teplota vzorky P2. I. stupeň rozkladu je v intervale teplôt 229,8 - 366,2 °C, v ktorom bol aj maximálny úbytok na hmotnosti (64,27 %) pri teplote 333,7 °C. V II. stupni v intervale teplôt 366,2 - 463,9 °C dosiahol úbytok hmotnosti 32,78 %. Rezistentný zvyšok vzorky P2 bol 0,16 %. Krivky termogravimetrickej analýzy vzorky P3 sú znázornené na obr. 3.

3,02

Píky na DTG krivke zodpovedajú teplotám pri dosiahnutí maximálnej rýchlosti úbytku na hmotnosti vzorky v danom stupni rozkladu. Výsledky termogravimetrickej analýzy sú spracované 238

Rezistentný zvyšok C600 [%]

3,23

I. stupeň

300.

Až nasledujúce procesy I. a II. popisujú termickú degradáciu vzorky, ktorá začína v prípade P1 pri teplote 232,8 °C. V I. stupni, ktorý je v teplotnom intervale 232,8 - 383,2 °C dochádza k maximálnemu úbytku na hmotnosti pri teplote 338,3 °C, pričom rýchlosť rozkladu vzorky je najvyšia. Δ m pre daný stupeň rozkladu je 62,44 %. V II. stupni v teplotnom intervale 383,2 - 507,3 je hmotnostný úbytok 33,65 %. Termická degradácia vzorky je ukončená pri teplote 507,3 °C, pri ktorej zostal rezistentný zvyšok 1,05 %.

0,16

II. stupeň

200.

Obr. 1 TG a DTG krivky vzorky P1

1,05

I. stupeň

0.005 mg/s

Súčasťou programu musia byť začiatočná a konečná teplota, izotermické stupne pri týchto teplotách a rýchlosti ohrevu medzi jednotlivými teplotami teplotného programu. Spustí sa teplotný program a zaznamená sa termogravimetrická krivka.

P1

2. mg

Skúšobná vzorka sa odváži. Termováhy sa vynulujú. Držiak so skúšobnou vzorkou sa umiestni na temováhy. Zvolí sa rýchlosť prietoku plynu, spustí sa prívod plynu a zaznamená sa začiatočná hmotnosť.

Termogravimetrické krivky vzoriek P3 a P4 poukazujú na rozdiel od predchádzajúcich vzoriek trojstupňový termický rozklad. Pri vzorke P3 prebieha proces sušenia v intervale 42,1 - 121,8 °C a predstavuje 5,65 % úbytku hmotnosti. V I. stupni v teplotnom intervale 215,7 387,5 °C bol úbytok hmotnosti vzorky 38,24 %.

Maximálny úbytok na hmotnosti vzorky P3 bol v II. stupni pri teplote 462,0 °C v teplotnom intervale 387,5 - 526,0 °C. V III.



stupni termického rozkladu v teplotnom intervale 526,0 - 583,0 °C bol úbytok 9,40 % vzorky. Rezistentný zvyšok pri konečnej teplote 583 °C bol 3,23 %. P2

Rate: 10.0 °C/min

File: 01441.001 Ident: 1.0

5.649 mg 40.0 °C 229.8 °C

V III. stupni rozkladu, ktorý končí pri teplote 585,1 °C bol úbytok hmotnosti 19,6 % a rezistentný zvyšok 3,02 %. Záver Termogravimetria (TG) je dôležitá termoanalytická metóda, ktorá sa používa pri štúdiu priebehu termolýzy a horenia polymérov. Ide o metódu, pri ktorej sa sledujú zmeny hmotnosti zahrievanej vzorky. Podľa spôsobu ohrevu vzorky poznáme izotermickú termogravimetriu (vhodná najmä na sledovanie procesov samozahrievania a samovznietenia) a dynamickú termogravimetriu, pri ktorej sa teplota mení podľa vopred zvoleného programu. Termogravimetriou sa porovnáva predovšetkým termická stabilita najrozličnejších polymérnych materiálov (Tureková 2002).

TG METTLER

+

0.005 mg/s

2. mg

68.3 °C

*

TG analýzou sme získali originálne výsledky zo súboru charakteristík, ktoré sú potrebné poznať pri jednotlivých materiáloch z hľadiska protipožiarnej ochrany. Jednalo sa predovšetkým o počiatočné teploty, konečné teploty termickej degradácie vzoriek, teploty píkov, pri ktorých dochádzalo k maximálnej rýchlosti úbytku na hmotnosti ako aj údaje o rezistentných zvyškoch testovaných vzoriek poťahových textílií.

421.6 °C

463.9 °C +

100.

200.

300.

400.

500.

[°C]

Obr. 2 TG a DTG krivky vzorky P2 P3

Rate: 10.0 °C/min

File: 01459.001 Ident: 1.0

7.163 mg

Pri plynulom ohreve vzoriek v dynamických podmienkach počiatočné teploty termického rozkladu testovaných textílií boli nižšie pri vlne, avšak tento rozdiel nebol až taký výrazný (26,2 °C). Aj pri bavlne aj pri vlne lepšie odolávali textílie s vyššou plošnou hmotnosťou. Výraznejší rozdiel bol medzi konečnými teplotami (121,12 °C), kde vyššie hodnoty dosiahli vlnené textílie podobne ako teploty maxima píkov (rozdiel medzi najvyššou a najnižšou hodnotou bol 128,3 °C).

TG METTLER

42.1 °C 215.7 °C +

0.005 mg/s

5. mg

121.8 °C

*

289.3 °C

583,0 °C +

100.

200.

300.

400.

500.

[°C]

Obr. 3 TG a DTG krivky vzorky P3 Krivky termogravimetrickej analýzy vzorky P4 sú znázornené na obr. 4. Priebeh TG a DTG krivky vzorky P4 je podobný ako pri vzorke P3. Sušenie prebieha v intervale 43,1 - 113,7 °C a úbytok hmotnosti bol 5,48 %. V I. stupni v intervale teplôt 206,6 - 373,5 °C bol úbytok 33,60 %.

Rate: 10.0 °C/min

6.266 mg

File: 01460.001 Ident: 1.0

Príspevok vznikol v rámci riešenia projektu VEGA MŠ SR (GD - 1/0436/09). Poďakovanie zároveň patrí pracovníkom Požiarnotechnického a experízneho ústavu MV SR Bratislava za vykonanie termogravimetrie vzoriek. Literatúra

TG METTLER

[1] Bábelová, E. 2005.: Kritická teplota rozkladu a reakčné teplo napeňujúceho protipožiarneho nástreku. In. Požární ochrana 2005. Sborník přednášek mezinárodní konference. Ostrava: VŠB - TU, 2005. s. 7-11. ISBN: 80-86634-66-3.

43.1 °C + 206.6 °C

0.005 mg/s

517.4 °C

2. mg

285.3 °C

*

585.1 °C +

100.

200.

300.

400.

Obr. 4 TG a DTG krivky vzorky P4


Dôležitý poznatok pre exaktné chápanie procesu horenia poťahových textílií je, že bavlnené textílie sa termicky rozkladajú v dvoch stupňoch, čo sa zhoduje s teoretickými poznatkami horenia polymérnych materiálov. Výnimku tvoria vlnené textílie, ktoré sa termicky rozkladajú v troch stupňoch. Trojstupňový rozklad vlny potvrdzuje Giertlová a kol (2002). Tureková (2002) sledovala termickú stabilitu čistej celulózy. Tieto výsledky sú do určitej miery porovnateľné s priebehom testovaných bavlnených textílií, ktorých chemickú podstatu tvorí taktiež celulóza. Poďakovanie

Maximálny úbytok bol pri teplote 441 °C (o 21 °C nižšia hodnota ako pri vzorke P3). V II. stupni v intervale 373,5 - 478,5 °C bol úbytok hmotnosti 37,89 %. Tento stupeň je v porovnaní s II. stupňom vzorky P3 v užšom rozsahu teplôt. P4

Najvyššie hodnoty rezistentných zvyškov dosiahli textílie na báze vlny, pričom väčší zvyšok mala textília s úpravou scotchard. Treba podotknúť, že v celku boli výsledky hodnotiacich kritérií medzi dvoma bavlnenými ale aj dvoma vlnenými vzorkami (i napriek jednej vzorky s úpravou) pomerne vyrovnané.

500.

[°C]

[2] Balog, K., Tureková, I., Slabá, I. 2005.: Stanovenie parametrov vznietivosti polymérnych materiálov. Ostrava: In: Požární ochrana 2005. Sborník přednášek. Mezinárodní conference. Ostrava, SPBI 2005. s. 17-24. ISBN: 80-86634-66-3. [3] Coneva, I. 2008.: Sledovanie tepelnej degradácie vzoriek celulózových materiálov metódou diferenčnej snímacej kalorimetrie (DSC). In: Ochrana pred požiarmi a záchranné služby 2008. [elektronický zdroj]. 3. vedecko-odborná konferencia s medzinárodnou účasťou. Žilina: ŽU v Žiline, FŠI, Katedra požiarneho inžinierstva, 2008, s.24 - 36, ISBN: 978-808070-856-6. 239


[4] Giertlová, Z., Čunderlík, I., Marková, I. 2002.: Termická degradácia na báze organických vlákien. Zvolen: In: Zborník prednášok z odborného seminára Čalúnnické dni 2002 Materiály, konštrukcie a technológie v čalúnnictve. KNDV DF TU vo Zvolene, 2002. s 26-34. ISBN 80-228-1144-2. [5] Kačíková, D. A KOL. 2005.: Materiály v protipožiarnej ochrane. Vybrané kapitoly pre voľný ročník študijného programu Hasičské a záchranárske služby. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2005. 126 s. ISBN: 80-228-1530-6. [6] Marková, I. 2005.: Správanie sa vybraných druhov dreva při ich tepelnom zaťažení. In. Požární ochrana 2005. Sborník přednášek mezinárodní konference. Ostrava: SPBI, 2005. s. 292-305. ISBN: 80-86634-66-3. [7] Navrátil,V., Dubnička, Š., Ludrovský, J. 2002.: Tepelné pôsobenie na čalúnnické materiály. Zvolen: In: Zborník prednášok z odborného seminára Čalúnnické dni 2002 -

Materiály, konštrukcie a technológie v čalúnnictve. KNDV DF TU vo Zvolene, 2002. str. 64 - 68. ISBN: 80-228-1144-2. [8] Orémusová, E. 2008.: Tepelno-fyzikálne charakteristiky vybraných druhov čalúnnických materiálov. Zvolen: Dizertačná práca. TU vo Zvolene 2008. 120 s. [9] STN EN ISO 11358. 2000. Plasty. Termogravimetria (TG). Všeobecné princípy. [10] Tereňová, Ľ. 2009.: Minerálna vlna z hľadiska reakcie na oheň. In: Požární ochrana 2009. XVIII. ročník mezinárodní konference. Ostrava: SPBI, 2009. S. 596-604. ISBN: 978-807385-067-8. [11] Tureková, I. 2002.: Vplyv vybraných chemických látok na vysokoteplotnú degradáciu celulózy. Zvolen: Dizertačná práca. TU vo Zvolene 2002, 142 s.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM EDICE SPBI SPEKTRUM

44.

SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

MILOŠ KVARýÁK

ZÁKLADY POŽÁRNÍ OCHRANY

Základy požární ochrany Miloš Kvarčák Tato publikace si dává za cíl vysvětlit principy vzniku požárů a jejich působení na okolí. Má snahu vysvětlit někdy složité procesy chemie a fyziky související se vznikem a rozvojem požáru pomocí zjednodušených a jednoduchých postupů, sjednotit výklad jevů, které charakterizují požár, formulovat jednoduchá pravidla z hlediska předcházení vzniku požáru a postupů pro případ jeho likvidace.

cena 150 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

240



Firefighters risk during sanitation of chemical accidents Riziko hasičů během sanace chemických havárií Dušica Pešić, Ph.D. Emina Mihajlović, Ph.D. Sveta Cvetanović, M.Sc. Faculty of Occupational Safety of Nis, University of Nis Čarnojevića 10a, Nis, Serbia [email protected], [email protected], [email protected] Abstract Chemical accidents during the transportation of dangerous substances often occur. Due to their unpredictable nature and location, they represent a threat to people and the environment. Therefore, quick localization and sanitation is needed. In the Republic of Serbia, the first action in the sanitation of chemical accidents is taken by fire brigades. Firefighters are exposed to many dangers during operational plans of rehabilitation of chemical accidents. Depending on the type and characteristics of hazardous substances, dimension of accidents, terrain, weather conditions, etc. fire brigade may be exposed to fire or explosion, poisoning, under the influence of aggressive substances… This paper describes the simulation of fire in long vehicle tunnel by using Fire Dynamics Simulator (FDS) with large eddy simulation (LES). The fire gasoline tanker was used for simulation. Influence of the smoke flow and dangerous concentrations of carbon monoxide on firefighters during fighting of fire was analyzed. Key words Chemical accident, firefighters, fire dynamics simulator, tunnel, smoke, carbon monoxide. Abstrakt Během dopravy nebezpečných látek se často vyskytují chemické havárie. V důsledku jejich nepředvídatelné povahy a místa představují hrozbu pro osoby a životní prostředí. Proto je zapotřebí rychlá lokalizace a sanace. V Republice Srbsko provádějí prvou akci v sanaci chemických havárií jednotky požární ochrany. Hasiči jsou vystaveni mnoha nebezpečím během procesu sanace chemických havárií. V závislosti na typu a charakteristikách nebezpečných látek, velikosti havárií, terénu, povětrnostních podmínkách atd. mohou být jednotky požární ochrany vystaveny požáru nebo explozi, otravě, pod vlivem agresivních látek… Tento článek popisuje simulaci požáru v dlouhém automobilovém tunelu pomocí Fire Dynamics Simulator (FDS) se simulací velkých vírů (LES). Pro simulaci byl použit hořící cisternový vůz na přepravu benzínu. Byl analyzován vliv toku kouře a nebezpečných koncentrací oxidu uhelnatého na hasiče během hašení. Klíčová slova Chemická havárie, hasiči, simulátor dynamiky požáru, tunel, kouř, oxid uhelnatý. 1. Introduction Systems become more complex in technological, organizational and social aspects from day to day. Complex technological systems, power plants that use hazardous materials, storage of hazardous materials, daily transportation of these materials etc., are possible sources of danger that may jeopardize work safety, human health and lives, material and natural resources.


Hazardous substances are substances that during production, processing, transport, handling or storage, release or produce flammable, explosive, toxic, infectious, irritant, corrosive or other dangerous gases, fumes, vapor, mist or dust, as well as harmful emissions in quantities that could endanger human life and health, material resources and the environment, to a lesser or greater distance. Hazardous substances include materials and objects that can be finished, semi-finished or intermediate products, raw materials or waste. In one word, all the substances that are harmful and hazardous and that can cause dangerous or harmful phenomenon for the people and their environment belong to the hazardous substances. A proof that the danger of production and use of various hazardous substances is the the presence of more than 100.000 types of harzardous substance on the.market of the European Union. 2. The transport of dangerous substances Transportation of dangerous substances consists in their transportation from the producer to the user, or to the place where their further distribution is. Hazardous substances are more likely to occur in road transport comparing to the other forms of transport. Various measures are taken as an attempt for reducing the share of road transport in the total transportation of dangerous substances, at the expense of increasing their transport rail, river and sea routes. Transportation of dangerous substances, such as daily transportation of oil and petroleum products, is always accompanied by the possible danger such as a leak of dangerous substances and, in the best case, only of its spillage on the road. The existence of high risk and unforeseeable consequences that may arise in case of accidents with hazardous materials during their transportation, requires of all participants in the transportation process great responsibility, good training about working with such materials, knowledge of legal regulations and procedures with the constant control and supervision. Safe transportation of dangerous substances is conditioned by knowledge of the physical and chemical characteristics of materials, appropriate storage and transport, containers for the transportation (tanks, barrels, containers, pots, cans, boxes, sacks, bags), and the level of safety in transport and accident. Given the increasing use of dangerous substances, there is a high risk of accidental situations related to their transport. 3. Chemical accident Chemical accident is a unexpected and uncontrollable incidence or series of incidences that occurs during the production process, transport or storage, which leads to the release of certain amounts of hazardous chemical substances in air, water or soil, which may result in endangering human health and life, material resources and effects to the environment. According to OECD data, from 30 to 35 chemical accidents of lesser or greater dimensions happen in the world every day. Taking these facts into consideration, it can be said that chemical accidents, according to their dimensions and adverse consequences can be classified as very dangerous phenomena that threaten the modern world.

241


High risks while using hazardous materials, lie in the possibility of accidents which have the following characteristics: • the accident occurs suddenly, often at night and often in the series; • they are very unpredictable, given the location, time, type of agents and possible interactions, especially when it comes to the accident in transport of dangerous materials; • they are characteristic, because of the possibility of occurrence, the dimensions of possible consequences for human health and the environment, and because the way of sanitation;

products. In FDS, all spatial derivatives are approximated by second order finite differences and the flow variables are updated in time using an explicit second order predictor-corrector scheme. FDS is a CFD fire model used to compute the gas density, velocity, temperature, pressure and species concentrations in each control volume. The FDS LES model is widely used in studies of fire-induced smoke transportation and dispersion. FDS solves the basic conservation of mass, momentum and energy equations for a thermally expandable, multi-component mixture of ideal gases. The governing equations are (McGrattan et al. 2009): Conservation of mass:

• each accident requires a specific approach to his recovery;

     u  m b''' t

• the necessary information is often not obtained and equipment for rapid assessment of the type and risk level is not possessed, which increases the vulnerability of space, influence on people, and damage on the environment;

(1)

Conservation of individual gaseous species:   Y     Y u     D Y  m '''  m b''', t Conservation of momentum:    u      uu  p   g  fb     ij t Transport of Sensible Enthalpy:

• immediate response is necessary, since the delay of rehabilitation measures increases the vulnerability and damages; • elimination of the consequences and repair of the damage is very time-consuming process and difficult; • prevention of accidents requires complex measures of prevention, developed information system and adequate measures for reducing negative consequences.

 Dp   hs      hsu   q '''  qb'''    q ''   t Dt

Each chemical accident has certain characteristics so that each accident must be observed separately depending on the type, intensity, consequences and time.

where

Side effects of accidents can be divided into the following categories:

ρ

the density,

u

the three components of velocity, u = [u,v,w]T,

• dischargeing of hazardous pollutants (toxic substances) into the air, water or soil;

T

the temperature,

Dα

diffusion coefficient,

• explosion that realeses a large amounts of toxic decomposition products into the atmosphere;

Yα

mass fraction of αth species,

• fire that results in the formation of a toxic gases cloud, particles and other combustion products.

p

the pressure,

g

acceleration of gravity,

4. Simulation the fire in tunnel

fb

external force vector,

Smoke from a fire can not only reduce the visibility and cause slower evacuation, but toxic gases in the smoke can also be fatal to humans. The hazards caused by a fire smoke are more critical in long tunnels that may be densely occupied by vehicles and people at times. Sanitation of fire chemical accident in road tunnel may be especially difficult. The fire accident in a long vehicle tunnel was studied by using a fire of gasoline truck. A 3-D computer model of the tunnel was built and a 3-D Computer Fluid Dynamics (CFD) method was used to simulate the smoke flow in the fire. 4.1 Methodology Computational Fluid Dynamics techniques are increasingly used for studies of fire accidents in tunnels. Turbulence methods commonly used in CFD include Reynolds Averaged Navier-Stokes Equation (RANS) Method, Large Eddy Simulation (LES) and Direct Numerical Simulation (DNS) (McGrattan et al. 2009). Large Eddy Simulation is a CFD method which is capable to predict unsteadiness and intermittency in turbulent flows. It has been recently widely applied to simulate the turbulent pollutant transport in tunnel and fire-induced flow in fire scenarios. In LES, the large eddy turbulence is directly computed, while the small turbulent motions are modeled by Sub-Grid Models (SGM). Fire Dynamics Simulator (FDS), developed by National Institute of Standards and Technology (NIST), solves numerically a form of the Navier-Stokes equations for thermally driven flow. It is now a popular CFD tool in fire related researches, and suitable for simulation of the concentration and flow distribution of fire

242

(2)

(3)

(4)

m bm,  the production of species a by evaporating particles,

τij

stress tensor,

hs

sensible enthalpy,

q qb q

the heat release rate per unit volume from a chemical reaction,

ε

the dissipation rate,

t

time.

the energy transferred to the evaporating droplets, the conductive and radiation heat fluxes,

Combustion model makes use of the mixture fraction, a quantity representing the fuel and the products of combustion. FDS describes the “complete” reaction as the conversion of fuel to products such that the production rate of each product species is proportional to the fuel consumption rate. This means that for each fuel molecule, fixed amounts of carbon dioxide, vapor, carbon monoxide and soot are formed and these products persist in the plume indefinitely with no further reaction as follows: C x H y O z N a M b  vO2 O 2  vCO2 CO 2  vH2 O H 2O

(5)

 vCO CO  vSS  vN2 N 2  vM M Toxic pollutant - combustion products that are formed under observed process are: vCO2  x  vCO  1-H frac  vS vCO 

(6)

WF yCO WCO

(7)

WF yS WS

(8)

vS 



WS  H fracWH  1-H frac WC

(9)

where vk

the stoichiometric coefficient of species k,

yk

yield of species k,

The temperature and carbon monoxide concentration were predicted in FDS by “DEVC” output command. 4.3.1

Wk the molecular weight of species k. The yields of soot and CO are based on “well-ventilated” or “post-flame” measurements.

Smoke flow spread

Fire-induced buoyancy and the temperature difference driven draft are the key drivers of the smoke flow. Temperature curves of smoke, at different distances from the fire source (5 m, 14 m, 26 m, 44 m) are shown in Fig. 2. 500

The mixture fraction is defined in terms of the mass fractions of fuel (CxHy) and the combustion products containing carbon:

400

temperature [°C]

 1  WF WF W Z  I  YF  YCO2  YCO  F YS  YF  xWCO2 xWCO xWS 

(10)

where 1 F

Y

stands for the fuel mass fraction in fuel stream,

Yk

mass fractions of the species in the mixture,

x

the number of carbon atoms in the fuel molecule.

5m 14 m 26 m 44 m

450

350 300 250 200 150 100 50 0

100

200

300

400

500

4.2 Model configuration FDS requires the following inputs: geometry of the facility, computational cell size, location of the ignition source, fuel type, heat release rate, material thermal properties and boundary conditions.

Fig. 2. Temperature curves of smoke during the time As shown in Fig. 2, when the smoke flow has reached a certain value, the temperature resulted in a sudden rise. The carbon monoxide concentrations were calculated at 4 longitudinal positions, at height of 4.5m above the floor. Results of longitudinal distributions of carbon monoxide concentrations are shown in Fig. 3. 500 450

temperature [°C]

FDS LES simulation was performed for a road tunnel model with length of 150 m, width of 10 m and height of 5 m. The two ends of the tunnel were both set to be naturally opened with no initial velocity boundary condition specified for these openings. The walls and the floor were set to be of concrete. The tunnel section is shown in fig 1.

600 time [s]

400 350 300 250 200 150 100 50 0

Fig. 1 Perspective view of the tunnel section

10

20

30

40

50

60

70

Distance [m]

Fig. 3. Smoke temperature distribution along the tunnel In applying LES simulation, the grid size is a key parameter which has to be considered very carefully. For the purposes of this investigation, the grid size in the x-, y- and z- direction was set to be 0.25m. The number of grid cells was 432,000 (600×36×20 in the x, y and z-direction, respectively). Accidental fires resulting from fuel spills and tank explosions commonly burn as pool fires. Square pool fire (gasoline truck) was set as buoyancy source at the centre of the tunnel. The buoyancy release rate of a fire is generally quantified by its Heat Release Rate per Unit Area (HRRPUA) - Q. The maximum steady heat release rate for this simulation is 5 MW.

4.3.2

Carbon monoxide concentration distribution

The vertical distribution of carbon monoxide concentration was calculated at 40m away from the fire. Values were recorded at height of 0.5, 1.5, 2.5, 3.5 and 4.5 m above the floor level. The field distribution of carbon monoxide concentration at these heights is shown in Fig. 4.

The conditions of “real” fire have been defined by parameters SURF ID=’FIRE’ and RAMP_Q=’fireramp’ in input file. Duration of simulation was of 600 s. The simulations have been performed at PC computer with 64 bit CPU Intel Core 2 Duo E6300 (1.86GHz) and RAM of 2 GB. 4.3. Results and discussion Simulation of fire accident was performed for monitoring the temperature in the vertical and horizontal direction. Also, the vertical and longitudinal distributions of carbon monoxide concentration along the tunnel were calculated. Ostrava 8. - 9. září 2010

Fig. 4. Field distribution of carbon monoxide concentration

243


The variation in time and vertical distributions of carbon monoxide concentration are shown in Fig. 5. 750

4.50 m 3.50 m 2.30 m 1.50 m 0.50 m

concentration CO [ppm]

600

Detrimental influence to firefighters’ health is produced by their exposure to extreme heat and combustion products of burning materials.

450

Firefighters, while fighting fire, are often exposed to extreme heat of 1200 °C to 1400 °C. The heat effects may be caused by hot air, radiant heat, contact with hot surfaces, etc. The heat exposure effects are heat exhaustion, heat syncope, heat pyrexia and heat cramps.

300

150 0 0

100

200

300

400

500

600

time [s]

Fig. 5. Vertical distribution of carbon monoxide concentration Analyses of carbon monoxide concentration reveal fluctuating behavior of carbon monoxide with time. As shown in Fig. 5, predicted carbon monoxide concentration reduces with the decrease of the height above the floor. The trend of increase carbon monoxide concentration above the floor level is shown in Fig. 6. 750


600

450

300

150

0 0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0 height [m]

Fig. 6. The trend of increase carbon monoxide concentration Predicted longitudinal distribution of carbon monoxide concentration at height of 4.5 m above the floor, was shown in Fig. 7. The larger distance from the fire source is the lower local carbon monoxide concentration in the smoke flow is.


Fire generates products of incomplete combustion. Products of incomplete combustion include, but are not limited to, carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), hydrogen cyanide (HCN) and unburned hydrocarbons (UHC). Toxic smoke products are recognized to be the major cause of death in fire accidents (NFPA 2002). Breathing difficulties can occur due to inhalation of irritant smoke (which also could be very hot), and lead to asphyxia, laryngeal spasm or bronco-constriction. The major asphyxiant gas is carbon monoxide, always present to some extent in all fires, irrespective of the material involved or the development stage of the fire. Low concentration of oxygen (less than 15 %) and very high concentrations of carbon dioxide (greater than 5 %) have asphyxiant effects too. Carbon monoxide is the most important asphyxiant formed in fires (because it is always present irrespective of the materials involved or the stage or type of fire) and is the major cause of death in fires. Effects of carbon monoxide on humans depend on the concentration and duration of exposure: nausea, confusion, loss of consciousness, neurological effects, and even death. The toxic effects of carbon monoxide result from its binding with hemoglobin in the blood, and formation of carboxyhemoglobin. The presence of this substance reduces the amount of oxygen supplied to the tissues in the body, particularly the brain, causing toxic asphyxia. Because hemoglobin’s affinity for carbon monoxide is about 200 to 240 times that for oxygen, carboxyhemoglobin levels continue to increase as carbon monoxide is inhaled. The impact of carbon monoxide on the environment and health has been studied extensively. According to the recommendations of the World Health Organization (1987), the maximum permissible exposure level should not exceed 100 ppm for a 15 min timeweighted average (TWA) period, 25 ppm for a lh TWA period, and 9ppm for a 8 h TWA period. It is generally recognized that if the carbon monoxide volume fraction exceeds 700 ppm it becomes dangerous for human.

750

Soot formation during the fire is proportional to heat release rate. Its formation is sign of oxygen deficiency. The black carbon (i.e. soot) is being transported and distributed together with the other combustion products, in the stream of fire pollutants.

600 450

Smoke particles (i.e. soot) have the longest “life time” as aerosol.

300 150 0 0

10

20

30

40

50

60 70 Distance [m]

Fig. 7. Longitudinal distribution of carbon monoxide concentration along the tunnel 5. Fireman risk in firefighting In the Republic of Serbia, the first action in the sanitation of chemical accidents is taken by fire brigades. Firefighters are exposed to many dangers during operational plans of rehabilitation 244

of chemical accidents. Depending on the type and characteristics of hazardous substances, dimension of accidents, terrain, weather conditions and etc. fire brigade may be exposed to fire or explosion and poisoning by toxic combustion products.

Soot particles decrease visibility, hurt the human eyes, and pose difficulties for evacuation. Density of smoke depends on the soot yield in fire. The results of the simulation confirm that soot yield increase in under-ventilated fires. Burning car or bus typically produces a fire with heat release rate of 5 MW and 20 MW, respectively (Cheng et al. 2002). The tanker carries 30000l of gasoline, corresponding heat release rate of the burning tanker is 450 MW (McGrattan 2005). In this paper, for fire simulation used heat release rate is 5 MW. This means that firefighters may be exposed too much higher temperatures and carbon monoxide concentration during the sanitation of fire chemical accidents.



6. Conclusions Statistics has shown that smoke and toxic gases are the most fatal factor in fires. The smoke particle lowers down the visibility. Carbon monoxide is a toxic gas. Fire in a long tunnel, is a special topic in fire-building research, due to its different aspect ratio from normal room enclosures. This paper describes using FDS LES model for simulating fireinduced spreading of smoke and carbon monoxide transportation in a 150m long tunnel. The smoke temperatures and vertical and longitudinal distributions of the carbon monoxide concentration in this tunnel are predicted. Results showed that the carbon monoxide concentration would linearly increase with the height above the floor and exponentially decrease with the distance away from the fire. The results of this study demonstrate that FDS LES model is a quantitative model for predicting the concentration of carbon monoxide distribution field during fire in long tunnels. FDS can be applied in modeling spreading of smoke and distribution of toxic combustion products for fire safety assessment. Namely, by using the FDS it is possible to predict fire dynamics. In this way, the firefighters would be informed about the situation on the accident spot. It would make the distinguishing of fire caused by chemical accidents easier. Eliminating the negative influence on firefighters would also become easier. References [1] Alarie Y. (2002).: Toxicity of fire smoke, Critical Reviews in Toxicology 32, pp 259-289.

[2] ASTM (2005). Standard guide for statistical evaluation of atmospheric dispersion model performance. American Society for Testing and Materials, Designation D6589-05. [3] Cheng Y.P., John R. (2002).: Experimental research of motorcar fire, Journal of China University of Mining & Technology 31, pp 557–560 (in Chinese, with English abstract). [4] DiNenno P. (1995).: SFPE Handbook of fire protection engineering, Second edition, Society of Fire Protection Engineering, USA. [5] Jovanović D., Tomanović D. (2002).: Fire Dynamics, Faculty of Occupational Safety, Nis, p 252, (In Serbian). [6] McGrattan K., Hostikka S., Floyd J., Baum H., Mell R.R.W., McDermott R. (2009).: Fire Dynamics Simulator (Version 5.4) Technical reference guide, National Institute of Standards and Technology. [7] McGrattan K.B. (2005). Numerical simulation of the Caldecott tunnel fire, April 1982, National Institute of Standards and Technology. [8] NFPA (National Fire Protection Association), 2002, The SFPE (Society of Fire Protection Engineers) Handbook of Fire Protection Engineering, NFPA, Massachusetts. [9] Patel, H.C., Mohan Rao, N. and Saha, A. (2006).: Heat exposure effects among firefighters. Indian Journal of Occupational and Environmental Medicine 10, New Delhi, India. [10] Pešić D. (2009).: Dangerous substances risk, Faculty of Occupational Safety, Nis, p 247, (In Serbian).


45.


DANICA KAýÍKOVÁ MIROSLAVA NETOPILOVÁ ANTON OSVALD

DREVO A JEHO TERMICKÁ DEGRADÁCIA


Drevo a jeho termická degradácia Danica Kačíková, Miroslava Netopilová, Anton Osvald Publikace se zabývá dřevem a jeho použitím z hlediska protipožární ochrany a bezpečnosti. Autoři se zabývají hodnocením dřeva, popisují charakteristiky dřeva, chemické složení, fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva za normálních podmínek a při zvýšené teplotě, se zaměřením na protipožární ochranu.


245


Alternativní metody pro stanovení osové teploty Fire Plume Alternative methods to detemining axial temperature Fire Plume Ing. Jiří Pokorný, Ph.D.

•

posouzení účinků teploty na uložené materiály,

Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje Výškovická 40, 700 30 Ostrava - Zábřeh [email protected]

•

posouzení účinků teploty na záchranné jednotky.

Důvod provádění teplotní analýzy Fire Plume zpravidla určuje také druh teplotní charakteristiky, kterou je nutné stanovit. Schematický popis teplotních charakteristik je patrný z obr. 2.

Abstrakt Sloupec kouřových plynů označovaný jako Fire Plume je charakteristickým jevem rozvíjejícího se požáru. Jednou z nejvýznamnějších charakteristik je jeho osová teplota.

Kumulovaná vrstva kouøe

Zóna kouøe

Fire Plume, teplota, požár, výpočetní postupy Abstract

Besides the most frequently used method for the determination of the Fire Plume axial temperature which is derived by Heskestad, a number of other methods by different authors can also be used. The article presents a description of the alternative methods for the determination of the axial temperature of the column of smoke gasses, and the results of their comparisons. At the end, I give a recommendations for suitable alternative calculation practices for the determination of the described characteristics. Key words Fire Plume, temperature, fire, computation techniques Úvod Rozvíjející se požár je doprovázen vznikem a rozvojem sloupce kouřových plynů, který je zpravidla označován jako Fire Plume. Předmětem zájmu může být z řady důvodů stanovení teploty vznikajícího kouře. Teplotní analýza kouře a Fire Plume může být z hlediska použitých metod a míry podrobností značně variabilní. Výpočetní metody je možné členit dle obr. 1 [1], [2].

Tosa, min

dh

Tosa,r,min

Teplotní pofil Tosa, D Tosa

mf

DTosa r Tosa,r < Tosa < Tosa,max

Plamen

Klíčová slova

Column of smoke gasses designated as the “Fire Plume” is one of the characteristic feature of growing fire. One of its most important characteristics is its axial temperature.

r Tfp,rfp

Zóna plamene Pøechodová zóna

Kromě nejobvyklejší metody pro stanovení osové teploty Fire Plume, kterou odvodil Heskestad, lze využít metod řady dalších autorů. Příspěvek prezentuje popis alternativních metod pro stanovení osové teploty sloupce kouřových plynů a výsledky jejich vzájemného srovnání. Závěrem jsou doporučeny vhodné alternativní výpočetní postupy pro stanovení popisované charakteristiky.

Tosa, hvp

Tg, rg

Qk Q

To, ro

Qk Q

Qr, cr

z Tosa,max Qr

A, D, P

z0 A, D, P

Obr. 2 Fire Plume s popisem teplotních charakteristik Teplota plynů Fire Plume Tfp klesá se stoupající výškou sloupce kouřových plynů a radiální vzdáleností mezi osou a jeho okrajovou částí r. Maximální teploty Tosa,max je dosahováno v osové části a nejnižších úrovních Fire Plume. Nejnižších teplot Tosa,r,min je dosahováno v okrajových částech Fire Plume a jeho nejvyšších úrovních. Teplotní profil proudění plynů ve Fire Plume zachovává charakteristický cylindrický charakter. Pozornost v příspěvku bude dále zaměřena na prezentaci metod pro stanovení osové teploty Fire Plume. V dalších částech příspěvku se předpokládá, že čtenář je seznámen s obvyklým popisem dynamiky rozvíjejícího se požáru členěním na tzv. charakteristické druhy požáru (pomalý, střední, rychlý a velmi rychlý), základním rozdělením Fire Plume na zóny (zónu plamene, přechodovou zónu a zónu kouře) a významem virtuálního počátku Fire Plume. Osová teplota Fire Plume stanovená standardními postupy Nejobvyklejší metodou pro stanovení osové teploty Fire Plume je metoda odvozená Heskestadem, případně McCaffreyem [3], [4]. Rovnici odvozenou Heskestadem lze psát ve tvaru 1/3

Teplotní analýza kouře

Teplota Smoke Plume Tsp

Bez zohlednění horké vrstvy plynů Tsp a f(Tu)

Osová teplota Smoke Plume Tosa

Diferenciace teploty osy Smoke Plume Tosa

Průměrná teplota kumulované vrstvy plynů Tv Se zohledněním horké vrstvy plynů Tsp = f(Tu)

Radiální teplota Smoke Plume Tosa,r

Osová teplota Smoke Plume Tosa,hvp

Tosa

návrh zařízení pro odvod kouře a tepla, posouzení účinků teploty na evakuované osoby,

•

posouzení účinků teploty na stavební konstrukce,

246

5/3

(1)

Za předpokladu normálních podmínek okolí1 lze rovnici (1) upravit na tvar Qk2/3 Tosa  25 (2) ( z  z0 )5/3 Rovnici odvozenou McCaffreyem lze psát ve tvaru    Tosa    0,9  2g   

Teplotní analýza kouře je prováděná zejména z následujících důvodů: •

 Qk2/3   z  zo 

Za přijatelnou hodnotu koeficientu přisávání vzduchu α v rovnici (1) lze považovat hodnotu 9,1.

Obr. 1 Teplotní analýza kouře

•

  To    g  c 2p   o2   

1

2

 z    2/5  Q 

2  1

 T0

(3)

Za normální podmínky okolí je považována teplota okolí To = 293,15 K, hustota okolního vzduchu ρo = 1,2 kg.m-3 a měrná tepelná kapacita vzduchu cp = 1,005 kJ.(kg.K)-1. Ostrava 8. - 9. září 2010


Tab. 1 Konstanty pro rovnici odvozenou McCaffreyem Zóna Fire Plume

Poměr z.Q-2/5 [m.kW-2/5]

η [-]

κ

< 0,08

1/2

6,8 [m .s ]

0,08 - 0,2

0

1,9 m.[kW1/5.s]-1

> 0,2

-1/3

1,1 m.[kW .s]

Zóna plamene Přechodová zóna Zóna kouře

1/2

-1

1/3

-1

1800,00 Teplotní nárĤst osy Fire Plume 'Tosa [K]

Konstanty pro rovnici odvozenou McCaffreyem jsou uvedeny v tab. 1.

1600,00 1400,00 1200,00 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00

Osová teplota Fire Plume stanovená alternativními metodami Zahraniční zdroje uvádějí řadu dalších metod využitelných pro stanovení nárůstu osové teploty Fire Plume ΔTosa [5]. Obecně lze výpočetní metody popsat následujícími funkcemi Tosa  f (Qk ; z ), případně Tosa  f (Qkn  z n ) (4)

0

2

4

6

8 ýas [min]

10

z=6m

z=3m

12

z=9m

14

16

z = 12 m

Obr. 4 Srovnání metod odvozených Heskestadem, McCaffreyem a metod uvedených v tab. 2 pro střední rozvoj požáru

Detailnější popis představují rovnice tvaru Tosa  C  Qk2/3  ( z  z0 ) 5/3 nebo Tosa  C  Qk2/3  z 5/3

(5)

Některé z metod jsou uvedeny v tab. 2. Tab. 2 Alternativní metody pro stanovení nárůstu teploty osy Fire Plume

Teplotní nárĤst osy Fire Plume 'Tosa [K]

4500,00

Teplotní nárůst osy Fire Plume ΔTosa [K]

Morton a kol.

21,10 Qk ·(z - z0)

Evans

23,92 Qk2/3·(z - z0)-5/3

George a kol., Zukoski, Heskestad

25,03 Qk2/3·(z - z0)-5/3

Yokoi

25,06 Qk2/3·(z - z0)-5/3

Cox a Chitty

27,38 Qk2/3·(z - z0)-5/3

Rouse a kol.

30,26 Qk2/3·(z - z0)-5/3

Alpert

16,90 Qk2/3·z-5/3

2/3

3000,00 2500,00 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0

2

4

6

-5/3

z=3m

z=6m

10

12

z=9m

14

16

z = 12 m

12000,00

Sheppard (1)

27,50 Qk ·(z - z0)

25,80 Qk2/3·(z - z0)-5/3 ± 41,6

Sheppard (3)

22,60 Qk2/3·z-5/3 ± 66,5

-5/3

8 ýas [min]

Obr. 5 Srovnání metod odvozených Heskestadem, McCaffreyem a metod uvedených v tab. 2 pro rychlý rozvoj požáru

Sheppard (2)

2/3

3500,00

0,00


Autor

4000,00

± 33,9

Srovnání metod pro stanovení osové teploty Fire Plume

10000,00 8000,00 6000,00 4000,00 2000,00 0,00

V následujících odstavcích budou prezentovány výsledky srovnání metod pro stanovení osové teploty Fire Plume odvozených Heskestadem (rov. 1, 2) a McCaffreyem (rov. 3) a alternativních metod uvedených v tab. 2 (principiálně viz také rov. 4, 5). Osové teploty Fire Plume byly srovnávány pro pomalý, střední, rychlý a velmi rychlý rozvoj požáru definované charakteristickými dynamickými konstantami jejich rozvoje, dobu trvání požáru 300, 600 a 900 s, výškami nad povrchem hořlavých materiálů 3, 6, 9 a 12 m, konvektivním poměrem uvolňovaného tepelného toku 80% Q, hustotou tepelného toku 250 kW.m-2 a normálními podmínkami okolí. Výsledky srovnání jednotlivých metod jsou znázorněny na obr. 3 až 6.

0

5

10

15

ýas [min] z=3m

z=6m

z=9m

z = 12 m

Obr. 6 Srovnání metod odvozených Heskestadem, McCaffreyem a metod uvedených v tab. 2 pro velmi rychlý rozvoj požáru Legenda symbolů k obr. 3 až 6:


700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 0

2 z=3m

4

6 z=6m

8 ýas [min]

10 z=9 m

12

14

16

z = 12 m

Obr. 3 Srovnání metod odvozených Heskestadem, McCaffreyem a metod uvedených v tab. 2 pro pomalý rozvoj požáru Ostrava 8. - 9. září 2010

Vyhodnocení výsledků získaných srovnáním prezentovaných metod Vyhodnocením výsledků získaných různými metodami pro stanovení osové teploty Fire Plume lze dospět k následujícím závěrům: 247


1. Metody vyvinuté Alpertem a obdobně také Sheppardem (3), které zohledňují pouze výšku nad hořlavými materiály z bez korekce virtuálním počátkem sloupce kouřových plynů z0, vykazují významně vyšší hodnoty nárůstu osových teplot než rovnice ostatních autorů, které tuto korekci zohledňují. Teplotní nárůst osy Fire Plume ΔTosa stanovený těmito metodami dosahuje při vyšších dynamikách požárů (rychlý a velmi rychlý rozvoj požáru) nereálně vysokých hodnot. 2. Teplotní nárůst osy Fire Plume ΔTosa stanovený metodami dle Mortona a kol. a Evanse, dosahuje zpravidla nejnižších hodnot. Diference mezi výsledky obou metod jsou zanedbatelné. 3. Teplotního nárůst osy Fire Plume ΔTosa stanovený rovnicí dle Rouse a kol. patří mezi nejvyšší. 4. Metoda odvozená Heskestadem a většina alternativních metod uvedených v tab. 2 jsou určeny pro aplikaci v zóně kouře Fire Plume. Při aplikaci v zóně plamene nebo přechodové zóně vykazují, zejména při vyšších dynamikách požárů, nereálně nízké hodnoty. 5. Teplotní nárůst osy Fire Plume ΔTosa stanovený alternativními metodami vykazuje, s výjimkou metod podle Alperta a Shepparda (3), vysokou míru shody. Alternativní rovnice představují matematicky jednoduché metody pro stanovení teplotního nárůstu osy Fire Plume ΔTosa a s vyjímkou metod podle Alperta a Shepparda (3) poskytují přijatelné výsledky srovnatelné s metodami odvozenými Heskestadem a McCaffreyem. 6. Výsledky podle McCaffreye dosahují převážně vyšších hodnot, avšak také pro zónu plamene a přechodovou zónu je lze považovat za reálné. Důvodem je především důsledná selekce výpočetních postupů pro jednotlivé části Fire Plume. Diskuse k výsledkům Z prezentovaných výsledků je zřejmé, že kromě obvyklých metod odvozených Heskestadem a McCaffreyem, je, zejména pro prvotní predikci výsledků osové teploty Fire Plume, využitelná také většina alternativních metod uvedených v tab. 2. Rozdíly mezi hodnocenými výsledky je možné graficky znázornit s využitím variačního koeficientu (viz obr. 7). 200,0 Variaþní koeficient [%]

180,0 160,0 140,0 120,0

Při vyšších dynamikách požárů je významně omezena aplikace metod podle Alperta a Shepparda (3). Určitým omezením však podléhají také metody odvozené Heskestadem a ostatní alternativní metody. Omezení je vztaženo k vertikální poloze Fire Plume, kdy popisované metody poskytují relevantní výsledky pro zónu kouře. Aplikace těchto metod v zóně plamene a přechodové zóně vede zpravidla k nereálně optimistickým výsledkům. Pro využití popisovaných metod je často nezbytné stanovit v jaké zóně Fire Plume je osová teplota hodnocena. Zónu plamene lze odhadnout stanovením výšky plamene (metody odvozené Heskestadem, Hasemim apod.). Pro stanovení zóny plamene i přechodové zóny je možné využít také členění Fire Plume postupem dle McCaffreye, kdy velikost jednotlivých zón lze odhadnout v závislosti na poměru z·Q-2⁄5 (viz tab. 1). Využitím popisovaných metod pouze pro zónu kouře Fire Plume, významně omezuje jejich rozsah použití z části pro rychlý rozvoj požáru, avšak především při velmi rychlém rozvoji požáru. Souvisejícími parametry, které mají na aplikační omezení vliv je geometrie objektu (nižší světlé výšky prostoru) a doba rozvoje požáru (delší doby rozvoje). Omezení se nevztahuje na metodu odvozenou McCaffreyem (rov. 3). Závěr V příspěvku bylo popsáno systematické členění metod vhodných pro teplotní analýzu Fire Plume a byly prezentovány obvyklé i alternativní metody pro stanovení jeho osové teploty. Jednoduchý matematický zápis alternativních metod usnadňuje, při respektování určitých omezení, predikci osové teploty sloupce kouřových plynů při praktických aplikacích. Seznam symbolů cP

měrná tepelná kapacita plynů [kJ.kg-1.K-1]

dh

hloubka vrstvy kouře [m]

g

gravitační zrychlení [m.s-2]

mf

hmotnostní množství kouře vznikajícího hořením materiálů [kg.s-1]

n

mocninný parametr [-]

r

radiální vzdálenost od osy Fire Plume [m]

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

ýas [min] Pomalý, 3 m

Pomalý, 6 m

Pomalý, 9 m

Pomalý, 12 m

StĜední, 3 m

StĜední, 6 m

StĜední, 9 m

StĜední, 12 m

Rychlý, 3 m

Rychlý, 6 m

Rychlý, 9 m

Rychlý, 12 m

Velmi rychlý, 3 m

Velmi rychlý, 6 m

Velmi rychlý, 9 m

Velmi rychlý, 12 m

Obr. 7 Znázornění odchylek srovnávaných hodnot variačním koeficientem Z obr. 7 je zřejmé, že variační koeficient dosahuje nejvyšších hodnot při nejnižších výškách a nejvyšších dynamikách požáru. Nejnižších hodnot je dosahováno opačně při nejvyšších výškách a nejnižších dynamikách požáru. Průměrná hodnota variačního koeficientu se v případě srovnání všech metod nachází v rozmezí přibližně 15 % (pomalý rozvoj požáru) až 84 % (velmi rychlý rozvoj požáru). V případě srovnání hodnot s vyloučením metod dle Alperta a Shepparda (3) se hodnota variačního koeficientu nachází v rozmezí přibližně 13 % (pomalý rozvoj požáru) až 39 % (velmi rychlý rozvoj požáru). 248

Variační koeficient udává míru relativní variability a je definován jako poměr směrodatné odchylky a aritmetického průměru. Hodnota variačního koeficientu vyšší než 50 % je znakem značné nesourodosti statistického souboru [6]. Po vyloučení metod dle Alperta a Shepparda (3), je možné výsledky získané srovnávanými metodami považovat za statisticky sourodé (přijatelně srovnatelné).

z

výška nad povrchem hořlavých materiálů [m]

z0

virtuální počátek Fire Plume [m]

A

plocha požáru [m2]

C

konstanta [K.kW-2/3.z5/3]

D

průměr požáru [m]

P

obvod požáru [m]

Q

tepelný tok [kW]

Qk

tepelný tok sdílený konvekcí [kW]

Qr

tepelný tok sdílený radiací [kW]

Tfp

teplota Fire Plume [K]

Tg

teplota horké vrstvy plynů [K]

To

teplota okolí [K]

Tosa

osová teplota Fire Plume [K]

Tosa,hvp teplota osy Fire Plume při působení horké vrstvy plynů [K] Tosa,max maximální osová teplota Fire Plume [K] Tosa,min minimální osová teplota Fire Plume [K] Ostrava 8. - 9. září 2010


Tosa,r

teplota Fire Plume v radiální vzdálenosti od osy [K]

Tosa,r,min minimální osová teplota Fire Plume v radiální vzdálenosti od osy [K] ΔTosa

teplotní nárůst osy Fire Plume [K]

ΔTosa,r teplotní nárůst Fire Plume v radiální vzdálenosti od osy [K] α

koeficient přisávání vzduchu do Fire Plume [-]

χr

radiační frakce [-]

ρo

hustota okolního vzduchu [kg.m-3]

ρg

hustota vrstvy kouře [kg.m ]

ρfp

hustota Fire Plume [kg.m-3]

κ

zónová konstanta Fire Plume

η

zónová konstanta Fire Plume [-]

[2] KUČERA, P., KAISER, R., PAVLÍK, T., POKORNÝ, J. Požární inženýrství, dynamika požáru. EDICE SPBI SPEKTRUM 65. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2009, 152 s., ISBN: 978-80-7385-074-6. [3] HESKESTEAD, G. Fire Plume, Flame height and Air Entrainment. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering. Third Edition, Section 2, Chapter 1. Quincy: National Fire Protection Association, 2002, s. 1-17, ISBN: 087765-451-4. [4] ISO/DIS 16 734 Fire safety engineering - Requirements governing algebraic formulars - Fire Plumes. Geneva: International Organization for Standardization ISO/TC 92/SC 4, 2005, 17 s.

-3

Literatura [1] POKORNÝ, Jiří. Základy teplotní analýzy Smoke Plume. In: Sborník přednášek XVIII. ročníku mezinárodní konference Požární ochrana 2009 (recenzované periodikum). Ostrava: VŠB-TUO, FBI, SPBI a HZS MSK, 2009, s. 457 - 467, ISBN: 978-80-7385-067-8.

[5] SHEPPARD, D., MEACHAM, J.B.: Acquisition, Analysis, and Reporting of Fire Plume Data for Fire Safety Engineering. Boston: International for Fire Safety Science, Proceedings of the sixth International Symposium, 2000, s. 195-206. [6] SEGER, J., HINDLS, R. Statistické metody v ekonomii. Jinonice: Nakladatelství a vydavatelství H&H, 1993, 445 s. ISBN: 80-85787-26-1.


46.

Ochrana osob při chemickém a biologickém nebezpečí Jiří Slabotinský, Stanislav Brádka

Publikace seznamuje s problematikou ochrany osob proti životu nebezpečným chemickým a biologickým látkám. Zabývá se základními předpisy, uvádí nejzákladnější charakteristiky nebezpečných látek a vysvětluje základní pojmy toxikologie. Podrobněji se zabývá charakteristikou a členěním ochranných prostředků osob a OCHRANA OSOB způsoby dekontaminace. Velká pozornost je soustředěna na problematiku ochranné účinnosti charakterizované PěI CHEMICKÉM A BIOLOGICKÉM NEBEZPEýÍ rezistenční dobou a plynotěsností. Část je rovněž věnována působení ochranných prostředků na organismus, způsob předávání tepla a vytváření mikroklimatu pod oděvem. V části pojednávající o dekontaminaci uvádí nejen problémy s její účinností, ale i různé druhy dekontaminačních prostředků. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

JIěÍ SLABOTINSKÝ STANISLAV BRÁDKA



249


Porovnání teplotního pole modelu šachty s plynovým hořákem a matemacikého CFD modelu Comparison of temperature field for shaft model including gas burner and mathematical CFD model Ing. Marek Pokorný1 Bjarne Paulsen Husted, Ph.D.

Zdůvodnění experimentu 2

České Vysoké Učení Technické v Praze, Fakulta stavební Thákurova 7, 166 29 Praha 6 - Dejvice 2 Stord/Haugesund University College, Department of Engineering Haugesund, Bjørnsonsgate 45, Norway [email protected]

1

Experiment je součástí disertační práce autora a vznikl v rámci doktorské studijní stáže v Norsku a pokračující spolupráce mezi katedrami autorů. Záměrem jsou dvě fáze experimentu, kde první fáze je rozložena do tří variant: Fáze 1 = průběžná šachta • varianta 1 = šachta s nehořlavým opláštěním, • varianta 2 a 3 = šachta s náhradním požárním zatížením,

Abstrakt Článek se zabývá porovnáním první sérii naměřených dat v laboratorním modelu šachty s výsledky získanými matematickým modelováním. Model průběžné prázdné šachty s nehořlavým opláštěním v první variantě bez vnitřního požárního zatížení je konstruovaný v polovičním měřítku a odpovídá svým průřezem bytové šachtě a výškou přibližně jednomu a půl násobku výšky podlaží. Situace je modelována softwarem FDS („Fire Dynamics Simulator“) využívající principy dynamického proudění tekutin (CFD). Klíčová slova Šachtový model, CFD, FDS simulace, teplotní pole. Abstract The paper deals with comparison of the first series of measured data in a lab shaft model with results gained by mathematical modelling. The model of a continuous empty shaft with noncombustible (inert) covering for the first variant is constructed in the half scale and it corresponds by its cross section dimensions to a flat shaft and the height for one and half floor approximately. This situation is modelled by the software FDS („Fire Dynamics Simulator“) using principles of computational fluid dynamics (CFD). Key words

Fáze 2 = členěná šachta, tj. model simulující požár v šachtě s vnitřní přepážkou v úrovni stropu. V první fázi experimentu má první varianta ověřit míru schopnosti CFD modelu predikce sledovaných parametrů od plynového propanového hořáku v úzkém a vysokém prostoru, jakými šachty běžně jsou. Jedná se o rozložení teplotního pole, rychlosti proudění v přívodním tunelu a v šachtě a tepelný tok v ose zadní části šachtové stěny (obr. 2 a 3). Druhá a třetí varianta experimentu (v současné době připravováno) bude mít dále za úkol ověřit schopnost simulace procesu hoření náhradního požárního zatížení, které představuje ve skutečnosti hořlavý obsah šachty v podobě technických instalací dnes nejčastěji v podobě plastických hmot. Členěná šachta (naměřená data jsou analyzována) má pak ověřit zvláštnosti v chování vrstvy kouře pod a nad stropní přepážkou. Dále v článku je pozornost věnována variantě 1 a rozložení teplotního pole. Laboratorní model Půdorysná geometrie modelu šachty vychází z rozměrů běžné bytové instalační šachty a její výška odpovídá přibližně výšce jednoho a půl patra (obr. 1). Celá situace je vzhledem k laboratorním podmínkám provedena v polovičním měřítku ve stejném měřítku je i počítačově modelována.

Shaft model, CFD, FDS simulation, temperature field Úvod Praxe a výzkum v oblasti požárního inženýrství využívá díky stále výkonnější a dostupnější výpočetní technice stále více matematické modelování. Zónové požární modely jsou dnes zcela běžnou projekční pomůckou. Modely typu pole označované rovněž jako modely dynamického proudění tekutin (CFD - „Computational Fluid Dynamics“) jsou pro praktické aplikace využívány méně často a své uplatnění nachází spíše v oblasti výzkumu. CFD modely pokrývají celou řadu simulací, kde zónové modely svou aplikací nemohou postačit, kladou však vysoký požadavek na hardware a výpočet tak může být velice zdlouhavý (hodiny, dny, týdny). Zadávání vstupních dat bývá uživatelsky značně náročné a o přesnosti výpočtu a náročnosti výpočtu též výrazně rozhoduje i jemnost (hrubost) sítě. Čím jemnější síť tím přesnější, ale také náročnější výpočty jsou. Pro požární simulace prostorů s jedním převládajícím rozměrem (šachty, tunely) jsou obecně zónové modely nevhodné, a to především z důvodu odchylného předpokladu chování sloupce kouře a horkých plynů („fire plume“) ve srovnání s prostorem, kde žádný z rozměrů výrazně nepřevládá (např. místnost). V případě šachet je přisávání vzduchu do „fire plume“ a jeho celkové chování výrazně ovlivněno blízkými stěnami. 250

Obr. 1 model průběžné nehořlavé šachty (fáze 1 - varianta 1) Model šachty pro fázi 1 a pro variantu 1, tj. průběžná šachta s nehořlavým opláštěním, je vytvořen z pórobetonových tvárnic 600 x 400 x 100mm kladených nasucho. Přívod vzduchu do spodní Ostrava 8. - 9. září 2010


části šachty zajišťuje přívodní tunel, jehož funkce je ustálení proudění vzduchu, tj. eliminace výraznějších turbulencí u vstupu do šachty. Na dně šachty v kontaktu s přední stěnou šachty je umístěn plynový propanový hořák o půdorysných rozměrech 10 x 20 cm a výšce 7,5 cm s tepelným výkonem 20 kW, který zajistí výšku plamene pohybující se ve spodní polovině šachty. Tento výkon hořáku je použit i pro fázi experimentu 2, tj. pro členěnou šachtu. Pro variantu 2 a 3 bude výkon hořáku výrazně nižší, jelikož bude sloužit pouze jako zdroj zapálení.

standardní simulace velkých vírů LED (Large Eddy Simulation), která byla jako standardní ponechána. a) b)

Rozmístění měřících zařízení V šachtě jsou měřeny teploty, rychlosti proudění a celkový tepelný tok. Teploty jsou měřeny termočlánky umístěnými především ve dvou skupinách po devíti ve výšce 0,4 m a 1 m nad dnem šachty. Další termočlánky společně se zařízením na měření rychlosti proudění jsou umístěné ve střední části vstupního tunelu a ve vrchní části časti šachty ve výšce 1,4 m nad dnem šachty. Celkový dopadající tepelný tok (konvekční + radiační složka) je měřena v ose zadní části šachty, a to v pěti různých bodech. Každé zařízení je dále zejména v grafech označeno dle schématu na obr. 2. Například ve zkratce T_b_2 (lab) označuje „T“ teplotu (termočlánek) ve výškové úrovni „b“ v půdorysné pozici „2“. Označení „(lab)“ pak označuje teplotu naměřenou při laboratorním experimentu, eventuálně označení „(fds)“ hodnoty získané z počítačové simulace v softwaru FDS.

Obr. 3 rozmístění měřících zařízení v šachtě a v přívodním tunelu (a) laboratorní model (bez čelní stěny); (b) modelovaná situace v programu FDS Pro model šachty a přívodní tunel byla navržena jedna výpočetní oblast, kterou pokrývá síť s kontrolními objemy (buňkami) o velikosti 25 x 25 x 25 mm, tj. celkem 56.320 kontrolních objemů. Volba jemnosti sítě byla zvolena na základě doporučeného poměru charakteristického požárního průměru D* a velikosti buňky dx pohybujícím se mezi hodnotami 4 až 16 [1]. Čím vyšší daný poměr je, tím je CFD analýza citlivější, přesnější a samozřejmě déle trvající. Pro zvolenou síť a výkon hořáku 20 kW je možné dopočítat hodnotu poměru následovně: •   Q     D *    . c p . T . g   dx dx

2/5

  20  1, 204 .1,005 . 293 . 9,81    0,025

2/5



0, 201  8,0 0,025

Pro simulaci v délce 300 s = 5 min. byl využit počítač s osmi jádrovým procesorem s frekvencí každého jádra 2,93 GHz a celkovou kapacitou paměti 11,7 GB. Doba výpočtu pro danou konfiguraci modelované situace byla 166.118 s = 2.768 min. = 46 hodin = 1,92 dne. Je třeba podotknout, že hořící prostor je v této variantě zcela inertní, tj. žádný materiál kromě spalovaného plynu (propanu) se nepodílí na hoření, což výrazně zkracuje dobu simulace, která je na poměrně výkonném počítači již tak značná. Analýza teplotního pole z laboratorního experimentu

Teplota [°C]

Obr. 2 schéma rozmístění a označení měřících zařízení

Některé průběh teplot (zejména pak u FDS simulací) mají v čase výrazně kolísavý (oscilující) charakter. Pro snazší orientaci je v grafech vybranými průběhy proložena středními hodnotami polynomická křivka. a) 400 T_c_1 (lab)

Délka laboratorního měření byla v tomto případě 30 min. Čas vycházel s intervalu měření tepelného toku v měřících bodech F1 až F5. K dispozici bylo jedno měřící zařízení, u kterého bylo nutné měnit jeho polohu v průběhu experimentu. Interval mezi výměnou polohy 4 min. + 1 min. pro výměnu. Jako matematický model byl využit software Fire Dynamics Simulator (FDS - verze 5.4.3) řešící algoritmy dynamického proudění tekutin (CFD). Tento software řešící Navier-Stokesovy rovnice pro nestacionární transport s důrazem na přenos tepla a kouře využívá pro prezentaci výsledků samostatný software Smokeview (použita verze 5.4.8), který je schopný zobrazit například pohyb kouře, šíření ohně, rozložení teplotního pole a pole rychlostního proudění, tlakové poměry, vektory teplot a rychlosti proudění, a to ve 2D a 3D konturách (izoplochy) nebo ve formě videozáznamu (videosekvence). Simulace je možné provést v režimech přímé numerické simulace DNS (Direct Numerical Simaultion) nebo


T_c_2 (lab)

300

T_c_3 (lab)

250

T_c_4 (lab) T_c_5 (lab)

200

T_c_6 (lab)

150

T_c_7 (lab)

100

T_c_8 (lab) T_c_9 (lab)

50

T_c_1 (lab) Polynom

0

T_c_2 (lab) Polynom

0

5

10

15

20

25

30

T_c_3 (lab) Polynom

ýas [min]

b)

700

T_b_1 (lab)

600 Teplota [°C]

FDS simulace

350

T_b_2 (lab) T_b_3 (lab)

500

T_b_4 (lab)

400


300

T_b_7 (lab)

200


100

T_b_1 (lab) Polynom

0

T_b_2 (lab) Polynom

0

5

10

15 ýas [min]

20

25

30

T_b_3 (lab) Polynom

Obr. 4 laboratorní experiment - teploty zaznamenané termočlánky v šachtě (a) v úrovni „c“ (výška 1 m); (b) v úrovni „b“ (výška 0,4 m) 251


V porovnání s horní skupinou jsou v dolní skupině laboratorních termočlánků (úroveň „b“ ve výšce 0,4 m) patrné výrazně vyšší teploty, a to zejména u termočlánků přiléhajících k čelní šachtové stěně nad hořákem. Nejvyšší teplota okolo 600 °C měřená prostředním termočlánkem postupně k okraji šachty klesá na hodnotu mezi 400 a 500 °C (obr. 4 (b)). Levý termočlánek (b_3) udává o něco vyšší teploty než pravý (b_1). Prostřední a zadní řada termočlánků (b_4 až b_9) pak udávají podobné teploty pohybující se kolem 200 °C. V horní skupině laboratorních termočlánků (úroveň „c“ ve výšce 1 m) jsou pak teploty celkově nižší. Zajímavostí je náklon teplotního pole po celou dobu 30ti minutového experimentu na pravou stranu šachty. Termočlánek c_3 během celé doby udává teploty vyšší (okolo 300 °C) než prostřední termočlánek c_2 (okolo 250 °C). Na opačné levé straně šachty jsou teploty měřené termočlánkem c_1 až o 100 °C nižší (obr. 4 (a)).

Pokud srovnáme FDS výstupy mezi dolní a horní skupinou termočlánků, je možné sledovat zajímavý jev, a to zejména u termočlánků nad plynovým hořákem (obr. 5 (a) a (c) - termočlánky b_2 a c_2), které udávají zcela opačný charakter, než bylo naměřeno v laboratorním testu. Teplota na termočlánku b_2 blíže hořáku je výrazně nižší teplota než na termočlánku c_2 o 60 cm výše. V tomto případě je vhodné analyzovat nejen bodové měření teplot, ale současně pro objasnění využít barevných izoploch (obr. 6). Zde je jednoznačně patrný nejprve náklon teplotního pole k čelní šachtové stěně až nad první skupinou termočlánků (úroveň „b“) je možné vidět naopak zpětný odklon teplotního pole zpět do šachty, což vysvětluje možná zprvu nelogický průběh teplot v grafech. Je však na místě podotknout, že podobný jev se za celou dobu laboratorního experimentu nekonal. a) b)

Analýza teplotního pole z FDS simulace a) T_c_1 (fds) 800 T_c_2 (fds) T_c_3 (fds) T_c_2 (fds) Polynom

700 Teplota [°C]

600 500 400 300 200 100 0 0

b)

2 3 ýas [min]

4

5

T_c_4 (fds) T_c_5 (fds) T_c_6 (fds) T_c_7 (fds) T_c_8 (fds) T_c_9 (fds)

120

100 Teplota [°C]

1

80

Obr. 6 FDS simulace - rozložení teplotního pole v šachtě (v čase 4 min. 26 s) (a) ve svislé rovině vedené v ose šachty; (b) ve vodorovné rovině v úrovni „b“ (výška 0,4 m) a v úrovni „c“ (výška 1 m)

60

40

20 0

Teplota [°C]

c)

1

2 3 ýas [min]

4

800

T_b_1 (fds)

700

T_b_2 (fds)

600

T_b_3 (fds) T_b_2 (fds) Polynom

500

5

400 300 200 100

Analýza teplot na nejvýše umístěných termočláncích

0 0

1

2

3

4

5

ýas [min]

d)

T_b_4 (fds) T_b_5 (fds) T_b_6 (fds) T_b_7 (fds) T_b_8 (fds) T_b_9 (fds) T_b_5 (fds) Polynom T_b_8 (fds) Polynom

120

100 Teplota [°C]

Další neměnnou zvláštnost v čase simulace je možné pozorovat na průbězích teplot na dolní skupině termočlánků obr. 5 (d), tj. na úrovni „b“ (výška 0,4m nad dnem šachty). Termočlánky na příčné středové ose šachty (b_4, b_5, b_6) jsou blíže hořáku avšak indikují systematicky výrazně nižší teploty, než termočlánky u zadní šachtové stěny (b_7, b_8, b_9) dále od hořáku. Středové termočlánky předpovídají teploty jen okolo 40 °C, zatímco zadní termočlánky více jak dvojnásobně vyšší. Tento jev „teplejšího“ proudění u zadní šachtové stěny je patrný i na izoplochách na obr. 6 (a) i (b), kde modrá barva se světlejším odstínem předpovídá teplejší oblast.

80

60

40

20 0

1

2 3 ýas [min]

4

5

V předchozích kapitolách byly analyzovány výsledky zvlášť pro laboratorní experiment a zvlášť výsledky z FDS simulace. Na obr. 7 můžeme v grafech sledovat jisté podhodnocení simulované teploty proti hodnotám naměřeným v laboratoři. Podobný trend je patrný i na předchozích grafech. Například maximální naměřená teplota se pohybuje okolo 600 °C (obr. 4 (b)), kdežto FDS simulace předpokládá na polynomické křivce necelých 400 °C (obr. 5 (a)). Na obr. 7 je patrné, že termočlánek blíže k čelní šachtové stěně nad hořákem (d_1) v obou případech ukazuje vyšší teplotu než u termočlánku blíže zadní stěně (d_2). Na příkladu termočlánku d_1 je nejvyšší teplota u FDS simulace cca 120 °C a naměřená teplota cca 165°C, což udává míru podhodnocení FDS simulace téměř 30%. V případě termočlánku d_2 (FDS 60 °C, naměřeno 140 °C) je podhodnocení vyšší (přes 50 %).

Obr. 5 FDS simulace - teploty zaznamenané v šachtě termočlánky (a) „c_1 až c_3“ (výška 1 m); (b) „c_4 až c_9“ (výška 1 m); (c) „b_1 až b_3“ (výška 0,4 m); (d) „b_4 až b_9“ (výška 0,4 m)

252



a)

250

šachtovou stěnu. V dalších dvou variantách se pokoušíme porovnat schopnost FDS softwaru simulovat proces hoření náhradního požárního zatížení, které se běžně vykytuje v šachtách v podobě hořlavých technických instalací (potrubí, kabely).

T_d_1 (fds) T_d_2 (fds)

200 Teplota [°C]

T_d_1 (fds) Polynom 150 100 50 0 0

b)

1

2 3 ýas [min]

4

5

Tento článek vznikl za finanční podpory organizace Research Council of Norway a vědecké podpory spoluautorů na Stord Haugesundské univerzitě v Norsku.

250 200 Teplota [°C]

Model nehořlavé průběžné šachty byl rovněž upraven do podoby horizontálně členěné šachty, který napodobuje prostor po výšce členěný přepážkami např. v úrovni požárních stropů. Vliv této stropní přepážky na chování kouřové vrstvy pod pohyblivou přepážkou (různé procento otevření) a přeskok plamene nad přepážku byl rovněž odzkoušen a bude předmětem podrobnější analýzy.

Seznam literatury

150 100 T_d_1 (lab) T_d_2 (lab)

50 0 0

5

10

15 ýas [min]

20

25

30

Obr. 7 - Průběh teplot v šachtě v úrovni „d“ (výška 1,4 m) (a) FDS simulace; (b) laboratorní experiment Závěr Hodnocené výsledky se týkají pouze rozložení teplotního pole pro model průběžné nehořlavé šachty, kde je možné vyvodit závěr, že v daném šachtovém modelu použitý software FDS systematicky podhodnocuje rozložení teplotního pole ve srovnání s naměřenými daty. Pro daný model průběžné šachty jsou v současné době analyzovány rychlosti proudění a tepelný tok dopadající na zadní

[1] McGrattan K., Klein B., Hostikka S., Floyd J.: Fire Dynamics Simulator (Version 5). User’s Guide. NIST Special Publication 1019-5. USA, National Institute for Standards and Technology in cooperation with VTT Technical Research Centre of Finland. 10/2009. [2] Burísková P. Angelist J., Dvořák O.: Odhad teplotního pole při simulaci požáru osobního automobilu v tunelu. In Požární ochrana. Sborník přípěvků z mezinárodní konference. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, VŠB - TU Ostrava, FBI, 2008. s. 70-75. ISBN: 978-80-7385-040-1. [3] Galaj J., Zowada J.: Analysis of the influence of fire source location on temperature distribution in the compartment. In Požární ochrana. Sborník přípěvků z mezinárodní konference. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, VŠB - TU Ostrava, FBI, 2008. s. 70-75. ISBN: 978-80-7385040-1.


47.


LIBOR FOLWARCZNY JIěÍ POKORNÝ

EVAKUACE OSOB

Evakuace osob Libor Folwarczny, Jiří Pokorný Publikace se zabývá úvahami nad evakuací osob z hlediska požární ochrany a ochrany obyvatelstva. Názorem, že parciální členění evakuace osob do uvedených oblastí je anachronismem, který již v současnosti nemá své opodstatnění, předkládá kniha relevantní možnosti jejího členění. Na rozbor z hlediska vymezení právními nebo technickými předpisy navazují zásady řešení objektové a plošné evakuace osob. V knize jsou popsány metody pro hodnocení evakuace osob na území České republiky a aktuální poznatky zahraničních autorů prezentované formou matematických rovnic nebo příklady modelů.



253


Analyses of the qualitative composition of the gaseous phase obtained from fire resistant non-modified and modified epoxy materials using the ftir technique Analýzy kvalitativního složení plynné fáze získané z ohnivzdorných nemodifikovaných a modifikovaných epoxidových materiálů pomocí metody FTIR Marzena Półka PhD The Main School of Fire Service The Combustion and Fire Theory Institute Slowackiego 52/54 street, 01-629 Warszawa, Poland [email protected] 1. Introduction Thanks to their characteristic properties epoxy materials are widely used in numerous industries, and first of all in electronics and electrical engineering. Furthermore, presently some technical domains, such as furniture production, aviation or the machine industry could not function any more without those materials. According to the fact that epoxy materials can be modified, their application is acquiring an increasingly growing importance [1-5]. The application of new epoxy mixtures and compositions allows obtaining products with preselected parameters, including also those related to the degree of flammability. Conduction of tests for modern epoxy materials in conditions simulating a fire is one of the elements aimed at enhancing the fire safety degree. On the basis of available knowledge related to fire behaviour of materials, diverse research centres are working to effectively enhance fire security. There are a lot of methods that analyse the degree of combustibility, toxicity and smoke generation of materials. One of them is the thermogravimetric analysis, which allows studying changes in the structure of the product, phase transitions and mechanisms of reactions that occur between particular materials during thermal decomposition. The combination of thermogravimetric analysis (TG) with spectrophotometry in infrared by interpretation of spectra of the gaseous phase obtained from polymer materials makes possible the determination of the qualitative composition and quantities of thermal decomposition products of epoxy materials [6-11]. The objective of our research were thermogravimetric and spectrophotometric analyses in IR of epoxy materials produced of Epidian 5. With this in mind thermogravimetric tests were carried out along with an analysis of spectra of the gaseous phase in IR.

a liquid form, and avoids the hazards associated when working with red phosphorus powders.The thixotropic nature of this concentrate hinders the sedimentation process and simplifies the rehomogenisation of the paste after long storage periods. The basic epoxy resin was Epidian 5 (Ep 5). The thermogravimetric analysis was conducted on the following epoxy materials: -

hardened non-modified Epidian 5 (Ep 5);

-

hardened Epidian 5 with a 6% (by weight) of Exolit (Ep 5 + 6% Exolit);

-

hardened Epidian 5 with a 5% (by weight) of Nanomer (Ep 5+ 5% Nanomer);

-

hardened Epidian 5 with a 3% (by weight) of Nanomer and a 6% (by weight) of Exolit (Ep 5 + 3% Nanomer + 6% Exolit).

2.2 Used methods The thermogravimetric and spectrophotometric analyses of selected samples have been executed according to rules and guidelines contained in the standard PN-EN ISO 11358: 2004 Tworzywa sztuczne. Termograwimetria (TG) polimerów. Zasady ogólne. [Plastic materials. Thermogravimetry (TG) of polymers. General Rules]. The tests were executed on a TA Instruments Q500 device in conjunction with the Nikolet FT-IR 380 spectrometer on based on the OMNIC programme. In the research use was made of dynamic thermogravimetric measurements in conjunction with the spectrophotometry technique for the composition of thermal decomposition and combustion products. This technique is based on a change in mass of the tested sample in the temperature function, which changes at a programmed speed, and concurrent generation of IR spectra of the gaseous phase. The tests have been carried out for four samples of epoxy materials, each of which was burnt at a constant heating speed equal to 10°C/min to the maximum temperature of 850°C. All the tests were executed at the same oxidising atmosphere in the air. Parameters of spectrophotometric measurements applied in testing of epoxy materials: •

resolution: 4 cm-1

•

maximum of the range: 4000 cm-1

2.1 Materials

•

minimum of the range: 400 cm-1

For needs of the tests we have used the Epidian 5 (Ep5) nonmodified epoxy material, produced by Zakłady Chemiczne Organika – Sarzyna [the “Organika-Sarzyna” Chemical Plant] in Nowa Sarzyna. Modification of flammability was achieved by adding anti-flammability agents Exolit RP 6580 and Nanomer I. 28 E to liquid Ep 5. Liquid resins were then hardened through application of two methods: mechanically and with the use of ultrasound, with Curing Agent Z-1 (TECZA, triethylenetetraamine).

•

type of detector: temperature controlled DTGS-KBr

•

duration of the experiment: 75 - 85 min.

•

rate at which the samples were heated up: 10°C/min

•

HR Nicolet TGA Vapor Phase

Nanomer I. 28 E (nanoclay) is an onion ion surface modified montmorillonite mineral. It is designed to be easily dispersed into amine -cured epoxy resins to form nanocomposites.

•

Aldrich Vapor Phase Sample Library

Exolit RP 6580 is brown-red blend of TCPP (as a carrier) with stabilized, micro encapsulated red phosphorus. The paste form allows a safe and simple handling of the red phosphorus in

The conducted thermogravimetric analyses allowed obtaining TG and DTG curves of the tested epoxy materials, which present the process of their thermal decomposition.

2. Experiment

254

The qualitative analysis of generated products of thermal decomposition was based on the following libraries containing model spectra:

3. Results of tests



0,11

1556,7 1508,5

1735,9

1176,2

668,7

965,2

1261,2

1458,4 1418,0

1396,4

1731,9

1541,5

1749,0

2374,0

1685,6

0,005

0,004 0,003

0,002 0,001

0,000 3500

3000

2500

2000

1500

1000

Licz by falow e (c m-1)

Fig.3. Sample spectra for non-modified material Ep 5 at time 34,809 min (348°C) Widmo dla czasu 53.655 min.

2358,7

0,15 0,14 0,13 0,12 0,11 0,10

668,6

0,09 0,08 0,07 0,06 0,05

0,03

649,2

0,04

0,02

53, 655

Gram-Schmidt

2113,6

The presented spectra have been abstracted from GramSchmidt diagrams in defined times (temperatures) characteristic for the given material. The Gram-Schmidt diagrams (diagram of the intensity of release of volatile combustion products in the time of thermal decomposition) show times of spectra presented in the paper for each tested epoxy material. The diagram (fig. 1) presents the intensity of release of volatile decomposition products during combustion of Epidian 5 in the function of time (Gram-Schmidt).

0,006

2343,8

spectra at a temperature at the end of thermal decomposition for the selected material.

2311,2

0,007

2322,1

•

1701,5

0,008

2178,7

spectra recorded at a temperature that corresponds with the maximum mass loss on TG curves and concurrently at a temperature at which occurred the maximal value of release of the gaseous phase from the given material,

2977,4

0,009

spectra obtained at a temperature that correspond with the beginning of thermal decomposition for the given material,

•

1517,9

0,010

Absorbancja

•

Wynik odejmowania w idm:Widmo dla czasu 34.809 min.

0,011

Absorbancja

As a result of performed thermogravimetric analyses combined with a spectrophotometer in infrared, spectra in IR have been obtained of the gaseous phase generated as an effect of combustion of the tested epoxy materials. The obtained data presenting the degree of absorbance of specified chemical compounds and grouped bonding in the gaseous phase of thermal decomposition, in the function of wave number for the given decomposition time. Depending on the tested material 430-530 spectra have been recorded. For needs of the comparative analysis spectra were selected at determined temperatures (times of thermal decomposition), and namely:

0,01 3500

0,10

3000

2500

2000

1500

1000


0,09

Fig.4. Sample spectra for non-modified material Ep 5 at time 53,655 min (536°C)

0,08

0,06

2358,2

Widmo dla czasu 73.349 min.

0,050

0,04

2343,8

0,05

73,349

0,045

0,040

34, 809

0,03

20

30

40

50

60

70

0,030

0,025

Fig. 1. Gram-Schmidt diagrams for non-modified material.

0,020

Diagram 3-D (figure 2) illustrates the dependence of absorbance in the function of wave numberduring testing. Sample spectra for non-modified material have been presented in those selected times (figure 3-5).

0,015

1507,8

Czas (minuty)

912,2

10

668,5

0,035

0,01

Absorbancja

0,02

2321,9

Inten sywnoĞü

0,07

0,010

0,005

3500

3000

2500

2000

1500

1000


Changes in the release of particular compounds for example for CO for tested materials have been shown in the fig.6

Fig.5. Sample spectra for non-modified material Ep 5 at time 73,349 min (733°C) 1,5 1,4

6% exol 3% nano 6exol 5% nano Epidian 5 czysty

1,3 1,2 1,1 1,0

Inten sywn oĞü

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

Fig. 2. Diagram 3-D for unmodified Ep 5

0,2 0,1 0,0 10

20

30

40

50

60

70

80

Czas (minuty)

Fig. 6 Changes in the release of CO from tested materials in function times of combustion. Ostrava 8. - 9. září 2010

255


4. Conclusions

•

An analysis of Chemigrams and Correlation maps (figures 3538) has shown that all the applied fire resistance modifications led as an effect to considerable hastening in carbon dioxide release. As regards carbon oxide, Bisphenol A and phenol no such changes have been observed. The applied flame retardant admixtures affected the nature of carbon dioxide and oxide release. In samples containing modifications it was found that the release of CO and CO2 proceeds in two stages, while Epidian 5, in which no flame retardants were used, shows no such correctness. For Bisphenol A and phenol no such changes have occurred.

•

In the gaseous phase of Epidian 5 + 6% Exolit and Epidian 5 + 3% Nanomer + 6% Exolit no volatile organic phosphorus compounds were identified, which means that red phosphorus contained in the tested epoxy materials has inhibitory effects in the solid state.

Based on the obtained results, the following conclusions may be presented: •

The added flame retardants do not affect in a significant way the beginning of thermal decomposition. Only Exolit introduced to Epidian 5 had a higher temperature of the start of thermal decomposition than Epidian 5.

•

Allowing for the TG and DTG curves, Exolit added to Epidian 5 retarded the beginning of thermal decomposition by ca. 2°C as compared to Epidian 5 and Epidian 5 + 5% Nanomer and mixed modification, i.e. Epidian 5 + 3% Nanomer + 6% Exolit.

•

With view to the nature of TG and DTG curves the presumption may be made that adding red phosphorus to Epidian 5 leads to extension of the thermal decomposition process and combustion. Nevertheless, the lowest temperature of the maximum speed of mass loss was recorded for the non-modified Epidian 5 sample with flame retardant admixtures. Introduction of Nanomer to Epidian 5 increased by ca. 7°C the value of the maximum rate of mass loss.

•

•

Concurrent addition of Exolit + Nanomer to Epidian 5 hastened the release of 50% of mass as compared to the release time of 50% of mass for samples non-modified and modified by Nanomer and separately by Exolit. On the basis of the TG and DTG analyses we may conclude that in phase I of thermal decomposition the shape of the curves is similar. However, in phase II of decomposition the curves tend to differ. For mixed modification and for separately added Exolit to Epidian 5 the thermal decomposition of the samples became extended. Most likely the inhibition effects of red phosphorus in the tested epoxy materials comprises inhibition of the decomposition reaction in the solid form of polymer.

•

The spectrophotometric analysis of absorbance in IR of released compounds in the function of combustion time of the tested epoxy materials confirmed the correctness of results of the thermogravimetric analysis.

•

The added flame retardants did not affect the qualitative composition of the gaseous phase.

•

Taking into consideration the Gram-Schmidt spectra (figure 34) it is possible to define the following ranges of temperature values at which volatile products of thermal decomposition were released for the tested epoxy materials:

•

256

-

hardened Epidian 5: 330 - 760°C,

-

Epidian 5 + 6% Exolit: 295 - 800°C,

-

Epidian 5 + 5% Nanomer: 225 - 760°C,

-

Epidian 5 + 3% Nanomer + 6% Exolit: 235 - 800°C.

On the basis of spectra in IR it became possible to define temperature ranges at which the release of the volatile gaseous phase was of a variable nature and allowed the identification of organic compounds being released. However, in many of the ranges the evoluting volatile products of thermal decomposition are limited to carbon dioxide and water. For this reason in the analysis presented in this study those ranges have been omitted. Ranges of temperature values, for which the dominating products of thermal decomposition were CO2 and H2O, are as follows for the tested volatile products of thermal decomposition: -

hardened Epidian 5: 450 - 750°C,

-

Epidian 5 + 6% Exolit: 470 – 840°C,

-

Epidian 5 + 5% Nanomer: 430 – 760°C,

-

Epidian 5 + 3% Nanomer + 6% Exolit: 500 - 860°C.

References [1] Analizator Termograwimetryczny TA Instruments Q500 – Instrukcja obsługi znajdująca się na wyposażeniu Zakładu Spalania i Teorii Pożarów Szkoły Głównej Służby Pożarniczej. [2] Boryniec S., Przygocki W., Procesy spalania polimerów, cz.I Zagadnienia podstawowe, 1999, Polimery 2. [3] Brojer Z., Hertz Z., Penczek P., Żywice epoksydowe, wyd. III, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 1982. [4] Czub P., Bończa-Tomaszewski Z., Penczek P., Pieluchowski J., Chemia i technologia żywic epoksydowych, wyd. IV zm., Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002. [5] M. Półka, Cooperative analysis of combustibility of chosen epoxy nanocomposite. 12th European Meeting on Fire Retardant Polymers (FRPM 09), 2009, p.21, 31.08.-03.09.09, Poznań, Poland. [6] M. Półka, The fire properties of chosen epoxy nanocomposite, 2009, p.60, 28th Polymer Degradation Discussion Group Meeting, organ. by Royal Society of Chemistry (Manchester Universities) 6-10.09.09, Sestri Levante, Italy [7] Dobrosz K., Matysiak A., Tworzywa sztuczne. Właściwości i zastosowanie, wyd. I, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1979. [8] Griun I., Materiały polimerowe, wyd. I, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003. [9] Janowska G., Przygocki W., Łochowicz A., Palność polimerów i materiałów polimerowych, wyd. I, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 2007. [10] Nicholson J., Chemia polimerów, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 1996. [11] Troitsch J., International Plastics Flammability Handbook, Hanser Publications, Munich 1990.



Kinetics of uncontrolled hydrocarbon combustion Kinetika neřízeného spalování uhlovodíků Danilo Popovic Amelija Djordjevic Lidija Milosevic Sveta Cvatanovic Faculty of occupational safety in Nis, University of Nis Čarnojevića 10a, Nis, Serbia [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] Abstract The paper offers a chemical kinetic explanation of uncontrolled hydrocarbon combustion (fire and explosions). The objective was to find the causes of increased reaction velocities, which represent an increasing function of time, to find how they occur, and to find how a reaction system transitions to a non-stationary state from the condition where it can become stationary (intermediate). Key words Non-stationary state of a system, chain reactions, chemical reaction velocity, explosion. Abstrakt Článek nabízí chemické kinetické vysvětlení neřízeného spalování uhlovodíků (požár a exploze). Cílem bylo nalézt příčiny zvýšených reakčních rychlostí, které představují rostoucí funkci času, zjistit, jak k nim dochází, a zjistit, jak reakční systém přechází do nestacionárního stavu ze stavu, kde se může stát stacionárním (přechodný stav). Klíčová slova

Chain processes [1, 2] can be more or less complex. However, a common feature with all of them is that reaction cycles of active types comprise simple individual processes where a single active type is produced from another single active type which extends the chain in a 1:1 ratio. Should this not be the case and should the relation of the reacting and produced active type exceed the 1:1 ratio, a multiplication of chains and rapid acceleration will ensue. Since the initial substance participates in a string of individual processes, its consumption is now fairly larger in each cycle. The final result of the process acceleration is an explosive event. Oxidation of Hydrocarbons Branching chain reactions can also occur during oxidation of hydrocarbons. They are mostly affected by temperature change, amount of present O2 and potential impurities and catalysts. At low temperatures, between 100 and 200 °C, the gas mixture is weakly reactive without a catalyst. Above 300 °C the reaction velocity is measurable and the increase in pressure in the gas mixture generates an explosion. Above 400 °C, mixture explosivity is very high even at pressures of several thousand Pa. The whole stoichiometric expression for these reactions is impossible to present here; instead, only the products formed depending on combustion conditions are presented: xCn H 2 n 1  yO2  CO, H 2O, CO2 , CH 2O, H 2O2 , CH 4, H 2 and for n > 5, CH3CHO is also formed. In hydrocarbon combustion the chain is usually initiated by a reaction on the vessel wall which is why geometry of the reaction vessel has a significant impact. Chain propagation is contributed to by numerous reactions, which are most commonly divided into hydrogen peroxide (H2O2) and cracking reactions. The mechanism of propane oxidation can serve as an example (scheme 1):

Nestacionární stav systému, řetězové reakce, rychlost chemické reakce, exploze.

Chain initiation:

C3H8+O2 → C3H7+HO2 on the vessel wall

Chain propagation:

HO2+C3H8 → H2O2+C3H7

Introduction

Chain H2O2

C3H7+O2 → C3H6+HO2

Most chemical reactions cannot be considered so simple as to expect equal stoichiometric ratios and equal conclusions reached after reaction velocities have been measured. Only after becoming acquainted in detail with all degrees of reaction in a chemical system can one reliably assess which individual process contributed the most to deviation or consolidation of stoichiometric and kinetic data. Therefore, with complex chemical reactions it is difficult to precisely determine the changes in concentrations of all reaction types over time.

Hydrogen peroxide chain

C3H7+O2 → C3H7O2

Cracking reaction

C3H7O2H→ C3H7O+OH

A complete stationary state will occur when reaction velocities of all reaction system components are equal to zero, i.e. when concentrations of initial, intermediate, and final substances remain in a specific constant relationship. As opposed to an open one, a closed system cannot be completely stationary if no chemical reactions happen within it but a stationary state can be achieved in relation to certain system components, most often to specific or all intermediate substances, only it is not present for the entire duration of a specific reaction. Outside of the stationary state, reaction velocities of intermediates are not equal to zero and can be changed in various ways. Therefore, a reaction system transitions to a non-stationary state from the moment the velocity of one or more reactants increases during a reaction. Nevertheless, in chemical kinetics the term non-stationary system implies a system in which the sum velocity increases abruptly so that an explosive process may occur under certain circumstances. Ostrava 8. - 9. září 2010

C3H7O2+C3H8 → C3H7O2H+C3H7 p-C3H7 → C2H4+CH3 sec-C3H7O → CH3CHO+CH3 p-C3H7O → C2H+HCHO

Chain termination

Reactions of radical recombination on the wall or with impurities

Scheme 1 With such reaction mechanism, explosion is not only a result of immense branching but also of a string of reactions of radicals which dissociate rapidly [1]. It has been determined experimentally that dissociation of certain peroxides or oxygen-containing radicals yields CO, CO2, H2O, and a string of stable organic compounds, primarily CH4, aldehydes, and higher hydrocarbons. If the reaction lasts longer, an ever-increasing of intermediate products contributes to a bigger number of final products, as shown in the scheme. The exact order of changes is very difficult to represent but that is what lends credence to the assumption. It is possible to determine the order of reactions to a certain extent in conditions of a relatively slow oxidation. Accordingly, it 257


Free radicals play a significant role in hydrocarbon oxidation. In fact, peroxides and hydroperoxides affect the process auto-catalytically. Their half-life is 10 - 4 to 1 sec at 300 °C, and 10 - 6 to 10 - 3 sec at 400 °C, so the appearance of a “cold” flame is often associated with their dissociation. For instance, in the aforementioned level of dissociation (cracking): C3H7OOH → C3H7O+OH, dissociation C3H7O → C2H5+CH2O occurs. The produced CH2O may be electronically active and is assumed to cause the bluish colour of the “cold” flame. Some products of peroxide or hydroperoxide dissociation contribute to the formation of aldehydes, ketones, and even certain acids. Thus, the given propyl hydroperoxide yields C3H7O as both the p- and s- type bond: the p-type yields CH2O, while the s-type yields CH3CHO+CH3. CH3CHO may dissociate to form the CH3CO radical, which yields an acyl peroxide radical in the excess O2 [3]: CH 3CO  O2  CH 3COOO,

CH3C

O O O

This peroxy radical can further convert to peracetic acid which dissociates and, after a number of stages, yields the free radical CH3 and CO2. Independence of carbon-dioxide formation velocity on carbonmonoxide Experimental study showed an independence of CO2 formation velocity on the present CO, by means of peroxides marked 14C. Radical isotope 14C was used to test flame reactions:

k3 k1 k2   CO   CO2   further products (during oxidation).

Neiman [4] added CO, which contained a certain amount of radioactive 14C (a 14C molecule), to the reacting mixture. The results are shown in figure 1, from which it may be concluded that the mechanism of this stage is different than expected. That is why Neiman observed the mechanism of CO2 presence in light of another hypothesis - on the formation of hydroperoxides and peroxides of organic radicals and compounds, for example C3H7O2, C2H7OOH and others, especially C4H9O3. I [mC/mol]

Different stages in the process of hydrocarbon oxidation cannot be monitored through change in intensity or flame colour. At lower temperature the flame is unnoticeable even with a catalyst present. At temperatures above 300 °C the process becomes even more rapid and a faint light appears in the mixture. Above 500 °C a bluish “cold” flame appears, within which the temperature reaches from 800 to 1000 °C. As the temperature increases further, the flame becomes “warmer”, intensively blue or yellow, until an explosion occurs. Pressures which facilitate explosion depend on the temperature, but above 500 °C the explosivity of a mixture is fairly high, even at less than 133,322 Pa. With hydrocarbons there is no actual explosivity limit but the change in flame colour and combustion velocity is particularly abrupt in temperature zones around 300 °C and pressures ranging from 53,000 - 66,500 Pa.

Previous stages

a b t [min]

Figure 1 Testing of butane oxidation in the presence of 14CO ([4]), where: I - specific radioactivity of the samples (in mC/mmol), α radioactivity of CO, β - radioactivity of CO2. Mechanism of hydrocarbon oxidation in a flame containing oxygen Peroxides are unstable at higher temperatures and dissociate to form new products and CO2. An adequate scheme for butane oxidation would look like this:

C4H1010

O ® CO ® further product of 2 reaction +O2 ® RC O O + RO

By use of the same method as in the previous example, peroxide marked 14C was used. A diagram was obtained where a decrease in its activity (α) was continuous and the activity of CO2 (β) showed an increase and a distinct maximum (fig. 2). This confirmed the mechanism of CO2 formation shown above. Formation from CO is apparently only an ancillary branch of the process. At temperatures above 500 °C, abrupt hydrocarbon oxidation and explosive combustion occur so the scheme shown above is limited only to combustion at lower temperatures.

I [mC/mol]

was found that at temperatures around 350 °C and at a pressure of circa 101,325 Pa the reaction depends on the concentration of propane and oxygen at a 1:1.6 ratio. The order of reactions is around 2.5. The ratio will change if a larger number of initial substances reacts. If PbO or Pb (C2H5)4 are added to the mixture, the HO2 and RO2 are removed. A similar effect is produced in the presence of surfaces covered with KCl because it prevents the occurrence of explosive “blasts”, i.e. a rapid propagation of radicals, with product branching. This is especially used in internal hydrogen combustion engines.

a b

xCn H 2 n  2  yO2  CO, H 2O, CO2 , CH 2O, H 2O2 , CH 4, H 2 (and for n > 5 CH3CHO is also formed). Processes of this type are extraordinarily complex. They are chain reactions with a long string of consecutive and parallel transformations. This paragraph will emphasise the method of studying certain stages of these oxidation processes by means of radioactive isotopes. Neiman and his associates tried to assess what compound or intermediate product yields CO2. He first set the following possibility: CO, formed during oxidation, instantly converts to CO2, which can potentially be further consumed in the system but partially remaining as the final product. This would comply with the following mixture [4]: 258

t [sek]

Figure 2 Testing of butane oxidation in the presence of butyl peroxide marked 14C ([4]), where: I - specific radioactivity of the samples (in mC/mmol), α - peroxide radioactivity, β - radioactivity of CO2. The final product, CO2, may be formed in two separate ways [5]: I. - From peroxide during reaction RC

O O2



k11

R + CO3 + R´H + CO ® ¬R C k-1 -1

O OOH

Peroxy acid +R´(R = C3H, C3H7, etc.) R´a R

O k R C OOH ® RCO2 + OH 2

k RCO2 ® R + CO2 3

II. - From aldehydes, CH3-CHO, formed during reaction k11

® CH3CO + RH CH3CHO + R ¬ k-1 -1

k CH3CO on the vessel ® CH3 + CO wall 2

Technical instability of peroxides practically causes explosions because branching chain reactions occur during their dissociation. A highly significant role of impurities and vessel wall in both the termination of chain and the formation of active types by dissociation of initial substances on them causes a heavy dependence of these processes on the shape and size of the vessel an on the mixture composition.

The paper also unequivocally confirms that knowledge of chemical kinetics is paramount to explaining systems in which uncontrolled combustion occurs. Chemical kinetics provides the most satisfactory explanation for systems in which explosions occur, which other physic-chemical disciplines are unable to do. Literature

k ® CO + O2 ¬ CO2 + O2 2 k 3

[1] Semenov,N.,N.: Cepnie reakcii, Goshimtehizdat, Leningrad, 1934.

-3

Since it is apparent that it is impossible to calculate all kinetic data, in such cases it is advisable to observe only the transfer of CO2 in time. It has been proven that peroxide reaction above 300 °C is decisive in the production of CO2. Conclusion Based on the previous considerations, it is safe to conclude that with most chain reactions a significant product variability may be expected. Nonetheless, those reactions play an important part in modern technology, everyday life, and fires and explosions; consequently, they are being studied intensively to help us become further acquainted with their kinetics, which is still somewhat puzzling, especially with explosions.

[2] Frost, A.A., Pearson, R.G., Kinetics and Mechanisms, J. Wiley a. Sons, New York, 1961. (II edition) [3] Bone, W.,A., Gardener J.,B., Proc. Roy. Soc., (London) A 154, 297,1936. [4] Nejman, M.B., Lukovnikov A.Ф., Feliksov G.N., Žurn. Obšč. himii,25 1317, 1955. [5] Semenov, N., N., DAN SSSR, 81 645, 1951. [6] Ditjakina, JU., Ф., (pod redakciej), Obrazovanie i razloženie zagraznjajuščih veščest v plameni, mašinostroenie, Moskva, 1981.


48.

Bezpečnostní plánování Michail Šenovský, Vilém Adamec, Michal Vaněk

Kniha pojednává o vývoji a základních vlastnostech biologických zbraní a jejich hlavní složce - biologických agens. Přináší detailní moderní informace o vojensky významných baktériích, virech, rickettsiích, houbách a MICHAIL ŠENOVSKÝ toxinech a o principech technické a zdravotnické ochrany. Charakterizuje hlavní formy a metody biologického VILÉM ADAMEC MICHAL VANċK terorismu. Ukazuje snahy o zákaz biologických zbraní, mj. úlohu Ženevského protokolu (1925) a seznamuje BEZPEýNOSTNÍ PLÁNOVÁNÍ s Úmluvou o zákazu výboje, výroby a hromadění bakteriologických (biologických) a toxinových zbraní a o jejich zničení (1972) a s jejím plněním. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ



259


Metodika pro výběr optimálního modelu strategického řízení bezpečnosti území Methodology for selection of optimum model of strategic management of territory safety doc. RNDr. Dana Procházková, DrSc. Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství, Fakulta dopravní ČVUT Praha & Univerzita Jana Amose Komenského, Praha Konviktská 20, 110 00 Praha 1; Roháčova 89, 130 00 Praha 3 [email protected] Abstrakt Strategické řízení území je z metodického hlediska představeno systémovým modelem řízení bezpečnosti území, protože cílem obou nástrojů je bezpečí a udržitelný rozvoj lidské společnosti. Na základě dat o území, poznatků pro sestavování DSS (systém pro podporu rozhodování) je navržena metodika pro výběr optimálního modelu řízení území zaměřený na bezpečí a udržitelný rozvoj území, založená na vícekriteriálním hodnocení variant pro řízení území. V závěru je uveden postup realizace metodiky v praxi. Klíčová slova Strategické řízení. Bezpečnost. Bezpečí. Udržitelný rozvoj. Optimální model. Vícekriteriální hodnocení. DSS. Abstract Strategic management of territory is from the methodological viewpoint represented by system model of safety management of territory because the aim of both tools is the security and sustainable development of human society. On the basis of data on territory and of knowledge for the DSS (Decision Support System) compilation there is proposed the methodology for the selection of optimum model of territory management directed to security and sustainable development of territory, based on the multi-criteria assessment of variants for territory management. At the end there is given the process of methodology realisation in practice. Key words Strategic Management. Safety. Security. Sustainable Development. Optimum Model. Multi-criteria Assessment. DSS. Úvod do problematiky řízení území Současným cílem jednotlivců i celé lidské společnosti je bezpečný životní prostor s dostatečným potenciálem rozvoje, tj. bezpečná komunita, bezpečné území, bezpečný stát atd. K tomuto cíli se dnes vytváří dva nástroje, a to strategické řízení [1] a řízení bezpečnosti území ve smyslu lidského systému [2]. Nejdůležitější a zároveň nejslabší obou typů řízení je převedení navržených řešení do reálného života. Proto na základě současného poznání a současných technik je důležité vytvořit program, který naplní budoucí vizi veřejné správy a ostatních zúčastněných ve sledované oblasti a ve kterém budou stanovené cíle rozpracovány do projektů a procesů, které budou provázané, budou řízeny příslušnými provázanými formami řízení, budou monitorované a dle potřeby korigované při změně vnitřních i vnějších podmínek [3]. Oba výše zmíněné typy řízení mají stejné cíle, jsou systémové, pro-aktivní a používají stejné nástroje, tj. projektové a procesní řízení, a proto z hlediska hospodárného využívání zdrojů, sil a prostředků je vhodné, je spojit do jednoho programu s názvem „strategické řízení bezpečnosti území“. Aspekty území, které jsou důležité pro jeho řízení Pro potřeby každého kvalifikovaného řízení území musíme znát, co území ve smyslu lidského systému škodí a jak, jaké 260

jsou naše možnosti a zdroje pro eliminaci škod, ztrát a újmy na chráněných zájmech území [4]. Přijatelné riziko lze dosáhnout snížením ohrožení od konkrétních pohrom, což však jde jen u pohrom, které souvisí s činností člověka, a především snížením zranitelnosti území a lidské společnosti žijící v území, které jsou předmětem hodnocení rizika [4]. S ohledem na současné poznání, tj. území je systém systémů [5, 6], je třeba sledovat v území vnitřní závislosti, které zprostředkovávají sekundární a další dopady pohrom na chráněné zájmy území. Protože zdrojů, sil a prostředků má vždy každá veřejná správa i každý zúčastněný nedostatek, tak při řízení je nutno se soustředit na priority a realisticky zvažovat možnosti zúčastněných. V první řadě to znamená na základě velikosti ohrožení od konkrétní pohromy a zranitelnosti území vůči konkrétní pohromě rozdělit existující pohromy, a to včetně možných interakcí s nepřijatelnými dopady, do 4 skupin [7]. Při řešení odborných projektů bylo vytipováno 14 problémových oblastí z pohledu řízení rizik v území [2, 5, 7]. Profil území je stanoven charakteristikami území, a to obecnou, geografickou, meteorologickou, tektonickou, geologickou, hydrologickou, seismickou, krajinnou, urbánní, infrastruktur, obslužnosti, ekonomických aktivit, kulturních a historických podmínek [7], které předurčují jak problémy v území, tak úroveň naplnění záměrů i možnosti, kterými lze záměry dosáhnout. Vyjmenované charakteristiky musí být kvalitní, aby měly vypovídací hodnotu pro sledované území (tj. čím menší území je předmětem zájmu, tím podrobnější a přesnější musí být vstupní údaje a opačně). Pro sestavení každého modelu řízení území (tj. programu na zvyšování bezpečnosti) musíme udělat prognózu, což je obecně funkce, pomocí níž získáme model budoucího stavu území. V tomto modelu je definována role všech klíčových aktérů/činitelů a jsou uvedeny odpovědi na základní otázky: Co může nastat?; Co mají/mohou dělat jednotliví činitelé?; a Jaké zdroje jsou potřebné? Při výběru optimální varianty v daném konkrétním případě pak hraje roli: dosažená úroveň bezpečí při aplikaci varianty; technická proveditelnost opatření s tím, že se bere vhodnost opatření pro daný systém; materiálová náročnost i energetická náročnost; rychlost realizace; nároky na kvalifikovaný personál; nároky na informační zajištění; nároky na finance; nároky na odpovědnost; nároky na řízení/organizaci v území apod. Posuzovat se musí také provázanost procesů tvořících projekt, tj. odstranit duplicity, prostoje, hluchá místa apod.) a existence či neexistence korekčních opatření pro případy, ve kterých monitoring odhalí závažné odchylky od předpokládaných hodnot údajů, které jsou nutné pro naplnění záměrů. Vícekriteriální hodnocení a DSS Vícekriteriální hodnocení je založené na hodnotě vybraných indikátorů. Výběr jednoduchých a snadno pochopitelných indikátorů, které informují o velikosti bezpečí a udržitelného rozvoje území a o stavu řízení území, a které jsou vnímány jako systém s vysokou vypovídací hodnotou, je typickou úlohou hodnotové analýzy s použitím expertního šetření. Nejedná se však jen o použití hodnotové analýzy v tradičním pojetí, ve kterém cíle a náklady s nimi spojené jsou vyjádřeny v peněžních jednotkách, aby byly souměřitelné, ale o použití metodik komplexního vyhodnocování variant pomocí kvalifikovaných metodik třídění a klasifikace.



Cílem indikátorů (které charakterizují jak účinnost opatření a činností provedených pro zajištění bezpečí a udržitelného rozvoje území, tak samotnou míru bezpečí a udržitelného rozvoje) je objektivně, srozumitelně a na vhodné hranici obecnosti charakterizovat míru cíle, tj. bezpečnosti na sledovaném úseku v daném čase a místě. Vzhledem k současnému stavu bezpečnosti ve světě, řídící a rozhodovací sféru (tj. veřejnou správu) nezajímá absolutní hodnota bezpečnosti (tu přenechává výzkumné‚ základně), ale priority, které musí uplatňovat, aby nenastal takový stav, který by ohrozil další rozvoj lidské populace, životního prostředí a kritické infrastruktury, tj. celého životního/lidského systému. Návrh metodiky pro hodnocení variant řízení území a pro výběr optimální varianty Na základě odborných poznatků [7] a zkušeností lze konstatovat, že pokud se neuvažují pohromy a útoky, které reprezentují náhlé zvraty, tak změny v úrovni bezpečnosti probíhají nepozorovaně a plíživě, a proto je třeba hodnocení variant pravidelně opakovat. Zavedeme-li v souladu se zkušenostmi získanými při řešení výzkumných projektů zaměřených na konstrukci DSS (systém pro podporu rozhodování) [8] definici, že mírou bezpečnosti je hodnota odsouhlaseného indikátoru bezpečnosti, která integruje hodnoty posuzující potenciál pro-aktivity, prevence, připravenosti, odezvy a obnovy, tj. obsahuje celý řetězec opatření a činností, který je zajišťovaný strategickým řízením území, které koordinuje veřejná správa a na kterém participují všichni zúčastnění. Z pohledu řízení

je dle výše uvedených požadavků nutno zvažovat pět důležitých úseků, a to: kvalita řízení území specifikovaná variantou; kvalita metodického a znalostního zázemí specifikovaná variantou; kvalita systému řízení bezpečnosti (SMS) specifikovaná variantou; kvalita scénáře pro řízení bezpečnosti v území specifikovaná variantou; a kvalita zajištění nároků specifikovaná variantou. To znamená, že indikátor bezpečnosti, který použijeme pro hodnocení variant pro strategické řízení bezpečnosti území je složený. Na všech pěti důležitých úsecích jsou posuzovány úrovně opatření a činností, které jsou specifikovány na základě znalostí a zkušeností z aplikace systémů pro podporu rozhodování [8, 9]. Komplexnost (úplnost, nezávislost a vypovídací hodnota) kritérií pro dílčí indikátory i celkový indikátor byla posouzena Saatyho metodou [10]. Hodnocení variant na základě takto stanovených důležitých faktorů, které obsahuje tabulka 1, se provádí přímo vpisováním příslušných hodnot do tabulky 1. Při hodnocení je použita stupnice 0 až 5 s tím, že hodnota 5 je nejlepší a vítězí varianta s největším počtem bodů s tím, že mezi uvedenými pěti úseky platí rovnost, tj. výsledné hodnocení pro každou variantu je: Ii = I1i*0,008+I2i*0,008+I3i*0,010+I4i*0,020+I5i*0,010. Charakteristiky komplexního indikátoru Ii i dílčích indikátorů I1i, I2i, I3i, I4i a I5i stanovené pomocí teorie pravděpodobnosti jsou uvedeny v tabulce 2. Z tabulky 2 vyplývá, že nejcitlivější je indikátor I4i, tj. indikátor, který je mírou kvality scénáře pro řízení bezpečnosti v území specifikovaný danou variantou.

Tabulka 1. Vícekriteriální nástroj pro hodnocení variant modelu pro strategické řízení bezpečnosti území. Hodnocení varianty

Identifikovaný problém X1

X2

°°°

Poznámka Xn

Kvalita řízení území, které navrhuje varianta Oklasifikujte míru pro-aktivitu, tj. způsob odstranění strukturálních příčin, které narušují bezpečnost, (tj. ohrožují bezpečí a udržitelný rozvoj), u dané varianty. Oklasifikujte míru zajištění prevence, tj. odstranění přímých příčin, které narušují bezpečnost, u dané varianty. Oklasifikujte míru zajištění připravenosti, tj. postupů pro řešení situací, při nichž níž je bezpečnost narušena, u dané varianty. Oklasifikujte míru zajištění represe, tj. postupů pro zvládnutí narušení bezpečnosti a pro stabilizaci situace, u dané varianty. Oklasifikujte míru zajištění obnovy, tj. postupů pro zvládnutí obnovy v přijatelném čase a za přijatelných nákladů, u dané varianty. Oklasifikujte míru vyjednávání s riziky ve prospěch bezpečí a udržitelného rozvoje u dané varianty. Oklasifikujte míru vypořádání rizik pomocí prevence, zmírnění, pojištění, rezervy, připravenosti na odezvu a obnovu a sestavení plánu na zvládnutí nepředvídaných situací (contingency plan) dané varianty. Oklasifikujte kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti území u dané varianty. Oklasifikujte účinnost bezpečnostního systému u dané varianty. Oklasifikujte míru naplnění programu na zvyšování bezpečnosti provázanými projekty + naplnění projektů provázanými procesy u dané varianty. Oklasifikujte adresné přidělení úkolů a odpovědností všem zúčastněným v území u dané varianty. Oklasifikujte propojení realizace příslušných činností a opatření s kvalifikovaným a důsledným monitoringem u dané varianty. Oklasifikujte způsob provázání řízení území složený z řízení bezpečnosti, nouzového řízení a krizového řízení u dané varianty (nejsou tam mezery nebo nejasnosti?) . Oklasifikujte roli kvalifikovaných dat, odborných hodnocení a správných metod rozhodování při řízení území u dané varianty (nehodnotí se způsobem ad hoc podle okamžitých nálad). Oklasifikujte způsob řízení území z pohledu zařazení výchovy a vzdělání všech zúčastněných u dané varianty. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu zařazení výsledků vědy, výzkumu a TSO (odborné organizace zajišťující odbornou podporu). Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu specifické výchovy technických a řídících pracovníků. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu technických, zdravotnických, ekologických, společenských, kybernetických a jiných standardů, norem a předpisů, tj. nástrojů pro regulaci procesů, které mohou nebo by mohly vést k výskytu (vzniku) pohromy nebo k zesílení jejich dopadů.


261


Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu zařazení a úkolů inspekce. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu zařazení spolupráce všech zúčastněných. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu jasné specifikace úlohy výkonných složek a role veřejné správy při zvládání nouzových situací. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu kvality a účinnosti systému ke zvládnutí kritických situací (řízení kontinuity, krizové řízení). Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu nároků na kvalitu bezpečnostního, nouzového a krizového plánování. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu provázanosti plánů bezpečnostních, nouzových a krizových. Oklasifikujte způsob řízení území u dané varianty z pohledu nároků na připravenost obyvatelstva a výkonných složek. Celkový počet bodů I1 Kvalita metodického a znalostního zázemí, ze kterého vychází varianta Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost míst, ve kterých se pohromy (včetně možných interakcí) v území a jeho okolí mohou vyskytnout a jak jsou při výskytu jednotlivých pohrom (včetně možných interakcí) v území rozloženy jejich dopady. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost pohrom (včetně možných interakcí), které se v území mohou vyskytnout a o rozložení jejich dopadů. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost podmínek, za kterých se pohromy (včetně možných interakcí) v území nebo jeho okolí mohou vyskytnout a o znalost podmínek, které mohou způsobit eskalaci jejich dopadů. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost četností výskytu pohrom (včetně možných interakcí) v území. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost mezních velikostí pohrom (včetně možných interakcí) v území, od kterých jsou již nežádoucí, tj. nepřijatelné dopady, které působí škody, ztráty a újmy na chráněných zájmech. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost maximální možné (očekávané) velikosti pohromy (včetně možných interakcí) v daném území. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost škod, ztrát a újmy na chráněných zájmech, které může vyvolat maximální možná pohroma (včetně možných interakcí) určená na specifikované hladině věrohodnosti v území a o znalost jejich dopadů na lidi, životní prostředí, majetek a ostatní chráněné zájmy. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost opatření a činností proti nežádoucím dopadům pohrom (včetně možných interakcí) v území na úseku bezpečnostního plánování, projektování, výstavby a provozu občanských i technologických objektů a infrastruktury a popř. v dalších oblastech jako jsou monitoring, inspekce, vzdělání aj., aby se zabránilo výskytu pohrom, kterým lze zabránit nebo aby se zabránilo jejich vysoce nepřijatelným dopadům a nebo alespoň, aby se nepřijatelné dopady v případě výskytu zmírnily preventivními opatřeními, připraveností, vhodnou odezvou na pohromu a obnovou, při níž bude respektována prevence ztrát a cíle udržitelného rozvoje. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost opatření vůči konkrétním pohromám (včetně možných interakcí) v území, která jsou žádoucí v oblasti technické, organizační, finanční, sociální, právní, vzdělání a výchovy. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost nepřijatelných a zbytkových rizik (tj. o znalost nežádoucích dopadů na chráněné zájmy s pravděpodobností výskytu vyšší než stanovená mez) s ohledem na možné pohromy (včetně možných interakcí) v území, která zůstanou, když se provedou racionální opatření, která může veřejná správa a ostatní zúčastnění zajistit v oblasti technické, organizační, finanční, sociální, právní, vzdělání a výchovy. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost postupů jak provádět odezvu na pohromu (včetně možných interakcí) a o znalost toho jaké jsou její priority, kritická místa apod. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost jak provádět obnovu majetku po pohromě (včetně možných interakcí) v území, aby se racionálně využily zdroje, síly a prostředky, aby se zamezilo dalším ztrátám, aby se zvýšila odolnost proti pohromám (včetně možných interakcí) a aby se nastartoval další rozvoj území se všemi položkami (majetkem, životním prostředím, infrastrukturou, službami apod.), na nichž je lidská společnost závislá. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost vhodných postupů provádění obnovy majetku po pohromě (včetně možných interakcí) v území a postupů její realizace. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o znalost způsobu vytváření finanční rezervy veřejné správy a ostatních zúčastněných na racionální obnovu majetku po pohromě (včetně možných interakcí) v území. Oklasifikujte míru, kterou se opírá daná varianta o rozdělení možných pohrom (včetně možných interakcí) na relevantní, specifické a kritické. Oklasifikujte u dané varianty účast expertů na přípravě podkladů pro rozhodování. Oklasifikujte kvalitu metod hodnocení, o které se opírá daná varianta. Oklasifikujte respektování právních předpisů, norem, standardů a platných limitů v dané variantě. Oklasifikujte v dané variantě míru používání podkladů získaných na základě kvalifikovaných dat, která splňují požadavky na reprezentativní datové soubory (úplnost, ocenění nejistot, vypořádání se s neurčitostmi v datech pomocí specifických matematických přístupů). Oklasifikujte v dané variantě míru aplikace správné metody rozhodování, která je adekvátní problému, o kterém se rozhoduje. Oklasifikujte u dané varianty způsob projednávání strategie řízení s veřejností Oklasifikujte u dané varianty míru, ve které se týká bezpečí, životů a zdraví lidí a veřejného blaha. Oklasifikujte u dané varianty míru, ve které se týká bezpečí životního prostředí. 262



Oklasifikujte u dané varianty míru, ve které se týká bezpečí majetku, infrastruktur a technologií. Oklasifikujte u dané varianty míru, ve které řeší vnitřní vazby mezi chráněnými zájmy. Celkový počet bodů I2 Kvalita systému řízení bezpečnosti (SMS), který navrhuje varianta Oklasifikujte u dané varianty roli top managementu (veřejné správy) při řízení bezpečnosti území. Oklasifikujte u dané varianty odbornou podporu pro top management (veřejnou správu). Oklasifikujte u dané varianty důraz top managementu (veřejné správy) na odbornost řešení. Oklasifikujte u dané varianty úroveň SMS z hlediska celistvosti, souvislostí a kvality rozpracování navrhovaných opatření a činností. Oklasifikujte u dané varianty rozdělení úkolů a kompetencí mezi všechny zúčastněné. Oklasifikujte u dané varianty rozdělení rolí a odpovědností osob podílejících se na řízení závažných ohrožení od pohrom (včetně možných interakcí) na všech organizačních úrovních z pohledu jejich vzdělávání a výcviku. Oklasifikujte u dané varianty odbornost přístupu k problémům a odbornost řešení problémů. Oklasifikujte u dané varianty úroveň péče o zvyšování příslušné kvalifikace realizátorů opatření a činností. Oklasifikujte u dané varianty soulad opatření na zajištění výcviku a vzdělávání s identifikovanými potřebami výcviku a vzdělávání. Oklasifikujte u dané varianty odbornou úroveň plánů pro systematické identifikování závažných ohrožení od pohrom (včetně možných interakcí) a z nich plynoucích rizik, která jsou spojena s normálními, abnormálními a kritickými podmínkami, a pro hodnocení pravděpodobnosti výskytu a krutosti (velikosti) pohrom (včetně možných interakcí). Oklasifikujte u dané varianty úroveň plánů a postupů pro zajištění bezpečnosti všech komponent a funkcí v území, a to včetně údržby objektů, zařízení. Oklasifikujte u dané varianty úroveň plánů na implementaci změn v území, objektech i zařízeních a změn v jejich řízení. Oklasifikujte u dané varianty úroveň plánů na identifikaci předvídatelných nouzových situací systematickou analýzou, včetně přípravy, testů a posuzování nouzových plánů pro odezvu na takové nouzové situace. Oklasifikujte u dané varianty úroveň plánů pro probíhající hodnocení souladu s cíli vyjasněnými v koncepci bezpečnosti a SMS a mechanismy pro vyšetřování a provádění korekčních činností v případě selhání s cílem dosáhnout stanovené cíle. Oklasifikujte u dané varianty úroveň plánů na periodické systematické hodnocení koncepce bezpečnosti, účinnosti a vhodnosti SMS a kritéria pro posuzování úrovně bezpečnosti vrcholovým týmem pracovníků. Oklasifikujte u dané varianty míru kvalifikovaného propojení řízení úseků technického, finančního, organizačního, sociálního a znalostního. Oklasifikujte u dané varianty způsob řešení konfliktů z hlediska odborného poznání a zkušeností. Oklasifikujte u dané varianty komplexnost řešení problémů v závislosti na vnitřních vazbách. Oklasifikujte u dané varianty schopnost řešení problémů, které jsou vyvolány vnějšími příčinami. Oklasifikujte u dané varianty úplnost nástrojů na identifikaci a řešení problémů. Celkový počet bodů I3 Kvalita scénáře pro řízení bezpečnosti v území Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu úkolů (dílčích cílů) a strategických cílů veřejné správy. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu úkolů (dílčích cílů) a strategických cílů institucí kromě veřejné správy a ostatních zúčastněných. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu výběru vhodných cílových a průběžných indikátorů pro každý úsek veřejné správy vybrány vhodné cílové a průběžné indikátory pro posuzování úrovně bezpečnosti. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu vytvořeného slovníku pro potřeby řízení integrální bezpečnosti. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu sladění standardů, metod dobré praxe a místních postupů. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu souladu seznamu cílových indikátorů s podmínkami v předmětném území. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu souladu seznamu průběžných indikátorů s podmínkami v předmětném území. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu stanoveného způsobu vyhodnocení cílových indikátorů (tj. hodnotového systému) dle podmínek v předmětném území. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu stanoveného způsobu vyhodnocení průběžných indikátorů (tj. hodnotového systému) dle podmínek v předmětném území. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu programu na zvyšování bezpečnosti z pohledu stanoveného způsobu (stanovené hodnotové stupnice pro vyhodnocení souboru indikátorů), tj. systému hodnot a mezních limitů dle podmínek v předmětném území. Celkový počet bodů I4


263


Kvalita zajištění nároků dané varianty Oklasifikujte u dané varianty přímost tahu (nasměrování) na cíl? Oklasifikujte u dané varianty přiměřenost rozsahu úkolů nutných pro splnění cílů? Oklasifikujte u dané varianty ošetření kritických míst spojených s realizací navržených opatření a činností? Oklasifikujte u dané varianty schopnost splnění úkolů na úseku bezpečí, které dosáhne. Oklasifikujte u dané varianty technickou proveditelnost opatření a činností. Oklasifikujte u dané varianty schopnost zvládnutí materiálové náročnosti. Oklasifikujte u dané varianty schopnost zvládnutí energetické náročnosti. Oklasifikujte u dané varianty rychlost realizace dílčích cílů. Oklasifikujte u dané varianty schopnost splnění právních požadavků. Oklasifikujte u dané varianty schopnost splnění nároků na kvalifikovaný personál. Oklasifikujte u dané varianty schopnost splnění finančních požadavků? Oklasifikujte u dané varianty schopnost splnění nároků na informační zajištění. Oklasifikujte u dané varianty schopnost splnění požadavků na komunikaci se zúčastěnými. Oklasifikujte u dané varianty schopnost dosažení podpory zúčastněných při realizaci opatření a činností. Oklasifikujte u dané varianty dostatečnost specifikace odpovědnosti jednotlivých zúčastněných. Oklasifikujte u dané varianty způsob řešení konfliktů a úroveň podkladů, které jsou pro to nutné, aby nedocházelo k časovým požděním. Oklasifikujte u dané varianty kvalitu komplexnosti řízení realizace opatření a činností. Oklasifikujte u dané varianty splnitelnost požadavků na realizaci varianty za běžných podmínek. Oklasifikujte u dané varianty splnitelnost požadavků na realizaci varianty za abnormálních podmínek. Oklasifikujte u dané varianty splnitelnost požadavků na realizaci varianty za kritických podmínek. Celkový počet bodů I5

Z analýzy a posouzení údajů, které je třeba vyhodnotit v tabulce 1, je zřejmé, že hodnocení variant může provádět pouze expert, který prokáže znalosti nejen z odborné oblasti, která je vysoce multidisciplinární i interdisciplinární, ale i z oblasti řízení. Na základě požadavků hodnocení technologií - viz OTA „Office for Technology Assessment“ v USA a podobná instituce EU - musí experti nejprve prokázat způsobilost hodnotit daný problém dle objektivních kritérií daných příslušným právním předpisem [11]. V České republice se podobný požadavek legislativou nevyžaduje, je však přesto třeba z logického důvodu k zajištění vyšší vypovídací hodnoty výsledku, aby hodnocení provedlo alespoň nezávisle několik expertů s ověřenou kvalifikací, kteří se dohodnou na obsahu známek a aby bylo dosaženo určitého konsensu.

Metodiku pro výběr optimální varianty na základě hodnoty Ii lze pozměnit tak, že při důrazu na jisté aspekty lze stanovit priority a hodnotová stupnice pro posuzování variant nemusí být nutně rovnoměrná. Přitom také v jednotlivých úsecích hodnocení může být dán větší důraz (větší váha) na některou z uvedených položek, tj. u každé položky může být jiná váha. Je také možné, že v jednotlivých úsecích ani jednotlivé položky samostatně nemusí být hodnoceny rovnoměrně, ale mohou mít různé váhy na základě zdůvodněných údajů. Je si třeba uvědomit, že právě správné nakalibrování hodnotové stupnice či stupnic je to, co pomůže dosáhnout realistické cíle. Postup pro aplikaci metodiky v praxi

Použitím SWOT analýzy uspořádáme znalosti o území, znalosti o zdrojích, silách a prostředcích, kterými disponuje příslušná veřejná správa a ostatní zúčastnění v příslušném území tak, že zviditelníme klíčové položky, jejichž vzájemné interakce predisponují možné cíle a jejich realizaci a na něž je nástroj SWOT analýza zaměřen. Zjistíme v daném případě silné a slabé stránky řízení, rizika a výzvy spojené s oblastí řízení území. Na základě potřeb a požadavků na řízení bezpečnosti v území vytvoříme varianty řízení území, ve kterých budou zapracovány předmětné požadavky. Použijeme metodiku pro sestavení případové studie [12], protože se jedná o nesouměřitelné a často špatně strukturované oblasti. Podle výsledků výzkumu [12] zajistíme, aby Tabulka 2. Charakteristiky indikátorů I1i, I2i, I3i, I4i, I5i a Ii mezi variantami byly varianty, které odpovídají extrémním nebo Hodnoty pravděpodobný úchylným případům; kritickým případům; a paradigmatickým charakteristik počet pravděpodobný pravděpodobná (vzorovým) případům. Včlenění těchto variant je důležité, protože v překročení průměr chyba praxi kvůli proměnnosti podmínek uvnitř i vně sledovaného území průměrné indikátoru indikátoru Indikátory hodnoty vzorové případy (a to přesto, že jsou v praxi dnes běžně používány) indikátoru nejsou ideálním optimálním řešením, protože nepočítají se změnou podmínek, a tudíž rozhodovací subjekt je při každé větší změně 0 125 79.1 5.20 3 I1i v situaci, že při hledání řešení zvolí takové řešení, které může být I2i 0 125 79.1 5.20 3 jen okamžitou reakcí na podmínky a chybí mu prvky nadčasovosti. I3i 0 100 63.3 4.69 3 Zahrnutím specifikovaných typů variant jsou stanoveny mantinely, I4i 0 50 31.7 3.69 3 ve kterých se optimální varianta modelu pro strategické řízení 0 100 63.3 4.69 3 I5i bezpečnosti území má pohybovat a je zřejmé, že nároky na zdroje, síly a prostředky v jednotlivých oblastech musí být uvnitř oblasti Ii 0 1 0.633 0.046 2 vymezené těmito mantinely, tj. musí se pohybovat mezi údaji pro

264

maximum

minimum

Jelikož obecným cílem je růst bezpečnosti v čase a území (prostoru), tak z logického pohledu pro monitoring bezpečnosti území platí, že hodnoty všech indikátorů Ii, I1i, I2i, I3i, I4i, I5i by měly růst v čase a území. Proto je třeba stanovit časový interval, cca 3 roky, ve kterém se hodnocení bude opakovat a bude se posuzovat, zda uvedený požadavek na hodnoty indikátorů je splněn. Lze také rozdělit území na dílčí části a sledovat vývoj na úseku řízení bezpečnosti takto stanovených územních celků pomocí hodnot indikátorů Ii, I1i, I2i, I3i, I4i a I5i.



kritické a paradigmatické případy. Sestavíme tým kvalifikovaných expertů, kteří dle tabulky 1 vyhodnotí varianty. Při rozdílech v hodnocení expertů použijeme medián nebo aritmetický průměr a nebo některou z heuristických technik jako jsou metoda Delphi či panelová diskuse [10]. Optimální variantou je varianta s největším počtem bodů.

[3] Procházková D. (2009): Principy správného řízení věcí veřejných s ohledem na bezpečí. In: Manažérstvo životného prostredia 2006. (eds M. Rusko, K. Balog) -Zborník z konferencie so zahraničnou účasťou konanej 24.-25.2.2006 v Trnave. - Žilina: Strix et VeV. ISBN: 80-89281-02-08, http:// mazp2006.emap.sk, pp. 475-506.

Na tomto místě je třeba zvážit roli hodnotových stupnic, která na jedné straně významně ovlivňuje výběr optimální varianty a na druhé straně je přechodovým můstkem, kterým při výrazné změně podmínek lze přejít od jedné varianty řízení k jiné, která pro nové podmínky je vhodnější. Výše uvedený komplexní indikátor I odpovídá stejné váze všech dílčích indikátorů i stejné váze jejich jednotlivých položek. Jestliže nastane výrazná změna ve zdrojích, tak váhově musíme z logických důvodů upřednostnit indikátor I5 a popř. provést rozvrstvení vah příslušných položek, čímž pravděpodobně dostaneme jinou optimální variantu. Posoudíme její přijatelnost z hlediska realizovatelnosti, tj. nesmí být na úrovni mezní varianty, u které není zajištěno splnění cíle. V případě změny legislativy je třeba upravit roli indikátoru I4 atd.

[4] Procházková D. (2007): Strategie řízení bezpečnosti a udržitelného rozvoje území. ISBN: 978-80-7251-243-0, PA ČR, Praha, 203p.

Závěr V návaznosti na práce [13-16] je v předložené práci hledán optimální model strategického řízení území, tj. strategického řízení bezpečnosti území vede ke zvyšování bezpečí a k zajištění udržitelného rozvoje území způsobem, který odpovídá možnostem veřejné správy i ostatních zúčastněných v daném území a v daném časovém údobí. Vychází z úrovně poznání, že v prostředí, které se dynamicky vyvíjí, je třeba řešit problémy variantně a s ohledem na řadu kritérií, protože území je komplexní otevřený systém systémů a možnosti veřejné správy i ostatních zúčastněných jsou omezené a proměnné. Výběr optimálního modelu řízení lze provést pomocí vícekriteriálního hodnocení variant. Při hodnocení hrají roli jak položky hodnocení, tak použité hodnotové stupnice, které na jedné straně významně ovlivňují výběr optimální varianty a na druhé straně jsou přechodovým můstkem, kterým při výrazné změně podmínek v území lze přejít od jedné varianty řízení k jiné, která pro nové podmínky je vhodnější. Pro praktické použití je uveden postup realizace metodiky v praxi. Seznam použité literatury

[5] Procházková D. (2008): Tool for Systems System Risk Assessment. In: Safety Engineering, ISBN: 978-80-248-18481, pp223-229. [6] Procházková D. (2008): Integrální, integrovaná a dílčí bezpečnost. ISBN: 80-7312-054-2, MV ČR THEMIS, Praha, 60p. [7] Procházková D. (2007): Metodika pro odhad nákladů na ob novu majetku v územích postižených živelní nebo jinou pohromou. SPBI SPEKTRUM XI Ostrava, ISBN: 978-8086634-98-2, 251p. [8] Procházková D. (2006): Kritéria pro udržitelný rozvoj a pomocný systém pro podporu rozhodování ve prospěch krajiny a lidských sídel. Odborná zpráva č. 3 k projektu MZe 1R56002. CITYPLAN spol. s r.o. Praha, 234p. [9] Bardka R. P., Marriotti C., Marot F., Sullivan F. (1999): Framework for Decision Support Used in Contamined Land Management in Europe and North America. EPA report,542-R-00-01. www.epa.gov, NATO Committee on Challenge in Modern Society, Special Session Decision Support, Report No. 245DSS. [10] Procházková D. (2010): Metody, nástroje a techniky pro rizikové inženýrství.ČVUT, Praha (připraveno do tisku). [11] Procházková D.: Hodnocení techniky. Kontrola, No 4 (1992), 16-17. [12] Procházková D. (2008): Případová studie a metodika pro její sestavení. ISSN: 1213-7057, 112, 7, No 7, příloha 1-16. [13] Procházková D. Bartlová(2008): Zavádění integrované bezpečnosti. In: Spektrum 8(2008), No 1, 5-8. [14] Procházková D.: Bezpečnost kritické infrastruktury. In: Požární ochrana 2008. Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava 2008, ISBN: 978-80-7385-040-1, 451-462.

[1] Elcock H. (1996): Strategic Management. In Farnham D., Horton S. (eds.), Managing the New Public Services, 2nd Edition, New York: Macmillan, p. 56.

[15] Říha J. (2008): Zranitelnost infrastruktury a systémů životního prostředí. SPEKTRUM 8(2008) No. 2, 22-27.

[2] Procházková D. (2006): Bezpečnost a krizové řízení. ISBN: 80-86477-35-5. POLICE HISTORY, Praha, 255p.

[16] Procházková D. (2008): Hodnocení kritické infrastruktury v ČR. SPEKTRUM 8(2008) No. 2, příloha, 7-11.


265


Hodnocení průmyslových zón prostřednictvím check listů Evaluation of industrial zones through checklists Ing. René Přibyl

Průmyslová zóna

Ing. Petr Pavliska

Pojem průmyslová zóna je všeobecně vysvětlován jako ucelený soubor kompaktních univerzálních objektů vhodných pro lehkou, hygienicky nezávadnou výrobu s účelně vyřešenou dopravou a velkým podílem zeleně mezi jednotlivými objekty. [2]

Doc. Dr. Ing. Aleš Bernatík Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský VŠB - TU Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice [email protected], [email protected], R [email protected], [email protected] A

Příspěvek se zabývá problematikou hodnocení průmyslových zón. Popisuje možný postup hodnocení rizik pomocí kontrolních seznamů v jednotlivých podnicích umístěných v průmyslové zóně.

Provoz v těchto zónách je kompletně situován uvnitř objektů, jež jsou zpravidla bez oplocených dvorů, s možností volného pohybu návštěvníků. Průmyslová zóna je tedy uceleným komplexem průmyslu a služeb s řadou integrovaných funkcí odborného charakteru. Takovýto komplex maximálně využívá vzájemné podpory jednotlivých firem ve výměně informací, poradenství, společné prezentace a využívání mezinárodních kontaktů. Tato synergie má za úkol vést k dosažení lepších výsledků a právě v této oblasti bývá využívána téměř pravidelně. [2]

Klíčová slova

Rozvoj průmyslových zón a analýza rizik

Abstrakt

Průmyslová zóna, kontrolní seznam, riziko, prevence. Abstract

V současném světě dle právních předpisů za správu a rozvoj území odpovídá veřejná správa, která má právní nástroje pro zapojení privátního sektoru a ostatních zúčastněných. [8]

The article is focused on risk assessment in industrial zones. There is described procedure of risk assessment using checklist for individual companies in industrial zones.

Máte v areálu NL?

Industrial Zone, Checklist, Risk, Prevention. Úvod

Podle Agentury Czechinvest je v České republice přes 100 průmyslových zón. Ne všechny jsou obsazené, ale i tak můžeme říct, že zde působí velké množství firem. Jedná se o firmy různorodého zaměření od výroby destilátů, přes strojírenství až po automobilový průmysl. Tyto činnosti sebou přinášejí určitá rizika. [1]

Popis nebezpečných vlastností ANO každé z nich

NE Popis nebezpečné vlastnosti (toxicita, výbušnost, hořlavost)

ANO

Může dojít k úniku NL v důsledku? (VNITŘNÍCH - havárie, porucha...) (VNĚJŠÍCH - klimatologické podmínky, terorismus...)

Zpracování scénářů

NE Určit zodpovědnou osobu

Máte stanovenou zodpovědnou osobu na úseku prevence havárií?

266

NE

ANO Proškolení NE

Jsou zaměstnanci seznámeni a proškoleni s NL? (manipulace, neb. vlastnosti, bezpečné postupy...)

Do popředí zájmu se postupně dostávají tzv. synergické účinky havárií nebo jiných mimořádných událostí, a to zejména proto, že z hlediska požárně bezpečnostních řešení jsou průmyslové objekty řešeny samostatně, nikoliv v návaznosti na okolní objekty ostatních podnikatelských subjektů. [6] Analýza a hodnocení rizik v průmyslových zónách nám pomáhá identifikovat zdroje rizik a stanovit opatření na jejich eliminaci nebo zmírnění. Článek se zabývá podniky, jejichž rizika souvisí s nebezpečnými chemickými látkami. Pro takovéto podniky existuje směrnice rady 96/82/EC o kontrole závažných havárií způsobených nebezpečnou látkou (tzv. SEVESO II direktiva). V České republice je tato problematika upravena zákonem č. 59/2006 o prevenci závažných havárií. V tomto předpise jsou dány limitní množství látky, při jejichž překročení spadá podnik pod účinnost tohoto zákona a musí splňovat určité náležitosti. Existuje ale také určité množství podniků, které mají podlimitní množství nebezpečné látky, ale mohou být stále ještě nebezpečné. [1] Právě těmito podniky se bude článek zabývat.

Je v areálu více než 1 NL?

Management

Česká republika prostřednictvím agentury Czechinvest investuje ročně do zřizování a rozšiřování průmyslových zón stovky miliónů korun. V souvislosti s rozvojem průmyslové infrastruktury v průmyslových zónách se však začíná hovořit také o možných nebezpečích, které jsou spojeny s jejich provozováním.

ANO

Vnější příčiny

Stát v posledních 10 letech investoval značné finanční prostředky do vybudování velkého množství průmyslových zón, do kterých přicházejí jak čeští, tak zahraniční investoři. Dochází tak k rozmachu malého a středního průmyslu, což přináší i určitá rizika pro zaměstnance, okolní obyvatelstvo a životní prostředí. [1]

Vnitřní příčiny

Key words

ANO

Vyhodnocujete rizika při změnách? (technologie, množství NL...)

NE

ANO Máte zpracovaný HP a provádíte pravidelný nácvik? (úniku NL, havárie...)

NE

Provést nápravná opatření

ANO NE Funguje kultura bezpečnosti? ANO Konec hodnocení

Obrázek č. 1 Vývojový diagram vstupního hodnocení podlimitních zdrojů V souvislosti s rozvojem průmyslových zón je potřeba se zamyslet nad možnými nebezpečími, která mohou vznikat s rozšiřující se infrastrukturou v zónách a při samotném provozu průmyslových parků. Jelikož je tato problematika zcela novou oblastí hodnocení komplexní bezpečnosti části území, bylo by Ostrava 8. - 9. září 2010


vhodné si nejprve stanovit, jakých cílů chceme analýzou rizik průmyslových zón dosáhnout: - zavedení metodiky analýzy hodnocení rizik průmyslových zón,

Struktura kontrolního seznamu se může měnit od jednoduchého seznamu až po složitý formulář, který umožňuje zahrnout různou relativní důležitost parametru (váhu) v rámci daného souboru. [4]

- přenos takto získaných informací a poznatků do veřejné správy,

Kontrolní seznamy ohrožení

- využití metodiky v rámci opatření ochrany obyvatelstva, krizového řízení a zvýšení připravenosti IZS v případě možných synergentních mimořádných událostí. [7]

- vnitřní příčiny,

Rizika ohrožující podnik byly rozděleny do 3 oblastí: - vnější ohrožení,

Postup hodnocení rizik v průmyslových zónách

- management rizik.

Doporučovaný postup hodnocení rizik areálů průmyslových zón je schematicky zobrazen v následujícím algoritmu viz obrázek č. 1. Výše uvedený algoritmus byl převeden do formy otázek, které byly zkompletovány v kontrolním seznamu. Tento kontrolní seznam byl rozdělen do 3 části, podle barevného rozlišení na obrázku č. 1 a to na vnitřní příčiny, vnější ohrožení a management. Další postup bude uveden v následujících kapitolách.

Pro každou z těchto oblastí je vyhotoven kontrolní seznam se specifickými otázkami. Všechny kontrolní seznamy mají 4 volné sloupce. Jeden pro odpověď ANO, druhý pro odpověď NE, případně NETÝKÁ SE a čtvrtý pro POZNÁMKU. Do poznámky se napíše zpřesňující informace k odpovědi, pokud je to považováno za důležité. Na obrázku č. 2 je zobrazen jako vzor již vyplněný kontrolní seznam pro oblast vnitřních příčin.

Kontrolní seznam

Způsob hodnocení

Kontrolní seznam je soubor otázek, který má vysokou vypovídající hodnotu s ohledem na stanovaný cíl. Kontrolní seznam (check list) je postup založený na systematické kontrole plnění předem stanovených podmínek a opatření. To znamená, že jeho aplikací kontrolujeme stav určitého systému. Analýza kontrolním seznamem je relativně jednoduchá a může být aplikována v kterémkoli stadiu života daného procesu. Tradiční kontrolní seznamy slouží především jako pojistka toho, že se organizace shodují se standardní praxí. [3]

Dosažené výsledky můžeme použít samostatně, pokud nás zajímá konkrétní oblast, nebo dohromady a vypočítat z nich celkový průměr a pro všechny tři oblasti. Výsledek dostaneme tak, že sečteme počet kladných (nebo záporných) odpovědí v seznamu a podle tabulky pod ním mu přiřadíme stupeň ohrožení.

Otázka 1.

Ano

Stala se již závažná havárie, při které došlo k vážnému ohrožení, k vážnému dopadu na životy a zdraví, životního prostředí nebo k újmě na majetku? (od roku 200)

Ne

Netýká se

Poznámka

x

2.

Jsou v areálu umístěny toxické látky v množství vyšším než 1 000 kg?

x

3.

Jsou v areálu umístěny výbušné látky v množství vyšším než 1 000 kg?

x

4.

Jsou v areálu umístěny hořlavé látky v množství vyšším než 10 000 kg?

x

5.

Jsou v areálu umístěny látky nebezpečné pro životní prostředí v množství vyšším než 10 000?

x

6.

Je v areálu nebezpečné zařízení, které obsahuje menší než výše uvedené množství nebezpečné látky a přesto ho hodnotíte jak nebezpečné?

x

Zásobník oleje do převodovek

7.

Máte v podniku další zařízení, které je možné vybrat k analýze rizik na základě Vašich zkušeností?

x

Plnička oleje do převodovek

8.

Může dojít k nebezpečí nedostatku kyslíku (i jeho vytěsnění jiným plynem)?

x

9.

Dovážíte nebezpečné látky po železnici?

10.

Dovážíte nebezpečné látky v autocisternách?

x

11.

Je v areálu potrubí, ze kterého může za 10 minut uniknout větší množství nebezpečné látky a které by tak mělo být zváženo jako závažný zdroj rizika?

x

12.

Jsou oxidující látky uskladněny společně s hořlavými látkami?

x

13.

Jsou v areálu výbušné prachy?

x

14.

Jsou v areálu podniku zařízení pod tlakem (tlakové nádoby, tlakové láhve reaktory)?

15.

Může dojít k přetlaku/podtlaku na zařízení, ve kterém se látky skladují/zpracovávají? (např. pára, stlačený vzduch)

x

16.

Může dojít k požáru u zásobníku se zkapalněným plynem nebo kapalinou pod tlakem?

x

17.

Může dojít k havárii v důsledku výpadku elektrického proudu?

x

Počet kladných odpovědí Stupeň ohrožení

x Rozvod oleje ze zásobníku do plničky

Tlakové nádoby, rozvod stlačeného vzduchu

x

0-2

3-4

5-6

7-8

9 a více

1

2

3x

4

5

Obrázek č. 2 Ukázka kontrolního seznamu pro oblast vnitřních příčin


267


V tabulce č. 1 je znázorněn výčet stupňů ohrožení.

V následující tabulce č. 3 je shrnuto vyhodnocení všech 6 podniků. Záměrně byly názvy podniků změněny za číselnou hodnotu.

Tabulka č. 1 Stupně ohrožení Velmi vysoké ohrožení

5

Vysoké ohrožení

4

Jak je z výše uvedené tabulky č. 3 zřejmé, ve 2 případech bylo celkové hodnocení podniku v úrovni NÍZKÉHO ohrožení, ale ve většině případů tj. ve 4, byla míra ohrožení v oblasti STŘEDNÍ. Tudíž je zřejmé, že je nutno se touto problematikou dále zabývat.

Střední ohrožení

3

Závěr

Nízké ohrožení

2

Zanedbatelné ohrožení

1

Hodnocení rizik představuje jeden z kroků celkového řízení rizik, kdy výsledky hodnocení rizik předkládají nezbytné informace pro návrh opatření na snižování rizik, přípravu havarijních plánů, apod.

Stupeň ohrožení

Celkové hodnocení Celkový výsledek dostaneme, když výsledné 3 stupně ohrožení pro jednotlivé seznamy sečteme a podělíme třemi. Zaokrouhlujeme podle pravidel zaokrouhlování na nejbližší celé číslo. Pro závěrečné vyhodnocení jsou výsledky zapsány do níže uvedené tabulky č. 2, která nám poukáže na celkový stav.

Provedená studie hodnocení nezařazených zdrojů rizik přispívá pro praxi především pro průmyslové podniky a státní správu, kterým předkládá možný postup hodnocení rizik nezařazených zdrojů rizik.

Tabulka č. 2 Stupně ohrožení Hodnocení (1-5)

Kontrolní seznam

1

2

3

4

Rovněž při územním plánování může provedení hodnocení rizik významně přispět k prevenci závažných havárií před samotnou výstavbou objektu. Správní úřady mají za povinnost podle zákona o krizovém řízení vést přehled zdrojů rizik a analyzovat ohrožení na příslušném území, ale vzhledem k nejasným kompetencím a neexistenci metodiky se toto hodnocení ve větší míře neprovádí.

5

Vnitřní příčiny

Literatura

Vnější ohrožení

[1] Pavliska, P.: Studie bezpečnosti areálu průmyslové zóny. Ostrava: VŠB - TU Ostrava. Fakulta bezpečnostního inženýrství. 2010. 64 s.

Management rizik Celkové hodnocení

Pro výslednou hodnotu 1 - 2 hodnotíme ohrožení podniku jako nízké a nehrozí žádné akutní nebezpečí. Pro výslednou hodnotu 3 je nutné znovu prostudovat kontrolní seznamy, najít slabá místa a zhodnotit jejich závažnost. V případě, že je hodnotíme jako závažné, je třeba upozornit na ně vedení podniku a začít se jimi zabývat. Pro výslednou hodnotu 4 - 5 je potřeba upozornit vedení podniku. Začít se velmi vážně zabývat problematikou bezpečnosti a přijmout okamžitá opatření vedoucí k nápravě situace. Především se bude jednat o management rizik. Aplikace kontrolních seznamů v průmyslových zónách Kontrolní seznamy byly prověřeny na 6 podnicích v průmyslových zónách. Dva z nich jsou dodavatelé pro automobilový průmysl, kteří sídlí v průmyslové zóně v Nošovicích, třetí pak výrobce biolihu, který sídlí v průmyslové zóně v Trmicích a čtvrtý je podnik s chemickou výrobou se sídlem v Rakovníku. Pátý je výrobce osobních automobilů a poslední šestý je zástupcem těžkého průmyslu. [5]

[2] Průmyslové zóny. Průmyslové-zony.cz : vše o průmyslových zónách - kvalitní a ověřené informace [online]. 2007, [cit. 2010-06-12]. Dostupný z WWW: . [3] Procházková, D.; Šesták, B.: Kontrolní seznamy a jejich aplikace v praxi. 1. vyd. Praha: Policejní akademie České republiky, 2006. 322s. ISBN 80-7251-225-0. [4] Movoz Žamberk Metodiky hodnocení rizik [on line]. [cit. 2010 06 12]. Dostupné na WWW: . [5] Bernatík, A., Pavliska, P., Přibyl, R., Šenovský, M.: Studie bezpečnosti areálů průmyslových zón - checklist, Ostrava 2010. [6] Šenovský, P.: Statistika zásahů HZS ČR v průmyslových zónách v letech 1997 - 2004 . In Sborník konference Ochrana obyvatelstva 2007. Ostrava: SPBI, 2007. s. 358-365. ISBN: 978-80-86634-51-5.

Kontrolní seznamy byly vždy vyplněny odpovědným pracovníkem dané firmy - většinou bezpečnostním technikem. Komunikace probíhala dvěma způsoby - osobně na pracovišti pracovníka nebo elektronickou formou. Tabulka č. 3 Přehled hodnocení podniků Vnitřní příčiny

Vnější ohrožení

Management rizik

Celkové hodnocení

Číslo 1

3

2

1

2

Číslo 2

4

2

1

2

Číslo 3

5

2

1

3

Číslo 4

5

3

1

3

Číslo 5

4

2

3

3

Číslo 6

3

4

2

3

Podnik

268



Fire protection of sacral structures in Vojvodina, Republic of Serbia Protipožární ochrana sakrálních staveb ve Vojvodině, Republika Srbsko Vesela Rаdović1

Klíčová slova

Desimir Јоvаnоvić

2

Vladimir Јакоvljević3 Martina Zdravković2 Faculty of Environmental Governance and Corporate Responsibility, EDUCONS University, Vojvode Putnika bb, Sremska Каmеnicа, Novi Sаd, AP Vojvodina, Republic of Serbia 2 Faculty of Occupational Safety, University of Niš Čarnojevića 10А Niš, Republic of Serbia 3 Faculty of Security Studies, University of Belgrade Gospodara Vučića 50, Belgrade, Republic of Serbia [email protected], [email protected] 1

Abstract Sacral structures are part of everyday life and essential elements of civilization and culture of the people they belong to. In the Republic of Serbia, after a long period of atheism, traditional churches and religious communities are trying to find their place and role in the society. Each of them has a basic need to have buildings that serve as places of worship and gathering of the congregation. Fires in sacral structures are frequent due to various causes. The way to protect them from this danger is a question for numerous participants in the field of protection in Vojvodina. Results of the investigation realized in 2005 and 2006 have contributed to a better understanding of the need for their protection. The obtained results confirm the fundamental hypothesis that fire protection of such structures is not adequately defined in the society. Furthermore, they are a base for defining measures and activities of all subjects responsible for fire protection of sacral structures. In Serbia, the observed problem cannot be discussed only as a technical question, which can be easily solved by fire protection experts, nor is the protection an exclusive obligation of services dealing with heritage and users of immovable cultural goods. The solution of the problem requires a sensitive approach of the entire social community. Key words Fire protection, sacral structure, traditional church, protective measures, cultural goods, subjects of protection, religious tolerance, religious community. Abstrakt Sakrální stavby jsou součástí každodenního života a základními prvky civilizace a kultury lidí, kterým náležejí. V Republice Srbsko, po dlouhém období atheismu, se pokoušejí tradiční církve a náboženské komunity najít své místo a roli ve společnosti. Každá z nich má základní potřebu vlastnit budovy, které slouží jako místa bohoslužeb a shromáždění kongregací. Požáry v sakrálních stavbách jsou časté z různých důvodů. Způsob, jak je ochránit před tímto nebezpečím, je otázkou pro početné aktéry v oboru požární ochrany ve Vojvodině. Výsledky výzkumu realizovaného v letech 2005 a 2006 přispěly k lepšímu pochopení potřeby jejich ochrany. Získané výsledky potvrzují základní hypotézu, že protipožární ochrana takových staveb není ve společnosti adekvátně definována. Kromě toho jsou základem pro definování opatření a aktivit všech subjektů zodpovědných za požární ochranu sakrálních staveb. V Srbsku nemůže být pozorovaný problém diskutován pouze jako technická otázka, která může být snadno vyřešena požárními experty, ani není tato ochrana výlučnou povinností služeb zabývajících se kulturním dědictvím a uživatelů nemovitých kulturních statků. Vyřešení problému vyžaduje citlivý přístup celé sociální komunity. Ostrava 8. - 9. září 2010

Protipožární ochrana, sakrální stavba, tradiční církev, ochranná opatření, kulturní statky, subjekty ochrany, náboženská tolerance, náboženská komunita. Introduction Fire protection of sacral structures, as a segment of general protection on the territory of the Republic of Serbia (RS), including the Autonomous Province of Vojvodina (APV), is a challenge for all subjects in the social community, and an important question requiring an adequate answer. This assertion was confirmed during events in the recent past. Examples of devastation of sacral structures in fires due to different causes are the following: fire in the Cathedral Church in Niš (October 12, 2001), fire in Hilandar (March 3 - 4, 2004), devastation and fires in Serbian churches and monasteries in the territory of Kosovo (March 17, 2004), fire in the monastery of Rakovac (2005), setting fires to mosques in Niš and Belgrade (March 2004), and many others in the territory of former Yugoslavia. Sacral structures in all parts of former Yugoslavia suffered a great devastation in the years of armed conflicts, [1, 2, 3, 4]. The damage on cultural goods, whatever nation they belong to, is the damage on the cultural heritage of the entire humanity, since every nation gives its contribution to the world culture, [5]. We were witnesses that in the war in former Yugoslav republics, there were not enough activities to prevent damaging and destructing of cultural and historic buildings and cultural goods inside them (mobile and immobile alike), by burning and looting of cultural goods, [6]. The most influential international organizations were helping solve the problem [7]. The International War Crimes Tribunal for the Former Yugoslavia in The Hague also dealt with the problem of intentional destruction of cultural goods in the region, [8, 9]. The war events that occurred in this territory and their outcomes found their place on the dark pages of the human history. Since the 1990s, a lack of attention regarding the preservation of sacral structures and religious cultural goods has been evident. The reasons for that are numerous. The war in ex Yugoslavia has left a lot of consequences. The economic situation in the country has been unfavorable for a long time, first due to economic sanctions, then the transition, and lately due to the financial crises in the world. The specificity of fire protection in sacral structures lies in the relationship between the state on one side and the Serbian Orthodox Church (SOCh) and other traditional churches and religious communities in it on the other side. In a secular state like Serbia, specific social circumstances, and above all distrust and a lack of cooperation expose to jeopardy these valuable buildings, and also their users and citizens. ‘One wing of the church has an aggressive and conservative attitude toward the state and national institutions. They see in institutions like the Cultural Heritage Preservation Institute a communist creation, which is an obstacle and threat to them, [10]. The restitution process concerning property previously taken during the communist rule is slower than expected, [11]. The system of values has changed in the society, which is seen through the disrespect of tradition, and quite often in the insufficient consciousness about the necessity to protect religious heritage of peoples and ethnic groups. Due to numerous differences in the approach to the problem there were cases in the past that the destruction of traces of religious heritage in this region, such as

269


monasteries, churches and other religious buildings, was rather marginalized in public and was not criticized enough.

investigation was that sacral structures in Vojvodina are not sufficiently protected from fire hazard, [20, 21].

‘The problem of preservation of sacral structures in the country and, therefore, in Vojvodina as well, is inadequately viewed. Even when their devastation was more than evident, institutions, individuals and public as a whole did not sufficiently deal with this area, whereas protective and rescue measures referring to the population and other types of structures were more covered and analyzed, [12]. In recent years there are noticeable steps forward in everyday life, consciousness grows and participants in the protection process truly engage themselves in the identification and solution of existing problems in this field. To reach noteworthy results it is necessary to do a lot of things. Fire is one of the greatest dangers for a sacral structure. Are there any fire protection measures in sacral structures, what are they, what is their organization, and is it adequate to fire hazard? The topic of this paper, apart from the mentioned, are activities of the state in times of peace dealing with protection and preservation of its cultural heritage.

The investigation was pointed to the diagnosis of problems in this area. One of the problems was inadequate material capacity and organization of the subjects in charge of fire protection, as well as preparedness, capacity and organization of owners, i.e. users of the buildings.

Religious and cultural landmarks from the past determine Serbia as a multi-confessional and multicultural society. Vojvodina is often called ‘little Europe’ because of its multi-ethnicity. The northern Serbian province has a rich cultural tradition and valuable cultural heritage built by all its inhabitants regardless of their origin. Bearing in mind past events, the society as a whole should protect sacral structures that are also cultural goods, and all others as well, for their immeasurable social significance. Their protection can be efficient only if it is functional and organized with the application of national and international protective measures, [13, 14]. The paper presents the investigation referring to the organization of fire protection of sacral structures in Vojvodina. In the territory of Vojvodina for centuries exist churches with a historic continuity that have given a substantial contribution to the development of European culture. In total, there are 35 active churches and religious communities in Vojvodina. The Constitution guarantees the freedom of religion and prohibits religious discrimination, [15]. They are expected to initiate understanding, appreciation and respect with regard to differences and diversities that confirm religious, ethnic, cultural and linguistic identity of citizens, and that nourish the autochthon religious pluralism formed in the course of history, [16]. ‘In the period of decomposition of the old communist system appeared a process of secularization of the society, which brought religion in the focus of interest, and put religious communities on the test of tolerance, [17]. In Vojvodina many sacral structures are under the protection of the state as valuable cultural and historic monuments, [18]. They are often visited by tourists since these buildings are permanently on the list of sights on the tourist map of Vojvodina, [19]. Apart from ancient sacral structures in the Province, among which many are being adapted and renovated, there are more and more sacral buildings under construction. In the ones that are renewed, electric installations are built in, and various devices and equipment are used. Different systems of heating are applied, with boiler rooms using solid fuel, crude or electric power. In some buildings of the SOCh different economic activities take place in order to increase the income of the clergy. Candles and organic food are produced, vegetable oil and milk are processed, herbal teas are made and traditional medicaments, wines and brandies, artisan wooden products, etc. Most of these manufacturing activities are conducted without supervision of expert services in the field of fire protection. With the application of modern materials, technology, equipment and devices, fire hazard in the buildings of the SOCh has significantly increased. The aim of the conducted investigation was to answer the question: ‘Are sacral structures in Vojvodina protected against fire and to what measure?’ the fundamental hypothesis of the

270

The obtained information was used to gather data on the condition of fire protection in sacral structures in the APV and to assess realistically the existing level of their protection regarding fire vulnerability. According to the observed facts solutions to the problem were suggested. By accepting them, legal state institutions in charge can undertake concrete organizational and technical measures, and begin to create a long-term strategy of fire protection of sacral structures, not exclusively in the territory of APV but, in the future, of the entire state,[22]. The investigation suggested practical solutions to upgrade the system of protection and rescue in RS, in the way that enables them to be adjusted and incorporated regarding different approaches to the problem by the subjects of protection, and existing capacities of the fire protection system. Investigation methodology The subject of the investigation was sacral structures in APV, and the problem was the level of their fire protection. The term Vojvodina denotes above all the geographic name of the northern part of Serbia, which has a territorial autonomy, but Vojvodina also denotes a political structure that developed through the history as a specific community. Vojvodina stretches in the north of Serbia, i.e. in the south of the Pannonian Plain. From 7,498,001 inhabitants of Serbia, 2,031,992 people, who belong to 26 nations, live in Vojvodina and 10 languages are spoken in it, [23]. There are a lot of sacral structures in Vojvodina. Most of them, about 350, belong to the SOCh, whereas the Roman Catholic Church has about 200, the Romanian Orthodox Church has 34, the Slovak Evangelical Christian Church A. C. has 20, and the Nazarene religious community has 149. The Christian Reformed Church, which gathers a part of the non-catholic Hungarians, has 20 sacral structures, whereas the Adventist Church has 107. Besides, among the active communities are the Jewish Community with their religious department and the Islamic Religious Community, [24]. Most sacral structures in Vojvodina was built a long time ago. The monasteries in the hills of Fruška Gora and many others, cathedrals, synagogues, and numerous parish and village churches, are the invaluable heritage of all ethnicities living in Vojvodina. The empiric investigation was difficult to carry out since there had been no database on fires in this type of buildings. Before the investigation the knowledge on the problem, which is still an intriguing topic in this region, had been scarce. Prior to the very investigation it was necessary to get permissions from religious authorities to realize it in the buildings owned by their religious communities. During the investigation various religious rules were observed. The investigation was conducted by using questionnaires for each subject in the fire protection system. Among them were those that are directly responsible for fire protection, and those that partially through their activities do certain jobs in the field of protection. Depending on activities, for investigation groups were selected professional firefighters, volunteer firefighters, employees in institutions dealing with heritage preservation, religious officials that are occupants of the buildings, congregants, fire protection inspectors, civil protection administrators, state administration employees, city planners, architects, constructors, and manufacturers of fire protection equipment and means. In total, 11 groups of interviewees were surveyed. Each group had an equal number of members. Altogether, there were 165 interviewed people, 108 men and 57 women. The main source of data was the person Ostrava 8. - 9. září 2010


interviewed. The participation of religious officials was particularly important, as they for the first time expressed their attitudes on the theme of the investigation.

flame and negligence. A significantly fewer interviewees marked lightning and heating installations as causes of fire, (FIGURE 2).

The instrument of the investigation was the questionnaire with questions formulated clearly and specifically, in harmony with the knowledge regarding the investigated subject. The questions were grouped in four categories: assessment of the existing legal and normative regulations in the fire protection area, estimate of the fire hazard level in the sacral structure, need to order and maintain fire extinguishing means and equipment in the building, and condition of entire organization of fire protection. The questionnaire contained 25 questions. The sample processed in the paper is representative in relation to the basic set. In the process of gathering, classification, analysis and comparison of data the statistic method was applied. By using the percentage frequency of individual occurrences and events, not only the existing condition was viewed, but its tendencies in the future, as well.

Figure2 Three most common course of fire in sacral object

Presentation of investigation results The empiric investigation led to the estimation of fire hazard, assessment of the existing level of protection of buildings, capability of the professional services of protection to preventively and operatively act, and it presented attitudes and opinions of the state institutions in charge, owners and various participants in the system of protection and rescue.

When estimating the existing fire hazard level in the sacral structure 21 % said it is very high, and 34 % it is high. As they did not sufficiently know the organizational and technical measures of fire protection, 32 % could not estimate the present fire hazard level, (FIGURE 3).

The questionnaire was filled in by 35 % of female and 65 % of male participants. It is evident that in the field of fire protection there are fewer women than men, however, women are in the majority in institutions protecting heritage and in state institutions dealing with culture, environmental protection and occupational safety. The age structure of the interviewees shows that there were 39 % older than 45, and that just 26 % of all were younger than 35. The occupational profile shows that most of them are from the fire protection field, 30 %. The following group of 12% is made of state administrators, then come members of the clergy, and employees dealing with civil protection and cultural heritage preservation. Since specific knowledge on fire protection of such structures is indispensable, one of the questions referred to the knowledge of fire protection legislation that is rather complicated in Serbia. Through self-assessment only 37 % of the interviewed estimated their knowledge of legal and normative regulations as sufficient, 36 % as partial, 22 % as insufficient, whereas 5 % of them did not answer that question, (FIGURE 1).

Figure3 Can you estimate the value of fire risk in sacral object? The existing of any fire extinguishing equipment in the sacral structure did not notice 65 % of the interviewed (they answered negatively), 22 % could not remember seeing any, and only 13 % noticed the equipment, (FIGURE 4). They think it is necessary for the users in such structures to have manual fire extinguishers for putting out initial fires (95 % answered positively).

Figure1 Assessment of knowledge of legal framework of fire protection As the three most frequent causes of fire in sacral structures, the majority of the participants first named malfunctioning of electrical installations, candle lighting and arson, then fires due to open Ostrava 8. - 9. září 2010

Figure 4 Did you notice the fire fighting equipment in sacral object?

271


That special fire protection measures should be taken regarding sacral structures that are at the same time monuments of cultural heritage think 90 % of the interviewees, whereas 2 % think it is not necessary, for it is sufficient to apply regular measures that are prescribed. 8 % did not answer that question, (FIGURE 7). The leaders in planning the fire protection system regarding sacral structures should be their users themselves according to 38 % of the interviewees. Institutions of preservation are seen as leaders by 21 % of the interviewed, state administration bodies by 16 %, the Protection and Rescue Department of the Ministry of Interior by 6 %, and social fire protection organizations by 19 % of the interviewees. (FIGURE 8)

Figure 5 Who could be in charge for buying and maintaining of fire fighting equipment? One of the basic problems in the system of fire protection in APV and RS is the purchase and maintenance of fire protective means. Most interviewees think that all responsible sides should participate in the acquisition process. Then follows a group of 24 % that thinks this activity is above all the duty of the users of the sacral structure. Next 17 % think that corresponding ministries should invest for the purpose, 10 % think it is the obligation of the local administration, whereas 5 % point out it should be done by institutions of preservation that treat most structures as cultural goods, (FIGURE 5). Figure 8 Who could be the leader in the fire protection planning process of sacral objects? That in a democratic country the whole society should conduct a continuous action regarding fire protection of sacral structures; believe 90 % of the interviewed persons, (FIGURE 9).

Figure 6 Do users/owners of sacral objects need fire fighting training? In the future, users of sacral structures should have a training in order to be able to react promptly and efficiently in case of fire. 91 % of all interviewees say the firefighting training is necessary, (FIGURE 6).

Figure 9 Do you think that society have to perform continually action in fire protection of sacral objects? Discussion

Figure 7 Do you recognize the need of special fire protection measures for fire protection for sacral objects which also are the part of cultural heritage? 272

The results obtained in this investigation are extremely important considering that in the period prior to the investigation there was hardly any cooperation between those in charge of fire protection and church officials as users of sacral structures. Particularly when it is well known ‘we cannot build again what has been destroyed, but can preserve what has remained’, [25]. The extensive legal regulations that through its content entirely or partially regulates fire protection in Serbia is complex and impractical. Therefore, it is understandable why those who deal with fire protection say they know the field and think the knowledge is sufficient, whereas others assess their own knowledge as insufficient or partial. The current law on fire protection in Serbia is from 1988, and many other regulations are outdated and cannot be applied in practice. The present regulations are part of national and international Ostrava 8. - 9. září 2010


legislations. The answers of the interviewees point to the obligation of the responsible state authorities to prepare and adopt legal and normative regulations as a basic element of the future legitimate procedure of fire protection of sacral buildings. It has to be simple to apply to every participant in the area of protection. Causes of fires in sacral structures are numerous. Regardless of their diversity, most interviewees marked electrical installations as the primary cause. The use of candles is seen as a cause of fire in the same measure like the arson. The application of preventive measures, one of which is the dislocation of the place where candles are lit outside of the building, is not always appropriately accepted by the congregation. The inattention of users and their ignorance are causes of fires, which most frequently manifested through inadequate application of measures regarding extinguishing of initial fires. Special attention in the protection of sacral structures is paid to the fire protection equipment placed inside the building or in its vicinity. In most sacral buildings, the interviewees did not notice the existence of firefighting equipment. A small number of them said that the equipment existed in the building. However, the possession of such equipment does not guarantee proper fire protection for it is insufficient, quite often not maintained according to necessary requirements, and apart from hand extinguishers and partial hydrant installations, exclusively in the vicinity of the building, other kind of equipment does not exist in sacral structures. Finding financial means to buy and maintain the fire protection equipment is a problem that is the most obvious. Although the law on fire protection strictly prescribes that only the owners are responsible for buying the equipment, it is not done in practice. The legislator is clear, but in practice this behavior is tolerated due to the poverty of churches and religious communities, and inexistence of inspection examinations. The situation complicates even more with regard to sacral structures that are cultural goods, because then the services for protection of cultural monuments are responsible for the condition of the structure. Within various opinions and approaches depending on the group the interviewees belong to, it is understandable there are answers ranging from the one that the entire society should participate in the purchase and maintenance of the equipment, to those based on the law that detect the exclusive responsibility of religious communities as owners to protect the property in an appropriate way. A group of the interviewed believes the problem of buying and maintaining of the fire protection equipment should be solved only by the local community where the buildings are. Ministries and state institutions are also considered to be responsible to provide the equipment. The financial situation in the society that is difficult to compare to the situation in any other country, has significantly contributed to the present condition, but years of antagonism toward faith in the period of communism have certain influence even today. It is known from practice that the presence of the equipment is not a guarantee that the action will be adequate in case of fire. The clergy is not trained to act in fire, or in many other emergencies, as well. In their devotion to the religion they are not oriented to gaining knowledge and learning skills in this field. In the history fire was often accepted as God’s punishment, but times are changing and nowadays priests accept the need for training. Therefore, such a large number of the interviewees think that fire protection training on sacral structures is necessary. When the building is situated away from the firefighting brigade, acting in the initial phase of fire is crucial. The priests understand the necessity of concrete personal engagement of in the area of fire protection regarding sacral structures they use. They are people of diverse educational background, and the living conditions in sacral buildings are significantly different. Today, the living conditions within the sacral building, and in auxiliary buildings are not as they used to be. This requires a new kind of knowledge and a change of behavior. Due to Ostrava 8. - 9. září 2010

the process of return to the religion a lot of people gather in sacral structures, and in every moment adequate safety must be provided to all of them. Evacuation from sacral buildings can be a great problem if not proposed by the action plan. The central condition of the fundamental city-planning requirement that the evacuation time for the building is longer than minimum time needed stands also for the sacral building, [26]. The influence of individual behavior in the initial evacuation phase during fire is important, hence more attention should be paid to this question in future investigations of safety in sacral buildings. In the country that is obviously rich in sacral structures many of them have become cultural goods having a certain category of importance. The majority of the interviewed considers that the structures must be protected and that this requires specific measures. The problem is, the identification of the necessary protective measures is not enough, as the protection should be carried out in the way presented within the legal framework, and also on the basis of the consensus of all parties. During the communist rule like in other communist countries religion was seen as a factor of disturbance, called ‘opium for the masses’, ‘misbelieve’, etc. In everyday relations, actual events show that there is a significant disharmony between the activities conducted by the services dealing with preservation of cultural monuments, clergy and experts. Such activities have been discussed at different levels, some referring to the justification of need to built in stationary fire protection equipment from the aspect of damaging architectural composition. Getting to an agreement in Serbia, among different sides in many issues important for the entire society is neither easy nor simple; hence, in solving the problems of fire protection and preservation of monuments of culture attitudes are not always identical. However, it is important to start ‘from the conflict to the dialogue, from the dialogue to the cooperation, from the cooperation to the sustainability’, [27]. A lot of sacral structures in Serbia do not fulfill the conditions prescribed in technical standards and fire protection standards. Renovations and adaptations, as well as the construction of new buildings, are often carried out without the official permit of the institutions in charge, so they do not fulfill the criteria required to pass a technical acceptance. Since they are public buildings, there are a lot of occupants that gather inside whose safety is obviously jeopardized. According to the present law all buildings are categorized with regard to fire hazard. They are classified in four groups. In the second group are public buildings, i.e. those occupied by a lot of people. The categorization of sacral structures has never been done, although they could be put in the second group after this criterion. Because of their immense cultural and historic importance it would be justified to put them in the first group. But, is there awareness that these buildings are symbols of the people they belong to, and that they should be preserved for future generations? Obviously, there is; however, it is more declarative than supported by actual engagement of those who are responsible. In Serbia, fire protection monitoring is in charge of the Protection and Rescue Department of the Ministry of Interior, [28]. Since the church is separated from the state, the Ministry of Interior has only occasionally made inspections on the invitation of individual church officials or the Cultural Heritage Preservation Institute of Serbia, or acted in case of fire and conducted investigations. Technical protection of monuments is in the competence of the Cultural Heritage Preservation Institute of Serbia, still the very Institute as well as its subsidiaries do not have services or personnel in charge of these activities. After some earlier fires, sporadic inspections were made referring to the condition of fire protection, and were only voluntary and optional with regard to professional services in charge, [29]. The fact is that in the church administration in Vojvodina in neither of the religious communities exists a person or a service responsible for deficiencies in fire protection, their elimination and organization of continuous protective measures. 273


The churches and religious communities as users of the buildings cannot be pardoned for not observing the regulations and elementary safety requirements regarding any person that is inside. In every building where people gather, special protective measures are provided; therefore, the sacral structure should not be an exception. Besides, without denying its distinctiveness, it is necessary to apply adequate protective measures contributing to the preservation of existing architectural composition and content, but also to the integral safety of the owner and visitors.

conflicts that could have disastrous consequences on the structural composition and content of the buildings, [30, 31].

The answers of the interviewed show that a more active engagement is needed in fire prevention in sacral structures. The society as a whole does not recognize the role of the most responsible subject that should be a leader in the field of fire protection in the future. Therefore, the interviewees mark as a leader the users, professional services of protection and rescue, and various state institutions. The general rule is confirmed that in the process with many participants, the measure of their efficiency cannot be satisfactory if there is no coordination. The reform of the security sector has been going on for a while; since the democratic changes in 2000, but its efficiency has been graded differently among experts. Since ‘more important things’ had to be done, the service dealing with protection of people, material goods and cultural heritage did not undergo significant organizational reforms. There is not a single organization capable of practical fieldwork, except some segments of the Ministry of Interior (the Protection and Rescue Department). In the Ministry of Defense there is the Emergency Control Department, which is formally in charge of civil defense activities, but without any organizational capacities to be actively engaged in fieldwork.

Acknowledgments

The answers prove that regardless of the previously shown insufficient knowledge on fire protection (there had never been fire protection studies regarding this problem, nor the statistics of fires and damage, and there are hardly any papers on the topic, etc.), the interviewees are, however, aware of the need for fire protection of sacral structures. They want to act according to the modern world experiences and applied protection systems. It was proved that in the past fire protection activities were not carried out as preventive, they were only repressive, realized during fire. The entire society ought to maintain a continuous activity in the field of fire protection regarding sacral buildings. Only through a mutual action of all institutions in charge such as the Ministry of Interior, the Ministry of Culture, the Ministry of Religious Affairs and the Ministry of Defense, and all other participants, the observed deficiencies could be recorded, the action plan made, funds secured and new solutions implemented. A specific character of protection of sacral structures in Vojvodina (they belong to different religious communities, historic periods, etc.) does not allow a simple production and implementation of the fire protection strategy. The strategy must be precisely designed by all responsible parties with the appreciation of foreign experiences in the measure that suits the defined goals. Naturally, the financial situation in the country must be taken into account, and the fact that the restitution of church properties nationalized in the past has been in process. The research indicated that all subjects in fire protection must have their place and role clearly defined in order to consider specific characteristics of sacral structures present in the territory of multicultural Vojvodina, and elsewhere. The state authorities should help and do all that is in their domain to preserve these valuable buildings for the future generations. This task requires time, money and a large number of professionals ready to work hard. Fire protection of sacral structures involves a list of longterm measures, which contribute to the preservation of a stable multiethnic and multi-confessional society. Only through responsible work, respecting national and religious diversities it is possible to influence preventively on avoiding ethnic tensions and 274

The participants in this investigation have already defined what should be done in the future. By preserving the national and cultural identity of each nation and ethnic group in Vojvodina we are moving toward a modern democratic society of citizens leaving behind all unpleasant events from our recent past. The authors would like to thank to the Ministry of Religious Affairs, the Ministry of Interior, the Ministry of Defense, the Municipal Fire Protection Fund of Novi Sad, and members of all traditional churches and religious communities, and all others who took part in the investigation for their help. They are particularly grateful to church leaders who approved and accepted the investigation. Literature [1] http:www.international.icomos.org/risk/2002/yugoslavia2002. htm. [2] http:www.international.icomos.org/risk/2002/macedonia2002. htm. [3] http://www.spc.org.yu/Svetinje/svetinje_e.html. [4] http: www. international.icomos.org/home. [5] Konvencija o zaštiti kulturnih dobara u slučaju oružanog sukoba - ‚‚SL SFRJ-Međ. ugovor br. 4/1956. [6] http://unesdoc.unesco.org/images/0014/001448/144854e. pdf -External Evaluation of UNESCO`s Action in the Preservation of Cultural Heritage Damaged by Conflict:Bosnia –Herzegovina 1996-2003 by Professor Brian Goodey, Werner Desimplaere. [7] Statement by Yugoslav ambassador to UNESCO Nada Popovic Perisic quoted in „Yugoslavia Appeals for UNESCO Aid to Restore War-damaged Monuments,“ Agence France-Presse, June 1, 1999. [8] http://www.un.org/icty/index.html The Tribunal‘s statute and its May 1999 indictment of Yugoslav President Slobodan Milosevic and other top Yugoslav and Serbian officials, which specify among the charges „the destruction of non-Serbian residential areas and cultural and religious sites...“. [9] http://www. un.org/icty/bhs/cases/strugar/strugarmain.htm Presuda generalu Pavlu Strugaru za hotimicno nanosenje stete gradu Dubrovniku. [10] Intervju Marka Omčikusa u Nedeljniku ‚‚VREME‚‚ broj 701 od 10.juna 2004.g. Rubrika kultura, Naslov: Smena i zaštita, autor Tanja Jovanović. [11] Zakon o vraćanju (restituciji) imovine crkvama i verskim zajednicama donet 25.5.2005. ‚‚Službeni Glasnik RS br.46/6. [12] www.fb.bg.ac.rs/download/Biblioteka/DoktorskeDisertacije. pdf. Protivpožarna zaštita sakralnih objekata na teritoriji Vojvodine, doktorska disertacija V. Radović, fakultet bezbednosti, Univerzitet u Beogradu, 2006.g. [13] Zakon o zaštiti od požara ‚‚ŞL SRJ‚‚ br 37/88. [14] http://assembly.coe.int/mainf.asp?Link=/documents/ adoptedtext/ta93/erec1202.htm Council of Europe Committee of Minister Recommendation No.R (93)9 On the protection of the architectural heritage against natural disasters (Adopted by the Commitee on 23. November 1993). [15] Ustav SG RS 30.09.2006.g. br. 85/06 član o slobodi veroispovesti. [16] Zakon o crkvama i verskim zajednicama , SG RS br 36/2006, član 39. Ostrava 8. - 9. září 2010


[17] Zorica Kuburic Crkve i verske zajednice u SCG www.ff.ns. ac.yu/stara/elpub/susretkultura/40.pdf. [18] Zakon o kulturnim dobrima SG RS 71/94.

[26] D.Nilsson, A.Johansson, Social influence during the initial phase of a fire evacuation-Analysis of evacuation experiments in a cinema theatre, Fire Safety J. 44 (2009) 71-79.

[19] Strategija razvoja turizma Srbije SG RS br 91/2006 od 20 oktobra 2006 http://www.srbija.gov.rs/vesti/dokumenti_ sekcija.php?id=45678.

[27] Disaster Management Programs for Historic Sites edited by Dik H.R. Spinnemann and David W.Look Digital Edition 2004

[20] http://www.churchmutual.com/documents/fire_safety.pdf Fire safety at your Worshipe center.

[29] http://www.pravoslavlje.org.yu/broj/942/tekst/zastitimopravoslavne-svetinje-od-pozara/.

[21] http://www.wsp.wa.gov/fire/firemars.htm Churches and Places of Worship, Fire safety for churches and places of worship.

[30] Parliamentary Assembly Recommendation 1845/2008 Situation of national minorities in Vojvodina and of the Romanian ethnic minority in Serbia http://assembly.coe.int/Main. asp?link=Documents/Adopted Text/ta080/EREC1845.htm.

[22] Zaštita od požara verskih objekata, zadužbina Andrejević, 2008, Beograd. [23] Popis stanovnika 2002 godine, http://webrzs.statserb.sr.gov. yu/axd/Zip/eSn31.pdf Final Results of the census 2002. [24] http://www.srbija-info.yu/cinjenice/stanovnistvo.html. [25] http://www.heritageabroad.gov/reports/doc/2001.pdf Annual Report 2001 United States Commission for Preservation of America`s heritage abroad (www.presevationcommission.org).

[28] Zakon o ministarstvima „Službeni glasnik RS“br. 65/08.

[31] Assembly debate on 1. October 2008 (33rd Sitting) (see Doc11528, report of the Committee on Legal Afairs and Human Rights, rapporteur: Mr Herrmann), text adopted by the Assembly on 1. October 2008 (33rd Sitting) http://assembly. coe.int/Main.asp?link=/Documents/WorkingDocs/Doc08/ EDOC11528.htm.


49.


JIěÍ MATOUŠEK JAROSLAV BENEDÍK PETR LINHART

CBRN BIOLOGICKÉ ZBRANċ

CBRN - Biologické zbraně Jiří Matoušek, Jaroslav Benedík, Petr Linhart Kniha pojednává o vývoji a základních vlastnostech biologických zbraní a jejich hlavní složce - biologických agens. Přináší detailní moderní informace o vojensky významných baktériích, virech, rickettsiích, houbách a toxinech a o principech technické a zdravotnické ochrany. Charakterizuje hlavní formy a metody biologického terorismu. Ukazuje snahy o zákaz biologických zbraní, mj. úlohu Ženevského protokolu (1925) a seznamuje s Úmluvou o zákazu výboje, výroby a hromadění bakteriologických (biologických) a toxinových zbraní a o jejich zničení (1972) a s jejím plněním.



275


Využitelnost zařízení ortogonální dvourozměrné plynové chromatografie doplněné TOF hmotnostním spektrometrem v OVV TÚPO Praha k chemickým analýzám zplodin hoření POP a vzorků z požářiště Informtion about a new device orthogonal two-dimensional gas chromatography supplemented by TOF mass spectrometre in the Research and Development Department of the Fire Technical Institute Prague Ing. Otto Dvořák, Ph.D.

plynové chromatografie ve spojení s rychlým systémem sběru MS dat a hmotnostním spektroskopem TOF konstrukce. Proto byl v závěru loňského roku zakoupen měřící systém PEGASUS 4D®

MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany [email protected], [email protected]

GCxGC TOFMS od firmy LECO INSTRUMENTS Plzeň s.r.o. jehož měřícími charakteristikami, výhodami a aplikačními možnostmi se zabývá tento příspěvek.

Ing. Milan Růžička

Abstrakt V informaci je prezentována instrumentace a principy měření nového zařízení GCxGC MS-TOF, jeho měřící charakteristiky, výhody oproti klasickým GC metodám využívaným doposud v TÚPO a aplikační možnosti. Dále jsou zde uvedeny příklady analýz složitých analytických matric touto technikou jako jsou multikomponentní analýzy produktů hoření a stanovení složitých směsí látek ropného původu související s vyšetřováním příčin požárů. Klíčová slova Dvourozměrná plynová chromatografie GCxGC, TOF hmotnostní spektrometrie, dekonvoluce spekter, GCxGCMS multikomponentní analýzy Abstract Principle of measurement on a new GCxGC MS-TOF device, his measuring characteristics, application possibilities, advantages against classical GC methods is presented in this reference. Hereafter are given examples of complex analytical matrixes operated by these technology as are multicomponent analysis of product of combustion, assessment of complex mixtures of compound oil-origin related TO investigation of fire. Key words Two-dimensional gas chromatography GC x GC, Time of Flight Mass Spectrometry,deconvolution of spectrums, GCxGC MS multicomponent analysis Úvod V rámci výzkumného projektu TÚPO [1], je v současné době řešen v TÚPO mj. DVÚ č. 4 [2] a zabývá se kromě jiného i hodnocením nebezpečných účinků požárů na osoby, majetek a životní prostředí. Předmětem řešení je též sledování možnosti přítomnosti skupin látek souhrnně označovaných jako perzistentní organické. Polutanty (POP). Jedná se o vysoce toxické a v přírodních cyklech těžko odbouratelné kontaminanty jako jsou PAH, PCB, BFR, polychlorované fenoly, dioxiny a PFAS. Tyto toxikanty jsou pravděpodobně přítomné ve vyšších koncentracích právě ve zplodinách hoření a zbytcích po požáru, Řešení tohoto úkolu nás přivedlo ke hledání vhodné analytické koncovky vhodné pro stanovení těchto skupin látek izolovaných ze vzorků půd, vody, ovzduší nasorbovaného na vhodný sorbent příp. stěrů sazí z kontaminovaných povrchů v blízkosti požárů. V souladu s prací Hajšlové a kol. [3] se jeví jako optimální pro sledování výskytu skupin těchto toxických látek využít prostředky dvoudimenzionální 276

Obr. 1 Sestava přístrojů Agilent Technologies 7890A GC systém a Pegasus 4D MS TOF Měřící sestava byla dodaná v následujícím složení: -

Autosampler „Agilent 7890“ GC Agilent 7890 (1 x S/SL injektor, 1 x PTV injektor) Gerstel Peltier Cooler pro PTV (ovládání SW CIS4, Cool Injection System) - TOFMS: Pegasus 4D - dvě turbomolekulární pumpy „Varian“ - UPS - záložní zdroj - kompresor + sušička vzduchu + Peltier. chladič + olejový výměník (chiller) – sada zařízení na chlazení modulátoru a sec. pece) - PC - DELL se dvěma monitory + barevná laserová tiskárna LEXMARK C780 Výše uvedená sestava byla dodaná v konfiguraci optimalizované na analýzy směsí výševroucích organických složek (cca molekuly s počtem atomů uhlíků C8 a více). Měřícím principem zařízení je separace vzorku na dvou kolonách s odlišnými separačními vlastnostmi doplněném rychlým hmotnostním spektrometrem založeným na principu přesného měření průletu emitovaných iontů cca 1 m dlouhou průletovou trubicí (viz. konstrukční schémata na obr. č. 2 a 5).



1. Charakteristiky měřícího systému GCxGC MSTOF 1.1 Ortogonální dvourozměrná plynová chromatografie GCxGC[4]

Obr. 4 Příklad 2D vyhodnocení analýzy multikomponentního vzorku ropné frakce v SW Chromatof 1.2. Hmotnostní spektrometr s analyzátorem doby letu [4] Princip:

Obr. 2 Měřící schéma systémuGCxGC MSTOF [4] Princip: V ortogonální dvourozměrné plynové chromatografii jsou dvě kolony s odlišnou selektivitou (např. nepolární x polární) spojeny prostřednictvím dvoustupňového termálního modulátoru. Modulátor opakovaně zadržuje a vstřikuje efluent z primární na sekundární kolonu. Na sekundární, velmi úzké a krátké koloně, probíhá rychlá separace v řádech několika sekund, která je dokončena dříve než je provedena další modulace. Výsledkem je kompletní separace vzorku dvěma odlišnými mechanismy, tj. ve dvou dimenzích. Namísto jednorozměrného chromatogramu se pracuje s dvourozměrným vrstevnicovým diagramem (viz. obr. 4) ve kterém X, Y pozice daného píku odpovídá jeho elučnímu času na první a na druhé koloně intenzita píků je znázorněna barevnou škálou. Výhody: •

zvýšení kapacity píků (při 2D GC jsou běžné šířky píků jen 0,1 s) což přináší zlepšení chromatografického rozlišení a vysokou separační účinnost pro analýzu komplexních vzorků

•

zvýšení signálu dosažené zaostřením vzorku modulátorem. Vzorek je přenesen na druhou kolonu v podobě velmi úzkého pásu.

•

rozdělení složek analyzované směsi na základě dvou různých fyzikálních vlastností

Hmotnostní analyzátor doby letu iontů využívá principu přesného měření průletu emitovaných iontů cca 1 m dlouhou letovou trubicí. Těžší a pomalejší ionty, jak je naznačeno v diagramu na obr. č. 5 se dostanou hlouběji do reflektronu a jsou ještě více zpomaleny. Jejich průletová doba je tedy delší. Celý proces separace iontů a měření jejich doby průletu probíhá ve vysokém vakuu (< 10-6 Torr), které je udržováno dvěma výkonnými turbomolekulárními čerpadly spojenými s mechanickou rotační pumpou Výhody: •

akviziční rychlost detektoru (pracovní 5000 spekter / s.; pro 2D analýzu, kde jsou píky široké 0,1 – 0,2 s je potřeba pro splnění požadavku pro úspěšnou dekonvoluci 20 – 30 spekter na pík rychlost alespoň 200 spekter za sekundu (quadrupolové MS dosahují max. skenovací rychlosti 10 skenů-spekter/s !),

•

úspěšná dekonvoluce koeulujících složek

•

tzv. spektrální kontinuita (způsob získávání MS zajišťuje, že hmoty jsou ve spektrech zastoupeny ve stejných poměrech po celou dobu eluce píku

•

lineární dynamický rozsah kvantitativních stanovení přes 4 řády

•

stabilní neustále čistý iont. zdroj robustní konstrukce (bezúdržbový iontový zdroj)

Obr. 3 Pohled do hlavní pece chromatografu a do modulátoru A,G - injektory; B - primární kolona, C - propojení kolon; D modulátor; E - kryt sekundární pece; 1 - chladící trysky; 2 - GC kolona


Obr. 5 Nejdůlěžitější součásti TOF MS a jejich umístění v přístroji Pegasus 4D [4]

277


1.3 PTV injektor a CIS chlazený injekční systém [4] Systém chlazení prostoru nástřiku analyzovaného vzorku. Chladivem může být kapalný dusík, nebo kysličník uhličitý. U našeho přístroje bylo nainstalováno chlazení Peltierovým chladičem, které je provozně méně náročné a vzhledem k našim cílovým netěkavým analytům dostatečné. Tento chladící systém využívá i nainstalovaný tepelně programovatelný injektor PTV (Agilent). Výhody: •

dávkování velkých množství vzorku

•

možnost měření analytů v širokém koncentračním rozmezí bez nutnosti předběžných úprav vzorků

•

možnost pozdějšího efektivního rozšíření o systém termální desorpce sorpčních trubiček vzorkovaných přímo na požářišti

1.4 Ovládací software - Chromatof v. 4.22 [4] Charakteristiky: •

zajištění integrované kontroly všech částí GC, modulátoru, sekundární pece, TOFMS a autosampleru včetně automatického ladění parametrů MS

•

zpracování dat z GCxGC analýzy a ortogonální grafické zobrazení výsledků (obr. 8)

•

kompletní kvantitativní analýza cílových analytů

•

vysokorychlostní systém sběru dat

•

kvalitativní analýza pomocí algoritmů automatického hledání píků a dekonvoluce signálu (viz. obr. 7)

•

klasifikační software zjednodušujíc identifikaci skupin sloučenin na základě pozice jejich píků ve vrstevnicovém diagramu

Obr. 7 Příklad úspěšné dekonvoluce 2 sekundového TIC záznamu uhlovodíkové směsi

Obr. 8 Vizualizace dat, vrstevnicový diagram (tzv. contour plot) - vpravo Systém GCxGC MSTOF dle přístrojové dokumentace [2] představuje kombinaci dvou velmi efektivních analytických technik plynové chromatografie a hmotnostní spektroskopie. Hlavní předností systému je jeho schopnost sběru (plných) hmotnostních spekter při vysokých akvizičních (sběrových) rychlostech (až do 500 spekter/s) bez ztráty kvality dat. Tato značná akviziční rychlost dovoluje použití rychlejších separací, než je tomu u konvenční GCMS. Daný systém vytváří značné množství dat v krátkém časovém úseku. Pro ovládání tohoto velkého množství dat dovoluje SW Chromatof vysoce automatizované zpracování dat pomáhající uživateli při analýze komplexních vzorků. 2. Aplikační možnosti - příklady 2D GC analýz 2.1 Příklad identifikace látek vzniklých při spalování PVC [3,5,6]

Obr. 6 Příklad vyhodnocovacího okna aplikace Chromatof v. 4.22 Shrnutí výhod systému GCxGC MSTOF oprati klasické GCMS [3,4,5]: •

lepší rozdělení složek, které 1D GC koelují,

•

rozšířené možnosti vizualizace naměřených dat (viz obr 8) (2D chromatogramy, klasifikace skupin identifikovaných složek) přehledná prezentace výsledků,

•

díky vysoké akviziční rychlosti TOF MS je docíleno spolehlivější dekonvoluce píků v chromatogramu,

•

díky linearitě kalibračních křivek (přes 4 řády) MS TOF dovoluje analyzovat složky v širokém koncentračním rozmezí,

•

vyhodnocovací SW CHromatof v. 4.22 dovoluje po konfiguraci automatické vyhodnocování komplexních dat (Data procesing), které by ručním vyhodnocováním zabíralo neúměrně mnoho času.

278

Obr. 9 Klasifikace výsledků SPME analýzy C-zbytku po hoření PVC V GCxGC je každá látka podrobena separaci na dvou kolonách s odlišným separačním mechanismem ortogonálně spojenými přes termální modulátor. Výsledkem je výrazně zvýšená separační schopnost systému GCxGC. Na obrázku je zachyceno oddělení látek nejen podle volatility, nýbrž i podle polarity látek. Ostrava 8. - 9. září 2010


2.4 Analýza standartů zákl. dioxinů stanovovaných metodou US EPA 1613 [3, 5,7] Na obr. č. 13 je znázorněn v 3D diagramu výsledek stanovení 17 standardů PCDD a PCDF naředěných na koncentrace (10 – 100) ng/ml. Dolní řada píků představuje balastní látky, jejichž přítomnost je způsobena tzv. krvácením kolony. Při konvenčních GCMS analýzách představuje přítomnost těchto látek nemalou komplikaci při vyhodnocování chromatogramů složitých směsí látek, protože se často překrývají s píky hledaných analytů.

Obr. 10 Klasifikace – podskupiny benzothiofenů C0-C4 2.2 Problém odlišení produktů hoření pneumatiky- pryže a stop automobilového benzínu [6] Jako příklad využití GCxGC analýz při vyšetřování příči požárů lze uvést pomoc při problematickém rozlišení zda-li jsou ve vzorku tepelně degradované pryže odebraného z požáru přítomny stopy automobilového benzínu použitého jako akcelerant hoření, anebo zda se jedná o pouze produkty tepelné degradace (rel. častý problém při požárech automobilů). V obou případech jsou nalezeny téměř shodné složky s velmi podobným zastoupením. Jako charakteristický lze hodnotit poměr trimethyl benzenu a D-limonenu, což jsou ovšem látky, které eluují v 1D GC analýze ve stejném čase. Po rozdělení v sekundární koloně GCxGC systému je potom rozdíl zřetelnější (viz obr. č. 11). a) hořící pneumatika beze stop benzínu

Obr. 13 Výsledky analýzy ředěných standardů dioxinů 3. Záměr využití nového měřícího systému Zařízení je primárně určené v rámci řešení DVÚ č. 4 v TÚPO pro: 1. kvantitativní analýzu složek (cílový screening analytů POP a sledovaných produktů hoření) 2. kvalitativní analýzy složitých matricí vzorků z požárů Dále je využíváno pro: -

-

b) hořící pneumatika se stopami benzínu

rutinní GCMS analýzy vzorků zadavatelů mimo rámec akreditovaných zkoušek AZL č. 1011.2 stanovení těkavých podílů a plynných produktů hoření a tepelné degradace nátěrových hmot (databáze dat vznikající v rámci VP TÚPO OVV) stanovení akcelerantů ve složitých matricích a v obtížných podmínkách stanovitelnosti

Použité zkratky:

Obr. 11 Srovnání analýzy produktů hoření čisté pneumatiky a pneumatiky se stopami benzínu 2.3 Příklad analýzy složitých petrochemických směsí

2D GC

dvourozměrná plynová chromatografie

BFR

bromované retardéry hoření

GC

plynová chromatografie, chromatograf

MS

hmotnostní spektum, hm. Spektroskopie

příp.

plynový

MS TOF

Time of Flight hmotnostní spektrometr(ie)

OVV

Oddělení výzkumu a vývoje Technického Ústavu PO Praha

PAH

polycyklické aromatické uhlovodíky

PCB

polychlorované bifenyly

PCDD

polychlorované dibenzo dioxiny

PCDF

polychlorované dibenzo furany

PFAS

perfluorované perzistentní kontaminanty

POP

perzistentní organické polutanty

PTV injektor

injektor s programovatelnou teplotou

PVC

polyvinylchlorid

S/SL injektor Split Splitless injektor, základní typ injektoru pro nástřik do GC

TIC

celkový iontový tok

TOF

průletový hmotnostní spektrometr (Time Of Flight)

VP

výzkumný projekt

Obr. 12 GCxGC analýza automobilového benzínu (cca 900 složek) Ostrava 8. - 9. září 2010

279


Literatura [1] Výzkumný projekt TÚPO č.VD 20062010 A07 „Zjišťování příčin vzniku požárů a hodnocení nebezpečných účinků požárů“. [2] DVÚ č. 4 „Instrumentální fyzikální metody a metody chem. analýz k identifikaci akcelerantů a toxikantů na požářišti". [3] Hajšlová, Dvořák a kol, Dílčí výzkumná zpráva o výsledcích řešení DVÚ č. 4 výzkumného projektu č. VD20062010A07 v roce 2009. Praha: TÚPO, 2009.

[4] Pegasus TOF Mass Spektrometer - Návod k obsluze (Leco Corp. © 2008). [5] VYSKOČIL, M. Využitelnost GC-MS technik k chemické analýze organických zplodin hoření polymerních materiálů. Diplomová inženýrská práce. Ostrava: VŠB-TUO, 2010. 64 s. [6] Zrostlíková, J.; Kovalczuk - Aplikační report Pegasus 4D. [7] Kovalczuk, Dvořák O., Zrostlíková J., Sikora H., Schůrek J. The utilization of comprehensive two-dimensional GC with TOF mass spectrometry in forensic investigation of fire causes.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Požární bezpečnost staveb I - nevýrobní objekty EDICE SPBI SPEKTRUM

50.


ISABELA BRADÁýOVÁ

POŽÁRNÍ BEZPEýNOST STAVEB NEVÝROBNÍ OBJEKTY

Isabela Bradáčová Publikace je věnována požární bezpečnosti nevýrobních objektů. Zejména v uplynulých 30 letech se obor požární bezpečnost staveb stal uznávanou inženýrskou disciplínou. Zajištění staveb před požáry se děje pasivními i aktivními opatření, tj. situačním, dispozičním a konstrukčním řešením a funkcí požárně bezpečnostních zařízení. V souvislosti s přejímáním evropských právních a technických předpisů jsou do oboru vnášeny nové požadavky a poznatky. V knize je zpracován stav předpisů, týkajících se požární bezpečnosti staveb, známý ke konci roku 2007.

cena 180 Kč

Ochrana kritické infrastruktury EDICE SPBI SPEKTRUM

51.


MICHAIL ŠENOVSKÝ VILÉM ADAMEC PAVEL ŠENOVSKÝ

OCHRANA KRITICKÉ INFRASTRUKTURY

Michail Šenovský, Vilém Adamec, Pavel Šenovský Publikace přináší autorům dostupné informace z oblasti ochrany životně důležité infrastruktury (kritické infrastruktury). Jsou zde prezentovány všeobecné informace o vývoji a současném stavu v předmětné oblasti, a to jak v České republice, tak i v zahraničí. Publikace obsahuje rovněž teoretické pasáže věnované základním principům ochrany kritické infrastruktury, stanovení kritických prvků v provozovaných systémech a možné směry k eliminaci napětí v posuzovaných systémech. Autoři nemají ambice prohlásit obsah publikace za neměnný, spíše naopak. Považují v publikaci soustředěné poznatky za příspěvek k diskusi na předmětné téma.

cena 120 Kč Knihy lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

280



The use of thermal cameras in fire fighting and fire prevention Použití termovize v hašení požárů a požární prevenci bryg. prof.dr hab.Janusz Rybiński The Main School of Fire Service Słowackiego 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected] Abstract The Polish State Fire Service is equipped with many thermal cameras that are used in prevention and fire fighting. The Main School of Fire Service in Warsaw is carrying out research on the application of thermovision in fire safety engineering. These concern observations made in smoke, detection of persons with an elevated temperature in crowds (counteracting the spreading of infectious diseases pandemics). The Main School of Fire Service is also conducting research on the development of passenger car fire with the use of thermal camera and infrared pyrometer.

Talisman ISG is a simple observation imager, constructed especially for needs of operating activities of the fire service. It operates within atmospheric window II, i.e. 8 - 14 mm. It is handy, resistant to contamination and vibrations. The temperature distribution is visualised in shades of grey. The picture transmitted via the Talisman imager is sufficiently clear, and its structure and handling poses no problems at all to the firemen. The Talisman imagers are also a part of equipping of the fire service in the Federal Republic of Germany and Great Britain. This camera is outdated now, mainly owing to its large size and weight, and is being gradually replaced by other smaller and handier imagers. Three types of thermovision cameras may be distinguished with respect to needs of the fire service: observation cameras, measurement cameras and special cameras: observation and measurement cameras installed on various objects (such as helicopters, airplanes, balloons, ships, cars or buildings).

Key words Thermovision, thermal cameras, safety engineering. Abstrakt Polská státní požární služba (Polish State Fire Service) je vybavena mnoha termálními kamerami, které jsou používány v prevenci a hašení. The Main School of Fire Service ve Varšavě provádí výzkum aplikací termovize v požární ochraně. Zabývají se sledováními prováděnými v kouři, detekcí osob se zvýšenou teplotou v davu (působení proti šíření pandemií infekčních nemocí). The Main School of Fire Service také provádí výzkum vývoje požáru osobních automobilů pomocí termovize a infračerveného pyrometru. Klíčová slova Termovize, termální kamery, bezpečnostní inženýrství. 1

Fig. 1 The Talisman and Hornet observation cameras

Types of cameras used by the polish state fire service

The State Fire Service in Poland has at its disposal and in use dozens of thermal cameras. Their majority is used in rescue and extinguishing actions. They were assigned to the State Fire Service units in larger towns and to the Main School of Fire Service in Warsaw. Mines, petrochemical plants, fertilizer plants and major industrial plants are also equipped with thermovision cameras. These are primarily observation cameras (Talisman, Argus, Flir, Bullard) for the most part destined for rescue and extinguishing actions, as well as measurement and observation cameras assigned for prevention measures and for scientific research (Flir, Raytheon and others). In 1997 the National Headquarters of the State Fire Service purchased 13 Talisman thermovision imagers and turned them over to local fire service units [1]. In subsequent years various types of cameras were purchased depending on current needs. The Regulation of the Minister of Interior and Administration of 22 September 2000 on specific rules for equipping the State Fire Service organisational units specifies the minimum equipment within the range of operation of the National Headquarters of State Fire Service. Each Regional and District Headquarters (in districts with the population number exceeding 200.000 inhabitants) is to be equipped with a mobile thermovision camera. The best solution would be to have thermovision cameras included in the basic equipping of each fire vehicle ready for action, yet this is unfortunately not feasible due to financial reasons.

Observation cameras, assigned for rescue and extinguishing actions, must meet stringent strength requirements with respect to contamination, vibrations, humidity and high temperature. 2

Ways of using thermovision cameras by the Polish State Fire Service

A review of documentation conceived by the State Fire Service, as well as information provided by the firemen shows that thermal cameras are used in many ways in various situations. They are used to locate fire sources during fires of rubbish chutes, thermal insulation of buildings, electrical installations, to locate fire sources in smoke logged rooms during smouldering. Other uses comprise identification of the fire zone in walls, floor slabs, temperature control of cooled building elements, determination of liquid levels in tanks, location of uncontrolled gas leaks. Less often the cameras are used to search for fire victims in smoke logged rooms. In Poland thermal cameras are used only after a few minutes of action, after completed evacuation. This renders impossible the use of all functions offered by the cameras. Thermal cameras were also used to seek lost persons, especially children. The State Fire Service has no helicopters at its disposal, and this makes this type of actions not too effective. Helicopters or other flying vessels (also unmanned ones) would allow the effective use of cameras during fires of forests and peats. Cameras are the basic equipment of search groups. They have been used in search actions of debris after building disasters and after earthquakes. In those cases cameras did not prove to be very


281


practical. It turned out, however, than search dogs and geophones proved to be the best suited for the purpose. As we have been told by the rescuers during dismantling of debris, after the earthquake in Turkey, rubble fragments heated up on their surface by the sun fell into crevices and so the thermovision camera showed a picture of a multitude of luminous points, which rendered observation impossible. 3

D

The presence of aerosols (fog, smoke) impairs visibility [2]. This is associated with two mechanisms: absorption and dispersion of radiation on aerosol particles. Absorption depends on the chemical composition of aerosol. It comprises all the absorption bands within the spectral range, in which the observation is performed. In fire conditions infrared radiation absorption is primarily caused by the presence of water vapour and carbon dioxide, and to a lesser extent by other gases, such as: CH4, NO2, CO, NH3, H2S, SO2.

[m 1 ]

The optical density of smoke D [m–1] No.

Observation in smoke logging

The Main School of Fire Service in Warsaw is carrying out research on the application of thermovision in fire safety engineering. These concern observations made in smoke, detection of persons with an elevated temperature in crowds (counteracting the spreading of infectious diseases pandemics), detection of subsurface defects with the use of active thermography.

1 I log 0 L I

Spectrum range 0,4 - 0,8 μm

3 - 5 μm

8 - 11 μm

1

0,09

0,010

0,0015

2

0,17

0,015

0,0025

3

0,30

0,023

0,0035

4

1,50

0,075

0,0120

The thermal image was also recorded with the use of a simple Talisman imager and a technically advanced Palmir Pro observation camera. Concurrently pictures were taken with a digital camera. Recording was then repeated after each smoke logging phase. Fig. 3. presents a picture of a fireman at a distance of 6 m, in subsequent phases of smoke logging ranging from null visibility up to a visibility with a distance not exceeding 0.5 m. Concurrently thermal images obtained from the Talisman and PalmirPro cameras were provided.

The dispersion effectiveness depends on the relation of effective diameter of particles to the length of the radiation wave. Dispersion may be considered to be omissible when diameters of aerosol particles are much smaller than the length the radiation wave used for observation. As a rule the diameter of smoke particles have dimensions ranging from ca. 0.01 μm to ca. 1μm. Those dimensions are to a large extent identical with the wave length in the spectral range of visible light (0.38 μm - 0.76 μm). Consequently visibility in smoke is seriously limited due to dispersion of light on its particles. To reduce the dispersion effect, observation should be carried out with the use of radiation with the length of a wave greater than diameters of aerosol particles, i.e. within the range of far and middle infrared. This requirement is met by thermal cameras.

Fig. 3. Pictures of a fireman in visible light and in infrared via Talisman and PalmirPro cameras in subsequent smoke logging phases

Fig. 2 Measurement stand The measurement stand was equipped with an infrared radiator, Talisman and PalmirPro thermovision cameras, a laptop and a digital photographic camera. To allow determination of distance in conditions of limited visibility in a smoke logged facility, boards were provided within a spacing of 0.5 m to mark distances from the observation point. Once smoke has been generated in the chamber, the thermal image of the radiator was recorded in three spectral ranges: visible range (0,4 - 0,8 μm), range of atmospheric windows I (3 - 5 μm), and II (7 - 14 μm), and next the optical density of smoke D was determined. 282

The conducted studies have shown that aerosol generated from paraffin poses no significant obstacle for observations made with the use of thermovision cameras. This concerns both the technically advanced Palmir Pro observation camera and a camera designed especially for tactical actions of the fire service, such as Talisman. Even in the event of very strong smoke logging, when visibility is reduced to 0.5 m, those cameras assured obtaining a very good picture. 4

Use of a thermal camera for studying the phenomenon of an outburst during a crude oil fire

A thermovision camera allows to determine the level of liquid in a tank. The temperature of the external tank surface changes when the tank is filled with liquid. Use was made of this effect in studies of the phenomenon of outburst and froth-over in a controlled fire of crude oil which have been carried out in the Main School of Ostrava 8. - 9. září 2010


Fire Service in Warsaw. Observation of the location of the hot zone allows the anticipation of the moment of outburst. 5

The research on the development of a passenger car fire

The Main School of Fire Service conducts research on the development of passenger car fire with the use of thermographic camera and infrared pyrometer used for measuring temperature. The temperature is also measured with a thermocouple (Fig. 4, 5). The research is conducted by the students in M.A. theses.

Fig. 6 Picture from a thermovision camera in the Chopin Airport in Warsaw, April 2009 7

Fig. 4 Measurement stand

Fig. 5 Temperature measurement with the use of thermocouples and a thermal camera 6

The sars and h1n1 virus epidemics

The SARS epidemic broke out in South-Eastern Asia in 2003. Singapore, China and Canada applied thermovision cameras in airports to detect sick passengers. SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) [3] is a recently identified and potentially fatal illness for people. From the moment of initial identification of the first case of this illness in February 2003 in Hanoi, Vietnam, over 8200 cases were recorded in various parts of the world, of which 735 were fatalities. Particularly disquieting is the instantaneous spreading of this illness along international airline routes. Within only a few weeks SARS managed to spread over 6 continents. In major airports thermal cameras were installed to allow initial detection of sick people. The cameras were installed in Singapore, in Hong Kong, in the two biggest Canadian airports, Toronto and Vancouver. China imported tens of thousands of contactless thermometers for the provinces of Guangdong and Shanghai. Over 150 thermal cameras have been installed in Chinese airports. The fact that a pirometric temperature measurement is not a banal thing has not been allowed for, or that the result of such measurement depends on numerous factors, such as the method of measurement, ambient conditions, person making the measurement, type of device and interpretation of results. Nevertheless the concept as such has not been rejected. The method is being improved in various research centres worldwide, including also in Poland in the Main School of Fire Service [4]. Thermovision cameras were also used to detect airline passengers infected with the swine flue virus during the pandemic in 2009. The swine flu (or flu type A, caused by the H1N1 virus, the so-called „H1N1 influenza A“) is an illness of the respiratory system of the swine caused by group A viruses. This illness is associated with a high body temperature. For this reason in many countries of South-Eastern Asia thermovision cameras were installed in international airports to detect the infected travellers. Also in Poland the experiments were conducted in the Chopin Airport in Warsaw. Ostrava 8. - 9. září 2010

Attempts of the use of thermovision camera in detection of lies

The use of a variograph for detecting lies proves not to be too convenient. The subject is immobilised uncomfortably in a sitting position, unable to make any movement. The blood pressure measurement seems to be the most constraining. For this reason opinions concerning this method tend to be rather sceptical. Studies are being carried out on the use of a thermovision camera for lie detection. A man faced with a camera is much less uneasy and uncomfortable as compared to tests made with the use of a variograph. A lying person becomes agitated. This causes tension of the muscles and vascular pressure. As a consequence of agitation blood is drained from the face, and gathers around the eyes. Those changes occur in the first fractions of a second. Attempts at using the thermovision camera for lie detection have been carried out in the Main School of Fire Service in Warsaw. These studies were made together with specialists from the Central Crime Detection Laboratory of the Main Police Headquarters, who have a vast experience in lie detection with the use of a variograph. No satisfactory results have been obtained in those attempts up to now, but studies are being continued.

Fig. 7 Thermal photograph of a face. The lie is clearly visible on the face References [1] J. Rybiński: Analiza wykorzystania kamer termalnych w Państwowej Straży Pożarnej, Materiały IV Konferencji Krajowej: „Termografia i termometria w podczerwieni”, Łódź 2000, s. 141-143. [2] J. Rybiński, M. Bednarek: Wpływ zadymienia na obserwację za pomocą kamery termowizyjnej, Zeszyty Naukowe SGSP, nr 28, s. 65 - 72, Warszawa 2002. [3] F. Ring: Standards for Medical Themography. XI Kongres Polskiego Towarzystwa Diagnostyki Termograficznej w Medycynie, Zakopane, 16 - 18.03.2007. [4] T. Jakubowska, C. Peszyński-Drews, B. Więcek: Standaryzacja w badaniach termograficznych w zastosowaniu praktycznym na przykładzie pracowni termograficznej w Centrum Diagnostyki i Terapii Laserowej Politechniki Łódzkiej. Acta Bio-Optica et Informatica Medica 2/2006, vol. 12, p. 81. 283


Vliv různých typů iniciačních zdrojů na teplotní mez výbušnosti Effect of different types of ignition source on the thermal explosion limit Ing. Jiří Serafín Ing. Aleš Bebčák

jejich směs se vzduchem může být ještě iniciována. Zvýší-li se teplota nad tuto hodnotu, vytvoří se směs neschopná iniciace.

Bc. Jaroslav Riedl VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 70030 Ostrava - Výškovice [email protected], [email protected], [email protected] Abstrakt

DTMV

Rozsah výbušnosti

- 10

Článek obsahuje krátké shrnutí poznatků týkající se teplotních mezí výbušnosti a iniciační energie. Dále je popsána zkouška vlivu velikosti iniciační energie na dolní teplotní mez výbušnosti. Tato zkouška byla provedena na základě požadavků z praxe, a proto je při ní použito směsi látek, motorové nafty s přídavkem aditiva. Rozsah výbušnosti, teplotní meze výbušnosti, iniciační energie. Abstract The article contains a brief summary of knowledge concerning the thermal explosion limits and initiation energy. Furthermore, the tests described the effect size of initiating energy to the lower temperature limit of explosion. This test was conducted under the requirements of practice, and therefore when it is used mixtures materials, motor oil with addition additive. Key words Explosion range, temperature limit of explosiveness, initiation energy Úvod Iniciační energie má význam z pohledu schopnosti iniciačního zdroje iniciovat výbušnou směs. Meze výbušnosti se stanovují při podmínkách, které jsou dány normou. V praxi však dochází ke stavům, kdy je třeba zjistit, jak se výbušný soubor bude chovat i při jiných hodnotách iniciační energie než jaké udává daná zkušební norma či předpis. Jedná se tedy o stav, který se přibližuje reálným podmínkám. Teoretický základ Teplotní meze výbušnosti Rozsah výbušnosti dané látky určují její meze výbušnosti. Směsi plynu, par, mlh nebo prachu se vzduchem jsou výbušné jen uvnitř určitého rozsahu, který je ohraničen spodní a horní mezí výbušnosti. Teplotní meze výbušnosti se pro hodnocení nebezpečí výbuchu hořlavých kapalin používají hlavně v uzavřeném prostoru. Tyto meze výbušnosti jsou názornějším vyjádřením nebezpečí hořlavých kapalin v uzavřených technologických zařízeních, dávají lepší představu o možném nebezpečí při náhodném zvýšení nebo snížení teploty.

+ 10

t [°C]

Rozsah nebezpečí Obr. č. 1 Teplotní meze výbušnosti Velikost iniciační energie Velikost iniciační energie je důležitým faktorem, který udává schopnost iniciačního zdroje směs iniciovat. S rostoucí iniciační energií se rozšiřuje rozsah výbušnosti, kdy se zejména horní mez výbušnosti posouvá k vyšším hodnotám, jak je uvedeno na Obr č. 2. Meze výbušnosti se obvykle stanovují při teplotě 25 °C, atmosférickém tlaku a standardní iniciační energii, která je pro plyny a páry hořlavých kapalin Ei = 10 J. ln E [J] 2 10 10 10 10 10 10 10

1 butan

propan

0 -1 -2 -3

MIE

Klíčová slova

HTMV

Výbuch

-4

0

5

10 15 C propanu (butanu) [obj. %]

Obr. č. 2 Závislost mezí výbušnosti na velikosti iniciační energie [2] U některých látek použití standardní iniciační nestačí k iniciaci a proto je nutno použít energie vyšší. V praxi je možné se také setkat s požadavky zadavatelů zkoušek, kdy chtějí pro určitou látku stanovit meze výbušnosti pomocí nestandardního iniciačního zdroje o vyšší iniciační energii. Takové výsledky jsou pak „na straně bezpečnosti“, protože stanovené meze výbušnosti mají hodnotu nižší respektive vyšší, podle toho o jakou mez se jedná. Kubická nádoba

Dolní teplotní mez výbušnosti (DTMV, anglicky LEP) je nejnižší teplota kapaliny, při které se v uzavřeném prostoru zahříváním zkoušené kapaliny za předepsaných podmínek vytvoří takové množství par, že se ve směsi se vzduchem po iniciaci (jiskrou) může šířit plamen. Lze tedy říci, že je to teplota, která odpovídá tlaku nasycených par při dolní mezi výbušnosti.

Konstrukce výbuchového zařízení pro stanovení teplotních mezí výbušností odpovídá požadavkům na kubickou nádobu. Kubická nádoba má délku l menší nebo rovnu dvěma průměrům d (l ≤ 2.d). Pro kubické nádoby platí Kubický zákon. Ten popisuje závislost, kdy s rostoucím objemem nádoby klesá rychlost narůstání výbuchového tlaku.

Horní teplotní meze výbušnosti (HTMV, anglicky UEP) je nejvyšší teplota kapaliny, při které kapalina vytváří v uzavřených prostorech, za předepsaných podmínek, takové množství par, že

 dp  3    V  konst  K G resp. K st  dt  max

284

Kubický zákon má tvar: 1

(1)



kde (dp/dt)max maximální rychlost narůstání výbuchového tlaku v [MPa.s-1], V

objem nádoby v m3,

Kg, Kst

kubická konstanta pro plyny, resp. pro prachy v [MPa.m.s-1].

Do výbuchové komory byla zavedena teplotní čidla (GLT 130 a GFT 1200) propojená s počítačem. Takto připravená komora byla překryta tenkou hliníkovou fólií, která slouží jako odlehčovací membrána.

Platnost kubického zákona je u směsí plynů a par hořlavých kapalin se vzduchem od objemu nádoby 5 dm3 a u prachovzduchových směsí od 40 dm3. Kubická konstanta může být technicko-bezpečnostním parametrem, jsou-li splněny tyto podmínky: • optimální koncentrace výbušné směsi, • stejný tvar nádoby, • stejný stupeň turbulence směsi, • stejný druh a stejná energie iniciačního zdroje. Experimentální část Obr. č. 4 Popis zkušebního zařízení VK 20

Metoda měření Měření bylo provedeno na výbuchové komoře VK-20 o objemu spalovacího prostoru 20 litrů. Tato komora je určena pro stanovení výbuchových parametrů výbušných směsí hořlavých plynů a par hořlavých kapalin metodikou vypracovanou pracovištěm Fakulty bezpečnostního inženýrství na základě ČSN ISO 6184-3 „Systémy ochrany proti výbuchu, část 3: Určování ukazatelů výbuchu směsí palivo vzduch, jiných než jsou směsi prach/vzduch a plyn/vzduch“ a ČSN EN 1127 „Výbušná prostředí - Prevence a ochrana proti výbuchu - část 1: Základní pojmy a metodologie.“

Jako iniciačního zdroje bylo v prvním případě použito odporového drátku (KANTHAL o průměru 0,24 mm) připevněného na NN elektrody, které byly napojeny na zdroj napětí (24V/34A). Energie rozžhaveného drátku byla experimentálně zjištěna cca 20 J.

Vlastní výbuchová komora je vyrobena z nerezové oceli tloušťky 2 mm. V komoře je nainstalováno míchadlo, NN elektrody pro umístění iniciačního zdroje (odporového drátku, nebo chemické iniciace - palníku), VN elektrody pro přeskok induktivní jiskry (další iniciační zdroj) a kovová miska, která je uložena v topném hnízdu vytápěném spirálou pro rychlejší odpaření kapaliny. Celá komora je pak také vytápěna vnější spirálou, pro dosažení požadované teploty prostředí.

Obr. č. 5 Kladný výsledek zkoušky Výsledek zkoušky se posuzoval vizuálně. Za kladný výsledek se pokládalo protržení membrány. Pokud nedošlo k protržení, nebo nafouknutí membrány a výronu spalin, kontroloval se ještě nárůst teploty na teplotních čidlech. Jako druhý iniciační zdroj bylo použito chemického iniciátoru (tzv. palník), který se inicioval elektrickým impulzem. Energie této iniciace byla 86 J. Jako třetí iniciační zdroj bylo použito VN induktivní jiskry dle normy ČSN EN 1127-1 „Výbušná prostředí - Prevence a ochrana proti výbuchu - část 1: Základní pojmy a metodologie.“, o velikosti iniciační energie 10 J po dobu 0,2 s. Obr. č. 3 Zkušební zařízení VK 20 Testovanou kapalinou byla hořlavina III. třídy - motorová nafta s různými příměsi aditiva vyrobeného z řepkového oleje tzv. MEŘO. Tato směs byla v dostatečném množství (cca 10 ml) umístěna do kovové odpařovací misky.


Vyhodnocení měření Měření bylo provedeno na výše zmiňovaném zařízení, které splňuje podmínky kubické nádoby. Výsledky jsou zaznamenané v přehledových tabulkách č. 1 - 3.

285


Tabulka 1 Stanovení LEP pomocí tavného drátku iniciační zdroj tavný drátek

Motorová nafta

Motorová nafta

Motorová nafta

+

+

+

Motorová nafta +

5 % MEŘO

20 % MEŘO

30 % MEŘO

50 % MEŘO

E = 20 J teplota [°C]

výbuch a/n

teplota [°C]

výbuch a/n

90 95

teplota [°C]

n

95

n

110

n

100

n

105

výbuch a/n

teplota [°C]

výbuch a/n

a

110

n

n

115

a

100

a

110

a

107

a

112

a

97

n

105

a

106

n

111

n

98

a

102

a

101

n

Z naměřených dat byl sestaven výsledný graf, který přehledně znázorňuje skutečnost, že se snižující se velikosti iniciační energií se zvyšuje hodnota teplotní meze výbušnosti. Měření bylo provedeno pouze v oblasti dolní meze výbušnosti. Dále je patrné ověření části, výše zmíněného teoretického předpokladu o vlivu velikosti iniciační energie na meze výbušnosti. Výsledky jsou vyneseny v grafu (viz. Obr. č. 6).

Pozn: a

homogenizovaná směs byla inicializována, nebo bylo pozorováno zahoření.

n

homogenizovanou směs se nepodařilo inicializovat. Barevně je vyznačena teplotní mez výbušnosti pro danou směs

Obr. č. 6 Vliv velikosti iniciační energie na dolní teplotní mez výbušnosti motorové nafty a přídavku aditiva

Tabulka 2 Stanovení LEP pomocí chemického iniciátoru (palníku) iniciační zdroj

Motorová nafta

Motorová nafta

Motorová nafta

Motorová nafta

palník E = 86 J

+

+

+

+

5 % MEŘO

20 % MEŘO

30 % MEŘO

50 % MEŘO

teplota [°C]

výbuch a/n

teplota [°C]

výbuch a/n

80 90 85

n

87

n

89

n

teplota [°C]

výbuch a/n

n

95

a

100

teplota [°C]

výbuch a/n

n

110

a

110

a

a

105

a

105

n

97

a

102

a

107

n

96

a

100

n

108

a

101

n

[1] Zapletalová - Bartlová, I, Balog K.: Analýza nebezpečí a prevence průmyslových havárií, Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1998, 193 s., ISBN: 80-8611107-05.

homogenizovaná směs byla inicializována, nebo bylo pozorováno zahoření.

n

[2] Damec, J.: Protivýbuchová prevence. 1.vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 1998, 188 s. ISBN: 80-86111-21-0.

homogenizovanou směs se nepodařilo inicializovat. Barevně je vyznačena teplotní mez výbušnosti pro danou směs

[3] ČSN EN 1127-1 „Výbušná prostředí - Prevence a ochrana proti výbuchu - část 1: Základní pojmy a metodologie.“

Tabulka 3 Stanovení LEP pomocí indukční jiskry iniciační zdroj

Motorová nafta

Motorová nafta

Motorová nafta

Motorová nafta

+

+

+

+

indukční jiskra

5 % MEŘO

20 % MEŘO

30 % MEŘO

50 % MEŘO

E = 10J doba iniciace: 0,2s

teplota [°C]

výbuch a/n

teplota [°C]

výbuch a/n

teplota [°C]

výbuch a/n

teplota [°C]

výbuch a/n

90

n

100

n

110

n

115

n

95

n

105

a

115

a

120

a

100

a

102

n

112

a

117

a

97

n

104

n

111

n

116

n

99

n

Pozn: a n

S požadavky zadavatelů, aby měření bylo provedeno také pomocí iniciačního zdroje o nestandardní velikosti, se můžeme setkávat stále častěji. Není zájem jen o stanovení mezí výbušnosti, jak koncentračních tak i teplotních, ale také zjištění skutečnosti jak se látka užitá v průmyslu chová ve vztahu k velikosti iniciační energie. Zajímavým výsledkem bylo také porovnání teplotních mezí různých koncentrací aditivního přídavku tzv. „MEŘA“, kde se zjistilo, že při vyšších koncentracích tohoto aditiva dolní teplotní mez mírně stoupá. Seznam použité literatury

Pozn: a

Závěr

[4] Kalousek, J.: Základy fyzikální chemie hoření, výbuchu a hašení. 2. vydání, Ostrava: Edice SPBI, 1999. 203 s. ISBN: 80-86111-34-2 [5] Serafín, J., Damec, J.: Vliv inertního plynu na teplotní meze výbušnosti, Požární ochrana 2008, ročník XVII, s. 508 - 522, ISBN: 978-80-7385-040-1. [6] Serafín, J., Damec, J., Konderla, I., Bebčák, A.: Teplotní meze výbušnosti, Požární ochrana 2008, ročník XVII, s. 488 - 497, ISBN: 978-80-7385-040-1. [7] Serafín, J., Damec, J.: Stanovení teplotních mezí výbušnosti, Sborník mezinárodní konference Požární ochrana 2007, VŠBTU Ostrava, 2007, 542-550 s., ISBN: 978-80-7385-009-8.

homogenizovaná směs byla inicializována, nebo bylo pozorováno zahoření. homogenizovanou směs se nepodařilo inicializovat. Barevně je vyznačena teplotní mez výbušnosti pro danou směs

286



Havarijní plány a jejich zpracování Emergency plans and their preparation doc. Ing. Marek Smetana, Ph.D.1 Ing. Danuše Kratochvílová, ml.2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 MV - GŘ HZS ČR Kloknerova 26, pošt. přihrádka 69, 148 01 Praha 414 [email protected], [email protected]

1

Abstrakt Článek pojednává o havarijních plánech, jejich strukturách, odlišnostech jednotlivých havarijních plánů a jejich společných prvků. V článku je navrženo možné zjednodušení havarijních plánů. Klíčová slova Havarijní plán, struktura, zákon, vyhláška. Abstract The article describes emergency plan, its structure, difference and common marks in the various types of plans. It is including one of possibilities how it solves. Key words Emergency plan, structure, law, decree. Úvod Pro různé oblasti výrobní sféry či územní celky existují různé druhy havarijních plánů. Mezi nejznámější havarijní plány patří havarijní plán kraje, vnitřní havarijní plán, zpracovávaný jak pro chemické objekty či zařízení, tak i pro jaderné zařízení 4. kategorie, a vnější havarijní plány, které se zpracovávají pro oblast zóny havarijního plánování. Existují ale i další oblasti, kde se havarijní plán zpracovává. Nejprve si ovšem řekněme definici havarijního plánu. Pod pojmem havarijní plán si lze představit jako předem stanovený soubor úkonů a postupů pro zvládnutí mimořádné události nebo zmírnění jejich dopadů. Může se jednat o mimořádné události jak živelní, tak i antropogenní, z těchto především se bude jednat havárií různých objektů či zařízení. Z tohoto důvodu je vhodné si shrnout, s jakými typy havarijních plánů se v České republice můžeme setkat. Havarijní plány Zpracování havarijních plánů v České republice vychází z různých právních předpisů. Jedním z nejznámějších zákonů, který ukládá povinnost zpracovat havarijní plán, je zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. V tomto zákoně se vyskytují hned dva typy havarijních plánů, jedním je havarijní plán kraje a druhým vnější havarijní plán, zpracovávaný jak pro chemické objekty či zařízení, v případě, kdy zóna havarijního plánování zasahuje území více než jednoho správního obvodu obce s rozšířenou působností vlastního kraje nebo zasahuje na území kraje z území jiného kraje, tak pro jaderná zařízení IV. kategorie. Přesné struktury těchto plánů jsou ve vyhláškách. Struktura havarijního plánu kraje a vnějšího havarijního plánu jaderného zařízení je uvedena ve vyhlášce č. 328/2001 Sb., o některých podrobnostech zabezpečení integrovaného záchranného systému, ve znění vyhlášky č. 429/2003 Sb. Pro strukturu vnějšího havarijního plánu pro chemické objekty či zařízení je využívána struktura dle vyhlášky č. 103/2006 Sb., o stanovení zásad pro vymezení zóny havarijního plánování a o rozsahu a způsobu vypracování vnějšího havarijního plánu, ve znění pozdějších předpisů. Vnější havarijní plán pro chemické Ostrava 8. - 9. září 2010

objekty nebo zařízení v ostatních případech se řídí zákonem č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami nebo chemickými přípravky a o změně zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a zákona č. 320/2002 Sb., o změně a zrušení některých zákonů v souvislosti s ukončením činnosti okresních úřadů, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií), ve znění pozdějších předpisů. Struktura je uvedena jeho prováděcí vyhláškou č. 103/2006 Sb., o stanovení zásad pro vymezení zóny havarijního plánování a o rozsahu a způsobu vypracování vnějšího havarijního plánu, ve znění pozdějších předpisů. Vnitřní havarijní plán chemického objektu nebo zařízení je řešen zákonem o prevenci závažných havárií, přesná struktura je pak uvedena v prováděcí vyhlášce č. 256/2006 Sb., o podrobnostech systému prevence závažných havárií, ve znění pozdějších předpisů. Vnitřní havarijní plán pro jaderná zařízení IV. kategorie se řídí zákonem č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů, struktura je stanovena vyhláškou č. 318/2002 Sb., o podrobnostech k zajištění havarijní připravenosti jaderných zařízení a pracovišť se zdroji ionizujícího záření a o požadavcích na obsah vnitřního havarijního plánu a havarijního řádu, ve znění vyhlášky č. 2/2004 Sb. Dalšími oblastmi, pro které se zpracovávají havarijní plány, jsou oblasti energetiky - elektroenergetika, plynárenství a teplárenství. Oblast energetiky je řízena jedním zákonem - zákonem č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. Ovšem každá z oblastí energetiky je usměrňována vlastními prováděcími vyhláškami. Z pohledu havarijního plánování je to pro oblast elektroenergetiku vyhláška č. 80/2010 Sb., o stavu nouze v elektroenergetice a o obsahových náležitostech havarijního plánu, pro oblast plynárenství platí vyhláška č. 334/2009 Sb., o stavech nouze v plynárenství, oblast teplárenství se řídí vyhláškou č. 225/2001 Sb., kterou se stanoví postup při vzniku a odstraňování stavu nouze v teplárenství. Havarijní plány se zpracovávají také dle zákona č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě, ve znění pozdějších předpisů. A zákona č. 157/2009 Sb., o nakládání s těžebním odpadem a změně některých zákonů. Havarijní plány se ale taky zpracovávají pro oblast zemědělství. Základním zákonem v tomto případě je zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. Jejich definice a struktura jsou uvedené ve vyhlášce č. 450/2005 Sb., o náležitostech nakládaní se závadnými látkami a náležitostech havarijního plánu, způsobu a rozsahu hlášení havárií, jejich zneškodňování a odstraňování jejich škodlivých následků. Havarijní plán je zde definován jako „písemný dokument, vypracovávaný podle § 39 odst. 2 písm. a) vodního zákona uživatelem závadných látek zacházejícím s nimi ve větším rozsahu nebo se zvýšeným nebezpečím pro povrchové nebo podzemní vody“ [9]. Havarijní plán je zpracován i pro oblast geneticky modifikovaných organismů a genetických produktů. Určité požadavky na havarijní plán jsou stanoveny již v zákoně č. 78/2004 Sb., o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty, ve znění pozdějších předpisů. Více informací je uvedeno ve vyhlášce č. 209/2004 Sb., o bližších podmínkách nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty. 287


I v oblasti ekologie jsou zpracovávány havarijní plány. Jejich zpracování je stanoveno zákonem č. 167/2008 Sb., o předcházení ekologické újmě a o její nápravě a o změně některých zákonů. Podobnosti a odlišnosti obsažených informací v havarijních plánech U jednotlivých havarijních plánů je možno najít určité společné informace, které zpracovatel musí uvést. Ovšem daleko více je odlišností těchto plánů. Cílem této kapitoly je poukázat na jednotlivé shody a především odlišnosti havarijních plánů. Shodným prvkem všech výše uvedených plánů jsou základní informace o provozovateli objektu nebo zařízení nebo osobě, právnické nebo fyzické, nakládající s vybranými/stanovenými látkami. Bodem společným pro určité havarijní plány jsou základní údaje o vybrané látce. Z pohledu zákona o prevenci závažných havárií jsou těmito látkami nebezpečné chemické látky nebo chemické přípravky, což jsou chemické látky, které za podmínek stanovených zákonem č. 356/2003 Sb., o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů, mají jednu nebo více nebezpečných vlastností, pro které jsou klasifikovány jako výbušné, oxidující, extrémně hořlavé, vysoce hořlavé, hořlavé, vysoce toxické, toxické, zdraví škodlivé, žíravé, dráždivé, senzibilující, karcinogenní, mutagenní, toxické pro reprodukci a/nebo nebezpečné pro životní prostředí. [15] Ve vztahu k atomovému zákonu jsou těmito látkami chápány zdroje ionizujícího záření, kterými se rozumí látky, přístroje nebo zařízení, které mohou vysílat ionizující záření nebo uvolňovat radioaktivní látky. Pro oblast genetiky se jedná o geneticky modifikované organismy nebo genetické produkty. Geneticky modifikovanými organismy rozumíme organismus, kromě člověka, jehož dědičný materiál byl změněn genetickou modifikací provedenou některým z technických postupů stanovených v bodu 1 přílohy č. 1 zákona o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty. A generickými produkty jsou chápány jakékoliv věci obsahující jeden nebo více geneticky modifikovaných organismů, které byli vyrobeny nebo jinak získány bez ohledu na stupeň jejich zpracování a jsou určeny k uvedení do oběhu. Dále také informace o objektu nebo zařízení, ve kterém se s těmito vybranými látkami nakládá. Havarijní plán kraje, vnější havarijní plány se zpracovávají pro mimořádné události, při kterých dochází k narušení normálního způsobu života obyvatel a havarijní plány pro energetiku řeší postupy při poruše v jedné z energetických oblastí. Ve všech havarijních plánech je řešeno zajištění komunikačních toků a ve většině plánů je část zaměřená na vyrozumění správních orgánů, složek integrovaného záchranného systému a dalších potřebných organizací. Mimo oblast energetiky, je ve všech plánech řešena asanace/dekontaminace zasaženého území a ochrana zdraví a životů zaměstnanců před vlivem vybraných látek. Ve většině havarijních plánů jsou uvedeny mimořádné události, které mohou vzniknout, způsoby, jak k nim může dojít, a postupy při jejich řešení. Ovšem ve většině dalších informací se jednotlivé havarijní plány liší. Struktura a hloubka zpracování závisí na tom, zda se jedná o vnitřní havarijní plány, vnější havarijní plány, havarijní plán kraje a havarijní plány pro oblast energetiky a další. Ve všech plánech jsou zahrnuty požadavky na síly a prostředky potřebné pro zvládnutí mimořádné události, ve většině plánů je ovšem najdeme pod jiným označením, navíc někdy jsou zde uvedeny jen osoby. A v některých přepisech není zakotven požadavek na vypracování plánu svolání či vyrozumění osob, které se budou podílet na řešení dané mimořádné události. Téměř všechny havarijní plány, výjimkou jsou havarijní plán kraje a havarijní plány pro oblast energetiky, jsou zpracovány pro

288

mimořádnou událost spojenou s vybranými látkami, které mají nebezpečné vlastnosti. V některých plánech není vyhláškami stanovena povinnost uvádět jaké vybrané látky a jejich množství se v objektu nebo zařízení nacházejí, jaké mají účinky na člověka, dopady na životní prostředí apod. Chybí zde i plány dekontaminace, případně použití prostředků individuální ochrany nebo improvizované ochrany. Plány evakuace a traumatologické plány v některých vyhláškách také nejsou stanoveny jako povinné. V některých havarijních plánech nemusí být ani zpracován plán monitorování úniku vybrané látky. Tyto nedostatky se mohou při mimořádných událostech ukázat jako kritické a mohou vést i k tomu, že bude ohroženo zdraví nebo dokonce život osob, zvířat a životní prostředí a majetek. V některých plánech není povinnost uvádět preventivní opatření pro zamezení vzniku mimořádné události nebo pro omezení jejího dopadu. Jednotnější struktura havarijních plánů? Předchozí kapitola nám ukázala, že stejných údajů v havarijních plánech je velice málo a že naopak převažují odlišnosti. Teď vyvstává otázka, zda je vhodné mít takovéto rozlišnosti v plánech, které nesou stejný název a které, z hlediska havarijního plánování, mají stejný účel. Možným řešením této nepříjemné situace je vytvořením jedné základní části havarijního plánu, která by byla pro všechny havarijní plány v České republice stejná. V této části by byly informace, jež jsou stejné pro všechny havarijní plány. V této části by se uvedly informace o zdrojích nebezpečí, možných mimořádných událostech, scénáře pro vznik mimořádných události, základní postupy pro zvládnutí mimořádné události, síly a prostředky potřebné pro zvládnutí a k ochraně života a zdraví osob, které mohou být mimořádnou událostí zasaženy, zvířat, životnímu prostředí a majetku. Dále by se zde měli uvést informace o provozovateli objektu nebo zařízení, ve kterých se s vybranými látkami nakládá. A také základní charakteristiky o území. V souvislosti s nakládáním s látkami, které mají nebezpečné vlastnosti, je třeba, aby havarijní plán obsahoval plány konkrétních činností jako vyrozumění, varování, ukrytí, traumatologický, individuální ochrany, evakuace dekontaminace. Také je vhodné zpracovávat plán obnovy činnosti. A především zde stanovit síly a prostředky potřebné ke zvládnutí mimořádné události a uvést jejich kontaktní údaje. Tuto základní část je vhodné rozdělit na minimálně dvě části. První by se zabývala informačními údajem. K této základní části by se dále zpracovávala další část. V této části by již zpracovatel přihlížel k odlišnostem mezi mimořádnými událostmi, pro které mají být tyto havarijní plány zpracovány. Vzdělávání v oblasti havarijního plánování Pro to, aby člověk dokázal správným způsobem havarijní plány zpracovávat, je třeba, aby byl v této oblasti odborníkem, tzn. dobře a správně vzdělaný. To je ale v dnešní době problém. Publikace, které by byly nápomocny při správném zpracování havarijního plánu, téměř neexistují. V současné době je na trhu třídílná publikace ing. Danuše Kratochvílová: Havarijní plánování, která vyšla v nakladatelství Sdružení požární ochrany a bezpečnostního inženýrství. Tato publikace byla vydaná již v roce 2001. A obsahuje dnes již zastaralé informace. Nová publikace autorů: Ing. Danuše Kratochvílové, doc. Ing. Marek Smetany, Ph.D., a Ing. Danuše Kratochvílové, ml., ponese název Havarijní plánování a bude vydána v září letošního roku společností Computer Press. Bude využitelná nejen při vzdělávání odborníků, ale mohla by také pomoci při tvorbě havarijních plánů. Závěr Havarijní plány jsou jedním z nástrojů, které umožní zvyšovat bezpečnost a nasměrovat pozornost dotčených osob na místa, která nebezpečí generují. To, zda je daná oblast řešena právním předpisem a přesně definovány povinnosti a pravomoci je jedním z mnoha Ostrava 8. - 9. září 2010


faktorů. Díky nim mohou být kontrolovány minimální standardy a jejich dodržování. Výrazně také, tyto dokumenty, přispějí k prosazování požadavků spojených se zvyšováním bezpečnosti na různých úrovních řízení organizací a společnosti jako takové. Vždy však bude posledním článkem člověk. Jeho zájem, ochota hledat a ochota investovat čas a prostředky je určující pro výsledný efekt. Literatura [1] Vyhláška č. 80/2010 Sb., o stavu nouze v elektroenergetice a o obsahových náležitostech havarijního plánu. [2] Vyhláška č. 103/2006 Sb., o stanovení zásad pro vymezení zóny havarijního plánování a o rozsahu a způsobu vypracování vnějšího havarijního plánu, ve znění pozdějších předpisů. [3] Vyhláška č. 209/2004 Sb., o bližších podmínkách nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty. [4] Vyhláška č. 225/2001 Sb., kterou se stanoví postup při vzniku a odstraňování stavu nouze v teplárenství. [5] Vyhláška č. 256/2006 Sb., o podrobnostech systému prevence závažných havárií, ve znění pozdějších předpisů. [6] Vyhláška č. 318/2002 Sb., o podrobnostech k zajištění havarijní připravenosti jaderných zařízení a pracovišť se zdroji ionizujícího záření a o požadavcích na obsah vnitřního havarijního plánu a havarijního řádu, ve znění vyhlášky č. 2/2004 Sb. [7] Vyhláška č. 328/2001 Sb., o některých podrobnostech zabezpečení integrovaného záchranného systému, ve znění vyhlášky č. 429/2003 Sb. [8] Vyhláška č. 334/2009 Sb., o stavech nouze v plynárenství.

[9] Vyhláška č. 450/2005 Sb., o náležitostech nakládaní se závadnými látkami a náležitostech havarijního plánu, způsobu a rozsahu hlášení havárií, jejich zneškodňování a odstraňování jejich škodlivých následků [10] Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření (atomový zákon) a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. [11] Zákon č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami nebo chemickými přípravky a o změně zákona č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů, a zákona č. 320/2002 Sb., o změně a zrušení některých zákonů v souvislosti s ukončením činnosti okresních úřadů, ve znění pozdějších předpisů, (zákon o prevenci závažných havárií), ve znění pozdějších předpisů [12] Zákon č. 78/2004 Sb., o nakládání s geneticky modifikovanými organismy a genetickými produkty, ve znění pozdějších předpisů [13] Zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů [14] Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů [15] Zákon č. 356/2003 Sb., o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů [16] Zákon č.458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Úvod do požárního inženýrství EDICE SPBI SPEKTRUM

52.


PETR KUýERA RUDOLF KAISER

ÚVOD DO POŽÁRNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Petr Kučera, Rudolf Kaiser Co je to požární inženýrství? Jaký je jeho vývoj? Co může přinést praxi? Na tyto a řadu dalších otázek se snaží tato kniha odpovědět. Čtenář je seznámen se současnou koncepcí požárního inženýrství včetně zásad stanovování návrhových požárních scénářů. I když je kniha členěna do kapitol, je při četbě třeba mít stále na paměti, že vše spolu souvisí. Při navrhování rozsáhlých staveb podle inženýrských metod nelze od sebe oddělit dynamiku požáru, chování stavebních konstrukcí za požáru, detekci požáru, aktivaci požárně bezpečnostního zařízení ani evakuaci osob. Autoři se snažili přiblížit téma co nejsrozumitelněji, bez zbytečných matematických rovnic, které si může dychtivější čtenář doplnit z doporučené literatury, jejíž seznam je přiřazen ke každé kapitole.



289


Fire prevention by oxygen reduction Požární prevence redukcí kyslíku Dr. Peter Stahl

1

Geschäftsleiter, WAGNER Schweiz AG Industriestr. 44, 8304 Wallisellen, Schweiz [email protected]

In den letzten Jahren hat sich neben den klassischen Disziplinen der Branderken-nung mittels Brandmeldeanlagen und der Brandbekämpfung mittels automatischer Löschanlagen eine ganz neue Disziplin mit mittlerweile mehreren Anbietern am europäischen Markt etabliert: die der aktiven Brandvermeidung durch Sauerstoffreduktion.

Abstract Fire prevention through oxygen reduction is a method that has developed as new established discipline in fire safety since the 1990s. In recent years, this fire protec-tion technology has experienced a rapid development, especially driven by the growing requirements in the field of corporate safety, such as by the high concentration of assets and the increasing dependence of business processes of information technology (IT/EDP). Abstrakt Požární prevence pomocí redukce kyslíku je metoda, která se vyvíjí jako nově vytvořená disciplína v požární bezpečnosti od 90. let 20. století. V poslední době zažívá tato technologie rychlý rozvoj, rozvíjený zejména rostoucími požadavky na poli podnikové bezpečnosti jako např. velkou koncentrací majetku a rostoucí závislostí obchodních procesů na informačních technologiích For a fire the simultaneous presence of fuel, heat and oxygen (O2) is necessary. The ignition limits for different substances can be determined under defined test conditions. The ignition limits of e.g. materials usually used in IT-areas were found to be around 17 Vol.-% O2. Oxygen reduction systems reduce the oxygen level in the air of a protected area by adding nitrogen. Nitrogen is a natural gas (78 Vol -% of our ambient air), that spreads easily in a room, and can be easily obtained on site. Oxygen reduction systems usually consist of a compressor, a nitrogen generator and the measurement and control system, which controls the entire process. Alarming devices warn in case of accidental fall of oxygen concentration below 13 Vol -%. Reducing the oxygen concentration in the breathing air at levels below 17 Vol -% is for the human body a situation similar to an altitude of about 2,700 m above sea level and more. As the conditions at oxygen concentrations between 17 and 13 Vol -% differ from normal working conditions, a medical screening is recommended, according to the actual state of occupational health research. For oxygen concentrations above the experimentally found ignition limits, in a range between 17 and 19 Vol-% O2, it can be observed that burning has a much lower intensity, than in normal atmosphere. For example, the mass loss at 17 Vol -% oxygen concentration was found to be only about 1/10th of the mass loss at 20.9 Vol-%. Oxygen reduction systems are used mainly in areas of high asset concentration, cases where time-critical business processes must be protected and combinations of ignition sources with high fire loads are identified. Typical applications are data centers, server rooms and logistic centers, where a downtime can lead to significant damage to the affected company, already after a short time period. In addition, arc-hives are increasingly equipped with this type of fire protection system, archives where usually objects are stored that are so unique, that a loss could not be re-placed.

290

Einleitung

Ziel der Disziplin der Brandvermeidung ist es in Schutzbereichen die hohe Wertkonzentrationen aufweisen, die Brandentstehung bereits dadurch zu verhindern, dass die Sauerstoffkonzentration im Schutzbereich durch Zugabe von Stickstoff so weit abgesenkt wird, dass die potentiellen Brandstoffe sich nicht mehr entzünden können. In der Regel bleibt dabei die Restsauerstoffkonzentration immer noch genügend hoch, um eine Begehbarkeit der geschützten Bereiche zu gewährleisten. Ist auch der grundsätzliche Prozess der Sauerstoffreduktion mit anderen Zielsetzungen in chemischen Verfahren oder bei der Lebensmittellagerung schon länger unter dem Begriff „Inertisierung“ bekannt, so ist die Anwendung im Brandschutz doch neu und innovativ. Wie bei allen neuen Technologien, folgt die Entwicklung der Richtlinien und Normen hier dem technischen Fortschritt. Daher gibt es noch keine allgemeinverbindlichen europäischen Regelwerke zur Produkt- und Bauteilprüfung oder zu Planung und Einbau wie bei den klassischen Brandschutzdisziplinen. Dennoch haben sich in jüngster Zeit auf nationaler Ebene z.B. in Deutschland (VdS) bereits Richtlinien etabliert, die eine vergleichbare Brandschutzqualität auch hier sicherstellen. In der Schweiz laufen momentan Verhandlungen zur Erstellung eines Regelwerks. 2

Technologie und Funktionsweise der Sauerstoffreduktion

2.1 Wirkprinzip der Sauerstoffreduktion Bei einer Reduzierung des Sauerstoffanteils in der Umgebungsluft sind vor allem zwei Phänomene zu beobachten: Zum einen erhöht sich die Energie, die einem Stoff zugeführt werden muss, damit sich dieser überhaupt entzünden kann. Zum anderen bewirkt eine Absenkung der Sauerstoffkonzentration eine beachtliche Verlangsamung der Brandausbreitungsgeschwindigkeit. Daraus resultiert, dass die Wahrscheinlichkeit einer Brandentstehung und die Brandausbreitungsgeschwindigkeit in einer Umgebung mit reduzierter Sauerstoffkonzentration wesentlich geringer ist, als unter Normalbedingungen. Unterschreitet die Sauerstoffkonzentration dann die stoffspezifische Entzündungs-grenze eines Brandstoffes, kann dieser nicht mehr in Brand gesetzt werden. Sich am potentiellen Brandgut mit der niedrigsten Entzündungsgrenze orientierend, wird bei der Sauerstoffredzierung zur Brandvermeidung die Sauerstoffkonzentration durch Stickstoffzugabe in geschlossenen Räumen kontrolliert verringert und eine Atmosphäre geschaffen, in der ein offener Brand nicht mehr entstehen kann. Damit steht nicht das Erkennen und Bekämpfen, sondern das Vermeiden von Bränden im Vordergrund. Im Feuerdreieck stellt sich dieses Prinzip wie folgt dar: Wie weit dieses reduziert werden muss, ist abhängig von den jeweiligen Brennstoffen im Schutzbereich. Bereits ab einer Konzentration von 15 Vol.-% Sauerstoff brennen viele feste Stoffe nicht mehr. Das betrifft z. B. alle normalerweise in einem IT-Bereich anzutreffenden Stoffe. In Lagerbereichen könnte es, abhängig von den gelagerten Stoffen, erforderlich sein, die Sauerstoffkonzentration weiter abzusenken. Ostrava 8. - 9. září 2010


In Abschnitt 3 wird im Detail auf die Bestimmung der Entzündungsgrenzen und Entzündungsgrenzen einzelner Stoffe eingegangen. Abbildung 2 zeigt sie für einige typische Feststoffe.

• Stickstoff hat von allen natürlichen Löschgasen die beste Löschwirkung (mit Ausnahme von CO2). • Stickstoff verteilt sich optimal im Raum. Stickstoff verfügt über eine ähnli-che Dichte wie Luft. Dadurch kann eine deutlich bessere und homogene Verteilung als bei anderen Inertgasen erreicht werden. • Stickstoff ist einfach zu gewinnen. Als natürlicher Luftbestandteil mit einer Konzentration von 78-Vol% ist eine problemlose Gewinnung in den erforderlichen Mengen auch vor Ort gewährleistet. Abbildung 3 zeigt die Veränderung der Luftzusammensetzung in einer sauerstoffre-duzierten Atmosphäre. Als Beispiel wurde hier eine Restsauerstoffkonzentration von 15 Vol-% angenommen.

Abb. 1 Das Feuerdreieck bei der Sauerstoffreduzierung

Abb.3 Zusammensetzung der Atmosphären bei Sauerstoffredzierung 2.3 Aufbau eines Sauerstoffreduktionssystems

Abb. 2 Entzündungsgrenzen typischer Feststoffe

Die Absenkung der Sauerstoffkonzentration bei Sauerstoffreduzierungssystemen wie OxyReduct® der Firma WAGNER erfolgt durch kontrollierte Zugabe von Stickstoff, der durch eine Stickstofferzeugeranlage erzeugt und mit einem Rohrsystem in die Schutzbereiche eingebracht wird.

Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass die Entzündungsgrenzen der Brandvermei-dung nicht den Löschkonzentration der Stickstoff-Löschung entsprechen. Grund ist die unterschiedliche Fragestellung: • Die Entzündungsgrenze ist die Konzentration unterhalb derer ein Stoff nicht mehr entzündet werden kann, • Die Löschkonzentration hingegen muss man erreichen um einen Stoff der bereits brennt wieder zu löschen. In der Regel liegt die Löschkonzentration unterhalb der Entzündungsgrenze. 2.2 Verwendung von Stickstoff zur Sauerstoffreduktion Im Bereich der Löschtechnik mit natürlichen Gasen wird ein Brand gelöscht, indem durch schnelle Flutung der Räume mit einem Naturgas (Stickstoff, Edelgasen, Koh-lendioxid) der Sauerstoffanteil in der Raumluft verringert wird. Im Gegensatz dazu wird bei der Sauerstoffreduktion zur Brandvermeidung der Sauerstoffgehalt im Raum durch Zuführung von Stickstoff ständig auf einem niedrigen Niveau gehalten. Die Verwendung des Inertgases Stickstoff bietet dabei ganz entscheidende Vorteile: • Stickstoff ist nicht toxisch. Ähnlich wie beim Bergsteigen kann der Mensch auf eine Sauerstoffreduzierung in der Luft natürlich reagieren. Die Atmung stellt sich darauf ein. Erst wenn der Sauerstoffanteil in der Luft weniger als 8 Vol-% beträgt, ist unmittelbare Lebensgefahr (Erstickungsgefahr) gegeben.


Abb. 4 Anlagenaufbau einer Sauerstoffreduzierungsanlage, Beispiel OxyReduct® der Fa. WAGNER Notwendig zur Stickstofferzeugung ist Druckluft, die entweder bereits durch eine lokale Druckluftversorgung bereitgestellt wird oder mittels einer Kompressorstation erzeugt wird. Üblich ist eine Verdichtung zu einem Druck von 8 bis 10 bar. Diese Druckluft wird dann in einem Stickstoffgenerator aufgespaltet. Der Stickstoffgenerator kann entweder mit Hohlfasermembranen arbeiten, die die Sauerstoffmoleküle ausfiltern oder mit PSAKolonnen (PSA = pressure swing adsorption, DruckwechselAdsorption). In einer PSA-Kolonne dienen poröse Materialien als Molekularsieb und adsorbieren Moleküle entsprechend ihrer Grösse. Hier wird Sauerstoff adsorbiert, Stickstoff durchgeleitet. 291


Sobald das Adsorbens vollständig beladen ist wird die Kolonne gespült. Ein kontinuierlicher Betrieb wird mit der Benutzung von mehr als einer Kolonne sichergestellt. Der erzeugte Stickstoff nach der Zerlegung hat noch immer einen Druck von über 5 bar und wird in den Schutzbereich geleitet. Er hat eine sehr geringe Feuchtigkeit und der Restsauerstoffgehalt beträgt 5 Vol-% oder weniger. Die Sauerstoffkonzentration im Schutzbereich wird mit Sauerstoffsensoren im Schutzbereich permanent gemessen. Zudem wird ein Sauerstoffsensor als Redun-danz bzw. als Referenzmessung eingesetzt. Auf Basis des gemessenen Sauerstoffwertes und den eingestellten Soll-Werten aktiviert eine Steuerzentrale die Stickstofferzeugung, wenn der Sauerstoffpegel die Obergrenze des eingestellten Regelbereiches erreicht hat. Im Gegensatz zu Stickstoff-Löschanlagen benötigen Sauerstoffreduzierungsanlagen keine Klappen zur Überdruckkompensation, ein Vorteil, speziell wenn Schutzbereiche in existierenden Gebäuden eingerichtet werden. Für Schutzbereiche die kleiner sind als 500 m3, gibt es heute Kompaktanlagen, die Kompressor, Luftzerlegung und Steuerzentrale in einem kompakten, handlichen gerät von Kühlschrankgrösse zusammenfassen. Dies macht den Einbau der Technologie z.B. in kleineren IT-Räumen sehr simpel, da bei abgedichtetem Schutzbereich, keine weiteren baulichen Massnahmen am Gebäude notwendig sind.

Üblicherweise werden die Anlagen so ausgelegt, dass etwa 8 bis 10 Stunden pro Stickstoff zugeführt, was einerseits eine optimales Verhältnis von Investitionskosten zu Betriebskosten darstellt und andererseits noch Flexibilität bietet falls sich Schutz-bereiche ändern, sei es in Grösse oder Lagergut. 2.5 Raumdichtigkeit Ein wichtiger Parameter für die Auslegung von Sauerstoffreduktionsanlagen ist die Dichtigkeit der zu schützenden Bereiche. Leckagen führen zwangsläufig zum Luft-austausch mit der Umgebung und zum Ansteigen der Sauerstoffkonzentration. Diese Verluste müssen durch die Anlage ausgeglichen werden. Natürlich gibt es nicht den ideal dichten Raum, aber grössere Leckagen können meist mit einfachen Mitteln abgedichtet werden. Dazu müssen sie gemessen und lokalisiert werden. Der aus der Gaslöschung bekannte Door Fan Test ermöglicht es, die Leckagen zu ermitteln. Dazu wird anstelle einer Tür ein Rahmen, bespannt mit einer luftdichten Folie mit eingebautem Lüfter, eingesetzt. Durch gesteuerte Über- und Unterdruckmessungen können die Leckagen zuverlässig ermittelt werden (Abbildung 9).

Abb. 9 Door Fan Test

Abb.5 Kompaktanlage OxyCompact der Firma WAGNER 2.4 Regelung der Sauerstoffkonzentration Abbildung 6 zeigt beispielhaft den Verlauf der Sauerstoffkonzentration einer OxyReduct®-Anlage, die auf eine Betriebskonzentration von 15 Vol.-% Sauerstoff eingestellt ist. Nach einer Inbetriebnahmephase, in der die Konzentration von 21 Vol.-% heruntergefahren wird, hält die Anlage die eingestellte Konzentration in einem Regelbereich von 0,4 Vol.-%.

Neben Undichtigkeiten, die möglichst abzudichten sind, sind auch andere Frischlufteinträge zu minimieren. Dies betrifft eine mögliche Klimatisierung die im Umluftverfahren zu betreiben ist oder auch Tür- und Toröffnungen. Hier sind die Öffnungshäufigkeit und die Öffnungszeit so gering wie betrieblich möglich zu halten und u.U. Beschickungsschleusen oder zumindest Lamellenvorhänge vorzusehen. Geringe Frischlufteinträge minimieren den Stickstoffbedarf der Anlage und erlauben so eine kostengünstige Dimensionierung und geringe Betriebskosten. Um hier ein Optimum zu erzielen, ist es vorteilhaft den Errichter der Brandvermeidung schon in der Planungsphase einzubeziehen. 3

Richtliniensituation

Wie bereits in der Einleitung geschildert existieren für Sauerstoffredzierungsanlagen zur Brandvermeidung zum jetzigen Zeitpunkt noch keine verbindlichen Normen wie EN oder ISO auf internationaler Ebene. Auf nationaler Ebene hat der VdS in Deutschland mit der Richtlinie 3527 (2007) [1] eine Richtlinie für Planung und Einbau dieser Technologie veröffentlicht, die auch als Grundlage einer zukünftigen Richtlinie der europäischen Versicherungsorganisation CEA dient. In der Schweiz wird momentan im Rahmen des „Forums Technischer Brandschutz“ unter Beteiligung von Prüfstellen, Versicherern und Herstellern ein Papier erarbeitet, welches als Richtlinie für die Anwendung hierzulande geplant ist. Abb.6 Regelung der Sauerstoffkonzentration (Bsp. Betriebskonzentration 15 Vol-%)

292

Wesentliche Aufgabe dieser Richtlinien ist es festzulegen, bei welchen Sauerstoff-restkonzentrationen Sauerstoffreduzierungsanlagen in Abhängigkeit des Brandguts betrieben werden sollen und wie diese Konzentrationen



experimentell ermittelt werden können. Hierbei sind drei Begriffe zu unterscheiden: • Entzündungsgrenze: Dies ist - wie in Abschnitt 2 geschildert die Sauer-stoffkonzentration unterhalb derer ein Stoff oder ein Stoffgemisch nicht mehr entzündet werden kann • Auslegekonzentration: Diese basiert auf der Entzündungsgrenze, hier wird aber zusätzlich eine Sicherheitsmarge abgezogen. • Betriebskonzentration: Bei dieser Sauerstoffrestkonzentration wird die Anla-ge tatsächlich betrieben. Sie ist in der Regel die Auslegekonzentration abzüglich der bekannten Messungenauigkeit der eingesetzten Sauerstoffmessgeräte. 3.1 Entzündungsgrenze Zur Ermittlung der Entzündungsgrenze wurden in VdS 3527 (2007) Versuchsmethoden für Feststsoffe und Flüssigkeiten festgelegt, die bisher in alle geplanten regelwerke übernommen worden sind.

Bei Flüssigkeiten wird analog vorgegangen, aber sie werden in einer Wanne entzündet, statt wie in Abb. 10 dargestellt an Streben aufgehängt. Statt hier mit einer Zeitspanne zur Entzündung zu arbeiten, wird die Flamme immer über ihren Flammpunkt erhitzt, so dass sie bei Normalatmosphäre immer sofort zündet. Folgende Tabelle zeigt die Entzündungsgrenzen typischer Feststoffe und Flüssigkeiten, die mit obigem Verfahren ermittelt worden sind. 3.2 Auslegungskonzentration Die Auslegungskonzentration ist die Entzündgrenze minus einem in der Richtlinie festgelegten Sicherheitsabstand. Nach VdS 3527 (2007) ist dieser Abstand pauschal 1 Vol-% für alle Stoffe. Das bedeutet, dass die Auslegungskonzentration nach VdS immer um 1 Vol-% tiefer ist als die Entzündungsgrenze. Das schweizerische Papier soll einen Sicherheitsabstand von 0,5 Vol-% vorsehen. 3.3 Betriebskonzentration Die Betriebskonzentration ergibt sich aus der Auslegungskonzentration. Sie liegt in der Regel etwa 0.2 bis 0.5 Vol-% unter der Auslegungskonzentration, um Messungenauigkeiten der Sauerstoffmessung zu berücksichtigen und eventuell noch Alarmund Steuerniveaus dazwischen legen zu können. Dabei ist zu beachten, dass die Betriebskonzentration das obere Ende des Regelbe-reichs darstellt, der selbst je nach Anlage zwischen 0,2 und 0,4 Vol-% liegt. In Abbil-dung 6 liegt die Betriebskonzentration also bei 15 Vol-%, die Konzentration im realen betrieb liegt zwischen 14,6 und 15,0 Vol-%.

Abb. 10 Versuchsaufbau zur Bestimmung der Entzündungsgrenze bei Feststoffen Der Versuchsaufbau für Feststoffe ist in Abbildung 10 wiedergegeben. Feststoffe werden hierzu in einem ersten Versuch bei 20,9 Vol-% Sauerstoff (Normalbedingungen) mit einer Zündquelle (Acetylen-Sauerstoff-Brenner) entzündet. Die hierzu benötigte Zeitspanne der Flammenbeaufschlagung wird gemessen. Im Folgenden wird der Sauerstoffgehalt im Verlauf mehrerer Versuche abgesenkt, bis die Zündquelle eine doppelt so lange Zeitspanne aber mindestens 3 Minuten auf das Material einwirken kann ohne es zu zünden. Zündung bedeutet, dass der Probekörper nach Entfernen der Zündquelle noch mehr als 1 Minute selbständig weiter brennt. Diese Konzentration ist die Entzündungsgrenze für den Stoff. Die Versuche werden in einem ISO-Testraum, wie man ihn aus der Gaslöschtechnik kennt, durchgeführt. Brandstoff

Am Beispiel eines IT-Raums ergeben sich so folgende Werte. Gemäss 3.1 ist die Entzündungsgrenze der typischen Materialien eines IT-Raums 15,9 Vol-%. Die Auslegungskonzentration nach VdS 3527 ist demnach 14,9 Vol-%. Die Betriebskonzentration liegt somit bei etwa 14,6 Vol-%. Daraus resultiert ein Anlagenregelbereich von etwa14,3 bis 14,6 Vol-% nach VdS 3527 (2007) (siehe Abbildung 11). Nach dem momentanen Entwurf des schweizerischen Papiers liegen Auslegungs-, Betriebskonzentration und Regelbereich hier um 0.5 Vol-% höher.

Beispiel EDV - Risiko Vol - % O2 15,9

14,9 ~14,6

Entzünungsgrenze

Auslegungskonzentration Betriebskonzentration Regelbereich

Entzündungsgr. [Vol-%] O2

~14,3

Polyethylen

15,9

Polypropylen

16,0

PMMA

15,9

ABS

16,0

PVC, kabel

16,9

EDV-Risiko (aus obigem)

15,9

3.4 Zulassungen

Fichtenholz

17,0

Wellpappe

15,0

Papier

14,1

Ethanol

12,8

Neben der Frage der Richtlinien für Planung und Einbau ist für Käufer von Sauer-stoffredzierungsanlagen auch die Frage der Produktzulassungen entscheidend. Diese sind für Systemkomponenten und auch für das Gesamtsystem auch für die Sauerstoffreduktion durch internationale Testhäuser verfügbar.

Ethylacetat

13,0

Isobutanol

14,8


nach VdS 3527

Abb. 11 Konzentrationen am Beispiel eines EDV-Risikos

Dabei werden alle Anlagenbauteile nach den heute gültigen Normen der Brandmeldetechnik und der Brandbekämpfung 293


geprüft, soweit diese anwendbar sind. Das heisst zum Beispiel für die Steuerzentrale einer Sauerstoffreduzierungsanlage, dass sie wie eine Brandmeldezentrale alle Funktionstests gemäss EN 54 und alle Umwelttest (Vibration, Schlag, Korrosion, EMV) gemäss EN 60068 bestehen muss. Nur die Bauteil- und Systemanerkennung durch ein führendes europäisches Prüfinstitut sichert bei der Brandvermeidung dieselben Qualitätsstandards wie man sie aus Brandmeldung oder -löschung kennt. Das System OxyReduct® der Firma WAGNER verfügt beispielsweise über eine voll-ständige Systemanerkennung des VdS (S604001). 4

Arbeitssicherheit

Trotz des reduzierten Sauerstoffanteils innerhalb des Schutzbereiches, kann dieser von Personen begangen werden. Die Auswirkung der reduzierten Sauerstoffatmosphäre auf den Menschen ist ver-gleichbar mit dem Aufenthalt von Personen auf der Höhe über dem Meeresspiegel (m ü N.N.). mü. N. N. =U Vol.-% O2 auf NN 4500 4450 12,0 Vol.-% 4000

3850

13,0 Vol.-%

5

Anwendungen

Die Vorteile der Sauerstoffreduktion für den Betreiber, - an dieser Stelle noch einmal kurz zusammenfassen - sind offensichtlich. Der entscheidende Vorteil ist ohne Zweifel, dass ein Brandrisiko ausgeschlossen werden kann. Aber nicht nur ein Brand, sondern auch die Schäden, die durch Raucheinwirkung entstehen, können wirksam verhindert werden. Damit können nicht nur sensible, oft unwiederbringliche Güter geschützt werden, sondern auch die hohe Verfügbarkeit von wichtigen Anlagen, vor allem im IT-Bereich, und die damit verbundene Vermeidung von Störungen der Geschäftsabläufe durch Brand oder Brandfolgen zuverlässig sichergestellt werden. Die Rahmenbedingungen, lassen so einen Einsatz dort sinnvoll erscheinen wo entweder eine hohe Wertkonzentration gelagert ist oder Einrichtungen vorhanden sind, deren dauerhafter Betrieb für eine Unternehmung von hohem Wert ist. Die Schutzbereiche müssen relativ dicht sein, sie dürfen nicht nach aussen dauerhaft geöffnet sein oder permanent durch Publikumsverkehr begangen werden müssen. Schliesslich dürfen im Schutzbereich keine dauerhaften Arbeitsplätze eingerichtet werden. Typische Anwendungen sind daher:

3250

14,0 Vol.-%

• Lager, Hochregallager

2700

15,0 Vol.-%

• IT-Räume

2250

16,0 Vol.-%

• Schaltzentralen

1750

17,0 Vol.-%

• Archive (Daten, Schriftstücke und Kulturgüter)

1250

18,0 Vol.-%

5.1 Hochregallager

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

20,9 Vol.-%

Abb. 11 Vergleich zwischen Restsauerstoff und Höhenlage In einer Höhe von 2.700 bis 3.000 Metern entspricht das Angebot an Sauerstoff ca. 15 Vol.-% auf Meereshöhe. Wer allerdings schon einmal einen Urlaub in den Bergen verbracht hat, weiss, dass z.B. das Anzünden einer Zigarette in dieser Höhe problemlos möglich ist. Auch Stoffe wie z.B. Holz oder Kunststoff brennen noch. Worin liegt nun der Unterschied begründet zwischen dem Brandverhalten auf dem Berg in 3000 Metern Höhe und dem durch eine OxyReduct®-Anlage mit 15 Vol.-% Sauerstoff geschützten Bereich? In beiden Fällen besteht die gleiche Anzahl von Sauerstoffmolekülen pro Volumeneinheit. Dies ist entscheiden für die Reaktion des menschlichen Körpers und seine Sauerstoffversorgung, daher ist der Vergleich in dieser Hinsicht gerechtfertigt [2]. Auf dem Berg herrscht jedoch ein geringerer Luftdruck, d. h. die Dichte der Luft ist geringer. Am Verhältnis der Anzahl von Sauerstoffmolekülen zu Stickstoffmolekülen, den beiden Hauptbestandteilen der Luft, hat sich nichts geändert. Daher kann es in der Höhe dennoch brennen, da für das Brandverhalten nicht die Anzahl der Sauerstoffmoleküle, sondern das stöchiometrische Verhältnis der vorhandenen Stoffe entscheidend ist.

Eine grosse Gruppe von Anwendungen stellen Lager mit verschiedensten Gütern dar. Mittlerweile wurden beispielsweise Stoff- und Textillager von Modeunternehmen, Gefahrstofflager oder Chemikalienlager der chemischen und pharmazeutischen Industrie geschützt. Die Vorteile sind vielfältig. Selbstverständlich bietet die Brandvermeidung hier einen höheres Schutzniveau als heute übliche Sprinkleranlagen, die mit der Zielsetzung der Gebäudesicherheit errichtet werden. Auch Rauchentwicklung kann in solchen Lagern bereits den gesamten Inhalt unverkäuflich machen und somit vernichten. Hinzu kommt, dass die Kosten einer Sauerstoffreduzierungsanlage oft die Kosten einer Sprinkleranlage nicht überschreiten, insbesondere wenn noch eine kostenintensive Löschwasserrückhaltung erforderlich ist. Der Kunde erhält also einen höherwertigen Schutz bei geringeren Kosten. Abhängig vom Lagergut können Hochregallager in der Regel bei über 13 Vol-% Restsauerstoff geschützt werden. Auch bedeutet ein Lagerbrand mit hohen und teilweise giftigen Brandlasten immer auch eine Gefahr für die Umwelt und die Bevölkerung, besonders, wenn sich ein Lager in der Nähe von Wohngebieten befindet.

Alle Experten sind sich darüber einig, dass bis zu einer Sauerstoffkonzentration von 13 Vol.-% keine bedeutsame Einschränkung der Sauerstoffversorgung bei anwesenden Personen auftritt. Eine umfangreiche Studie des Wiener Hypoxia Medical Centers [3] zeigt, dass auch bis zu 16,4 Vol-% keine Beeinträchtigung des menschlichen Organismus zu beobachten ist. Die Auswirkungen einer solchen Sauerstoffkonzentration waren bereits vor den Untersuchungen aus anderen Sachgebieten bekannt. So kann z.B. das Sauerstoffangebot in Verkehrsflugzeugen bis zu 16 Vol.-% bezogen auf Meereshöhe entsprechen. Abb. 12 Geschütztes Hochregallager

294



5.2 Tiefkühllager Eine besondere Variante des Lagerschutzes, ist die Brandvermeidung in Tiefkühlla-gern. Gerade in Tiefkühllagern ist die Gefahr von Bränden besonders hoch. Aufgrund der tiefen Temperaturen ist die Luft sehr trocken, was bei Problemen an den Kühlaggregaten und elektrischen Einrichtungen schnell zum Brand führt. Auch die Isolationsmaterialien stellen eine enorme Brandlast dar, denn ein Entstehungsbrand kann in der Regel nicht sofort bekämpft werden. Installierte Sprinkleranlagen können bei diesen Temperaturen oftmals erst auslösen, wenn der Brand schon ein grösseres Ausmass erreicht hat. Darüber hinaus muss Frostschutzmittel zugesetzt werden, was zu beträchtlichen Entsorgungskosten führen kann.

Abb. 13 Archivschutz

Der Schutz von Tiefkühllagern erfolgt bei mehr als 15 Vol-%, also im Bereich der Begehbarkeit. 5.3 IT-Raum, Schaltzentralen Als eine Hauptanwendung kann man sicherlich IT-Bereiche und elektrische Schalt-zentralen nennen. Das wird auch durch das grosse Interesse aus dieser Branche belegt. Die Palette reicht dabei vom grossen Rechenzentrum über Vermittlungszentralen der Telekommunikation, Serverräumen bis hin zu dezentralen Anlagen, die untergebracht in Containern, in der Natur aufgestellt werden.

Insbesondere ist das löschen von Papier und Kulturgütern aufgrund der tiefsitzenden Glutnestern schwierig, Wasser dringt hier nur schwer zu den Bandnestern und verursacht bei Einsatz grosser mengen auch immense Schäden. Zudem hat die Sauerstoffreduktion noch einen positiven Nebeneffekt. Bei geringerer Sauerstoffreduktion altern gewisse Kulturgüter wesentlich langsamer.

Der Mehrwert der Brandvermeidung liegt hier in der Gewährleistung der ständigen Verfügbarkeit. Heutige Verfügbarkeitsanforderungen liegen bei 99,9999 % 24 Stun-den am Tag, was einer jährlichen Ausfallzeit von maximal 30 Sekunden entspricht. Ein kompletter Ausfall der IT gefährdet schon nach wenigen Tagen die Existenz von Industrieunternehmen.

6

Zudem bergen die IT-Anlagen mit den umfangreichen elektrischen Installationen und der hohen Kabeldichte z.B. in Doppelböden eine hohes Risiko des technischen Defekts und eine grosse Brandlast. Neben offenen flammen können schon Rauchgase die elektronischen Einrichtungen schädigen. Sauerstoffreduzierungsanlagen liefern bei einer Betriebskonzentration von über 14,5 Vol-% hier vollumfänglichen Schutz.

Richtlinien sowohl für die Produktanerkennung als auch für Planung und Einbau existieren heute teilweise oder sind momentan in Ausarbeitung, dennoch können heute bereits VdS-zugelassene Produkte erworben werden, die auf Basis von VdS-Vorschriften anerkannt und geprüft worden sind.

5.4 Archive Sehr viele Einsatzmöglichkeiten ergeben sich in Archiven verschiedenster Art und Nutzung. Eine wichtige Gruppe von Archiven stellen Datenarchive dar, aber auch Archive von Bibliotheken, wie bereits eingangs anhand eines Beispiels erwähnt, oder Archive in Museen und Kunstgalerien. Über die Wichtigkeit des Schutzes der dort gelagerten Schätze besteht sicherlich kein Zweifel. Es geht um zum Teil unwiederbringliche Werte, um Kulturgüter, die im Falle des Verlustes ideell und materiell nicht zu ersetzen sind.


Zusammenfassung

Sauerstoffredzierungsanlagen zur Brandvermeidung haben sich als neue Disziplin im Brandschutz in den letzten Jahren etabliert. Sie bieten für eine Vielzahl von Applikation im bereich von Lagern. Archiven und IT- oder Schaltzentralen ein neues, höheres Niveau des Brandschutz.

Literaturverzeichnis [1] VdS 3527 „Sauerstoffreduzierungsanlagen, Planung und Einbau“, (2007). [2] „Handbuch der Arbeitsmedizin“, S. Letzel, D. Nowak, ecomed MEDIZIN, Ver-lag Hüthig Jehle Rehm, 3. Auflage (2007). [3] Arbeitsmedizinisch-internistische Expertise:„Gesundheitliche Auswirkungen einer milden normobaren Hypoxie auf den menschlichen Organismus unter Berücksichtigung arbeitsmedizinisch relevanter Aspekte“, S. Sajer, Institut für Klimatherapie, Wien (2007). [4] SUVA-Merkblatt, „Arbeiten Atmosphäre“, (2007).

in

sauerstoffreduzierter

295


Problematika certifikace požární techniky Certification of fire accessories equipment Ing. Vladislav Straka

a VYA s hmotností do 2000 kg, automobilových jeřábů a automobilů vyprošťovacích) a kontejnery

MV - GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 [email protected] Abstrakt Příspěvek předkládá základní informace týkající se problematiky certifikace a posuzování shody s danými technickými požadavky a předpisy v oblasti požární techniky a potřeb pro hasiče. Abstract This article presents fundamental informations about certification of fire equipment questions and assessment of conformity with technical requirements and regulations in the fire accessories and firemen equipment range. Klíčová slova Certifikace, posouzení shody, požární technika Key Words Certification, assessment of conformity, fire equipment Úvod Certifikace výrobků, založená na posouzení shody s danými požadavky a předpisy je cestou, kterou lze dokladovat, že výrobek má vlastnosti, které od něj zákazník a uživatel požaduje a očekává. Jedním z hledisek, podle kterého lze k certifikaci výrobků přistupovat, je to, zda se jedná o certifikaci povinnou či dobrovolnou. Povinná certifikace se vztahuje na výrobky, u kterých je tato povinnost dána zákonem. To je základní rozdíl od certifikace dobrovolné, tj. certifikace takových výrobků, na které se tato povinnost nevztahuje. Dobrovolná certifikace je prováděna na základě požadavku některé ze zainteresovaných stran (výrobci, uživatelé apod.). U výrobků, užívaných hasiči k výkonu svého povolání se však jedná v převážné míře o výrobky, které podléhají povinné certifikaci. Legislativní základna Povinnost provádět posuzování shody u stanovených výrobků je dána obecně zákonem č.22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky. Tyto výrobky jsou dále vyjmenovány v příslušných nařízeních vlády. Např. věcné prostředky požární ochrany jsou uvedeny v NV č.173/1997 Sb., stavební výrobky jsou uvedeny v NV č.190/2002 Sb. a č.163/2002 Sb. (hydrantové systémy) a OOP (zásahové oděvy) jsou v NV č.21/2003 Sb. Jednotlivá NV vyjmenovávají stanovené výrobky a zároveň určují pravidla pro jejich posouzení a pro činnost posuzujících subjektů. NV č.173/1997 Sb., ve znění NV č.88/2010 Sb., kterým se stanoví vybrané výrobky k posuzování shody, uvádí ve své příloze následující věcné prostředky požární ochrany: -

296

hasicí přístroje hasiva (kromě vody bez přísad) požární hadice požární proudnice a armatury výrobky určené pro zásahovou činnost jednotek požární ochrany - žebříky -

hydraulická vyprošťovací zařízení

-

zásahové požární automobily (s výjimkou automobilů VA

-

požární čerpadla

-

záchranná zařízení pro nouzový únik osob z výšek

-

zvedací vaky

Konkrétní technické vlastnosti a parametry vybraných výrobků jsou posuzovány na základě požadavků technických norem a dalších technických předpisů, mezi něž patří vyhlášky příslušných úřadů, v našem případě především vyhlášky MV. V dnešní době již většina technických norem nese označení ČSN EN, čili se jedná o normy přejaté z evropského systému. V menší míře jsou dále používány i ostatní normy, např. ČSN, ISO, DIN aj. Mezi další předpisy v oblasti prostředků pro hasiče patří: -

Vyhl. MV č.35/2007 Sb., o technických podmínkách požární techniky, ve znění změny č.53/2010 Sb. Tato vyhláška stanoví ve spojení s celou řadou dalších norem technické požadavky na požární zásahové automobily. - Vyhl. MV č.255/1999 Sb.,o technických podmínkách věcných prostředků PO, ve znění změny č.456/2006 Sb. Vyhláška stanoví technické podmínky vybraných věcných prostředků PO, jejichž splnění je podmínkou pro jejich zařazení do vybavení jednotek PO. Na základě konkrétních požadavků jsou zpracovány technické požadavky pro jednotlivé výrobky. Při tom jsou samozřejmě prioritní bezpečnostní hlediska a funkčnost výrobků. Postup certifikace Celý proces posouzení shody výrobků s danými požadavky lze rozdělit na dvě oddělené etapy. První zahrnuje vyzkoušení požadovaných vlastností výrobku v akreditované zkušebně. Výstupem z těchto zkoušek je zkušební protokol. Úkolem zkušebny není posouzení, zda výrobek splňuje či nesplňuje dané požadavky, ale pouze konstatování dosažených výsledků. Komplexní posouzení výrobku a rozhodnutí, zda výrobek je ve shodě s danými požadavky či nikoliv, je provedeno až v následné etapě nezávislým certifikačním orgánem. Ten na základě zkušebního protokolu a dalších potřebných podkladů (technická dokumentace, výkresy, návody k použití, protokoly z dalších zkušeben atd.) rozhodne, zda je možné na výrobek udělit certifikát. Výrobky, které splní dané požadavky, obdrží Certifikát, na jehož základě může jeho držitel (výrobce, prodejce) vydávat Prohlášení o shodě. Tyto výrobky mohou být využívány při činnosti jednotek HZS. Celý průběh posuzování shody je svázán přísnými pravidly. Posouzení shody může provádět pouze instituce, která má zavedený systém kvality a je pro tuto činnost řádně akreditována národním akreditačním úřadem. V případě ČR se jedná o Český institut pro akreditaci (ČIA). TÚPO je zároveň jmenováno Úřadem pro technickou normalizaci, metrologii a zkušebnictví (ÚNMZ) pro činnosti v oblasti posuzování požární techniky Autorizovanou osobou (AO č. 221) a současně působí jako Notifikovaná osoba v rámci EU. Činnost akreditovaných subjektů a Autorizovaných osob je podrobována pravidelným kontrolám ze strany ČIA, resp. ÚNMZ. Tato kontrola je prováděna formou každoročních dozorových akcí. Obdobně mají certifikační orgány povinnost provádět pravidelnou kontrolu (většinou 1x ročně) u držitele certifikátu u výrobků, u kterých je to určeno. Finanční náklady procesu certifikace, včetně nákladů za následné dozory, nese vždy žadatel. Certifikát zůstává majetkem certifikačního orgánu, který jej Ostrava 8. - 9. září 2010


může odejmout a zrušit v případě, že zjistí porušení daných pravidel držitelem certifikátu. Na druhou stranu pracovníci certifikačního orgánu a ostatní účastníci procesu certifikace jsou povinni zachovávat důvěrnost informací získaných v procesu certifikace. Informace o daném výrobku nebo o výsledcích dosažených v průběhu certifikačního procesu lze třetí osobě poskytnout pouze na základě souhlasu příslušného žadatele o certifikaci. V současnosti má žadatel o posouzení shody možnost obrátit se kterýkoliv řádně akreditovaný subjekt pro příslušnou oblast činnosti v ČR i v zahraničí, a může požádat buď o kompletní certifikaci, popřípadě o provedení části zkoušek. Pokud je podklady ze zahraničního subjektu řádně doloženo (zkušební protokoly, certifikáty apod.), že posuzovaný výrobek byl posuzován a zkoušen podle stejných kritérií jako v ČR, měly by být výstupy z tohoto posouzení uznány i v ČR. Odlišná situace je u výrobků, pro které existují specifické národní normy a předpisy. V těchto případech je nutné postupovat především podle těchto předpisů. Jako příklad lze uvést zásahové požární automobily, kde se posouzení řídí především NV č.35/2007 Sb., ve znění změny č.53/2010 Sb. Při certifikace výrobků, pro které neexistují žádné technické normy a předpisy, je nutno nejdříve vytvořit technické požadavky například na základě vlastností výrobku deklarovaných výrobcem nebo na základě požadavků uživatele. I zde jsou důležitá především hlediska bezpečnosti a funkčnosti.

Problémy vznikající při posuzování výrobků, vznikající nepochopením zásad certifikace Pracovníci Certifikačního orgánu se často při své práci setkávají s mylným pochopením principů činnosti COV. Základním omylem je domněnka části žadatelů, že výrobku musí být certifikát udělen, zvláště pokud došlo již k zaplacení zkoušek a posouzení. Pokud jsou u výrobku konstatovány neshody s danými požadavky, certifikační orgán nemůže a přímo nesmí certifikát udělit do té doby, než budou neshody odstraněny. Jedním z častých jevů je podání žádosti o posouzení výrobku až v době, kdy je výrobek již zakoupen pro potřeby hasičů. Následně pak vznikají nepříjemnosti v případě, že již zakoupený a případně dokonce do služby zařazený výrobek nevyhoví některým z daných požadavků a nemůže mu buď být udělen certifikát vůbec a nebo až po průtazích způsobených odstraňováním zjištěných nedostatků. Dalším nešvarem ze strany žadatelů je dokládání nedostatečných podkladů a v dlouhých termínech, často až po několikáté urgenci. Skladba certifikovaných výrobků Pro informaci je v připojené tabulce a grafu uveden počet certifikátů vydaných v Technickém ústavu PO v období od roku 2005 až do 31.3.2010 Armatury

36

Hadicové a hydrantové systémy

16

Problematika certifikace speciální nebo atypické požární techniky

Hasiva

31

Hydraulická vyprošťovací zařízení

0

V případě speciální a atypické požární techniky se bude jednat z hlediska posouzení shody o složitou záležitost. Jako příklad lze uvést námět z poslední doby. Jedná se o možnost certifikace požárního vlaku. Ten je nutné chápat jako systém, ve kterém požární prvky tvoří pouze jednu část z řady dalších. Nemalou úlohu zde bude jistě hrát posouzení vlaku z hlediska železničních předpisů příslušnými institucemi, které se touto problematikou zabývají.

Požární automobily

141

Proudnice

14

Hasicí přístroje pojízdné

4

Prvním krokem před zahájením vlastního procesu posouzení shody musí být specifikování vlastností a parametrů, které jsou od systému vyžadovány. V návaznosti na to bude určeno příslušenství, kterým bude vybaven. Toto musí provést budoucí uživatel ve spolupráci s výrobcem a dalšími dotčenými institucemi. Teprve až budou vyjasněné tyto záležitosti a bude zpracována detailní technická specifikace, je možné přistoupit k vypracování podkladů pro certifikaci. Nejdříve budou určeny normy a předpisy podle kterých bude daný systém (např. požární vlak) posuzován. Následuje vypracování technických požadavků pro posouzení shody, určení druhu a rozsahu zkoušek, které budou prováděny a institucí, které jsou schopny je provést. Budou stanoveny podklady a dokumentace, které bude nutno pro posouzení doložit a v neposlední řadě bude též kalkulována celková cena za certifikaci.

Hydranty

0

Osobní ochranné pomůcky - zásahové oděvy

2

V příslušenství vlaku bude celá řada prostředků požární ochrany, které podléhají samostatně povinné certifikaci. Je proto nutné přistupovat ke každému takovému prostředku zvláště. To znamená, že každý jednotlivý použitý věcný prostředek požární ochrany (resp.typ) bude nutno prokázat vlastním certifikátem či prohlášením o shodě. Pokud takový výrobek dosud certifikován nebyl, musí i u něj nejdříve proběhnout celý proces posouzení shody se všemi náležitostmi. Teprve po splnění výše uvedených podmínek je možné provést komplexní posouzení. Obdobně složitá situace byla i dalších dvou případů, které však na rozdíl od předchozího byly již realizovány. V prvním případě se jedná se o posuzování hasicího zařízení, jehož základem je čerpadlo Tohatsu, do helikoptéry. V druhém případě se jednalo o posuzování vysokotlakého hasicího (a řezacího) zařízení Cobra ze Švédska.


Záchr.zař. pro nouzový únik z výšek

0

Žebříky přenosné

8

Hadice

29

Požární čerpadla

5

Vysokotlaká hasicí zařízení

0

Zvedací vaky

1 (ucelená řada)

160 140 120 100 80 60 40 20 0 2005 aå 31.5.2010 Armatury

Hadicové a hydrantové systémy

Hasiva

Hydraulická vyprošĢovací zaĜízení

Poåární automobily

Proudnice

Záchranná zaĜízení pro nouzový únik z výšek

äebĜíky pĜenosné

Hadice

Hasicí pĜístroje pojízdné

Hydranty

Osobní ochranné pomĤcky (zásahové odČvy)

Poåární þerpadla

Vysokotlaká hasicí zaĜízení

Zvedací vaky

Jak je z výše uvedeného patrné, dominantní skupinu mezi certifikovanými výrobky tvoří zásahové požární automobily. Jedná se především o cisternové automobilové stříkačky. AO 221 ale provádí certifikaci i všech ostatních kategorií zásahových požárních automobilů, jako jsou dopravní automobily, technické 297


automobily, automobilové žebříky, rychlé zásahové automobily, požární kontejnerové nosiče, kombinované hasicí automobily, práškové hasicí automobily, velitelské automobily a další. Významnou skupinou v rámci prováděného posuzování a certifikace je skupina zahrnující požární armatury. Z výrobků, které lze zahrnout mezi armatury, jsou certifikovány rozvaděče, požární pevné a hadicové spojky, přiměšovače, přechodové armatury, víčka, kulové ventily a řada jiných. Poměrně velký zájem ze strany výrobců je o posouzení požárních hadic, a to jak hadic tlakových, určených pro zásahovou činnost požárních jednotek, tak i hadic, používaných do stabilních hadicových a hydrantových systémů, a to jak v provedení tvarově stálém, tak i zploštitelném. Hadicové systémy s tvarově stálou hadicí a hydrantové systémy se zploštitelnou hadicí jsou jediné výrobky certifikované v AO 221, které spadají do kategorie stavebních výrobků.

Nezanedbatelné jsou i ostatní výrobky, podrobované posouzení. Lze uvést proudnice pro hadicové systémy, pěnotvorné, kombinované a vysokotlaké proudnice, přenosné žebříky pro hasiče, požární čerpadla a pojízdné hasicí přístroje. Mezi hasivy, která byla v AO 221 posuzována a certifikována, jsou hasiva plynná, prášková, různé druhy pěnidel, ale také smáčedla. Další certifikační subjekty pro výrobky z oblasti PO v ČR V oblasti posuzování shody výrobků souvisejících s požární ochrannou kromě Certifikačního orgánu v TÚPO částečně působí např. PAVUS Praha (stavební výrobky, hasiva, hadice, stabilní hasicí zařízení), TZUS Praha (stavební výrobky), SZÚ Brno (hasicí přístroje), VÚBP Praha (přilby a OOP), VVUÚ Ostrava (dýchací přístroje), VTÚPV Vyškov (automobily-naklápění), ITC Zlín (ochranné oděvy a boty) a další.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM CBRN - Jaderné zbraně a radiologické materiály EDICE SPBI SPEKTRUM

53.


JIěÍ MATOUŠEK JAN ÖSTERREICHER PETR LINHART

Jiří Matoušek, Jan Österreicher, Petr Linhart Kniha pojednává o vývoji, hlavních typech jaderných zbraní, jejich ničivých účincích a principech technické a zdravotnické ochrany proti nim. Charakterizuje hlavní formy a metody potenciálního jaderného a radiologického terorismu. Na základě podrobné analýzy přijatých mezinárodních dohod seznamuje s výsledky regulace jaderného zbrojení a úsilím za jaderné odzbrojení.

cena 150 Kč

CBRN JADERNÉ ZBRANċ A RADIOLOGICKÉ MATERIÁLY

EDICE SPBI SPEKTRUM

XII.


DANA PROCHÁZKOVÁ

SEISMICKÉ INŽENÝRSTVÍ NA PRAHU TěETÍHO TISÍCILETÍ

298

Seismické inženýrstvé na prahu třetího tisíciletí Dana Procházková Posláním publikace je poskytnout: -základní informace o zemětřeseních a o jejich dopadech, -přehled opatření (včetně občanských), která vedou ke zmírnění dopadů zemětřesení, -ucelený přehled o problematice seismického inženýrství, -odkazy na odbornou literaturu, ve které lze získat detailní údaje a poznatky. Obsahuje CD.




Využití Ramanovy spektroskopie pro studium reálných zkratovaných Cu vzorků The utilization of Raman spectroscopy to study real short-circuit copper samples Ing. Ondřej Suchý

mědi (a nejen pro oxidy) přehledně uveřejnil ve své práci Gediminas [1]. V tabulce [1] je i uveřejněn zdroj získání těchto frekvencí - R znamená pomocí Ramanovy spektroskopie, RR pak pomocí resonanční Ramanovy spektroskopie. Zkratky uvedené s hodnotou frekvence pak popisují typ vyskytujícího se pásu. S znamená anglicky strong a tedy tento pás se vyznačuje výrazným píkem o velké intenzitě. M (z anglického slova medium) značí pás středních intenzit; w (ze slova weak = slabý) pak pás o nízké intenzitě, br (ze slova broad = široký) označuje pás široký.

Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany [email protected], [email protected] Abstrakt Článek stručně seznamuje s: - Ramanovou spektroskopií - Studiem Cu nátavů Ramanovou spektroskopií

Tabulka 1 Tabulka vibračních frekvencí oxidů mědi [1]

- Parametry měření výbrusů Cu vodičů - Výbrusy Cu vodičů, u kterých bylo eutektikum pozorováno - Výbrusy Cu vodičů, u kterých nebylo eutektikum pozorováno

Sloučenina

Forma

Technika

Cu2O

práškový

RR

tenký film

RR

154 s

218 s

anodický film

RR

145 s

214 s

krystal

R

práškový

R

- Měřením reálného nezataveného vzorku Klíčová slova Ramanova spektroskopie, Cu2O, eutektikum zkratové nátavy, Cu vodiče, obětní a příčinné kuličky.

Cu-Cu2O,

Abstract The article briefly introduces: - Raman spectroscopy - Studies of copper beat using Raman spectroscopy - The parameters of measurement of cuts copper wires - Cross-section of copper wires, where eutectic was observed - Cross-section of copper wires, where eutectic was not observed - Measuring of the real sample (not prepared) Key words Raman spectroscopy, Cu2O, eutectic Cu-Cu2O, short-circuit samples, copper wires, cause and victim beads. Úvod Ramanova spektroskopie je analytická spektroskopická metoda využívající metody Ramanova jevu. Pro získání Ramanského spektra se používá laser. Při Ramanově efektu, který získáme vybuzením pomocí laseru, dochází k neelastickému rozptylu, tj. elektron se vrací na jinou kvantovou hladinu, než z které byl původně vyražen. Tento efekt nám poskytuje potřebná Ramanská spektra. Výhody Ramanovy spektroskopie: • Rychlá příprava vzorků • Možnost rychlého měření vzorků • Efektivní měření vodných roztoků Mezi nevýhody Ramanovy spektroskopie patří: • Fluorescence • Možnost tepelné degradace měřeného vzorku 1) Studium Cu nátavů Ramanovou spektroskopií Studium Cu nátavů pomocí Ramanovy spektroskopie lze v zásadě rozdělit na dvě oblasti studia:

CuO

Frekvence 297 w, 411 m

492 m

633 s, 786 w

515 w

635 s, br 644 s

220 250 w

300 s

347 w

635 m

2) Druhá oblast se opírá o studium tvorby grafitického uhlíku na povrchu měděného vodiče. Problematikou se zabýval LEE [2, 3]. Určoval složení uhlíkatých vměstků ve struktuře mědi. Studoval nátavy obsahující uhlíkaté vměstky Ramanovou spektroskopií z důvodu rozlišení mezi amorfním a grafitickým uhlíkem. Toto rozlišení může být provedeno na základě Ramanových spekter, protože amorfní uhlík má široký pás v oblasti (1350 1360 cm-1), zatímco grafitický uhlík má ostrý pás při 1580 cm-1. Připravil „příčinné“ a „obětní“ kuličky v laboratoři a zjistil, že 100 % „příčinných“ kuliček vždy obsahuje amorfní uhlík, ale pouze 27 % ze šedesáti vzorků obsahuje též grafitický uhlík. Ve všech dvaceti zkoumaných „obětních“ kuličkách byl detekován amorfní uhlík, ale v žádné z nich nebyl nalezen grafitický uhlík. Dále bylo zkoumáno osm nátavů ze skutečných požárů, kde byl typ kuliček určen jiným způsobem. Grafitický uhlík byl nalezen ve třech z pěti „příčinných“ kuliček. Autoři předpokládají, že grafitický uhlík pochází z PVC izolace vodiče, která se dostane dovnitř kuličky. Vzniká uvnitř pouze pokud je postup vzniku „příčinné“ kuličky takový, že PVC izolace je pomalu spálena v důsledku elektrické závady před tím, než vznikne elektrický oblouk. U „obětních“ i u „příčinných“ kuliček, kde závada vede rychle k el. oblouku, není dostatek času potřebného pro vznik grafitického uhlíku. V tomto případě se jedná o typ „ příčinných“ kuliček, které vznikly v důsledku velkého a rychlého přetížení zkratu a následném roztavení izolace a vodiče. Tato metoda má spíše nízkou pravděpodobnost, pouze cca (27 - 60 %) kuliček je identifikováno jako „příčinné“ kuličky. Tento článek se zaměřuje na oxidické vrstvy Cu vodičů. Problematikou se zabývá TÚPO-OVV v rámci řešení DVÚ č. 6 „ Laboratorní metody pro zkoumání vlivu prostředí (teploty, obsahu O2) na markanty el. Zkratů a přechodových odporů u Cu a Al vodičů“ výzkumného projektu č. VD20062010A07 [4]

1) První z nich se opírá o studium oxidu mědi vytvořených na Cu vodiči během zkratu. Přehled vibračních frekvení pro oxidy Ostrava 8. - 9. září 2010

299


1.1 Parametry měření výbrusů Cu vodičů Zakoupení Ramanových spektrometrů koncem roku 2008 umožnilo nový způsob studia Cu vodičů v Technickém ústavu požární ochrany (TÚPO). Do této doby byl totiž pro studium Cu vodičů v TÚPO využíván výhradně metalografický mikroskop. V průběhu roku 2009 se začal pro studium výbrusů kromě metalografického mikroskopu využívat především disperzní Ramanův spektrometr Almega XR (viz obr. 1). Na 24 připravených vzorcích byla provedena rozsáhlá studie pomocí Ramanovy spektroskopie [5]. Každý z 24 vzorků byl analyzován množstvím měření, která lze nelze reprodukovat v plném rozsahu, a proto jsou pro účely tohoto článku vybrány pouze 2 reprezentativní skupiny:

16, 32. Druhým parametrem, u kterého byl testován vliv na kvalitu spekter, byla velikost pinhole - měřeno bylo při cloně kruhového průřezu o velikosti 25 μm, 50 μm i 100 μm. Na obrázku č. 3 je vlevo dole snímek měřené oblasti Ramanovým mikroskopem. Oblast zahrnovala 10 x 18 měřicích bodů s dílčím krokem 10 μm jak ve směru osy x, tak y. Snímek je pořízen Ramanovým mikroskopem při 20-ti násobném zvětšení v negativním poli (dark field) Pro získání spekter byl v tomto případě zvolen počet pulzů 32 a clona o průměru 100 μm.

1) Vzorky 7-24 reprezentující skupinu, u které bylo metalograf. mikroskopem pozorováno eutektikum Cu-Cu2O 2) Vzorky 4-24 reprezentující skupinu, u které nebylo metalograf. mikroskopem pozorováno eutektikum Cu-Cu2O

- Jednotlivá měření se lišila počtem pulzů (scanů), ale doba trvání jednoho pulzu byla nastavena na 1 sekundu pro všechna měření. Pro všechna měření byla použita clona kruhového průměru lišící se velikostí, nejčastější pak byla měření při velikosti clony 25 μm.

Obr. 2 Snímek metalografickým mikroskopem Cu výbrusu v normálním (vlevo) a polarizovaném světle (vpravo) 500

300 200

- Většina vzorků pak byla analyzována technikou mapování buď lineární (jehož principem je měření množiny bodů mající pevně nastavený krok vzdálenosti v jedné ose) nebo plošný (nastavené kroky jsou ve směru osy x i y). - Pro měření byla většinou vybrána mřížka s vysokým rozlišením - většina měření se pak prováděla v spektrálním rozsahu 100 cm-1 až 1298 cm-1.

Eutektikum Cu-Cu2O I

400 Int

Pro téměř všechna měření byl vybrán výkonnější zelený laser o vlnové délce 532 nm a nastaveny stejné parametry měření

100 500

Eutektikum Cu-Cu2O II

Int

400 300 200 100 1200

1000

800 600 Raman shift (cm-1)

400

200

Obr. 3 Snímek Cu výbrusu 7-24 pod Ramanovým mikroskopem (vlevo) a spektra vybraných bodů (vpravo) Na dalším obrázku (obr. 4) je 2D-profil odpovídající spektru intenzit při Ramanově posuvu 218 cm-1. Vlevo je identický snímek jako v obrázku 14, vpravo pak nahrazení měřené oblasti mapou intenzit. Oblasti červené barvy jsou místa s největší intenzitou, oblasti modré s nejnižší intenzitou (viz barevné rozmezí viditelné na obrázku dole). V tomto případě barevné přechody intenzit korespondují i s fyzickým vzhledem vzorku. Nejintenzivnější pásy Cu2O se vyskytují na rozhraní eutektika (sytě červená barva) a vodiče (hnědá barva). Se vzrůstající vzdáleností od vodiče intenzita pásů klesá. Výjimkou je levý dolní roh (na mapě znázorněn červenou barvou), který odpovídá oblastem s nejvyšší Ramanovou intenzitou při zvoleném Ramanově posuvu 218 cm-1. V tomto případě se ale jedná spíše o fluorescenci.

Obr. č. 1 Disperzní Ramanův spektrometr Almega XR 1.2 Výbrusy, u kterých bylo eutektikum Cu-Cu2O pozorováno Při přípravě zkratu vzorku č. 7-24 došlo k úplnému odstranění izolace z vodiče o průřezu 1,5 mm2. Vodičem protékal proud 150 A/50 Hz po dobu 11 s. Při zkoušce došlo k úplnému přetavení vodiče. Metalografickým mikroskopem pak byla na povrchu pozorována kompaktní vrstva eutektika Cu-Cu2O obsahující velké množství eutektika (viz. obr. 2). U tohoto vzorku bylo provedeno větší počet měření (cca 7), při čemž některé byly měřeny ze stejné oblasti, ale za různých podmínek. V tomto případě byla bez problémů prokázaná přítomnost eutektika Cu-Cu2O na vícero mapách. Pro všechna měření byl zvolen stejný výkon laseru - 100 % a ve všech případech byl pro měření použit zelený laser. Rovněž rozlišení bylo ve všech měřeních vysoké se spektrálním rozsahem 100 cm-1 až 1298 cm-1. Co se však lišilo byl počet pulzů - při jednotlivých měřeních byl 8, 300

100

200

300

400

500

600

700

Obr. 4 2-D profil intenzit překrývající měřenou oblast 1.3 Výbrusy, u kterých nebylo eutektikum Cu-Cu2O pozorováno Vzorek číslo 4-24 byl připraven tak, že vodičem prochází proud 40 A/mm2/50 Hz po dobu 30 s bez jističe. Drát měl průřezu 1,5 mm2. Metalografickým mikroskopem nebylo u vzorku č. 4-24 eutektikum Cu-Cu2O pozorováno (viz obr. 5)



laseru. Byla použita mřížky s vysokým rozlišením ve spektrálním rozsahu 100 cm-1 až 1298 cm-1 a vysokým počtem pulzů - 64.

Na obrázku 8 je porovnání spekter reálného vzorku (červené spektrum), eutektika (modré spektrum) a korozních produktů (zelené sp.). I pouhým okem je možné pozorovat podobnost spektra reálného vzorku a spektra eutektika Cu-Cu2O. Lze se proto právem domnívat, že tento vzorek mohl vzniknout v podmínkách bohatých na kyslík.

Obr. 5 Snímek metalografickým mikroskopem Cu výbrusu v normálním (vlevo) a polarizovaném světle (vpravo)

180

V tomto případě byly nejprve provedeny tři analýzy se 40 % výkonem laseru 532 nm, s mřížkou s nízkým rozlišením v celém spektrálním rozsahu (98 až 4247) cm-1 a s nízkým počtem pulzů (2). Později byla tato série doplněna dalším měřením s jinými parametry: 100 % výkon laseru, mřížka s vysokým rozlišením ve spektrálním rozsahu 100 cm-1 až 1298 cm-1 a vysokým počtem pulzů (32). V prvních třech mapách nebyla přítomnost eutektika prokázána, ale u vzorků se vyskytovaly tmavohnědé skvrny, u kterých bylo podezření na oxid měďný. Abychom získali kvalitnější spektrum byl spektrální rozsah snížen tak, aby pokrýval celou oblast oxidu měďného a zároveň zvýšen počet pulzů vedoucí ke snížení spektrálního šumu. Na obrázku 6 lze vidět video snímek z Ramanova mikroskopu při 20-ti násobném zvětšení ve světlém poli (bright field) - „normální“ světlo a spektra jak z povrchu měděného vodiče (červené spektrum), tak i z tmavé skvrny (modré spektrum). K této mapě je ještě dlužno dodat, že i některé měřené body mimo viditelné hnědé skvrny obsahovaly částečně také oxid měďný, zřejmě z důvodu množství drobně rozesetých drobných skvrnek. Mapování bylo prováděno s dílčím krokem 5 μm.

140 Int

160

120 100 80 60 40 800

600

400

200

cm-1

Obr. 8 Porovnání spekter reálného vzorku (červené spektrum), spektra z oblasti eutektika (modré spektrum) a z oblasti korozních produktů mědi (zelené spektrum) Tento vzorek je však pouze příkladem toho, jakou cestou se bude na téma studia Cu vodičů ubírat další výzkum. Aby se daly vzorky reálně posuzovat, budeme muset provést relevantní množství analýz reálných vzorků s cílemé nalézt kritérium k identifikaci eutektika Cu-Cu2O. Toto kritérium je totiž nutné, aby došlo k jednoznačnému rozlišení mezi eutektikem Cu-Cu2O a korozními produkty Cu2O, které se mohou na vodiči vytvořit. Zatím se zdá nadějné porovnávání plochy pásů při 154 a 218 cm-1. Určitý poměr by mohl nasvědčovat přítomnosti eutektika. Tímto výzkumem se budem zabývat v průběhu zbytku roku 2010.

300 Spektrum tmavé skvrny

Int

200

100 0 300 Spektrum "cisteho" Cu vodice

Int

200

Závěr

100 0 800

600

400

200

Raman shift (cm-1)

Obr. 6 Snímek Cu výbrusu 4-24 pod Ramanovým mikroskopem (vlevo) a spektra vybraných bodů (vpravo) 1.4 Reálný vzorek

Studiem Cu-nátavů bylo prokázáno, že lze rozlišit eutektikum Cu-Cu2O a korozní produkty, které se mohou na vodiči vytvořit.

Protože studium zkratovaných Cu výbrusů pomocí metalografického mikroskopu vyžaduje nevratné zatavení vzorku do pryskyřice, které je navíc časově náročné, je zde vize studia nezatavených vodičů přímo Ramanovou spektroskopií.

Pro objektivní posouzení a vyhodnocení reálných vzorků je však potřeba ještě najít objektivní kritérium (např. poměr pásů), které by jednoznačně rozlišilo mezi korozními produkty a eutektikem. Pomocí tohoto kritéria by se pak posuzovaly i reálné vzorky. Nalezení tohoto kritéria a studium reálných vzorků je pak předmětem dalšího zkoumání Cu vodičů v Technickém ústavu požární ochrany.

120 110 100 90 Int

Ve všech 24 případech došlo ke shodě s metalografickým mikroskopem, tj. kde bylo mikroskopem pozorováno eutektikum Cu-Cu2O, bylo pozorováno eutektikum i pomocí Ramanovy spektroskopie a tam kde pozorováno eutektikum mikroskopem nebylo, nebylo zjištěno eutektikum ani pomocí Ramanovy spektroskopie.

80 70

Zkoumány budou též zkratové nátavy na Al vodičích.

60

Literatura

50 800

600

400

200

Obr. 7 Snímek reálného vzorku pod Ramanovým mikroskopem (vlevo) a spektra (vpravo)

[1] Gediminas Niaura.: Surface-enhances Raman spectroscopic observation of two kinds of adsorbed OH- ions at copper electrode, Institute of Chemistry, Goštauto 9, LT2600 Vilnius, Lithuania.

Na obrázku 7 vpravo je vidět spektrum změřeného reálného vzorku. Vzorek byl měřen lineární technikou mapování s dílčím krokem 10 μm (plošné mapování u reálného vzorku není vhodné především z důvodu nerovnosti povrchu vzorku). Pro vlastní měření byl vybrán zelený laser o vlnové délce 532 nm a 100 % výkonu

[2] Lee, E., Ohtani, H., Matsubara, Y., Seki, T., Hasegawa, H. Imada, S.: Study on Discrimination between Primary and Secondary Molten Marks, pp. 209-212 in Proc. 1st Conf. Assn. Korean-Jpanese Safety Engineering Society, korean Institute for Industrial Safety (1999).

cm-1


301


[3] Lee, E.-P., Ohtani, H., Matsubara, Y., Seki, T., Hasegawa, H. Imada, and Yashiro, I.: Study on Primary and Secondary Molten Marks Using Carbonized Residue, Fire Safety J. 37, 353-368 (2002).

[5] Zpráva o výsledcích řešení DVÚ č. 6 „ Laboratorní metody pro zkoumání vlivu prostředí (teploty, obsahu O2) na markanty el. Zkratů a přechodových odporů u Cu a Al vodičů“ za r. 2009. Praha: MV-GŘ HZS ČR, TÚPO, 2009.

[4] Výzkumný projekt TÚPO č. VD20062010A07 “Zjišťování příčin vzniku požáru a hodnocení nebezpečnosti účinků požáru”.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Základy hydromechaniky a zásobování hasivy

54.

EDICE SPBI SPEKTRUM


MARIAN BOJKO MILADA KOZUBKOVÁ JANA RAUTOVÁ

ZÁKLADY HYDROMECHANIKY A ZÁSOBOVÁNÍ HASIVY Y

Yp pracovní bod

K

Qv [m3/s]

Marian Bajko, Milada Kozubová, Jana Rautová Publikace se zabývá základy hydromechaniky a jejími aplikacemi do specializovaného studia při výpočtů potrubí a potrubních sítí, vypouštěcích prvků (jako jsou proudnice a trysky) a čerpací techniky. Právě tyto aspekty chce autorský kolektiv zohlednit a seznámit tak čtenáře s aplikací do požární problematiky. Základy hydromechaniky a měřicí techniky jsou rozšířeny o proudění kapalin v potrubních systémech ve stacionárním i nestacionárním stavu, teoreticky je zpracována část týkající se především čerpadel a jejich řazení. K tomu se přidružuje problematika výpustných zařízení. Poslední část je věnována globálnějšímu pohledu především na hydraulický řetězec, tj. partie obsahující teorii potřebnou k inženýrské průpravě hasiče, při čemž příprava je koncipována pro využití počítačových přístupů. Tato problematika se stále rozvíjí a začínají se zde využívat pro výsledky vědy a výzkumu v oblasti dynamiky požáru a jeho simulace.

cena 160 Kč

Požární bezpečnost staveb II - výrobní objekty EDICE SPBI SPEKTRUM

55.


ISABELA BRADÁýOVÁ

POŽÁRNÍ BEZPEýNOST STAVEB II VÝROBNÍ OBJEKTY

Isabela Bradáčová Publikace je věnována požární bezpečnosti výrobních objektů. Metodika posuzování požární bezpečnosti výrobních objektů vychází ze specifických znaků výrobních objektů, především ze statistického sledování požárů a umožňuje použít diferencovaný - jednodušší nebo podrobnější - přístup k posuzování výrobních objektů. V souvislosti s vydáváním nových evropských i českých právních a technických předpisů pro oblast navrhování, realizace a provozování staveb dochází jak k posunům požadavků na stavby, tak i k novému hodnocení stavebních konstrukcí a výrobků se zaměřením na jejich požární bezpečnost. Změny se budou dotýkat i aktivních požárně bezpečnostních zařízení. Kniha vychází ze stavu předpisů platných ke konci roku 2008.


302



Veľkorozmerové skúšky požiaru osobných motorových vozidiel Large - scale fire tests of passenger cars Ing. Jozef Svetlík, PhD. Prof. Ing. Pavel Poledňák, PhD. Fakulta špeciálneho inžinierstva Žilinskej univerzity v Žiline Ul.1.mája 32, 010 26 Žilina, Slovenská republika [email protected], [email protected] Abstrakt Článok popisuje veľkorozmerové skúšky požiaru osobných motorových vozidiel. Snaží sa priblížiť čitateľom realizáciu skúšok na voľnom priestranstve a uzatvorenom priestore. Hovorí o vstupných parametroch experimentov, meraní potrebných hodnôt a porovnaní niektorých výstupov z experimentov. Kľúčové slová

Graf 1 Požiarovosť dopravných prostriedkov a osobných a dodávkových automobilov v rokoch 2000 až 2009 [zdroj 6, úprava autor]

Požiar automobilu, štatistika požiarovosti, horenie automobilu, meranie parametrov požiaru, metodika veľkorozmerových skúšok Abstract This article describes the test fire of large passenger vehicles. It seeks to bring readers the implementation of the tests outdoors and enclosed area. It says the input parameters of experiments, measurements and values needed compared outcomes of some experiments. Key words Car fire, statistics fires, burning car, fire measurement parameters, the methodology of large trials. ÚVOD Hasičský a záchranný zbor sa každoročne podieľa na likvidácií mnohých udalostí. Jednou z nich sú i požiare v doprave. Požiarovosť na Slovenku nemá klesajúcu tendenciu. Za ostatné desaťročie sa ročná požiarovosť pohybovala od minima v roku 2001, kedy vzniklo 9 393 požiarov až po maximum v roku 2003, kedy bolo 15 189 požiarov (tab. 1).

Vykonané štatistické šetrenie bolo podkladovým materiálom pre riešenie úlohy APVV-0452-06 Požiare osobných motorových vozidiel, počítačová simulácia a ich počítačová simulácia. Zodpovedným riešiteľom úlohy je Ústav informatiky SAV, spoluriešiteľmi sú Katedra požiarneho inžinierstva FŠI ŽU a Matematický ústav SAV. Cieľom celého projektu je pomocou vykonaných experimentov sledovať priebeh a rozvoj jednotlivých fáz požiarov vybraných typov požiarov osobných motorových vozidiel a meraním zabezpečiť potrebné údaje pre programový systém umožňujúci počítačovou simuláciu požiarov osobných motorových vozidiel. Simulácia požiarov umožní overiť použitú taktiku zásahu a bude využiteľná i v rámci zisťovania príčin požiarov. Úlohou katedry je zabezpečenie a vykonanie veľkorozmerových experimentov na voľnom priestranstve i v pokusnej štôlni.

Tabuľka 1 Požiarovosť v rokoch 2000 – 2009 [ zdroj 6, úprava autor] 2000

2001

2002

2003

2004

Celkový počet požiarov

Ukazovateľ

11 432

9 393

12 181

15 189

10 118

Počet požiarov v doprave

1 028

874

1 045

1 159

985

Počet požiarov osobných a dodávkových automobilov

587

524

643

703

659

2005

2006

2007

2008

2009

Celkový počet požiarov

Ukazovateľ

11 294

10 260

14 366

11 045

11 991

Počet požiarov v doprave

1 083

1 103

1 284

1 201

1 315

Počet požiarov osobných a dodávkových automobilov

660

729

778

819

874

Graf 2 Najčastejšie technické príčiny vzniku požiarov osobných a dodávkových automobilov v rokoch 2004 až 2009 [zdroj 6, úprava autor]

POŽIAROVOSŤ V ODVETVÍ DOPRAVY V odvetví dopravy v rokoch 2000 až 2009 došlo k 11 077. Požiarov dopravných prostriedkov a pracovných strojov bolo 10 265, z toho 6 974 požiarov osobných a dodávkových automobilov (graf 1). Celkové priame škody na dopravných prostriedkoch a pracovných strojov boli 63 418 000 €, z toho priame škody na osobných a dodávkových automobiloch boli 35 614 000 € (graf 4).


V priebehu riešenia boli vykonané nasledujúce experimenty: •

experimentálny požiar vozidla AUDI 80 – simulácia požiaru s iniciáciou v motorovom priestore,

•

experimentálny požiar vozidla KIA Ceed – tri pokusy, simulácia požiaru s iniciáciou v motorovom priestore, pod prístrojovou doskou vo vnútornom priestore a v interiéry na prednom sedadle spolujazdca,

•

experimentálny požiar vozidiel BMW 318i a KIA Ceed –

303


•

•

simulácia požiaru idúceho osobného automobilu na voľnom priestranstve, jeho následné odstavenie a preskoku plameňa na vedľajší automobil (tri samostatné pokusy), experimentálny požiar vozidiel RENAULT 19 Chamade a FORD Escort CLX v uzatvorenom priestore – simulácia požiaru osobného motorového požiaru v uzatvorenom priestore s preskokom plameňa na susedné zaparkované vozidlo s iniciáciou požiaru v motorovom priestore (dva samostatné pokusy).

Pri jednotlivých experimentoch oponovaných metodík.

sa

postupovalo

podľa

ÚLOHY V RÁMCI EXPERIMENTOV Podľa celkové priestoru, kde horenie prebiehalo, je možné experimenty rozdeliť na: •

vonkajšie skúšky horenia osobných motorových vozidiel,

•

skúšky v uzatvorenom priestore.

Skúšky na vonkajšom priestranstve boli vykonané v areáli SŠPO MV SR v Žiline, ktorý spĺňal požiadavky kladené na priestor experimentu. Išlo najmä o možnosť hasenia, nehorľavý podklad, zberu požiarnych vôd pri hasení a v neposlednom rade aj povolenie úradu životného prostredia. Výber vnútorného priestoru s možnou iniciáciou fyzicky v SR nie je k dispozícii. Preto sa skúšky konali v objektoch skúšobných štôlní VVUÚ a.s., ktoré sú prispôsobené na reálne požiarne skúšky a objekt môže byť opakovane tepelne namáhaný požiarom. Jednotlivé realizované úlohy experimentov je možné rozdeliť do dvoch základných oblastí. Prvú oblasť predstavuje fáza teoretickej prípravy každého experimentu, ktorá zahŕňa najmä vypracovanie metodiky skúšky a jej posúdenie odborníkmi z praxe. Druhou oblasťou riešenia je vykonanie experimentu a najmä zvládnutie čiastkových úloh, ktoré boli predpokladom úspešného riešenia časti projektu. Išlo najmä o: -

prípravnú fázu experimentu, iniciácia požiaru a realizácia meraní, spracovanie a vyhodnotenie výsledkov merania. Prípravnú fázu predstavujú činnosti, ktoré bolo potrebné vykonať na uplatnenie metodiky skúšky v praxi. Ide o výber priestoru experimentu vzhľadom na bezpečnosť okolia, prípravu vozidla a meracích zariadení. Jednotlivé rozmiestnenie meracích zariadení bolo podľa posúdenej metodiky. Príklad možného rozmiestnenia meracích zariadení je na obrázku 1.

V našom prípade sa jednalo najmä o parametre: -

teplota vzduchu, poveternostné podmienky (najmä pri vonkajších experimentoch): - bez zrážok, - rýchlosť prúdenia vzduchu, - smer prúdenia vzduchu (vzhľadom na polohu vozidla a miesta iniciácie na vozidle). Meranie fyzikálnych vlastností a parametrov požiaru bolo prioritne upriamené na meranie teplôt v pásme horenia a jeho okolí. Rozmiestnenie jednotlivých meracích zariadení bolo vytipované vzhľadom k trom priestorom v automobile, kde môže nastať požiar. Jednotlivé metodiky experimentov počítali s týmito priestormi iniciácie: -

motorový priestor vozidla – veľké množstvo iniciačných zdrojov (elektroinštalácia, zmiešavanie paliva (dávkovanie), veľké množstvo točivých častí a pod.), - kabína vodiča – priestor charakteristický veľkým množstvom horľavých látok s vývinom veľkého množstva toxických a ďalej horľavých plynov. Zdrojom iniciácie v tomto priestore môže byť elektroinštalácia alebo neracionálne správanie sa posádky (pri fajčení, manipulácii s ohovoreným ohňom a pod), - batožinový priestor – riziko predstavuje rôznorodý horľavý materiál prepravovaný posádkou. Umiestnenie termočlánkov bolo spresnené podľa metodiky každej skúšky, pričom sa jednalo najmä o: -

1 – 2 termočlánky priamo v motorovom priestore, 1 termočlánok nad kapotou motorového priestoru, 1 termočlánok v interiéri vozidla( prístrojová doska alebo oblasť spätného zrkadla – cca 20 cm od stropu), 1 termočlánok nad vozidlom v priesečníku priečnej a pozdĺžnej osi, 1 termočlánok v strede batožinového priestoru, v prípade testovania preskoku: • 1 termočlánok v oblasti A stĺpika vozidla vo výške 80 cm, •

1 termočlánok na B stĺpiku vo výške kľučky.

Jedno z rozmiestení termočlánkov je na obrázku 1. Ako najpravdepodobnejšie miesto vzniku požiaru sme predpokladali motorový priestor automobilu. Preto sa prevažná časť experimentov zameriavala na iniciáciu v tomto priestore. Naše tvrdenie vychádzalo najmä zo skutočností: -

Obr. 1 Príklad jedného z umiestnení termočlánkov pri experimente Správne rozmiestnenie senzorov meracích zariadení predstavuje zložitý proces vplyvu prostredia pri horení na senzor v oblasti jeho presnosti merania, životnosti a správneho prenosu informácií. Nesprávne zvolenie miesta inštalácie zvyšuje chybu merania (neistotu merania). INICIÁCIA POŽIARU A REALIZÁCIA MERANÍ Druhú fázu experimentu tvorilo niekoľko nevyhnutných krokov. Išlo najmä o nameranie vonkajších podmienok prostredia, ktoré ovplyvňujú jednotlivé fázy požiaru. 304

v motorovom priestore sú nainštalované jednotlivé časti sústav automobilu (brzdová sústava, palivová sústava, elektrická sústava a pod.), - časté prevádzkové poruchy v tomto priestore, - množstvo a rozmanitosť horľavých materiálov v priestore, - nemožnosť kontrolovať priestor vizuálne a tým predĺženie fázy voľného rozvoja požiaru, - prítomnosť pohyblivých častí a súčiastok s vyššími prevádzkovými teplotami.[4] Na základe týchto predpokladov sa 3 skúšky realizovali s iniciáciou v motorovom priestore na otvorenom priestranstve a ďalšie dve v skúšobnej štôlni VVUÚ a.s. v Štramberku (Česká republika). Okrem iniciácie v motorovom priestore bola následne vykonaná aj iniciácia: • • •

v priestore prístrojovej dosky (v uzavretom a otvorenom automobile na voľnom priestranstve) sedačke spolujazdca (v uzavretom a otvorenom automobile na voľnom priestranstve), na zadnej sedačke.

Meranie jednotlivých hodnôt bolo vykonané pomocou meracieho zariadenia zloženého poväčšine z datalogeru (ústredne Ostrava 8. - 9. září 2010


na príjem dát zo snímačov), tepelných snímačov a snímačov pre dokumentáciu parametrov prostredia.

•

priebeh požiaru je značne ovplyvnený výmenou plynov v priestore horenia – hlavne v počiatočnej fáze požiaru (v uzavretom priestore dochádzalo k zhasínaniu plameňa po iniciácii a uzavretí) – najmä u z dola uzatvorených motorových priestoroch,

•

zámky kapoty z plastu, ako aj ich ovládanie nie sú vhodné prvky vozidla z pohľadu hasenia požiaru (roztavenie, prehorenie = nefunkčnosť),

•

ako prvé pri požiari sa chytia prvky vyrobené z gumy, po ktorých sa plameň dobre šíri [4],

•

ak vodič pri požiari správne zareaguje a uzavrie miesto vzniku požiaru (na nových typoch automobilov), tak nedôjde k rozšíreniu požiaru na iné časti karosérie,

•

retardéry horenia pôsobia iba do konca druhej fázy požiaru, v tretej fáze, keď už horí celý automobil, tak viac napomáhajú horeniu [3].

VÝSLEDKY Rozvoj požiaru a jednotlivé namerané hodnoty sa líšili od seba len nepatrne. Priebeh v uzatvorenom priestore při iniciácii v motorovom priestore sa oproti vonkajším experimentom značne nelíšil. Odlišnosti boli (jako to vyplýva z grafov 3 a 4) v dosiahnutýxh teplotách. Pre porovnanie v 10 minúte horenia sa teplota v motorovom priestore pohybovala na úrovni 400 ºC, pričom na vonkajšom priestranstve to bolo o 100 ºC menej. Tieto hodnoty ovplyvnili, podľa nášho názoru tieto skutočnosti: •

vozidlá v uzatvorenom priestore sú lepšie predhriate a pripravené na horenie – cirkulácia teplých splodín horneia v priestore,

•

horľavé materiály, z ktorých boli vozidlá vyrbené obsahovali rozdielny podiel retardérov, čo prispelo k posunu jednotlivých fáz rozvoja požiaru u novších vozidiel – KIA – 3 ročné vozidlá,

•

umiestnenie termočlánkov v priestore - oneskorenie nábehu teploty nameranejc na jednom termočlánku (graf4).

V grafe 3 je viditeľný náhly pokles teploty, ktorý ale nie je spôsobený vyhorením materiálu, ale začatím hasiacich prác (pokračovalo sa na vozidle iným experimentom). Graf 3 Požiar v motorovom priestore na voľnom priestranstve Graf 4 Požiar v motorovom priestore v uzatvorenom priestore

Každý vykonaný experiment bol zameraný na iné čiastkové úlohy, ktoré boli vyšpecifikované v každej metodike zvlášť. ZÁVER Pri jednotlivých experimentoch boli použité automobily, ktoré doteraz jazdia po cestách a sú využívané v doprave. Pre presné výsledky a možnosť ich ďalšieho spracovania počítačovou simuláciou sú potrebné citlivé záznamové zariadenia, ktoré umožňujú digitálny výstup výsledkov, prípadne ich transformáciu pomocou softwaru do databáz simulačných programov. Požiarne skúšky osobných motorových vozidiel a ich výsledky naznačujú, že problematika dynamiky horenia automobiloch je veľmi rozsiahla oblasť a pre ďalšie skúmanie je potrebné sa bližšie zamerať len na jednu časť, čo výrazne prispeje k spresneniu údajov a vyššej objektivite nameraných hodnôt. Príspevok tvorí jeden z výstupov projektu APVV-0532-07 „Požiare osobných motorových vozidiel, počítačová simulácia požiarov a ich experimentálne overenie“. LITERATÚRA

Vo všeobecnosti z jednotlivých experimentov (skúšok) vyplýva: •

požiar v motorovom priestore je do určitého času ohraničeným

[1] Metodika realizácie experimentov horenia motorového automobilu; APVV „POMOV“.

osobného

[2] Zápisy s vykonaných experimentov projektu APVV „POMOV“ [3] OSVALDOVÁ, L.: Retardéry horenia. Arpos, 18-19, 2005, s. 18-21, ISSN: 1335-5910. [4] POLEDŇÁK, P.: Experimentálne obverenie požiaqrov osobných motorových vozidiel. In: Ochrana pred požiarmi a záchranné služby. Zborník zo 4. medzinárodnej konferencie. FŠI ŽU v Žiline. 2.-3.6.2010. ISBN: 978-80-554-0208-6. [5] ŠIMONOVÁ, M.: Požiare osobných motorových vozidiel v uzavretých priestoroch. In: Ochrana pred požiarmi a záchranné služby. Zborník zo 4. medzinárodnej konferencie. FŠI ŽU v Žiline. 2.-3.6.2010. ISBN: 978-80-554-0208-6. požiarom – nedochádza k prenosu plameňa do kabíny vodiča, •

teploty dosahujú 800 až 1000 °C,


[6] Štatistické ročenky 2000 až 2009, Hasičský a záchranný zbor Bratislava, 2000 -2009, Bratislava.

305


Změny přístupů k řešení následků mimořádných událostí za posledních 10 let Changing the approach to deal with the consequences incidents in the last 10 years brigádní generál Ing. Miloš Svoboda1 doc. Ing. Josef Janošec, CSc.2 MV - generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR Kloknerova 26, pošt. přihr. 69, 148 01 Praha 414 2 Institut ochrany obyvatelstva GŘ HZS ČR Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdaneč [email protected], [email protected] 1

Abstrakt Změny přístupů k řešení následků mimořádných událostí jsou doloženy připomenutím soubor principiálních změn pro legislativní i praktické postavení nového bezpečnostního systému České republiky. Přijetí „krizových zákonů“ v roce 2000 legislativní přípravu ukončilo. Novým prvkem byl Integrovaný záchranný systém, jehož hlavní složkou je Hasičský záchranný sbor ČR. Dokumentování změn přístupu je založena na analýze statistických informací o praktickém použití jednotek požární ochrany, o preventivní činnosti a ochraně obyvatelstva. Nejdříve pro prokázání změn v mimořádných událostech, následně pro prokázání změn ve spolupráci jednotek PO s dalšími složkami bezpečnostního systému a konečně k prokázání nových činností HZS ČR. Klíčová slova Požární ochrana, ochrana obyvatelstva, bezpečnostní systém, mimořádná událost, statistika zásahů, prevence Abstract Changes in approaches to deal with the consequences of incidents are documented by recalling the principal set of changes to the legislative and practical status of the new security system in the Czech Republic. Adoption of „emergency laws“ in 2000 ended the legislative preparation. A new element has been integrated rescue system, whose main component is a Fire Brigade CR. Documenting changes in approach is based on analysis of statistical information on the practical use of fire brigades, the preventive activities and population protection. The earliest evidence for changes in the incident, then change to show Brigades in cooperation with other components of the security system and finally to establish new activities Fire Rescue. Key words Fire protection, population protection, security system, incidents, statistics interventions, prevention 1. Úvod XIX. ročník konference Požární ochrana se v roce 2010 orientuje na hlavní téma: Inovace přístupů k řešení následků mimořádných událostí. V roce 2010 si připomínáme 10 let od přijetí zákonů, které vytvořily nový bezpečnostní systém ČR, rozhodly o propojení požární ochrany s civilní ochranou a profesi hasičů zařadily na úroveň vojáků a policistů, tedy ozbrojených sil a ozbrojených bezpečnostních sborů. Proto vznikla myšlenka, která ukazuje na možnost porovnání systémových změn na řešení následků mimořádných událostí. 10 let je prvním kulatým výročím, kdy je možné hodnotit zejména to základní, co se podařilo v průběhu života naplnit. Koho hodnotíme? Bezpečnostní systém ČR nebo HZS ČR, nebo jednotlivé představitele, případně pocit bezpečí obyvatelstva? 306

Všechny vyjmenované subjekty můžeme hodnotit podle toho, jak se učili, jak získávali zkušenosti a hlavně co dokázali na cestě ke zdokonalení skutečné pomoci při ochraně obyvatelstva proti působení mimořádných událostí a při krizových stavech. Abychom mohli hodnotit, potřebujeme přiblížit výchozí stav před deseti lety. Po katastrofických povodních v roce 1997 nastala legislativní léčba rozpadlého bezpečnostního systému ČR a v letech 1998 až 2000 byly přijaty zákonné úpravy, které si v roce 2010 připomínáme. Jádrem fungujícího systému je Integrovaný záchranný systém, který už deset let pod taktovkou HZS ČR naplňuje potřeby ochrany obyvatelstva ČR. Připomenutí poznatků z uplynulého období je předmětem příspěvku. 2. Bezpečnostní realita před rokem 2000 Bezpečnostní realita v době rozpadu ČSFR (1992) odpovídala z velké části mezinárodní bezpečnostní situaci. Nebylo jasné, zda bude k řešení nepříznivých situací použita vojenská síla. Existující vojenské arsenály, technika a technologie studené války ukazovaly na potenciální možnost jejich zneužití v krizových stavech. Politická hladina mezinárodní bezpečnosti byla jen krátkou dobu v novém, do té doby neodzkoušeném stavu. ČR i po rozdělení ČSFR měla velmi silné ozbrojené síly, které okolní státy vnímaly jako možnou vojenskou hrozbu. Samostatná ČR se od roku 1993 pohybovala ve zvláštním způsobu zajišťování bezpečnosti občanů. Armáda byla redukována a vyrovnávala se s důsledky rozdělení federálního státu. Civilní obrana, která byla od 1. 1. 1976 zařazena do Ministerstva národní obrany, začala pociťovat nejistotu své existence. Policie ČR se připravovala na změnu svého obrazu na veřejnosti při zajišťování trvalé funkčnosti veřejného pořádku a boje s kriminalitou ve změněných společenských podmínkách. Zdravotnická záchranná služba fungovala podle místních podmínek a nebyla v takové profesionální připravenosti, jak by bylo mnohdy potřebné. Hasiči neměli stabilizovanou celostátní strukturu a směřovali svou činnost především na protipožární opatření. Od 1. 7. 1986 byl v platnosti zákon ČNR č. 133/1985 Sb., o požární ochraně. Hasičský záchranný sbor své pojmenování získal až v roce 1995 na základě zákona č. 203/1994 Sb., kterým se měnil a doplňoval zákon ČNR č. 133/1985 Sb.. Státní správa byla v rekonstrukci a zajišťování bezpečnosti a obrany státu nebylo mezi činnostmi, které jsou významně preferovány. V této situaci ani neexistovala Bezpečnostní rada státu a Ústava České republiky nezahrnovala žádná práva ani žádné povinnosti občanů k podílu na zajištění bezpečnosti. Na území ČSFR nefungoval jednotný systém, který by umožňoval koordinované využívání dostupných kapacit státu ve prospěch pružného reagování na mimořádné stavy nebo krizové situace. Praktické důsledky bezpečnostní politiky se promítaly do charakteristických období, jak například uvedl Janošec (5, 2009): •

Mrtvé období 1993 – 1997. 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, samovolně fungující bezpečnostní systém ČR prověří. Nefungovala ani dřívější Rada obrany státu.

•

Období vzpamatování 1998 – 2000. Po katastrofických povodních v roce 1997 byla přijata legislativní rozhodnutí k Ostrava 8. - 9. září 2010


zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému a o změně některých zákonů,

vytvoření bezpečnostního systému ČR. Od roku 1999 je ČR členem NATO, což se promítlo do bezpečnostního systému. Další principiální proměny prokazovaly rovněž jiné části společenského systému, které měly nějaký vztah k řešení problémů bezpečnosti.

-

zákon č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon). V garanci Ministerstva průmyslu a obchodu byl vytvořen pátý zákon č. 241/2000 Sb., o hospodářských opatřeních pro krizové stavy a o změně některých souvisejících zákonů, schválený současně s výše uvedenými předpisy se stejným termínem účinnosti.

3. Bezpečnostní systém České republiky od roku 2001 Přijetím ústavního zákona č. 110/1998 Sb., o bezpečnosti České republiky, náš stát po pěti letech své existence stanovil základní ústavní pravidla pro řešení bezpečnostní problematiky. Z nich vyplývá, že základní povinností státu je mimo jiné i ochrana životů a zdraví občanů, majetkových hodnot a životního prostředí. Základní povinnost státu je zajišťována ozbrojenými silami, ozbrojenými bezpečnostními sbory, záchrannými sbory a havarijními službami a rovněž státními orgány i orgány územních samosprávných celků, které se na zajišťování bezpečnosti podílejí způsobem a v rozsahu stanoveném zákony. V ČR souběžně probíhala reforma veřejné správy. Vznikaly kraje a byly rušeny okresní úřady. Pro řešení vojenských hrozeb byla v roce 1999 přijata série tzv. „vojenských zákonů“, tj. 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 a č. 222/1999 Sb., o zajišťování obrany České republiky.

Teprve přijetím „krizových zákonů“ byla dokončena základní legislativní rekonstrukce bezpečnostního systému ČR. Nově vznikající základní složka bezpečnostního systému ČR – Hasičský záchranný sbor ČR, měl za úkol hašení požárů, likvidaci následků mimořádných událostí, ale nově i úkoly ochrany obyvatelstva, což do té doby zajišťoval systémem Civilní ochrany v kompetenci Ministerstva obrany. Skutečným jádrem bezpečnostního systému je integrovaný záchranný systém ČR.

Z rozhodnutí vlády o převodu kompetencí ve věcech civilní ochrany z Ministerstva obrany na Ministerstvo vnitra vyplynulo, že pro fungování nového bezpečnostního systému státu, bude jádrem vznikající jednotný Integrovaný záchranný systém, který vyžadoval potřebnou právní úpravu. Garantem přípravy návrhů právních předpisů pro vznikající záchranný systém bylo Ministerstvo vnitra. Zákonodárné orgány projednaly návrhy zákonů dne 28. 6. 2000 a stanovily jejich účinnost 1. ledna 2001. Jednalo se o Obr. č. 1 Právní rámec bezpečnostního systému ČR

Živelní pohromy

Práce na vodě

Čerpání vody

Úniky nebezpečných chem. látek celkem

z toho ropné produkty

Technické havárie celkem

z toho technické havárie

technické pomoci

technologické pomoci

ostatní pomoci

jiné technické zásahy

Radiační nehody a havárie

Ostatní mimořádné události

Plané poplachy

Celkem

Tab. 1: Zásahy jednotek PO u událostí v letech 1993 – 2009. [vlastní, sestaveno podle informací z (10, s. 4 – 5) a (12, s. 3)]

Dopravní nehody

-

zákon č. 237/2000 Sb., kterým se mění zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů, zákon č. 238/2000 Sb., o Hasičském záchranném sboru České republiky a o změně některých zákonů,

Požáry

-

1993

18539

4136

x

249

1173

2366

1144

x

x

11963

1650

x

3282

x

x

5005

48363

1994

20107

6049

x

298

1206

3438

2133

x

x

15260

3268

x

2046

x

x

5189

56861

1995

17521

7557

x

339

2349

4475

3504

x

x

20271

3951

x

2175

x

x

7302

65940

1996

20489

8506

x

368

2470

4734

3895

x

x

22950

4032

x

2242

x

x

8216

74007

1997

20612

12387

x

1195

4750

3485

2633

x

x

24274

2305

x

1935

x

x

7637

78580

1998

23078

14614

x

403

1417

3469

2779

x

x

24809

1270

x

1284

x

x

7521

77865

1999

20002

16559

x

390

1795

3852

3147

x

x

26076

1634

x

1523

x

x

7884

79715

2000

20088

15388

x

529

2168

3768

3141

x

x

27699

1696

x

1922

x

0

7580

80838

2001

16421

18536

x

399

2228

4156

3596

x

x

32679

1272

x

1555

x

0

8237

85483

2002

18295

20450

13329

x

x

5639

4653

43190

19

35496

1253

6425

x

0

240

8162

109359

2003

28156

21503

1796

x

x

5883

4904

40994

25

35285

1713

3971

x

0

154

8023

106509

2004

20550

21188

1605

x

x

5550

4572

46814

26

40858

1459

4474

x

3

100

7626

103436

2005

19484

20681

2729

x

x

5630

4616

40413

37

34799

1150

4427

x

2

48

7846

96833

2006

19665

18976

5414

x

x

5809

4644

49785

844

45657

957

2327

x

4

735

8409

108797

2007

21835

21270

10044

x

x

6377

5235

48010

29

44765

1042

2174

x

0

166

8148

115850

2008

20406

20063

5599

x

x

6242

5218

42104

10

38916

770

2408

x

0

17

8194

109695

2009

19681

19004

5240

x

x

5916

4991

47412

21

44187

761

2443

x

0

10

8251

105514


307


4. Mimořádné události v zásazích jednotek požární ochrany

etnost zásahƽ jednotek PO v letech 1993 - 2000 pƎi mimoƎádných událostech

Připomínáme si 10. výročí přijetí krizových zákonů, přijetí rozhodnutí o vytvoření nového bezpečnostního systému ČR. Po celých deset let, a to bez ohledu na přípravu legislativních regulí, se nepřetržitě vyskytovaly mimořádné události, které vyžadovaly bezprostřední aktivitu zejména základních složek integrovaného záchranného systému. Téměř u všeho byli hasiči a to v celé své nové struktuře, která zahrnuje složky profesionální i dobrovolné.

120000 100000 80000 60000 40000 20000 0

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Graf 1: Četnost zásahů jednotek PO v letech 1993 – 2000 při mimořádných událostech [vlastní, vychází z tabulky č. 1]

etnost zásahƽ jednotek PO v letech 2001 - 2009 pƎi mimoƎádných událostech 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0

2001 2002 2003 2004 2005 2006

Tabulka 2 je vytvořena pro porovnání zásahů jednotek PO u událostí v letech 1993 – 2000 a 2001 – 2009. V letech 2001 – 2009, tedy za 9 let bylo hodnoceno 941 946 zásahů jednotek PO, roční průměr byl 104 608 z krajních hodnot v roce 2001 – 85 483 a v roce 2007 – 115 850. Když porovnáme údaje s předchozími 8 lety, tj. 1993 – 2000, tedy od vzniku samostatné ČR, pak průměrná roční hodnota byla 70 271, s krajními hodnotami v roce 1993 – 48 363 a v roce 2000 – 80 838. Rozdíl průměrných ročních hodnot před platností krizových zákonů a po jejich platnosti je 34 337 zásahů jednotek PO, což je nárůst o 49%.

2007 2008 2009

Graf 2: Četnost zásahů jednotek PO v letech 2001 – 2009 při mimořádných událostech [vlastní, vychází z tabulky č. 1]

29587

22376

471

2166

3698

2797

2001 – 2009

184493

181671

45756

399

2228

51202

42429

358722

1011

352642

Za rok

20499

20186

5720

5689

4714

44840

126

39182

Rozdíl prům.

+444

+9536

+3083

+1991

+1917

+18650

+17519

-1323

Rozdíl [% ] k před 2000

+2

+90

+117

308

+54

+69

+71

+81

-53

19806

21663

2476

Celkem

173302

Plané poplachy

(26190)

Ostatní mimořádné události

z toho ropné produkty

17328

(2637)


Úniky nebezpečných chem. látek celkem

3771

10650

technické pomoci

Čerpání vody

85196

20055

z toho technické havárie

Práce na vodě

160436

Za rok

Technické havárie celkem

Dopravní nehody

1993 – 2000

Živelní pohromy

Požáry

Tab. 2: Porovnání zásahů jednotek PO u událostí v letech 1993 – 2000 a 2001 – 2009. [vlastní, vychází z tabulky č. 1]

16409

56334

562169

0

2051

7042

70271

10377

28649

1555

1153

3581

jiné technické zásahy

Z informací v grafu 1 a grafu 2 vyplývá grafické porovnání, které umožňuje rychle a přehledně hodnotit změny v četnosti jednotlivých sledovaných mimořádných událostí, které byly řešeny jednotkami PO. V souhrnu je viditelná tendence k nárůstu celkového počtu zásahů před rokem 2001 a poměrná vyrovnanost po tomto roce.

Radiační nehody a havárie

Graf 3 a graf 4 vyjadřují strukturu hlavních činností jednotek PO na mimořádných událostech před a po platnosti „krizových zákonů“. Rozdíly vycházejí ze změny pojmenování, ale i ze změn četnosti výskytu jednotlivých událostí. Základní struktura zůstala zachována. Technické havárie, dopravní nehody a požáry představovaly 75% účasti jednotek PO do roku 2001 a 82% v současnosti. Poměrně vysoká hladina je u planých poplachů, jichž je více než živelních pohrom a úniků nebezpečných chemických látek.

ostatní pomoci

Při odpovědi na otázku: „Co jsou mimořádné události, jejichž následky byly řešeny?“ je výchozím podkladem statistika těchto událostí. V tabulce 1, která shrnuje zásahy jednotek PO u událostí v letech 1993 – 2009, jsou zahrnuta rovněž období z dostupných statistik před rokem 2001, aby bylo poukázáno na delší časovou řadu a rovněž na změnu sledovaného zatřídění mimořádných událostí. Požáry a dopravní nehody byly doplněny o živelní pohromy, které byly dříve hodnoceny jako práce na vodě a čerpání vody. Zůstaly úniky nebezpečných chemických látek a z toho ropné produkty. Nově byly od roku 2002 zavedeny technické havárie celkem, z toho technické havárie, zůstaly technické pomoci a technologické pomoci, nově byly zavedeny ostatní pomoci. Vedle jiných technických zásahů začaly být sledovány radiační nehody a havárie a ostatní mimořádné události. Stále jsou sledovány plané poplachy.

9

1470

72896

941476

1

184

8100

104608

+1058

+34337

+15

+49



PrƽmĢrná úēast jednotek PO na mimoƎádných událostech v letech 1993 - 2000 3%

3%

1%

technické pomoci

3%

PrƽmĢrná úēast jednotek PO na mimoƎádných událostech v letech 2001 - 2009

0%

5%

dopravní nehody

5%

31%

technické havárie celkem

0%

poǎáry

5%

poǎáry

8%

dopravní nehody

plané poplachy

10%

43%

plané poplachy

úniky nebezpeēných chem. látek celkem 19%


15%

ǎivelní pohromy úniky nebezpeēných chem. látek celkem

jiné technické zásahy 29%

ostatní mimoƎádné událosƟ

20%

práce na vodĢ ēerpání vody

radiaēní nehody a havárie

Graf 3: Průměrná účast jednotek PO na mimořádných událostech v letech 1993 – 2000 [vlastní, vychází z tabulky č. 2]

Graf 4: Průměrná účast jednotek PO na mimořádných událostech v letech 2001 – 2009 [vlastní, vychází z tabulky č. 2]

Dílčím závěrem tedy je, že za posledních 10 let proběhly významné změny v mimořádných událostech, na nichž se jednotky PO účastnily. Znamenaly nezbytnost změny schopností HZS ČR pro řešení těchto účastí a to jak v oblasti prevence, výzkumné podpory, tak při přípravě zasahujících hasičů, ale i v organizaci a zdokonalení informační podpory zásahu.

Zdravotnická záchranná služba

Obecní policie

Pohotovostní a jiné místní služby

Podniky

Obecní zastupitelstvo

Armáda ČR

Hygiena

Občanská sdružení v IZS

Ostatní

Celkem spoluprací JPO

Změny přístupů k řešení následků mimořádných událostí v období fungování nového bezpečnostního systému ČR od roku 2001 by se měly projevit rovněž ve směru plnění úkolů vyplývajících ze zákona č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému. Tento zákon neměl v historii Československa a ČR předchůdce a posledních 10 let představovalo současně prvních 10 let života a zkušeností s jeho uplatňováním. Statistické informace jsou uvedeny ve statistických ročenkách, zpracovaných HZS ČR. Byly v nich uváděny informace o spolupráci jednotek PO při zásahu v letech 1997 – 2009. Na základě přepracování publikovaných informací a dat byla vytvořena tabulka 3.

Policie ČR

5. Změny přístupů k řešení následků mimořádných událostí

Tab. 4: Porovnání spolupráce jednotek PO v letech 1997 – 2000 a 2001 – 2009. [vlastní, vychází z tabulky č. 3]

1997

31980

9792

5185

2938

3177

1631

438

185

x

3188

58514

1998

35704

11134

5372

3076

3240

987

121

101

x

3513

63248

1999

36441

12136

5944

3269

3391

1016

115

122

x

3393

65827

2000

34150

11966

6256

3105

3705

1002

176

103

x

3063

63526

2001

38008

13848

6676

3643

3500

955

128

510

x

2946

70214

2002

39664

13943

7086

3432

1956

1190

371

155

48

1197

69042

2003

48158

15675

8231

3040

1567

748

95

87

39

1127

78767

2004

45811

15740

8490

3284

1424

582

92

61

15

1056

76555

2005

47271

15692

8513

3805

1404

690

78

39

16

950

78458

2006

50388

15283

8825

3744

1135

899

130

65

24

543

81036

2007

56255

17671

10070

3965

1224

672

87

40

21

518

90523

2008

53923

17929

9792

3566

1474

593

58

26

22

520

87903

18520

9838

3661

1417

661

59

19

15

596

90236

O spolupráci před rokem 2001 byly v uvedených informačních podkladech udány hodnoty pouze za 2009 55450 4 roky, tj. 1997 – 2000. Soubor tedy nepředstavuje dlouhodobější řadu, jako je tomu v předchozí části o statistice zásahů jednotek PO. Přesto je možné poukazovat na zřejmé rozdíly za období před a po roce 2001.

Zdravotnická záchranná služba

Obecní policie

Pohotovostní a jiné místní služby

Podniky

Obecní zastupitelstvo

Armáda ČR

Hygiena

Ostatní

Celkem spoluprací JPO

1997 2000

138275

45028

22757

12388

13513

4636

850

511

13157

251115

Průměr/ rok (0)

34569

11257

5689

3097

3378

1159

213

128

3289

62779

2001 – 2009

434928

144301

77521

32140

15101

6990

1098

1002

200

9453

722734

Průměr/ rok (1)

48325

16033

8613

3571

1678

777

122

111

22

1050

80302

Rozdíl (1) – (0)

13756

4776

2924

474

-1700

-382

-91

-17

22

-2239

17523

Rozdíl [%]

+40

+42

+51

+15

-50

-33

-43

-13

-68

+30


Občanská v IZS sdružení

Policie ČR

Tab. 3: Spolupráce jednotek PO při zásahu v letech 1997 – 2009. [Sestaveno podle statistických ročenek (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)]

Hlavními spolupracujícími složkami podle praxe zasahujících jednotek PO byly: Policie ČR, Zdravotnická záchranná služba, obecní policie, pohotovostní a jiné místní služby, podniky, obecní zastupitelstvo, Armáda ČR, hygiena, občanská sdružení v IZS, ostatní. Před rokem 2002 nebyla občanská sdružení v IZS statisticky evidována. Z pohledu zákona č. 239/2000 Sb., jsou nejvýznamnější základní složky IZS a z ostatních je významná obecní policie a dále pohotovostní a jiné místní služby, které zákon samostatně nevyjmenovává. Spolupráce s armádou, hygienou a občanskými sdruženími je málo četná. Tabulka 4 byla vytvořena z tabulky 3 kalkulací souhrnných hodnot a průměrů za rok před rokem 2001 (0) a po něm (1). Součinnost jednotek PO při zásahu se spolupracujícími složkami se zvýšila o 30%, tj. průměrná četnost spolupráce vzrostla z 62 779 z krajních hodnot 58 514 v roce 1997 a 65 827 v roce 1999 na 80 302 ročně z krajních hodnot 69 042 v roce 2002 a 90 523 v roce 2007. Tabulka odhaluje výraznou změnu spolupráce po roce 2001. S policií ČR se průměrná roční spolupráce zvýšila o 40%, tj z 34 569 na 309


48 325. Se zdravotnickou záchrannou službou vzrostla o 42% z 11 257 na 16 033, s obecní policií o 51% z 5 689 na 8 613, s pohotovostními a jinými místními službami o 15% z 3 097 na 3 571. Výrazný pokles byl zaznamenán u podniků o 50%, s obecním zastupitelstvem, armádou, hygienou i ostatními složkami. Graf 5 a graf 6 jsou umístěny nad sebou, aby umožnily grafické porovnání četnosti spolupráce s jednotlivými složkami. Velmi zřetelné jsou jednak tendence jak u Policie, tak v souhrnu, ale současně je viditelný kvantitativní rozdíl ve spolupráci jednotek PO s Policií ČR i zdravotnickou záchrannou službou po roce 2001. Spolupráce jednotek PO pƎi zásahu v letech 1997 - 2000

0%

1%

0% 2%

0%

PrƽmĢrná roēní spolupráce jednotek PO pƎi zásahu v letech 2000 - 2009 1% Policie R Zdravotnická záchranná sluǎba

5%

Obecní policie

11%

Pohotovostní a jiné místní sluǎby Podniky Obecní zastupitelstvo 20%

60%

Armáda R Hygiena Obēanská sdruǎení v IZS

100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

1997 1998 1999 2000 1997 1998 1999 2000

Graf 5: Spolupráce jednotek PO při zásahu v letech 1997 - 2000 [vlastní, vychází z tabulky č. 3] Spolupráce jednotek PO pƎi zásahu v letech 2001 - 2009 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Graf 6: Četnost zásahů jednotek PO v letech 1993 – 2000 při mimořádných událostech [vlastní, vychází z tabulky č. 3] Graf 7 a graf 8 vyjadřují průměrnou roční spolupráci jednotek PO při zásahu před a po platnosti „krizových zákonů“. Rozdíly vycházejí ze změn průměrných ročních spoluprací. Procenta uvedená v koláčovém grafu jsou relativní vzhledem ke všem spolupracím za průměrný rok. Základní struktura součinnostních složek je zachována. Policie ČR, zdravotnická záchranná služba, obecní policie a pohotovostní a jiné místní služby představovaly 87% součinnosti jednotek PO do roku 2001 a 96% v současnosti.

0% 2%

PrƽmĢrná roēní spolupráce jednotek PO pƎi zásahu v letech 1997 - 2000 0% Policie R

5%

Zdravotnická záchranná sluǎba

6%

Obecní policie

5%

Pohotovostní a jiné místní sluǎby 9%

Podniky 55%

Obecní zastupitelstvo Armáda R

18%

Hygiena Obēanská sdruǎení v IZS

Dílčím závěrem tedy je, že v uplynulých letech od platnosti „krizových zákonů“ proběhly rovněž významné změny ve spolupráci jednotek PO při zásazích. Tyto změny se promítly jednak do zkvalitnění spolupráce s již jmenovanými složkami, ale současně do potřeb zdokonalení poznatků o činnosti těchto složek a zkvalitnění součinnostních cvičení, která by tyto procesy měla zdokonalit. Nový bezpečnostní systém přinesl změny do organizace a průběhu řešení následků mimořádných událostí. HZS ČR se stal nejvýznamnějším koordinátorem a účastníkem na řešení důsledků mimořádných událostí v ČR. 6. Změny přístupů k prevenci mimořádných událostí

2001

0%

Ostatní

Graf 8: Průměrná roční spolupráce jednotek PO při zásahu v letech 2000 – 2009 [vlastní, vychází z tabulky č. 4]

Významné byly rovněž změny, které se promítly do preventivní činnosti. V tabulce 5 je uveden přehled vybraných činností, z nějž vyplývá, že existovaly činnosti, které na sebe navazovaly, ale měly zřejmě jiný obsah (posouzení požárního nebezpečí). Kontinuitu představují kontrolní akce, správní rozhodnutí a stavební prevence. Vznikla však nová působnost a nová odpovědnost, která se stala novou náplní v činnosti HZS ČR. Některé činnosti a sledované statistické hodnoty byly v praktické činnosti zaváděny postupně s platnosti nových zákonných úprav. Některé informace vstoupily do zorného úhlu již v roce 2001, jiné jsou ve statistice zavedeny až od roku 2003. Novou oblastí pro HZS ČR byla ochrana obyvatelstva. Je to taková část státních aktivit, která sice od roku 1948 už měla spojené působiště, když byl výkon požárně bezpečnostní služby a civilní protiletecké ochrany ve Sboru národní bezpečnosti reorganizován (3, s. 46 – 47) a obě složky se staly součástí inspektorátů civilní ochrany na krajských a okresních velitelstvích Sboru národní bezpečnosti. V uplynulých padesáti letech však starosti o ochranu obyvatelstva nebyly součástí praktické činnosti hasičů. Proto jsou statisticky podchycené informace, které se vztahují k ochraně obyvatelstva, jak je uvádí tabulka 6, novými charakteristikami činnosti HZS ČR. Proto také nejsou uváděny informace o porovnání s roky, které předcházely přijetí „krizových zákonů“. Dílčí závěr umožňuje konstatovat, že nevýraznější změnou přístupů k řešení následků mimořádných událostí je, že v uplynulých letech od platnosti „krizových zákonů“ proběhly rovněž významné změny ve vlastní činnosti HZS ČR. V podmínkách bezpečnostního systému ČR není jiný garant za zajišťování ochrany obyvatelstva. Zákonem stanovené úkoly odpovědnosti za krizové řízení při nevojenských hrozbách a mimořádných událostech přinesly novou odpovědnost za řízení a kontrolu celého procesu. To jsou změny, které není schopna statistika zobrazit, protože se promítly do zkvalitnění vnitřní činnosti HZS ČR i do vnímání těchto úloh obyvatelstvem, ale i jinými prvky bezpečnostního systému.

Ostatní

Graf 7: Průměrná roční spolupráce jednotek PO při zásahu v letech 1993 – 2000. [vlastní, vychází z tabulky č. 4] 310



Posouzení požárního nebezpečí - schválená

Kontrolní akce

Správní rozhodnutí

Správní rozhodnutí – pokuty [tis. Kč]

Blokové pokuty [tis. Kč]

Stavební prevence

Ostatní činnosti

Zjišťování příčin vzniku požárů

Prevence závažných havárií

Preventivně výchovná činnost – akce

Preventivně výchovná činnost – kurzy učitelů

Účast na nácviku krizového štábu

Kontroly na úseku ochrany obyvatelstva a plánování

Vzdělávání – počet akcí

Vzdělávání – účast osob

Tabulka 5: Prevence – přehled vybraných činností v letech 1997 – 2000 a 2001 – 2009. [vlastní, sestaveno podle statistických ročenek (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)]

1997

9808

4278

857

500

791

122681

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1998

21767

5803

735

1297

914

126368

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1999

29745

7302

384

796

722

131708

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2000

37802

8572

374

1656

760

147238

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2001

44

7683

61

395

487

105636

1629

9374

139

8300

0

0

0

0

0

2002

267

9699

274

998

596

96796

2657

11110

189

10732

0

0

0

0

0

2003

417

10930

304

1372

843

96963

2873

13200

196

15625

62

91

408

4170

5144

2004

435

12962

282

1394

601

107683

2900

10910

210

17372

94

129

233

1680

6562

2005

461

12838

387

1570

573

108130

2712

10342

210

16940

73

109

120

1113

3306

2006

480

14658

342

3163

513

105584

3086

10234

139

20833

142

152

704

3682

6476

2007

478

12188

414

3277

557

97733

3166

9890

243

25106

101

197

435

8896

9623

2008

517

12821

525

6075

442

106156

3361

10134

277

26252

165

78

601

2865

5657

2009

545

13047

579

6553

553

106880

4052

10022

277

27781

95

127

323

3216

7762

Varování – elektrické sirény

Varování – nové elektronické sirény

Varování – nové elektrické sirény

Varování – přemístěné elektronické sirény

Varování – přemístěné elektrické sirény

Nouzové přežití – soupravy materiálu k okamžitému užití

0

0

0

0

0

0

0

0

2002

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2003

1480

7702

23

376

4657

16

20

0

46

164

2004

1227

12377

36

384

4651

8

1

1

37

216

2005

1567

20533

37

414

4691

19

22

2

21

210

2006

1026

18407

51

418

4633

25

8

6

23

219

2007

824

7054

55

438

4612

3

27

33

5

267

2008

681

8108

54

445

4637

6

9

21

8

269

2009

516

14389

56

447

4641

2

10

11

8

270

7. Závěr Požární ochrana byla v uplynulých deseti letech součástí principiální změny bezpečnostního systému ČR. Změna byla zakotvena do soustavy zákonů, přijatých v letech 1998 – 2000. Počínaje ústavním zákonem o bezpečnosti ČR, přes zákony, které řešily obranu státu po „krizové zákony“, nastavené pro naprostou převahu nevojenských hrozeb, mimořádných událostí a krizových situací. Požární ochrana byla propojena s civilní obranou a zajišťovala v novém pojetí ochranu obyvatelstva. Smyslem příspěvku bylo prokázat, že byly nutně změněny přístupy k řešení následků mimořádných událostí. Po shrnutí změn legislativního prostředí z roku 2000 byla pozornost soustředěna na dokumentování změn ve struktuře mimořádných událostí podle statistiky zásahů jednotek PO. Následně byla pozornost orientována na faktor spolupráce jednotek PO s dalšími složkami bezpečnostního systému, jak v novém pojetí předpokládá zákon 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému. Rovněž Ostrava 8. - 9. září 2010

Zařízení CO – zřízená zařízení

Varování – elektronické sirény

0

Zařízení CO – žádosti k účelnosti zřízení

Humanitární pomoc

0

Nouzové přežití – kontejnerové automobily u HZS krajů

Zabezpečení ukrytí – vydaná stanoviska

2001

Nouzové přežití – soupravy materiálu k následnému užití

Zabezpečení ukrytí – kontrola úkrytů

Tabulka 6: Ochrana obyvatelstva – přehled vybraných činností v letech 2001 – 2009. [vlastní, sestaveno podle statistických ročenek (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12)] v tomto směru byly významné změny prokázány. Poslední pozornost byla věnována změnám v prevenci a zavedení úkolů pro ochranu obyvatelstva a krizové řízení pro nevojenské hrozby, které se projevily vnitřní změnou kvality HZS ČR.

I když předložené analytické materiály nejsou úplným 0 0 0 0 důkazem změn přístupů k řešení 28 3 111 178 důsledků mimořádných situací, mohou být považovány za důkaz 59 4 427 211 skutečné strukturální změny 84 7 42 116 bezpečnostního systému. To 85 8 68 162 současně znamená, že předložená 722 10 50 132 hodnocení prokazují významné změny přístupu, který je založen 722 10 38 135 na určující úloze schopností 722 11 12 85 HZS ČR. Tyto schopnosti mohly být prokázány jen při splnění podmínek účelného fungování celého HZS ČR. Jeho součástí je sladěná preventivní, operativní, represivní, informační, výzkumná, prezentační i další činnost, která je postavena na schopnostech jednotek PO. 0

0

0

0

Literatura: [1] JANOŠEC, Josef. Komplexní záchranný systém. In: Požární ochrana 2009. Sborník příspěvků z konference, recenzované periodikum. Ostrava: VŠB TU, FBI Ostrava, SPBI 2009. ISBN: 978-80-7385-067-8, s. 203 – 210, CD. [2] SVOBODA, Miloš. 10 let integrovaného záchranného systému ve službách obyvatelstvu České republiky. In: Krizový management. Sborník 6. mezinárodní konference. Bezpečnost světa a domoviny, Brno: Univerzita obrany, 2010. 6 s. [3] SZASZO, Zoltán. Stručná historie profesionální požární ochrany v českých zemích. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, 2010. 310 s. ISBN: 978-80-86640-60-0. 311


[4] VONÁSEK, Vladimír, RÁŽ, Zdeněk. Statistická ročenka 2001. Činnost jednotek PO. Požáry. Prevence. Náklady na požární ochranu. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 150-HOŘI čislo 3/2002. Edice PYRO – svazek č. 88/2002, 32 s. [5] VONÁSEK, Vladimír, RÁŽ, Zdeněk, JANSOVÁ, Irena. Statistická ročenka 2002. Činnost jednotek PO. Požáry. Prevence. Ekonomické ukazatele. Humanitární pomoc. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 150HOŘI číslo 3/2003, 32 s. [6] VONÁSEK, Vladimír a kol. Statistická ročenka 2003. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2004, 32 s. [7] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2004. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2005, 36 s.

[9] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2006. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2007, 40 s. [10] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2007. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2008, 40 s. [11] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2008. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2009, 40 s. [12] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel. Statistická ročenka 2009. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV–generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2010. 40 s.

[8] VONÁSEK, Vladimír, LUKEŠ, Pavel a kol. Statistická ročenka 2005. Požární ochrana. Integrovaný záchranný systém. Hasičský záchranný sbor ČR. Praha: MV – generální ředitelství HZS ČR, příloha časopisu 112 číslo 3/2006, 36 s.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Metodický postup při odlišném způsobu splnění technických podmínek požární ochrany EDICE SPBI SPEKTRUM

56.


PETR KUýERA RUDOLF KAISER TOMÁŠ PAVLÍK JIěÍ POKORNÝ

METODICKÝ POSTUP PěI ODLIŠNÉM ZPģSOBU SPLNċNÍ TECHNICKÝCH PODMÍNEK POŽÁRNÍ OCHRANY

312

Petr Kučera, Rudolf Kaiser, Tomáš Pavlík, Jiří Pokorný Tato publikace přichází s konkrétním popisem posouzení požární bezpečnosti pomocí požárního inženýrství, proto se zde objevuje přehled používaných výpočtových postupů, sledujících určení vzniku a rozvoje požáru, stanovení reakce požárně bezpečnostních zařízení či posouzení možného chování osob během evakuace. Nechybí ani popis stanovení návrhových požárních scénářů. Pro snazší porozumění probírané látky jsou zpracovány řešené příklady, které poukazují na praktická uplatnění předem vysvětlených pojmů.




Integration of the forest map and a weather forecast for the computer simulation of a forest fire Integrace digitální mapy lesa a krátkodobé předpovědi počasí pro počítačovou simulaci lesního požáru Anna Szajewska PhD.

2. Methodology

The Main School of Fire Service ul. Słowackiego 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected]

Factors which have the biggest impact on the speed at which a fire spreads have been extracted from a digital weather forecast, and are as follows: • Wind speed and direction;

Abstract The paper presents the integration of digital topographic map of forests and a short-term weather forecast allowing to conduct a computer simulation of a forest fire on the basis of developed mathematical model.

Wind with a speed of max. 1m/s has basically no influence on the speed at which the fire front moves, yet for speeds of 5m/s and higher this factor acquires a decisive importance (Fig. 1)[3, 4, 8]. Data about a fire after 90 minutes since its starting

Owing to averaging the values obtained from the short-term weather forecast, time interval of a simulation can be chosen. To execute a simulation a software was produced. It includes deterministic mathematical model of forest fire, programmed on the basis of developed assumptions. Creation of cited simulation environment was supported by a need for the optimum planning of extinguishing actions in local fire service centers. Key words Forest fire, simulation. Abstrakt Článek předkládá integraci digitální topografické mapy lesa a krátkodobé předpovědi počasí umožňující provádět počítačovou simulaci lesního požáru na základě vytvořeného matematického modelu. Díky zprůměrování hodnot získaných z krátkodobé předpovědi počasí lze vybrat časový interval simulace. Pro provedení simulace byl vytvořen software, který zahrnuje deterministický matematický model lesního požáru, programovaný na bázi vytvořených předpokladů. Vytvoření prostředí uvedené simulace bylo podpořeno potřebou optimálního plánování hasebních akcí v lokálních centrech hasičského sboru. Klíčová slova Lesní požár, simulace. 1. Introduction A considerable need exists of developing a tool which would allow the execution of a forest fire simulation. The application range covers both planning of a controlled fire, e.g. in cases when the fires are intentionally started by forest services to get rid of accumulated forest material, as well as to plan extinguishing actions and to allow the appropriate disposal of resources during extinguishing of a forest fire [2, 8]. Creation of the described simulation environment arises from the need of optimum planning of extinguishing actions in local fire service centres. This need imposes limiting the use of equipment platforms to medium class PCs.

Fig. 1 Burnt area depending on wind sped Since the function of the wind speed extracted from the shortterm weather forecast is discrete within the given, unchangeable time interval, for the purpose of simulation one should be able to extract the factor at any period of the simulation time. Therefore the wind speed is averaging from contiguous, forecasted values for any period of the simulation time. The same mechanism I used for the direction of the wind and its change. The increase in demand for the extinguishing agent is relatively in proportion to the wind speed increase Fig. 2. The dependence of the wind speed growth is not linear any more in relation to the increase of burnt surface. Consequently only a three-fold increase in wind speed may cause an almost five-fold increase in burnt area in the same time [7]. Data about a fire after 90 minutes since its starting

A mathematical forest fire model will be used to create the simulation environment. Simulations in changing environmental conditions on various forest areas would be carried out on the basis of such a model. Input data are obtained from a digital weather forecast and from digital forest maps.

Fig. 2 Water volume needed to extinguish on a belt 5 m wide


313


• Air humidity

3. Mathematical model

Fires are started within a full range of air humidity from 19 to 92 %. The biggest number of fires (72 % of all fires) take place at 30 - 60 % of relative air humidity. While air humidity has a great influence on starting of a fire, the speed of fire front shifting depends to a greater extent on the moisture content of the flammable material [7].

Input data: Fire load Qd [kg/m2] Moisture content of material ws [%] Wind speed w [m/s] Duration of a fire t [min]

• Humidity of bedding

Distance from the particularly endangered place Ldn [m]

Humidity of the material determines the possibility of starting and spreading of a fire. In the event of humidity exceeding 27% starting of a fire is not very likely (Fig.3)[8].

Width of the edge So [m] Width of belt Sp [m] Distances of belt l [m] Output data: Calorific value Wop [kJ/m2] Wop = Qd (4982 -52.7ws) · 4.1868 Speed of fire front vp [m/s] vp = k1(ws) · w + k2(ws) k1,k2 coefficients saved in the interpolated panel, dependent on material humidity ws Fire surface Fp [ha] Fp = (KF · vp2 · t2)/100 KF coefficient dependent on vp Fire perimeter Op [m]

Fig. 3 Impact of flammable material humidity on the speed of movement of the fire front, at wind speed of 5 m/s. • Air temperature Apart from extreme situations, temperature does not have a major impact on the speed of fire front movement, it does affect, however, the humidity of flammable material and consequently conditions of the fire hazard state[7, 8].

Op = K0 · vp · t K0 the computational ratio depends on vp Approach time of fire front, sides and posterior TdnF TdnB, TdnT [min] Tdn(F,B,T) = Ldn/vp(F,B,T) The average and the maximum flame height Hśr, Hmax [cm] Hśr =11,389Qd + 8.216 Hmax = 12.923Qd + 20.377

• Precipitation Similarly as the air temperature parameter, precipitation has a significant impact on humidity of flammable material. Yet precipitation which occurs concurrently with a fire may prove to be beneficial to the course of events. In the mathematical model the factor of precipitation would not be taken into account, with the pessimistic scenario adopted, which is rationally justified for planning of an extinguishing action. From a digital forest map, of particular importance are: • forest type, • forest age, • forest border, • obstacles for a fire (fire routes, rivers etc.), • particularly endangered places. Those specified factors are of primary importance and are the only ones which are taken into consideration in the first stage of a fire. In the event of widespread and long-lasting fires secondary factors occur, which also affect the further progress of a fire, and namely: • change in wind speed, • change in wind direction, • local temperature change [4]. Owing to the fact that those phenomena occur only in the event of fires with a very large area they have not been allowed for in the discussed model [6].

314

k1 ,k2 coefficients saved in the interpolated panel - dependent on material humidity ws demand for water isw [Fig. l] - for full extinction iws =QPC/CPP QPC = Wop · fc · Fp fc = 0.7 (complete combustion coefficient) CPP = 2256.3 kJ/kg (water evaporation heat) - for extinction of the rim iws =(Op · SWop · fp)/CPP fp = (754 Qd - 140,6)/(1710 Qd) (flame combustion coefficient)[5]. 4. Elements of the computer simulation system Entering of four initial parameters is necessary for making of the simulation, and namely: • location of the fire source, • simulation time of the beginning and the end, • the time interval of an individual simulation time, • raster of area. The simulation is executed in an iterative way. The number of iterations necessary to execute the simulations is defined by the time of end, time of the beginning and time raster. The parameters are set out by operator - see Fig. 4.



the available i formats of input data such as maps of forests and numerical weather forecasting. In addition, the model includes the age of the forest taken directly from the numerical maps of forests. The program is easy to operate and has a low hardware requirements [1]. The disadvantages of software include: • does not take account the changes in the topographical data, • the knowledge of moisture content of forest litter is needed. Parameter does not exist in weather data and must be carried out manually,

• the result of simulation may be affected by an error due to differences between actual conditions and outdated data derived from digital maps.

Fig. 4. Context diagram Table 1 Properties of some programs to predict the spread of fire During execution of the simulation a matrix is developed, which stores results of subsequent iterations. Two dimensions of the matrix define the length and width of the tested area, and the third dimension is time. Dimensions of matrix X,Y depends on the area raster. After completion of each iteration the results are recorded. Each iteration requires mathematical modelling of every matrix cell and obtaining data from its neighbours. The computational complexity of the model is in the worst case polynomial and depends on X, Y and t. A single matrix cell comprises three data types - vector of fire direction and speed, weather related data and topographical data. To avoid executing a series of unnecessary calculations on places not covered by the fire, a method of cuts was adopted. Upon completion of calculations a graphical display is possible of the course of the fire action on the basis of saved results (Fig. 5).

property\ program

Fire Simulator

Behave Plus

FlamMap

Farsite

Type of input

digital forest map, weather forecast, humidity of bedding

data entered manually through the user interface

map of spatial (GIS), fuel type, terrain, other data

map of spatial (GIS), fuel type, terrain, other data

map of spatial (GIS), fuel type, terrain, climate data, the wellknown fire perimeter, other data

Type of output

map of the damage after the simulation, the amount of demand for firefighting measures

tables, charts, simple diagrams

map of the damage, the minimum time to reach a fire risk areas

the increase in firedamaged area

fire probability map for each computational cycles

Changing the input data during the simulation

changing weather conditions

conditions unchanged

conditions unchanged



Simulation time

simulation time in min inflicted

combustion time elapsed for a given distance defeated by fire

simulation time in min inflicted

time simulation inflicted in the days and hours

time simulation inflicted in the days and hours

Equipment

Personal Computer

Personal Computer

Personal Computer

Personal Computer

„high end” computer with computer access by authorized analysts

Modeling

embedded deterministic model

model library FBSDK

model library FBSDK

model library FBSDK

possessed set of probabilistic models

Spatial conditions

topography

uniform

topography

topography

topography

Fig. 5. Graphical display 5. Comparison of the systems During the last couple of years many support softwares were desisgn. The most important features, determining the way of operating are:

FSPro

• The type of input and output data • The way of modeling

References

• Equipment

[1] Andrews, Patricia L.: BehavePlus fire modeling system: past, present, and future. In Proceedings of 7 th Symposium on Fire and Forest Meteorology.‘ American Meteorological Society, 23-25 October 2007, Bar Harbor, Maine, 13pages. http:// ams. confex.com / ams/pdfpapers /126669.pdf.

• The weather and spacial conditions The following table (Table 1.) summarizes the characteristics of certain programs used to predict the spread of fire [1]. It should be noted that programs such as: BehavePlus, FlamMap and Farsite, use in its actions the same set of libraries, „Software Development Ket Fire“ (FBSDK), which is a collection of C + + functions and classes implementing the various fires algorithms. Library FBSDK is available under the GNU. Compared to existing solutions essential feature is the ability to cooperate with Ostrava 8. - 9. září 2010

[2] Butle B. B.,Forthofer J., Finney M., Mchugh C., Stratton R., Beadshawl: The impact of high resolution wind field simulations on the accuracy of fire growth predictions. Forest Ecology and Management 234S, 2006 s 85.

315


[3] Carrega P., Fox D.: Detailed measurements of natural and fire generated winds in the field. First conclusions of experiments conducted in Alpes-Maritimes (France) 2004-2006. Forest Ecology and Management 234S, 2006 s 105. [4] Cunningham P., Linn R.: Dynamics of fire spread in grasslands: Numerical simulationswith a physics-based fire model. Forest Ecology and Management 234S, 2006 s 92.

[6] Potter B., Charney J., Fusina L.: Atmospheric moisture’s influence on fire behavior: Surfase moisture and plume dynamics. Forest Ecology and Management 234S, 2006 s 59. [7] Szczygieł Ryszard: Pogoda a pożary lasów. Przegląd pożarniczy 7/2007. [8] Wiler Karol: Ochrona lasów przed pożarami.

[5] Instrukcja ochrony przeciwpożarowej obszarów leśnych, ORW LP Bedoń 1996.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Zásahy při radiační mimořádné události EDICE SPBI SPEKTRUM

57.


ZDENċK PROUZA JIěÍ ŠVEC

Zdeněk Prouza, Jiří Švec Cílem této publikace je poskytnout informace (vycházející z mezinárodních doporučení -především dokumentů IAEA) složkám Integrovaného záchranného systému, které budou zasahovat v první fázi radiační mimořádné situace lokálního charakteru, a státním, místním institucím, jejichž pomoc při likvidaci následků takové události je nezbytná.

cena 100 Kč

ZÁSAHY PěI RADIAýNÍ MIMOěÁDNÉ UDÁLOSTI

Bezpečnost a ochrana zdraví při práci a zásahové činnosti ve výškách a nad volnou hladinou EDICE SPBI SPEKTRUM

58.


RICHARD FRANC A KOL.

BEZPEýNOST A OCHRANA ZDRAVÍ PěI PRÁCI A ZÁSAHOVÉ ýINNOSTI VE VÝŠKÁCH A NAD VOLNOU HLOUBKOU

Richard Franc a kol. Publikace popisuje problematiku harmonizovaných ČSN EN, definuje základní taktické zásady pro bezpečné provádění zásahu ve výšce a nad volnou hloubkou lezecké skupiny a lezeckého družstva. Popisuje systém evidence materiálu a definuje kontroly a prohlídky, které musí být prováděny. Dále se věnuje charakteristice používaných materiálů a prostředků, základních lanových technik, uvádí základní uzly a jejich použití, popisuje pravidla pro práci s lanem ve vztahu především k jeho ochraně, zabývá se problematikou kotvení a vytvoření kotevních bodů. Publikace popisuje základní záchranné techniky a věnuje se popisu vybraných rizik specifik při provádění některých záchranných činností. Poslední část publikace je zaměřena na využití vrtulníků k záchranným pracím.


316



Potřeba znalostních systémů pro řízení bezpečnosti sektorů kritické infrastruktury The need of the knowledge systems for management of the safety of the critical infrastructure sectors Ing. Pavel Šenovský, Ph.D. Doc. Dr. Ing. Michail Šenovský VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice [email protected], [email protected] Abstrakt Jedním ze základních nástrojů, který slouží ke shromažďování a vyhodnocování bezpečnostně orientovaných informací o dané infrastruktuře jsou tzv. check listy (kontrolní seznamy). Tyto seznamy vyžadují velké množství různorodých informací, které je nutno zavést z většího množství datových zdrojů. Efektivní by tedy bylo použití „inteligentních“ kontrolních seznamů, které se vytvářejí/vyplňují na základě informací, které už uživatel ve smyslu vlastníka infrastruktury někde vyplnil. V takovém případě je už potřeba vyvinout a nasadit znalostní systém, který s takovým úkolem pomůže. Článek se zabývá možnou strukturou takového systému.

proces shromažďování informací, které jsou získávány z různých zdrojů. Jako příklad můžeme uvést kontrolní seznam z Metodiky analýzy zranitelností systémů zabezpečujících dodávku pitné vody [1]. Tato metody používá celkem 10 samostatných kontrolních seznamů, které jsou pak po vyplnění vyhodnoceny společně. Výčet použitých kontrolních seznamů je uveden v tab. 1. Tab. 1 Zájmové oblasti a kontrolní seznamy1 Okruh analýzy Vzájemná závislost (souvztažnost)

Řízení ochrany pramenišť a PHO1 Řízení ochrany upravené pitné vody před sekundární kontaminací při distribuci vody Řídící a zabezpečovací systémy Objektové stavby

Znalostní systém, kritická infrastruktura, kontrolní seznamy. Abstract

Key words Expert system, critical infrastructure, check list. Úvod Hodnocení bezpečnosti celých sektorů kritické infrastruktury je nesmírně problematické, viz např. [4, 5], avšak nutné pro správné nastavení priorit ochrany, efektivních investic do bezpečnostních opatření nejen vzhledem k možným úmyslným poškozením infrastruktury ale také poškozením účinky mimořádných událostí. Jedním ze základních nástrojů, který slouží ke shromažďování a vyhodnocování bezpečnostně orientovaných informací o dané infrastruktuře jsou tzv. kontrolní seznamy (check listy). Jejich výhodou je to, že obsahují předem připravené otázky, na které uživatel odpovídá obvykle ano/ne ve smyslu přítomnosti popřípadě nepřítomnosti nějakého opatření, rizika. Při správném nastavení otázek seznamu navíc je možné, aby vyhodnocování nemusel provádět plnohodnotný bezpečnostně orientovaný odborník, ale může postačovat poučený laik. V případě, že vyhodnocení se má provést na velkém množství jednotlivých zařízení v rámci daného sektoru kritické infrastruktury (což je vysoce pravděpodobné), pak mechanické nasazení kontrolního seznamu není příliš efektivní. Pomocí těchto seznamů jsou totiž shromažďovány poměrně různorodé informace mající za cíl komplexně posoudit bezpečnost, to však zároveň komplikuje

Monitorovací zařízení

Monitorovací zařízení

Analýza rizika

Vnímání a analýza rizika

Krizový management

Krizový management

Lidé

Zaměstnanci

Z výše uvedené tabulky vyplývá, že bude potřeba shromáždit informace o: - vlastníkovi infrastruktury, - jednotlivých zájmových objektech, - použité technologii v těchto objektech, - implementovaném systému havarijního plánování a krizového řízení a - zaměstnancích. Je očividné, že tyto informace v současnosti na jediném místě nebude možné nalézt. Zároveň některé údaje budou společné pro pojednotlivé posuzované objekty jako například informace o ve společnosti používaném systému havarijního plánování a krizového řízení nebo obecné informace o společnosti. Efektivní by tedy bylo použití „inteligentních“ kontrolních seznamů, které se vytvářejí/vyplňují na základě informací, které už uživatel ve smyslu vlastníka infrastruktury někde vyplnil. V takovém případě je už potřeba vyvinout a nasadit nějaký znalostní systém, který s takovým úkolem pomůže. Bohužel v současnosti takové systémy nejsou k dispozici, případný zájemce by musel tedy vyvinout vlastní řešení, případně použít prázdný systém a naplnit ho dle svých představ. Struktura kontrolního seznamu Pro stanovení možností zavedení „inteligence“ kontrolního seznamu je nutné pečlivě zanalyzovat za účelem vytipování: - souvisejících otázek, - otázek vztahujícím se k jednotlivým typům analyzovaných objektů, - otázky vztahující se ke společnosti obecně, - informace zjistitelné z veřejných nebo obecně jiných zdrojů, 1


Vodojemy, přerušovací komory Technologické a technické aspekty veřejných vodovodů

Klíčová slova

One of basic tools used for gathering and evaluation of the safety oriented information about infrastructure are check lists. These lists require relatively high amount of different types of the information, which is necessary to gather from many different data sources. It would be effective to use “intelligent” check lists, which at least partially filly in automatically based on information the user already gathered and filled in. Unfortunately such knowledge system would be necessary to develop. The article tries to specify the structure of such system.

Kontrolní seznamy Řízení ochrany kvality surové podzemní a povrchové vody

PHO - Pásmo hygienické ochrany 317


- informace o zaměstnancích. Podívejme se opět na metodiku [1]. Souvisejícími otázkami by zde mohlo být hned první otázky. 1.1.1 Je zdrojem surové vody zařízení s minimálním rizikem vyřazení a dopadem na zásobovanou oblast? 1.1.2 Je zdrojem surové vody zařízení s vyšším rizikem vyřazení a přerušení dodávky vody pro zásobovanou oblast? Je očividné, že obě tyto otázky se vzájemně vylučují - tedy pokud riziko pro posuzovaný objekt odhadnu jako minimální, pak pro tentýž objekt určitě nebude vyšší. Podobně spolu mohou souviset otázky týkající se např. technologie - zda je přítomna a jaké jsou její charakteristiky - pokud přítomna není, pozbývají další otázky na ni smysl. Musíme si ale však také uvědomit, že u kontrolních seznamů systému „tužka – papír“, se často podobné dvojotázky uvádějí a to zejména z důvodu hodnocení takzvaného lži faktoru - věrohodnosti daného zaměstnance. V některých případech totiž lidé mají tendenci do takových dotazníků vyplňovat údaje, jaké by mohly být nebo měly být, než údaje jaké jsou. Vyloučíme-li možné, i neúmyslně chybné odpovědi, můžeme související otázky spojovat do jedné otázky: Riziko vyřazení a přerušení dodávky vody pro zásobovanou oblast z posuzovaného zdroje surové vody je: minimální/vyšší.

informací o specializacích zaměstnanců ve smyslu specifických činností a úkolů, které mají při zvládání mimořádné události, včetně dostupnosti a systému pohotovostí. Pro účely kontrolního seznamu bude charakter informací podobný informacím o společnosti - je tedy možné ho pořídit centrálně a znovupoužívat pro jednotlivé kontrolované objekty. Objekty ve vlastnictví společnosti mohou být různé. Pokud zůstaneme v oboru vodárenství, mohli bychom vytipovat např.: - zdroj pitné vody, - úpravna vod, - distribuční soustava, - vodojemy, - a další. Ke každému typu objektu se může (a bude) vztahovat jiná část otázek a ostatní pro něj nebudou mít smysl. K zachycení takového typu vazeb je velmi opět velmi vhodný expertní systém a redukce sledu otázek do podoby stromu. Návrh podoby znalostního systému Na základě předchozí analýzy typů otázek kontrolního seznamu můžeme navrhnout znalostní systém (viz. obr. 1).

Ze složitější struktury otázek je pak potřeba vytvořit strom otázek, beroucí v úvahu možné odpovědi. Uživatel v tomto případě odpovídá pozitivně pouze na vybranou větev stromu a ostatní odpovědi se odvozují. Tento způsob práce je typický pro expertní systémy [2]. Zohlednění tohoto typu vazeb může omezit počet otázek, které je nutno položit pro získání úplného obrázku o situaci a podstatně tak zefektivnit proces sběru dat. Informacemi zjistitelnými z veřejných nebo jiných zdrojů mohou být obecné informace o poloze daného objektu a zjištění, zda se nachází v zátopové oblasti nebo dokonce využít model záplavové vlny a zkoumat odolnost stavby vůči různým druhům záplav např. s pomocí systému FLOREON+ [3]. U kritické infrastruktury typu zásobování vodou bude navíc celá řada informací dostupná v mapových podkladech, ze kterých by mělo být možné celou řadu informací odvodit jako např. určit spád potrubí, schopnost systému využít alternativní zdroj pitné vody apod. Využití těchto údajů je pravděpodobně nejobtížnější, protože bude vyžadovat analýzu dat a metadat obsažených v GIS modelu a zároveň interpretaci takto získaných dat za účelem odpovědi na předkládané otázky. Informace o společnosti mohou být myšleny především informace o zpracování různých typů plánů, o nastavení komunikace s okolím společnosti například prostřednictvím tiskového mluvčího, ale také budování přítomnosti společnosti na Internetu kromě relativně statických WWW stránek společnosti zde můžeme zařadit také blogy zaměstnanců, ale také využití komunitních sítí typu Facebook nebo Twitter pro sdělování „rychlých“ informací, což může být obzvláště efektivní pro omezení dopadů mimořádných událostí na zasažené obyvatelstvo. Tyto informace jsou společné pro všechny prvky KI ve vlastnictví společnosti. Je tedy možné je získat pouze jedenkrát a informace znovuvyužívat v rámci jednotlivých kontrolních seznamů. Problémem tak zůstává pouze určení toho, kdo takovou informaci pořídí a v jaké formě bude zavedena do znalostního systému tak, aby byl schopen tuto informaci zpracovat. Informace o zaměstnancích zpracovává prakticky každá organizace pro účely mzdové evidence, eviduje se odpracovaná doba, ale také informace o absolvovaných školeních PO a BOZP, popřípadě dalších informací dle potřeb organizace. Pro tyto informace obvykle bývá společné to, že jednotlivé typy evidence nemusí být propojené a většinou také propojené nejsou. Z hlediska ochrany kritické infrastruktury nás přitom zajímá existence 318

Obr. 1 Návrh struktury znalostního systému Uvažovaná strukturovaná data by mohla být uložena ve formě XML souborů, alternativně by mohlo být navrženo samostatné datové úložiště (databáze) shromažďující tento typ informací. Analytický nástroj pracující nad GIS poskytuje zpracované údaje o poloze objektů a jejich fyzických charakteristikách. Tyto informace by opět měly být ve strukturalizované podobě zachycené např. pomocí jazyka XML. Podstatný není až tak způsob uchovávání údajů, ale fakt, že znalostní systém tyto informace bude čerpat, nebude však tyto informace sám dále měnit - tedy postačuje přístup pro čtení. K uživateli ovšem systém musí přistupovat interaktivně - na základě typu objektu jsou postupně předkládány uživateli otázky, na které uživatel odpovídá, expertní systém pak další dotazování přizpůsobuje podle již získaných údajů. Výsledek může být znázorněn na obrazovce anebo uložen pro pozdější zpracování. Tímto způsobem se mohou shromáždit informace vztahující se k celému sektoru KI ve vlastnictví daného subjektu. Ty pak mohou být dále vyhodnocovány pomocí dalších nástrojů fungujících nad znalostním systémem. Závěr Shromažďování a vyhodnocování bezpečnostně orientovaných údajů o kritické infrastruktuře je jedním z nejkomplikovanějších problémů, se kterými se v oblasti ochrany kritické infrastruktury setkáváme. V současnosti používané metody pracují buďto na bázi expertních posouzení úrovně bezpečnosti, což je zdlouhavé Ostrava 8. - 9. září 2010


a výsledky obvykle nejsou úplně srovnatelné napříč celým sektorem KI, nebo s použitím kontrolních seznamů. Kontrolní seznamy pro hodnocení bezpečnosti KI mohou být velmi obsáhlé na druhou stranu náročnost jejich zpracování je nepoměrně menší než u expertního posouzení. Pokud však hodláme posuzovat více objektů v rámci sektoru KI, což je jednak pravděpodobné a jednak žádoucí, pak existuje relativně velké množství informací, které se v jednotlivých seznamech pro posuzované objekty opakuje a také je mnoho informací, které jsou vztaženy pouze k určitému typu objektu a pro jiné typy nemají význam. Zohlednění těchto skutečností s použitím klasických metod práce není možné. Jeví se proto jako zajímavé vybudování znalostního systému, který informace bude schopen zpracovávat „inteligentně“. Jeho výhodou by mělo být automatické načítání opakujících se informací, ale také konstrukce rozhodovacího stromu, který umožní expertnímu systému pokládat otázky a zohlednit přitom již zaznamenané odpovědi. Výsledky procesu dotazování by měly být zaznamenány do samostatné databáze pro účely dalšího zpracování. Příprava znalostního systému však bude relativně komplikovaná. Bude nutné, aby tento znalostní systém byl schopen čerpat informace z různorodých datových zdrojů a znalosti v takovém systému bude nutné vyjádřit formálně. To představuje nutnost poměrně rozsáhlých programátorských prací, což je nejspíše také důvod proč, alespoň pokud je nám známo, takový systém zatím nikdo nepřipravil.

Pro velké firmy, v jejichž majetku jsou celé sítě KI, by však vyvinutí a nasazení takového systému mohlo být výhodné, zejména z hlediska možnosti flexibilně vyhodnocovat v čase se vyvíjející infrastrukturu z pohledu bezpečnosti a optimalizovat investice do jejího rozvoje se zohledněním bezpečnostních aspektů. Tento příspěvek byl podpořen z grantu Ministerstva vnitra VD20062010A06. Literatura [1] Adamec, V., Kročová, Š., Šenovský, M., Šenovský, P.: Metodika analýzy zranitelnosti systémů zabezpečujících dodávku pitné vody. Ostrava: SPBI 2009, 28 s., ISBN: 978-807385-066-1. [2] Mařík, V., Štěpánková, O., Lažanský, J. a kol.: Umělá inteligence 2. Praha: Academia 1997, 373 s., ISBN: 80-2000504-8. [3] FLOREON+ [online]. Dostupné z WWW [cit. 2010-05-10]. [4] Šenovský, M., Adamec, V., Kročová, Š., Šenovský, P.: Hodnocení rizika prvků kritické infrastruktury. In: SPEKTRUM, SPBI: Ostrava 2009, 1/2009, str. 5 – 8, ISSN: 1211-6920. [5] Šenovský, P.: Využití moderních nástrojů analýzy významnosti pro určení kritičnosti prvků kritické infrastruktury. In: SPEKTRUM, SPBI: Ostrava 2009, 1/2009, str. 15-17, ISSN: 1211-6920.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM CBRN. Detekce a monitorování. Fyzická ochrana. Dekontaminace EDICE SPBI SPEKTRUM

59.


JIěÍ MATOUŠEK IASON URBAN PETR LINHART

Jiří Matoušek, Iason Urban, Petr Linhart Kniha pojednává o základních východiscích, vývoji a soudobých systémech ochrany proti toxickým látkám, ionizujícímu záření, radionuklidům a biologickým agens s důrazem na aktuální vojenské a nevojenské chemické, biologické a radiační hrozby. Podrobně rozebírá metody a prostředky v základních oblastech technické ochrany, tj. průzkumu, monitorování a laboratorní kontrole, fyzické osobní i kolektivní ochraně a dekontaminaci.

cena 160 Kč

CBRN DETEKCE A MONITOROVÁNÍ FYZICKÁ OCHRANA DEKONTAMINACE


Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

319


Korelace vybraných PTCH z databáze MEDIS- ALARM Correlation of the selected FTCH from the database MEDIS- ALARM Ing. Libor Ševčík

2

Ing. Otto Dvořák, Ph.D.

sa2 

MV - GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 01 Praha 4 [email protected], [email protected]

 xi sZ2 n  x  ( xi2 )

sb2 

 xi sZ2 n  x  ( xi2 )

Abstrakt Příspěvek popisuje využitelnost databáze MEDIS- ALARM [1] pro korelaci vybraných PTCH (bod varu, bod vzplanutí, teplota vznícení, meze výbušnosti). Byla provedena korelace pro následující skupiny vybraných organických látek: n- alkany, alkeny, aldehydy, alkoholy, aromáty, ketony. Klíčová slova MEDIS-ALARM, PTCH, bod varu, bod vzplanutí, teplota vznícení, meze výbušnosti, korelace, lineární regrese.

2

kde x průměr všech xi, Yp předpověděná hodnota pro x = Xp. Je patrno, že když Xp= x je

Key words MEDIS-ALARM, PTCH, boiling-point, flash-point, autoignition temperature, flammability limits, correlation, linear regression. Úvod Mnohé látky jsou na základě svých fyzikálních a chemických vlastností hořlavé nebo výbušné. Pro hodnocení rizika požáru/ výbuchu musíme znát jejich požárně technické charakteristiky. V případech, kdy se nepodaří nalézt naměřená data PTCH je potřebný jejich odhad/předpověď pro předběžné posouzení rizika. Odhad lze realizovat na základě: - znalostí chemického složení látky/materiálu/směsi, - korelací ke známým fyzikálním vlastnostem (např. bodu varu) nebo k jiným známým hodnotám PTCH. Korelace umožňuje testovat těsnost závislosti dvou náhodných veličin (resp. souboru jejich hodnot). Regrese umožňuje odvodit funkční závislost jedné náhodné veličiny na druhé veličině a tím i předpověď. Lineární regresní model Y = aX + b je vhodný, když např. naměřená data přibližně vyhovují předpokladu linearity a odchylky od regresní přímky mají normální rozdělení. Pokud je z grafu s vynesenými daty patrno, že závislost Y (závisle proměnná) a X (nezávisle proměnná) nebude lineární, často lze linearizovat data logaritmováním yi. Míru lineární závislosti vyjadřuje Pearsonův korelační koeficient rx,y. rx , y 

 ( xi  x )( yi  y ) 2  ( xi  x ) ( yi  y )

Rozptyl dat kolem regresní přímky lze vyjádřit výběrovým zbytkovým rozptylem 1 n 2 sZ2   (Yi  yi ) n2 1

(4)

2 i

Nejistota konstant hodnot a, b způsobuje, že i hodnoty Yi jsou též zatíženy nejistotou. Nejistota předpověděné hodnoty Yp závisí na její vzdálenosti od průměru. Lze ji vyjádřit vztahem n( X p  x ) 2 1 2 sYp (  ) sZ2 (5) n n  xi2  ( xi2 )

Abstract Report describes utility of a database MEDIS- ALARM [1] for correlation of the selected PTCH (boiling-point, flash-point, auto-ignition temperature, flammability limits). Correlation is implemented for the following selected organic substances: n- alkanes, alkenes, aldehydes, alcoholes, aromates, ketones.

(3)

2 i

2 sYp 

sZ2 n

(6)

tj. nejistota je nejnižší. Interval spolehlivosti hodnot z regresní přímky lze vypočítat podle vzorce ( x  tn 1, sx ; x  tn 1, sx ) (7) kde x sx

aritmetický průměr xi, výběrová směrodatná odchylka průměru hodnot xi,

tn-1,α kritická hodnota t-rozdělení pro v = n - 2 stupně volitelnosti α

zvolená hladina významnosti (obvykle 0,05).

Testovali jsme čtyři frekventovaně používané charakteristiky hořlavých látek a to bod varu, bod vzplanutí, teplotu vznícení a meze výbušnosti. 1. Vybrané PTCH Bod vzplanutí se stanovuje buď v uzavřeném kelímku nebo v otevřeném kelímku. Stanovená hodnota se koriguje na atmosférický tlak a slouží k zatřídění hořlavých látek do tříd nebezpečnosti podle ČSN 65 02 01. Teplota vznícení slouží k zatřídění hořlavých plynů/par do teplotních tříd podle ČSN 33 03 71. Stanovení se provádí podle ČSN EN 14 522. Koncentrační meze výbušnosti se stanovují podle ČSN EN 1839 a udávají minimální, resp. maximální zapalitelnou koncentraci látek ve směsi se vzduchem za atmosférického tlaku. V následujících tabulkách 1 až 7 jsou uvedeny vybrané hodnoty výše zmíněných PTCH u vybraných skupin organických látek.

(1)

(2)

Nejistotu odhadu konstant a, b lze vyjádřit jejich výběrovým rozptylem/směrodatnou odchylkou podle vztahů (3) a (4) 320



Tabulka 1 Vybrané PTCH n- alkanů [1]

Tabulka 5 Vybrané PTCH ketonů [1]

Bod varu [°C]

Bod vzplanutí [°C]

Teplota vznícení [°C]

Meze výbušnosti [% obj.]

Výhřevnost [MJ/kg]

CH4

- 161,6

n

595

4,4 - 17

49,222

C2H6

- 88,6

- 130

515

2,4 - 14,3

C3H8

- 42,1

- 42

470

1,7 - 10,8

C4H10

- 0,5

- 60

365

1,4 - 9,4

C5H12

36,1

- 48

260

C6H14

68,7

- 22

C7H16

98,4

C8H18

124,7

C9H20 C10H22

Uhlovodík





C3H6O

- 20

535

2,5 - 14,3

28,4

47,30

C4H8O

- 10

475

1,5 - 12,6

28,93

46,305

C5H10O

7

445

1,5 - 8,2

30,64

45,635

C6H12O

23

420

1,2 - 8

32,15

1,4 - 7,8

45,007

C7H14O

40

305

n

n

230

1,1 -8,9

44,379

C8H16O

56

295

n

38,605

-4

220

1,1 - 6,7

44,379

C9H18O

69

240

n

n

12

205

0,8 - 6,5

44,8

C10H20O

> 75

215

n

n

150,8

31

205

0,7 - 5,6

44,38

174

46

200

0,7 - 5,4

44,379



Tabulka 2 Vybrané PTCH alkenů [1]

Tabulka 6 Vybrané PTCH alkoholů [1] Uhlovodík





C2H4

-

440

2,4 - 32,6

47,1

C3H6

- 107

485

1,8 - 11,2

44,808

C4H8

< - 40

360

1,2 - 10,6

45,217

C5H10

- 51

280

1,4 - 8,7

44,6

C6H12

- 26

255

1,2 - 6,9

44,8

C7H14

-8

250

n

n

C8H16

21

240

n

44,556

C9H18

26

n

0,8 - n

n

C10H20

n

235

n

n

Uhlovodík

Uhlovodík



CH4O

9

440

6 - 50

19,5

C2H6O

12

400

3,1 - 27,7

26,9

C3H8O

22

385

2,1 - 19,2

30,4

C4H10O

35

325

1,4 - 11,3

30

C5H12O

43

320

1,3 - 10,5

34,6

C6H14O

60

280

1,1 - 7

36,389

C7H16O

70

275

n

36,78

C8H18O

81

245

0,8 - n

37,54

C9H20O

96

260

0,7 - n

38,16

C10H22O

108

250

0,6 - n

38,65

Tabulka 7 Vybrané PTCH aromátů [1]

Tabulka 3 Vybrané PTCH alkinů [1]








C6H6

- 11

562

1,4 - 8

- 18

305

1,5 - 82

48,148

C7H8

4

535

1,2 - 7,1

C3H4

n

305

1,8 - 16,8

-

C8H10

22

435

1 - 8,1

C4H6

- 20

n

1,4 - n

53,87

C9H12

39

450

0,8 - 6

C8H14

16

225

0,8 - n

n

C10H14

52

415

0,8 - 6,9

C9H16

33

n

n

n

C10H18

35

n

n

n

C2H2





CH2O

61

420

7 - 73

17,166

C2H4O

- 38

155

4 - 57

24,52

C3H6O

-7

190

2,2 - 28,2

29,03

C4H8O

- 11

190

1,7 - 12,5

n

C5H10O

6

205

1,4 - 7,2

n

C6H12O

24

195

n

n

C7H14O

40

205

n

n

C8H16O

56

200

n

n

C9H18O

75

200

n

n

C10H20O

90

195

n

n


Vysvětlivka: n = neuveden/a Na obrázcích 1 až 6 je znázorněna závislost vybraných PTCH na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů z dat podle tabulky 1.

Tabulka 4 Vybrané PTCH aldehydů [1] Uhlovodík

Uhlovodík

teplota [°C]

Uhlovodík

250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200

y = 35,512x - 159,33 R² = 0,9718

bod varu [°C] Lineární (bod varu Ί°C])

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

Poþet uhlíku

Obr. 1 Závislost bodu varu na počtu uhlíků homologické řady n-alkanů

321

18

60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 -140

y = 18,55x - 135,3 R² = 0,8926

16

BV [°C] Lineární (BV [°C])

12 10 8

HMV [% obj.]

6

Polyg. (HMV [% obj.])

4 0

1

2

3

4

5

6

7

8

2

9 10

0

Poþet uhlíkĤ

0

Obr. 2 Závislost bodu vzplanutí na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů

1

2

3

4

5

6

8

9 10

Obr. 6 Závislost HMV na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů 150

600 y = 6,8939x2 - 121,38x + 728,67 R² = 0,9797

500

y = 11,491x - 9,6 R² = 0,9908

100

300

TV [°C]

200

Polyg. (TV [°C])

teplota [°C]

400

100

50 BV [°C]

0

BV [°C] -50

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-150 0

Obr. 3 Závislost teploty vznícení na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů log y = -0,0578x + 2,792 R² = 0,8947

2,5

Lineární (BV [°C])

-100

Poþet uhlíkĤ

3

Lineární (BV [°C])

y = 18,517x - 135,21 R² = 0,8922

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

Poþet uhlíkĤ

Obr. 7 Závislost bodu vzplanutí na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů a alkoholů (modrá křivka- n- alkany, červená křivkaalkoholy) 700

2

600

1,5 log TV [°C] 1

Lineární (log TV [°C])

0,5 0

y = 6,8939x2 - 121,38x + 728,67 R² = 0,9797

500

teplota [°C]

log t [°C]

7

Poþet uhlíkĤ

700

teplota [°C]

y = 0,1583x2 - 2,9162x + 19,183 R² = 0,9594

14

HMV [ % obj. ]

teplota [°C]


400

TV [°C]

300

TV [°C] Polyg. (TV [°C])

200 0

1

2

3

4

5

6

7

8

y = 2,3864x2 - 47,947x + 489,83 R² = 0,9786

9 10

100

Poþet uhlíkĤ

Polyg. (TV [°C])

0

Obr. 4 Závislost logaritmu teploty vznícení na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů (linearizace)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Poþet uhlíkĤ

Obr. 8 Závislost teploty vznícení na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů a alkoholů (modrá křivka- n- alkany, červená křivka- alkoholy)

5 4,5 4 3,5

7

y = 0,0636x2 - 1,0085x + 4,6667 R² = 0,8824

3 2,5

6 DMV [% obj.]

2

Polyg. (DMV [% obj.])

1,5 1 0,5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

DMV [% obj.]

DMV [% obj.]

0

y = 0,111x2 - 1,6757x + 6,6946 R² = 0,9033

5 4

y = 0,0636x2 - 1,0085x + 4,6667 R² = 0,8824

3

Obr. 5 Závislost DMV na počtu uhlíků homologické řady nalkanů

DMV [% obj.] Polyg. (DMV [% obj.])

2

Polyg. (DMV [% obj.])

1

Poþet uhlíkĤ

DMV [% obj.]

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10

Poþet uhlíkĤ

Na obrázcích 7 až 9 je znázorněna závislost vybraných PTCH na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů oproti alkoholům z dat podle tabulek 1 a 6 .

Obr. 9 Závislost DMV na počtu uhlíků homologické řady n- alkanů a alkoholů (modrá křivka- n- alkany, červená křivkaalkoholy)

4

322



Z grafů č. 7-9 je patrno, že konstrukce pouze jedné regresní přímky/křivky pro obě testované homolog. řady by vedlo k nárůstu nepřesnosti předpovědí PTCH jako závisle proměnné v obou řadách. Závěr

-

nutno vždy pamatovat, že regresní křivka je zatížena nejistotou, kterou lze kvantifikovat způsobem uvedeným v článku. Odhadnuté/předpovězené hodnoty PTCH však nemohou nahradit PTCH experimentálně stanovené podle mezinárodně uznávaných zkušebních norem.

-

lze doporučit producentu DB Medis-Alarm, aby doplnil chybějící PTCH.

Z databáze MEDIS- ALARM je možné získat vybrané PTCH pro korelaci/regresi chybějících hodnot. Vlastnosti nebezpečných chemických látek lze korelovat s tímto doporučením:

Literatura

-

[1] Databáze MEDIS- ALARM, VERZE 110 A, 2009.

-

vždy je potřebné vynést data do grafu y/x (nespoléhat na hodnotu korelačního koeficientu) k ověření, zda vyhovují lineárnímu modelu, pokud je závislost nelineární provést linearizaci logaritmováním hodnoty,

[2] Zkušební metody a zařízení pro stanovení potřebných PTCH hořlavých látek a materiálů k hodnocení hypotéz vzniku a šíření požárů, Dílčí výzkumná zpráva, Praha, 2010.

odhadovat data yi pouze v rozpětí konstruované regresní křivky (extrapolovat), mimo toto rozpětí může být výsledek zatížen hrubou nejistotou,


60.


MICHAIL ŠENOVSKÝ KAROL BALOG

INTEGRÁLNÍ BEZPEýNOST

Integrální bezpečnost Michail Šenovský, Karol Balog Publikace se zabývá problematikou bezpečnosti. V úvodní části jsou rozepsány jednotlivé oblasti bezpečnosti a je poukázáno na nesystémový přístup praktického provádění. Hlavní důraz je kladen na bezpečnost člověka. V dalších částech je poukázáno na potřebu tyto jednotlivé dílčí bezpečnosti vzájemně propojit a řešit komplexně, protože jednotlivé subsystémy se vzájemně ovlivňují a někdy i negativně. V publikaci je představen model řízení, jedna z možností, jak danou problematiku zvládat. Dále je na příkladu uveden i model možnosti skloubení běžné provozní bezpečnostní dokumentace (BOZP, PO, …) s dokumentací bezpečnostního plánování. Ve druhé části publikace jsou popsány závažné oblasti mimořádných událostí, které mohou výrazným způsobem ohrozit bezpečnost člověka a prostředí, ve kterém žije, a ty jsou rozpracovány podrobněji. Jedná se o oblast hoření a přerušení hoření včetně výpočtu rozvoje požáru a potřebného množství hasicích látek, problematiku hasicích pěn, zejména jejich vlivu na životní prostředí, problematiku nebezpečných látek a jejich slučitelnosti. Poslední kapitola je pak věnována bezpečnosti jaderných elektráren.

cena 120 Kč

EDICE SPBI SPEKTRUM

61.

Průvodce sdílením tepla pro požární specialisty Zdeněk Kadlec

Publikace je určena specialistům, kteří se zabývají protipožární a bezpečnostní problematikou. Vysvětluje metody a postup při řešení stacionárního a nestacionárního vedení a prostupu tepla tělesy. Pozornost je ZDENċK KADLEC věnována objasnění a matematickému vyjádření tepelného působení na povrch těles konvekcí a radiací. PRģVODCE SDÍLENÍM TEPLA Publikace nemá nahradit rozsáhlejší příručky. Má přehledně nastínit strukturu předkládané problematiky PRO POŽÁRNÍ SPECIALISTY s vyznačením toho, co již je známo a která řešení nejsou dosud spolehlivě popsána. Objasňuje některé nepřesnosti, které se dosud vyskytovaly v literatuře, například při výpočtu odstupových vzdáleností. Je doplněna stručným vyjádřením k vybrané odborné literatuře týkající se sdílení tepla. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

cena 100 Kč

s2 H

Knihy lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

d2

d1 h L=s1


323


Poznatky z experimentálneho overovania požiarov osobných automobilových vozidiel v skúšobnej štôlni Findings from experimental verification of passanger motor car fires in closed space Ing. Mária Šimonová, PhD.

Experiment prebiehal v skúšobnej štôlni firmy VVÚU, a. s. v Štramberku, kde sa simuloval uzatvorený priestor podzemných garáží. Pred vykonaním experimentu bola vytvorená a oponovaná metodika. Experiment prebiehal v dvoch samostatných skúškach a boli použité dve vedľa seba stojace vozidlá vo vzdialenosti cca 60 cm (simulácia podmienok pri parkovaní). Použité boli vozidlá Ford Escort a Renault 19.

prof. Ing. Pavel Poledňák, PhD. Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta špeciálneho inžinierstva Ul. 1. mája 32, 010 26 Žilina, Slovenská republika [email protected], [email protected] Abstrakt Príspevok sa venuje popisu experimentu požiaru osobných motorových automobilov v uzavretom priestore - v skúšobnej štôlni. Popisuje najmä jeho základné výstupy, namerané výsledky a čiastočne sa venuje vyhodnoteniu experimentu a stanoveniu hypotéz výskumu potrebných pre následné komplexné vyhodnotenie. Kľúčové slová Osobný automobil, požiare, uzavretý priestor, experiment. Abstract The article describes the experiment of fires of passenger motor cars in an enclosed space - test galleries. It describes in particular the essential outputs; outcomes measured and partially devoted to the evaluation of the experiment and determine the necessary research hypotheses for subsequent comprehensive evaluation. Key words Car, fire, closed space experiment. Úvod

Experiment bol realizovaný vo viacerých fázach: a) príprava automobilov na experiment (skenovanie vozidla, určenie percentuálneho podielu horľavých látok vo vozidle, umiestnenie vozidiel v skúšobnej štôlni a ich zabezpečenie), b) inštalácia zariadenia na meranie teplôt - snímače, c) iniciovanie požiaru, d) meranie vybraných hodnôt, e) konečná fáza likvidácie požiaru a vyhodnotenia získaných údajov. Jednotlivé fázy sú podrobne rozobraté v spomínanej metodike experimentu. Celý experiment bol rozdelený na dve samostatné časti, v ktorých sa sledovali požadované hodnoty. V predkladanom príspevku však popisujeme iba prvú časť experimentu. Po príprave automobilu na experiment a jeho umiestnení v skúšobnej štôlni, ako je uvedené na obrázku 1, boli umiestnené teplotné snímače.

šírky profilu

3,90

5,60

6,90

Renault

0,6 m

Ford

39,3 m

37,8 m

40 m

0,5 m

30 m

V rámci experimentálneho skúmania horenia osobných automobilov sa vykonali modelové skúšky zamerané na získanie údajov potrebných pre vytvorenie počítačovej simulácie horenia osobného automobilu a preskoku plameňa pri garážovom státí osobných motorových vozidiel v hromadných garážach. Cieľom experimentu bolo zaznamenať priebeh a rozvoj jednotlivých fáz horenia (v závislosti na čase horenia) osobného automobilu, zmerať vybrané parametre požiaru (najmä teploty pri požiari) potrebné pre vytvorenie počítačovej simulácie horenia automobilu a preskoku plameňa. Okrem toho pozorovať zvláštnosti, ktoré môžu pri horení v uzavretom priestore nastať.

Teplotné senzory

Iniciácia

7,10

20 m

18,5 m

17,7 m

Experiment a jeho cieľ

324

Postup experimentu

6,70

6,10

4,10

Problematika požiarov osobných automobilových vozidiel je vo svete veľmi aktuálna. Každý deň sa môžeme stretnúť so správami o požiari automobilov a to nie len pri haváriách. Veľmi aktuálnymi sú napríklad požiare v hromadných garážach, ktoré majú potenciál spôsobiť obrovské materiálne škody, v súvislosti so šírením požiaru v objekte, negatívnymi vplyvmi na stavebné konštrukcie objektu, ale tiež vplyvmi splodín horenia a osoby v uzatvorenom priestore. Okrem spomenutých faktorov je podstatná aj možná likvidácia požiaru, ktorá je v týchto sťažených podmienkach náročnejšia ako na voľnom priestranstve. Práve pochopenie správania sa požiaru automobilov v uzavretých hromadných garážach je podstatné ako pre projektovanie protipožiarnej bezpečnosti garáží, tak aj pre následný efektívny zásah záchranných zložiek. Za týmto účelom sa realizoval experiment požiaru osobných motorových vozidiel v uzavretej skúšobnej štôlni.

O každom experimente bol vykonaný podrobný zápis spolu s popisom metodiky, podľa ktorého experiment prebiehal.

Obrázok č. 1 Poloha vozidiel vo vzťahu k stenám skúšobnej štôlne pri experimente č.1[3] Umiestnenie meracích snímačov vo vozidle je závislé na meranej veličine, type karosérie celkovej koncepcii osobného automobilu. Teplota pri horení a teplota splodín horenia bola meraná termočlánkami z NiCr-Ni s teplotným rozsahom od -100 °C do 1400 °C[1]. Umiestenie teplotných snímačov je znázornené na obrázku 2. Konkrétne umiestnenie termočlánkov bolo nasledovné: Ford: Teplotný snímač č. 0, umiestnený v prednej časti vozidla v motorovom priestore. Teplotný snímač č. 1, umiestnený v interiéri vozidla nad volantom. Teplotný snímač č. 2, umiestnený vo výške 20 cm nad strechou vozidla. Teplotný snímač č. 3, umiestnený v zadnom kufri vozidla. Ostrava 8. - 9. září 2010


a)

čase zdržiavali v interiéri skúšobnej štôlne. Pri spracovaní a vyhodnotení meraní bol použitý grafický softvér WinControl vyvinutý pre merací prístroj Almemo. Počas celého trvania experimentu sa zaznamenávali v časovom intervale 10 sekúnd hodnoty nasledovných veličín:

Renault

0,5 m Teplotné senzory

Teplota pri horení [°C] Teplota pri horení bola meraná umiestnenými termočlánkami.

0,6 m

Iniciácia

Teplota splodín horenia [°C] Teplota splodín horenia bola meraná umiestnenými termočlánkami

Ford

Okrem toho boli pred experimentom i po ňom v priestore realizácie odmerané nasledujúce veličiny: - teplota - meraná na viacerých bodoch v priestore a okolí vozidla pomocou termočlánkov (bodové meranie teploty),

b)

- rýchlosť prúdenia vzduchu,

Teplotné senzory

- teplota okolia - počiatočná teplota okolia, - vlhkosť vzduchu.

Ford

Renault

Aktuálne poveternostné podmienky, hodnoty a údaje vonkajšieho prostredia zmerané o 8.30 ráno pred realizáciou prvého experimentu boli nasledovné:

0,6 m 0,8 m

- teplota vzduchu 12,73 °C, - vlhkosť vzduchu 97,6 %,

Iniciácia

- tlak vzduchu 974 hPa,

Obr. 2 Umiestnenie teplotných snímačov (termočlánkov) vo vozidle a v priestore okolo vozidla pri experimente č. 1 [3]

- rýchlosť vetra 0 m.s-1(priestor je bez prúdenia vzduchu) - rosný bod -10,1 °C, - entalpia vzduchu 7,5 g/K.

Renault

Počas experimentu boli použité aj digitálne fotoaparáty na zaznamenanie konkrétnych detailov pred a po experimentálnom horení. Priebeh skúšky bol sledovaný aj termokamerou, avšak bez záznamu. Sledovaný priebeh experimentu bol nasledovný:

Teplotný snímač č. 4, umiestnený na prednej časti vozidla v oblasti ľavého blatníka (nad predným kolesom) na strane šoféra. Teplotný snímač č. 5, umiestnený v interiéri vozidla nad sedadlom šoféra.

V 11 tej minúte experimentu sa objavili výrazné plamene a teplota v motorovom priestore vzrástla v tomto časovom úseku až na 500 °C. Teplota nameraná teplotným snímačom číslo 2 (umiestneným v exteriéri vozidla) bola v tomto čase cca 20 °C.

Okrem umiestnenia teplotných snímačov môžeme vidieť na obrázku 2 aj miesto iniciácie požiaru, ktoré je znázornené červeným. Simulovaný požiar bol iniciovaný v motorovom priestore vozidla. Iniciácia bola zabezpečená tkaninou o rozmeroch 10 x 10 cm. Táto bola impregnovaná benzínom (konkrétne 10 ml Uni 95) a umiestnená k nádržke s hydraulickým olejom pre posilňovač riadenia (viď. obrázok 3) [2].

V 12 tej minúte plamene utlmili a v 13 tej minúte začalo silné dymenie, po ktorom nasledovala explózia (podľa predpokladov sa jednalo o pneumatiku). V 21 vej minúte požiar stále nepreskočil na vedľajší automobil. V interiéri iniciovaného automobilu a v zadnom kufri začala stúpať teplota. V prednej časti (v motorovej oblasti) začala teplota klesať a v 26 tej minúte dosiahla cca 200 °C. V spomenutej 26 tej minúte sa tiež začalo s hasením požiaru.

Obr. 3 Iniciácia požiaru pri experimente č. 1[4] Na iniciáciu horenia bol použitý plameň, ktorým bola látka zapálená. Veko motorového priestoru počas zapálenia (iniciácie horenia) bolo otvorené a po zapálení sa uzavrelo. Iniciácia bola hneď na prvý pokus úspešná. Po rozhorení sa štôlňa uzatvorila. Doba trvania prvej fázy experimentu bola obmedzená iniciáciou druhého vozidla, stojaceho vo vzdialenosti 60 cm od horiaceho. Meranie a dokumentácia výstupných hodnôt meracou a záznamovou technikou Experiment vzhľadom k podmienkam v akých bol realizovaný (uzavretý priestor) nebol zaznamenávaný stabilne umiestnenou technikou. Využité boli záznamové zariadenia VVUÚ, a.s. Tiež bola využitá jedna termovízna kamera, ktorá však nemala záznamové zariadenie a slúžila iba na priebežné sledovanie vývoja požiaru. Kamera nebola stabilne umiestnená, obsluhovali ju príslušníci HZS ČR, ktorí sa počas experimentu v určitom obmedzenom Ostrava 8. - 9. září 2010

Hasiči, ktorý sa väčšiu časť experimentu zdržiavali v interiéri skúšobnej štôlne konštatovali, že horenie prebiehalo bez problémov, pričom oheň sa šíril spredu dozadu. Dochádzalo k stekaniu horiacich materiálov z motorového priestoru na zem. Počas horenia došlo k trom silnejším explóziám, pričom sa jednalo o 2 gumy a prasknutie predného skla. Hasenie prebehlo bez problémov, kufor nad motorom sa dal otvoriť. V prvej fáze hasenia využili snehový hasiaci prístroj (CO2), ktorý však pri aplikácii spôsobil rozhorenie požiaru. Preto bola ako hasivo využitá voda. Komplexný časový priebeh nameraných hodnôt môžeme sledovať na obrázku 4. Na něm možno pozorovať farebne odlíšené teplotné krivky pre jednotlivé termočlánky. Každý termočlánok má svoj vlastný teplotný priebeh. Podľa týchto priebehov sa dá s pomerne veľkou presnosťou posúdiť celý priebeh požiaru, jeho jednotlivé fázy, dosiahnuté maximálne teploty, narastanie teplôt, ale aj ich pokles a vyhasínanie. Okrem toho môžeme vyvodiť aj spôsob a rýchlosť jeho šírenia a podobne. Na grafe (obrázok 4) môžeme pozorovať, že výsledné krivky sú namerané v časovom rozpätí jednej hodiny, pričom podstatná časť celého experimentu (fáza horenia) je v rámci cca 35 minút. Maximálna dosiahnutá teplota bola okolo 900 °C. Z pozorovania sa môže zdať podstatné napríklad, že pred každým výbuchom, ktorý 325


bolo počuť stúpla teplota na niektorom z termočlánkov, z čoho sme odvodili, že sa pravdepodobne jednalo o výbuchy pneumatík.

Taktiež ich možno považovať za potenciálne prínosné napríklad v oblasti zisťovania príčin vzniku požiaru osobných automobilových vozidiel. Pri prvej časti experimentu je podstatným zistením, že požiar automobilu v uzavretom priestore bez prúdenia vzduchu nie je schopný preskočiť na vedľajší automobil, vzdialený od horiaceho 60 cm, čo je normovaná vzdialenosť zaparkovaných automobilov. Veľký vplyv na šírenie požiaru majú aj moderné používané materiály, ktoré obsahujú rôzne látky, spôsobujúce zhasínanie plameňa - retardéry horenia[5]. Tiež je možné vyvodiť predbežné závery a hypotézy, že horenie v prípade uzavretých priestorov bez prúdenia vzduchu sa šíri iba v obmedzenom rozsahu. Príspevok bol písaný v rámci projektu APVV-0532-07. Literatúra [1] Svetlík, J.: Požiar v motorovom priestore osobného motorového vozidla. In.: Ochrana pred požiarmi a záchranné služby. FŠI ŽU V Žiline, 2010. ISBN: 978-80-554-0208-6.

Obr. 4 Priebeh teplotných kriviek pri experimente časť 1 (T0 – T5: označenie termočlánkov) [4] Záver Veľkorozmerové skúšky, ktoré boli realizované v uzavretom priestore poskytli údaje, vďaka ktorým je možné spracovať matematické modely simulácie požiaru. Tieto simulácie sa následne dajú využiť v mnohých oblastiach, nie len pri hromadných garážach, ale čiastočne napríklad pri modelovaní horenia automobilov v tuneli.

[2] Halada, L. - Weisenpacher, P. - Glassa, J.: Possible use of computer fire simulation for automobile fire safety purposes. In.: Ochrana pred požiarmi a záchranné služby. FŠI ŽU V Žiline, 2010. ISBN: 978-80-554-0208-6. [3] Metodika realizácie experimentov motorového automobilu.

horenia

osobného

[4] Zápis o vykonanom experimente 01/26102009 [5] Osvaldová. L.: Retardéry horenia. In: Arpos, 18-19, 2005, s. 18-21, ISSN: 1335-5910.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Vyhledávání osob kynologickými pátrácími týmy EDICE SPBI SPEKTRUM

62.


VLADIMÍR MAKEŠ

VYHLEDÁVÁNÍ OSOB KYNOLOGICKÝMI PÁTRÁCÍMI TÝMY

326

Vladimír Makeš Publikace komplexně řeší problematiku vyhledávání pohřešovaných osob v terénu pomocí čichových schopností psů. Zaměřuje se především na výcvik psů a taktiku práce kynologických pátracích týmů při plošném vyhledávání osob. V závěru se zabývá systémem ověřování odborné způsobilosti psovodů a psů pro tuto specializaci. cena 140 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970



Súčasný stav zdolávania požiarov Present state fire-fighting Ing. Branislav Štefanický

80

Okresné riaditeľstvo Hasičského a záchranného zboru v Leviciach Požiarnicka 7, 943 01 Levice, Slovenská republika [email protected]

Najþastejšie poåiare (OR HaZZ Levice, 2009)

70 60 50 40 30 20

Abstrakt

10

Cieľom príspevku je zhodnotiť súčasný stav zdolávania požiarov v rámci Okresného riaditeľstva Hasičského a záchranného zboru v Leviciach z hľadiska nasadzovania síl a prostriedkov, rozmiestnenia hasičských jednotiek a taktiky zdolávania požiarov. Hodnotenie je vykonané na základe platných právnych predpisov, interných predpisov, štatistík a osobných skúseností autora. Kľúčové slová Požiar, zásah, prieskum, taktika zásahu. Abstract The paper is to assess the current state of fighting in the department of Fire and Rescue Service in Levice in terms of deployments and equipment, deployment and fire departments fighting tactics. The assessment is carried out under the existing legislation, internal regulations, statistics and personal experience of the author. Key words Fire, intervention, research, intervention tactics.

0 Poåiare v prírodnom prostredí

Kontajner na odpadky

Rodinný dom Nezatriedené

Dopravné prostriedky

Opustené a Skládky odpadov, Bytový fond demolaþné smetisko budovy

Obr. 2 Najčastejšie požiare [2, úprava autor] Okresné riaditeľstvo Hasičského a záchranného zboru v Leviciach OR HaZZ v Leviciach disponuje troma hasičskými stanicami (ďalej len „HS“). HS Levice je typu IV a HS Šahy a Želiezovce sú typu II. Vnútornú organizáciu HaZZ a početné stavy príslušníkov na Okresných riaditeľstvách a Krajských riaditeľstvách určuje prezident zboru. Riaditeľom Krajského riaditeľstva Hasičského a záchranného zboru v Nitre bol určený minimálny stav slúžiacej zmeny na HS Levice na 5 príslušníkov + operačný dôstojník. Toto nariadenie bolo vydané v roku 2004. Začiatkom tohto roka bol upravený minimálny stav slúžiacich príslušníkov na 7 + operačný dôstojník. Obr. 3 znázorňuje priemerný počet slúžiacich príslušníkov po mesiacoch v roku 2009.

Úvod V roku 2009 vzniklo v Slovenskej republike 11991 požiarov. V porovnaní s rokom 2008 došlo k nárastu o 946 požiarov, pri ktorých bolo usmrtených 56 osôb, čo je o 12 menej ako v roku 2008 a k zraneniu došlo u 245 osôb, čo je o 13 viac ako v roku 2008 [1].

Percentuálny podiel počtu služobných dní s počtom slúžiacich príslušníkov v uplynulom roku je uvedený v tab. 1 a tento stav je graficky znázornený na obr. 4.

Priemerný poþet slúåiacich príslušníkov v jednotlivých mesiacoch v roku 2009

Rozbor zásahovej činnosti Okresného riaditeľstva Hasičského a záchranného zboru v Leviciach

6,6

V uplynulom roku vykonali príslušníci Okresného riaditeľstva Hasičského a záchranného zboru (ďalej len „OR HaZZ“) v Leviciach 529 výjazdov k nahláseným udalostiam [2]. Na obr. 1 je znázornený podiel jednotlivých druhov zásahov.

7,8 6,6

5%

6,0

1

44%

TZ - 247

EZ - 5

PC, TC - 29

Planý poplach - 14

Obr. 1 Podiel jednotlivých druhov zásahov [2, úprava autor] Najčastejšie likvidovanými požiarmi v roku 2009 boli požiare v prírodnom prostredí (suchý porast, vypaľovanie 74), kontajnerov na odpadky (28), požiare rodinných domov (22), nezatriedené požiare (požiare smetí, stohy slamy, … - 18), dopravných prostriedkov cestnej dopravy (17), požiare opustených a demolačných budov (17), skládky odpadov (11) a požiare bytového fondu (9). Na obr. 2 je tento stav znázornený graficky.


6,2

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Obr. 3 Priemerný počet slúžiacich príslušníkov v jednotlivých mesiacoch v roku 2009 [zdroj: autor]

0%

Poåiar bez zásahu - 3

8,4

3%

47%

Poåiar - 231

7,2

7,2

Výjazdy OR HaZZ v Leviciach za rok 2009 1%

7,5

6,4 7,0

6,3

Tab. 1 Počet slúžiacich príslušníkov / Počet služobných dní v roku 2009 Počet slúžiacich príslušníkov

5

6

7

8

9

10

11

Σ

Počet služobných dní

58

127

85

39

24

20

12

365

16 %

35 %

23 %

11 %

7%

5%

3%

100 %

[%]

327


„DHZ“) s počtom 98 262 členov. Máloktorý DHZ však disponuje hasičskou technikou, ktorá by mohla byť nasadená na likvidáciu požiarov.

Poþet slúåiacich príslušníkov/Poþet sluåobných dní v roku 2009 140 Poþet sluåobných dní

120 100 80 60 40 20 0 5 (16 %)

6 (35 %)

7 (23 %)

8 (11 %)

9 (7 %)

10 (5 %)

11 (3 %)

Okres Levice je rozlohou 1551,1 km2 najväčším okresom SR. Okresné riaditeľstvo Hasičského a záchranného zboru v Leviciach svojimi troma hasičskými stanicami okrem vlastných zásahových obvodov vykonáva zásahovú činnosť v 4 obciach okresu Krupina a 5 obciach okresu Veľký Krtíš. V tab. 2 sú uvedené dojazdové časy hasičskej techniky (viac ako 15 min.) a vzdialenosť obcí od hasičských staníc v rámci zásahového obvodu.

Poþet slúåiacich príslušníkov

Poþet zasahujúcich príslušníkov/Poþet likvidovaných poåiarov v roku 2009 7; 3

31

8; 1

14; 1

17

29

55

26; 1

93

Obr. 5 Počet zasahujúcich príslušníkov / Počet likvidovaných požiarov v roku 2009 [zdroj: autor] Zhrnutie Veľkým problémom v prípade zásahu sa javí nedostatočný počet slúžiacich príslušníkov na zmenách. Taktické možnosti hasičského družstva sú dané počtom príslušníkov a rozsahom požiaru, alebo inou mimoriadnou udalosťou. V internom predpise [3] vydanom prezidentom HaZZ sa uvádza, že zmenšené hasičské družstvo tvoria min. 4 príslušníci (veliteľ družstva a ďalší traja až ôsmy príslušníci). Podľa iného interného predpisu [4] sú to traja hasiči, ktorí sú schopní vykonať zásah na jednotkovej ploche hasenia. Či už traja alebo štyria, tento počet je však pri reálnom zásahu nedostatočný. No ani súčasný stav s minimálnym počtom slúžiacich príslušníkov nie je dostatočný v prípade väčšieho alebo dlhotrvajúceho zásahu. Stav slúžiacich príslušníkov na minimálnych počtoch pretrváva praktický celý rok, nakoľko príslušníci sú zaraďovaní do súťažnej zmeny, dopĺňajú služby na druhých hasičských staniciach, čerpajú dovolenky, zúčastňujú sa rekondičných pobytov, odborných kurzov, školení. Rozmiestnenie síl a prostriedkov Z hľadiska organizácie ochrany pred požiarmi je na území SR zriadených 8 Krajských riaditeľstiev HaZZ a 51 Okresných riaditeľstiev HaZZ (4130 príslušníkov). Napriek tomu, že HaZZ má 113 hasičských staníc a výjazd hasičov je do 1 minúty od ohlásenia udalosti, členitý terén často spôsobuje, že do niektorých odľahlejších oblastí trvá príchod hasičov neúmerne dlho - viac ako 20 minút, v niektorých oblastiach aj 40 minút [5].

Čas > 25 min

V uplynulom roku príslušníci OR HaZZ v Leviciach likvidovali 231 požiarov. Počet zasahujúcich príslušníkov pri likvidácii požiarov znázorňuje obr. 5. Z obrázku je zrejmé, že viac ako 40 % všetkých požiarov likvidovali 3 hasiči a takmer štvrtinu požiarov likvidovali 4 hasiči.

Dojazdové časy hasičskej techniky

21 až 25 min

Z obrázku je zrejmé, že polovicu služobných dní v roku je zmenová služba zabezpečovaná s minimálnym počtom príslušníkov.

Tab. 2 Dojazdové časy a vzdialenosti obcí [6, úprava autor]

16 až 20 min

Obr. 4 Počet slúžiacich príslušníkov/Počet služobných dní v roku 2009 [zdroj: autor]

Čas dojazdu

Vzdialenosť [km]

Uhliská

Obec

35

29 (LV)

Ondrejovce

28

20 (Ž)

Bielovce

26

20 (Ž)

Dolný Pial

25

20 (LV)

Pečenice

24

16 (LV)

Pukanec

23

20 (LV)

Plavé Vozokany

23

23 (Ž)

Ipeľský Sokolec

22

14 (Ž)

Hontianske Trsťany

22

21 (LV)

Kuraľany

21

17 (Ž)

Ipeľské Uľany

20

22 (Š)

Hontianske Moravce

18

21 (Š)

Íňa

18

17 (LV)

Jabloňovce

18

20 (LV)

Beša

16

21 (LV)

Okresný výbor Dobrovoľnej požiarnej ochrany v Leviciach zastrešuje 63 dobrovoľných hasičských zborov, v ktorých pôsobí 2160 členov [7]. Aj napriek tomuto uctihodnému počtu, predstavuje podiel DHZ pri likvidácii požiarov v uplynulom roku len 6 % (Obr. 6).

Podiel výjazdov DHZ za rok 2009 v okrese Levice 6%

HaZZ OHZ

94 %

Obr. 6 Podiel výjazdov DHZ za rok 2009 v okrese Levice [zdroj: autor] Hlavným dôvodom nízkeho počtu zásahov, na ktorých boli účastní členovia DHZ je veľmi malý počet zásahuschopnej hasičskej techniky (tab. 3). Väčšina DHZ disponuje ako jedinou hasičskou technikou PS 12, ktorá v dnešnej dobe už prakticky okrem hasičských súťaží nemá žiadne uplatnenie. V neprospech privolávania členov DHZ na požiare hovoria aj ich slabé teoretické vedomosti a praktické skúsenosti a v neposlednom rade tento stav do určitej miery ovplyvňuje aj fakt, že väčšina požiarov vznikla v pracovnom čase, kedy sa členovia DHZ nachádzali v práci.

Dobrovoľná požiarna ochrana Slovenskej republiky má v súčasnosti 2938 Dobrovoľných hasičských zborov (ďalej len 328



Tab. 3 Prehľad SaP DHZ v okrese Levice [6, úprava autor] Počet DHZ Počet členov

63 2160

CAS 25 Š 706 RTHP

5

CAS 25 L101

2

CAS 32 T-815

3

Iveco Daily

1

PS 12

36

V súčasnej dobe v rámci návrhu plošného rozmiestnenia hasičských staníc HaZZ a hasičských zbrojníc obecných hasičských zborov (ďalej len „OHZ“) na území SR prebiehajú rekonštrukcie už zriadených hasičských staníc a vybraných zbrojníc. Za nosné možno považovať opatrenie 4.2 Infraštruktúra nekomerčných záchranných služieb Regionálneho operačného programu, ktorého cieľom je zvýšenie kvality a bezpečnosti verejných priestranstiev prostredníctvom rekonštrukcie, rozširovania a modernizácie zariadení nekomerčných záchranných služieb vrátane obstarania ich vybavenia [5]. Zhrnutie Úspešným zavŕšením Regionálneho operačného programu by malo byť pokrytie územia SR hasičskými jednotkami schopnými poskytnúť pomoc občanom v núdzi do 15 minút tak, ako je to dnes už bežné u záchrannej zdravotníckej služby. Prínosom bude aj to, že vybrané obce okrem zrekonštruovaných hasičských zbrojníc budú disponovať aj technikou a technickými prostriedkami, ktoré bude možné nasadiť na likvidáciu ohlásenej udalosti. Takisto v oblasti personálneho zabezpečenia chodu týchto obecných hasičských zbrojníc by malo dôjsť k zlepšeniu a tiež v neposlednom rade aj k zlepšeniu povolania ostatných členov do pohotovosti. Nutné je doriešiť otázku odbornej prípravy a odbornej spôsobilosti členov OHZ a stanoviť jasné pravidlá, na aké zásahy budú nasadzovaní a za akých podmienok (budú nosiči ADP?, budú mať odborné kurzy na obsluhu hydraulického vyslobodzovacieho zariadenia, reťazovej motorovej píly?, ... ). Nasadzovanie síl a prostriedkov Nasadzovanie síl a prostriedkov pri zdolávaní požiarov sa vykonáva v zmysle požiarneho poplachového plánu. Požiarny poplachový plán okresu slúži k zabezpečeniu súčinnosti hasičských jednotiek v rámci okresu pri hasení požiarov, vykonávaní záchranných a likvidačných prác, pri poskytovaní pomoci medzi okresmi, upravuje povolávanie hasičských jednotiek, vyhlasovanie stupňov požiarneho poplachu a činnosť operačného strediska pri jednotlivých druhoch udalostí. Minimálne počty slúžiacich príslušníkov na zmene na HS Levice sú určené KR HaZZ v Nitre na 7 príslušníkov a 1 operačný dôstojník. Na HS Šahy a Želiezovce je určený počet slúžiacich príslušníkov 4, z toho jeden príslušník vykonáva službu na ohlasovni požiarov. Veliteľ zmeny v prípade služby s minimálnym počtom príslušníkov stavia dva výjazdy s počtom príslušníkov 4 a 3. Prvý výjazd so štyrmi hasičmi (1+3) je určený na požiare a druhý výjazd s tromi hasičmi (1+2) je určený na dopravné nehody. V prípade nutnosti po nahlásení udalosti veliteľ zmeny po konzultácii s OD kombinuje početné stavy a techniku na výjazd tak, aby bol zásah vykonaný s najväčšou účinnosťou. Po vyslaní jednotky na zásah podľa počtu príslušníkov, ktorí zostali na základni OD vykoná zvolanie príslušníkov do pohotovosti. Počty zvolaných príslušníkov závisia od požiadavky veliteľa zásahu. V podstate môže nastať 5 základných situácií, ktoré OD s VZ riešia v prípade nahlásenia udalosti pri minimálnych stavoch slúžiacich príslušníkov na HS v Leviciach. Ostrava 8. - 9. září 2010

Situácia 1 - menší požiar V prípade menšieho požiaru, kedy je situácia jasná po vyťažení nahlasovateľa a je známy objekt alebo miesto, na zásah je vyslaný výjazd 1+3 s technikou MB Atego. Ak je predpoklad, že bude potrebné použiť výškovú techniku, jednotka vykoná výjazd s technikou PP 30 Iveco. Nakoľko PP 30 Iveco má zásoby hasiacich látok len o objeme 1500 litrov vody a 125 litrov penidla, na základni je v prípade nutnosti pripravená vykonať výjazd technika so zásobami hasiacich látok CAS 30 Iveco alebo CAS 32 T-815. Situácia 2 - menší požiar vo vzdialenejšej lokalite Táto situácia je príznačná najmä pre menšie požiare na obciach, ktoré sú vzdialené od hasičskej stanice, ale tiež pre obce, kde nie je vybudovaný požiarny vodovod alebo iný zdroj požiarnej vody. V takom prípade vykoná výjazd jednotka v počte 1+2 s technikou MB Atego prípadne PP 30 Iveco a 1+0 s technikou CAS 30 Iveco, prípadne CAS 32 T-815. Situácia 3 - veľký požiar V prípade veľkého požiaru vykoná výjazd celá slúžiaca zmena. Podľa informácií získaných vyťažením nahlasovateľa vykoná výjazd jednotka 1+3 s MB Atego, v prípade že sa jedná o výškovú budovu jednotka vykoná výjazd s PP 30 Iveco. Príslušník z výjazdu určeného na dopravné nehody vykoná výjazd s technikou so zásobami hasiacej látky – CAS 30 Iveco, eventuálne s CAS 32 T-815. Výjazd určený k dopravným nehodám 1+1 s technikou MB 416 CDI Sprinter je vyslaný na zásah súčasne s prvou jednotkou. Ďalším postupom OD je vykonanie zvolania príslušníkov do pohotovosti (min. 3), prípadne vyslanie ďalších jednotiek v zmysle požiarneho poplachového plánu, ak si to situácia na požiarisku vyžaduje. V prípade nahlásenia dopravnej nehody je rozhodujúca vzdialenosť miesta nehody od požiariska a tiež fakt, či sa na základni už nachádzajú zvolaní príslušníci. Podľa toho OD rozhodne o vyslaní ďalšej jednotky alebo stiahne posádku z požiariska. Situácia 4 - dopravná nehoda Pri nahlásení dopravnej nehody jedného alebo dvoch motorových vozidiel vykoná výjazd jednotka 1+2 s technikou MB 416 CDI Sprinter. Toto vozidlo je vybavené všetkou potrebnou záchranárskou technikou a zdravotníckym materiálom pre poskytnutie pomoci osobám v núdzi. Situácia 5 - veľká dopravná nehoda, hromadná dopravná nehoda, dopravná nehoda s únikom NL, požiar dopravného prostriedku Dopravná nehoda s veľkým počtom zranených alebo hromadná nehoda si vyžaduje, aby bol nasadený maximálne možný počet záchranárov. Pri uvedených udalostiach vykoná výjazd celá slúžiaca zmena s technikou MB 416 CDI Sprinter 1+2 a MB Atego 1+3. Takéto isté zloženie výjazdu je aj pri požiari dopravného prostriedku. Pri dopravnej nehode s únikom NL je situácia odlišná v tom, že jednotka určená na požiare vykoná výjazd k nahlásenej udalosti s technikou, ktorú volí na základe dostupných informácii (A-21 Furgon Eko, CAS 3O Iveco, MB Vario,...). V tomto prípade takisto OD vykoná zvolanie príslušníkov do pohotovosti podľa situácie na mieste udalosti. Zhrnutie Po zhodnotení situácie z dostupných informácií VZ nasadzuje sily a prostriedky na zdolanie požiaru. V prípade, že požiar ohrozuje okolité objekty, musí VZ určiť priority zásahu. To znamená, že sa musí rozhodnúť či sily a prostriedky, ktoré ma k dispozícii nasadí na likvidáciu požiaru, či na ochranu susedných objektov. Ideálne by bolo, keby VZ mal hneď na začiatku k dispozícii dostatočné množstvo SaP, aby tieto mohol úmerne rozdeliť na plnenie potrebných úloh. 329


Ak sa v objekte nachádzajú osoby, ktoré sú ohrozené požiarom, ich záchrana a evakuácia do bezpečia sa automaticky stáva prioritou. V takom prípade sa požiar likviduje naozaj len minimálnym počtom príslušníkov a zvyšok sa venuje evakuácii osôb z objektu.

[2] Program STATZPP. 2009. OR HaZZ Levice.

Nutné je tiež počítať s tým, že nie všetci príslušníci môžu vykonávať hasiace práce. Z počtu príslušníkov na požiarisku sú vyčlenení príslušníci na obsluhu techniky a zariadení, na zabezpečenie miesta požiariska (odpojenie objektu od energií a pod.). Ďalšou činnosťou, ktorá odoberá hasičov VZ potrebných na likvidáciu požiaru je rozoberanie konštrukcií.

[4] Pokyn prezidenta Hasičského a záchranného zboru č. 39/2003 o obsahu a o postupe pri spracúvaní dokumentácie o zdolávaní požiarov.

Úloh, ktoré hasiči plnia pri zásahu je niekedy veľké množstvo. Je na VZ a jeho skúsenostiach, aby dokázal určiť priority zásahu, aby vedel prijať správne rozhodnutia v správny čas a hlavne aby vedel včas povolať ďalšie potrebné sily a prostriedky a tým aspoň sčasti odbremenil zasahujúcich hasičov. Pretože dovolím si tvrdiť, že VZ nikdy nebude mať dostatočné množstvo SaP na vykonanie všetkých potrebných úloh po príchode na miesto zásahu. Literatúra

[3] Pokyn prezidenta Hasičského a záchranného zboru č. 35/2002 o vnútornej organizácii Hasičského a záchranného zboru na operatívno-technickom úseku v znení neskorších predpisov.

[5] Štatistická ročenka 2008. Ministerstvo vnútra Slovenskej republiky. Prezídium Hasičského a záchranného zboru. Bratislava, 2008. [6] Štefanický, B.: Z histórie hasičstva levického regiónu „skladačka“. Editor Ján Dano. Levice: Tekovské múzeum v Leviciach, 2009, vydané k výstave „Z histórie požiarnictva“ v dňoch 8.7. - 4.10.2009, náklad 500 ks. [7] Pokyn prezidenta Hasičského a záchranného zboru č .20/2003, o obsahu a o postupe pri vypracúvaní požiarneho poplachového plánu.

[1] Štatistická ročenka 2009. Ministerstvo vnútra Slovenskej republiky. Prezídium Hasičského a záchranného zboru. Bratislava, v tlači.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Strategie dodávek pitné vody EDICE SPBI SPEKTRUM

63.


ŠÁRKA KROýOVÁ

STRATEGIE DODÁVEK PITNÉ VODY

Šárka Kročová Zajištění dostatečného množství pitné vody o požadovaném hydrodynamickém tlaku ve standardních podmínkách nebo krizových situacích pro územní celky je základním požadavkem na veřejné vodovody. Distribuční systémy místního a nadmístního významu musí současně splňovat strategii dodávky pitné vody v čase a požadované kvalitě. Současně musí respektovat nové poznatky, požadavky a reálné možnosti v oblasti havarijního plánování a řešení krizových situací, včetně zajištění nouzových dodávek vody v době jejího přechodného nedostatku pro obyvatelstvo, strategické subjekty a složky Integrovaného záchranného systému. Postupy k jejich dosažení jsou obsahem publikace. cena 150 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

330



Přestup tepla Heat transfer doc. RNDr. Jiří Švec, CSc.1

Koeficienty tepelné vodivosti různých materiálů jsou uvedeny v následující tabulce (pro teplotu 18 °C).

Ing. Pavel Švec

2

VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta metalurgie a materiálového inženýrství 17. listopadu 15, 708 33 Ostrava - Poruba [email protected], [email protected]

1

Tabulka 1 Koeficienty tepelné vodivosti. Materiál [W m-1K-1] Ocel uhlíková

50,0

Olovo

35,0

Hliník

235,0

Abstrakt

Měď

372,0

Přestup tepla hraje důležitou roli - bohužel často opomíjenou při řešení úloh v oblasti šíření tepla. V předloženém článku je tento děj popsán a diskutován vliv koeficientu přestupu tepla (který není konstantní) na hodnotu tepelného toku.

Stříbro

428,0

Molitan

0,024

Skelná vata

0,048

Klíčová slova Abstract Heat transfer plays an important role - unfortunately, often neglected - in solving the problems of the area of heat propagation. In the article, this process is described and the way in which the coefficient of heat transfer (that is not constant) influences the density of heat flow is discussed. Key words Heat propagation, heat transfer, coefficient of heat transfer. Úvod Přestup tepla je děj, ke kterému dochází na rozhraní plynu nebo kapaliny a pevné látky, tedy na rozhraní, kde se mění způsob šíření tepla z proudění na vedení (resp. obráceně). Tepelný tok, který přestupuje z kapaliny nebo plynu do pevné látky je úměrný teplotnímu rozdílu. Koeficient úměrnosti, tj koeficient přestupu tepla však není konstantní pro danou látku, ale závisí v poměrně značném rozmezí na mnoha dalších veličinách. V dalších kapitolách je diskutován výpočet koeficientu přestupu tepla v různých situacích a následné ovlivnění tepelného toku, který přestupuje z kapaliny nebo plynu do pevné látky (resp. obráceně).

0,026

Polystyrén

0,06

Beton hutný (ρ = 2100 kg m-3)

1,05

Přestup tepla Z výše uvedeného se může zdát, že problematika ustáleného vedení tepla není příliš složitá. V praxi tomu tak většinou není. Vrstva materiálu, ve které se teplo šíří vedením je takřka vždy obklopena vzduchem (plynem) nebo kapalinou. V těchto prostředích se teplo šíří prouděním. Na styku pevné látky a tekutiny (plyn, kapalina) se mění způsob šíření tepla z vedení na proudění. Na tomto styku dochází k přenosu tepla, který se nazývá přestup tepla. Při přestupu tepla z kapaliny nebo plynu resp. obráceně pozorujeme za stacionárního stavu rozdělení teplot, které je znázorněno na obrázku 1.

Obrázek 1 Průběh teploty při přestupu tepla

Vedení tepla Vedení tepla v pevných látkách se obecně řídí Fourierovou rovnicí - hustota tepelného toku (q) je úměrná spádu (zápornému gradientu) teploty q   grad t

(1)

Hustota tepelného toku (q) je množství tepla, které projde plochou 1 m2 postavenou kolmo ke směru vedení tepla za jednu sekundu. Jednotkou je W m-2. Konstanta úměrnosti λ je koeficient tepelné vodivosti, má jednotku W m-1K-1. Pro ustálené vedení tepla rovinou stěnou lze z rovnice (1) odvodit vztah t t (2) Q  1 2 S d kde množství tepla prošlé vrstvou [J], teplota přední stěny vrstvy [°C], teplota zadní stěny vrstvy [°C], tloušťka vrstvy [m], plocha vrstvy [m2], čas [s], koeficient tepelné vodivosti materiálu vrstvy [W m-1K-1].


1,0

Suchý vzduch

Šíření tepla, přestup tepla, koeficient přestupu tepla.

Q t1 t2 d S τ λ

Okenní sklo

V kapalině (plynu) je teplota konstantní až na velmi tenkou vrstvu při stěně, v níž teplota prudce klesá, tak že stěna má teplotu nižší, než je teplota kapaliny. Tak je tomu v případě, že teplo přechází z tekutiny do stěny. V opačném, případě, kdy teplo přechází ze stěny do tekutiny má zase stěna vyšší teplotu než tekutina. Přibližně stejná teplota uvnitř kapaliny nebo plynu vzniká prouděním tepla, při němž se teploty rychle vyrovnávají. Prudký pokles teploty v těsné blízkosti rozhraní, které od sebe dělí kapalné (plynné) a pevné prostředí, se dá vysvětlit následujícím způsobem. V proudící kapalině (plynu) vzniká těsně u stěny pevné látky tenká vrstva zvaná mezní, v níž je proudění prakticky laminární, kdy částice kapaliny (plynu) se pohybují rovnoběžně se stěnou pevné látky. Touto mezní vrstvou se teplo šíří pouze vedením, jako kdyby kapalina byla v klidu. Vzhledem k tomu, že kapaliny a plyny mají velmi malý koeficient tepelné vodivosti, vzniká v mezní vrstvě velký teplotní spád (tepelný skok). Má-li kapalina (obrázek 1) teplotu t1 a povrch stěny z pevné látky teplotu t‘1, pak teplo, které projde za čas τ plochou S z kapaliny do stěny je dáno Newtonovým vztahem



Q   S t1  t1,



(3) 331


Konstanta úměrnosti α se nazývá součinitel přestupu tepla [Wm-2K-1]. V praxi většinou určujeme průchod tepla z jedné kapaliny (plynu) do druhé kapaliny (plynu) rovinnou stěnou. Ze stacionárního stavu lze snadno odvodit vztah Q  kS  t1  t2 

(4)

Označení veličin je na obrázku 2. Konstanta k se nazývá součinitel prostupu tepla. Má jednotku W m-2K-1. Součinitel prostupu tepla se vypočítá dle rovnice 1 1 d 1    k 1   2

(5)

kde α1, α2 koeficient přestupu tepla z kapaliny 1 do stěny resp. ze stěny do kapaliny 2 [Wm-2K-1],

Součinitel přestupu tepla bude tedy funkcí minimálně uvedených veličin.

  f  d , v,  , c, ,  

(6)

Je celkem zřejmé, že teoretické určení závislosti koeficientu α na všech těchto veličinách je prakticky nemožné. Také experimentální pokus by byl velmi obtížný a výsledky - vzhledem obtížnosti tepelných měření a nesnadné reprodukovatelnosti tepelných pochodů - by zřejmě byly problematické. V určitých případech lze postupovat tak, že sleduje závislost α jen na dominantních veličinách. Výsledek pak platí jen pro daný případ a nelze jej zobecnit. Obecně platné vztahy lze získat pomocí fyzikální podobnosti. Postupem uvedeným příslušné odborné literatuře lze odvodit, že vyšetřovaný děj můžeme jednoznačně popsat pomocí tzv. podobnostních čísel, která jsou již v praxi zavedena. Jedná se o: vd Reynoldsovo číslo (7) Re 



d

tloušťka stěny [m],

λ

koeficient tepelné vodivosti materiálu stěny [W m-1K-1].

Pécletovo číslo

vd Pe  a

Prandtlovo číslo

Pr 

Nusseltovo číslo

Nu 

(8)



(9)

a

d 

(10)

kde

Obrázek 2 Průběh teploty při šíření tepla z kapaliny do kapaliny přes vrstvu pevné látky

ν

koeficient dynamické viskozity [m2 s-1],

a

koeficient teplotní vodivosti [m2 s-1],

d

charakteristický (určující) rozměr [m], ostatní označení viz výše. Rovnici popisující vyšetřovaný děj upravíme do tvaru Nu  f  Re, Pr 

Součinitel přestupu tepla Na první pohled se zdá, že - podobně jako stacionární vedení tepla - není přestup tepla nijak složitý problém. Opak je však pravdou. Na rozdíl od součinitele tepelné vodivosti, který je materiálovou konstantou, součinitel přestupu tepla materiálovou konstantou není. Může nabývat podle okolností velmi různých hodnot. Tabulka 2 Orientační rozmezní hodnot koeficientu přestupu tepla [3] Koeficient bez změny fáze Volná

α [W m K ] -2

-1

plyny

3 - 20

voda

100 - 600

Nucená plyny voda velmi vazké kapaliny

(11)

Tuto závislost je nutné určit experimentálně. Hodnotu součinitele α pak určíme z Nusseltova čísla

  Nu



(12)

d

kde d

průměr trubky [m],

λ

koeficient tepelné vodivosti kapaliny [W m-1K-1].

500 - 10000

Závislost uvedená v rovnici (11) je pro různé situace uvedena v odborné literatuře. Např. pro přestup tepla při turbulentním proudění trubkou (Re>104) dobře vyhovuje vzorec platný v širokých mezích pro všechny kapaliny, páry a plyny [4]

50 - 500

Nu  0,023 Re0,8 Pr 0,4

10 - 500

Koeficient při změně fáze

(13)

Další vzorce lze nalézt např. v [3, 4, 9].

var kapalin

1000 - 20000

kondenzace par

1000 - 100000

Příklady výpočtu koeficientu přestupu a prostupu tepla

•

Průměr trubky d

•

Rychlost proudění kapaliny v

Jak již bylo uvedeno, koeficient přestupu tepla může nabývat v dané situaci značně rozdílných hodnot. Na zjednodušených příkladech (jednoduché konfigurace, jsou vynechány různé opravné koeficienty) je ukázáno, jakým způsobem mohou vnější podmínky (např. teplota, rychlost proudění apod.) ovlivňovat hodnotu koeficientu přestupu tepla a ten pak následně koeficient prostupu tepla a tepelný tok.

•

Tepelná vodivost kapaliny λ

•

Měrná tepelná kapacita c

Obtékání koule vzduchem

•

Dynamická viskozita kapaliny η

•

Hustota kapaliny ρ

Z tohoto důvodu jsou rovnice (3), (4) a (5) jednoduché pouze formálně. Rozebereme-li z tohoto hlediska přestup tepla při stacionárním turbulentním proudění kapaliny dlouhou hladkou trubku, pak lze konstatovat, že tento přestup ovlivňuje:

332

Pro výpočet koeficientu přestupu tepla při obtékání koule vzduchem lze v odborné literatuře nalézt výchozí vztah [4] Nu  0,33 Re0,6 (14) Ostrava 8. - 9. září 2010


Určující teplota je střední teplota vzduchu a určující rozměr je průměr koule. Dosadíme-li za Re 

vd d a Nu  v 

Tabulka 5 Vliv koeficientu přestupu tepla na koeficient prostupu tepla při různých tloušťkách vodivé vrstvy

obdržíme po dosazení do rovnice (14) a jednoduché úpravě pro koeficient přestupu tepla vztah

  0,33d 0,4v 0,6 0,6

Tabulka 3 Vliv průměru koule a rychlosti proudění vzduchu na velikost koeficientu přestupu tepla (d1 = 1 m, v1 = 1 m s-1) d-0,4

d1/d

v

[m]

a) d = 10 cm λ

α2

(15)

Z tohoto vztahu je zřejmé, že koeficient přestupu tepla může být ovlivněn průměrem koule, rychlostí proudění vzduchu a teplotou vzduchu, se kterou se mění koeficient tepelné vodivosti a kinematická viskozita vzduchu. Vliv průměru koule a rychlosti proudění vzduchu na velikost koeficientu přestupu tepla za konstantní teploty je možné vidět z následující tabulky.

d

W m-2 K-1 a v prostředí kde je proudící vzduch umožňuje hodnoty koeficientu přestupu tepla postupně 50 W m-2 K-1, 100 W m-2 K-1 a 200 W m-2 K-1. Výsledky vypočítané dle vztahu (5) jsou uvedeny v tabulce 5.

v0,6

v1/v

[m s-1]

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,5

1,32

0,76

0,5

0,66

1,52

0,2

1,9

0,53

0,2

0,38

2,63

2,0

0,76

1,32

2,0

1,52

0,66

5,0

0,53

1,90

5,0

2,63

0,38

10,0

0,40

2,51

10,0

4,0

0,25

Změní-li se teplota proudícího vzduchu, změní se také koeficient tepelné vodivosti a kinematická viskozita vzduchu (tabulka 4). Konkrétní výpočet provedeme pro teploty 20 °C, 100 °C a 500 °C. Tabulka 4 Hodnoty koeficientu tepelné vodivosti a kinematické viskozity pro různé teploty.

k

α2

k

α2

k 7,39

[W m-2K-1] měď

372

50

6,65

100

7,13

200

uhl. ocel

50

50

6,58

100

7,04

200

7,30

0,06

50

0,55

100

0,55

200

0,55

polystyrén

b) d = 1 cm λ

α2

k

α2

k

α2

k

[W m K ] -2

-1

měď

372

50

6,67

100

7,14

200

7,41

uhl. ocel

50

50

6,67

100

7,14

200

7,41

0,06

50

3,16

100

3,26

200

3,30

polystyrén

Pokud bychom přestup tepla zanedbali, jednalo by se pouze o vedení tepla pevnou látkou, které se řídí rovnicí (2). Velikost hustoty tepelného toku závisí vedle tepelného rozdílu na poměru  , který můžeme označit k . Tento poměr je pro jednotlivé materiály 0 d a tloušťky vrstvy uveden v tabulce 6. Tabulka 6 Koeficient k0 pro jednotlivé materiály Materiál

Tloušťka vrstvy [cm]

k0 [W m-2 K-1]

měď

1

37,2.103

měď

10

3720

uhlíková ocel

1

5000

t [°C]

λ [W m-1K-1]

υ [m2s-1]

uhlíková ocel

10

500

20

2,59.10-2

15,06.10-6

polystyrén

1

6

100

3,21.10-2

23,13.10-6

polystyrén

10

0,6

500

3,74.10-2

79,38.10-6

Za předpokladu konstantního průměru koule a konstantní rychlosti proudění vzduchu vychází (dosazením do vztahu 15) α20 = K.20,2 W m-2 K-1 α100 = K.19,4 W m-2 K-1 α500 = K.16,6 W m-2 K-1 kde K = 0,33 d-0,4 v0,6. Je tedy zřejmé, že malá změna teploty vzduchu se na hodnotě koeficientu přestupu tepla v tomto případě příliš neprojeví. Při změně teploty vzduchu ze 20 °C na 100 °C klesne hodnota koeficientu přestupu tepla o 4 %. Šíření tepla z plynného do plynného prostředí přes pevnou vrstvu Vypočítejme koeficient prostupu tepla při šíření tepla z prostředí, kde je klidný vzduch přes vrstvu pevné látky o tloušťce 1 cm a 10 cm do prostředí kde je proudící vzduch. Jako pevné látky uvažujme látky s různým koeficientem tepelné vodivosti měď

λ=372 W m-1 K-1

uhlíková ocel

λ=50 W m-1 K-1

polystyrén

λ=0,06 W m-1 K-1

V prostředích, kde je klidný vzduch předpokládejme konstantní součinitel přestupu tepla na rozhraní vzduch - pevná látka α1=7,5 Ostrava 8. - 9. září 2010

Z výše uvedeného je zřejmé, že při šíření tepla z plynného prostředí přes vrstvu pevné látky do dalšího plynného prostředí je koeficient prostupu tepla (tj. i hustota tepelného toku) výrazně ovlivněn přestupem tepla. Tento vliv je zvlášť významný u látek dobře vodivých a roste také se zmenšující se tloušťkou vrstvy. Při koeficientech přestupu tepla α1= 75 W m-2 K-1 a α2= 50 m-2 K-1(označení dle obrázku 2) a tloušťce měděné vrstvy 1 cm by byl prošlý tepelný tok za stejného tepelného rozdílu při zanedbání přestupu tepla více než o tři třídy vyšší. V případě polystyrénu je to přibližně jeden řád. Pro lepší ilustraci vypočítejme ještě konkrétně tepelný tok za těchto podmínek (označení dle obrázku 2). 1. t1 = 5 °C, α1 = 7,5 W m-2 K-1, měděná vrsta, d = 1cm, λ = 372 W m-1 K-1, α2 = 50 W m-2 K-1, t2 = 45 °C. 2. t1 = 5 °C, α1 = 7,5 W m-2 K-1, polystyrenová vrstva, d = 1cm, λ = 0,06 W m-1 K-1, α2 = 50 W m-2 K-1, t2 = 45 °C. V prvním případě (a) vypočítáme tepelný tok se započítáváním přestupu tepla, ve druhém případě (b) přestup tepla na obou stranách pevné vrstvy zanedbáváme. Výsledky jsou shrnuty v následujícím schématu 1a

q = 267 W m-2 ......... 1b

q = 1,48 W m-2

2a

q = 125 W m ......... 2b

q = 240 W m-2

-2

Je tedy evidentní, že přestup tepla hraje při řešení úloh (i zdánlivě jednoduchých) z oblasti šíření tepla značnou roli. 333


Chceme-li tento jev zanedbat, je nutné to velmi dobře zdůvodnit. V opačném případě mohou být výpočty zatíženy značnou chybou.

[3] Blahož, V., Kadlec, Z.: Základy sdílení tepla. 2. vydání, Ostrava: Edice SPBI. 2000, ISBN: 80-902001-1-7.

Závěr

[4] KADLEC, Z.: Průvodce sdílením tepla pro požární specialisty. 1. vydání, Ostrava: Edice SPBI. 2009, ISBN: 978-80-7385061-6.

Přestup tepla je velmi důležitý děj v oblasti šíření tepla, který může zdánlivě jednoduché úlohy týkající se stacionárního vedení tepla značně zkomplikovat. Je to proto, že koeficient přestupu tepla není konstantní, ale závisí na mnoha parametrech (hustota, viskozita, tepelná vodivost média, rychlost proudění apod.) I ze zjednodušených řešení praktických úloh z oblasti šíření tepla je evidentní, že uvedený děj musí být respektován nebo musí být jasně doloženo, že ho můžeme v daném případě zanedbat. Použitá literatura [1] ČSN 730540-3 Tepelná ochrana budov - část 3. Návrhové hodnoty veličin. Český normalizační institut 2005. [2] ČSN EN ISO 6946 Stavební prvky a stavební konstrukce Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - výpočtová metoda. Český normalizační institut 2005.

[5] KALČÍK, J. SÝKORA, K.: Technická termodynamika. Praha: Academia 1973. [6] RAŽNĚVIČ, K.: Termodynamické tabulky. Bratislava Alfa 1984. [7] SAZIMA, M. A KOL.: Teplo. Praha: technický průvodce 2, SNTL, 1989, ISBN: 80-03-0043-2. [8] STEIDL, H. A KOL.: Úvod do proudění tekutin a sdílení tepla. Praha: Academia 1975. [9] CERBE, G., HOFFMAN, H.J.: Einűhrung in die Wärmelehre, 5. přeprac. vydání, Mnichov: Carl Hanser Veilog, 1975. ISBN: 3-446-13143-4.


64.


IVO ŠROM

ZJIŠġOVÁNÍ PěÍýIN VZNIKU POŽÁRģ OD ELEKTRICKÝCH INICIÁTORģ

Zjišťování příčin vzniku požárů od elektrických iniciátorů Ivo Šrom Publikace napomáhá řešit problematiku vzniku požárů od elektrických iniciátorů a vybraných elektrických zařízení. Charakterizuje jednotlivé elektrické iniciátory a z hlediska statistiky porovnává podíly na vzniku požárů mezi jednotlivými druhy elektrických iniciátorů. Publikace je doplněna popisem nejčastějších závad na vybraných elektrických zařízeních, které se podílejí na vzniku požárů. V části publikace je rovněž popsán obecný postup k zajišťování vzorků z požářiště, určených k požárně technické expertize, kdy v příloze jsou zařazeny příklady protokolů provedených v rámci požárně technické expertizy. Zvláštní kapitola je věnována statické elektřině. Závěrečnou část textu publikace tvoří požární bezpečnost elektrických zařízení z pohledu právních předpisů v rámci o požární ochrany. cena 120 Kč

EDICE SPBI SPEKTRUM

XV.


MICHAL KRATOCHVÍL VÁCLAV KRATOCHVÍL

TECHNICKÉ PROSTěEDKY POŽÁRNÍ OCHRANY

Technické prostředky požární ochrany Michal Kratochvíl, Václav Kratochvíl Publikace má za cíl představit přehled v současné době používaných technických prostředků u jednotek PO včetně základních souvisejících údajů. Publikace je zpracována na základě teoretických znalostí a letitých praktických zkušeností obou autorů. Je určena studentům v oboru požární ochrana, hasičům i strojníkům v jednotkách PO a jejich velitelům. Současně je určena také hasičům v prevenci a kontrolní činnosti jako pomůcka při posuzování požárně bezpečnostních řešení (posuzování možností zásahů jednotek PO), projektantům požární bezpečnosti staveb a osobám odborně způsobilým při odborné přípravě preventivních požárních hlídek a požárních hlídek. Záměrem je všem čtenářům přiblížit některé pro praktiky základní a zdánlivě jednoduše zapamatovatelné údaje.


334



Environmentálne akceptovateľná likvidácia požiarov a havárií požiar Rumunskej výletnej lode Oltenita Environmentally acceptable suppression of fire and breakdowns fire of Romanian cruise ship Oltenita Ing. Peter Tánczos JUDr. Tibor Čandal Okresné riaditeľstvo Hasičského a záchranného zboru v Dunajskej Strede, Trhovisko 1102/1 929 01 Dunajská Streda, Slovensko [email protected], [email protected] Abstrakt V tomto príspevku chceme poukázať na environmentálne akceptovateľnú likvidáciu požiarov a havárií na konkrétnom prípade havárie výletnej lode na toku rieky Dunaj, na problémy spojené s takouto likvidáciou a na návrhy potrebných opatrení v tejto oblasti. Kľúčové slová Požiar lode, rieka Dunaj, environmentálne akceptovateľný zásah záchranárskych zložiek, hasičská loď. Abstract The main effort of this article is to point out the environmentally acceptable suppression of fire and breakdowns on the concrete case of the pleasure boat accident on the course of the river Danube, the difficulties appearing during suppression and the protective measures in this area.

o oceľové laná, tiež môžu následkom tepelného účinku praskať a hrozí potom odplávanie plavidla na voľnú vodnú plochu. Na mieste zásahu zasahujúcich hasičov a záchranárov sa vyskytujú aj iné nebezpečenstvá, ako je napríklad veľké množstvo pohonných hmôt. V takýchto situáciách je možné očakávať zamorenie životného prostredia a najmä vodných recipientov. K tejto situácii je nutné prijať náročné organizačné a technické opatrenia Veľké lode sú značne členité a ich konštrukcia je veľmi zložitá. Preto je potrebné pri likvidácii požiaru je nutné spolupracovať s členmi posádky a získavať informácie o očakávaných nebezpečenstvách. Samozrejme aj u požiaroch lodí hrozí prenesenie požiaru na ostatné lode, budovy alebo okolitý lesný porast. Pri hasení požiaru na lodiach je nutné dbať o efektívne hasenie a súčasné odčerpávanie vody z telesa lode tak, aby sa zamedzilo potopeniu lode. Naplnením lode vodou sa zníži jej stabilita a možnosť odplávania. Situáciu nám môže uľahčiť snáď to, že všetky veľké výletné lode majú mať samočinné hasiace zariadenia a pre bezpečnosť cestujúcich musia byť vybavené záchranným člnom a záchrannými vestami.

Fire of boat, river Danube, environmentally acceptable interference rescue department, fire boat.

Vzhľadom k tomu, že v prípade tohto požiaru sa jednalo o vodný tok a medzinárodnú rieku Dunaj, záchranné zložky museli postupovať pri hasení požiaru tak, aby minimalizovali zamorenie vodného toku. V súvislosti s hasením požiaru bola nutnosť riešiť aj ochranu Lužného lesa v okolí požiaru a zásahu ako i spevnené hrádze Dunaja, kde sa sústreďovalo značné množstvo síl a prostriedkov (hasiacej techniky a ťažkej techniky). To isté platilo aj pre vodnú hladinu v mieste zásahu.

Úvod

Organizačné zabezpečenie a priebeh zásahu

Key words

Aj v požiarnej ochrane ide o hľadanie adekvátnych riešení, nájsť spôsob, resp. akým spôsobom by sme sa mali pozerať na environmentálny problém, akými prostriedkami by sme mali byť vybavení na akceptovateľnú likvidáciu požiarov a havárií. Jednoznačne treba povedať, že v niektorých oblastiach ako napríklad v lodnej doprave a v prípadoch požiarov lodí doterajšie technické vybavenie HaZZ a prístupy zrejme nepostačujú na to, aby sme vedeli environmentálne akceptovateľnými postupmi likvidovať zložité požiare, ktoré môžu zaťažiť životné prostredie. Moderný civilizačný proces je charakterizovaný prudkým rozvojom ekonomiky, techniky a vedy. Prináša ľudstvu na jednej strane zvyšovanie životnej úrovne, na strane druhej má však aj nepriaznivé sprievodné javy. Tak tomu bolo aj pri havárií výletnej lode Oltenita na toku rieky Dunaj dňa 2. októbra 2005 v k.ú. obce Sap v okrese Dunajská Streda. Požiar rumunskej výletnej lode Oltenita Je potrebné pripomenúť, že požiar lode je veľmi ťažké zovšeobecniť. Požiar môže vzniknúť tak na malom člne, plti, kompe, boteloch, hausbótoch ako i na veľkej osobnej lodi prepravujúcej niekedy až 400 - 500 osôb, alebo veľkých námorných lodiach či už civilných resp. vojenských. Požiar môže vzniknúť na lodi plávajúcej alebo ukotvenej ku brehu alebo v suchých dokoch. V našom prípade sa jednalo o zásah na už ukotvenú loď i keď núdzovo ku brehu Dunaja a v husto zalesnenom starom poraste. Plavidlo bolo situované v ťažko prípustnom teréne čo znamená, že aj navigácia k lodi bola veľmi obťažná. Ďalším nemenej dôležitým krokom je previerka zaistenia plavidla, hrozí totiž prehorenie viazacích lán, pokiaľ sa jedná Ostrava 8. - 9. září 2010

Na mieste udalosti, požiaru výletnej lode, zasahovali hasičské jednotky celého trnavského kraja, Záchranná brigáda Malacky, Komplexná centrálna záchranná služba (KCZS) Gabčíkovo a pracovníci Štátnej plavebnej správy (ŠPS) Bratislava. Už na začiatku zásahu bolo zrejmé, že okrem evakuácie 77 turistov a 45 členov posádky výletnej lode najväčšie problémy budú s konkrétnym hasením požiaru lode a únikom nebezpečných látok do ovzdušia, vody a najmä ropných produktov do vôd rieky Dunaja. V zmysle týchto údajov bola zvolená taktika zásahu so zameraním na najakceptovateľnejší spôsob hasenia a likvidácie požiaru. V spomínanom čase už pracoval štáb hasenia a bolo prijaté rozhodnutie o ďalšom postupe záchranných prác a to tak, aby došlo k čo najnižším škodám na životnom prostredí a aby sa predišlo možnému výbuchu pohonných hmôt nachádzajúcich sa v strojovni výletnej lode a následnej katastrofe. Po vykonaní evakuácie veliteľ zásahu nariadil vykonať dôkladný prieskum výletnej lode za účelom zistenia rozsahu požiaru, zistenia množstva pohonných hmôt na výletnej lodi a to tak motorovej nafty ako i benzínu a ďalších horľavých a výbušných látok. Po vykonaní prieskumu sa zistilo, že asi 85 % výletnej lode je zasiahnutá požiarom. V tejto dobe už boli všetky príslušné orgány a organizácie vyrozumené o udalosti, vrátene Štátnej plavebnej správy Bratislava a príslušných orgánov Maďarskej republiky. Pozornosť sa zamerala na zabránenie úniku ropných produktov do ovzdušia a vôd rieky Dunaja. Okamžite sa zahájilo hasenie požiaru s 10. útočnými prúdmi C 52 a rozhodlo sa o použití ťažkej peny. V zásade ťažká pena je neškodná pre živočíchy žijúce vo vode 335


a rastliny. Takto bolo vzácna flóra a fauna, v niektorých prípadoch aj jedinečná svojho druhu na Slovensku, v povodí rieky Dunaja ušetrená od negatívnych vplyvov. V neskoršej fáze horenia unikajúci hustý čierny dym nasvedčoval tomu, že v spodnej časti lode, v miestach strojovne došlo k vznieteniu motorovej nafty. Taktiež tomu nasvedčovalo niekoľko menších explózií, následný veľký výbuch, keď sa loď rozlomila na dve časti. Následne po tomto výbuchu došlo k úniku motorovej nafty a k jej zapáleniu. Vzhľadom k tejto skutočnosti nedošlo k zamoreniu vody rieky Dunaja motorovou naftou, pretože táto horela a vyhorela na vodnej hladine. Cez celú túto dobu bola hladina vody rieky Dunaja monitorovaná loďou Baylander 26, ktorá kontrolovala možný únik ropných produktov do vody. Opätovne boli informované štátne orgány, najmä Odbor životného prostredia a orgány Maďarskej republiky. Nakoľko v prednej časti výletnej lode sa nachádzal benzín v množstve cca 17 tisíc litrov, časť zásahového úseku sa intenzívne zamerala na ochladzovanie tejto časti výletnej lode, aby sa zabránilo výbuchu alebo úniku tejto pohonnej hmoty, pretože prípadný únik by skutočne mohol spôsobiť mimoriadnu ekologickú katastrofu na tamojšej flóre a faune. V priebehu zásahovej činnosti sa pripravovala loď zo Sústavy vodných diel (SVD) Gabčíkovo na zber prípadných unikajúcich ropných produktov, avšak z dôvodu poruchy a nepripravenosti mohla byť spojazdnená až po 12. hodinách. Celá situácia bola sťažená s tým, že na výletnej lodi horelo a počas požiaru zhorelo, resp. sa poškodilo požiarom celkom 1020 kg čalúnenia, 3000 kg dreva, 5000 kg elektrických vodičov (izolácie a elektrické zariadenia), 5000 kg farbiva a lakov, 500 kg olejov, 500 kg mazív, 8000 litrov motorovej nafty, 4800 kg materiálu na báze PVC, 1800 kg papiera, 5000 potravín rôzneho druhu, 3500 kg textilu, 2500 kg iných horľavých a nebezpečných látok a iný materiál nezisteného množstva. Z tohto prehľadu je možné usúdiť, že do ovzdušia a vôd rieky Dunaj uniklo veľké množstvo nebezpečných a zdraviu škodlivých látok. Vďaka odbornému zásahu a cielenej ochrane okolia bola vykonaná akceptovateľná likvidácia požiaru. Týmto chceme poukázať na skutočnosť, že požiare lodí sú veľmi špecifické, s ktorými sa hasiči a záchranné zložky nestretávajú často. Práve preto je treba vykonať dôslednú analýzu týchto požiarov od zahájenia záchranárskych prác, vrátane prijatia oznámenia a výjazdu potrebných síl a prostriedkov, až po jeho úplnú likvidáciu nevynímajúc aj odstránenie následkov havárie. Musíme mať na zreteli, že ani v súčasnosti, keď sú v lodnej doprave aplikované moderné technológie, nie je možné požiare z lodnej dopravy vylúčiť. Súčasné lode, či už nákladné, osobné či obrovské výletné, niekedy so stovkami osôb na palube, vo svojich nádržiach prevážajú obrovské množstvo pohonných látok, čo môže byť v prípade havárie zdrojom zamorenia a znečistenia okolia a vodných tokov. Z hľadiska organizácie zásahov na zdolávanie požiarov sú lode považované za veľkorozmerné objekty, ťažko prístupné a vybavené rôznymi rizikovými technológiami. Návrh riešení a opatrení I napriek súčasnému vybaveniu lodí najmodernejšou technológiou a hasiacimi zariadeniami je potrebné poznatky a informácie ako i skúsenosti zo skutočných požiarov lodí vyhodnotiť s veľkou zodpovednosťou, čo najrýchlejšie a s koordinovaným nasadením viacerých záchranárskych zložiek. Okrem jednotiek HaZZ je nutné a potrebné zabezpečiť prítomnosť aj iných záchranárskych tímov a špeciálnych jednotiek pripravených na riešenie rôznych situácií a úloh, od zberu uniknutých látok až po meranie koncentrácií plynov a pár v ovzduší a iných nutných úkonov. Vyžaduje sa zriadenie riadiaceho štábu, do ktorého je nutné prizvať projektantov lodí, konštruktérov, ŠPS, odborníkov z lodnej 336

dopravy, KCHL, správcov vodných tokov, zástupcov samospráv, tlmočníkov, lekárov, policajný zbor a iné zložky. Je žiaduce aby sa využili všetky dostupné poznatky a informácie ako i skúsenosti z likvidácie podobných udalostí doma i v zahraničí, najmä takých zásahov, s akými sa stretávajú aj hasičské jednotky u nás na Slovensku. Dôraz pritom treba klásť na využitie a uplatnenie všetkých možností, aby sa dosiahlo environmentálne akceptovateľná likvidácia takýchto požiarov a havárií. Aj napriek tomu, že plavidlá majú v súčasnej dobe niekoľkonásobné požiarne zabezpečenie, likvidácia požiarov lodí len samotným hasiacim vybavením je skoro nemožné, taktiež poskytnutie pomoci horiacej lodi na otvorenej vodnej hladine a otvorených vodách je skoro nemožné. V tejto súvislosti je potrebné kriticky poznamenať, že vybavenie zásahových zložiek, najmä HaZZ na likvidáciu požiarov lodí a ich havárií a havárií na vodnej hladine nie je dostatočné. Táto nedostatočnosť sa prejavila aj v danom prípade. V minulosti sa kompetentné orgány snažili riešiť túto situáciu presunom zastaranej techniky – plavidiel s nedostatočnou výbavou na hasenie požiarov od zložiek Policajného zboru na HaZZ. Na úseku pri vodnom toku rieky Dunaj boli takýmto spôsobom dovybavené hasičské stanice v Štúrove, Komárne, Dunajskej Strede a v Bratislave. Tieto lode však boli zastarané , neúčinné a ich spohotovenie trvalo aj niekoľko hodín. Naviac v zimnom období nemohli byt vôbec využívané a museli byť mimo vodnú plochu zazimované. Aby sa dala vykonávať environmentálne akceptovateľná likvidácia požiarov a havárií na vodnej ploche, správca vodného toku (tu nemyslíme iba rieku Dunaj ale aj Váh a iné vodné toky a plochy) a HaZZ v SR by mali mať k dispozícií špeciálnu hasičskú loď, ktorá by dokázala vykonať účinný zásah z vodnej hladiny, ako i lode s možnosťou okamžitého spohotovenia na zber uniknutých ropných produktov. V súčasnej dobe z časti je vybavená na záchranársku činnosť na vodnej ploche, hladine rieky Dunaja, ale aj iných vodných plôch KCZS v Gabčíkove. Odporúčali by sme tento špecializovaný záchranársky tím dovybaviť aj hasičskou loďou. Bezpečnosť a ochrana zdravia pri práci Bezpečnosť a ochrana zdravia pri práci je neoddeliteľnou súčasťou hasičov a záchranárov aj pri činnostiach ako sú zdolávanie požiarov a iných mimoriadnych udalostí t.j. pri zásahovej činnosti. Predovšetkým je treba dbať na vhodne zvolené osobné ochranné pracovné prostriedky pre zasahujúcich hasičov, záchranárov ako i členov všetkých zainteresovaných zložiek, ktoré sa určitým spôsobom podieľajú na likvidácií požiaru či inej mimoriadnej udalosti.. Takisto je treba dbať na vhodný výber a postup so zvolenými pracovnými (technickými) prostriedkami slúžiacimi na záchranu ľudí, zvierat, majetku a životného prostredia. V neposlednom rade treba dbať na prostredie kde sa zásahová činnosť vykonáva. Každý zásah je svojim spôsobom iný, špecifický a jedinečný. Sú momenty keď sa dá len veľmi ťažko a zložito predvídať priebeh určitých udalostí. Ak je prvoradá bezpečnosť hasiča a záchranára len potom môže byť požiar či iná mimoriadna udalosť účinne a efektívne zdolaná. Európska kritická infraštruktúra V závere tohto článku by sme chceli pripomenúť aj snahy Európskej rady na zasadnutí v júni 2004, kedy boli zahájené rozhovory na tému Európske kritické infraštruktúry a bola požiadaná Európska komisia aby pripravila celkovú stratégiu pre ochranu kritickej infraštruktúry. Máme za to, že aj SVD Gabčíkovo – Nagymaros patrí do Európskej kritickej infraštruktúry, nakoľko je umiestnená v dvoch štátoch EU a majú závažný cezhraničný charakter a závažný cezhraničný dopad na najmenej dva štáty v prípade zlyhania systému, havárií alebo mimoriadnych udalostí. Pretože však i človek sám sa môže stať úmyselným alebo neúmyselným poškodzovateľom celého ekosystému resp. krajiny v danom prípade SVD v Gabčíkove, chránených lužných lesov a Ostrava 8. - 9. září 2010


území, flóry a fauny v okolí delty rieky Dunaja, hľadá spoločnosť spôsoby, ktorými by čelila vzniku týchto negatívnych javov sústavou účinných opatrení, okrem iného aj sústavou právnych noriem.

- plavebné komory,

požiar alebo iná mimoriadna udalosť spojená s únikom alebo kontamináciou nebezpečných látok, či už spojená s prevádzkou lodí alebo pri samotnej likvidácie takejto mimoriadne udalosti v tomto priestore, môže spôsobiť ekologickú katastrofu. Najmä komplex objektov náhradného prehradenia Dunaja pri Čunove (prepadový kanál), ktorý udržiava stanovenú hladinu v nádrži a tým aj spád na vodnú elektráreň (VE) Gabčíkovo. Zabezpečuje aj prepúšťanie vôd do pôvodného koryta Dunaja a do jeho pravostranného ramenného systému. V prípade veľkých vôd prevádza do pôvodného koryta aj prietoky, ktoré nevyužije stupeň Gabčíkovo.

- vodná elektráreň.

Záver

Sústava vodných diel Gabčíkovo Vodné dielo Gabčíkovo bolo projektované a vznikalo ako súčasť Sústavy vodných diel Gabčíkovo – Nagymaros (SVD GN). Stupeň Gabčíkovo tvoria dva hlavné objekty:

Účelom stupňa Gabčíkovo je: 1. pomocou dvoch plavebných komôr preplavovať lode a lodné súpravy cez stupeň pri výškovom rozdiele hladín, 2. využívať na stupni vytvorený spád na výrobu elektrickej energie, 3. pri povodňových prietokoch zúčastňovať sa na ich bezpečnom odvádzaní. V súčasnosti Vodné dielo Gabčíkovo pozostáva zo: - zdrže s haťou Čunovo s akumulačnou nádržou (1) zmenšenou oproti pôvodnému projektu s úžitkovým objemom 35 mil. m3 namiesto pôvodných 57 mil. m3. Zdrž zároveň tvorí hlbokovodnú plavebnú dráhu pre medzinárodnú plavbu, - komplexu objektov náhradného prehradenia Dunaja pri Čunove (2), ktoré udržiava stanovenú hladinu v nádrži a tým aj spád na vodnú elektráreň (VE) Gabčíkovo. Zabezpečuje aj prepúšťanie vôd do pôvodného koryta Dunaja a do jeho pravostranného ramenného systému. V prípade veľkých vôd prevádza do pôvodného koryta aj prietoky, ktoré nevyužije stupeň Gabčíkovo, - prívodného kanála (3), ktorým sa privádza voda zo zdrže ku stupňu Gabčíkovo. Prívodný kanál je súčasťou medzinárodnej plavebnej dráhy, - stupňa Gabčíkovo (4) v pôvodnom riešení, t.j. s vodnou elektrárňou Gabčíkovo a s dvomi plavebnými komorami, - odpadového kanála (5) na odvod vody z VE z plavebných komôr späť do Dunaja. Odpadový kanál je rovnako súčasťou medzinárodnej plavebnej dráhy.

Najlepším riešením všetkých problémov aj na vode je dokonalá prevencia, teda maximálna snaha o to, aby k spomínaným prípadom vôbec nedošlo. V predrevolučnom Československu existovalo veľa noriem v lodnom odbore a v lodnej doprave aj práve vo vzťahu k požiarnej ochrane, tzv. lodných odborných noriem. Po revolúcii nastala zmena, kde sa podarilo pretransformovať odborné a technické normy do súboru tzv. lodných noriem v SR. Vytvorenie a prípadné začlenenie povodňovej záchrannej služby, resp. služby do štruktúry HaZZ by predstavovalo určitý prelom pri zabezpečení vodných tokov a vodných plôch na území SR. Bola by to špecifická zložka v rámci celého zboru, tzv. strategická záloha. Sily a prostriedky takéhoto útvaru, zložky by mohli byť v druhom slede použité a nasadené na celom území SR, napr. pri povodniach, živelných pohromách a pod. Len prijatím účinných opatrení a dovybavením záchranárskych zborov bude možné vykonať environmentálne akceptovateľnú likvidáciu požiarov a havárií v danom prípade v chránenej krajinnej oblasti rieky Dunaja so vzácnou flórou a faunou. Vzhľadom k tomu, že sa jednalo o udalosť na medzinárodnej rieke Dunaj, v záujme environmentálne akceptovateľnej likvidácii podobných udalostí, prípad požiaru lode bol zovšeobecnený formou prednášok u maďarských kolegov - hasičov v Győr-MosonySopron župy. Pevne veríme, že v čitateľovi sme vzbudili záujem o túto problematiku a upozornili sme na možný vznik ekologickej katastrofy, nebyť včasného a kvalifikovaného zásahu záchranárskych jednotiek, ktoré pracovali s citom a zodpovedne aby dopad tejto havárie a požiaru bol na prírodu čo najšetrnejší. Zoznam použitej literatúry [1] Madar, Z., Pfeffer, A.: Životní prostředí, Orbis Praha 1973, ISBN: 11-092-73 (02/76), 5-9 p. [2] Slosiarik, J.: Bezpečnosť a hygiena pracovného prostredia v ochrane pred požiarmi, Vydavateľstvo TU vo Zvolene 2007, ISBN: 978-80-228-1721-9, 36 p. [3] Regula, E.: Vodné dielo Gabčíkovo, Slovenské elektrárne, a.s., Vodné elektrárne, o.z., 2002. [4] Vidra, M., a kol.: Sústava vodných diel Gabčíkovo, Stupeň Gabčíkovo, Slovenský energetický podnik, š.p. Bratislava 1990, ako účelová publikácia, 24 p.

Obr. Mapa SVD Gabčíkovo od rozdelenia koryta pri obci Čunovo až po zliatie nového a starého koryta pri obci Sap. Z uvedenej mapy SVD Gabčíkovo vyplýva, že priestor od prehradenia pôvodného koryta toku rieky Dunaja pri obci Čunovo (prívodný kanál - pôvodné koryto) (2) až po časť, kde sa opäť vlieva pôvodné koryto do novo vytvoreného koryta (odpadový kanál) pri obci Sap, je veľmi členitý. Akákoľvek dopravná havária,


[5] Tarbajovský, L., a kol.: Vodná elektráreň Gabčíkovo, VET Vodná elektráreň Gabčíkovo, 1995. [6] Košík, Štefan. Likvidácia ekologických havárií. Bratislava, Spravodajca - Protipožiarna ochrana a záchranná služba č. 1/2002. [7] Vlastné poznatky autorov z uvedenej zásahovej činnosti.

337

Požární ochrana 2010

Recommend Documents