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

Obsah Civilní nouzová připravenost a ochrana informací Civil emergency preparedness and protection of information Vilém Adamec, Věra Kosová

1

Počítačové modelování požární zkoušky v Mokrsku Computer - simulation of a fire test in Mokrsko Jan Angelis, Tomáš Kundrata, Otto Dvořák, Hana Matheislová, Petra Bursíková, Milan Jahoda

4

Jednoduché metódy sledovania sklonu tuhých látok k samovznieteniu 7 Simple methods for determing the inclination of solid materials to self-ignition Karol Balog, Ivan Hrušovský, Jozef Ďureje Inerting of hybrid mixtures using dust inerts Inertizace hybridních směsí prachovými inerty Aleš Bebčák, Ivo Konderla, Jiří Serafín Optimalizace procesu rozviřování průmyslových prachů Optimalization of the swirl process of industrial dusts Aleš Bebčák, Jiří Serafín, Jan Adamec

9

13

Vliv iniciační energie indukční elektrické jiskry na meze výbušnosti 17 Effect of initiation energy induction electric sparks in explosive limit Aleš Bebčák, Jaroslav Damec, Michal Bukowski Komplexní zkoušky požárně bezpečnostních zařízení v tunelech Complex tests of the fire safety systems in the tunnels Petr Bebčák, Jana Drgáčová, Jan Peterek, Jakub Ulmann

21

Možnosti hašení požáru v silničním tunelu hasebním aerosolem 27 Possibility extinguishing fire in road tunnel aerosol automatic extinguish system Petr Bebčák, Jana Drgáčová, Alexander Rudněv Strength and reliability of LVL timber composite in the conditions of fire temperatures Pevnost a spolehlivost LVL dřevěných kompozit v podmínkách teploty požáru Zoja Bednarek, Renata Kamocka-Bronisz, Paweł Ogrodnik, Daniel Pieniak Vícepodlažní domy na bázi dřeva - zkušenosti z České republiky a Německa Multi-storey buildings of wood-based - Experience from the Czech Republic and Germany Jaroslav Benák

31

35

Hydrodynamické nestability plamene zkoumané v laboratorním měřítku 37 Hydrodynamic instabilities of flame investigated in laboratory scale Petr Bitala, Václav Nevrlý, Michal Střižík, Zdeněk Zelinger, Eva Grigorová Odpadní oleje ze spalovacích motorů Waste Oils from Internal Combustion Engines Miloš Bodlák

41

Managing of hazardous materials accidents Likvidace havárií nebezpečných látek Sveta Cvetanović, Dušica Pešić

43

The model of scenario in the function of managing extraordinary situations Model scénáře likvidace mimořádných událostí Sveta Cvetanović, Dušica Pešić, Emina Mihajlović

49

Požární odolnost stavebních konstrukcí historických objektů 53 Fire resistance of historical constructions Tereza Česelská, Miroslava Netopilová

Probitová funkce v rámci havarijního plánování: principy a aplikace 57 Probit function in the framework of emergency planning: principles and applications Jakub Dlabka, Barbora Baudišová, Pavel Danihelka Požární odolnost betonových ostění Tunnel lining fire rezistant Jana Drgáčová, Petr Bebčák

61

Nejistota stanovení teploty vznícení hořlavých plynů a par parabolickou metodou podle ČSN EN 14522 65 Uncertainty of detemination of the auto-ignition temperature of flammable gases or vapours by so- called parabolic method according to the ČSN EN 14522 Otto Dvořák Vplyv záťaže hasiča na spotrebu vzduchu pri použití vybraných typov ADP 67 The influence of the firefighter loading on the air depletion by the use of selected types of the ar Roman Falťan, Ivan Chromek Povodeň v Moravskoslezském kraji v květnu a červnu 2010 71 Floods in the Moravian-Silesian region in may and june 2010 Libor Folwarczny, Vladimír Vlček Fireman safety during fire of tanks with petroleum Bezpečnost hasičů během požáru nádrže s ropou Jerzy Gałaj

76

Fire prevention in German schools Požiarna bezpečnosť školských budov v Nemecku Zuzana Giertlová

80

Technické systémy a zlyhanie ľudského faktora v metodike ARAMIS 82 Technical systems and the human factor failure in the ARAMIS methodology Katarína Hanzalová Nové pohledy na navrhování a montáž systémů EPS New views of FDA system design and installation Zdeněk Hošek

84

Nový nástroj využívání poznatků ZPP/PTE v rámci celostátně vedené DB SSU/ZOZ v ČR 91 A new instrument of using of knowledges FI/FTE within the statewide database SOI/RI in the Czech Republic Vlasta Charvátová, Otto Dvořák Sledovanie vplyvu hydrogenfosforečnanu amónneho na pyrolýzy celulózy v modifikovanej elektricky vyhrievanej teplovzdušnej peci 92 Monitoring the influence of diammonium hydrogen phosphate on cellulose pyrolysis in a modified electrically heated hot air furnace Tomáš Chrebet, Karol Balog Hasičské zbrojnice a stanice v podmienkach Slovenska Fire stations in Slovak conditions Ivan Chromek Studium šíření chemické látky v objektu Study of spreading of dangerous substances indoors Dana Chudová, Petr Bitala, Stanislav Brádka

97

102

Zabránění povodňovým stavům v lokalitě Žabník na katastrálním území Koblov 106 Prevention of flood situations in the locality of Žabník in the cadastral area of Koblov Dana Chudová, Marek Pavlica Požární ochrana v bezpečnostní realitě Fire protection in the security reality Josef Janošec

110

Provozní spolehlivost vozidel TATRA Operational Reliability of Vehicles TATRA Ladislav Jánošík, David Melichar

115

POŽÁRNÍ OCHRANA 2010

Civilní nouzová připravenost a ochrana informací Civil emergency preparedness and protection of information doc. Ing. Vilém Adamec, Ph.D.1

Všeobecné právo na informace

Mgr. Věra Kosová

Pro uplatnění práva na svobodný přístup k informacím existují určitá pravidla. Povinný subjekt poskytuje informace buď jejich zveřejněním nebo na základě žádosti toho, kdo o informace žádá („žadatel“).5 Žádost o poskytnutí informace se podává ústně nebo písemně. Zdůrazněme, že v žádosti nemusí být uváděno, z jakého důvodu žadatel informaci požaduje.

2

VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 MV - generální ředitelství HZS ČR Kloknerova 26, 148 01 Praha 414 [email protected], [email protected]

1

Abstrakt Otázky ochrany informací při zajišťování civilní nouzové připravenosti nejsou příliš častým tématem odborných diskusí. Problémem je zřejmě to, že nejde ani tak o záležitosti technické, ale především právní [1, 2, 3, 4]. Stať shrnuje některé právní a organizační souvislosti spojené s povinnosti původců informací při zveřejňování výsledků řešení bezpečnostních úloh. Klíčová slova Bezpečnostní management, krizový management, civilní nouzová připravenost, ochrana informací, zvláštní skutečnost. Abstract Questions protection of information on locking civil emergency preparedness are not frequently subject special discussions. Problem is evidently it, that the doesn‘t go nor so about arrangements technical, but above all law. Writing summarises some way law and organizational context connected with responsibilities authors information on make public results solution security problems. Key words Security management, crisis management, civil emergency preparedness, protection of information, specific facts. Úvodem Informací se rozumí jakýkoliv obsah nebo jeho část v jakékoliv podobě, zaznamenaný na jakémkoliv nosiči. Může to být obsah písemného záznamu na listině, záznamu uloženého v elektronické podobě nebo záznamu zvukového, obrazového nebo audiovizuálního. Informací ale není počítačový program.1 Každý občan ČR může informace svobodně vyhledávat, a činit tak bez ohledu na hranice státu.2 Orgány veřejné správy a veřejné instituce jsou občanům při přístupu k informacím nápomocné tím, že poskytují informace o své činnosti (dále jen „povinný subjekt“).3 K určitému okruhu informací je však omezen přístup. Omezení přístupu k informacím však není postaveno na zákazu občanovi informace vyhledávat, ale na povinnosti původce informace, informaci chránit [6, 10, 11, 15, 16, 18]. Je zřejmé, že nakládání s informacemi je komplikované. Na straně jedné je zákonem deklarované právo na poskytování informací.4 Na straně druhé je zde potřeba státu, v zájmu bezpečnosti, některé informace nezveřejňovat. Přibližme v dalším některé právní a organizační souvislosti ochrany informací u povinných subjektů, vztažené na jejich působnosti v oblasti managementu bezpečnosti.

V případě, že se požadované informace nevztahují k působnosti povinného subjektu, ten žádost odloží. V zákonem stanovené lhůtě pak tuto skutečnost sdělí žadateli. Jeho povinností přitom není sdělit žadateli, do působnosti kterého subjektu požadovaná informace spadá. Požadovaná informace musí být poskytnuta nejpozději do 15 dnů ode dne přijetí žádosti. Povinný subjekt může lhůtu ze závažných důvodů prodloužit, nejvýše však o deset dní a žadatel musí být o prodloužení lhůty i důvodech prodloužení informován. Mimo přehledu povinně zveřejňovaných informací6 zákon dále stanoví, které informace mohou být žadateli odepřeny. Jedná se např. o dotazy na názory povinného subjektu, jeho budoucí rozhodnutí, resp. informace o vytváření nových rozhodnutí. Patří zde rovněž utajované informace, osobní údaje a informace označené jako obchodní tajemství. Povinný subjekt může rovněž omezit poskytnutí informací, které se vztahují výlučně k vnitřním pokynům a personálním předpisům.7 Je zřejmé, že informace označené jako „zvláštní skutečnosti“ v zákoně vysloveně uvedeny nejsou. To ovšem neznamená, že krizová, resp. havarijní a další obdobná dokumentace (dále jen „bezpečnostní dokumentace“), je věci veřejnou. Je na původci dokumentů, aby informace v ní obsažené ochránil tak, aby nedošlo k jejich zneužití. Informace k ochraně obyvatelstva Fyzické osoby, které pobývají na území ČR, mají právo na informace o opatřeních k zabezpečení ochrany obyvatelstva při vzniku mimořádných událostí. Obdobně mají fyzické osoby právo na nezbytné informace o připravovaných krizových opatřeních k ochraně jejich životů, zdraví a majetku.8 Povinnost seznámit fyzické a právnické osoby v obci s charakterem možného ohrožení, s připravenými opatřeními při záchranných a likvidačních pracích a ochraně obyvatelstva má obecní úřad. Ten má také za povinnost seznámit právnické a fyzické osoby s připravovanými krizovými opatřeními a se způsobem jejich provedení.9 Informační povinnost mají rovněž právnické osoby. Např. držitel povolení k provozu jaderného zařízení je povinen poskytovat veřejnosti informace o zajištění jaderné bezpečnosti a radiační ochrany, pokud nejsou předmětem státního, služebního ani obchodního tajemství.10 Obdobně je upraven přístup k informacím v oblasti bezpečnosti provozu chemických zařízení. Zde např. platí, že krajský úřad zajišťuje veřejné projednání návrhu bezpečnostního programu, bezpečnostní zprávy a vnějšího havarijního plánu chemických 5 6

1 2 3 4

§ 3 zákona č. 106/1999 Sb. Čl. 17 Listiny základních práv a svobod. Zákon č. 106/1999 Sb. Např. svobodný přístup k informacím, poskytnutí nezbytných informací z oblasti bezpečnosti.

Ostrava 8. - 9. září 2010

7 8 9

10

Žadatelem je každá fyzická i právnická osoba, která žádá o informaci. Vyhláška č. 442/2006 Sb. Např. evakuační plán úřadu, podpisový řád apod. 25 zákona č. 239/2000 Sb., § 31 zákona č. 240/2000 Sb. § 15 odst. 4 zákona č. 239/2000 Sb., § 21 odst. 3 zákona č. 240/2000 Sb. § 9 zákona č. 18/1997 Sb., § 17 zákona č. 18/1997 Sb. 1


provozů.11 Každá fyzická nebo právnická osoba může ve stanovené lhůtě k předmětným dokumentům uplatnit písemně připomínky. Nutno ale zdůraznit, že provozovatel může, po předchozím projednání s krajským úřadem, z dokumentů, do kterých bude umožněno veřejně nahlížet, vypustit údaje, jejichž zveřejnění by mohlo vést k vyzrazení obchodního tajemství, utajovaných informací anebo zvláštních skutečností.12 Rozhodování o ochraně informací v civilním nouzovém plánování

Jednotlivé zákonné požadavky jsou v rozhodovacím procesu posuzovány s využitím kontrolních seznamů. Ty jsou sestaveny tak, aby bylo možné získat pokud možno jednoznačnou odpověď na to, zda povinný subjekt má povinnost informaci před zveřejněním chránit či nikoliv. Vhodný režim ochrany pak v sobě odráží požadavky odpovídající posuzované úrovni. Legenda Číselný kód

Požadavky stanoví

Kontrolní seznam

106

Zákon o svobodném přístupu k informacím [11]

CHECK 106

101

Zákon o ochraně osobních údajů [10]

CHECK 101

513

Obchodní zákoník [18]

412

Zákon o ochraně utajovaných informací [16]

CHECK 412

240

Zákon o krizovém řízení [15]

CHECK 240

Rozhodování o ochraně informací v bezpečnostním managementu je založeno na tom, že je potřeba ošetřit přístup k informacím dostupným na základě zákona.13 Pozornému čtenáři v této souvislosti jistě neušlo, že žadatel nemusí uvádět, z jakého důvodu informaci požaduje. To samozřejmě bezpečnostní manageři musejí vnímat jako bezpečnostní riziko, protože je vytvořen prostor pro zneužití požadované informace. Samotné rozhodování je založeno na předpokladu, že výchozí požadavky na ochranu informací v bezpečnostním managementu jsou vymezeny zejména následujícími právními předpisy: - zákon o ochraně osobních údajů [10],

Sestavené kontrolní seznamy jsou v současnosti předmětem testování. Omezený rozsah tohoto příspěvku neumožňuje jejich zveřejnění.

- obchodní zákoník [18],

Závěr

- zákon o ochraně utajovaných informací [16],

Předložená stať upozorňuje na některé problémy spojené s ochranou informací vyskytujících se v bezpečnostním managementu. Jejich řešení vidí autoři na straně původce informace. Ten má za povinnost posoudit to, zda zveřejněním informace nemůže dojít k jejímu zneužití. Zvláštní pozornost přitom musí věnovat případům, kdy je vyžadována informace na základě zákona o svobodném přístupu k informacím [11]. Žadatel totiž nemusí uvádět, z jakého důvodu informaci požaduje. Rozhodování mohou původci informace usnadnit autory sestavené kontrolní seznamy.

- zákon o svobodném přístupu k informacím [11],

- zákon o krizovém řízení [15]. Samotný proces rozhodování o potřebě dotčenou informaci chránit probíhá v několika úrovních a je znázorněn vývojovým diagramem - viz obr. č. 1. START A

CHECK 106

106 ?

A

CHECK 101

101 ?

Přehled použité a související literatury

Zveřejnit? N

N

A

Zveřejnit? A

N

N

N

[2] Adamec, V.: Zóny havarijního plánování a opatření ochrany obyvatelstva. In: Sborník přednášek mezinárodní konference Ochrana obyvatelstva 2010. SPBI Ostrava: 2010. Str. 1-6. ISBN: 978-80-7385-080-7. ISSN 1803-7372.

N

[3] Adamec, V.; Kosová, V.: Bezpečnostní management a zneužití informací. In: Sborník z konference Krizový management 2010. Vítkovice v Krkonoších: květen 2010. Univerzita Pardubice 2010, v tisku.

A Zveřejnit?

513 ? N A

CHECK 412

412 ?

Zveřejnit?

N

A

[4] Adamec, V.; Kosová, V.: Zvláštní skutečnosti v krizovém řízení. In: Časopis 112, ročník 6, č. 11/2007. Praha: 2007. str. 24-25. ISSN 1213-7075.

N

A 240 ?

CHECK 240

Zveřejnit?

A

VĚC VEŘEJNÁ

N zs

Obr. č. 1 Postup při rozhodování o ochraně informací v bezpečnostním managementu Číselné kódy uvedené v jednotlivých krocích vývojového diagramu jsou zřejmé z připojené legendy.

11 12 13

2

§ 22 zákona č. 59/2006 Sb. § 23 zákona č. 59/2006 Sb. Zákon č. 106/1999 Sb.

[1] Adamec, V.: Ověřování připravenosti na mimořádné a krizové situace. In: Požární ochrana 2008, recenzované periodikum. Sborník přednášek XVII. ročníku mezinárodní konference. SPBI Ostrava: 2008. Str. 12 - 20. ISBN: 978-80-7385-040-1. ISSN 1803-1803.

[5] Bezpečnostní strategie České republiky. Praha: 2003. 22 stran. [6] Listina základních práv a svobod, vyhlášená usnesením Předsednictva České národní rady č. 2/1993, ve znění ústavního zákona č. 162/1998 Sb. [7] Nařízení vlády č. 462/2000 Sb., k provedení § 27 odst. 8 a § 28 odst. 5 zákona. č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů, ve znění nařízení vlády č. 36/2003 Sb. [8] Vyhláška č. 380/2002 Sb., k přípravě a provádění úkolů ochrany obyvatelstva. [9] Vyhláška č. 442/2006 Sb., kterou se stanoví struktura informací zveřejňovaných o povinném subjektu způsobem umožňující dálkový přístup, ve znění vyhlášky č. 416/2008 Sb. [10] Zákon č. 101/2000 Sb., o ochraně osobních údajů, ve znění pozdějších předpisů.



[11] Zákon č. 106/1999 Sb., o svobodném přístupu k informacím, ve znění pozdějších předpisů.

[18] Zákon č. 513/1991 Sb., obchodní zákoník, ve znění pozdějších předpisů.

[12] Zákon č. 150/2002 Sb., soudní řád správní, ve znění pozdějších předpisů.

[19] 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.

[13] Zákon č. 18/1997 Sb., o mírovém využívání jaderné energie a ionizujícího záření, ve znění pozdějších předpisů [14] Zákon č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému, a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. [15] Zákon č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon), ve znění pozdějších předpisů. [16] Zákon č. 412/2005 Sb., o ochraně utajovaných informací a o bezpečnostní způsobilosti, ve znění pozdějších předpisů. [17] Zákon č. 500/2004 Sb., správní řád, ve znění pozdějších předpisů.

Publikace z edice SPBI SPEKTRUM EDICE SPBI SPEKTRUM

2.

SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

VLADIMÍR BLAHOŽ ZDENċK KADLEC

ZÁKLADY SDÍLENÍ TEPLA

Základy sdílení tepla Vladimír Blahož, 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 věnována objasnění a matematickému vyjádření tepelného působení na povrch těles konvekcí a radiací. Publikace nemá nahradit rozsáhlejší příručky. Má přehledně nastínit strukturu předkládané problematiky 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.

cena 100 Kč

EDICE SPBI SPEKTRUM

6.


MILOŠ KVARýÁK

POŽÁRNÍ TAKTIKA V PěÍKLADECH

Požární taktika v příkladech Miloš Kvarčák Kniha má za cíl ukázat postupy stanovení rozsahu a plochy požáru, potřebného množství sil a technických prostředků na dopravu hasebních látek a na hašení při použití vody, pěny a inertních plynů. Na základě teoretických postupů, zjednodušených modelů a praktických zkušeností ze zásahové činnosti překládá tato sbírka postupy řešení, jak s pomocí výpočetních vzorců kvantifikovat potřebu sil a prostředků při hašení. Systematicky od jednoduchých řešení po složité případy prezentuje jednotlivé příklady tak, aby výpočty byly nápomocny pro urychlení a zkvalitnění rozhodovacího procesu při požárním zásahu.

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


3


Počítačové modelování požární zkoušky v Mokrsku Computer – simulation of a fire test in Mokrsko Ing. Jan Angelis, Tomáš Kundrata, Ing. Otto Dvořák, Ph.D., Ing. Hana Matheislová, Ing. Petra Bursíková, Milan Jahoda MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 - Modřany [email protected] Abstrakt

30 cm, 50 cm a 180 cm od stropu, pozice T2 až T4 a čtvrtý termočlánek byl situován horkým koncem u povrchu stropu, pozice T1, poslední 3 ks byly umístěny v blízkosti ústí 3 ks Pitotových trubic (měření rychlosti proudění) v levém okně (z čelního pohledu) ve vzdálenostech horkého konce 50 cm od levého okraje a od dolního okraje okna 40 cm (pozice T9), 120 cm (pozice T10) a 200 cm (pozice T11) viz obr 1.

Článek popisuje modelování požární zkoušky v Mokrsku, kterou provedla stavební fakulta ČVUT. Požární zkouška byla matematicky modelována pomocí programů Smartfire a Fire Dynamic Simulator s nadstavbou Pyrosim. Výsledkem je pak srovnání naměřených dat s daty vypočítaných z pomocí těchto programů. Zároveň jsou porovnány oba programy mezi sebou. Klíčová slova Matematické modelování, Smartfire, FDS, Pyrosim

požární

zkouška,

Mokrsko,

Abstract The article describes the modeling of a fire test in Mokrsko conducted by the Faculty of Civil Engineering. The Fire test was mathematically modeled using the programs Smartfire and Fire Dynamic Simulator with Pyrosim. The result is then compared to measured data with data calculated from using these programs. At the same time the two programs are compared with each other. Key words Mathematical modelling, fire test, Mokrsko, Smartfire, FDS, Pyrosim Úvod Hlavním cílem zkoušky bylo ověření předpovědi chování konstrukce administrativní budovy vystavené požáru. Kromě požární odolnosti tří stropních konstrukčních systémů se zkoušelo šest řešení obvodových plášťů [1]. Požární zkouška v Mokrsku dne 18. 9. 2008 v objektu o velikosti (18 x 12 x 4) m. Na jedné z delších stěn jsou umístěny 2 okna o výšce 2,54 m a šířce 4,2 m. V požárním úseku bylo rozmístěno 50 hranic dřeva po 12 vrstvách s 10 ks hranolků o rozměrech (50 x 50 x 1000) mm v každé vrstvě. Požární zatížení bylo cca 35,5 kg dřeva/m2, což odpovídá asi 620 MJ/m2. Výhřevnost dřeva vyšla z experimentálních zkoušek průměrná hodnota 18,6 MJ/kg. Podrobnosti popisu experimentálního objektu, viz [1] a [2]. Velikost výkonu (120 kW/m2) byla vypočítána z množství spáleného materiálu. Tvar teplotní křivky byl odvozen z teplotního průběhu a literatury. Tato hodnota též odpovídala naměřeným hodnotám radiometrů. Technický ústav PO Praha byl požádán o měření/stanovení: -

zpětného sálání vybraných kovových konstrukcí, teplotního profilu ve vybraných pozicí, rychlosti proudění ovzduší v okně, vzorkování a analýza ovzduší na obsah toxikantů, efektivní vyhřevnosti dřeva. Schéma měření přístroji TÚPO je vyznačeno na Obr. 1. Výsledky z těchto měření pak slouží pro porovnání s modelovými daty. Teploty ovzduší ve °C byly snímány pomocí 11 ks plášťovaných termočlánků typu K v pozicích vyznačených T1 až T11, z nichž: -

4

4 ks byly umístěny ve vzdálenosti horkého konce 50 cm od stropu v pravé zadní části experimentálního objektu, pozice T5 až T8, 3 ks byly umístěny na svislici u sloupku mezi levým a pravým oknem, u čelní stěny objektu ve vzdálenostech horkého konce

Obr. 1 Schéma umístění měřících přístrojů TÚPO 1. Specifikace požární zkoušky v programu SmartFire Úloha byla řešena programem Smartfire v4.1 instalovaným na počítači s dvěma procesory Dual-Core AMD Opteron 2,00 GHz a s pamětí 8 GB a operačním systémem Windows XP 64bit. Smartfire v4.1 využívá pro řešení proudění model k- Standardní k-ε model se vztlakovým členem použitým s bezrozměrnými koeficienty uvedenými v tabulce:  k2 C      ( U  )      L   t   

     2     C1  P  C3 max(G ,0)   C2  k k      

Cμ

σk

σε

C1ε

C2ε

C3

0,09

1,0

1,3

1,44

1,92

1,0

Pro modelování radiace byl použit model Multiple Ray se 48 paprsky (tj. radiační záření do 48 směrů). Model hoření nebyl zadán a požár se počítal přes výkon tedy bez modelu chemické reakce. Z toho plyne, že též nebyl řešen model toxicity. Rychlost uvolňování tepla Q je u všech zdrojů hoření (hranic dřeva) uvažována lineárně rostoucí od počátku do konce simulace (tj. do 3720. s). Maximálního výkonu je tak dosaženo na konci simulace a tato hodnota je 720 kW. Výsledky jsou uvedeny ve formě časových závislostí teploty v místech odpovídajících umístění termočlánků během požární zkoušky. Náhled geometrie počítané programem Smartfire je vidět na následujícím Obr. 2.

Obr. 2 Geometrie objektu v Mokrsku v programu Smartfire



Počáteční hodnoty a okrajové podmínky byly zvoleny takto: všechny stěny a strop jsou uvažovány jako nevodivé objekty. Za stěnami s okny zvnějšku je definován přídavný prostor pro zajištění správné simulace proudění vzduchu skrz dveře a okno. Počáteční rychlost ve všech směrech byla nulová. Počáteční tlak 101,3 kPa a počáteční teplota 15 °C.

3. Výsledky

Výpočetní síť byla vytvořena pomocí integrovaného generátoru sítě a skládala se z 43010 buněk (55 x 17 x 46) – obrázek sítě viz obr. 3.

Obr. 3 Schéma numerické sítě v programu Smartfire Řešení úlohy bylo časově závislé s celkovým počtem časových kroků 3720 s z toho jeden časový krok byl 1 s. Počet iterací mezi jednotlivými časovými kroky bylo nastaveno na hodnotu 50. Konvergence proměnných během iterace klesala pod 10-4. Výpočet proběhl na 3 procesorových jádrech a doba jedné iterace trvala 4,68 s. 2. Specifikace úlohy v FDS/Pyrosim

Obr. 5 Srovnání teplotních polí ve 1200-sté vteřině (horní - Smartfire, dolní - FDS)

Úloha Mokrsko byla počítána v FDS v5.4.3 a s Pyrosimem 2010.1 instalovaným na operačním systému Windows XP 32bit s dvěma Dual-Core AMD Opteron 2,00 GHz a pamětí 8 GB RAM (alokovaných 2,92 GB RAM). Geometrie místnosti byla stejná jako geometrie ve Smartfire viz obr. 4.

Obr. 4 Geometrie objektu v Mokrsku v programu FDS Vzhledem k velikosti modelu a numerické náročnosti byl použit pro modelování prodění a turbulence model simulace velkých vírů (LES). Pro řešení radiace byl použit základní model „Enable Radiation Transport Solver“. Časový průběh rychlosti uvolňování tepla Q, který byl uvažován během simulace jako lineárně rostoucí maximem s v 3720 vteřině, kde výkon dosahoval 120 kW/m2. Počáteční hodnoty a okrajové podmínky byly zvoleny stejně jako u programu Smartfire. Počáteční rychlost proudění nulová ve všech směrech, atmosférický tlak 101,3 kPa a teplota 15 °C. Všechny stěny a strop jsou uvažovány jako nevodivé objekty. Před okny a nad stropem zvnějšku jsou definovány volné prostory pro zajištění správné simulace proudění vzduchu. Numerická síť sestává z 156 560 buněk (92 x 70 x 24) o rozměru buňky (0,2 x 0,2 x 0,2) m. Během simulace bylo provedeno 193 335 časových kroků s celkovou dobou výpočtu 129,22 hodin. Ostrava 8. - 9. září 2010

Obr. 6 Srovnání rychlostních polí ve 1200-sté vteřině (horní obr- Smartfire, dolní - FDS) 5


Výsledky a srovnání naměřených a vypočtených dat jsou patrny na obrázcích Obr. 5 – Obr. 7. Na obrázcích Obr. 8 a Obr. 9 lze vidět, že během pouhé půl minuty došlo ke změně směru proudění produktů hoření a to tím způsobem, že produkty hoření začaly unikat stropem a nikoliv oknem. Tato skutečnost též byla zohledněna při počítání v programu FDS, jinak by simulace vykazovaly známky „dušení“ a „též snížení napočítaných teplot“.

Obr. 9 zplodiny hoření neunikají tolik oknem – došlo k prohnutí nosníků a zplodiny unikají střechou v čase 34:05

Závěr Z porovnání výsledků numerických výpočtů a reálných dat lze konstatovat, že vypočítané hodnoty z programu Smartfire mají tendenci mírně nadhodnocovat reálnou teplotu, zatímco vypočítané hodnoty z programu FDS mají mírně nižší hodnotu teplot, než jak je naměřily termočlánky. Z grafů časových závislostí teplot na čase je patrné, že reálná naměřená teplota byla přesně ve středu mezi teplotami vypočítaných z FDS a Smartfire. Z grafů je též patrné, že napočítané teplotní křivky tvarově odpovídají těm naměřeným [5]. Literatura

[1] Fire Test in Mokrsko 2008 Ed.: Wald F., Kallerová P., Praha, June 2009, 106 s. [2] Požární zkoušky na experimentálním objektu v Mokrsku, Praha: ČVUT, 8/2008. [3] Ševčík L., Dvořák O.: Protokol o Měření teplot a hustoty toku tepla při požární zkoušce na experimentálním objektu v Mokrsku. Praha: TÚPO, 2008, 5 s. [4] Růžička M., Dvořák O.: Protokol o Měření koncentrací vybraných zplodin hoření, rychlosti proudění a teploty ovzduší při požární zkoušce v experimentálním objektu v Mokrsku, Praha: TÚPO, 2008, 5 s. [5] Výzkumná zpráva TÚPO o výsledcích řešení DVÚ č. 2 v roce 2009, Praha: MV-GŘ HZS ČR - TÚPO, 2009.

Obr. 7 Srovnání závislosti naměřených a vypočítaných teplotních řad na čase (FDS vykazuje nižší hodnoty, Smartfire ukazuje vyšší hodnoty)

Obr. 8 zplodiny hoření unikají oknem v čase 33:26 6



Jednoduché metódy sledovania sklonu tuhých látok k samovznieteniu Simple methods for determing the inclination of solid materials to self-ignition Prof. Ing. Karol Balog, PhD. Ing. Ivan Hrušovský

Criteria. Niektoré metódy opísali stručne vo svojich dielach P C Bowes, Babrauskas a Grewer.

Bc. Jozef Ďureje

Testy v skutočnej mierke

Materiálovo technologická fakulta, STU Bratislava Botanická 49, 917 08 Trnava, Slovensko [email protected], [email protected]

Práca sa zaoberá jednoduchými laboratórnymi metódami, ktoré boli vyvinuté na sledovanie sklonu tuhých látok k samovznieteniu. Konkrétne rieši problematiku tepelného samovznietenia pórovitých tuhých materiálov, prípadne pórovitých tuhých materiálov znečistených nenasýtenými olejmi. Tepelné samovznietenie je príčinou vzniku požiarov v mnohých priemyselných sušiarňach, skladoch, alebo v iných priemyselných odvetviach.

Pri samovznietení hrá veľkú úlohu objem prepravovanej alebo skladovanej látky. Najpresnejšie, ale priestorovo a energeticky náročné sú testy, pri ktorých sa balík (väčšinou tvaru kocky) v skutočnej veľkosti umiestni do prostredia s takými okolitými podmienkami ako sa predpokladajú pri preprave (okolitá teplota, vlhkosť, prúdenie vzduchu). Okolitá teplota musí byť ako maximálna predpokladaná teplota s ktorou sa prepravovaný materiál počas prepravy stretne. Do „vzorky“ sa zavedú termočlánky, ktoré slúžia na monitorovanie teploty. Potrebný je minimálne jeden termočlánok, ktorý sa zavedie do stredu vzorky (v strede „vzorky“ býva teplota najväčšia). Následne sa „vzorka“ monitoruje a ak nepríde k samovznieteniu pri teste, tak k nemu nepríde ani pri skladovaní alebo preprave.

Kľúčové slová

Jednoduché testy v teplovzušnej peci

Abstrakt

Samovznietenie, samozahrievanie, teplovzdušné namáhanie.

košíková

metóda,

Abstract This work deals with simple laboratory methods which have been developed to estimate the inclination to Self-ignition of solids. Specifically deals with the thermal self-ignition of solid porous materials or porous solid materials contaminated with unsaturated oils. Thermal self-ignition is the cause of fires in many industrial ovens, storage facilities, or in other industrial segments. Key words Self-ignition, self-heating, oven basket method, hot air stress. Úvod Samovznietenie tuhých látok je jedna z častých príčin vzniku požiaru pri preprave a skladovaní surovín a materiálu. Problém samovznietenia sa už od pradávna vyskytoval v spojitosti s požiarmi stohov sena alebo iného poľnohospodárskeho organického materiálu. Na vzdory tomuto faktu je veda ktorá sa zaoberá samovznietením relatívne mladá. Ľudia sa začali bližšie zaoberať týmto fenoménom spolu s rozvojom prepravy a obchodovania. Prvá zmienka o tomto probléme bola v roku 1760 Francúzom Montetom. Aktívny výskum sa však začal, až keď vypukol požiar ruskej fregaty kotviacej v prístave dňa 20. Apríla 1781. Gróf Ivan Tschernichev, viceprezident st. peterburgskej admirálskej vysokej školy, sa domnieval, že požiar mohol byť spôsobený nasiaknutím lôžka s predprípravou na farbenie - varený konopný olej s borovicovým popolom. Preto behom jari 1781 vykonal sériu experimentov, ktoré mali vyhodnotiť sklon materiálov nasiaknutých olejmi k samozahrievaniu. To bol pravdepodobne prvý záznam o vedeckých experimentoch na vznietenie vo svetovej literatúre.[1] Vybrané metódy na posudzovanie samozahrievania tuhých látok Tieto metódy slúžia na vyhodnocovanie sklonu tuhých látok k samovznieteniu počas skladovania a prepravy. Presné návody na postupy sú zhromaždené v dokumente ktorý vydáva ekonomická komisia spojených národov pre európu s názvom Recommendations on the Transport of Dangerous Goods - Manual of Tests and Ostrava 8. - 9. září 2010

Druhou jednoduchou metódou ako vyšetriť sklon látok k samovznieteniu sú jednoduché testy v teplovzdušnej peci. Požiadavky na vybavenie sú minimálne. Za potreby je teplovzdušná pec (Obr. 1), ktorej dostačujúca maximálna teplota ohrevu je do 400 °C, pričom sa musí dať nadstaviť konštantná teplota pece s presnosťou minimálne ± 1 °C. Vnútorný objem by mal byť dostatočne veľký na umiestnenie vzorky a mala by byť zabezpečená cirkulácia vzduchu pomocou ventilátora, pre lepšiu homogenizáciu teploty v okolí vzorky. Teplota samovznietenia závisí nie len od objemu ale tiež aj od tvaru materiálu. Podľa teórie o Franka Kamenetskiiho je kritickou podmienkou pre termálnu explóziu lineárna závislosť medzi logaritmom objemu a reciprokou absolútnej teploty. [3] Preto sa pre vzorky používajú drôtené košíky rôznych tvarov a veľkostí. Medzi základné vlastnosti košíkov má patriť schopnosť udržať testovaný materiál v danom tvare a taktiež musí byť zabezpečená cirkulácia vzduchu ku vzorke. Ako materiál na výrobu košíkov sa najčastejšie používa tkanina z nerezovej ocele s otvormi o veľkosti cca 0,25 mm. [1] Experimenty bývajú vykonávané s košíkmi rôznej veľkosti, pričom dôležitým parametrom je dĺžka r. Pri kockách je parameter r dĺžka jednej strany, pri valcoch polomer a výška valca býva násobok tohto parametra. Najčastejšie sa používajú kocky ktorých veľkosti strán sú násobky 2. Typické veľkosti strán sú potom r = 25, 50, 100 a 200 mm. Ideálne je ak sa vzorky sformujú z malých častí do daného tvaru priamo v piecke aby mal materiál rovnakú teplotu ako okolie. Bohužiaľ v praxi musíme často nechať celú vzorku v jej konečnom tvare zohriať na okolitú teplotu a predpokladať, že spotreba reaktantov počas ohrevu je zanedbateľná. [2] Potom sa za čas t = 0 pokladá bod, kedy vzorka dosiahne rovnakú teplotu ako okolie. Minimálny počet potrebných termočlánkov pri meraní je 2. Jeden termočlánok slúži na monitorovanie okolitej teploty a jeden sa zavedie do stredu vzorky. Obr. 1 Teplovzdušná piecka 7


Experimentálna časť

ýas [h:mm:ss]

700

600

500 Teplota [°C]

V experimentálnej časti sme testovali sklon k samovznieteniu smrekových pilín znečistených rôznymi olejmi. Počiatočne sme použili Mackey test a keď neprišlo k samozahrievaniu vzorky, tak sme prešli na testy v teplovzdušnej piecke. Pri mackey teste sme dosiahli maximálnu teplotu okolia 95 °C, čo nepostačilo na iniciáciu procesu samozahrievania u niektorých vzoriek. Vzorky boli zmiešané s olejmi v pomere 2:1, konkrétne 20 g pilín a 10 g oleja. Výsledná zmes bola nasypaná do štandardných košíkov pre mackey test v tvare valca s výškou 150 mm a priemerom 40 mm

400

Referenþná vzorka Slneþnicový olej

300

ďanová fermeå Olivový olej

200

Motorový olej

100

0 0:00:00

0:28:48

0:57:36

1:26:24

1:55:12

2:24:00

2:52:48

ýas[h:mm:ss]

Obr. 5 Priebeh nárastu teploty vzoriek pri teste v teplovzdušnej piecke Záver

Obr. 2 Mackeyov prístroj a košík na vzorku 120

Teplota [°C]

100 80 60

Referenþná vzorka Olivový olej

40

Slneþnicový Olej 20 0 0:00:00

1:12:00

2:24:00

3:36:00

4:48:00

ýas[h:mm:ss]

Obr. 3 Vzorky ktoré nemali pri Mackey teste sklon k samovznieteniu

Zoznam použitej literatúry

700

[1] Babrauskas, V.: Ignition Handbook, Fire Science Publishers. Issaquah, WA98027, 2003, s. 1124, ISBN: 0-9728111-3-3.

Teplota [°C]

600 500 400 300

Referenþná vzorka

200

ďanová fermeå

100 0 0:00:00

Ako je vidno z nameraných údajov, štandardný Mackey test nám vyhodnotil z troch skúmaných vzoriek iba jednu vzorku ako vzorku zo sklonom k samovznieteniu. Pritom stačil iba nárast okolitej teploty na 150 °C a sklon k samovznieteniu sa prejavil aj u druhých dvoch vzorkách. Avšak, pri meraní touto metódou sa stretávame hneď s niekoľkými problémami. Ako prvý a najväčší problém je vkladanie vzoriek do piecky, pretože pri tomto procese unikne z pece veľa tepla a následné vyrovnanie vnútornej teploty na stanovenú hodnotu môže byť zdĺhavé a môže spôsobiť chyby v meraní. Ďalší problém s ktorým sme sa stretli bola absencia schopnosti udržať konštantnú teplotu. Počas merania kolísala vnútorná teplota niekedy až o 5 °C. Tento problém by však mal byť eliminovaný u novších typoch pecí. Taktiež treba aj prihliadať na homogenitu teploty vo vnútri pece. Preto je pre použitie najlepší model zo zabudovaným vnútorným ventilátorom pre cirkuláciu vzduchu. Posledným závažnejším problémom, ktorý sa týka rúrových testov ale aj mackey testu, je nehomogenita testovaného materiálu. Pri skúmaní sklonu k samovznieteniu u poréznych materiálov znečistených olejmi vznikajú tzv. „hott spots“. Tieto náhodné ložiská zvýšenej teploty v tele vzorky vznikajú v dôsledku nerovnomerného rozloženia tuhej a kvapalnej zložky, preto treba zabezpečiť aby bola skúmaná vzorka čím najhomogénnejšia.

1:12:00

2:24:00

3:36:00

4:48:00

Obr. 4 Vzorka smrekových pilín zmiešaná s ľanovou fermežou

[2] Bowes, PC.: Self-heating: evaluating and controlling the hazards. Amsterdam, Oxford, New York, Tokio: 1984, ISBN: 978-0444996244. [3] Grewer, T.: Thermal hazards of chemical reactions. Amsterdam, London, New York, Tokio: 1994. ISBN: 0-444-89722-4. [4] ASTM D 3523 - 92 (2007), Testovacia metóda pre stanovenie hodnôt samozahrievania kvapalín a tuhých látok. Diferenčný Mackey test. [5] http://www.unece.org/publications/transport/dg_tests.html.

Z nameraných výsledkov (Obr. 3) na Mackeyovom prístroji by vyplývalo, že slnečnicový a olivový olej nemajú po zmiešaní sa so smrekovými pilinami sklon k samovznieteniu. Jediná ľanová fermež má sklon k samovznieteniu (Obr. 4). Veľa literatúr však uvádza, že aj olivový olej má sklon k samovznieteniu (pr. Bowes), preto bol slnečnicový a olivový podrobený druhému testu v teplovzdušnej peci (Obr. 5), kde bola teplota okolia vyššia ako pri mackey teste. Tu sa ukázalo, že pri teplote okolia 150 °C sa vyskytol efekt samozahrievania a následného samovznietenia aj pri vzorkách ktoré boli zmiešané s olivovým a slnečnicovým olejom. 8



Inerting of hybrid mixtures using dust inerts Inertizace hybridních směsí prachovými inerty Ing. Aleš Bebčák Ing. et Ing. Ivo Konderla

rise. From the non-methal dusts the dangerous one is for example suplhur dust (low temperature of ignition) or coal dust.

Ing. Jiří Serafín

Theory of burning of dispersed systems

VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice [email protected], [email protected], [email protected]

The burning of dispersed systems differs from burning of gaseous systems. The explosive burning is influenced by the transmission of heat from the reaction zone to the layers of systém, which have not reacted so far. With dispersed systems the emission of heat is the main mechanism for transmission of heat from the reaction zone to the dust particles and therefore during the explosive burning the thermal looses are relatively small. The complex physical and chemical procedures in microstructure of the system occurs at ignition and burning of dispersed systems. In gaseous phase the burning resemble to burning of gaseous mixtures. Firstly there is an evaporation of solid phase or the creation of gaseous product by pyrolysis and the flame is created in close range of solid particle surface. The surface of the particles is heating up and there happen another gasification of the solid phase. The gasses mix with oxygen and rapid reaction and flame emerges. The explosivness of combustible system is influenced by the size of dust particles, concentration of oxygen in the area, pressure, amount of dust, temperature, humidity, inert substances, turbulence, size and form of container.

Abstract The article focus on the matter of hybrid mixture formation and its inerting using various dust inerts. The influance of addition of inert dusts bentolit, limestone, and furex abc- 40 on explosion limits of brown coal - methane - air mixture was measured and the required amount needed to inert the mixture was inquired. Mainly the barrier and anticatalitic effect of particular inert dusts was compared. Key words Inerting, hybrid mixture, dust, explosion. Abstrakt Článek se zabývá tvorbou hybridní směsi a její inertizaci různými prachovými inerty. Při měření byl zkoumán vliv tří inertních prachů bentonitu, vápence a furexu abc- 40 na meze výbušnosti hybridní směsi hnědé uhlí - metan - vzduch a zjišťovalo se jejich množství potřebné k inertizaci této směsi. Porovnáván byl hlavně bariérový a antikatalitický účinek jednotlivých inertních prachů.

Hybrid mixture Hybrid mixture is the mixture of an air and combustible matters of different physical states, for exemple methane + coal dust + air (mining). The concentration of solid phase in this mixture is within the range of upper and lower explosion limit. The addition of small amount of gas or vapor of combustible liquid into the mixture of combustible dust or drops of combustible liquid with air results in an expansion of explosive range.

Klíčová slova Inertizace, hybridní směs, prach, výbuch. Introduction Practically we expericence not only the explosion of substances of various state of matter - gaseous state, solid state or liquid state; but in many cases we deal with combination of these states, called hybrid mixtures. The hybrid mixtures are very dangerous because any small addition of combustible gas or vapor of combustible liquid into the mixture of combustible dust and air cause rapid decrease of lower explosion limit and expansion of explosive range. At the same time the minimal ignition energy and the optimal concentration are decreasing rapidly, therefore the mixture is easily set on fire. As an exemple of danger of hybrid mixtures we can mention the explosion of methane in coal grainer in Elkford in Canada or the explosion of methane which occured in reservoir of coal in San Bernardin in California. One of the methods of explosive protection is inertization, where the initial explosive substance is transformed into inexplosive by the influence of addition of inert matters. Supposing balanced dispersion of dust elements in whole protected area and use of high amount of dust inert material it is possible to reache the inexplosivness by addition of inert dusts into the explosive atmosphere. Dispersed explosive systems

snail clover corn

concentration of methane [vol%]

Picture 1 The influence of additional substance of combustible gas to LEL of combustible dust The maximal explosive parametres are increasing, minimal ignition energy, optimal concentration and lower explosive limit are rapidly decreasing. The explosion can occur even in the case where neither the lower explosive limit of mixture of gas with air and mixture of dust with air is not reached. 0,5

1 Kst

pmax

The concentration of dust in the air is usually more difficult [MPa] to control than the concentration of gaseous systems. Besides dispersed dust which form the explosive concentration of dust and air, the sedimentary dust must be taken into account. In the state of dust almost all metters burn except purely anorganic matters, such are calcite, dolomite and other oxides and metal salts. Dangerous are above all metal dusts (aluminium, magnesium) which have high maximal pressure and maximal rate of pressure


50 LEL 3 [g.m ]

0,5

0,25 [MPa*m/s]

0 1

2

3

4

5


6

0

2

4

6


Picture 2 The influence of additional substance of methane to maxiaml explosive parametres of brown-coal dust

9


Hybrid mixture can be ignited by much lower energy than is the initial mixture of dust with air. The most significant decrease occurs by dusts which have high minimal ignition energy and low burning speed in the air.

Flange

Exhaust mixtures

air seal

lever gate Y9

Y8

windows Low-voltage electrodes

B3

B4

temperature sensor (air) M

High-voltage eletrodes

Adaptor for measurement ceoncentration flammable gases

Stirrer temperature sensor (liquid)

Y5 Other gases input of inert gases Inertization B2 Y6 B1 The principle Whirl up nozzles input of nitrogen for total inerting of inertization is in Y7 elimination or decrease Y4 Z2 of the amount of oxidizer, B5 Evaporating dish where the initialy El. sourace with R2 R3 R4 R5 pressure sensor explosive mixture is temperature monitoring B6 transformed into the Z1 Y2 Y1 inexplosive one. This is Pressure Pressure feed air tank caused by addition of inert mechanically controlled valves of matters. The effect of inert extension nozzles selection Y3 dusts depends on the kind Oxygen measurement Oxygen sensror of explosive mixture and on the kind of dust. The R1 balanced distribution of G oxygen compressor dust particles in whole area and persistance in Picture 4 VK-100 explosion chamber this dispersed state is B1 - temperature sensor (air) Y6 - electric valve - inert gasses important. The barrier effect occures. At extinguishing powders filling B2 - temperature sensor (liquid) on the basis of ammonium phosphate besides barrier effect the anticatalitic effect occures. B3- remperature sensor (case Y7 - electric valve - total inertization

surface) LEL [%] 100 60 % by weight CaCO3 50

70 % by weight CaCO3 5 4 concentration of methane [vol%]

Picture 3 The ifluence of additional substance of methane to LEL of inert mixtures of coal dusts and air

B4- temperature sensor (air)

Y8 - electric valve - oxygen bypass (input)

B5 - evaporating bowl

Y9 - electric valve - mixture exhaust

B6- pressure sensor

M - stirrer engine

G - oxygen sensor

Z1 - reverse valve - air income

Y1 - electric valve - dispersion

Z2 - reverse valve - oxygen bypass

Y2 - electric valve - pressured air filling

R1 - mechanical valve for pressure reduction

Y3 - electric valve regulation

R2-R5 - mechanically controlled valves of extension nozzles selection

-

pressure

Y4 - electric valve - oxygen bypass (output) Y5 - electric valve - combustible gasses filling

Description of the test equipment The measurement were examined on VK - 100 explosion chamber. VK - 100 is universal explosion chamber for measurement of lower and upper explosion limit of liquid, gases, dusts, hybrid mixtures and its inertization by gaseous or dust inerts. It consist of explosion vessel itself, carriage unit, pneumatic system and a remote PLC control. The gas cylinder, control eletronics and pneumatic air distribution systems are built in vessel carriage unit. These are schematically ilustratd in the picture no.4. Explosion vessel has a cylinder form of 0,1 m3 capacity and it is made by 2 mm of stainless steel. In the bottom of the vessel , there ale four dispersion nozzles, in which the tested sample of dust is placed and then is dispersed by pressured air. In the middle part of the chamber, electrodes for both chemical ignition (low-voltage) and high-capacitive inductive spark ignition (high voltage) are placed. In the upper part of the chamber stirrer and windows from hardened safety glass are situated. Upper ledge is equiped with flange, in which breakable paper wafer is placed. Static overpressure, at which the membrane brokes is between 6100 - 6700 Pa.

10

The matters examined The measurement focused on the inertization of hybrid mixtures of brown-coal dust and methane. The examined inert matters were Limestone, Bentonit and Furex abc - 40. Calcite - Limestone is a rock, composed mainly by mineral called calcite. The content of calcium carbonate is often over 95 %. For dusting can be used only calcite dusts which were approved by test room approved by Czech mining office, which cannot contain unbound silicon dioxide in the amount exceeding 3 % and no other fibroplastic or toxic matters and those, that maintains ability to disperse even in mine and ability to persist dispersed in air for longer time. Bentonite - Bentonit is rezidual, non-removed clay rock with huge sorptive capability, high ability to exchange cations, swelling and high plasticity. Bentonite has these characteristics due to clay minerals, especially due to montmorillonite. The characteristics depend mainly on the kind and content of supplement matters (level of bentonization). For the measurement the gray bentonite in powder state was used. Ostrava 8. - 9. září 2010


Table 1 The amount of inert dusts (percentage by weight) for full inertization of hybrid mixture Lignite [g]

Methane [% vol]

Quantity of inert dust [g.m3]

Percentage by weight

Furex abc -40

50

2

290

85,29 %

Furex abc -40

50

3

460

90,2 %

Bentonite

50

2

1570

96,91 %

Bentonite

50

3

2150

97,73 %

Method of measurement

Calcite

50

2

1980

97,54 %

Before the measurement itself, the samples of dusts were prearranged during special preparation. We used brown coal from Most, Litvínovská uhelná a.s. grain class O2 of particle size of 10 - 20 mm. For the measurement, this coal had to be grinded first to dust of particle size of 0,25 mm and dryed. All samples were dryed to the moisture of approximately 30 %.

Calcite

50

3

> 2300

> 97,87 %

Firtsly was needed to measure lower explosive limit of coal dust itself. The sample of dried coal dust was placed equally in the four dispersion nozzles at the bottom of the chamber.

Concetration of flammable gas

Furex abc - 40 - It is extinguishing powder on the basis of ammonium phosphate. This is made by neutralization of phosphoric acide using ammonia and then using crystalization or evaporation of solution. Extinguishing effect consists in its ability of thermal decomposition to NH3 and H3PO4, which supports the cabonization of organic matters and so reduces the formation of combustible gases. Fruthermore, during the burning, the polymeric phosphoric acide creates continual layer on the surface of burning material, which is an isolator agains the surrounding oxygen and it prevents from re-ignition of warmed combustible matters.

Inert dust

Graph of dependence of quantity of inert dust on concentration of admixture of combustible gas

3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Percentage by weiht of inert dust in mixture Feurex abc - 40

Bentonit

Calcite

Picture 6 Dependece on the amount of inert dust on LEL of hybrid mixture with addition of different percentage of methane Conclusion Picture 5 nitrocellulose ball As ignition source was used nitrocellulose ball, which was ignited by nickeled steel resistance wire 0,25 mm stick with resistance of 9,879 Ω, which was placed between two low voltage electrodes. The ignition energy of this ball is 4,5 kJ. So prepared chamber was overlapped by thin paper breakable membrane 20 μm thick, which was used as an explosion vent. The result of the test was judged visually (flash, break of the membrane). If the result was not convincing, the experiment have been judged by the increase in the temperature on temperature sensors. The ignition itself has increased the temperature by c. 6 °C, considering this we were able to determine that during the increase over 10 °C the mixture burnup will occur. By this conditions the lower limit of brown coal dust was determined to c. 50 g*m3. Later measurement indicated that inertization of hybrid mixtures by dust inerts is not very efficient, therefore we have not tried to exceed the concentration of admixture of combustible gas by more then 3 %. For the comparison of inert dusts impacts we have used two hybrid mixtures: hybrid mixture of 50 g*m3 of brown coal dust with air + 2 % methane, hybrid mixture of 50 g*m3 of brown coal dust with air + 3 % methane. Measuring procedure was similar to the one we used to aquire LEL, only difference was, that we add methane to the chamber and add inert dust to the sample of coal dust. The concentration of methane was detected by ex - meter added to the equipment to measure oxygen in the chamber The amount of inert dust in the mixture was gradually increased until, under above described criteria, the mixture was inexplosive (no membrane breach or 10 °C temperature rise). These results were defined with 10 g*m3 accuracy. The results we measured are summerized in following table 1. Ostrava 8. - 9. září 2010

The ability of inert dusts to inertize the hybrid mixture was verified by the measurement, assuming the usage of high amount of inert dusts. Goal of this measurement was an examination of the abilities of chosen inert dusts to inertize the hybrid mixture and mutual comparisons of the effectivness of particular inert dusts. Namely calcite, furex abc - 40 and bentonite. The hybrid mixture of 50 g*m3 of brown coal with air and methane in 2 and 3 % concentration was inertized. According to the theoretical assumptions, furex abc - 40 on the basis of ammonium phosphate has the best extinguishing effect. Together with barrier effect also anticatalitic effect occured, causing that dust particles absorbs radicals originated from the burning process and stops chain reactions. Inerting of hybrid mixtures by dust inerts is possible, but the dust has to be perfectly dispersed and it is needed in big amounts, exceeding 90 % by weight, with addition of very small amount of combustible gas. References [1]

Bangash, M.Y.H.: Shock, Impact and explosion: Structural analysis and design. [s.l.]: Springer, 2009. 1365 s. ISBN: 9783-540-77067-1, e-ISBN: 978-3-540-77068-8.

[2] Jaržembovský, Š.: Inertizace hybridních směsí prachovými inerty. Diploma thesis. Ostrava: VŠB-TU, 2008, 66 p. [4] Burian, S.: Výbušnost hořlavých prachů. 150 Hoří. 23.5.2008. available from WWW: . [5] Damec, J.: Protivýbuchová prevence. Dotisk prvního vydání. Ostrava: EDICE SPBI, 2005. 188 p. ISBN: 80-86111- 21-0. [6] Eckhoff, K. R.: Dust explosions in the process industries. third edition. USA: Gulf Professional Publishing, 2003. 719 p. ISBN: 0-7506-7602-7. [7] Gregor, M; Číčel, B.: Bentonit a jeho využitié. First Edition Bratislava: 1969. 404 p. 11


[9] Kořínek, K.: Požárně technické charakteristiky prachů a jejich význam v technické praxi. CHEMagazín. 22.12.2006. available from WWW: . [10] Michalík, J.: Stanovení dolní meze výbušnosti hybridních směsí. Bachelor thesis. Ostrava: VŠB - TU, 2008, 49 p.

[13] Podstawka, T.: Vliv fyzikálních a chemických vlastností prachů na jejich výbuchové parametry - hybridní směsi. Dissertation. Ostrava: VŠB - TU, 2006, 97 p. [15] Štroch, L; Helekal, M.: Výbušná prostředí, zamezení a ochrana proti výbuchu prachu: Základní pojmy a metodologie. Ostrava: VVUÚ, 2007. 59 p. ISBN: 978-80-254-0154-5.

[12] Orlíková, K; Danihelka, P; Kozubek, E.: Chemie hořlavin a produktů hoření. First Edition. Ostrava: VŠB - TUO, 1991. 97 p. ISBN: 80-7078-036-3.


7.

Analýza nebezpečí a prevence průmyslových havárií I. Ivana Bartlová, Karol Balog

Pro posouzení nebezpečí a hodnocení souvisejících rizik technologických procesů je potřebné znát především vlastnosti a technicko bezpečnostní parametry látek, které nebezpečí mohou způsobit, umět je aplikovat pro provozní podmínky a věnovat pozornost poruchám zařízení, odchylkám od technologického procesu i chybám ANALÝZA NEBEZPEýÍ A PREVENCE PRģMYSLOVÝCH obsluhy. V této publikaci je proto proveden rozbor známých průmyslových havárií a jejich příčin, vysvětlen postup při analýze rizika včetně důvodů provedení se zaměřením na metody identifikace a hodnocení nebezpečí. HAVÁRIÍ I. Pozornost je věnována i aplikaci směrnice EU 96/82/EEC tzv. SEVESO II direktivy do zákona o prevenci a likvidaci průmyslových havárií. Je doplněna zásadami ochrany proti požáru a výbuchu plynů a par hořlavých kapalin a charakterizováním nebezpečí a prevence vybraných fyzikálních i chemických procesů. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

IVANA BARTLOVÁ KAROL BALOG

cena 150 Kč

2. vydání

EDICE SPBI SPEKTRUM

8.


JAROSLAV DAMEC

PROTIVÝBUCHOVÁ PREVENCE

Protivýbuchová prevence Jaroslav Damec Autor rozdělil obsah problematiky protivýbuchové prevence do dvou částí. První část je věnována objasnění pojmu výbuch, možnosti jeho vzniku, způsobu vyjádření chování výbušných směsí, faktorů ovlivňujících toto chování, růzností projevu a působení na okolí, možnosti předpovědi hrozícího nebezpečí výbuchu, příklady vytváření výbušných směsí. Účelem této části je přiblížit tuto problematiku tak, aby čtenář mohl rozpoznat hrozící nebezpečí a uvědomit si potřebu protivýbuchových opatření. Ve druhé části shrnuje současné možnosti zabránění vzniku podmínek výbuchu resp. pro případy, kde to není možné, nebo by to nebylo vhodné, možnosti konstrukční protivýbuchové ochrany, která počítá s možným výbuchem a umožní upravit konstrukci zařízení, potrubí nebo budov tak, aby výbuch neohrozil okolí ani zařízení, tj. sníží účinky výbuchu na „nejmenší možnou míru“. Účelem této kapitoly v souvislostí s částí prvou je umožnit čtenáři posoudit v konkrétním případě, zda navrhovaná opatření odpovídají současným požadavkům protivýbuchové ochrany.


12



Optimalizace procesu rozviřování průmyslových prachů Optimalization of the swirl process of industrial dusts Ing. Aleš Bebčák Ing. Jiří Serafín Ing. Jan Adamec VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava – Výškovice [email protected], [email protected], [email protected] Abstrakt Článek se zabývá studiem procesu rozviřování, stanovením vhodných podmínek rozviřování a stanovením optimální hodnoty zpoždění iniciace po ukončení rozviřování. V práci jsou uvedeny vlastnosti prachů, jejich vliv na výbuchové parametry a popis zkušebního zařízení, kterým je výbuchový autokláv o objemu 0,25 m3. Dále je popsán rozviřovací systém a proveden rozbor rozviřovacích kuželů.

dílu, který se vkládá do pece až po zahřátí na danou teplotu. Vzduchový puls automaticky katapultuje prach z rozptylovací nádoby do pece. Detail rozšiřovacího systému uvádí obr. 1. Prach je rozvířen vzduchovým pulsem 30ms vzduchem z tlakové nádoby 175 cm2 tlakem 4,8 barů. Rozptylovací puls připustí okolo 340 cm2 tlakového vzduchu. Trysková hubice rozprašovací nádoby obsahuje 34 malých (1,6mm v průměru) děr skrz které je prach rozvířen. K přívodu vzduchu do komory 2 a současně k zabránění propadnutí prachu z komory slouží pohyblivý disperzní ventil, který je ovládán tlakovým pulsem. Rovnoměrnost rozvíření zde byla měřena pomocí optické sondy (LED dioda a křemíkový detektor zaznamenávající prostupující světlo).

A

A

Klíčová slova Rozprašovací systém, prach, zpoždění iniciace Abstract The article deals with the research of the swirl process, setting suitable conditions for swhirling and the optimum value of the initiation delay after the swirl process is completed. In the tarticle properties of the dust are introduced, their influence over explosion indices and also a description of the test device which is the explosion autoclave with the capacity of 0,25 m3. Next the swirling system is described and the study of the swirling cones.

Æ 1,6

Trysková hubice Komora 1

Key words Air spray system, dust, initiation delay Úvod Vzhledem k tomu, že nežádoucí výbuchy nejsou tak časté jako například požáry, jsou proto často podceňovány a vnímány jako podružný problém. Nejvíce podceňované jsou pak v praxi výbuchy prachových směsí, přičemž již velmi malé množství rozvířeného prachu může při iniciaci vyvolat silný výbuch. Problematika výbuchu, zkoušení materiálu a jejich parametrů, se provádí v různých zkušebních zařízeních. Jedno takové zařízení vlastní i VŠB-TU Ostrava. Jedná se o výbuchový autokláv VA-250, polyfunkční zařízení pro měření maximálních výbuchových parametrů (maximální výbuchový tlak a rychlost narůstání výbuchového tlaku - brizance směsi) a teplot výbuchů plynovzduchových, parovzduchových, prachovzduchových a hybridních směsí. Cílem měření bylo nastavení rozviřovacího systému tak, aby se dosáhlo optimálního procesu rozviřování prachů. Teoretický rozbor rozviřovacích systémů Jak již bylo naznačeno, měření výbuchových vlastností prachu je velmi závislé na rozvíření prachových částic v měřícím prostoru. K vytváření těchto směsi slouží právě rozviřovací systém. Pro přípravu směsi není vhodný způsob rozviřování volným pádem (dochází k separaci částic různého rozměru) ani cirkulační způsob, u kterého nastává separace vlivem odstředivých sil. V současné době se pro účely měření připravují disperzní směsi jednorázovým rozvířením tlakovým vzduchem. Rozviřovací systémy používané Bureau of Mines v USA

Disperzní ventil

Umístìní prachu

Komora 2

Pøívod vzduchu

Øez A-A

Obr. 1 Rozptylovací tryska [9] Další rozviřovací systém byl vyvinut pro 20 litrovou testovací komoru, je používaná pro měření hranice výbušnosti, výbuchových tlaků a rychlosti nárůstu tlaku, minimální iniciační energie, minimálního množství kyslíku pro vznícení. Systém se skládá z jednoduchého deflektoru umístěného nad prachem toto ukazuje obr. 2. Při tomto způsobu je prach umístěný kolem deflektoru na spodní části komory a vzduchový impuls, který projde kolem deflektoru pak způsobí rozptýlení prachu.

Jeden z rozviřovacích systémů byl vyvinut pro komoru požívanou k měření teploty vzplanutí prachu. Jedná se o keramickou spalovací komoru z hořčíko-hliníkového křemičitanu o vnitřním objemu 6,8l. Rozprašovací systém se skládá ze samostatného Ostrava 8. - 9. září 2010

13


Stokesova vztahu (pro částice kulového tvaru) [1]. 1

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

Deflektor

g ρč ρp r η

je gravitační zrychlení [m.s-2], hustota částice [kg.m-3], hustota disperzního prostředí [kg.m-3], poloměr částice [m], dynamická viskozita disperzního prostředí [N. s.m-1].

Disperze prachu 0

2

Stupeň rozmělnění pevné látky má podstatný vliv na požární nebezpečí látky. Disperze prachu, tj. velikost jeho částic se stanoví sítovou analýzou, která stanoví procenta nebo hmotnostní zlomky částic určitého rozměru. Při sítové analýze se posuzuje velikost částic prachu podle zbytku na síti s určitými rozměry otvorů. Udává se hmotnostní procento částic, které neprošly sítem, z celkového hmotnostního množství použitého k analýze. Laboratorně bylo ověřeno, že částice hrubší než 0,425 mm nepřispívají ke zvýšení tlaku, který vzniká při výbuchu v uzavřené nádobě. Naopak částice o velikosti 0,075 mm jsou obecně považovány za plně se účastnící procesu hoření.

4

Mìøítko cm Tlakový vzduch

Obr. 2 Principiální schéma konstrukce rozviřovače [9] Rozviřovací systém používaný ve Švýcarsku Jako zástupce je uveden jeden z nejpoužívanějších přístrojů pro měření nejnižší iniciační energie vznícení u nás je znám pod pojmem MINER 002. Rozviřovací systém je tvořen kruhovou miskou, v jejímž obvodu je kanálek pro umístění prachu obr. 3. Ve středu misky se nachází na vyvýšeném místě rozviřovací kruhová tryska hřibovitého tvaru. Vzduch se přivádí přívodním potrubím, prochází vnitřním průměrem (stopkou) a naráží na klobouček trysky. Z kloboučku ústí sedm otvorů, kterými pak vychází tlakový vzduch ze spodní části kloboučku. Proud tlakového vzduchu je tímto způsobem vstřikován z horní části do umístěného prachu v kanálku a způsobí jeho rozvíření. 18 Æ

Obr. 5 Vliv velikosti částic na maximální výbuchové parametry.[3]

r

16

5,5

r 17

13

17

7x2 Æ Rozviøovací tryska

4

27

24 Æ

50 ml, 7 bar Tlakový vzduch

1 10

Obr. 3 Rozviřovací systém použitý u MINER 002 společně s detailem trysky [9]

20 6

7

Další typy rozviřovacích systémů Na obr. 4 jsou znázorněny hubice rozviřovacích systémů používaných např. mimo jiné i v autoklávu 250 Ostravě Radvanicích, na jehož základě byl pro VŠB –TUO zhotoven autokláv nový (viz. kapitola popis zkušebního zařízení).

21

22

2 9 12 16

14

23

18 26

3

Obr. 6 Blokové schéma VA 250 S1

S1

S2

S2

4 lopatky 32 dìr Æ 6,7 mm

Obr. 4 Rozviřovací hubice [9] Vlastnosti prachů Vlastnosti prachu se od vlastností kompaktní látky liší především proto, že prachové částice mají mnohem větší měrný povrch, a tím i reaktivnost. Obecně lze říci, že za prach považujeme částice o velikosti menší než 0,5 mm. Tvar i velikost částic ve směsi je rozmanitá. Při pohybu rozvířeného prachu se tvoří časové změny koncentrace, protože pevné částice různě rychle sedimentují v závislosti na velikosti. V důsledku třecího odporu volně padající částice prachu dosáhne relativně rychle konstantní konečné rychlosti. Tato rychlost sedimentace je funkcí velikosti částice, hustoty a viskozity disperzního prostředí a lze ji vypočítat podle 14

19 24

15

8

Spirálová hlavice S1 = 229 mm S2 = 532 mm

S2 S1

17 5

25

Bartknecht hlavice S1 = 229 mm S2 = 617 mm

Pùlkulová hlavice S1 = 346 mm S2 = 1269

11

13

1. Horní polokoule, 2. Dolní polokoule, 3. Spodní rámová konstrukce, 4. Pohyblivá rámová konstrukce, 5. Hydraulický píst na otvírání komory, 6. Uzavírací kameny – 12Ks. (zámky), 7. Hydraulický píst pro uzavírací kameny, 8. Hydraulická jednotka, 9. Motor hydraulické jednotky, 10. Tlakové čidlo, 11. Kontakty pro iniciaci palníku, 12. Elektrody vysokého napětí, 13. Vyjímatelná topná plotýnka, 14. Pneumatický ventil vývěvy, 15. Krycí síto, 16. Míchadlo, 17. Nastavitelný rozviřovací kužel, 18. Pneumatický ventil rozviřovaní, 19. Zásobník rozviřovaného vzorku, 20. Manometr, 21. Elektromagnetický ventil, 22. Elektromagnetický ventil PLYN 1, 23. Elektromagnetický ventil PLYN 2, 24. Elektromagnetický ventil odtlakování, 25. Elektronika autoklávu, 26. Motor vývěvy, 27. Převodník elektrického signálu Popis zkušebního zařízení Měření bylo prováděno na zařízení VA250. Základem pro konstrukci VA-250 je ČSN ISO 6184, Systém ochrany proti Ostrava 8. - 9. září 2010


výbuchu. Výbuchová komora je nádoba z nerezové oceli kulového tvaru o objemu 0,25m3. Skládá se ze dvou symetrických polokoulí. Celé zařízení je rámové konstrukce, vlastní komora je ve střední části rámu, kdy spodní polokoule je připevněna na pevno k nosné konstrukci. Horní polokoule je připevněna k pohyblivému rámu, který umožňuje zavírání a otevírání výbuchové komory. Otevírání komory je zajištěno jednočinným hydraulickým válcem, v uzavřené poloze jsou obě poloviny komory proti oddálení při výbuchu blokovány hydraulicky ovládanými samosvornými kameny. Ve spodní části rámu je umístěna vývěva, pneumatické ventily, rozviřovací zařízení, hydraulická jednotka a pomocné prvky elektroinstalace. Uvnitř komory je instalována vyjímatelná topná plotýnka sloužící k odparu zkoušené kapaliny. Do vnitřního prostoru komory jsou též zavedeny přívody malého napětí pro iniciaci palníkem a tři elektrody vysokého napětí pro iniciaci výbojem. Dále jsou do komory přivedeny dva nezávislé vstupy plynů, pneumatický ventil vývěvy, mechanické rozvíření a elektroventil odtlakování před otevřením komory. Výbuchový tlak v kouli je snímán snímačem dynamických tlaků Kistler, který je propojený s počítačem.

Postup měření Zkušební vzorek Jako vzorek byla použita pšeničná hladká světlá mouka, s granulací: (propad- 257μm – 96,0; 162μm- 75,0), vlhkost do 15%, spodní mez výbušnosti 38 g.m-3, Pmax= 0,39 MPa, (dp/dt)max = 2,34 MPa.s-1, Coptim= 500 g.m-3. Stanovení doby rozviřování a zpoždění iniciace Doba rozviřování a zpoždění iniciace byla stanovena pomocí videozáznamu při zkouškách s otevřeným autoklávem viz. obrázek 8. Optimální doba rozviřování byla stanovena na 0,42s, optimální doba zpoždění pak 0,45s.

Rozviřovací mechanismus Cílem práce bylo najít správný kužel pro rozviřování a nastavit ho do správné polohy, aby došlo k optimálnímu rozvíření ve výbuchové komoře. Rozviřovací mechanismus se skládá ze zásobníku na prach, manometru, připojovacích měděných trubek, elektromagnetických a pneumatických ventilů a rozviřovacího kužele. Samotný rozviřovací systém je vyroben z kovové obdélníkové kostry, která v ose kratší strany má na jedné straně navařenou matku a na druhé šroubení. Šroubení je ve své podélné ose provrtáno na otvor průměru 15 mm. Celá konstrukce se našroubuje do spodní polokoule. Rozviřovací kužel má ve své ose navařen asi 20 cm dlouhý šroub se mění vzdálenost kužele od otvoru a tím i vlastnosti rozviřování.

Obr. 9 Ukázka rozviřování při otevřeném autoklávu (čas je měřen na setiny sekundy) Stanovení počátečního tlaku v autoklávu Podle normy ČSN EN 14034- se nastavuje rozviřovací tlak na 0,5MPa, což znamená, že se tlak v komoře po rozvíření zvýší a tím by se i změnily výbuchové parametry. Abychom v komoře v okamžiku iniciace měli atmosférický tlak (101,325 kPa) musel být vývěvou tlak v komoře před rozviřováním o určitou hodnotu snížen. Experimentálně bylo zjištěno, že při rozviřovacím tlaku 0,5MPa je třeba tlak v komoře snížit na hodnotu 940 mbar (94 kPa). Nastavení rozviřovacího kužele

Obr. 7 Rozviřovací systém s kuželem s dvojím zkosením Měřením se měl také zjistit optimální tvar kužele pro rozviřování. Výsledek zkoušky jsme posuzovali vizuálně pomocí videozáznamu. K dispozici byly tři typy kuželů, jako optimální se projevila varianta c se dvojím zkosením.

Pomocí regulačního šroubu nastavíme vzdálenost rozšiřovacího kužele. Do rozviřovacího zásobníku se nasype navážka vzorku s přesností 2 g. Při našem měření byla použita hladká mouka. Dolní mez výbušnosti hladké mouky je 190 g.m-3, měření jsme prováděli pro koncentraci 500 g.m-3(navážka 125g pro náš autokláv o objemu 0,25m3). Nastavíme tlak rozviřovacího vzduchu. Mezi NN elektrody, umístěné ve středu komory, se upevní iniciace (odporový drát s nitrocelulózovou kuličkou o Ei = 4,5kJ). Autokláv se zavře a na ovládacím pultu se vývěvou vyčerpá vzduch na požadovaný tlak. Nastaví se doba rozviřování a doba zpoždění iniciace. Tlačítkem start se provede automatický proces rozvíření a iniciace. Tlak v kouli je snímán snímačem dynamických tlaků a výsledky jsou vyhodnocovány počítačem. Bohužel byl tento snímač při zkouškách nenávratně poškozen a druhý snímač parciálních tlaků nebyl v některých případech schopný tak vysoké tlaky zaznamenat. Z předchozích měření ale vyplynula určitá závislost mezi maximálním výbuchovým tlakem a teplotou výbuchu (předpoklad dokonalého spalování). Proto jsme se rozhodli seřídit rozšiřovací kužel na základě kombinace snímače parciálních tlaků a maximální teploty výbuchu. Výsledky měření jsou uvedeny v následující tabulce 1.

Obr. 8 Typy kuželů a) ostrý úhel, b) tupý úhel, c) dvojí zkosení


15


Tabulka 1 Výsledky měření Doba zpoždění [s]

Pokus

Koncentrace [g.m-3]

Navážka [g]

Rozvíření

Zpoždění iniciace

1

500

125

0,42

2

500

125

0,42

3

500

125

4

500

125

5

500

6

500

7

Teplota [°C]

Výbuch

0,45

1530

123

P

4

0,45

1379

41

P

3,05

0,42

0,45

1525

68

P

3,3

0,42

0,45

1530

104

P

3,4

125

0,42

0,45

1530

143

P

3,5

125

0,42

0,45

1530

184

P

3,6

500

125

0,42

0,45

1530

161

P

3,7

8

500

125

0,42

0,45

1503

147

P

3,8

9

500

125

0,42

0,45

1454

135

P

3,9

14

500

125

0,42

0,45

1530

121

P

4

Pozn. Zvýrazněný pokus č. 6 vyjadřuje optimální nastavení kužele, kdy se dosáhlo nejvyšší teploty a tlaku výbuchu. Vzdálenost nastavení kužele je měřena od jeho vrchní hrany k rozviřovacímu šroubení.

Vliv vzdálenosti rozviĜovacího kuåele na maximální teplotu výbuchu 160 140 120 Teplota výbuchu

100 80 60 40 3

3,2

3,4

3,6

3,8

Použitá literatura [1] Damec, J.: Protivýbuchová prevence. 1. vydání, Ostrava: Edice SPBI Spektrum 8, 2005. 188s. ISBN: 80-86111-21-0. [2] Adamec, J.: Optimalizace procesu rozviřování průmyslových prachů VA 250, Diplomová práce. Ostrava: VŠB – TU, 2010. 56 s. [3] CESANA, Ch., SIVEK, R. Operating Instructions 20l-Apparatus 6.0. 2001. Dostupný z WWW: . [cit. 27.04.2010]. [4] Burian, S.: Výbušnost hořlavých prachů. 150 Hoří. [online]. 1998, č. 10. Dostupné . [cit. 27.04.2010].

[5] ORLÍKOVÁ, K., ŠTROCH, P.: Chemie procesů hoření. 1. vydání, Ostrava: Edice SPBI Spektrum 18, 1999. 87s. ISBN: 80-86111-39-3. [6] KOŘÍNEK, K. :CHEMagazín: Požárně technické charakteristiky a jejich význam v technické praxi [online]. Pardubice: 2006 [cit. 2008-02-13]. dostupný z WWW: .

180

Teplolta v komoĜe [°C]]

Nastavení kužele [cm]

Tlak [KPa]

4

Vzdálenost rozviĜovacího kuåele [cm]

[7] GROSS, B. O fyzice: Elektrické výboje v plynech. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1967. 140 s. [8] Kalousek, J.: Základy fyzikální chemie hoření, výbuchu a hašení. 2. vydání, Ostrava: Edice SPBI Spektrum 4, 1999. ISBN: 80-86111-34-2. [9] Lyko, J.: Návrh rozviřovací aparatury k vytváření výbušné směsi prachu se vzduchem, Diplomová práce. Ostrava: VŠBTU, 2003. 53 s.

Graf 1 Vliv nastavení kužele na maximální teplotu výbuchu Závěr V rámci studentské grantové soutěže VŠB-TU OSTRAVA projektu číslo 030/2101/SV0300011- „Zjišťování parametrů tlakových vln a odezva jejich účinků na stavební konstrukce“ bylo provedeno měření, které se zabývalo studiem procesu rozviřování a stanovením vhodných podmínek rozviřování výbušných prachů. Aby byly výsledky co nejvěrohodnější, musí být rozviřovací systém schopen ideálně rozvířit požadované množství prachu ve výbuchové komoře. Rozviřovací proces byl posuzován jak vizuálně pomocí videozáznamu, tak měřením tlaků a teplot. Jako nejlepší z navržených rozviřovacích kuželů se projevil kužel s dvojím zkosením. Pomocí videozáznamu se rovněž podařilo optimalizovat dobu rozvíření na 0,42s a zpoždění na 0,45s. Optimální vzdálenost rozviřovacího kužele byla změřena na 36 mm od vrchní hrany kužele k rozviřovacímu šroubení. V důsledku poruchy dynamického tlakového čidla byly výsledky vyhodnocovány pouze podle maximální výbuchové teploty v kombinaci s maximálními tlaky naměřených statickým čidlem pro měření parciálních tlaků. V rámci studentské grantové soutěže se bude v měření dále pokračovat zejména k stanovení maximálních výbuchových parametrů (pmax, (dp/dt)max).

16



Vliv iniciační energie indukční elektrické jiskry na meze výbušnosti Effect of initiation energy induction electric sparks in explosive limit Ing. Aleš Bebčák Doc. Ing. Jaroslav Damec, CSc. Bc. Michal Bukowski VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 70030 Ostrava - Výškovice, [email protected], [email protected], [email protected]

In E [J] 2 10 10

1

10

0

UEL

Abstrakt Článek se zabývá problematikou vlivu velikosti iniciační energie indukční elektrické jiskry na meze výbušnosti konkrétních výbušných souborů. Část článku je rovněž věnována problematice přenosu energie z iniciačního zdroje mezi výstupní elektrody Studium této problematiky bylo prakticky realizováno na zkušebním zařízení VK 100. Klíčová slova

10

-1

10

-2

10

-3

LEL

MIE -4

10

0

10

5

Rozsah výbušnosti, indukční jiskra, energie, iniciace. Abstract The article deals with the effect size of initiatory power induction electric sparks in explosive explosion limit specific files. Part of the article is also devoted to problems of energy transfer from the initiation source between the output electrode study of this issue has been practically implemented on the test VK 100. Key words Explosion range, inductive spark, energy, initiation. Úvod Významnou část bezpečnosti technologií, ve kterých se vyskytují hořlavé resp. výbušné látky, tvoří hodnocení zdrojů iniciace. Posouzení schopnosti elektrických jisker iniciovat daný hořlavý nebo výbušný soubor, potažmo posouzení vlivu velikosti energie elektrické jiskry na meze výbušnosti, má tedy pro bezpečnostní praxi podstatný význam. Problematika stanoveni mezi výbušnosti plynů, par a jejich směsi se vzduchem je v rámci České republiky řešena technickou normou ČSN EN 1839 „Stanovení mezí výbušnosti plynů a par“, u které se jako iniciační zdroj požívá série indukčních jisker o definovaných vlastnostech. Cílem tohoto pokusu je tedy zejména provést praktická měření, která mají za úkol ověřit teoretické předpoklady v této oblasti, rozbor dosažených výsledků. Součastný stav poznání Vliv iniciační energie na meze výbušnosti Rozsah výbušnosti se s rostoucí iniciační energii rozšiřuje, přičemž se zejména horní mez výbušnosti posouvá k vyšším hodnotám, jak je uvedeno na přikladu směsi metanu se vzduchem na obrázku č. 1. Meze výbušnosti se běžně stanovuji při pokojové teplotě, atmosférickém tlaku a standardní iniciační energii, která je u plynů a par Ei = 10 J a u prachů Ei = 10 KJ. Iniciační energie má vliv také na průběh výbuchu. S rostoucí iniciační energii se zvyšuje zejména maximální rychlost narůstání výbuchového tlaku.


15 c CH4 [obj. %]

Obrázek 1 Závislost rozsahu výbušnosti na velikosti iniciační energie [4] Minimální iniciační energie Minimální iniciační energie je nejmenší energie jiskry, která je schopna zapálit nejsnadněji iniciovatelnou směs hořlavá látky s oxidačním prostředkem. Znalost hodnot této veličiny je důležitá pro posuzovaní potenciálního nebezpečí iniciace hořlavých plynných směsi elektrostatickými a indukovanými výboji. Hodnota minimální iniciační energie je rovněž podkladem pro zařazení látek do tzv. tříd jiskrové citlivosti. Velikost minimální iniciační energie MIE odpovídající příslušné třídě citlivosti je uvedena v tabulce 1. Tabulka 1 Rozdělení látek do tříd jiskrové citlivosti [6] Třída citlivosti

Minimální iniciační energie MIE [mJ]

1

do 0,025

2

od 0,025 do 0,2

3

od 0,2 do 4

4

od4 do 20

5

větší než 20

Teoretický rozbor elektrické jiskry Vnějším vzhledem se jiskra podoba krátkou dobu trvajícímu elektrickému oblouku. Je tvořena několika výbojovými kanály, které mají poměrně malý průřez, a vyzařují velmi intenzivní světlo. Všechny kanály vycházející z jedné elektrody nemusí končit na druhé elektrodě, ale mohou také končit ve vzduchu. Přeskok jiskry je provázen poměrně velkým hlukem. Je to způsobeno vytvořením rázové vlny ve vzduchu při vzniku výbojové dráhy jiskry. Měřením jasu ve výbojovém kanálu a odhadnutím uvolněné energie v její draze bylo zjištěno, že teplota plynu v tomto bodě přesahuje 10 000 °C [9]. Uvolňováním elektrické energie v jiskrách vzniká významné lokální zvýšení teploty v malém objemu mezi elektrodami. Dochází k prudké termické disociaci a ionizaci molekul plynu a to vede k rychlejší chemické reakci (hořeni). Na iniciaci výbušných souborů má dále vliv:

17


• tvar a druh elektrod

membrána. V polovině výšky komory jsou umístěny VN elektrody, ke kterým byl připojen iniciační zdroj (indukční elektrická jiskra). Pro zajištění homogenizace výbušných směsi je v horní části komory zabudováno míchadlo V plášti komory jsou umístěny průzory opatřené tvrzeným bezpečnostním sklem, pomocí kterých je možné vizuálně sledovat průběh reakce. Schematicky popis zkušebního zařízeni VK 100 je uveden na obrázku 2.

• vzdálenost elektrod • složení a tlak směsi • podíl kyslíku • druh a podíl inertních plynů ve směsi Indukční elektrický výboj Indukční elektrický výboj je tvořen uvolněním elektromagnetické energie, která se akumulovala v indukční cívce. Vyznačuje se především delším průběhem a nízkými hodnotami napětí. Pro tento druh výboje je nutná relativně mala vzdálenost mezi vybíjecími elektrodami. Ionizace, která podporuje iniciaci, není příliš velká, avšak vyznačuje se dlouhou dobou trvaní. Dodnes není zcela známo, jaký vliv kvantitativně tyto vlastnosti na iniciaci mají. Energie nahromaděna v cívce je dána vztahem: 1 (1) E  L.I 2 2 kde L

indukčnost cívky [H],

I

proud protékající cívkou [A].

9

1 2 5 3 4

6 7

10

Významnou problematikou, je porovnáni velikosti energie naměřené mezi výstupními elektrodami při vzniku jiskry s hodnotami energie zdroje, které jsou dány na základě matematických vztahů za předpokladu znalosti parametrů obvodu. V praxi se vychází z předpokladu, že tyto energie jsou si rovny, tudíž účinnost přenosu energie ze zdroje na jiskřiště je rovna 100 %. Studie prováděné v této oblasti však prokázaly, že tento předpoklad neplatí [2, 9]. Některé z naměřených hodnot energie jiskry Em při vzdálenosti elektrod 2 mm bez sériově zařazeného rezistoru, s hodnotami energie Ev vypočtenými dle vztahů 1 jsou uvedeny v tabulce 2. Tabulka 2 Hodnoty energie jiskry a účinnost jejich přenosu (d = 2 mm, R = 0 Ω) [2] U [V]

Em[mJ]

Ev[mJ]

Ŋ[%]

2

107,16

407,93

26,27

3

135,46

468,28

28,93

4

152,13

532,80

28,55

5

157,44

601,48

26,18

6

165,39

674,33

24,53

7

189,11

751,33

25,17

8

192,30

832,50

23,10

9

218,22

917,83

23,78

10

230,40

1007,33

22,87

11

258,69

1100,98

23,50

12

270,12

1198,80

22,53

13

291,29

1300,78

22,39

14

333,59

1406,93

23,71

15

353,64

1517,23

23,31

16

362,64

1631,70

22,24

Experimentální část Popis zařízení VK 100 Měření byla prováděna na zkušebním zařízení VK 100. Jedná se o univerzální výbuchovou komoru o objemu 100 l určenou zejména pro stanovení rozsahu výbušnosti plynů, kapalin, prachů, hybridních směsí a jejich připadnou inertizaci jak plynnými, tak i prachovými inertními látkami. Vlastní výbuchová komora válcového tvaru je zhotovena z nerezové oceli o tloušťce 2 mm. Horní okraj komory je opatřen přírubou, do které se vkládá papírová

18

8

11

1 měřeni koncentrace hořlavého plynu 2 teplotní čidlo (atmosféra) 3 teplotní čidlo (kapalina) 4 přívod hořlavých plynů 5 VN elektrody, 6 miska na hořlavou kapalinu, 7 topná spirála, 8 papírová membrána, 9 elektrické míchadlo, 10 iniciační zdroj, 11 regulátor topné spirály, 12 regulátor míchadla.

12

Obrázek 2 Schéma zkušebního zařízení VK 100 Iniciační zdroj (zařízení pro tvorbu induktivní jiskry) První částí zařízení je zdroj elektrické energie, na jehož vstup je přiváděno sítové napětí 230 V/ 50 Hz. Hlavním úkolem tohoto elektrického obvodu je dosažení konstantního stejnosměrného napětí na jeho výstupu o velikosti 17 V. Další částí je regulátor, který je zařazen za zdroj napětí a na jeho vstup je ze zdroje přiváděno stejnosměrné napětí 17 V. Z jeho výstupu je pak možno odebírat napětí, které je regulovatelné v rozsahu od 1,25 do 16 V. Poslední částí je obvod pro vytváření indukční jiskry. Je zařazen za regulátor napětí, kdy je na jeho vstup přiváděno regulovatelné napětí v rozmezí od 1,25 do 16 V. Změnou napětí, které je přiváděno na vstupní svorky obvodu lze regulovat v příslušném rozsahu charakter jiskry na výstupních elektrodách.

Obrázek 3 Indukční zdroj Postup měření Při stanovení mezí výbušnosti začínala měření při koncentraci blízké její předpokládané optimální hodnoty a v případě pozitivního výsledku pokusu byla tato koncentrace postupně snižována (zvyšována) o 0,1 obj.%. Tento postup byl opakován až do okamžiku, kdy již směs nebyla danou energií iniciovatelná. V případě negativního výsledku byl pokus pro danou koncentraci ještě dvakrát opakován. Zkoušené látky Etanol Nástřik příslušného množství etanolu odpovídající dané koncentraci (bylo předem vypočítáno) byl proveden pomoci ručního pístového mikrodávkovače. Miska s hořlavou kapalinou byla vložena na topnou spirálu uvnitř výbuchové komory, která byla předem zahřátá na teplotu cca 290 °C, a následně bylo zařízení pečlivě shora uzavřeno papírovou membránou. Po uplynutí doby Ostrava 8. - 9. září 2010


5 minut, za kterou došlo k odpaření etanolu (určeno experimentálně), byla mezi VN elektrodami vybuzena indukční jiskra o příslušné energii a vizuálně bylo sledováno, zda dojde k iniciaci směsi par etanolu se vzduchem.

S dalším zvyšováním energie již není nárůst rozsahu výbušnosti tak markantní. Zajímavé také je, že horní mez výbušnosti je na velikosti iniciační energie více závislá než dolní mez výbušnosti. Etanol

D5

350 IN D1

D4

IO ADJ OUT

S

R2

C2

-230 V

C1

C4

D3

D2

300

D6

P

ZD

T

V

E

C3

T

LVN

T

transformátor s magnetickým jádrem D1-D6 polovodičové diody C1-C4 kondenzátory R1-R2 rezistory ZD zenerova dioda IO integrovaný obvod

P S V T LVN E

potenciometr spínač digitální voltmetr tlačítko iniciace vysokonapěťová cívka výstupní elektrody

Energie jiskry [mJ]

R1

250 200 150 100 50 0 4,8

5,8

6,8

8,8

7,8

koncentrace [obj. %]

meze výbušnosti

Obrázek 4 schéma zapojení indukčního zdroje [2] Graf 1 Závislost mezí výbušnosti etanolu na velikosti indukční jiskry

Zemní plyn Do příruby na komoře byla upevněna papírová membrána, čímž došlo k uzavření komory. Do provozu bylo uvedeno elektrické míchadlo, a pomoci elektroventilu na přívodní části hořlavého plynu, byl do komory napouštěn zemní plyn. Jeho koncentrace v komoře byla měřena pomocí přístroje MSA Auer EX - METR II kalibrovaného na metan. Obrázek 5 VK 100 Vycházelo se z předpokladu, že zemní plyn v rozvodu obsahuje > 98 % metanu. Po dosažení určité koncentrace byla mezi VN elektrodami vybuzena indukční jiskra o příslušné energii a vizuálně bylo sledováno, zda dojde k iniciaci směsi.

Tabulka 4 Výsledky měření mezí výbušnosti zemního plynu Energie jiskry Em [mJ]

Dolní mez výbušnosti LEL [obj%]

Horní mez výbušnosti UEL [obj%]

2,3

8,1

7,94

50,8

7,8

7,64

107,2

7,6

7,45

152,1

7,4

7,25

192,3

7,3

7,15

258,7

7,1

6,96

291,3

7,1

6,96

353,6

6,9

6,76

Zemní plyn

Výsledky měření

Tabulka 3 Výsledky měření mezí výbušnosti etanolu Energie jiskry Em[mJ]

Dolní mez výbušnosti LEL [obj%]

Objem látky Vk [ml]

Horní mez výbušnosti UEL [obj%]

Objem látky Vk [ml]

2,3

5,9

14,06

7,3

17,40

50,8

5,7

13,59

7,7

18,35

107,2

5,5

13,11

8,1

19,31

152,1

5,3

12,63

8,4

20,02

192,3

5,2

12,40

8,6

20,50

258,7

5,1

12,16

9,0

21,45

291,3

5,0

11,92

9,1

21,69

353,6

4,9

11,68

9,4

22,41

Jak lze vyčíst z grafu pro zapálení směsi par etanolu se vzduchem stačí poměrně malé iniciační energie induktivní jiskry. Zejména okolo minimální iniciační energie (optimální koncentrace) má velikost iniciační energie velký vliv, malé zvýšení energie (řádově v jednotkách mJ) skokově zvětšuje rozsah výbušnosti. Ostrava 8. - 9. září 2010

Energie jiskry [mJ]

350

Výsledky měření jsou uvedeny v následujících tabulkách 3 a 4a zobrazeny grafech 1 a 2. Měřící rozsah byl omezen parametry indukčního zdroje, který dokázal vyvinout jiskru o energii od 2,3 mJ do 353,6 mJ.

300 250 200 150 100 50 0 6,8

7,8

8,8

koncentrace [obj. %]

9,8

10,8 meze výbušnosti

Graf 2 Závislost mezí výbušnosti zemního plynu na velikosti energie indukční jiskry Nutno podotknout že zemní plyn není chemicky čistá látka ale směs více složek. Z hlavní části ho tvoří metan < 98 %, dále pak cca 1 % etanol 0,3 % propan, a v relativně malém množství iso-butan, n-butan, iso-pentan, n-pentanu a hexanu. Z grafu plyne, že i zde hraje velikost iniciační energie, hlavně v okolí minimální iniciační energie, velký vliv. V porovnání s etanolem je ale tato citlivost menší.

19


Závěr Cílem měření bylo zejména experimentální stanovení vlivu velikosti energie indukční elektrické jiskry navrženého a realizovaného iniciačního zdroje na meze výbušnosti u konkrétních výbušných souborů. Studium této problematiky bylo prakticky realizováno na zkušebním zařízení VK 100. Při stanovení energie jiskrového výboje je třeba mít na paměti, že hodnota energie neodpovídá teoretické hodnotě této energie, tzn. hodnotě vypočtené pomoci matematických vztahů na základě znalosti parametrů obvodu. Z předchozích měření dle [2] bylo zjištěno, že se tyto hodnoty výrazně liší. V průměru dosahuje energie stanovena pomoci měřicí techniky jen 24,47 % hodnoty energie určené výpočtem. Zkoumány byly směsi par etanolu a zemního plynu se vzduchem. Měření ověřilo teoretický předpoklad, že velikost iniciační energie rozšiřuje meze výbušnosti. Na základě dosažených výsledků měření lze konstatovat, že velikost iniciační energie má velký vliv v oblasti okolo minimální iniciační energie (optimální koncentrace), kde malé zvýšení energie má za následek relativně velké rozšíření mezí výbušnosti. S dalším nárůstem iniciační energie se rozsah výbušnosti již jen pozvolna dále rozšiřuje. Z výsledků rovněž vyplývá, že se změnou velikosti iniciační energie dochází k výraznějším změnám u horních mezi výbušnosti UEL nežli je tomu u mezí výbušnosti dolních LEL.

[2] Bukowski, M.: Vliv iniciační energie elektrické jiskry na meze výbušnosti, Diplomová práce. Ostrava: VŠB - TU, 2010. 70 s. [3] ČSN EN 1839. Stanovení mezí výbušnosti plynů a par. Česky normalizační institut, Květen 2005. 28 s. [4] DAMEC, J.: Protivýbuchová prevence. Dotisk prvního vydání. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2005. 188 s. SPBI Spektrum. ISBN: 80-86111- 21-0. [5] Damec, J, Šimandl, L.: Požární ochrana 2005: Sborník přednášek z mezinárodní konference. 1. vydání. Ostrava: Sdruženi požárního a bezpečnostního inženýrství, 2005. ISBN: 80-86634-66-3. Iniciace výbušných směsi elektrickou jiskrou, s. 106-114. [6] Kořínek, K.: CHEMagazín: Požárně technické charakteristiky a jejich význam v technické praxi [online]. Pardubice: 2006 [cit. 2008-02-13]. dostupný z WWW: . [7] Gross, B.: O fyzice: Elektrické výboje v plynech. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1967. 140 s. [8] Kracík, J., Slavík, J., Tobiáš, J.: Elektrické výboje. Praha: Statní nakladatelství technické literatury, 1961. 222 s. [9] Šimandl, L.: Iniciace hořlavých souborů jiskrovými výboji. Disertační práce. Ostrava: VŠB - TU, 2009.111 s.,

Použitá literatura [1] Babrauskas, V.: Ignition handbook . Issaquah WA, USA : Fire Science Publishers, 2003. 1116 s. ISBN 0-9728111-3-3.


12.


MICHAIL ŠENOVSKÝ PAVEL PROKOP PETR BEBýÁK

VċTRÁNÍ OBJEKTģ

Větrání objektů Michail Šenovský, Pavel Prokop, Petr Bebčák Obsahem publikace je popis systému jednotek požární ochrany, který se v České republice začal budovat od roku 1994 pod názvem plošné rozmístění sil a prostředků. Jsou zde popsány teoretické základy tohoto systému a důvody pro jeho vznik. Z hlediska systémové analýzy je věnována pozornost definici dvou podsystémů uvedeného plošného rozmístění a jsou zde podrobně rozpracovány charakteristiky vnitřní organizace základních druhů jednotek PO v návaznosti na systém plošného rozmístění.

cena 160 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

2. vydání

20



Komplexní zkoušky požárně bezpečnostních zařízení v tunelech Complex tests of the fire safety systems in the tunnels Ing. Petr Bebčák, Ph.D1 Ing. Jana Drgáčová, Ph.D.

1

Ing. Jan Peterek2 Ing. Jakub Ulmann2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30, Ostrava - Výškovice 2 K.B.K. fire, s.r.o. Rudná 1117/30 703 00 Ostrava - Vítkovice [email protected], [email protected] [email protected],[email protected] 1

Abstrakt Příspěvek přináší základní technické informace o provádění komplexních zkoušek požárně bezpečnostních zařízení, tedy zařízení, která musejí v případě požáru zůstat funkční, v tunelech pozemních komunikací. Klíčová slova Tunel, bezpečnostní systém, aerosol, požárně bezpečnostní zařízení. Abstract This report introduces the basics of the execution of the fire safety systems complex tests, i.e. systems, that must remain functional in case of fire in the tunnels for ground transportation. Key words Tunnel, aerosol, fire safety system.

c) zařízení pro usměrňování pohybu kouře při požáru (např. zařízení pro odvod kouře a tepla, zařízení přetlakové ventilace, kouřová klapka včetně ovládacího mechanismu, kouřotěsné dveře, zařízení přirozeného odvětrání kouře), d) zařízení pro únik osob při požáru (např. požární nebo evakuační výtah, nouzové osvětlení, nouzové sdělovací zařízení, funkční vybavení dveří, bezpečnostní a výstražné zařízení), e) zařízení pro zásobování požární vodou (např. vnější požární vodovod včetně nadzemních a podzemních hydrantů, plnících míst a požárních výtokových stojanů, vnitřní požární vodovod včetně nástěnných hydrantů, hadicových a hydrantových systémů, nezavodněné požární potrubí), f) zařízení pro omezení šíření požáru (např. požární klapka, požární dveře a požární uzávěry otvorů včetně jejich funkčního vybavení, systémy a prvky zajišťující zvýšení požární odolnosti stavebních konstrukcí nebo snížení hořlavosti stavebních hmot, vodní clony, požární přepážky a ucpávky), g) náhradní zdroje a prostředky určené k zajištění provozuschopnosti požárně bezpečnostních zařízení, zdroje nebo zásoba hasebních látek u zařízení pro potlačení požáru nebo výbuchu a zařízení pro zásobování požární vodou, zdroje vody určené k hašení požárů. Podle uvedené vyhlášky jsou vyčleněny ještě vyhrazené druhy požárně bezpečnostních zařízení, za které se považují: h) Elektrická požární signalizace, i) zařízení dálkového přenosu, j) zařízení pro detekci hořlavých plynů a par, k) stabilní a polostabilní hasicí zařízení,

Úvod

l) automatické protivýbuchové zařízení,

Požáry v tunelech pozemních komunikací nejsou v praxi častým jevem, nicméně jejich dopady, nejen na životy a zdraví účastníků silničního provozu a materiální škody na majetku účastníků provozu a na infrastruktuře, ale zvláště na postoji široké veřejnosti k možnosti používání tunelu a k jejich provozovatelům.

m)

Z těchto důvodů jsou tunelové stavby v České republice vybavovány požárně bezpečnostními zařízeními a pro provoz tunelové stavby jsou ve snaze o zajištění přijatelné míry rizika pro účastníky provozu ve všech tunelech na pozemních komunikacích přijímána požárně bezpečnostní opatření. Každá tunelová stavba je z hlediska stavebního řešení, situování i technického řešení jedinečným dílem a rozsah vybavení a opatření je různý pro jednotlivé tunely v závislosti na jejich parametrech. Rozsah požárně bezpečnostních zařízení je stanoven v technických předpisech vydaných k této problematice: ČSN 73 7507, TP 154, TP 98 a TKP-D-7, které stanovují rozsahy vybavení a opatření pro různé tunely v závislosti na jejich parametrech, např. na délce a intenzitě dopravy (viz TP 98). Požárně bezpečnostní zařízení Podle vyhlášky MV č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci) patří mezi druhy požárně bezpečnostních zařízení (dále jen PBZ): a) zařízení pro požární signalizaci (např. elektrická požární signalizace, zařízení dálkového přenosu, zařízení pro detekci hořlavých plynů a par, autonomní požární signalizace, ruční požárně poplachové zařízení), b) zařízení pro potlačení požáru nebo výbuchu (např. stabilní nebo polostabilní hasicí zařízení, automatické protivýbuchové zařízení, samočinné hasicí systémy), Ostrava 8. - 9. září 2010

zařízení pro odvod kouře a tepla,

n) požární klapky. Komplexní zkoušky požárně bezpečnostních zařízení Komplexní zkoušky požárně bezpečnostních zařízení řadíme mezi základní typy zkoušek, které jsou prováděny na tunelových stavbách. Podle realizační fáze stavby tunelu druhu a způsobu provádění dělíme zkoušky tak, jak uvádí tabulka č. 1 Tab. 1 Základní typy zkoušek ZÁKLADNÍ TYPY ZKOUŠEK Fáze projektování

Prověrka projektovaných parametrů systému požárního větrání počítačovou simulací

Zkoušky ve stadiu uvedení tunelu do provozu

Zkoušky v provozu tunelu

Zkoušky u výrobce

Cvičné zkoušky dispečerů

Individuální zkoušky funkčnosti jednotlivých požárně bezpečnostních zařízení a systémů

Prověřovací a taktická cvičení složek IZS

Komplexní zkoušky funkčnosti PBZ a integrovaného řídícího systému s možností využití vizualizace teplým kouřem

Kontroly PBZ a opatření vyplývající z vyhlášky MV č. 246/2001 Sb., o požární prevenci

Kontrola a vedení dokumentace PBZ

Jak vyplývá z výše uvedené tabulky, komplexní zkoušky funkčnosti PBZ se provádějí před uvedením tunelové stavby do provozu a pouze jejich úspěšné provedení je předpokladem pro zkušební provoz tunelu. 21


Komplexní zkoušky požárně bezpečnostních zařízení jsou prováděny v souladu s technickými předpisy a jejich cílem je ověření funkčnosti požárně bezpečnostních zařízení, činnosti obsluhy tunelu, a ověření možnosti provedení hasebního zásahu předurčenou jednotkou Hasičského záchranného sboru. Tyto komplexní zkoušky se provádějí na všech požárně bezpečnostních zařízení a bezpečnostních systémech a to ve dvou možných variantách:

Dokumentace pro provádění komplexních zkoušek je ve smyslu předpisu TKP-D a musí být projednána a schválena objednatelem. Zkoušky jsou vykonávány dle této dokumentace za účasti správce tunelu a dalších účastníků stavebního řízení. Před vykonáním zkoušky je zpracována veškerá dokumentace, včetně manuálů pro obsluhu a o průběhu zkoušek je veden záznam sloužící jako podklad k jejich následnému vyhodnocení. Komplexní zkoušky PBZ bez simulace požáru Během zkoušek se prověřují následující vazby:

• bez simulace požáru • se simulací požáru osobního vozidla za použití zkušebního aerosolu, který je tvořen netoxickými pevnými částicemi (kouřem) o velikosti 3 -10 μm a plynnou fází tvořenou směsí oxidu uhličitého, vodních par a nitrozních plynů V rámci těchto komplexních zkoušek je ověřena funkce bezpečnostních systémů, jejich vzájemné vazby v souladu s požadavky bezpečnostní a provozní dokumentace tunelů.

• identifikace požáru tlačítkovým hlásičem EPS • identifikace požáru lineárním teplotním hlásičem • identifikace požáru automatickým hlásičem EPS v záchranných cestách

Zkoušky bez simulace požáru: aktivace systému EPS tlačítkovým hlásičem Dotčená technologie

Reakce řídícího systému

Průběh algoritmu

Výsledek

Řízení dopravy

Uzavření tunelu

Po aktivaci EPS bude ověřeno uzavření tunelu. Ověření místa požáru (v které tunelové troubě došlo k požáru) provede dispečer pomocí televizního dohledu. Uvedený stav bude jednak ověřen na dopravním značení, dále bude provedeno ověření na všech úrovních ŘS. Správné zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem u dispečera tunelu PTO.

Systém řízení VZT

Automatické (lokalizace místa požáru dispečerem) spuštění proudových ventilátorů v místě vzniku požáru (tunelové troubě)

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem dá dispečer pokyn ŘS o identifikovaném požáru. Bude ověřeno spuštění požární ventilace podle pokynů dispečera tunelu, po prověření v které tunelové troubě došlo k požáru (televizním dohledem). Ověří se spuštění proudových ventilátorů, a chod ve správném režimu (normální, nebo reverzní v projektovaných parametrech)

Automatické spuštění proudových ventilátorů v sousední troubě tunelu nezasažené požárem Při spuštění požární ventilace bude ověřeno zda-li současně došlo ke startu ventilátorů v sousední troubě. Ověří se, zda byly spuštěny dvojice ventilátorů a to ve směru souhlasném se směrem proudění v zasažené části tunelu na rychlost v projektových parametrech.

Osvětlení tunelových trub a záchranných cest

22

Vypnutý stav ventilátorů v záchranných cestách TT ve které došlo k požáru

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřen vypnutý stav ventilátorů v ZC na straně TT, v které byl identifikovaný požár.

Automatické uzavření požárních klapek v záchranných cestách TT ve které došlo k požáru

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno uzavření správných, požárních klapek v záchranných cestách

Kontrola otevření klapek v záchranných cestách sousední tunelové trouby, nezasažené požárem

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno otevření správných požárních klapek v záchranných cestách nezasažené trouby

Start ventilátorů v ZC sousední tunelové trouby nezasažené požárem

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno spuštění správných ventilátorů v záchranných cestách nezasažených požárem. (t1)

Ověření osvětlení

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno přepnutí osvětlení tunelu na max. režim (v zasaženém tubusu), a to bez ohledu na časová omezení spínání jednotlivých částí osvětlení. Uvedený přechod bude jednak ověřen vizuálně, dále bude provedeno ověření na všech úrovních. Správné zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem. V nezasaženém tubusu standardní režim dle jasoměru.

Ověření osvětlení záchranných cest (ZC)

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno osvětlení záchranných cest tunelu. Osvětlení ZC je stále 24h v režimu nouzového osvětlení



Ověření nouzového osvětlení (bodového)

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno spuštění nouzového osvětlení NUC v tunelových troubách

Systém – EPS

Test tlačítkového hlásiče

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřena funkce detekování požáru tlačítkovým hlásičem instalovaným ve vybraném prostoru. Dále bude ověřeno místo a správná časová odezva na vznik požáru (čas prvního signálu, značícího pravděpodobnost vzniku požáru a čas potvrzení požárního poplachu).

Videodetekce (televizní dohled)

Vznik mimořádné události

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude ověřeno automatické přepnutí kamery a monitoru na přenos z místa události (detekce stojících vozidel, vstup do SOS ZC).

Ozvučovací zařízení

Vyzkoušení modulu digitálního záznamu hlášení

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem bude zkontrolováno automatické přehrání zaznamenaných digitálních správ na základě návaznosti mezi EPS/ŘS a systémem ozvučovacího rozhlasu.

Technologické vybavení – silnoproud (NN)

Komplexní kontrola vazeb na všechny navazující PS (osvětlení, VZT, atd.)

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem vyzkoušet vypnutí napájení příslušného napájecího úseku, který bude odpovídat lokalizovanému místu požáru. Sledovat správnou reakci na všech úrovních ŘS a správném zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem. Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem vypnout 22kV přívod tunelu. Kontrola funkčnosti náběhu diselagregátu a činnosti UPS - rotační pro zařízení s nepřerušovaným napájením: - nouzové osvětlení - dopravní značení tunelu - chod ventilátorů pro přetlak v záchranných cestách - evakuační rozhlas

Vypínací úseky

Po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem vyzkoušet vypínací úseky vypnutí všech el. zařízení pro možnost požárního zásahu

Komplexní kontrola funkčnosti požárního vodovodu

V případě, že součástí požárního vodovodu je AT stanice, bude po aktivaci EPS tlačítkovým hlásičem prověřeno, zda AT stanice pro zásobování požární vodou přešla automaticky do režimu požár na požadované tlaky

Požární vodovod

Zkoušky bez simulace požáru: aktivace systému EPS lineárním hlásičem Dotčená technologie


Průběh algoritmu

Řízení dopravy

Uzavření tunelu

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno uzavření tunelu. Ověření místa požáru (v které tunelové troubě došlo k požáru) provede dispečer pomocí televizního dohledu. Uvedený stav bude jednak ověřen na dopravním značení, dále bude provedeno ověření na všech úrovních ŘS. Správné zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem u dispečera tunelu PTO.


Automatické spuštění proudových ventilátorů v místě vzniku požáru (tunelové troubě)

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno spuštění požární ventilace podle pokynů automatického režimu. Ověří se spuštění proudových ventilátorů, a chod ve správném režimu (normal, nebo revers, rychlost proudění v projektovaných parametrech)

Automatické spuštění proudových ventilátorů v sousední troubě tunelu

Při spuštění požární ventilace bude ověřeno zda-li současně došlo ke startu ventilátorů v sousední troubě. Ověří se, zda byly spuštěny ventilátory a to ve směru souhlasném se směrem proudění v zasažené části tunelu na rychlost v projektovaných parametrech.

Vypnutý stav ventilátorů v záchranných cestách TT ve které došlo k požáru

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřen vypnutý stav ventilátorů v ZC na straně TT, v které byl identifikovaný požár.

Automatické uzavření požárních klapek v záchranných cestách TT ve které došlo k požáru

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno uzavření správných, požárních klapek v záchranných cestách.

Kontrola otevření klapek v záchranných cestách sousední tunelové trouby, nezasažené požárem

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno otevření správných požárních klapek v záchranných cestách nezasažené trouby.

Start ventilátorů v záchranných cestách sousední tunelové trouby

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno spuštění správných ventilátorů v záchranných cestách nezasažených požárem. (t1)


Výsledek

23


Osvětlení tunelových propojek


Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno přepnutí osvětlení tunelu na max. režim (v zasažené troubě), a to bez ohledu na časová omezení spínání jednotlivých částí osvětlení. Uvedený přechod bude jednak ověřen vizuálně, dále bude provedeno ověření na všech úrovních. Správné zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem. V nezasažené troubě standardní režim dle jasoměru.

Ověření připínání osvětlení záchranných cestách

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno osvětlení záchranných cest tunelu Osvětlení ZC je stále 24h v režimu nouzového osvětlení


Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno spuštění nouzového osvětlení NUC v tunelových troubách.

Systém EPS

Test teplotních hlásičů

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřena funkce detekování změny teploty pomocí teplotních hlásičů instalovaných ve vybraném prostoru tunelové trouby. Dále bude ověřeno místo a správná časová odezva na vznik požáru (čas prvního signálu, značícího pravděpodobnost vzniku požáru a čas potvrzení požárního poplachu).

Videodetekce (televizní dohled)

Vznik mimořádné události

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude ověřeno automatické přepnutí kamery a monitoru na přenos z místa události (detekce stojících vozidel, vstup do SOS ZC).



Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru bude zkontrolováno automatické přehrání zaznamenaných digitálních správ na základě návaznosti mezi EPS/ŘS a systémem ozvučovacího zařízení.



Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru vyzkoušet vypnutí napájení příslušného napájecího úseku, který bude odpovídat lokalizovanému místu požáru. Sledovat správnou reakci na všech úrovních ŘS a správném zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem. Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru vypnout 22kV přívod tunelu. Kontrola funkčnosti náběhu diselagregátu a činnosti UPS – rotační pro zařízení s nepřerušovaným napájením: - nouzové osvětlení - dopravní značení tunelu - chod ventilátorů pro přetlak v záchranných cestách - evakuační rozhlas

Vypínací úseky

Po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru vyzkoušet vypínací úseky – vypnutí všech el. zařízení pro možnost požárního zásahu


V případě, že součástí požárního vodovodu je AT stanice, bude po aktivaci systému EPS lineárním hlásičem požáru prověřeno, zda AT stanice přešla automaticky do režimu požár na požadované tlaky.

Požární vodovod

24



Zkoušky bez simulace požáru: aktivace systému EPS automatickým hlásičem v záchranné cestě Dotčená technologie


Průběh algoritmu

Řízení dopravy

Uzavření tunelu

Po aktivaci EPS bude ověřeno uzavření tunelu (postupné vyklizení obou trub). Uvedený stav bude jednak ověřen na dopravním značení, dále bude provedeno ověření na všech úrovních ŘS. Správné zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem u dispečera tunelu na PTO.


Manuální spuštění (dispečerem) proudových ventilátorů na základě rozhodnutí dispečera tunelu pomocí videodetekce

Po aktivaci EPS bude ověřeno spuštění požární ventilace podle pokynů dispečera, po prověření, v které tunelové troubě se objevily zplodiny hoření, které byly identifikovány pomocí videodetekce. Ověří se spuštění ventilátorů, a chod ve směru pístového efektu na úroveň kritické rychlosti (rychlost proudění v projektovaných parametrech)

Automatické spuštění proudových ventilátorů v sousední troubě tunelu

Při spuštění požární ventilace bude ověřeno zda-li současně došlo ke startu ventilátorů v sousední troubě. Ověří se, zda byly spuštěny ventilátory a to ve směru souhlasném se směrem proudění v provětrávané tunelové troubě na rychlost v projektovaných parametrech.

Kontrola ventilátorů v záchranných cestách TT

Po aktivaci EPS bude zkontrolováno zda ventilátory v záchranných cestách nejsou spuštěny.

Kontrola uzavření požárních klapek v záchranných cestách

Po aktivaci EPS bude zkontrolováno uzavření všech požárních klapek v záchranných cestách a v rozvodnách.


Po aktivaci EPS bude ověřeno přepnutí osvětlení tunelu na max. režim, a to bez ohledu na časová omezení spínání jednotlivých částí osvětlení. Uvedený přechod bude jednak ověřen vizuálně, dále bude provedeno ověření na všech úrovních ŘS. Správné zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem.

Ověření připínání osvětlení záchranných cest

Po aktivaci EPS bude ověřeno osvětlení záchranných cest tunelu. Osvětlení ZC je stále 24h v režimu nouzového osvětlení


Po aktivaci EPS bude ověřeno spuštění nouzového osvětlení NUC v tunelových troubách.

Systém EPS

Test automatických hlásičů požárů (optickokouřových)

Po aktivaci EPS bude ověřena funkce detekování automatických hlásičů instalovaných ve vybraném prostoru (záchranné cestě, el. rozvodně). Dále bude ověřeno místo a správná časová odezva na vznik požáru (čas prvního signálu, značícího pravděpodobnost vzniku požáru a čas potvrzení požárního poplachu).



Po aktivaci EPS bude zkontrolováno automatické přehrání zaznamenaných digitálních správ na základě návaznosti mezi EPS/ŘS a systémem ozvučovacího zařízení.



Po aktivaci EPS náhodně vyzkoušet vypnutím napájení pro podružný rozvaděč správnou signalizaci ztráty napětí nahodile pro všechny profese napájené ze souboru NN (MaR, SOS, značky, osvětlení VZT, rozhlas, TVD, řídící sytém atd.) Sledovat správnou reakci na všech úrovních ŘS a správném zapsání do databází a souborů hlášení v souladu s projektem. V rámci simulace vypnout hlavní napájení tunelu. Kontrola funkčnosti náběhu diselagregátu a přepnutí UPS rotační pro zařízení s nepřerušovaným napájením: - nouzové osvětlení - dopravní značení tunelu - evakuační rozhlas

Požární vodovod


V případě, že součástí požárního vodovodu je AT stanice, bude po aktivaci systému EPS prověřeno, zda AT stanice přešla automaticky do režimu požár na požadované tlaky.

Osvětlení tunelových záchranných cest

Komplexní zkoušky se simulací požáru zkušebním aerosolem

Řídicí systém tunelu provede:

Zkouška je zahájena iniciací etanolu v ocelových vanách s předpokládaným celkovým tepelným výkonem požáru cca 3 MW a vývojem kouře cca 24 m3/s (parametry při požáru osobního vozidla). Po identifikaci požáru teplotním hlásičem elektrické požární signalizace jsou řídicím systémem tunelu provedeny operace, které jsou v systému přednastaveny a spouštěny bez zásahu obsluhy tunelu.

• Uzavření tunelu pomocí dopravního značení;


Výsledek

• Aktivaci zařízení dálkového přenosu elektrické požární signalizace; • Automatické spuštění proudových ventilátorů v požárem zasažené tunelové troubě pro dosažení kritické rychlosti proudění vzdušnin ve směru jízdy vozidel; 25


• Automatické spuštění proudových ventilátorů v požárem nezasažené tunelové troubě pro dosažení souhlasného směru proudění jako v požárem zasažené troubě; • Kontrolu otevřených požárních klapek v záchranných cestách v požárem nezasažené tunelové troubě; • Uzavření požárních klapek v záchranných cestách v požárem zasažené tunelové troubě; • Spuštění ventilátorů v záchranných cestách v požárem nezasažené tunelové troubě pro vytvoření přetlaku cca 30 Pa v záchranných cestách (propojkách); • Přepnutí osvětlení tunelu na maximální režim v požárem zasažené tunelové troubě, včetně spuštění nouzového osvětlení v tunelových troubách a záchranných cestách; • Spuštění evakuačního hlášení v tunelových troubách a záchranných cestách pro informaci účastníků silničního provozu o vzniku požáru; • Při komplexních zkouškách je také simulován výpadek elektrické energie z veřejné distribuční sítě, čímž je prověřeno napájení vybraných zařízení prostřednictvím nepřerušeného zdroje elektrické energie (UPS) a dieselagregátu.

V průběhu komplexní zkoušky se simulací požáru jsou sledovány následující fyzikální parametry: • rychlost proudění vzduchu včetně zplodin hoření v zasažené tunelové troubě stacionárními a mobilními anemometry; • rychlost proudění vzduchu v nezasažené tunelové troubě stacionárními a mobilními anemometry; • rychlost proudění vzduchu v otevřených dveřích vstupu do záchranných cest (propojek); • průběžné měření teplot v zasažené tunelové troubě; • průběžné měření optické hustoty kouře. Závěr Závěrem lze říci, že na základě provedení komplexních zkoušek v tunelu je znám stav připravenosti celého systému a vazeb mezi jednotlivými částmi v systému v případě požáru nebo nežádoucího stavu. Použitá literatura [1] Norma ČSN 73 7507 „Projektování tunelů na pozemních komunikacích“, Eltodo EG, vyd. ČNI, Praha, 2006. [2] „Technologické vybavení tunelů na pozemních komunikacích“, TP98, Eltodo EG, Praha, 2006. [3] „Provoz, správa a údržba tunelů pozemních komunikacích“, TP154, Eltodo EG, Praha, 2002, ISBN: 80-238-8361-5. [4] Bebčák, P.: Komplexní zkouška PBZ tunelu na „Dálnici D8 Praha - Ústí nad Labem - státní hranice ČR/SRN“ firemní materiál firmy K.B.K. fire s.r.o.

Obrázek 1 Iniciace ethanolu v ocelových vanách a následný simulovaný požár (foto Ing. Bebčák)

Obrázek 2 Simulovaný požár (foto Ing. Bebčák)

26



Možnosti hašení požáru v silničním tunelu hasebním aerosolem Possibility extinguishing fire in road tunnel aerosol automatic extinguish system Ing. Petr Bebčák, Ph.D.1 Ing. Jana Drgáčová, Ph.D.

1

Ing. Alexander Rudněv, CSc.2 VŠB-TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 K.B.K. fire, s.r.o. Rudná 1117/30a, Ostrava - Vítkovice [email protected], [email protected], [email protected] 1

Abstrakt Příspěvek přináší informace o možnostech hašení požáru v silničním tunelu samočinnými hasícími systémy za využití hasebního aerosolu. Klíčová slova Aerosol, tunel, hašení. Abstract Contribution bring information about possibility extinguishing fire in road tunnel automatic extinguish system after utilization eqtinguishing aerosol. Key words Aerosol, tunnel, fire-fighting. Úvod Tunely pozemních komunikací jsou liniové podzemní objekty, kterými prochází pozemní komunikace (silnice, dálnice nebo místní komunikace), umožňující plynulou a bezpečnou jízdu vozidel pozemními procházením horských masivů, vodních překážek, osídlených oblastí, kulturně, historicky či ekologicky cenných území apod.; vyznačuje se uzavřeným příčným profilem. Požáry v silničních tunelech jsou málo častým jevem, ale v případě požáru jsou podmínky pro hasební zásah jednotek Hasičského záchranného sboru ztížené, proto se nabízí jako výhodná možnost využití samočinných aerosolových hasících zařízení. Tato možnost je v současné době předmětem výzkumu a tento příspěvek vznikl v rámci grantového projektu FR-TI1/121 „Nová řešení pro vyšší požární bezpečnost v tunelech“. Aerosolová stabilní hasící zařízení Aerosol a jeho vlastnosti Disperzní soustavy s plynným disperzním prostředím se nezávisle na skupenství disperzního podílu nazývají aerosoly. Pokud soustava obsahující alespoň dva druhy hmoty, kdy je jeden druh rozptýlen ve druhém tak se rozptýlený druh nazývá disperzním podílem. Aerosolem rozdělujeme podle velikosti částic. Nejjemnější aerosoly např. NH4Cl mají velikost částic asi 0,2 μm, kdežto kouře a dýmy 5 μm a mlhy 10 μm. Jako maximální horní hranice velikosti částic pro aerosoly se bere 10 μm. Čím menší rozměr částice má, tím rychleji se rozptyluje. S menší velikostí částic také roste stupeň disperzity. Aerosoly s rostoucím stupněm disperze se svým chováním blíží chování plynů. Tvar částic aerosolů je různý, mlhy mají kulový tvar, u kouřů a dýmů je tvar nepravidelný. Koncentrace aerosolů se udává v jednotkách hmotnosti na jednotku objemu např. v g.m-3. Počet disperzních částic v 1m3 je řádově 1011 až 1012 částic. Důležitý je podíl jednotlivých rozměrových složek aerosolu, který udává distribuční křivka, která charakterizuje zastoupení částic s určitou Ostrava 8. - 9. září 2010

velikostí. Udává statistické rozdělení hmotnosti částic podle rozměru. Údaje o koncentraci a distribuci složek mají zásadní význam pro fyzikálně chemické vlastnosti, jako jsou např. vodivost, rozptyl světla, adsorpce apod. Princip hašení aerosolem Způsob přerušení hoření, které využívají aerosoly, se podobá hašení práškem. Hasebním efektem je tedy součinnost inhibice volných radikálů, izolačního jevu a částečně inertizace. Velikost částí při hašení práškem se pohybuje okolo 0,1 mm, kdežto při hašení aerosoly je velikost částic mnohonásobně menší (0,2 – 10 μm), z čehož vyplývá, že aerosoly, které mají povrch stonásobně větší než běžné hasební prášky, jsou schopny efektivněji likvidovat požár. Díky své nepatrné hmotnosti je schopen aerosol vznášet se v prostoru až desítky minut a celou tuto dobu inhibovat chemickou reakci hoření. Je nutno podotknout, že aerosol nemá chladící schopnost a tak není vhodný pro hašení žhnoucích materiálů, pouze pro jejich lokalizaci, k celkovému uhašení je nutno použít jiný druh hasiva. V případě poklesu koncentrace aerosolu pod stanovenou hasební koncentraci se může požár opět rozhořet. Z těchto důvodů je vhodné po použití aerosolu použít například vodní mlhu, vysokotlakou vodní mlhu, která zajistí ochlazení místa požáru a tím jeho likvidaci. Účel a použití aerosolového hašení Aerosolová hasiva jsou uznávána jako efektivní prostředky pro hašení požárů třídy A (požáry pevných látek) a požáry třídy B a třídy C podle evropské normy EN 3. Aerosol hasí požáry chemickým účinkem, kdy zasahuje do řetězové reakce požáru odstraňováním reaktivních volných radikálů. Vývoj aerosolových hasicích prostředků na základě kompozice tuhého paliva je zvýšením hasicí schopnosti standardních hasicích prášků, která je závislá na jejích disperzi. Zvýšení disperze prášku je omezeno tím, že prudce stoupá jejích schopnost k slinutí. Pro tento účel bylo použito principu dýmovnice, kdy v průběhu odhořívání pevné složky vzniká aerosol obsahující směs jemně disperzního prášku a plynné fáze, jejichž poměr je přibližně 1:1. Aerosol obsahuje vysoce disperzní pevné částice v množství 35 až 60 hm. % celkové směsi, s velikosti částic 0,1 až 5 μm, které tvoří kolem 90 % pevné fáze aerosolu. Při generaci aerosolu kromě plynné vzniká také pevná fáze, která se skládá ze solí - chloridu draselného KCl a uhličitanu draselného K2CO3. Kondenzovaná fáze aerosolové směsi obsahuje látky, které se používají jako základní hasicí prvek u standardních hasicích prášků. Aerosol, který vzniká v průběhu odhořívání, má teplotu kolem 1300°C. První fáze hoření aerosolu probíhá konvektivně, kdy stoupá ke stropu, pak v průběhu ochlazování klesá dolu ke zdroji požáru kde následně probíhá hašení. Aerosol se primárně používá při objemovém hašení, avšak hasící schopnost aerosolu je 8 až 10 krát vyšší, než u freonů a prášků. Vysoká hasící schopnost aerosolu je podmíněna jednak sloučeninami draslíku, jednak vysokou disperzitou kondenzované fáze. Přednosti a nedostatky aerosolu Základní přednosti aerosolu a vhodnost použití • Vysoká účinnost • Jednoduchost aplikace (není třeba pořizovat složitá zařízení, tlakové nádoby ani potrubí) 27


• Nízká toxicita • Neničí ozonovou vrstvu • Aerosolové hašení, stejně jako hašení založené na dalších principech, má své ohraničení vhodnosti použití. • Aerosolové hašení lze instalovat jako stabilní hasicí zařízení i stabilní hasicí systémy. • Nejvhodnější použití se jeví pro: • místnosti uzavřených elektrických stanic, rozvoden, transformoven, kabelových prostorů, kabelových kanálů, kabelových šachtic apod.; • prostory zdvojených podlah a stropů; • vnitřní prostory zařízení jako jsou rozvaděče, zapouzdřené transformátory, • sklady oleje i hořlavých kapalin všech tříd nebezpečnosti; • provozovny - výrobny s hořlavými kapalinami; • místnosti serveroven a počítačových sálů; • zkušebny motorů, hydraulické stanice; K nedostatkům patří: • Poměrně vysoká teplota aerosolu • Možnost prošlehnutí plamene • První nedostatek má za následek ztráty (únik) aerosolu v průběhu jeho ochlazení, než dosáhne zdroje požáru v důsledku netěsnosti prostor. Druhý nedostatek omezuje jeho bezprostřední použití v prostorech s nebezpečím výbuchu a také může mít za následek vznícení při chybném uvedení do činnosti zařízení aerosolového hašení. • Nevhodné jsou zejména z důvodu nefungujícího hasebního efektu pro: • hašení chemikálií obsahujících kyslík (nitrát celulózy);

použití v praxi díky jednoduchosti konstrukce, poměrně vysoké univerzalitě použití a nízkým nákladům. Tyto generátory se mohou používat také v prostředí s nebezpečím výbuchu. • Iniciace v generátorech se provádí pomoci elektrického impulzu a může být realizována buď pomocí automatických požárních hlásičů, ručního tlačítka nebo speciálním teplotním čidlem či kabelem. Bezpečnostní a ekologická rizika Aerosolová hasiva nebývají toxická ani v generátoru před aplikací a ani při aplikaci, aerosol je však dráždivý, některé osoby jej mohou obtížně snášet a způsobuje ztrátu orientace, protože se jeví jako hustá bílá mlha. V žádném případě však nehrozí, na rozdíl od některých plynných hasiv, ohrožení života osob v místnosti s aplikovaným hašením. Z těchto důvodů neaplikujeme tato hasiva v místech obsazených větším počtem osob. Z ekologického hlediska jsou aerosoly bez negativního dopadu na životní prostředí, a to z hlediska kontaminace půdy, protože se jedná o soli některých prvků, běžně přítomných v umělých hnojivech a už vůbec nemá aerosolové hašení, na rozdíl od hašení halogenovými vliv na ozónovou vrstvu atmosféry. Při vzniku aerosolu se uvolňují plyny, zejména dusík, v malé míře CO2 a vodní páry. Uvolňování CO2 v žádném případě není v takové míře, že by mělo vliv na stav životního prostředí. Z důvodu zjištění a eliminace škodlivých účinku aerosolu společnost KBK fire, s.r.o. uskutečnila sérii zkoušek na toxicitu ve Státním ústavu jaderné, chemické a biologické ochrany. Zkoušky probíhaly za předpokladu normovaného zaplnění zkušebního prostoru aerosolem v množství 50 g/m3. Na základě protokolu výsledků zkoušek SÚJCHBO č. 4/20010 byly zjištěny průměrné hodnoty toxicity aerosolu, které jsou uvedeny v tabulce:

• chemikálií, obsahujících oxidující látky - chlorečnan sodný nebo dusičnan sodný;

Škodliviny

CO

CO2

NO2

[mg.m-3]

[mg.m-3]

[mg.m-3]

• chemikálie, schopné autotermální dekompozice, jako jsou peroxidy;

PEL

30

9 000

10

NPK-P

150

45 000

20

• reaktivní kovy (sodík, draslík, hořčík apod.), reaktivní hybridy nebo amidy, schopné reakce s hasivem;

Výsledek zkoušky

127

24 911

6

• oxidující činidla, jako dusné oxidy a fluór; • samovznětlivé látky jako např. bílý fosfor apod. • netěsné prostory, u nichž nelze zajistit a/nebo udržet hasební koncentraci; • Z důvodu bezpečnosti pro: - shromažďovací prostory - prostory obsazené větším počtem osob a osob s omezenou schopností pohybu Pro eliminaci uvedených nedostatků a zvýšení účinnosti aerosolového hašení je třeba chladit aerosol v průběhu jeho generace, což umožňuje vyvinout efektivní zařízení pro chlazení aerosolu a eliminaci prošlehnutí plamene Metody chlazení aerosolu Jsou 3 základní metody chlazení aerosolu:

Pozn.: Na základě nařízení Vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, hygienickými limity se rozumí přípustné expoziční limity označované jako PEL a nejvyšší přípustné koncentrace označované jako NPK-P. Z tabulky vyplývá, že naměřené hodnoty škodlivých látek splňují z hlediska právního předpisu přípustné expoziční limity. Další aspekty využití aerosolového hašení Podstatnou výhodou oproti ostatním hasicím zařízením a systémům je to, že hasivo je stále přítomno v prostoru, pro nějž přímo slouží v hasebních generátorech a prakticky vzniká přímo na místě spalováním flegmatizované slože. Pro tento způsob hašení tedy není potřeba žádná strojovna, pouze místnost pro uložení elektroniky, která ovládá hašení, případně i detekci.

• Metoda založená na vstřikování do proudu aerosolu rozprášeného tekutého chladicího média (voda). V důsledku použití této metody teplota na výstupu z generátoru klesá na až 60 °C a nevzniká prošlehnutí plamene.

Velmi výhodné je tak hašení samostatných místností, kde je zjevně neekonomické zřizovat strojovnu hašení, hašení v objektech, kde není prostor pro výstavbu strojovny hasicího zařízení, třeba po změně užití stavby. Někdy také může sehrát roli ten prostý fakt, že je snazší provést rozvod elektrických kabelů nežli potrubí.

• Metoda založená na probublávání aerosolu přes vrstvu kapaliny. Perspektivní použití je např. v nádržích a zásobnících s hořlavými a lehce vznětlivými kapalinami.

Jsou samozřejmě případy, kdy např. plynové stabilní hasicí zařízení je instalováno, a rozšiřuje se, pak může být ekonomičtější rozšířit původní hasicí zařízení o nově hašený prostor.

• Metoda založená na absorpci teploty k tomu vhodnými materiály, které umožňuji dosahovat teploty aerosolu na výstupu cca 200 °C a účinně eliminovat plamen. Tato metoda získala největší 28



Generátory hasícího aerosolu a jejich rozmístění

Rozmísťování generátorů

Generátor hasícího aerosolu je beztlaká plechová nádoba, která je naplněna zdrojovou směsí, z níž se v případě aktivace vytváří hasící aerosol.

Generátory se navrhují v takovém množství, aby bylo dosaženo dostatečné hasební koncentrace a její udržení po dobu nejméně 10 minut. Z toho se odvíjí podle konkrétních generátorů i jejich velikost. Běžný generátor je uveden na obrázku č. 3.

Generátory různých výrobců mají různé vlastnosti, zejména z hlediska velikosti hasební slože, způsobu a směru uvolňování hasiva a jeho ochlazování. Nechlazené generátory mají výstupní teplotu hasiva i více nežli 400 °C. K výhodám patří to, že hasební efekt je vyšší (každá rychlost chemické reakce roste s teplotou, chlazený aerosol hrudkovatí, a tím se snižuje jeho účinnost). K nevýhodám patří to, že je zde mnohem vyšší ohrožení osob, hořlavých hmot i konstrukcí. V dnešní době se nechlazené generátory již prakticky nepoužívají. Běžné konstrukce generátoru jsou uvedeny na následujících obrázcích č. 1 a 2.

Obr. č. 3 Běžný typ generátoru Při návrhu je třeba zohlednit to, že vnitřní prostory některých technologických zařízení (rozvaděčů) jsou těsná a při návrhu generátorů jen vně nebude zajištěno uhašení uvnitř, přestože aerosol je velmi jemný. Generátory se rozmisťují pravidelně po obvodu hašené místnosti, při větší výšce místnosti ve více výškových úrovních. Generátory se umísťují tak, aby byly v dostatečné vzdálenosti od unikajících osob, hořlavých předmětů a stavebních konstrukcí. Přípustné hodnoty jsou nastaveny na 75 °C u osob, 200 °C u hořlavých materiálů a 400 °C u stavebních konstrukcí. Při konkrétním návrhu je tedy třeba respektovat zejména únikové cesty a hořlavé materiály v blízkosti (včetně instalačních lišt, svítidel, elektrické instalace, čidel EPS apod.), a u nechlazených generátorů také stavebních konstrukcí.

Obr. č. 1 Běžné typy generátoru

Důležitá je také vzájemná vzdálenost generátorů (respektive výtoků aerosolu z těchto generátorů) Prostor před generátorem by měl být volný, aby měl aerosol dost místa k uvolnění do prostoru a nekondenzoval na protilehlých stěnách. Generátory umístěné bezprostředně vedle sebe tak, že se výtoky aerosolu spojují, mohou způsobit navýšení teploty aerosolu oproti projektovanému stavu. Zvýšení tlaku v místnosti závisí na typu generátoru a rychlosti uvolňování hasiva. Při projekční praxi jsme postačili s prosklením oken bezpečnostním sklem. Zkoušky generátorů jsou uvedeny na obrázcích č. 4, 5.

Obr. č. 4 Zkoušky prototypu generátoru (foto Ing. Bebčák, Ph.D.)

Obr. č. 2 Běžné typy generátoru


29


Spuštění aerosolového stabilního hasicího zařízení je zabezpečeno s prodlevou pro opuštění střežených prostor. Výzva k opuštění těchto prostor je zajištěna sirénou s tónem odlišným od tónu sirény EPS a se světelnou signalizací majákem. Doba prodlevy by měla odpovídat době opuštění prostoru, tedy délce a způsobu vnitřní komunikace (rovina, schody, žebřík). Závěr

Obr. č. 5 Zkoušky prototypu generátoru (foto Ing. Bebčák, Ph.D.) Detekce a řízení hašení U aerosolu je nesmírně důležité včasné spuštění hašení. Pokud se v prostoru stačí naakumulovat dostatek tepla v konstrukcích, může dojít po odeznění hasební koncentrace k opětovnému vzplanutí, a to je naprosto nepřípustné. Další zásadní záležitostí je technické řešení detekce vzniklého požáru a řízení spouštění až po jeho spuštění. Zásadně se pro detekci používá ověřeného hlášení požáru od EPS případně s přímým spuštěním termickou šňůrou.

V současné době je celá problematika využití aerosolu a to zejména klasifikace prostorů pro využití aerosolového hašení v souladu ČSN P CEN/TR 15 276-2 předmětem výzkumu a vlastní problematika možnosti využití aerosolového hašení v tunelech pozemních komunikací v kombinaci s chladicími médii a to zejména vodní a vysokotlakou vodní mlhou je předmětem řešení grantového projektu FR-TI1/121 „Nová řešení pro vyšší požární bezpečnost v tunelech, jehož řešiteli jsou KPM Consult, a.s., K.B.K. fire s.r.o. a VŠB - TUO, Fakulta bezpečnostního inženýrství a s výsledky tohoto grantového projektu bude odborná veřejnost průběžně seznamována. Použitá literatura [1] ČSN 73 7507 - Projektování tunelů pozemních komunikací. [2] ČSN P CEN/TR 15 276-1 - Stabilní hasící zařízení - Aerosolová hasící zařízení - Část 1: Požadavky a zkušební metody pro komponenty. [3] ČSN P CEN/TR 15 276-2- Stabilní hasící zařízení - Aerosolová hasící zařízení - Část 2: Navrhování, instalace a údržba.

Vždy zařízení aerosolového SHZ vybavujeme tlačítkem ručního spuštění.

[4] NPB 21-98 Automatická zařízení aerosolového hašení požárů. Normy a předpisy pro projektování a použití (Rusko).

Pouze manuální spuštění možné je, avšak je nutno velmi dobře zvažovat, zda obsluha je schopna spuštění aktivovat včas. Doporučuje se v takových případech třeba dálkové spuštění s tím, že již EPS signalizuje ověřené hlášení nebo se zařízení EPS doplní o kamerový systém.

[5] NPB 60-97 Požární technika. Generátory hasicího aerosolu. Všeobecné technické požadavky. Zkušební metody (Rusko). [6] GOST R 51046-97 Generátory hasicího aerosolu. Typy a základní parametry. [7] Firemní materiály firmy K.B.K. fire, s.r.o.


13.


ZDENċK HANUŠKA

ORGANIZACE JEDNOTEK POŽÁRNÍ OCHRANY I.

Organizace jednotek požární ochrany I. Zdeněk Hanuška Obsahem publikace je popis systému jednotek požární ochrany, který se v České republice začal budovat od roku 1994 pod názvem plošné rozmístění sil a prostředků. Jsou zde popsány teoretické základy tohoto systému a důvody pro jeho vznik. Z hlediska systémové analýzy je věnována pozornost definici dvou podsystémů uvedeného plošného rozmístění a jsou zde podrobně rozpracovány charakteristiky vnitřní organizace základních druhů jednotek PO v návaznosti na systém plošného rozmístění.


30



Strength and reliability of LVL timber composite in the conditions of fire temperatures Pevnost a spolehlivost LVL dřevěných kompozit v podmínkách teploty požáru prof. dr hab. inż. Zoja Bednarek

of LVL. Prepared specimens were stored in the temperature of 20°C and their humidity during the tests amounted to 8% ( W=8%). The parameters characterizing strength of the studied material in normal temperature provided by the manufacturers are presented in Table 1.

dr inż. Renata Kamocka-Bronisz dr inż. Paweł Ogrodnik dr inż. Daniel Pieniak The Main School of Fire Service Department of Applied Mechanic J.Słowackiego Str. No 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected] Abstract Composites based on LVL (Laminated Veneer Lumber) constitute the type of material which is more and more frequently used as construction elements in construction industry. Materials of this type can be characterized by other parameters as the ones used for raw wood. Their strength properties are of key significance. In the case of majority of construction materials, the exposure to temperatures in the conditions of fire affects the increase of strength and reliability. The aim of the research presented in the article has been to evaluate the influence of increased temperatures on strength and reliability of LVL composite.

Tab. 1. Strength properties of LVL as provided by manufacturer No. 1

2

3

4

5

Key words

6

LVL (Laminated Veneer Lumber), Fire temperatures, Bending strength, Reliability

7

1. Introduction Wood-base composites are relatively new construction materials used in building industry. This group comprises composites taking the form of laminate, for example LVL (Laminated Veneer Lumber). These composites are currently used in a number of ways, for instance as tie-beams and in the construction of windows and door [1]. Thanks to the layer structure of composite, construction elements based on LVL can be characterized as very rigid, having proper fire strength and esthetic appearance. The elements of this type, thanks to their uniformity, have excellent size permanency and now they are available in the wide range of sizes. [2]. Adhesive resins linking layers of wood considerably affect composite properties, decreasing humidity adsorption, reducing influence of acid environment and additionally they affect a lesser bare weight [3]. Phenolic and formaldehyde resin adhesives are used in production of glued veneers, whereas melamine adhesives may be used to link external veneers and on the length [4]. In LVL composites, the veneer layers of 3-4 mm (most frequently 3.2 mm) thick are used, the veneer is cut peripherally [5]. Tests performed on typical impact posts after introductory heating of specimens in the oven and then their transportation to the research post, have produced big scatters of results. That is why scientists have designed and constructed special research posts to perform impact tests with the possibility of heating specimens directly at the post and the chance to control specimen temperature during the test. This article presents one type of test carried out at such a post, that is, the one which is used in evaluation of strength to bending in fire temperatures. 2. Specimen material and research method 2.1 Specimen material The specimens used in the tests were prepared according to PN-72/C-04907. The material was purchased from manufacturers Ostrava 8. - 9. září 2010

Properties Strength to bending MPa: - side load - coefficient of size impact - surface load Strength to stretching MPa: - Along fibres - Across fibres (side load) - Across fibres (surface load) Strength to compression MPa: - Along fibres - Across fibres (side load) - Across fibres (surface load) Strength to shearing MPa: - Side load - Surface load Coefficient of elasticity MPa: - Along fibres - Across fibres Non-dilatational strain MPa: - Along fibres - Across fibres Density kg/m3

Symbol

Requirements

Research method

fm,0,edg,k S fm,0,flat,k

28,0 0,12 32,0

ft,0,k ft,90,edg,k ft,90,flat,k

19,0 6,0 -

fc,0,k fc,90,edg,k fc,90,flat,k

19,0 9,0 1,7

fv,0,edg,k fv,90,flat,k

5,7 1,3

PN-EN 408:1998

E0,k E90,k

8300 -

PN-EN 408:1998

G0,k G90,k ȡk

400 480

PN-EN 408:1998

PN-EN 408:1998

PN-EN 408:1998

PN-EN 408:1998 PN-EN 789:1998 PN-EN 321:1999

The specimens designed for tests of strength to static bending were made in the form of cuboids sized 20x20x300 mm (fig. 1).

Fig. 1. Specimen used in tests of strength to bending 2.2 Tests of bending strength Strength test was performed on a universal strength machine FPZ 100/1 (veb Industrewerk Rauenstein, Germany). This machine guarantees a load by static force and its maintenance in the vertical system at the permanent, assumed level. Maximum static force generated by the machine equals 100kN. The machine possesses four ranges of traverse shift speed. During the tests the I/III range of speed was used, which allowed for the traverse shift at the speed of 0,021÷0,84 mm/minute. The system presented in illustration 2, fixed on the frame between the columns of the machine, designed for tests of strength to bending was performed in accordance with PN-77/D-04103 norm entitled: “Wood. Marking of strength to static bending.” During the tests, the specimen had the opportunity of free bending. The picture of the post is presented in figure 3. 2.3 Simulation of fire temperatures Introductory tests had been performed before basic ones. Their aim was to establish temperature ranges of the experiment and determination of the time of specimen heating necessary to leveling of the temperature in the whole volume of the specimen. In introductory tests, an inlet was made in the specimens. Thermo element was situated in it in order to measure temperatures in geometrical center of the specimen (fig. 5a). Heating time was determined as the time after which by means of the thermo element situated inside the specimen the temperature assumed in the research plan was measured. The diagram shows the way in which heating time in basic tests was determined (fig. 4). 31


In basic tests, the measurements of temperature on the specimen surface were taken by means of the two thermo elements tangent to the side surfaces of the specimen (fig. 5b). Specimen load occurred after the assumed temperature was reached and sustained through the time fixed during introductory tests (fig. 4). In the actual time, the values of damaging forces and those of the temperature were registered. The increase of temperature in the chamber during the test was obtained through the application of the apparatus enabling hot air supply (GHG 650 LCE, Bosch, Germany). The range of temperatures obtained at the nozzle outlet equaled 50-560°C, and the flow of hot air could be regulated in the range of 250-500 l/ minute. a)

b)

Fig. 5: a) The diagram of the system during introductory tests aimed at determining the time when the specimen is heated; b) The diagram of thermo elements system during basic tests

Fig. 2. The diagram of the post designed for tests of strength to static bending with the diagram presenting distribution of measurement thermo elements [12], [13]

3. Test results 3.1 Descriptive statistics of test results The tests covered 66 specimens, 11 in each temperature range. Statistical parameters of the obtained test results are presented in table 2. The highest standard derivation of test results was obtained for the test of bending performed in the temperature of 230°C. In lower temperatures derivations were smaller, their value decreased with the temperature increase. Mean values of strength to bending decreased with the temperature increase. Tab. 2. Descriptive statistics of results of strength to bending tests [13]

Fig. 3. Photography of the post designed for tests of strength to bending during the period of specimen heating

Temperature [ºC]

N

Mean

Median

Min

Max

Std. dev. [%]

Std. dev.

20

11

90,81818

90,00000

81,00000

101,2500

7,8558093

7,134503

50

11

77,52273

76,50000

72,00000

87,7500

7,1522933

5,544653

100

11

55,02273

56,25000

45,00000

63,0000

9,2100319

5,067611

150

11

47,04545

47,25000

38,25000

54,0000

9,1882233

4,322641

200

11

38,45455

38,25000

31,50000

45,0000

11,834358

4,550849

230

11

30,27273

29,25000

24,75000

36,0000

13,850525

4,192932

Fig. 4. Diagram of determining the heating time of specimens and the time of load realization: T- temperature assumed in the experiment plan, T1, T2 – temperature courses measured in accordance with the diagram presented in illustration 5a, Pmax – force damaging [kN] specimen, t1 – the time necessary for leveling of temperature on outer surface and in geometrical center of the studied specimen

Graphical measurements of variation of the statistical distribution of test results in subsequent temperature ranges, their levels and statistical scatter are presented in the table chart (fig. 6). 110 Mean Mean±SE Extremes

100

Mean±2*SD

Outliers

90 Bending strength [MPa]

80 70 60 50 40

Ambient temperature of 20°C was accepted as the initial one. Limit temperature was determined at the level of 230°C. This is the temperature close to the flash point of wood surface. Another significant temperature in the test was also the temperature of 100°C – the temperature marking evaporation of water. Additionally, the tests were carried out for the following ranges of temperatures: 50°C, 100°C and 150°C.

32

30 20 20

50

100

150

Temperature [deg C]

200

230

Fig. 6. Table chart presenting results of tests of strength to bending



3.2 Evaluation of differences The “Post hoc” test was carried out because of overlap of ranges of obtained results in subsequent temperature ranges. Its aim was to evaluate differences in results of strength to bending from those ranges. Tukey’s HSD test was chosen as the one basing on the analysis of contrasts in the discussed groups of measurement results, that is, honest significant difference of means in groups. Values of significance of differences – p point out to the differences between measurement results obtained in the subsequent temperature ranges. P values below assumed level (p<0,05) indicate significant differences between parameters of results in the subsequent temperature ranges (Table 3).

In the case when cardinality – volume of V test is constant in all groups ( 11 for subsequent temperature ranges – it may be omitted in calculations [7,8]. Assumption of location parameter σu = 0 reduces Weibull’s distribution to two-parameter form. The above assumption in the case of fragile materials brings the range of likelihood of damage to the beginning in the place of already mentioned highest value of damaging load. With these assumptions in mind, the equation will take the following form:     c   1  Pf  1  1  exp           0    

Tab. 3. “Post hoc” HSD Tukey’s test results {1} M=90,82

20 {1}

{2} M=77,52

{3} M=55,02

{4} M=47,04

{5} M=38,45

{6} M=30,27

0,000134

0,000133

0,000133

0,000133

0,000133

0,000133

0,000133

0,000133

0,000133

50 {2}

0,000134

100 {3}

0,000133

0,000133

150 {4}

0,000133

0,000133

0,008846

200 {5}

0,000133

0,000133

0,000133

0,003854

230 {6}

0,000133

0,000133

0,000133

0,000133

0,008846

0,000133

where: PS – probability of survival (equals 1 – Pf).

0,006725 0,006725

Analysis of LVL composite reliability was performed on the basis of the results obtained in the course of the strength test of three-point bending. Probability of survival was analyzed – not damaging in the function of strength (fig. 8) and in the function of temperature of simulated fire conditions (fig. 9). Two-parameter Weibull’s distribution was used for the sake of analysis. Weibull’s Distribution function (with positive σ0, c, i σu), is described by the following relation [6]:

      u  Pf  1  exp  V     0     c

where: damaging load,

σ0 scale parameter, shape parameter,

σu location parameter, e

   cln    cln( 0 ) 

0,000133

4. Reliability

c

1 lnln   Ps

0,000133

Significant differences in strength were observed in subsequent temperature ranges. Likelihood of mistake connected with rejection of null hypothesis on the lack of differences among groups was very low, which suggests big differences among the groups of results.

σ

The above equation may be simplified by taking logs to the form of y = ax + b by:

0,003854

constant (e = 2.71828...),

2 1 0 lnln(1/Ps)

Temperature [ºC]

R²=0,9398

Ͳ1 Ͳ2 Ͳ3 Ͳ4 Ͳ5 3

3,2

3,4

3,6 3,8 4 4,2 ln(Bendingstrength)[MPa])

4,4

4,6

4,8

Fig. 7. Distribution of likelihood of damage in the function of strength to bending of LVL composite exposed to fire temperatures Intersection of axe Y depends on cln(σ0), bending of the curve is a shape parameter of Weibull’s distribution c (c=3,2612). Representation of the test group influences the value of determination coefficient R2, which decides about the quality of prediction of Weibull’s distribution of parameters [9]. This means that the higher the coefficient, the greater quality of choice of the distribution shape parameter (R2=0,9398 – fig. 7). Figure 8 presents the decrease of survival probability – reliability of the studied LVL composite in the function of load.

V volume of probe. 1,1 1 Probabilityofsurvival

In the analyzed case, Pf is the likelihood of damage of specimen from LVL material. The value of this damage is specified in the set of figures from 0 to 1. In the instance when we know a value of load at which the likelihood of damage equals 0 (in the presented analysis this is the highest known value of the damaging load in temperature of 20°C), the likelihood may be calculated from the following relation:  n  Pf   *   N 1 

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5

y=Ͳ9EͲ05x2 +0,0032x+0,971 R²=0,9992

0,4 0,3

where: N* total number of specimens, n

ranged set of specimens.


20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

Bendingstrength[MPa]

Fig. 8. Decrease of reliability of LVL submitted to thermal processing in the function of strength to bending

33


Figure 9 shows the decrease of reliability of LVL composite in the function of temperature. The decrease of reliability is also visible in subsequent temperature ranges. 1,1

Probabilityofsurvival

1 0,9 0,8 0,7

Dynamics of the reliability decrease in the function of temperature of LVL composite remains on more or less the same level up to the limit of 100°C (temperature of water evaporation), in the subsequent range dynamics of decrease is higher. The greatest bending of characteristics of reliability occurs when temperature of 150°C, which points out to the fact that the decrease of the composite properties progresses faster than the decrease of temperature. The evaluation of exploitation fitness in places endangered by fire shall include this relation. The tests confirmed usefulness of the post designed at the Department of Applied Mechanics of MSFS in comparative studies of wood-base materials in simulated conditions of fire temperatures.

0,6 0,5 y=Ͳ8EͲ08x3 +2EͲ05x2 Ͳ 0,0019x+1,0145 R²=0,8685

0,4

References

0,3 0

50

100

150

200

250

Temperature [ºC]

Fig. 9. Decrease of LVL reliability submitted to thermal processing in the function of temperature 5. Discussion of results The carried out tests revealed the decrease of LVL composite strength to bending when exposed to increased temperatures. Mean values of strength in subsequent temperature ranges dropped from a few to several.

[1] A. Ozcifci: Effects of scarf joints on bending strength and modulus of elasticity to laminated veneer lumber (LVL). Building and Environment 2007, 42, p.1510-1514. [2] C.J. Johansson: Glued-in bolts. Timber engineering, STEP 1: lecture C14. Centrum Hout, Almere 1995. [3] M. Madhoushi, M.P. Ansell: Experimental study of static and fatigue strengths of pultruded GFRP rods bonded into LVL and glulam. International Journal of Adhesion & Adhesives 2004, 24, p.319-325. [4] Y. Chui, M. Schneider, H. Hang: Effects of resin impregnation and process parameter on some properties of poplar LVL. Forest products Journal 1994, 44, p.74-78.

Fluctuations of strength results increased in subsequent temperature ranges, values of standard derivations amounted to 7,85% in temperature of 20°C and 13,85% in temperature of 230°C respectively, so almost their two-fold increase was observed. This may suggest the increase in composite anisotropy in high temperatures as well as more sensitive character of the specimen damage, which by its nature, influences the decrease of strength results scatter.

[5] A. Ozcifci, O. Okcu: Impacts of some chemicals on combustion properties of impregnated laminated veneer lumber (LVL). Journal of materials processing technology 2008, 199, p.1-9.

Crack of the specimen structure in lower temperature ranges did not propagate in accordance with input direction. The course of the crack was multi-direction, at same stages compatibile with the direction of adhesive layer , which resulted in degradation of a larger area of the specimen, among others, with a greater dissipation of energy of cracking. The result of such a mechanism of degradation in these temperature ranges is greater strength, which was also revealed in the presented research discussion. In the light of the above facts, legitimate seems the thesis of decreasing of the range of elastic deformation in increased temperatures (in spite of the fact that load and deformation characteristics from the tester was not analyzed ), which also finds its reflection in the speed of crack propagation, which in this particular case will be higher.

[8] D.G.S. Davies. The statistical approach to engineering design in ceramics. Proceedings of the British Ceramic Society 1973, 22, p.429—52.

If we accept the criterion of survival at the level of 0,9 (90%), characteristics of reliability in the function of strength to bending describes fitness at the level of 50% of the range of obtained strengths (max. 101,25 MPa), and the level of so-called characteristic fitness determined by the about 62% decrease of reliability was obtained only after as much as 95% of the range of observed strengths. This may indicate that the values of optimal safety coefficients for constructions based on this type of composites should not considerably affect construction parameters. However, significant level of fluctuation of strength in highest temperature ranges of the experiment is of concern.

34

[6] J. Migdalski: Inżynieria niezawodności. Poradnik. ATR ZETOM, Warszawa 1992. [7] P. Stanley, H. Fessler, A.D. Sivil: An engineer’s approach to the prediction of failure probability in brittle components. Proceedings of the British Ceramic Society 1973, 22, p.453-87.

[9] J.E. Ritter, N. Bandyopadhyay, K. Jakus: Statistical reproducibility of the dynamic and static fatigue experiments. Ceramic Bulletin 1981, 60, p.798—806. [10] D. Nicewicz, P. Borysiuk, J. Pawlicki: Tworzywa drzewne specjalnego przeznaczenia. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2004. [11] Z. Bednarek, A. Kaliszuk-Wietecka: Analysis of the fireprotection impregnation influence on wood strendht. Journal of Civil Engineering and Management 2007, vol XIII, No 2 p. 79-85. [12] Z. Bednarek, A. Kaliszuk-Wietecka: Badanie wpływu impregnacji próżniowo – ciśnieniowej na wytrzymałość drewna. Inżynieria i Budownictwo nr 4/2004 s. 213-215 [13] P. Ogrodnik: Wpływ warunków temperaturowych występujących podczas pożaru na podstawowe właściwości wytrzymałościowe fornirowego drewna warstwowego. Praca Naukowo – Badawcza Statutowa S/E-422/12/09 [14] PN-EN 14279 +A1: 2009: Drewno klejone warstwowo z fornirów (LVL) – Definicje, klasyfikacja i wymagania.



Vícepodlažní domy na bázi dřeva - zkušenosti z České republiky a Německa Multi-storey buildings of wood-based - Experience from the Czech Republic and Germany Dipl.-Ing. Jaroslav Benák Fermacell GmbN, organizační složka Žitavského 496, 156 00 Praha 5 - Zbraslav [email protected] Abstrakt Cílem příspěvku je představit zkušenosti z výstavbou vícepodlažních budov na bázi dřeva v České republice a Německu s využitím sádrovláknitých desek. Při realizaci musí být do celkové koncepce začleněny komplexní oblasti požární ochrany, statiky, zvukové e a tepelné izolace a ochrany proti vlhkosti. Klíčová slova Mnohopodlažní dřevěné budovy, prezentace mnohopodlažních dřevěných budov. Abstract The target of this report is to present the building of multi-storey buildings made from wood in the Czech Republic and Germany using Gypsum-Fibre boards. During the implementation of the overall concept we must integrate comprehensive fire protection, structural, acustic and thermal insulation and protection against moisture.

Obr. 1 Sádrovláknité desky Fermacell: Třípodlažní dřevostavba motelu v Hesensku (foto FERMACELL) Tím lze využít v rozsáhlém měřítku přednosti dřevěné panelové konstrukce a vysoký stupeň prefabrikace při optimálních podmínkách ve výrobě. Krátkou montážní dobu a rychlou možnost využití, nízkou vlastní hmotnost při vysoké nosnosti a trvanlivosti za předpokladu, že je dřevěná nosná konstrukce opatřena účinnou požární ochranou, vykazující minimálně 60 minut (K60) dle EN 13501-2. Mimoto musí být použity výlučně nehořlavé izolační materiály. Účinné požárně technické opláštění nosné konstrukce lze provést pomocí sádrovláknitých desek.

Key words Multi-storey buildings of wood-based, present the building of multi-storey buildings made from wood, Fermacell Gypsum-Fibre boards. Rodinné domy s dřevěnou rámovou konstrukcí se staly v České republice samozřejmostí. Vícepodlažní domy, které mají ve Skandinávii a Severní Americe dlouhou tradici, u nás stále ještě naráží na problémy. Důvody je nutno hledat především v požadavcích na požární ochranu staveb - za nimi se skrývá strach z možného šíření požáru konstrukčními dutinami a obava pozdějšího selhání nosné konstrukce v důsledku skrytého doutnání. Dalším velkým problémem je zastaralost českých návrhových norem, které s konstrukcemi na bázi dřeva počítají jen okrajově. Přestože konstrukce vykazují vysokou požární odolnost (až REI 120), lze jich využít k ochraně proti požáru jen minimálně. Je to dáno hlavně zatříděním konstrukcí z hlediska požární odolnosti a reakce na oheň, které se používá pouze v České republice a na Slovensku. Evropa toto zatřídění nemá a nezná! V poslední době je naděje, že dojde k úpravě normy a diskriminující požadavek na druh konstrukce (DP1) bude nahrazen požadavkem na stanovení doby vznícení nosné dřevěné konstrukce a to vložením termočlánků mezi jednotlivé vrstvy. Při zkoušce tak získáme obraz o chování celé skladby v případě požáru. V Německu bylo v rámci rozsáhlého výzkumného a vývojového projektu prokázáno, že náročné požárně technické bezpečnostní normy lze zajistit i u vícepodlažních bytových domů na bázi dřeva. Od nové formulace nařízení pro vzorové stavby (MBO) 2002 jsou budovy na bázi dřeva možné zařadit až do třídy budov 4. Tato třída zahrnuje budovy střední výšky, které se vyznačují výškou podlahy nejvyššího podlaží s obytnými prostorami až 13 m a plochou užitných jednotek do 400 m2.


Obr. 2 Sádrovláknité desky Fermacell:opláštění dřevěné konstrukce - velkoformátové desky Fermacell (foto FERMACELL) Konstrukce opláštěné deskami Fermacell vykazují požární odolnost až REI 120 a jsou dle EN 13501 klasifikovány jako nehořlavý stavební materiál třídy reakce na oheň A2. Pro požární opláštění se pro třídy účinné požární ochrany nabízejí následující možnosti opláštění: • K30 → 1 x 18 mm FERMACELL (alternativně 2 x 10 mm FERMACELL) • K60 → 2 x 18 mm FERMACELL Ty lze použít jak pro stěnové a stropní konstrukce, tak i jako podlahové prvky v oblasti podlah. Sádrovláknité desky poskytují projektantovi a uživateli domu na bázi dřeva mnoho dalších výhod. Desky jsou díky své homogenní sádrovláknité struktuře stabilní a vysoce zatížitelné a stejně tak odolné proti mechanickému zatížení. Pro statické vyztužení budov jsou dány stejné únosnosti jako u desek na bázi dřeva. K dispozici jsou jednoduché návrhové tabulky a příklady pro smykové namáhání stěnových panelů dle nové ČSN 73 1702. Desky poskytují vynikající 35


zvukovou izolaci a jsou vhodné i pro prostory s měnící se vlhkostí vzduchu (např. koupelny). S hodnotou lambda λR = 0,32 W/mK se vyznačují dobrou tepelnou vodivostí. Součinitel difúzního odporu je μ = 13, desky jsou difúzně otevřené. Sádrovláknité desky jsou vzduchotěsné, takže jsou ekonomicky možné i pro konstrukce nízkoenergetických a energeticky pasivních domů.

Obr. 3 Třípodlažní bytový dům firmy RD Rýmařov - Brno -Dolní Heršpice (foto FERMACELL)

Obr. 5 Sádrovláknité desky Fermacell: Sedmipodlažní dřevostavba - Berlin (foto FERMACELL) Již na začátku projektu vypracovala společnost Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG pro stavební projekt celistvou koncepci požární ochrany, kterou v projektu nosné konstrukce zohlednil prof. Julius Natterer. Na základě přípravných prací, intenzivního sladění a včasného odsouhlasení s krajským úřadem Berlin-Pankow, byli architekti schopni svůj avantgardní projekt prosadit. Základním prvkem projektu požární ochrany jsou velmi krátké únikové cesty, významné zvýšení požární odolnosti nosných dílů dřevostavby díky celistvému požárnímu opláštění (zapouzdření) sádrovláknitými deskami. Vnitřní a vnější opláštění nosné konstrukce tak splňuje kriteria požadované třídy opláštění K60, tzn. v případě požáru zabraňuje minimálně 60 minut vznícení dřevěné nosné konstrukce. Požárně technický účinek sádrovláknitých desek a tím dosažená třída opláštění byly prokázány ve spolupráci s výzkumným a zkušebním ústavem stavebních hmot MfPA Leipzig. Závěr

Obr. 4 Třípodlažní bytové domy firmy RD Rýmařov - Chýně (foto FERMACELL) K vypracování a realizaci projektů vícepodlažních bytových domů na bázi dřeva nabízí FERMACELL rozsáhlý servis a zajišťuje kontakt s architekty, znalci a statiky. Současně firma poskytuje podporu při detailním odsouhlasení konstrukce. Za úzkého zapojení know-how firmy FERMACELL systémy suché výstavby bylo v průběhu doby realizováno množství objektů. Tak vznikly i v České republice první bytové domy na bázi dřeva. Prvním průkopníkem je firma RD Rýmařov. Ukázkou je např. dvoupodlažní bytový dům v Rýmařově nebo komplex čtyřiceti třípodlažních bytových domů v Chýni. Firma zrealizovala již přes šedesát bytových domů s použitím sádrovláknitých desek. V berlínském městském okrsku Prenzlauer Berg vzniká v současnosti Německa první obytný dům s 22 m vysokou nosnou konstrukcí kompletně ze dřeva. Protože předpisy stavebního řádu se s takovou stavbou dosud nezabývaly, byla při projektování a schválení této sedmipodlažní budovy centrálním tématem požární ochrana. Ta je ze strany Fermacell zajištěna vypilovanou koncepcí požární ochrany s použitím vysoce účinného protipožárního opláštění.

36

Tématika, probíraná v rámci tohoto příspěvku popisuje možnosti, realizovatelné v rámci vícepodlažních dřevostaveb. Zejména použití při aplikaci ucelených požárních koncepcí ukazuje, že dřevostavba představuje komplexní a realizovatelný objekt. Podstatná je zde úzká souhra a komunikace mezi projektantem, provádějící firmou a schvalujícím správním orgánem, která musí existovat během celé realizace stavebních prací. Fermacell nabízí dřevostavbám i do budoucna komplexní řešení témat požární ochrany, statiky, zvukové izolace, ochrany před vlhkostí a tepelné ochrany tak, jak je dokumentováno na těchto stavebních projektech. To je základem pro úspěšnou stavbu ze dřeva. Literatura [1] MBO - Musterbauordnung. [2] EN 13501-2 - Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb - Část 1: Klasifikace podle výsledků zkoušek reakce na oheň. [3] ČSN 73 1702 - Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí - Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. [4] Fotografie - archiv firmy FERMACELL.



Hydrodynamické nestability plamene zkoumané v laboratorním měřítku Hydrodynamic instabilities of flame investigated in laboratory scale Ing. Petr Bitala Ing. Václav Nevrlý, Ph.D. Ing. RNDr. Michal Střižík, Ph.D. doc. Ing. Zdeněk Zelinger, CSc. Ing. Eva Grigorová VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice [email protected] Abstrakt Plameny simulované v laboratorních podmínkách zahrnují některé jevy, které se klíčovým způsobem projevují také v případě reálného požáru. Jedním z takových fenoménů jsou vírové struktury a nestability plamene. Tento příspěvek stručně shrnuje problematiku vzniku hydrodynamických nestabilit v prostředí nepředmíseného plamene a představuje původní výsledky získané infračerveným snímkováním plamene laboratorního pohárkového hořáku a numerickou simulací tohoto plamene pomocí nástroje CFD modelování na Fakultě bezpečnostního inženýrství. Klíčová slova Nestability, plamen, pohárkový hořák, monitorování, numerická simulace. Abstract Flames simulated in laboratory involve some phenomena, which are of key importance also in case of a real fire. The vortical structures and instabilities of flame are such the examples. This contribution briefly summarizes the formation of hydrodynamic instabilities in an environment of nonpremixed flame and presents the original results obtained by infrared imaging of laboratory cupburner flame and numerical simulations of this flame by the CFD modelling tool at the Faculty of Safety Engineering.

s přítomností rozdílů hustot a působením vektoru gravitace (baroklinická vířivost); 2. růst velkorozměrových vírových struktur (amalgamace a párování); 3. turbulentní kaskádní proces rozpadu velkých vírů (produkce malých vírových struktur). Na základě teorie podobnosti se pro popis turbulentních toků využívají bezrozměrná charakteristická čísla. Poměr inerciálních a vazkých sil při proudění tekutin popisuje dobře známé Reynoldsovo číslo (Re) ve formě (1): Re  u . L /  (1) kde u symbolizuje charakteristickou rychlost [m.s-1], L charakteristický rozměr [m] a ν kinematickou viskozitu [cm2.s-1]. V případě hydrodynamických nestabilit indukovaných tepelným vznosem, resp. gradientem hustot na rozhraní mezi dvěma vertikálními proudy, tvoří zásadní silovou složku působení gravitačního pole. Pro popis proudění, kde nestability vznikají na základě tohoto principu, se proto používá Richardsonovo číslo (Ri) obecně definované vztahem (2): Ri       p  g . d / (   .u 2 )

(2)

Zde je ρ∞ hustota okolního prostředí (vzduchu) [kg.m-3], ρp je hustota média ve vznosném proudu [kg.m-3]. V tomto kontextu se může jednat o plyn lehčí než vzduch, případně směs zahřátých reaktantů a produktů hoření. V případě nepředmíseného plamene, kde se projevují značné prostorové nehomogenity, lze jen obtížně definovat globální hodnotu hustoty. Jako vhodné kritérium zde proto může sloužit „počáteční“ Richardsonovo číslo, které charakterizuje proudění pouze v místě vyústění paliva do hořáku, přičemž platí vztah (3): Ri0  g d / u f 2 (3)

Key words Instabilities, flame, cup burner, monitoring, numerical simulation. Úvod Laboratorní studie hydrodynamických nestabilit plamene nacházejí na poli požárně bezpečnostního inženýrství uplatnění například při vývoji a testování sofistikovaných systémů detekce požáru [1]. Vedle těchto praktických aspektů však mohou vhodně koncipované experimenty poskytnout podstatné informace o základních principech přenosu tepla a interakce hmoty a záření v prostředí plamene. Zároveň se jedná o užitečný zdroj dat nutných pro validaci nástrojů matematického modelování požáru. Vznik a rozvoj vírových struktur při požárech Původ turbulentního proudění při požárech za běžných podmínek spočívá především ve vznášivém zrychlení zahřátých zplodin hoření, které mají nižší hustotu než okolní vzduch. Vlivem hydrodynamických nestabilit vznikajících na tomto rozhraní se v prostředí plamene přirozeně utváří komplexní vírové struktury, které jsou jedním z charakteristických projevů chování požáru. Podrobný kvalitativní rozbor procesu formování vírových struktur při požárech hořlavých kapalin podává Tieszen et al. [2], přičemž uvádí tři zásadní principy související s tvorbou vírových struktur:

kde d je průměr otvoru vyústění paliva [m] a uf je počáteční rychlost proudění paliva [m.s-1]. Experimentální pozorování pulsujících plamenů poukázala na korelaci mezi dvojicí charakteristických čísel, a to Froudeho číslem (Fr) a Strouhalovým číslem (St), pro která platí: Fr  u 2 / ( L . g ) (4) St  f . L / u

(5)

kde g je tíhové zrychlení [m.s-2], a f je charakteristická frekvence vznikajících hydrodynamických nestabilit [Hz]. Cetegen a Ahmed [3] shromáždili širokou škálu experimentálních dat získáných pozorováním nepředmíseného plamene za různorodých okrajových podmínek (typů paliva, rozměrů hořáku, apod.). Empirická závislost f = 1,5 d -½ stanovená na základě rozboru těchto dat se často používá pro odhad frekvence pulsace plamene při požárech. Cetegen a Dong [4] popisují tzv. varikózní a sinusový režim nestabilit (viz Obr. 1), které se uplatňují v závislosti na parametrech proudění paliva a obtékajícího vzduchu. Bylo pozorováno, že se zvyšující se hodnotou Ri0 se vlivem rostoucího významu vztlakových sil zvyšuje pravděpodobnost výskytu pulsace plamene ve varikózním režimu.

1. vznik rotačního pohybu v malých měřítcích v souvislosti Ostrava 8. - 9. září 2010

37


Rozvoj oscilací

Povrch ustáleného plamene

Povrch oscilujícího plamene

Tato vlastnost implikuje nízká Froudeho čísla a fyzikální podobnost plamene pohárkového hořáku (uplatňujících se fenoménů) se skutečnými požáry, zejména co se týče požáru kaluže a nádrže kapalných uhlovodíků. Text následujících kapitol je věnován popisu experimentálního uspořádání, postupu měření a výpočetní simulaci pulsujícího plamene pohárkového hořáku za specifických podmínek zvolených pro tyto účely. Modifikovaný pohárkový hořák včetně systému přívodu a regulace médií

Varikozní reåim

Sinusový reåim

Obr. 1: Schématické zachycení varikózního a sinusového režimu nestabilit plamene. Studie hydrodynamických nestabilit plamene v laboratorním měřítku Přístup zaměřený na výzkum fyzikálních a chemických jevů v laboratorním měřítku je využíván v celé řadě vědních disciplín a již řadu let také při výzkumu procesů hoření a hašení v oboru požárně bezpečnostních věd [5]. Experimentální studie hydrodynamických nestabilit plamene prováděné na adaptovaných zkušebních zařízeních v laboratorním měřítku umožnily zkoumat vliv změny různých okrajových podmínek (přívodu paliva a vzduchu, případně jiného oxidačního činidla, ředění směsi, přídavek hasiva, atd.). Tento přístup rovněž poskytl rozšířené možnosti při využití nástrojů matematického modelování a vysvětlení podstaty experimentu na základě pokročilých výpočetních simulací. Významné studie zabývající se předmětnou problematikou byly provedeny na standardizovaných hořácích široce používaných a dobře známých v oblasti požárně bezpečnostních věd a ve vědecké komunitě zabývající se problematikou spalování. Díky této strategii je možné podmínky experimentu přizpůsobit specifickému účelu, a zároveň těžit z předchozích poznatků vědeckého zkoumání. Tento faktor zvyšuje míru interpretovatelnosti naměřených dat a použitelnosti těchto výsledků například pro účely komparativních studií a srovnání s výsledky výpočetních simulací. V dané souvislosti je potřeba zmínit zejména dva typově obdobné hořáky, které vytvářejí osově symetrický laminární nepředmísený plamen: -

Santorův hořák; Pohárkový hořák. Santorův hořák je pojmenován po Robertu J. Santorovi, který v roce 1983 publikoval výsledky měření sazových částic v nepředmíseném plameni tohoto hořáku [6]. Plynné palivo je přiváděno střední trubicí hořáku. Obtokem je pak přes vrstvy sítě, skleněných kuliček a voštin přiváděn laminarizovaný proud vzduchu. Plamen Santorova hořáku byl rozsáhle studován v souvislosti s procesy vzniku, růstu a oxidace sazových částic [610]. Zároveň byl Santorův hořák využit pro stanovení účinnosti hasiv [11]. Santorův hořák bývá ve spodní části vybaven akustickým měničem (reproduktorem), který slouží ke stabilizaci plamene „uzamknutím“ pulsace plamene na požadované frekvenci. Pohárkový hořák (cup burner) standardizovaný normativními předpisy ISO 14520-1 [12] a NFPA 2001 [13] je běžně využíván pro stanovení účinnosti (efektivní hasební koncentrace) plynných hasiv. V předchozích publikovaných studiích se uvádí, že pohárkový hořák vytváří osově symetrický, téměř laminární, nepředmísený (obtokový) plamen. Bylo pozorováno, že inhibice plamene pohárkového hořáku souvisí s hydrodynamickými nestabilitami, jejichž rozvojem je dosaženo výsledného uhasnutí. Linteris, Takahashi a Katta [14-16] podrobně zkoumali tento proces, přičemž aplikovali metody snímání úzko-pásmové emise (chemiluminiscence CH radikálu) ve viditelné oblasti, PIV (Particle Image Velocimetry) i výpočetní dynamiku tekutin (CFD modelování). Ve srovnání se Santorovým hořákem jsou v plameni pohárkového hořáku vlivem relativně velkého průměru vyústění paliva (dvnitřní = 28 mm) indukována nízkorychlostní pole proudění. 38

Pohárkový hořák poskytuje širokou variabilitu v možnostech zkoumání hydrodynamických nestabilit v plameni charakterizovaném nízkými Froudeho čísly. Pro účely studií tohoto typu jsme provedli dílčí modifikace v konstrukčním řešení pohárkového hořáku navrhovaném dle NFPA 2001 [13]. Ve srovnání s tímto standardem je vzduch do hořáku, v našem případě z centrálního rozvodu tlakového vzduchu (kompresoru) nebo z tlakové láhve, přiváděn třemi horizontálními vstupy s roztečí 120°. Difuzor (výška 100 mm, vnitřní průměr 75 mm) je z důvodu vytvoření rovnoměrného profilu proudění vzduchu při obtékání plamene vyplněn skleněnými kuličkami o průměru 6 mm položenými na vrstvě drátěného síta. Vzduch je do tohoto prostoru přiveden polyamidovými hadičkami o vnějším průměru 12 mm. Před vstupem do difuzoru je vedení rozděleno polyetylenovými spojkami do příslušných tří větví napojených na mosazné závitové hadicové spojky. Vedení paliva je řešeno polyetylenovými hadičkami (vnější průměr 6 mm). Pro spojení jednotlivých regulačních a meřících prvků jsou použity standardizované spojky (Swagelok). Průchod paliva do těla hořáku zajišťuje nerezová průchodka instalovaná ve vertikální ose zařízení. Na centrální tubus z nerezové oceli je nasazen a teflonovou páskou utěsněn vyměnitelný ocelový pohárek. V případě plynného paliva byl z důvodu zajištění rovnoměrného („top hat“) profilu proudění plynu pohárek vyplněn skleněnými kuličkami o průměru 3 mm, na něž byla položena vrstva drátěného síta z nerezové oceli (velikost oka 0,4 mm; průměr osnovního drátu 0,22 mm; 41 jednotek Mesh). Původní zkušební sestava pohárkového hořáku (dle [12]) je v našem případě navíc doplněna o možnost použití plynného paliva. V komunitě požárně-bezpečnostních věd je jako standardní palivo pro pohárkový hořák často využíván n heptan (n-C7H16). Nicméně pro tuto práci jsme použili plynné palivo, a to etylen (C2H4), který je využíván ve vědecké komunitě zabývající se problematikou spalování pro studie svítivého (vysoce sazovitého) plamene v laboratorních podmínkách. Monitorování nestabilit plamene pohárkového hořáku Snímkování plamene pohárkového hořáku bylo realizováno pomocí infračervené kamery Electrophysics PV320L2ZE využívající pyroelektrický FPA (Focal Plane Array) detektor. Optické ZnSe okénko vřazené mezi detektor a otočný element kamery umožňuje zachycení tepelného záření v relativně širokém rozsahu vlnových délek. Pro měření byl využit 35mm objektiv s integrovanou manuálně nastavitelnou clonou. Mezi clonou a krycím okénkem detektoru byl pro omezení rozsahu spektrální citlivosti systému umístěn spektrální pásmový filtr umožňující minimalizovat intenzitní příspěvky emise a absorpce plynných specií v plameni. Signál zachycený na vybraném spektrálně omezeném rozsahu vlnových délek (3,75 – 4 μm) odpovídá pouze příspěvkům spojitého záření (emise/absorpce) sazových částic. Úroveň signálu pro každý obrazový pixel závisí na délce průchodu prostředím plamene a jeho lokálních optických parametrech. V daném případě se jedná o funkci teploty a koncentrace sazových částic na příslušné optické dráze. Zobrazovaná oblast zaujímala přibližně 120 mm ve vertikálním směru. V daném uspořádání tak bylo dosaženo prostorového rozlišení přibližně 2 pixely na milimetr, tzn. 0,5 mm/pixel. Časové Ostrava 8. - 9. září 2010


rozlišení bylo voleno s ohledem na dynamiku pozorovaného plamene. Byla použita nejvyšší frekvence snímkování, jakou dovoluje použitý typ IR kamery. Přitom byl zaznamenáván každý okamžitý snímek. Vlivem kolísání okamžité frekvence otočného přerušovače („chopperu“) však nebylo dosaženo plné rychlosti snímkování odpovídající standardu PAL (50 Hz), nýbrž jen přibližně 45 snímků za vteřinu. t = t0

t = t0 + 22 ms

t = t0 + 44 ms

Použité experimentální technika je založena právě na monitorování emise absorpce sazí v zóně hoření. Lze předpokládat, že struktura plamene určená na základě této metody se neshoduje s konturami reakční zóny, kde dochází k nejintenzivnějšímu uvolnění tepla vlivem probíhajících radikálových reakcí. Nicméně, lze konstatovat, že se jedná o techniku vhodnou pro zkoumání výše diskutovaných fenoménů, která navíc umožňuje monitorování nestabilit plamene nejen v laboratorním měřítku.

...

Výpočetní simulace nestabilit plamene pohárkového hořáku 120 mm

Výpočetní simulace plamene prezentované v rámci tohoto příspěvku byly provedeny v prostředí Fire Dynamics Simulator v aktuálně dostupné verzi (FDS 5.5.0). Jedná se o nástroj CFD modelování vyvíjený s ohledem na problematiku tvorby a transportu kouře a tepla při požárech. Tento model numericky řeší formu Navier-Stokesových rovnic vhodnou pro výpočet toků tekutin při relativně nízkých rychlostech indukovaných vlivem tepelného vznosu.

40 mm t = t0 + 220 ms

t = t0 + 242 ms

t = t0 + 264 ms

...

120 mm

Simulace plamene laboratorního pohárkového hořáku byly prováděny v režimu přímé numerické simulace (DNS). Parametry molekulárního přenosu hmoty (difuzní koeficient), tepla (součinitel tepelné vodivosti) a hybnosti (kinematická viskozita) byly pro každou buňku výpočetní sítě přímo vypočítávány v každém časovém kroku simulace (Δτ = 0,1 ms). 40 mm

Obr. 2: Výsledky měření. Reprezentativní sekvence dvaceti experimentálně stanovených snímků plamene etylenu zachycující přechod ze sinusového (nahoře) do varikozního režimu nestability (dole). Obrazová data získaná záznamem infračervených snímků byla převáděna v hloubce 14-bit interním A/D převodníkem infračervené kamery a přes USB 2.0 rozhraní přenášena do PC. Digitální sekvence infračervených snímků zaznamenávány v uživatelském prostředí software Velocity a konvertovány na videosekvence obsahující 1200 snímků (AVI soubory kódované bezztrátovou kompresí pomocí kodeku HuffYUV). Z těchto videosekvencí byla vybrána série dvaceti po sobě následujících snímků plamene etylenu (Obr. 2). Experimentální měření bylo prováděno v průběhu přibližně 2 minut při průtoku paliva (C2H4) Qv,f = 1 l/min a průtoku vzduchu Qv,a = 30 l/min. Tyto hodnoty vycházejí z odečtu z příslušných rotametrů (Aalborg). Lze předpokládat, že se hodnoty průtoků se v průběhu experimentu nemění. Na základě přepočtu lze pro tento případ určit hodnotu Ri0 dle (3) následovně (6): Ri0  g . d / u f 2  9,81. 0,028 /0,027 2  377

(6)

Dané podmínky poskytují předpoklad pro přechodový režim mezi jednotlivými typy nestabilit. Ve vybrané sérii snímků lze zřetelně pozorovat přechod od asymetrického sinusového módu nestabilit k symetrické pulsaci v rozvíjejícím se varikozním režimu. Nevýrazný horizontální pohyb zóny hoření ve spodní části plamene je způsoben zřejmě důsledkem působení inerciálních sil. Vlivem poměrně vysoké rychlosti paliva (uf = 2,7 cm/s) dochází k preferenci vzniku nesymetrických fluktuací v sinusovém režimu, jejichž příčinou však mohou být také nahodilé perturbace proudění v okolí hořáku. Ustálený charakter plamene u paty hořáku je spojen s neúplným rozvojem varikozních vírových struktur v oblastech výše nad okrajem hořáku (5 cm < HAB < 10 cm). Toto chování plamene je zapříčiněno také chemickými vlastnostmi etylenu jako paliva. Nepředmísený plamen etylenu se projevuje neochotou přecházet do pulsujícího režimu hoření. Tato skutečnost je již řadu let známa a experimentálně byla pozorována na plameni Santorova hořáku. Teprve zcela současně však Katta et al [10] prokázali, že tento fenomén souvisí se vznikem sazových částic a vyzařováním tepelné radiací ze zóny hoření. Ostrava 8. - 9. září 2010

Geometrie výpočetní oblasti byla zvolena s ohledem na uspořádání experimentu. Pro simulace byla využita homogenní výpočetní síť v osově symetrickém (dvojrozměrném) uspořádání tvořená čtvercovými buňkami s velikostí strany 0,5 mm. Celkově byla tedy výpočetní oblast, která zahrnovala oblast od osy hořáku po vnější hranu válce obtoku vzduchu, rozdělena ve směrech os x, y a z na 96×1×288 buněk. Počáteční podmínky výpočtu byly stanoveny tak, aby v mezích chyby měření odpovídaly podmínkám experimentu: -

Počáteční teplota (t0 = 25°C) Počáteční tlak (p0 =98 500 Pa) Vlhkost vzduchu (RH = 35%) Počáteční rychlost ve směru osy z (w0 = 0,09 m/s) Teplota ocelové stěny pohárkového hořáku (tcup = 350°C) byla stanovena odhadem. Jedná se o hodnotu blízkou předpokladům Takahashiho, Linterise a Katty [14-16], kteří v případě numerických simulací pohárkového hořáku uvažovali teplotu stěny 600 K. Okrajové podmínky byly definovány jako otevřené (nulový gradient veličin) na stěnách x = xmax a z = zmax. Na ostatních stěnách (x = xmin a y = ymin i y = ymax) byla definována podmínka zrcadlové symetrie tak, aby výpočet probíhal v osové symetrii podle vertikální osy hořáku. Zdrojové prvky vzduchu (obtok) a paliva (hořák) byly definovány jako okrajová podmínka na stěně. Současně byla zadána vertikální rychlost proudění obtékajícího vzduchu (ua = 0,09 m/s) odpovídající v mezích experimentální chyby měřenému průtoku vzduchu (Qv,a). Uvolňování paliva bylo z plochy pohárku stanoveno okrajovou podmínkou hmotnostního průtoku (Qm,f = 0,03 kg/m2/s). Chemická reakce byla ve výpočetní simulaci charakterizována tzv. „mixture fraction“ modelem. Bylo uvažováno jednostupňové (dokonalé) spalování etylenu a odhadem určeno, že 1% hmotnosti paliva je hořením transformováno na sazové částice, čemuž odpovídají následující stechiometrické koeficienty: Bilanční rovnice pro sazové částice není daným modelem C2 H 4  2,976 O2 1,98 CO2  2 H 2O  0,02 Csaze explicitně řešena. Jedná se tedy o aproximaci nekonečně rychlé chemické přeměny („mixed-is-burned“) paliva na produkty hoření, která nezachycuje procesy tvorby, růstu a oxidace sazových částic.

39


t = t0 + 20 ms

t = t0 + 40 ms

...

120 mm

t = t0

Použitá literatura [1]

THUILLARD, M. A new flame detector using the latest research on flames and fuzzy-wavelet algorithms, Fire Safety Journal. 2002, 37, 371 – 380.

[2]

TIESZEN, S.R.; NICOLETTE, V.F.; GRITZO, L.A.; HOLEN, J.K.; MURRAY, D., MOYA, J.L. Vortical Structures in Pool Fires: Observation, Speculation, and Simulation. SANDIA REPORT SAND 96–2607 UC-722. Albaqerque, 1996.

[3]

CETEGEN, B.M.; AHMED, T.A. Experiments on the Periodic Instability of Buoyant Plumes and Pool Fires. Combustion and Flame, 1993, 93, 157 – 184.

[4]

CETEGEN, B.M.; DONG, Y. Experiments on the instability modes of buoyant diffusion flames and effects of ambient atmosphere on the instabilities. Experiments in Fluids. 2000, 28, 546 – 558.

[5]

NEVRLÝ, V.; BITALA, P.; STRIŽÍK, M.; ZELINGER, Z.; DANIHELKA, P.; ZAVILA, O.; KOLLÁRIK, T. Laboratorní studie plamene jako nástroj pro lepší porozumění průmyslovým požárům. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava, řada bezpečnostní inženýrství. 2008, 3 (1), 79 – 88.

[6]

SANTORO, R. J.; SEMERJIAN, H. G.; DOBBINS, R. H. Soot particle measurements in diffusion flames. Combustion and Flame. 1983, 51, 203 – 218.

[7]

SHADDIX, C.R.; HARRINGTON, J.E.; SMYTH, K.C. Quantitative Measurements of Enhanced Soot Production in a Flickering Methane/Air Diffusion Flame. Combustion and Flame, 1994, 99, 723 – 732.

[8]

SHADDIX, C. R.; SMYTH, K. C. Laser-Induced Incandescence Measurements of Soot Production in Steady and Flickering Methane, Propane, and Ethylene Diffusion Flames. Combustion and Flame. 1996, 107, 418 – 452.

[9]

SAPMAZ, H.; LIN, C.X.; GHENAI C. Measurements of soot volume fraction in pulsed diffusion flame by laser induced incandescence. Experiments in Fluids. 2008, 44, 137 – 144.

35 mm

Obr. 3: Reprezentativní sekvence deseti okamžitých snímků plamene etylenu (výsledky výpočetní simulace). Snímky zachycují rozložení teplot, přičemž černá barva symbolizuje maximální teplotu. Výskyt dvou (téměř) totožných snímků je možné v naměřených (Obr. 2) i simulovaných (Obr. 3) sekvencích identifikovat v časovém intervalu ~100 ms. Na základě vizuálního srovnání snímků lze tedy stanovit přibližnou frekvenci pulsace plamene ve varikozním režimu f ≈ 10 Hz. Jak již bylo poznamenáno výše v textu, přítomnost zvýšených koncentrací sazových částic v plameni a jejich tepelná radiace zásadním způsobem ovlivňuje charakter hydrodynamických nestabilit plamene. To je patrně hlavním důvodem skutečnosti, že na rozdíl od výsledků experimentu se ve výsledcích výpočetní simulace projevují plně rozvinuté vírové struktury. Ověření této hypotézy by vyžadovalo implementaci modelu popisujícího fenomén tvorby, růstu a oxidace sazových částic. Lautenberger et al. [17] koncipoval submodel popisující vznik a oxidaci sazových částic a implementoval jej ve verzi FDS 2.0. Tento model však není v aktuální verzi FDS standardně uživatelsky dostupný. Další možností přiblížení predikce k experimentálním výsledkům je optimalizace nastavení parametrů modelu radiace a hydrodynamického modelu (např. Prandtlova a Schmidtova čísla). V rámci tohoto kroku je však vhodné provedení citlivostní analýzy a zhodnocení vlivu jednotlivých vstupních dat a parametrů výpočtu na výsledky modelu. Je také nutné poznamenat, že za okrajové podmínky osové symetrie není možné postihnout sinusový režim nestabilit. Proto je plánováno provedení série numerických simulací v trojrozměrné geometrii. Závěr Projevy turbulentních struktur (vírů) a mihotavý charakter plamene jsou zcela zásadními aspekty realistického popisu požáru. Studie prezentovaná v rámci tohoto příspěvku postihuje monitorování hydrodynamických nestabilit metodou spektrálně filtrovaného infračerveného snímkování plamene a výpočetní simulaci. Experimentální platforma založená na standardizovaném hořáku vytvářejícím plameny s nízkým Froudeho číslem nabízí v kombinaci se zvoleným postupem sběru a zpracování dat velice slibný nástroj pro monitorování hydrodynamických nestabilit plamene s odpovídajícím časovým a prostorovým rozlišením. Tímto způsobem je možné získat cenná data pro testování a validaci nástrojů CFD modelování požárů, případně jejich submodelů. Nadále jsou plánovány výzkumné aktivity orientované na rozvoj technik infračervené diagnostiky plamene a zpřesňování prediktivních schopností výpočetních simulací plamene. Poděkování Tento příspěvek vznikl díky podpoře projektu Specifického vysokoškolského výzkumu č. SP/2010148 schváleného v rámci Studentské grantové soutěže (SGS) Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava. Autoři dále děkují Ministerstvu životního prostředí ČR za podporu v rámci projektu SPII 1a10 45/07.

40

[10] KATTA, V.R.; ROQUEMORE, W.M.; MENON, A.; LEE, S.Y.; SANTORO, R.J.; LITZINGER, T.A. Impact of soot on flame flicker. Proceedings of the Combustion Institute. 2009, 32, 1343 – 1350. [11] SMYTH, K. C.; EVEREST, D.A. Effect of CF3I Compared to CF3Br on OH and Soot Concentrations in Co-Flowing Propane/Air Diffusion Flames. Proceedings of the Combustion Institute. 1996, 26, 1385 – 1393. [12] ISO 14520-1. Gaseous fire-extinguishing systems - Physical properties and system design. Geneve: International Organization for Standardization, 2005. [13] NFPA 2001. Standard for Clean Agent Fire Extinguishing Systeme. Quincy: National Fire Protection Association, 2008. [14] KATTA, V.R.; TAKAHASHI, F.; LINTERIS G.T. Suppression of cup-burner flames using carbon dioxide in microgravity. Combustion and Flame. 2004, 137, 506 – 522. [15] TAKAHASHI, F.; LINTERIS, G.T.; KATTA, V.R. Extinguishment mechanisms of coflow diffusion flames in a cup-burner apparatus. Proceedings of the Combustion Institute. 2007, 31, 2721 – 2729. [16] LINTERIS, G.T.; TAKAHASHI, F.; KATTA, V.R. Cupburner flame extinguishment by CF3Br and Br2. Combustion and Flame. 2007, 149, 91 – 103. [17] LAUTENBERGER, C.W.; DE RIS, J.L.; DEMBSEY, N.A.; BARNETT, J.R.; BAUM, H.R. A simplified model for soot formation and oxidation in CFD simulation of non-premixed hydrocarbon flames. Fire Safety Journal. 2005, 40, 141 – 176.



Odpadní oleje ze spalovacích motorů Waste Oils from Internal Combustion Engines Ing. Miloš Bodlák HZS kraje Vysočina Ke Skalce 32, 586 04 Jihlava [email protected] Abstrakt Příspěvek uvádí výsledky laboratorních zkoušek odpadních olejů známého původu, které byly odebrané ze strojních zařízení se spalovacími motory, používající různé druhy paliv. Tyto zkoušky prokázaly, že odpadní oleje nepředstavují podle jejich bodu vzplanutí a bodu hoření vyšší požární riziko, ale naopak, že lze tyto hořlavé kapaliny zařadit do IV. tříd nebezpečnosti dle ČSN 650201. Klíčová slova Zjišťování příčin vzniku požáru, hořlavé látky, zemědělství, hořlavé kapaliny, bod vzplanutí, bod hoření, ČSN EN ISO 2592, třída nebezpečnosti, ČSN 65 0201 Abstract The paper presents laboratory test results of waste oils of a known origin, which were taken away from the mechanical equipment with internal combustion engines utilizing various fuels. These tests approved that waste oils do not represent a higher fire risk according to their flash points and fire points but on the contrary that these combustible liquids may be categorized into the IV. unsafety class according to ČSN 650201.

Problém vystává hlavně při stavebních řízeních a při zpracování odborných vyjádření o požárech, kdy část hasičů požaduje v případě zřizování tepelných spotřebičů a zdrojů tepla na upotřebené ropné oleje v budově postupovat tak, že stacionární nádrže – zásobníky paliva musí být vybaveny zařízením zabraňující mj. prošlehnutí plamene do nádrže na větracím potrubí (ČSN 650201, srpen 2003, čl. 5.4) [8]. Tento požadavek byl opřen o to, že u vyjetých olejů ve smyslu čl. 4.4 ČSN 65 0201 (srpen 2003) [8] nebyla stanovena teplota vzplanutí a tento olej byl považován za hořlavou kapalinu I. třídy nebezpečnosti. Současně platná ČSN 65 6690:2003 [9] zařazuje oleje známého původu do III. třídy nebezpečnosti (s bodem vzplanutí nad 550 °C do 100 °C). 1. Laboratorní stanovení některých PTCH upotřebených (odpadních) olejů Aby byl výše uvedený problém objektivizován, provedl jsem stanovení bodů vzplanutí, hoření a teplot vznícení u reprezentativních vzorků olejů, které se na našem trhu běžně používají [10]. Měření jsem realizoval v laboratoři Technického ústavu PO v Praze s výsledky ve zkušebních protokolech. Bylo vybráno celkem 7 vzorků z různých motorových vozidel s různými pohony spalovacích motorů tak, aby výsledky měření byly použitelné pro praxi. U pěti vzorků byl olej vybrán v době, kdy končila jejich životnost použití dle pokynů výrobce.

Key words

Pouze u vzorků číslo 3 a 7 byl vybrán olej s delším používáním oleje v motoru.

Fire investigation, combustibles, agriculture, flammable/ combustible liquids, flash point, fire point, ČSN EN ISO 2592, unsafety class, ČSN 65 0201

Vzorek číslo 1 – upotřebený motorový olej M 6AD z nákladního vozidla na naftový pohon po ujetí 8 000 km,

Úvod

Vzorek číslo 2 – upotřebený převodový olej PP 90 z převodovky nákladního tahače MAN po ujetí 15 000 km,

V souvislosti s možností vzniku požáru u zařízení je nutno mít v patrnosti, že na zařízeních se vyskytují hořlavé látky, které v případě splnění podmínek - hořlavá látka, oxidační prostředek a iniciační zdroj- mají za následek požár. U zemědělských produktů jako je seno, sláma, plodiny jsou požárně technické charakteristiky (PTCH) většinou již známé a jejich např. teploty vzplanutí a vznícení závisí mj. na vlhkosti. PTCH lze zkušebně stanovit v laboratoři nebo vyhledat v dostupné literatuře [1, 2, 3]. Taktéž provozní náplně motorů na trhu (benzín, motorová nafta) mají již stanovené body vzplanutí a vznícení. Problém však nastává u vyhodnocení PTCH odpadních (vyjetých) motorových, převodových a hydraulických olejů. Tento problém spadá do období 1991-1997, kdy došlo v rámci Zákona č. 142/1991 Sb., [4] k zezávaznění ČSN 65 0201 [5]. V čl. 44 této normy je uvedeno, že hořlavé kapaliny, u kterých nebyla stanovena teplota vzplanutí se dle této normy považují za hořlavé kapaliny I. třídy nebezpečnosti (s bodem vzplanutí do 21 °C). Problém se týkal též upotřebených automobilových a průmyslových olejů dle ČSN 65 6690 [6] s tím, že ČSN 65 0201 [5] byla v letech 1992-1997 normou závaznou. Upotřebené automobilové oleje byly ve smyslu ČSN 65 0201 považovány za hořlavé kapaliny I. třídy nebezpečnosti. Tento názor převládal až do roku 1997, kdy byla obecná závaznost norem a nebo jejich částí zrušena Zákonem č. 22/1997 Sb. [7]. Pak byly obě normy a to ČSN 65 0201 [5] a ČSN 65 6690 [6] postaveny na stejnou úroveň.


Jednalo se o následující vzorky:

Vzorek číslo 3 – upotřebený motorový olej M 6AD ze zemědělského tahače ŠT 180 – najeto 150 Mth (nalit v březnu 2003, vypuštěn v únoru 2005), Vzorek číslo 4 – upotřebený motorový olej Mogul 10W40 z vozidla na pohon LPG – benzín. Najeto 14.800 km. (97% jízdy provedeno na pohon propan-butan), Vzorek číslo 5 – motorový olej Mobil Pegasus 705 z kogenerační jednotky na zemní plyn po uběhnutí 744 Mth, Vzorek číslo 6 – motorový olej Mobil Gard 450 z kogenerační jednotky na bioplyn plyn po uběhnutí 550 Mth, Vzorek číslo 7 – upotřebený hydraulický olej Mogul HM 32 ze zemědělského tahače ŠT 180 využití 650 Mth (nalit v březnu 2005, vypuštěn v listopadu 2008), Poznámka: vzorky číslo 1 až číslo 7 byly odebrány odpuštěním z motorů do 1 litrové skleněné nádoby s uzávěrem (naplněné z 80 %) bezprostředně po dosažení uvedených parametrů (km a Mth). Při stanovení bodu vzplanutí u odpadních olejů ve smyslu čl. 4.1 dnes platné ČSN 656690 (leden 2003) byla použitá metoda dle ČSN EN ISO 2592 [11]. Při stanovení teplot vznícení byla použita metoda P (parabolická) dle ČSN EN14522 [12]. Výsledky laboratorních testů jsou uvedeny v tabulce číslo 1.

41


Závěr

Tab. č. 1: Výsledky stanovení bodů vzplanutí a hoření a teploty vznícení vybraných upotřebených olejů odpadní (upotřebený) olej číslo vzorku

bod hoření

Lze konstatovat, že odpadní (vyjeté) oleje ze spalovacích motorů nepředstavují podle jejich základních PTCH nové oleje - hodnoty z bezpečnostních listů výrobců vyšší pož. riziko v porovnání s jejich originály (dosud nepoužitými). Naopak jejich body vzplanutí a vznícení bod bod teplota mají vyšší hodnoty. Předpokladem samozřejmě je, vzplanutí hoření vznícení že do těchto olejů nebyly slévány např. znečistěná [°C] [°C] [°C] motorová nafta nebo automobilový benzín. V praxi to 350 > 225 > 250 znamená, že z hlediska požární bezpečnosti je možno odpadní oleje známého původu (viz čl. 4.3 ČSN 65 335 > 200 > 220 6690:2003) [9] klasifikovat jako hořlavé kapaliny IV. 350 > 225 > 250 třídy nebezpečnosti podle ČSN 65 0201. Toto zásadní 330 > 210 > 230 zjištění má využití jak při zjišťování příčin vzniku -1/ > 252 -1/ požáru, tak i v oblasti stavební prevence.

bod vzplanutí ± U [°C]

± U [°C]

teplota vznícení ± U [°C]

vzorek č. 1 M6AD

238 ± 3,5

256 ± 3,5

379 ± 5,0

vzorek č. 2 PP 90

218 ± 0

243 ± 1,7

371 ± 5,0

vzorek č. 3 M6AD

225 ± 1,7

251 ± 1,7

390 ± 5,0

vzorek č. 4 M 10W40

228 ± 4,7

246 ± 1,7

373 ± 5,0

vzorek č. 5 Mobil Pegasus

249 ± 3,5

280 ± 1,7

405 ± 5,0

vzorek č. 6 Mobilgard

257 ± 3,5

285 ± 0,9

-2/

> 232

-1/

-1/

vzorek č 7 Mogul HM 32

228 ± 2,7

242 ± 2,7

389 ± 5,0

> 180

> 210

> 260

1/

hodnoty nejsou uvedeny v Bezpečnostním listu pro daný vzorek

2/

hodnota nenaměřená

Nejistoty stanovení byly odhadnuty postupem uvedeným ve druhé části tohoto příspěvku. Nejistoty výsledků stanovení Postup odhadu je patrný z tab. č.2 v posloupnosti kroků 1 až 7. Tab. č. 2 : Odhad nejistoty výsledku stanovení bodů vzplanutí/ hoření a teploty vznícení Poř. č. 1

Veličina

Hodnota/výpočet

PTCH

PTCH1k

naměřené, korigované,

PTCH2k

2

Výsledek stanovení, TVk

PTCHk = (PTCH1k + PTCH2k)/2

3

Standardní nejistota typu A, uA

uA = (k2.RV)/21/2= 0,8862 . RV/21/2

4

Standardní nejistota typu B, uB

uB = (uBT2 + uBREG2 +uBV2)1/2

5

Kombinovaná nejistota, uC

uC = (uA2 + uB2)1/2

6

Rozšířená nejistota, U

U = k95 % . uC = 2 . uC

7

PTCH s nejistotou

PTCH = PTCHK ± U

Vysvětlivka: PTCH1k, PTCH2k výsledky prvního a druhého stanovení bodů vzplanutí/hoření nebo teploty vznícení korigované na chybu teploměru/termočlánků s měřicí ústřednou k2

součinitel pro odhad směrodatné odchylky z výběrového rozpětí dvou opakovaných měření

RV

výběrové rozpětí

k95

koeficient rozšíření s 95 % spolehlivostí

uBT

zdrojem této nejistoty jsou teploměry nebo termočlánky s měřicí ústřednou (určuje se jako kombinovaná nejistota z kalibračního listu)

Literatura

[1] Kolektiv autorů: Zjišťování příčin vzniku požárů. I. Praha: MV – ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR ve vydavatelství FACOM, Jílové u Prahy, 2000. 85 stran, ISBN: 80-902852-1-X.

[2] KOTLÁR, M.: Metodika pro činnost inspekcí požární ochrany při zjišťování příčin požárů - dil I. Praha: Ministerstvo vnitra ČSR – Hlavní správa požární ochrany, 1984. 117 stran. [3] STEINLEITNER, Hans-Dieter aj.: Požárně a bezpečnostně technické charakteristické hodnoty nebezpečných látek. Berlín: SPO ČSSR, 1990. 976 stran. [4] Zákon č. 142/1991 Sb., o československých technických normách, ve znění pozdějších předpisů. [5] ČSN 650201. Hořlavé kapaliny – Provozovny a sklady. Praha: Vydavatelství norem, 1992. 48 stran. [6] ČSN 65 6690. Ropné oleje. Upotřebené ropné oleje regenerovatelné. Praha:Vydavatelství norem, 1992. 16 stran. [7] Zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. [8] ČSN 65 0201. Hořlavé kapaliny - Prostory pro výrobu, skladování a manipulaci. Praha: Český normalizační institut, 2003. 56 stran. [9] ČSN 65 6690. Odpadní oleje. Praha: Český normalizační institut, 2003. 8 stran. [10] Bodlák M.: Doktorská disertační práce. Vývoj metodik zjišťování příčin vzniku požárů. VŠB – TU Ostrava, 2009. Strana 45-58. [11] ČSN EN ISO 2592. Stanovení bodu vzplanutí a bodu hoření - Metoda otevřeného kelímku podle Clevelanda. Praha: Český normalizační institut, 2004. 20 stran. [12] ČSN EN 14522. Stanovení teploty vznícení plynů a par. Praha: Český normalizační institut, 2006. 21 stran.

uB,REG určuje se z minimálně tří diferencí mezi naměřenými a vypočtenými hodnotami a vypočtené výběrové směrodatné odchylky (pro metodu P při stanovení teploty vznícení) uBV

42

zdrojem této nejistoty je objem dávkovače (určuje se jako kombinovaná nejistota z kalibračního listu (při stanovení teploty vznícení)



Managing of hazardous materials accidents Likvidace havárií nebezpečných látek Sveta Cvetanović, M.Sc. Dušica Pešić, Ph.D. Faculty of Occupational Safety of Nis, University of Nis Čarnojevića 10a, Nis, Serbia [email protected], [email protected] Abstract This paper gives procedure of risk assessment and managing which involves dangerous materials with the review on: Analysis of compliance with EU regulation and guidelines; Applying of methods for recognition and risk assessment for certain dangerous materials; Methodological approach in risk assessment and risk managing in presence of dangerous materials.We also show new methodological framework for risk assessment and dangerous materials risk managing according to the EU documents. Key words Methodology, risk management, hazardous substances. Abstrakt Tento článek se zabývá postupem hodnocení a řízení rizika při haváriích s nebezpečnými látkami. Analýza shody s předpisy a směrnicemi EU; Použití metod pro poznání a hodnocení rizika pro určité nebezpečné látky. Metodologický přístup v hodnocení rizik a řízení rizik v přítomnosti nebezpečných látek. Ukazuje také metodologický rámec pro hodnocení rizik a řízení rizik nebezpečných materiálů podle dokumentů EU. Klíčová slova Metodologie, řízení rizik, nebezpečné látky. 1. Introduction Frequency of technical accidents in the last half of the twentieth century, raised the necessity of human society before taking a new stance on security issues. The EU set the goal of establishing common security policy, which is based on the concept of „acceptable“; risk and methodologies to secure his, taking into account the specificities of individual countries. In order to secure an „acceptable“ risk of complex technological systems, the UN and the EU has adopted a series of recommendations and guidelines for the implementation of these programs, such as, for example, Council Directive 96/82/ EC (SEVESO II), Directive 96/61/EC, UN/ECE Convention on Transborder Effects of Industrial Accidents, UN/ECE Convention on the assessment of environmental impacts in the context of crossborder and the Protocol to the Convention on Strategic Impact Assessment, APELL - Awareness and preparedness for hazards at the local level is a publication of UNEP IE/PAC, TransAPELL Tips for Planning the local community in dealing with the transport of dangerous goods [1, 2, 3, 4, 5, 6]. The basic framework for risk management programs of hazardous substances are: compliance with EU documents; defined methodological approach to assess risk, define the role of local communities to respond to possible chemical hazards, as well as measures by the authorities of the local community and/or production, storage and transport companies should undertake to protect the community from the dangers; methods for identifying and assessing risks for certain types of dangerous materials; procedures for the preparation of plans and evaluation plans for a stand of production and transportation company and the local


community in case of danger of chemical accidents; procedures for checking plans and exercise training for treatment of accidents with dangerous substances. 2. Risk management of dangerous materials in eu countries In order to increase safety of major accidents in the EU the mid-nineties and early 2000 brought a number of documents whose requests, on the former conception of risk management, are much changed. For example, the Convention on the Transboundary Effects of Industrial Accidents (UN/ECE, Helsinki 1992) - regulate the actions of States Parties to this Convention in cases of „crossborder effects“. It is more detailed of the Seveso Directive in the development of procedures for the control of chemical accidents, that can be accepted as a basic methodological approach to risk assessment. The first paragraph of the Preamble states: „Recognition of the importance and urgency of preventing adverse effects of industrial accidents to humans and the environment, and to promote all measures that stimulate the rational, cost-effective and efficient use of preventive measures, preparedness and response measures to enable sustainable economic development that is valid in terms of environmental protection“. The Convention regulates the procedure, among the signatories of this Convention, important for cross-border effects. It also defines the detailed procedures in assessing and managing risks (Articles 6 to 12: Prevention, Decision-making, preparedness, information and public participation, notification systems, industrial accident, response to accident). These procedures can be taken as a basic methodological approach in the design of assessment and risk management at all levels of government (local, regional, national and international) and can be combined with the rules and obligations laid down in Directive 96/82/EC. Directive 96/82/EC is directed to the prevention of major accident that involves hazardous substances, and mitigate effects on man and environment by providing a high level of protection in a consistent and effective manner. New things in this Directive (in relation to the Seveso I) are: Coverage has been expanded and simplified; Safety Management System (SMS - Annex III)-new control and organizational methods; Testing of internal and external plans Emergency Preparedness; Land use planning (Article 12); Inspection systems (Article 18). This Directive insists on the harmonization of a number of regulations at the legislative level, dealing with control of risk and accident: environmental protection, transportation, land use planning, construction, etc. The process of harmonization is based on the adoption and introduction of the principles and practices of relevant legislation, where it is anticipated that this first secure control of major accident hazards. Duty of Member States to: put the relevant authorities, raise the body that will assist the competent authorities at technical level, define policies for the prevention of major accidents, define the content of the report on safety and emergency plan (internal and external), organize inspection, organize information system and information exchange and inform the Commission on the implementation of directives. Directive on Integrated Prevention and Control of Environmental Pollution (96/61/EC-IPPC) aims to establish integrated prevention and control of pollution originating from activities registered in Annex I (P.4-chemical industry). Article 3 defines the general principles covering the basic obligation operator. In sub-paragraph (e) is committed to „the necessary measures to prevent accidents

43


and limit consequences“, in touch. (F) the necessary steps toward the final termination of activities in order to avoid risks and returns of operations in a satisfactory condition „. Item (e) is crucial for the prevention of chemical accidents. At the same time, Article 6 (Applying for a permit) states that „ Member States take the necessary measures to ensure that the submission of applications to relevant authorities for a license includes a description: « further measures planned to comply with the general principles of the basic obligations of institutions listed in Article 3“. As for the conditions to obtain the permit (Article 9), item 6 defines: „ The permit shall contain measures relating to conditions that are not normal working conditions „. Part of that relates to compliance with the terms of a license (Article 14) states the obligation: „ The institution shall regularly inform the competent authorities of the results of the control release material and without delay of any incident or accident significantly affecting the environment“. APPELL - Awareness and preparedness for hazards at the local level „ is a publication of UNEP IE/PAC. APELL Program was developed in the UNEP (1988.) Together with governments and industry, for the purpose of minimizing the appearance of dangerous effects of technological accidents and environmental hazards. APELL strategic approach is to identify and develop awareness of the existence of risk in the industrialized community, initiate measures to reduce and mitigate risks and to create a standdevelopment coordination between industry, local authorities and the population. It is intended to help decision makers and technical personnel to increase community awareness of the existence of hazardous installations and in preparing plans for response to accident. Manual sets the process of ten steps for implementation APELL. However, emphasizes that this process is flexible and does not represent a unique model for prevention and preparedness for accident. The mechanism of operation can vary from place to place and may need to adapt to local conditions. APELL main goal is to prevent human casualties and property loss, as well as providing a safe environment in the community, using principles: Increase knowledge in the community regarding the possible risks and dangers of certain territory, that can be called „ Community awareness“, definition, based on the information, coordinated plans for emergency response, that can be called „Emergency response „. Trans APELL - Tips for Planning the local community in dealing with the transport of hazardous materials, publication of UNEP IE/ PAC extends APELL guide to risks related to fixed installations and includes risks arising from the distribution and transport of dangerous materials. Planning for risks related to transportation is just as necessary as it related to the risks of fixed equipment, but it is more complex. The program has two main objectives: To create and/or increase community awareness of potential hazards related to the production, handling and use of hazardous substances, and the steps taken by the government and industry to protect the community from these hazards and to develop plans for responding to danger, in cooperation with local communities. The publication „Guiding Principles in prevention, preparedness and response to chemical accident - (OECD 2003) „; was developed as part of the OECD Programme for chemical accidents. It is intended for the provision of efficient chemical protection, ie. activities to be undertaken in the industry (including laboratories), the level of government, communities and owners, in order to minimize the possibility of accidents (prevention), mitigate the consequences (standby), limit dangerous effects on health and the environment (response to the accident) and carry out activities the study of experiences and unexpected events (after accidents), to reduce future incidents (prevention). The document defines:“ Golden Rules „ - detailed description of the role at all levels of government, including public community guiding principles 44

broad and detačjan description of all components of the program of prevention to post-udesnih activities. Good practice in preparedness and response to danger - UNEP & ICMM, 2005 is a document prepared to help mining companies to implement UNEP APELL process with the task of: review the state of preparedness plans among its members, promotes APELL between ICMM members, assist members of the National Association of coordination and adoption of APELL-a, demonstrating the practical application of a APELL noting examples of good practice and „ lessons learned „. Council Directive 94/55/EC of 21 November 1994., harmonization of laws on the Member States concerning the transport of dangerous goods by road (ADR) and Council Directive 96/49/ EC of 23 July 1996. the harmonization of the laws of the Member States concerning the transport of dangerous goods by rail (R1D). Directives are documents in the Annex to define the details of types of dangerous goods, general requirements (by class), conditions, transport equipment, packaging, etc. Directive does not give Member States the right to establish specific security requirements for national or international transport of dangerous goods by rail or road. Directives deal with the transport of dangerous goods on a most comprehensive way. In comparison with the Seveso Directive, the first do not leave so much room for national legislation in this area. There is a certain similarity between the ADR and RID and the Seveso Directive. However, the level of precision (detail) these first gives priority to the content of national documents, which (as the by-laws) should be the result of the Seveso Directive. Risk assessment of hazardous substances and risk management, formally for the first time in Serbia, was introduced by the Law on Environmental Protection (Official Gazette of RS, no. 66/91) [ll] i adoption of the Rules of the methodology for assessing risk of chemical accidents and environmental pollution, measures to prepare and measures to eliminate consequences (Official Gazette of RS, no. 60/94). Regulation sets out the methodology for assessing risks, risks of chemical accidents and hazards of environmental pollution, the measures of preparation for a possible chemical accident and measures to eliminate consequences of chemical accidents, and a way of keeping records on the types and quantities of hazardous materials in production, use, transport, trade, storage and disposal. Regulation is made in accordance with Council Directive 82/50l/EEC (SEVESO I). The methodology is applied to plants, devices, equipment, transport means and other means of work in which they produce, process, transport or store hazardous materials according to the type and amount given in the list of hazardous substances as part of regulations. The Law on Environmental Protection („Sl. Glasnik RS“ no. 135/04), Law on Integrated Prevention and Control of Environmental Pollution, („Sl. Glasnik RS“, no. 135/04) and the assessment impact on the environment („Sl. Glasnik RS“, no. 135/04), certain elements of risk management of hazardous substances defined in EU documents are incorporated into this legislation Serbia. The Law on Environmental Protection regulates the integral system of environmental protection in the Republic and he is a good general basis for the creation and adoption of regulations and procedures in the field of assessment and risk management of chemical accidents. 3. New approach for risk management of dangerous materials The analysis of EU documents and other international documents and legislation in Serbia, in this area has shown that the main document should include: development of methodology for assessment of the risk of accidents with dangerous substances, the requirements for risk management that includes prevention, preparedness and response to the accident and measures of elimination of consequences of accidents or repairs; content of the plan of protection against accidents and reports on the state Ostrava 8. - 9. září 2010


of security, a way of keeping records on the types and quantities of hazardous substances and the manner and deadlines for submission of data concentration levels of hazardous substances in environmental media that are sure to inform the public, the criteria for determining the scope of accident declaration of state of vulnerability of the environment from accidents. Also, this document must be prescribed and the contents of the plan of protection against accidents bodies of local samoprave, autonomous regions and state agencies and safety plan and report on the accident accident legal and natural persons (operators) have no obligation to create the impact assessment of projects on the environment , obtaining the environmental permit, or who obavaljaju activities with hazardous materials in quantities less than the prescribed. If the operator produces, uses, stores or any other process in an act with dangerous substances in quantities above defined, the requirement is that, according to the Law on Environmental Protection, to provide management of hazardous materials. The management of hazardous substances including: - making risk assessments of accident (under the Law on Environmental Protection), assessment of the risk (under the Law on Integrated Prevention and Control of Environmental Pollution, and/or assessment of environmental impacts in the event of an accident (under oproceni impact on the environment) - developing a plan of protection against accidents, (under the Law on Environmental Protection) and the Plan of measures for preventing accidents and limiting their consequences (under the Law on Integrated Prevention and Control of Environmental Pollution); - implementation of preventive and other measures to manage risk of accidents from the plan of protection against accidents; - drafting a report on the state of security that is available to the public.

3.2. Risk assessment The risk exists only if there is exposure to people and/or objects acting risk factors, while loss-loss is not inevitable. It is understood to a certain probability, but there is also a certain level of probability of loss-loss will not occur. The likelihood of accidents is estimated based on the events and accidents on the same or similar installations in the country and the world, and the data obtained by identifying hazards [13]. Assessment of possible accident consequences is realized through three activities: Show events possible developments in accident [14] - Based on the identification of risks, possible events are defined by the development of accident-accident scenarios. Since it is impossible to describe all the scenarios of discharges should be highlighted to show the accident scenarios that would represent the worst cases and other significant cases. When your worst case discharge scenario is considered releasing some of the largest quantity of hazardous substances that cause the greatest distance from the point of discharge to a certain extent the danger in terms of toxicity, shock waves and thermal radiation. It should display: - worst case scenarios of discharges of toxic substances which are estimated to be in any direction can cause the greatest distance to the border because of the danger of discharges of toxic substances in terms worst case. - Scenarios worst case discharge of flammable materials which are estimated to be in any direction can cause the greatest distance to the border drop threats made combustible material under the most adverse conditions. - Additional worst-case scenario for some kind of danger, if the worst case discharge from the process different from the past can affect public receptors different from those worst-case scenarios include discharges made under the preceding provisions.

3.1. Development of risk assessment The first step in assessing risk is to determine whether the process of technological processes covered by the operator belongs to the valid legal regulations, ie, Access whether the operator is required to assess the risk of accidents. Determine the program belonging to a Simple process of risk assessment of the accident is based guidelines on the amount of hazardous substances present in the process. Risk assessment includes: identifying hazards, and identification of possible accident causes, and their analysis. In the process of identifying hazards is collected all necessary data for the operator whose activity is dangerous risk assessments on hazardous materials, technology and equipment used in these activities, as well as information about the location and environment. Risk identification procedures should apply to all relevant steps from concept design to implementation, including: potential benefits or risk identified during the planning, design, manufacture, installation, use, (identified by monitoring) and development activities, the normal volume of flow of the process conditions, the risk of routine operations and routine situations, especially start-up, maintenance and excluding.

Selection methods for model Examples

Advantage

Disadvantage

EPAguidance of outlocation analysis result

- Free - do not need the use of calculation - simple - provide the necessary data-containing distance - plates to ensure compliance with rules

- Conservative results - taking into account the very few characteristic data on the site - poor flexibility in the development scenario

Simple computer models

EPA models, for example. RMP * Comp ™

-

free/cheap simple for utilization once considered the site specific conditions

- Some maybe not so simple for utilization - conservative results - not always accept all EPA - assumptions do not include data on specific chemicals - not always cover all the consequences

Complex computer models

Commercially available models

- Can handle a variety of scenarios - can be taken into account a number of typical site conditions

- Can be costly - may require high expertise

Computational

„(Yellow Book) (Netherlands)

- Low-price - no computer required

- May require the expertise of application - might require different data collection

Hazard Analysis must match the complexity of methods the performance of hazardous activities and should indicate the ability to control risk and to determine and document the importance of sequence analysis on the level of threat of dangerous activities, processes and age and function „History“ of the process. Ostrava 8. - 9. září 2010

Table 1

When your significant other release scenarios should be considered scenarios that are more likely than the worst case scenario and may lead to outside of the complex carrier concentration of 45


toxic substances, shock wave and thermal radiation greater than the limit risk. It should display:: - one other significant release scenario for each toxic substance and - at least one other significant discharges scenario representative of all flammable materials. Modeling the effects of the accident is done according to defined scenarios based on the following parameters: physical and chemical characteristics of substances that are included in the analysis, the amount of hazardous substances to be included in the analysis, mode of action of hazardous substances that are included in the analysis; Conditions conduct scenarios that are included in the analysis [14] (Table 1). Analysis of vulnerabilities includes actions which size is estimated vulnerable zone and identify vulnerable objects. The assessment area includes the sizing of vulnerable zone and determining risk limits in terms of concentration of toxic materials, shock waves and thermal radiation. The boundaries represent the limit levels of risk: the concentration of toxic materials, shock waves and/or heat radiation, which on vlnerable facilities still do not cause negative effects.

In the process of determining the vulnerability assessment should be made vulnerable facilities within a circle whose center point of the accident, and discharges of hazardous substances to the radius that represents the border risk. The level of possible consequences is determined based on the size of the negative consequences that can undergo vulnerable buildings in vulnerable areas. The size of the negative consequences of state estimation can be given to the Table 2. Table 2 Consequences

Indicators consequence

Insignificant

Significant

Serious

Great

Catastrophic

Death people

non

non

1-2

3-5

>5

Hurt, intoxicated people

non

1-5

6 - 15

16 - 30

> 30

Death animals

< 0.5 t

0.5 - 5 t

5 - 10 t

10 - 30 t

> 30 t

Kontaminirano zemljište,

< 0.1 ha

0.1 - l ha

1 - 10 ha

10 - 30 ha

> 30 ha

Contaminated watwr bodies

< 0.1 ha

0.1 - l ha

1 - 10 ha

10 - 30 ha

> 30 ha

<2%

2-5%

5 - 10 %

10 - 30 %

> 30 %

Material Damage *

The process of determining the borders is the risk modeling: propagation of toxic substances in environmental media, propagation of shock waves of the explosion and fire thermal radiation based on the determined size of the accident, wind speed and atmospheric stability, external temperature and humidity, amount of discharge, field topography, density of gases and vapor and temperature drop dangerous materials. Identification of vulnerable facilities include the procedure of recording the characteristics of created space and natural values of the environment in vulnerable areas. For the analysis of vulnerabilities should use the following limits risk [14]:

Determination of vulnerable facilities include consideration of vulnerable zones: the actual characteristics of space and natural resources.

The likelihood of accidents

Small

Possible level of accidents is estimated based on the size of the vulnerable zone and the possible negative consequences, to: level of hazardous facilities, the complex level, municipal level, national level. Quantify the risk based on the likelihood of accidents and possible consequences. For evaluation can be used Table 3. Table 3 Consequences

Insignificant

Significant

Serious

Great

Catastrophic

Negligible risk

Small risk

Medium risk

High risk

Very high

- The boundaries of the dangers of toxic risk * substances that are determined based Medium Small risk Medium risk High risk Very high risk Very high on the toxic limit concentration, or risk * concentration of interest-KOZ. As the High Medium risk Large risk Very high Very high risk Very high value KOZ vulnerable zones are taken to risk * risk * the concentration that can be harmful to human health if exposure lasts longer than 30 minutes, or (0.1 3.3. Safety plan crash IDLH). Plan care of accidents on the level of operators regulated and - To limit the danger flammable materials differ according to is working on specific tasks, all participants in the implementation the scenarios and should be used: the explosion of cloud vapor of environmental protection measures and rescue of people and pressure limit excessive risk of 7 kPa, for fires in the form of activities to resolve the consequences of accidents with hazardous torches and flammable hazards puddles limit radiant heat per unit materials. Is made based on our assessment of the risk of accidents area in time: 5 kW/m2 in 40 s; to limit flammable vapor cloud with dangerous substances, in accordance with the plans for the hazards a lower flammable limit. protection of local communities and towns and has the following content: Meteorological Data used in the evaluation of vulnerable zone include the worst case scenario analysis, wind speed of 1.5 m/s and atmospheric stability F., the highest daily temperature in the last three years and average humidity at the site for a given temperature, on the basis of data collected on the complex or reference to local meteorological station. If the worst case does not require the highest daily temperature should be used beyond the temperature that causes directly proportional to the highest limit of the risk scenarios, for analysis of other important scenarios can be used normal meteorological conditions in the complex or from the local reference meteorological station [14]. Topographic Data used in the evaluation of vulnerable zone include the following elements: flat terrain, rolling terrain, prominent hills, mountains, deep valleys, ravines, rivers and lake coast 46

- Assessment of vulnerability and the vulnerability of the accident preparedness - Measures - Measures-activated mobilization, - Measures to protect and rescue - Measures to remove consequences of the accident - rehabilitation, - Report on accident Threat and vulnerability assessment of the accident was the adoption and implementation procedures for the systematic identification of risks that result from regular and special (accidental or intentional) conduct of hazardous activities. Ostrava 8. - 9. září 2010


If the operator is required to develop assessment of the risk of accidents according to the methodology for making risk assessments of the accident is required to assess the vulnerability of the accident do the conclusions made based on risk assessment of accidents, within the next content: - Display the site and surrounding complex operator, - List of hazardous materja maximum expected amounts, list of possible sources of danger and possible causes udesnih events. - Displaying events possible developments in the accident that will represent the worst case and alternative cases, the estimated size - Display povredivih zone - Find povredivih facilities - Displaying possible level accident. The operator of the activities is not prescribed obligation of making risk assessments, it should assess the development of vulnerability and vulnerabilities of the accident according to the following content: - Description of the location and environment of the complex operator, - List of hazardous materja maximum expected amounts of applied technology - Displaying the characteristics of facilities, devices and equipment, - The list of possible sources of danger and possible causes accident events with analysis, - Displaying events possible developments in the accident represent the worst case, the estimated size - Display vulnerable zone - Display vulnerable facilities. Preparedness measures, as a separate part of the Plan, elaborated by the gradual processes of agencies and organizations prepare for the reaction in case of imminent danger of accidents, and consists of the following: taken preventive measures to prevent accidental events, mandatory reporting, the responsible persons who require preparedness measures, (phone numbers, addresses, priorities) and ways of transferring and receiving orders about taking measures of preparedness. Method of transmitting and receiving orders on taking measures include preparedness: - Method of reporting authorities, - Content standby to protect and rescue measures that can be determined by the state of imminent danger, - Method of enforcement preparedness and activation of legal entities in the initial stage of solving the problems, according to the declared degree of vulnerability, - Responsible persons for the execution and terms of execution , - The existing capacity and the forces that are engaged in preventing the elimination of accident consequences: Regular service companies, civil protection forces, Retail, Material Resources, Other operational force protection and rescue forces, - Need for protection and rescue of people, material and cultural resources and environment for each individual accidents. - Mobilization Plan activation elaborate procedures of agencies and organizations (human and material capacity) their transfer to a state of readiness to carry out the task to fix the result of accident, and consists of the following elements: - The organization, method of receiving and transmitting saopšenja of accidents, (place, time, scope, and consequences of current actions taken at the scene of an accident), - The organization calls on the level of managerial authority operators, organization and communication connections - The assessment made of the situation and making decisions and implementing measures alert other workers in the complex operator,


- The organization and manner of calling agencies and organizations of the participants in the elimination of consequences - Organization of health security in the mobilization, organization of material security, - Reminders mobilizing employees to work during the mobilization, - Security measures during the mobilization. Protection and rescue of accident, as a separate element of the plan, worked out the action in the protection and rescue of its contents include the following elements: - Assessing the state of vulnerability resulting from the accident and making decisions on the implementation of protective measures, - Organization of information (through the implementation of protective measures), - Organization and management relations (the means, method, reporting to the competent authorities, rules of conduct) - medecinske organization providing first aid and health care (carry-health facilities, organizational structure, facilities, directions Payload injured, matrijalno security, etc.)., - Oganizaciju removal and care of vulnerable populations, - Organization of the evacuation of workers and population, - The organization of protection and care of material and cultural goods zone of vulnerability (ies, teams and tasks, review of material goods, places-buildings, where care will be made, etc..) - Organisation monitoring air quality, land and water, (ies, organizational structure, areas and organizations monitoring and others.) - Organisation of safety measures - Traffic Organization, - Organization rescue and protection from fire, - Organization of critical infrastructure protection facilities. Measures to eliminate consequences of the accident are aimed at rehabilitation and restoration of the environment, returning to its original state, monitoring postakcidentalne situation and take preventive measures to remove the risk of accident re-creation. -

Forces and means to rehabilitate Environmental Monitoring Program The treatment of hazardous materials, The planned financial resources Graphical part of the plan include the following information;

- Overview of buildings, plant or other characteristic of space and content labels - Use of plant or premises, - Centers of danger, - Maximum superior range threat, access roads - Indications for intervention, and alternative prvenstvenih, - Display warehouse equipment for the protection and rescue, - Labels place of protection and rescue, communications centers, Labels roads for evacuation and rescue, removal - Places to hide, - Places to decontamination, - Places of assembly - Election places - Places of care and accommodation for vulnerable people, providing first medical aid and other necessary information. Other parts of the plan are: List of agencies and organizations that submitted information for the execution of the mobilization of the surname and name an executor; organizational structure of agencies and organizations that are involved in the system reaagovanja in the event of accidents (health, utilities, saobaćajne, police, civil protection and rescue, civil protection, etc.) Table view of legal persons registered to deal with hazardous materials.

47


3.4. Report on the state of security

References

Report on the state of security is made based on our assessment of risk and accident protection plan, in order to maintain and improve system security by accident. Report on the state of security mast have:

[1] European Directive 82/501/CEE- Seveso I.

- a detailed description of the possible flow of accidents and the likelihood of its emergence and the conditions under which occurs, including a summary of events that may cause any of these developments. - assess the scope and seriousness of consequences of accidents, - description of the technical parameters of the equipment used for security systems, - protection and intervention measures to limit the consequences of accidents, - description of the equipment used to limit the consequences of accidents, - the organization alert and intervention, - description available of its own and external forces. 4. Conclusion Presented a new approach to risk assessment and risk management of hazardous substances, has been developed according to EU documents and the applicable legislation of Serbia. It includes methods for identifying and assessing risks for certain types of hazardous substances, as well as the methodological approach to assessing risk and managing the risk of accidents (risk identification, risk assessment, safety plan and report on the accident home security).

[2] European Directive 96/82/CE- Seveso II. [3] UN/ECE, Helsinki Convention, 1992. [4] UN/ECE EIA, Espoo Convention, 1991. [5] APELL - UNEP IE/PAC, 1988. [6] TransAPELL - UNEP IE/PAC, 2000. [7] Pravilnik o metodologiji za procenu opasnosti od hemijskog udesa i od zagađivanja životne redine, merama pripreme i merama za otklanjanje posledica (SI. glasnik RS, br. 60/94). [8] Zakon o zaštiti životne sredine (,,S1. glasnik RS“, br. 135/04). [9] Zakon o integrisanom sprečavanju i kontroli zagađenja životne sredine, (,,S1.glasnik RS“, broj 135/04); [10] Zakon o proceni uticaja na životnu sredinu (,,S1. glasnik RS“, br. 135/04). [11] Zakon o zaštiti životne sredine (,,S1. glasnik RS“, br. 66/91). [12] Uredba o prevozu opasnih materija u drumskom i železničkom saobraćaju SI. glasnik R. Srbije 53/2002. [13] IAEA-TECDOC-727, Safetv Assessment International Atomic Energv Agencv, 1993.

Section,

[14] 40-CFR-68, CEPPO EPA 550-B-00-008, 1996.


14.


SVATOSLAV ŠVÁB

ZÁKLADY PRACOVNÍ A INŽENÝRSKÉ PSYCHOLOGIE HASIýE

48

Základy pracovní a inženýrské psychologie hasiče Svatoslav Šváb Předkládaná publikace je pokusem o vysvětlení nutnosti systémového přístupu k hodnocení psychických dispozic záchranáře. Výklad psychologických zákonitostí a z nich vyplývající reálné chování je sledován v systémových souvislostech, nikoliv v jejich prostém popisu. Smyslem a cílem publikace je snaha o zvýraznění principů důležitých pro progresivní rozvoj záchranářské profese a její odpovídající společenské uznání, důležité pro budování odborných bezpečnostních služeb.




The model of scenario in the function of managing extraordinary situations Model scénáře likvidace mimořádných událostí Sveta Cvetanović, M.Sc. Dušica Pešić, Ph.D. Emina Mihajlović, Ph.D. Faculty of Occupational Safety of Nis, University of Nis Čarnojevića 10a, Nis, Serbia [email protected], [email protected]. ni.ac.rs, [email protected] Abstract Nowadays we are witnesses of large disasters, earthquakes, fires, floods, accidents in chemical industry etc. Consequences of those accidents are significant. Whenever we talk about financial losses or killing people, it has always been a question haw to predict such event - accident, how to detain accident, how to decrease accident consequences. All of these are objects of this paper research connected to models of system functioning in emergency situation, planning of methods and models for sanitation emergency situation consequences, with the special effort in finding better method - model of managing planning in accidents. This paper shows basic characteristics of managing system functioning during the accident. We motivate screen approach in accident managing as one of the most perspective methods in strategic planning. We also present estimation of effectiveness managing system and methodology of effectiveness strategy screen realization evaluation. Abstrakt V dnešní době jsme svědky velkých pohrom, zemětřesení, požárů, záplav, havárií v chemickém průmyslu atd. Následky těchto havárií jsou závažné. Kdykoliv hovoříme o finančních ztrátách nebo ztrátách na životech, je vždycky otázkou, jak předpovídat takovou událost - havárii, jak havárii likvidovat, jak zmenšit následky havárie. Toto všechno je předmětem tohoto článku - výzkum spojený s modely fungování systému v havarijních situacích, plánování metod a modely pro sanaci následků havarijních situací, s cílem najít lepší metodu - model plánování řízení při haváriích. Tento článek ukazuje základní charakteristiky řídicího systému působícího během havárie. Vzbuzujeme zájem o přístup při likvidaci havárií jako jedné z nejperspektivnějších metod strategického plánování. Také předkládáme hodnocení efektivního systému řízení a metodologii hodnocení realizace efektivního systému řízení. Introduction Functioning management system in a crisis is characterized by the crisis situation or problem arises suddenly and unexpectedly. Such a new situation give to the system of management new tasks that do not fit the normal-stationar mode and requires a system to timely adopt appropriate countermeasures and solutions to neutralize new crisis. The new situation leads to the existing work plans do not fit the new situation, and also it can lead to the fact that executives at the lower kals react in time, to such lost control and their actions lead to more complicated problems. he main problems and the most important directions of research in the field of crisis management are following:[1] • working out the theoretical and methodological basis of the formation of structure in terms of management of crisis situations; • working models and methods of prevention planning, strategic and operational management; Ostrava 8. - 9. září 2010

• working methods of mobilizing resources in the reserve management operations, liquidation of emergency situations; • working methods of modeling and analysis of the crisis using modern mathematical apparatus; • working system for IT support and speed the process of supplying information. Also, characteristics of management in crisis situations is that it covers the whole set of problems arising from the crisis situation. To make the system of management in crisis situations (SUKS) successfully execute all the tasks set before him by emerging crisis situation it needs to operate in four modes: • stationary mode operation, • active mode of preparation and implementation of preventive measures, • mode of action in crisis situations, • iquidation of consequences of regime crisis. Every day we have witnessed great disasters, earthquakes fires, floods, large havrija chemical plants etc The consequences of these events are very large either in terms of material damage and losses, whether in terms of human losses that affect us in particular. It has always raised the question of „how to predict such an eventemergency situation“; and „how to prevent its onset, reduce the consequences of his actions“. All of that is the subject of this workrelated research methods and models for system planning function in emergency-crisis situations, planning methods and models for the trench result of crisis situations, in order to find the best possible methods of management-planning model for crisis responseThis paper tries to give an answer to the questions and select the best model izvši management in crisis situations. 1. Model scenarios Scenario basis for the study of behavior of complex systems Scenario view associated with the methodology of structural analysis of complex systems is a very efficient tool for the analysis of the behavior of socio-economic systems (SES). Accordingly for the conduct of specific calculations using computer techniques, their implementation requires accurate mathematical formalization of the expert system provides lift to allow the study of aspects of the development of the situation on the basis of behavior generated scenarios formalized SES. Works [1-7] defines the input parameters of the concept of generating scenarios. The methodology uses the following formal structure: - identifying the model system - M0(Y;U;P) - environment model - ME(X) - system behavior model - MD(Q) - state of system model measures - MMO - environmental state measures model - MME - Rule of selection process object changes - Â(model izbora) Expensive M = (M0(Y;U;P); ME(X); MD(Q); MMO; MME; Â) describes a system called the metaexpensive system and its elements - the basic elements metexpensive. 1.1 Generating scenarios - basic concepts Suppose ν M0 Ed mnoštvo značaja preobražaja Λ : Ek+s+l → Ea, that determine the totality of meaning of controllable factors. 49


Managed - controlled factors (UK - factors) call the vector components Λ = [U, P, Δ], where, Δ = [τ1, τ2] Inteval determines where the vector function (t), p(t). Unique to read as U  M0  Ed. On this basis, LDR in the process of governance determines (controls, measure) the size of v. Although it is necessary to define the size u(t), p(t), Δ as the solution of some problems of conflicting tasks management Δ-1(v, t), tasks such as synthesis of optical control. Selection of UK-factor depends on the purpose and conditions of implementation of operations [3, 6, 7]. Order of factors is formed independently of the operational side and appears as nonmagement. Ungovernable factors where the ratio are naturally vague factors grouped under a system of information on their operating side. Uncertain factors - vector ė  N0  Ek operišuće strane poznat je kao dopunsko mnoštvo njihovih značenja N0; random vectors vector Ĝ B0 E1; Operating the numerous well-known meaning B0 random size, Ĝ; xcept that some information is known about the law of distribution (ie the distribution function and probability measure) v(Ĝ) the random size, it can be known accurately δ(Ĝ)  Ω, where Ω - many distribution laws. Conditional solutions is called the point ξ = (v, ė, Ĝ)product G0=M0xN0xB0 a product of G0 - conditional product solutions. When the existence of products of alternative options to achieve the set target is formed LDR rule priority selection UK - factors; criteria for the effectiveness of operations W∂F(ξ).Operations parties during elections UK-factor tends to maximize the meaning function W∂F(ξ).

2) Internal uncertainty - the totality of factors that are not controlled LDR - gradually, but that may be affected. For these factors applies to the situation in the managed system; condition, readiness and suitability ipresence LDR resources necessary to achieve the goal, the effectiveness of governance and moral  qualifications of the composition of staff and specialists, others and other risk factors and their cause - effect connection and so on. Formally these factors are prescribed: nomenclature of phase variables y  Y  Em; nomenclature used resources p  P  Es; conditionally allowed many states Q; many dedicated finite state R; Preobražaj Λ i Λ-1 (v, t). Part of the IT KIH plan, localized in the internal uncertainty called internal information hypothesis LDR(UI-hypothesis). 3) Structural uncertainty - egree of „construction“ state of the object model, in part, the degree of loss or the development of elements of the system. The main factor of uncertainty is the structural model of incomplete fixation MD (Q)  D, which is tentatively considered complete, at a given horizon analysis. Certainly reasonable means of organizational task structure comprising a compact way KIH incomplete model of system behavio [7]. Part of the KIH information fields, localized in the structural uncertainty is called structural and organizational information hypothesis LDR (SOI - hypothesis). KIH part represents rule of choice A(t) iz Â, moments pointing trajectory behavior for fixing an object (submodel model of choice). 2. Formalization of scenarios and phases of the formation scenario

For set the scenario behavior of objects and getting on his analysis of the complete management solution that LDR could carry information about the ungovernable structuryzing factors. Communication with the operating side, which has at the time of application and implementation of solutions within the fixed information hypothesis. This question is used widely in the theory of operations research as a way of establishing the applicability of the principle of guaranteed results (PGR), is a basic methodological principle of setting effective strategies LDR. Semiinformational hypothesis LDR (KIH) call the totality of the way of a relationship Θ: operating at the time of receiving the decision from the standpoint of known structure Θ(ξ), that determines the actual situation in the UK-term factors (completely built model). or taking effective solutions appropriate to describe in detail the possible variants of information, method of organization, the distribution management function etc, ie. precise formulation of knowledge in the quality of the information hypothesis, which will follow the LDR in the solution of tasks of analysis and object management.

The concept of scenario-level behavior of objects - logical overall expansion phase state and predpostavljenih conditions of functioning of the model discussed, described the process changes its parameters and operation conditions, discrete fixing principle at the point of view analysis of the transition moment in the new state of quality. On this basis, I guess a formal use of this time scale:

The quality of the methodological principles strukturizacijeethnic elements we have concluded the proposed scheme in relation mestaexpensive.

Situation S(t) at the moment of time t : ZT call the sum of events in chronological time, which happened to the times t:

1) Eksterne onsekerheid - hey are uncertain factors that are in a very low degree of dependence or beyond the control of LDR, the parameters of internal and external conditions at the point of view of the facility; ecological, demographic, foreign policy and not international economyi factors are discussed under the jurisdiction of LDR, the possibility of supplementing the delivery of resources out of a deliberate system etc. On the basis of these exogenous factors related to size x X Em models characterizing the environment, class D incomplete model of object behavior, many limitations Q, based on the “physical laws”; in terms of the functioning of the facility to model his behavior as a condition given as y Q; choice means of measuring environmental conditions and trajectories moving objects ie. class model Î, within which they can be chosen method of measurement means. We observe that the same methods and means of measuring elements of the model are the UK ordered factors. Part of the information KIH field, localized ˆ in the external uncertainty is called external information hypothesis LDR (SI - hypothesis). 50

•

ZT scale, by which describe the dynamic trajectory of facilities extended phase space Z (as a rule, it is a continuous time scale).

•

RT discrete time scale, in accordance with the established event, which follows the script).

The initial moments vremna both scales are usually aligned. The beginning of each scale is a moment of time t = 0. The expected event behavior of an object we called triple  = (x(t), y(t), t), where t : ZT - moment of time selected in accordance with rule election A(t), x(t), y(t) - the expected parameters of the environment and the implementation of phase btained from the appropriate model metaskupa M at the moment of time t.





  S (t )   f i  xi   ti  , y i   ti  , ti 0  ti  t , i  0,1,..., s, t0  0   Circumstance I(t) at the moment of time t : ZT call pair (S(t), Θ(t)), where S(t) situation at the moment of time t, a Θ(t) - KIH LDR. Scenario  behavior of the object at the point of view LDR called a logical pair (I(ti), ti), formed in accordance with the rules of election A(t);     I  ti  , ti i  0,1,.., N ; t0  0   at the same size N call depth scenarios, T = tN - horizon scenario, a τi = ti + 1 - ti time-step scenario. Depending on the selection rules A(t) time step can be fixed τi = τ = invar(i) or variable τi = τi(ti), which is determined by the strategy applied by hand to create operational scenarios.



Sinthysized scenario given the opportunity to adequately present the behavior of the object process, development strategy of the organization and implementation of preventive measures and operational changes in the situation, to establish strategic plans and tactical operations, to make a qualitative analysis of the consequences, and also provided data predict losses, damages and risk.

Poorly structured problems usually contain a number of uncertain factors that fit a hypothesis Information, ie. implies the participation of some objective regularity in practice the actual realization of the meaning of any undetermined factors discussed in the model. Method of solution of such problems is related to: methods of analysis operations, game theory, imitacione models, system analysis, etc..

Based on the above described formalizovanoj scheme, building scenarios in the current moment of time ZT can be represented in several stages:

Unstructured problems and are characterized by a high degree of uncertainty and often the inability to formalize the problem of structural elements and their mutual relationship. In such problems is not just a way of action but often even the goal of management is determined entirely clear. Determining meaning has experiment and intuition of specialists who have studied the problem.

1. n accordance with the model M is a baseline assessment of the state object, ie. determined by the size of the coming event (k)(tk). 2. Fixed to a base state metaskupa as possible together UK factors, thus forming a set of Mo (tk). 3. Assessment is done S(tk), e. scores are determined by past events from the point of view of the current state of model M. 4. Formalize the current operating status through fixation KIH LDR Θ(tk). 5. Formalize the possibility of extending the formation scenarios in a given direction depending on the current state of the basic elements of its surrounding environment and the situation needs increase scenario (of detail, branching, etc. foramlizacije review). 6. Selects a set of M(tk) strategy of development scenarios -  depending on the formulation KIH. 7. Determined by the rule evaluation strategy of development scenarios . 8. Strategy evaluation is done by making scenarios  and by the operating side depending on the information LDR. 9. Determination by the horizon scenario  as the choice of components Δ(tk) some points ξ = (v, ė, Ĝ) many conditional decisions Go = MohNo h Bo. 10.Determination by the level of detail scenario . 11. Selection the next event and the time step in the process of realization of the scenario chosen its strategy of building. 2.1 Structuration of problems The initial moment of seeking solutions to the problem is the method choice of analysis that depends on the structure of the problem. Strukcturization is the second stage of system analysis. Primarily point is to localize the border problem and the system and define their external environment in order to set up the set of all elements in this or any other level of connection was set in the next phase of the task. Structurization essentially depends on the given task - with its changes and change the border problem and the system, the external environment and sometimes initially defined set of elements. The criterion of distribution of various problems in the class as a rule there is a degree of familiarity with the current depth. The output from this in the best overall form of the division of problems into 4 classes: normal, well-structured, poorly structured and unstructured. Standard problems characterized completely clear and unambiguous goal is not only active but also resources, consumption of resources and its own solutions. They usually do not need to odrđivanjem criteria of effectiveness and resolve on the basis of time made the rules, procedures and normative acts, ie. their solution can be obtained on the basis of time developed methods. Well-structured problems differ from the standard in its high probability. There are no uncertain factors (if any of them is unknown). Analysis of such problems leads to solutions of mathematical programming task, ruling in effect allowed in the decision process in which the selected effective management solutions. Ostrava 8. - 9. září 2010

Solution to unstructured problems is obtained through examination of experts by default problem, using methods of expert assessments and other heuristic methods, almost simultaneously developed methods of obtaining solutions in certain circumstances is unclear based on obtaining a vague quantity with which it is possible in certain cases, conduct a formalization of the problem and get some and rational solutions. 2.2 Types of scenarios Depending on the structure of the system and rešavanog problems, scenarios can be created and defined by a synergic ie. modelling behavior aspects of the analyzed system, as operational, ie. characteristic behavior of the object in cooperation with the applied „reasonable“ management operations. The latter are defined in the result of realization of the current situation, coming out partially under the action of internal events as well as management actions LDR. In the scenario studied scheme can be synthesized as an instrument of formal analysis of alternative development options in the default scenario specifically established terms of uncertainty. Based on the scenario razarađenog determined range effects, and preventive action plans opretivni the reduction of risk and losses at the moment of time ti  ZT at the moment of time i  T and distributes them according to organizational structures to meet. On this basis, and based on the scenario is formed general aim of the operation, which ensures that the system in the future be built in accordance with the desired situation. Formulated the general objective of expanding in the hierarchy of goals and tasks of the independent course of action. Course of action is a graph of goals and tasks of getting educated in the outcome of alternative solutions from the complete graph. Apriori the possible formation of two general objectives with the appropriate hierarchy of goals and objectives, and therefore the two effects of the formation rate. Of all the alternative most likely scenario is selected in accordance with it shall be elected for general purpose and course of action. For each alternative scenario is organizing its general goal with its hierarchy of goals and tasks (a variant planning. The first way corresponds to the displayed synergic method of formation scenarios, the second - an alternative. Equally in all cases for each scenario considered several alternative general goals and thus several alternative courses of action. 3. Domain-phase space scenario In the process of getting the decision analysis, review of initial effects in the process of them starts from the formation phase (widespread phase) space Z, in the study analyzes the behavior of the object. The main task of the current division - formal construction is toevconsider that scenario, a point demonstrated space. Natural way of introduction Z(sc) was formalized expert describing the functioning of the facility, the numerous theoretical approach, breaking the widespread phase space Z he subproducts; characterizing quality expert svojstsva izučavanog significant object (phenomenon or process). In addition to expert through a defined „working area“; Z0  Z in which the review process modeled. For the correctness of mathematical structures should be 51


further Z0 be compact. The description is based on the concept of expert breaking greatly Ξ (EZR) Z’ and expert significant events α)(t) (EZD) resulting order specified in terms of planning  (Ξ), certain objective laws of nature (base model). Definitions 1 Expert significant break (EZR) Ξ widespread phase space Z call pair Ξ={{Z(α)},A(e)}, where A(e) - policy choice (model choice) expert značjnih widespread areas of phase space with the stipulation target Ř; {Z(α)} - submajority compact system Z0 widespread phase space Z appropriate rules A(e). Majority Z(α) is called elementary breaking (ER)EZR Ξ. Denote with G(Z(α)) elementary boundary breaking Z(α).Behavior in which an object is determined EZR Ξ=={{Z(α)},A(e)}, and movement EZD (Ξ) is EZR-called model. 4. Effectiveness of the strategy and realization scenarios

An important feature of the current situation in which SES is a loss and expense incurred in the realization of the situation krakteristične (KS), and also the global structural system changes. The size of these indicators depend on strategies, methods and organization measures reactivity to unwanted phenomena in highrisk situations and also supports promising trends in the point of view to develop SES. In the general theory of choice options [9] put in a critical campaign to assess the effectiveness of the strategy formation scenarios. To determine the effectiveness of a given functional F(Č,ė,Ĝt) effects of GohNohBohZT in R1. Functional F is called criterion of efficiency strategy formation scenarios. Definition: Performance Management Č formation scenarios in terms of functional F(Č,ė,Ĝt) call the relevant criterion of effectiveness W()(Č,ė,Ĝt) = F(Č(ζ(t),t), ė(t), Ĝ(t),t), where ζt)=(υ(t) ė(t), Ĝ(t)).

Procedures for establishing and evaluating the effectiveness of management strategies lies at the heart of all activities LDR on acquiring specific solutions within the framework of the current cycle solutions. First, it is necessary to be able to form scenarios of behavior of the system in conjunction with a system of core values or default behavior of the line. Methods of construction may vary and are determined by the strategy formation scenarios.

• Kvazinformation hypothesis M(KIH)(t),

1.4.1 Classification of scenarios and goals of forming a critical assessment of the effectiveness of the strategy.

• Time t scale formation strategy ZT.

Based on the different aspects of classification aims formation scenarios can be divided: • covered by the scope of events - the local scenario, composed especially for each potentially important facility for the study of modes of its functioning and the basis for a solution that corresponds to the local management system; - interobjecti scenario compiled specifically for some potentially important group of buildings or common mode of functioning and the basis for a solution that corresponds to the distribution of interobject system management. It includes a review of potentially relevant objects, their local scenarios and measures after the change of conditions of functioning in the event of adverse situations and development. Here we show the results of the implementation plan, consisting korekcionih effects of local and distributed systems management međuobjektnog, according to the plan achieves the control of their fulfillment and analysis of variations based on the results of control are used and solutions LDR; - the regional scenario composed for the study region as a whole and the basis for a decision pursuant to a regional management system; • the performance characteristics of the regime - on prevention, resulting in all-day mode of action and increased readiness, - on operational, applied in risky mode, - express-scenario, is used in the absence of preventive management scenarios. - type of probability assessments and other types of ambiguous events events associated with the emergence of different situations - on base (for example, most likely) scenario building behaviors that are appropriate for in-depth analysis in order to raise the effectiveness of the organization of preventive and operational measures to control the behavior of the object. - the pessimistic, fixing set of events and interaction between them leading up to a maximum possible loss or damage as a result of their occurrence and development, - the optimistic, fixing appropriate, and events, and the mutual relationship between them, leading to the minimum possible loss and damage or completely exclude.

52

In general the effectiveness of the strategy depends on: • Selected strategy formation scenarios Č, • UK-factor υ, • Random factors Ĝ, 5. Conclusion Managing complex systems is a very complex process. Certain conditions of a particular risk situation requires of us a systematic approach to planning and the identification of risk, risk reduction and controlo. Such requests have led to a systematic risk management planning and the right, emergency-disaster. Continued review of the state system especially in the risky regime to trace the development of risk events and apply the methods and models for risk management planning as well as methods and models for planning of rehabilitation consequences of hazardous events. And it is evident that the process of planning prevention and rehabilitation of the complex consequences of risk events, and to allow access scenarialmanagement in emergency situations, which is defined in this work. 6. References [1] Konovanov D.A., Kulьba V. V., KovalevskiйS.S., Kosяčenko S.A.: Formirovanie scenarnыh prostranstv i analiz dinamiki povedeniя socialьno-эkonomičeskih sistem, Institut problem upravleniя. - Preprint - M., 1999. [2] Konovanov D.A., Kulьba V.V.: Ekologičeskiй menagment: scenarыi rzvitiя obйektov i upravlenie ekologičeskoй obstanovkoй. Ingenernaя ekologiя, no. 6, 1996. [3] Moiseev N.N.: Modelы ekologii i evolucii. - Moskva: Znanie 1983. [4] Konovanov D.A., Kulьba V. V., Kosяčenko S.A.: Modelы i metodы analiza scenariev razvitiя sociяlno-ekonomičeskih sistem u ASU ČS. A i T br. 7.1999. [5] Konovanov D.A., Kulьba V. V., Kosяčenko S.A., Kovalevskiй S.S.: Formalizovnie scenarыev i strukurnaя ustoйčыvost složnыh sistem (sinergetika i aktыvnoe povedenie). - Preprint. Moskva: IPU RAN, 1998. 6]

Konovanov D.A., Kulьba V. V., Kovalevskiй S.S., Černov i.V., Šelkov .A.B.: Problemi obespečeniя эkonomыčeskoй bezopasnosti složnыh sociяlno-эkonomičeskih sistem: Preprint.Moskva 2000.

[7] Kulьba V. V., Mironov P.B., Nazaretov V.M.: Analiz ustoйčivosti sociяlno-эkonomičeskih sistem s ispolьzovaniem znakovih grafov.-A i T 1993. br.7.



Požární odolnost stavebních konstrukcí historických objektů Fire resistance of historical constructions Ing. Tereza Česelská doc. Ing. Miroslava Netopilová, CSc. VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního nženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava Výškovice [email protected], [email protected] Abstrakt Při rekonstrukcích památkově chráněných objektů dochází ke změnám užívání jednotlivých prostor, z čehož vyplývá povinnost řešení požární bezpečnosti objektu dle platných normativních a legislativních předpisů. V rámci požárně bezpečnostního řešení objektu je nutné prokázat požadovanou požární odolnost jednotlivých stavebních konstrukcí. Článek se věnuje posouzení požární odolnosti stavebních konstrukcí historických objektů s detailním zaměřením na konstrukce dodatečně vyztužených kleneb. Klíčová slova Požární bezpečnost, památkově chráněný objekt, požární odolnost. Abstract There is a change of utilization of individual rooms during the reconstruction of listed buildings. It is necessary to certify the fire resistence of engineering constructions within the fire safety design. The article describes the fire resistence of historical constructions with a detail view to reinforced vaulted constructions. Key words Fire safety, listed building, fire resistence. Úvod Jedním z negativních vlivů působících destruktivně na objekty jsou požáry. V případě požárů památkově chráněných objektů je tato hrozba umocněna vznikem nenávratných škod na kulturním dědictví národa. V rámci rekonstrukcí památkově chráněných objektů dochází ke změnám užívání jednotlivých prostor a nutnosti řešení požární bezpečnosti objektu dle platných normativních a legislativních předpisů. Projektant požární bezpečnosti staveb zhodnotí objekt z hlediska bezpečnosti osob a následných ekonomických ztrát při požáru. Navrhne opatření, která tyto škody minimalizují a zabraňují případnému rozšíření požáru v objektu i mimo něj. Princip řešení požární bezpečnosti památkově chráněných objektů je tedy stejný, jako je tomu u novostaveb. Památkově chráněným objektem dle čl. B.1 přílohy B ČSN 73 0834 a §26 vyhlášky č. 23/2008 Sb. je stavební objekt nebo jeho část zapsaný do ústředního seznamu nemovitých kulturních památek. Seznam nemovitých kulturních památek je dostupný na webových stránkách Národního památkového ústavu. Nemovitou kulturní památkou je na základě definice zákona č. 20/1987 Sb. objekt, který představuje doklad historického vývoje, životního způsobu a prostředí společnosti od nejstarších dob do současnosti, případně objekty, jenž mají přímý vztah k významným osobnostem a historickým událostem. Národní kulturní památky jsou pak definovány jako památky, které tvoří nejvýznamnější součást kulturního bohatství národa. Z výše uvedeného vyplývá, že objekty, které nejsou uvedeny na Ústředním seznamu kulturních památek, nejsou památkově chráněné pro potřeby řešení požární ochrany dle ČSN 73 0834 přílohy B. Některé z objektů jsou v zájmu památkové péče, ovšem Ostrava 8. - 9. září 2010

pokud nejsou uvedeny na seznamu památek, není nutné aplikovat pravidla §26 vyhlášky 23/2008 Sb. a při posouzení požární bezpečnosti objektu postupovat dle přílohy B ČSN 73 0834. Pojem „jedinečný“, který se uvádí v §26 vyhlášky č. 23/2008 Sb. má vystihnout odlišnost mezi prostory ve stavbách památkově chráněných, jelikož ne každý prostor je jedinečný. O jedinečnosti rozhoduje místně příslušný orgán památkové péče. Posouzení rekonstrukce objektu Památky mohou být využívány k tomu účelu, k němuž vznikly nebo pro který byly druhotně upraveny. Přímo využívána může být i kulturní hodnota památky samé – např. zámek s prohlídkovou trasou. Jak široké je spektrum typů památkově chráněných nemovitostí, tak stejně rozsáhlé je spektrum jejich využití. Kupříkladu barokní zámeček ve Vrbně pod Pradědem slouží v současné době jako hotel, v zámku v Hlušicích sídlí střední odborné učiliště, zámek v Ostravě Zábřehu je po rozsáhlé rekonstrukci využíván pro stravování a ubytování, v řadě památkově chráněných objektů nalezneme administrativní využití atd. Daný objekt musí konstrukčně a dispozičně respektovat požadavky požární bezpečnosti především s ohledem na svoji dispozici, stavební konstrukce a především možnosti případné evakuace osob. Je proto potřebné v první řadě navrhnout vhodné využití nejen z kulturního hlediska, které se považuje za samozřejmé, ale i s ohledem na uvedené parametry. Zde přichází v úvahu údaj o obsazení objektu osobami, stavebně konstrukční systém objektu, požární odolnost stávajících stavebních konstrukcí, popřípadě možnost instalace požárně bezpečnostních zařízení a samozřejmě délka a vybavení únikových cest. Další řešení požární bezpečnosti objektu je obdobné jako u každého jiného objektu, s výjimkou omezení změny dispozice objektu, využití rozličných protipožárních obkladů, nástřiků či nátěrů pro zvýšení požární odolnosti původních konstrukcí a způsobu instalace požárně bezpečnostních zařízení v interiérech objektů. Konstrukce památkově chráněných objektů Konstrukční systémy památkově chráněných staveb odpovídají době výstavby objektu, účelu a prostředí, ve kterém stavba vznikala. Prvotními stavebními materiály byly hlína, sláma, dřevo a kámen. S postupným vývojem stavebních technologií se začínají ve výstavbě používat cihly a uměle vyrobené materiály, především pojiva. V počátku 19. století dochází postupně k nástupu železobetonu, cementu a ocelových konstrukcí. Časové rozpětí, do něhož jsou v České republice začleněny památkově chráněné objekty, je značně široké, což dokládají následující příklady památkově chráněných objektů. K památkově chráněným objektům patří nejstarší dosud stojící stavba v České republice, rotunda Sv. Petra a Pavla, postavená roku 895 v areálu přemyslovského hradiště Budeč u Zákolan, a také brněnská vila Tugendhat, která byla dostavěna v roce 1930, v současné době zařazena v seznamu světového kulturního dědictví UNESCO. Pro zjednodušení stručného popisu historických konstrukcí, respektive konstrukcí památkově chráněných objektů, si vymezme časovou periodu od doby románské, 11. století až první třetina třináctého století, do poloviny století devatenáctého. Pro jednotlivé architektonické slohy jsou uvedeny základní stavební materiály. Nosné svislé konstrukce románských kostelů, bazilik a hradů jsou převážně zděné. Základním zdícím materiálem byl kámen, na našem území snadno opracovatelná opuka, případně pískovec. U pozdně románských staveb je využíváno pálených cihel. Jako pojivo byla používána zejména vápenná malta. O dřevěných 53


nosných stěnách z románského období doposud není mnoho informací. Nejstarší dřevěná stropní konstrukce, využívaná již ve starověku pro roubené stavby, je povalový strop. V náročnějších románských stavbách jsou vodorovné stropní konstrukce trámové. Klenby románských staveb jsou převážně provedeny z lomového zdiva s dostatkem malty.

Obr. 1 Vila Tugendhat [9] Nosné zděné stěny gotických staveb jsou převážně z pískovce, případně z žuly. Gotické zdivo využívá větší velikosti kvádru, než zdivo románské. Honosné stavby byly náročnější na spojovací materiál, soudržnost jednotlivých prvků byla dosažena použitím kvalitní malty nebo ztužujících kovových prvků. Nosná dřevěná konstrukce převážně venkovských sídel gotiky je tvořena z nehraněných kuláčů. Spáry v roubení se utěsňovaly mechem a hliněnou mazaninou. Nejvíce využívanou stropní konstrukcí byl povalový strop s jedním podpůrným hraněným trámem. Trámové stropy gotického období jsou opatřeny podhledem. Klenby gotických staveb mají jednoduché tvary. Objevují se uzavřené klenby, tzv. klášterní. Jako zdící materiál se pro klenby začínají užívat zejména cihly, používané jako speciálně tvarované prefabrikáty i pro sestavování žeber.

kazetové. V průběhu 2. pol. 16. století se profil kleneb snižuje, což je umožněno využitím železných kleštin. Trámové stropy byly nahrazovány lehkými cihelnými klenbami. Na významných církevních objektech se uplatňovaly kupole. Období baroka navazuj v mnohém na renesanci. Hlavním stavebním materiálem jsou cihly, které se používají nejen pro výstavbu kleneb. Objevují se také stavby zcela cihlové. Jako pojivo je používána malta vápenná. Na venkově dochází k vrcholnému rozvoji dřevěných, roubených a hrázděných staveb a to i staveb vícepodlažních. Stropní konstrukce jsou stále pohledové z trámů a desek. Na počátku 19. století, v období klasicismu, vznikají čtvrti s novým stavebním typem – nájemním domem. Základní dispozice je pavlačového charakteru, z pavlače byly přístupné jednotlivé byty. Novým materiálem klasicismu je litina, z níž se odlévají různé ozdobné prvky, např. zábradlí. V období 19. století dochází k vývoji průmyslové výroby, s tím je spjat také rozvoj architektury v této oblasti. V období klasicismu roste počet zcela zděných staveb. Stěny jsou tenčí díky ztužování kovovými kleštinami. K nástupu zděných staveb dochází i na vesnicích. Využití dřeva je omezeno pouze na lehké příčky. Pohledové trámové stropní konstrukce se objevují už jen ojediněle. Častější je výskyt tzv. typlových stropů. Strop je tvořený hraněnými povaly/trámy kladenými hrubě na sraz, vzájemně spojovanými kolíky. Klasicistní klenby jsou prováděny z cihel v plackovém tvaru. Požární odolnost historických stavebních konstrukcí V případě rekonstrukcí památkově chráněných objektů je snaha zachovat původní stavební konstrukce objektů. Pouze při narušení statiky jsou původní konstrukce nahrazeny novými. Požární odolnost je doba, během níž je konstrukce schopná zachovat svou funkci. Hodnotu požární odolnosti stavební konstrukce lze získat na základě velkorozměrových zkoušek požární odolnosti nebo výpočtem. V praxi se prokazování dosažené požární odolnosti nejčastěji provádí užitím tabulkových hodnot, které byly získány z požárních zkoušek a interpolací a extrapolací výsledků zkoušek. Prokazování požární odolnosti konstrukcí památkově chráněných objektů velkorozměrovými zkouškami požární odolnosti je velmi problematické z hlediska zachování autentických stavebních konstrukcí, které by byly v případě podrobení zkoušce požární odolnosti poškozeny. Využití replik původních konstrukcí, vzhledem k použití soudobých stavebních materiálů, by zcela neodpovídalo skutečnosti. Výpočet požární odolnosti stavebních konstrukcí vychází z statického posouzení konstrukce. V případě historických konstrukcí památkově chráněných staveb je nutné provést průzkum konstrukcí z hlediska jejich únosnosti vzhledem k degradaci materiálu. Zejména u dřevěných nosných konstrukcí jsou pevnostní charakteristiky materiálu ovlivněny mnoha faktory, např. vlhkostí a biologickými škůdci. Příčinou snížené únosnosti dřevěných konstrukcí je vznik trhlin, zejména v oblasti mechanických spojů. Před výpočtem požární odolnosti stavební konstrukce je tedy nutné provést důkladnou prohlídku konstrukcí, případně statické posouzení únosnosti konstrukce při běžné teplotě, na které lze navázat posouzením nosnosti konstrukce v případě požáru.

Obr. 2 Gotický chrám Sv. Barbory, Kutná Hora [foto autor] Nosné zděné konstrukce renesančních staveb jsou převážně z lomového kamene, případně smíšené z cihel. Běžné je již využití ztužování zdiva pomocí železných kleštin. Na venkově se využívá tradičních dřevěných roubených a hrázděných stěn s hliněnou mazaninou. Základním převažujícím typem stropu v renesančních stavbách je pohledový trámový strop se záklopem, tvořeným systémem desek, které jsou kladeny vůči trámům kolmo. Zejména v městském prostředí je pro tyto stropy typická malovaná výzdoba. Variantou dřevěných pohledových stropů jsou tzv. stropy 54

Nosnou konstrukci převážné většiny historických památkově chráněných objektů, vyjma dřevěných objektů, tvoří kamenné či zděné stěny, jejichž požární odolnost v závislosti na tloušťce stěny dosahuje až 180 minut. Hrázděné zdivo s dřevěnými prvky v tloušťce stěny např. 200 mm vykazuje hodnotu požární odolnosti 90 minut dle [5]. Dle čl. 5.5.8 ČSN 73 0834 lze hrázděné zdivo tloušťky alespoň 150 mm bez dalšího průkazu hodnotit jako konstrukci stěny REI 60 DP1. Nosné dřevěné konstrukce, namáhané vzpěrným tlakem, jako jsou podpěrné sloupy vodorovných konstrukcí dřevostavby nebo jednotlivé prvky krovu, jsou nejproblematičtější částí konstrukčního Ostrava 8. - 9. září 2010


systému objektu. Při stanovení požární odolnosti vzpěrných sloupů rozhodují převážně rozměry prvku. Například dřevěný sloup z jehličnatých dřevin délky 3,0 m průřezu 120 x 120 mm vykazuje požární odolnost 15 minut, sloup o průřezu 160 x 260 mm vykazuje požární odolnost 25 minut [5]. Požadovaná požární odolnost pro tyto prvky bývá zpravidla vyšší, než je schopna konstrukce splnit. Celodřevěné památkově chráněné historické objekty jsou výjimečnými stavbami, jejichž požární odolnost je zapotřebí řešit detailnějším postupem pro každý objekt zvlášť.

Požární odolnost klenutých stropních konstrukcí ze základního stavebního prvku cihly nebo kamene, lze stanovit dle čl. 5.5.7 ČSN 73 0834. Při tloušťce klenáků 150 mm je deklarována požární odolnost REI 90 DP1, při tloušťce klenáků 250 mm je hodnot požární odolnosti stropní klenby REI 180 DP1. Požární odolnost klenby do ocelových traverz se určuje dle požární odolnosti ocelového prvku. Zděné klenby tedy splňují vysokou hodnotu požární odolnosti v případě, kdy není součástí nosné konstrukce klenby ocelový prvek.

Velmi důležitým prvkem objektu zajišťujícím bezpečnost osob a také zabraňujícím šíření požáru jsou dveře. Původní dveře historických objektů jsou vyrobeny z masivního dřeva, plné vyřezávané nebo se skleněnou výplní. Plné dřevěné dveře z masivu splňují požadavek požární odolnosti až 30 minut. Nelze je však považovat za kouřotěsné. U vitrážových dveří dojde v krátkém časovém úseku při požáru k prasknutí skla vitráže a porušení celistvosti konstrukce ve smyslu ČSN EN 1363-1. V dnešní době je již však možné nahradit tyto uzávěry replikami dveří splňující požadovanou požární odolnost i kouřotěsnost, které kromě uvedených požárně dělicích schopností uchovávají původní vzhled konstrukcí původních. Moderní technologie dnes umožňují plnohodnotně nahrazovat původní provedení, například 3D scan technologie s následným CNC zpracováním dokáže vytvářet přesné repliky řezeb a původních tvarů bez ohledu na použitý materiál a jeho tvrdost.

Při rekonstrukcí památkově chráněných objektů dochází mnohdy k potřebě statického zajištění stávající klenby, z důvodu jejího porušení nebo z důvodů zvýšení únosnosti klenby. K tomu se využívá v současné době několik metod, v závislosti na poruše klenbové konstrukce. Pro výrazné zesílení klenby se používá rubová skořepina. Jedná se o železobetonovou vrstvu, která se nadbetonuje nad klenbu. Rubová skořepina je přímo spojena s klenbou nebo je mezi vrstvou železobetonu a zdivem klenby vzduchová mezera. Klenba pak tvoří pouze podhledovou konstrukci. Při vysokém poškození klenby lze využít lícovou skořepinu, která klenbu podepře zespodu. Využívá se i tehdy, kdy není možné odkrýt rub klenby. V obou případech vzniká možnost nežádoucího spolupůsobení nestejnorodých materiálů.

Dřevěné vodorovné konstrukce s podhledem (s omítkou na rákosu nebo pletivu) a záklopem lze hodnotit dle čl. 5.5.6 ČSN 73 0834 jako požárně dělící konstrukci s požární odolností REI 45 DP2. Dřevěná trámová stropní konstrukce však vykazuje hodnotu požární odolnosti až REI 60 DP3 při tloušťce záklopu 50 mm a podhledové konstrukci v tl. 12 mm [4]. Povalový strop v tloušťce 100 mm lze klasifikovat jako požárně dělící konstrukci typu REI 60 DP3 [4]. Klenby památkově chráněných staveb Klenbou se ve stavebnictví rozumí zděná konstrukce kamenná, cihelná nebo betonová, která pro svůj tvar a vazbu přenáší celé zatížení šikmo do podpor, respektive do opěrných zdí, pásů a pilířů. Klenba je sestavena obdobně jako zdivo z jednotlivých zdících prvků. Kusové zdící prvky mohou být tvarově upraveny do kónusu, pak je nazýváme klenáky. Vrchol klenby je uzavřen vrcholovým klenákem, na podpůrnou konstrukci je klenba vázána prostřednictvím patky klenby. Základní názvosloví klenby je uvedeno na obr.3. Podle geometrického tvaru se dělí konstrukce kleneb na klenby valené, klášterní, křížové, nepravé, klenby do traverz a další modifikace jednotlivých základních typů. Nepravá klenba je tvořena za pomocí předstupujícího zdiva, není použito klenáků ani patečních prvků. Klenby do traverz jsou vyzděny do I nosníků, které vytváří nosnou konstrukci stropu. Závěrečný klenák Rub klenby Násyp Nadezdívka

Ložná spára Závěr klenby

Pateční spára Nosná zeď

Obr. 3 Základní názvosloví konstrukce klenby [8] Ostrava 8. - 9. září 2010

U masivních plochých kleneb s poddimenzovanými opěrnými zdmi dochází k rozestupování klenby, kdy se tlakem na klenbu opěrné zdi tlačí do stran. V tomto případě jsou pro zesílení klenby využívány ocelová táhla. Táhla se mohou umístit napříč prostorem v patách klenby, kdy zasahují do interiéru objektu a snižují podchodnou výšku nebo nad klenbu do podlahové konstrukce. Další možností vyztužení klenby je pomocí ocelového nosníku, který je umístěn nad klenbou, do něho jsou poté ukotvena ocelová táhla, která vedou šikmo do podpor klenby. Zajišťování únosnosti pomocí železobetonových žeber je další z metod využívaných v případě přetížení klenby nebo pro uvažované zvýšení zatížení působící na klenbu. Nová konstrukce přispívá k přenášení původního zatížení na klenbu. Žebra uložená na věnci kopírují rub klenby. Staticky se jedná o prosté nosníky, na které se zavěšuje klenba pomocí ocelových táhel. Na nosníky se uloží nosná podlaha, která vytváří mezi klenbou vzduchovou dutinu, kterou je nutné napojit na provětrávací systém. Pro zpevnění konstrukce se využívá i nekovových prvků - skleněných, aramidových a uhlíkových vláken ve formě předpínacích lan, lamel, sítí, prvků ve tvaru válcovaných profilů, žebírkové výztuže a řady ohebných pásů, jejichž tvar odpovídá textilii. Materiály nahrazují ocelová táhla a využívají se, mimo jiné, pro sanaci kleneb po požáru. Požární odolnost dodatečně vyztužených kleneb není přesně určena. V případě využití ocelového ztužujícího prvku, by měla požární odolnost klenby odpovídat požární odolnosti, kterou vykazuje použitý ocelový prvek, což by při použití ocelových táhel bylo velmi obtížné. Problematické je v tomto případě i heterogenita daného konstrukčního prvku a různé vlastnosti jednotlivých materiálů za zvýšených teplot. Kritická teplota oceli je 350 až 470 °C, pro pevnost pískovců je limitní teplota 500 až 550 °C, pálené keramické výrobky se při požáru chovají ještě lépe, nežli přírodní. Právě různorodost jednotlivých materiálů u vyztužených kleneb bude mít vliv na jejich únosnost za zvýšených teplot. K přesnému posouzení požární odolnosti vyztužených kleneb lze využít obdobné výpočetní metody, které se využívají pro posouzení statické únosnosti kleneb za běžné teploty. Pro určení požární odolnosti vyztužených kleneb je uvažováno s využitím programu ATENA. Program je vyvinut pro simulaci chování betonových a železobetonových konstrukcí. Pracuje s matematickým modelem nelineární MKP analýzy. Software umožňuje kombinaci teplotní a statické analýzy prvku. Výpočet je rozčleněn na tři části. V první jsou stanoveny okrajové podmínky při počáteční teplotě 25 °C. V další části dochází k nárůstu teploty 55


uvnitř prvku po 50 °C až k 500 °C, přičemž teplota prvku na odvrácené straně požáru je konstantní. V poslední fázi je teplota uvnitř prvku i na jeho povrchu považována za konstantní. Po teplotní analýze dojde ke statickému posouzení konstrukčního prvku s využitím určených teplotních polí. Vhodnost využití tohoto modelu a jeho ověření bude předmětem disertační práce Ing. Česelské, jejíž závěry budou publikovány.

Při projektovém řešení rekonstrukce památkově chráněného objektu je důležité hledání konsensu mezi požadavky architekta, projektanta požární bezpečnosti staveb a památkářů. Je nutné najít technické řešení, při kterém by byla zachována autentičnost stavby, které by splňovalo požadavky uživatele objektu a dále bylo v nejvyšší míře zabráněno případným škodám způsobeným požárem.

Pro posouzení požární odolnosti kleneb vyztužených rubovou skořepinou lze využít matematický model přestupu tepla, metodu konečných diferencí. Metoda umožňuje rozdělení jednotlivých vrstev konstrukčního prvku se rozdělí na dílčí části, tepelné pole se počítá postupně v daných časových intervalech.

Finanční nároky na zajištění protipožární ochrany památkově chráněných objektů nejsou malé. Porovnáme-li je však se škodami, které může požár způsobit, jsou mnohdy zanedbatelné.

Závěr Při stanovení požární odolnosti historických konstrukcí památkově chráněných objektů lze vycházet z tabulkových hodnot požární odolnosti stavebních konstrukcí, jenž byly stanoveny na základě velkorozměrových zkoušek požární odolnosti. Vzhledem ke snaze zachování původních konstrukcí památkově chráněných objektů není možně provádět velkorozměrové zkoušky požární odolnosti. Historické konstrukce památkově chráněných objektů, zejména zděné nosné prvky, vykazují vysokou požární odolnost. Zejména v případě nosných dřevěných konstrukcí je nutné posoudit původní konstrukce vzhledem k degradaci prvků a změně pevnosti materiálu. Statickým posouzením konstrukce lze stanovit i požární odolnost daného dřevěného konstrukčního prvku. Zvláštní problematikou je požární odolnost rekonstruovaných, dodatečně zesílených historických kleneb památkově chráněných objektů, jejíž průkaz je nutné provést výpočtem. Přesná pravidla, jak památkově chráněné objekty chránit proti požáru nejsou v ČR legislativně ani normativně přesně upravena. Spektrum typů památkově chráněných objektů je poměrně široké. Spadají zde církevní objekty (kostely, chrámy), objekty hradů a zámků i stavby běžné občanské vybavenosti (městská jádra). Pro každý typ těchto objektů je nutné navrhnout systém protipožárního zabezpečení zohledňující použitý konstrukční systém, využití, polohu objektu atd. Problematické je také nalézt způsob instalace požárně bezpečnostních zařízení do jedinečných interiérů a zvolit vhodný druh hasiva z hlediska účinné likvidace požáru a vzniku minimálních sekundárních škod způsobených vlastním zásahem.

Použitá literatura [1] Škabrada, J.: Konstrukce historických staveb. 1. vyd. Praha: Argo, 2003. 395 s. ISBN: 80-7203-548-7 [2] ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty. Praha: ČNI 2009 [3] ČSN 73 0834 Požární bezpečnost staveb. Změny staveb. Praha: ČNI 2000 [4] ČSN 73 0821 ed. 2 Požární bezpečnost staveb. Požární odolnost stavebních konstrukcí. Praha: ČNI 2007 [5] Zoufal, R. a kol.: Hodnoty požární odolnosti stavebních konstrukcí podle Eurokódů. Praha: PAVUS, a.s., Centrum technické normalizace pro požární ochranu. 2009. 126 s. ISBN: 978-80-904481-0-0 [6] Vlček, M. Moudrý, I. Novotný, M., Beneš, P. Maceková, V.: Poruchy a rekonstrukce staveb. 2. vyd. Šlapanice: ERA group, s.r.o. 2003. 222 s. ISBN: 80-86517-56-X [7] Bažant, Z. Klusáček, L.: Statika při rekonstrukcích objektů. 4.vyd. Brno: Akademické nakladatelství Cerm s.r.o. 2008. 92 s. ISBN 978-80-7204-583-9 [8] Lipanská, E.: Historické klenby. Praha: EL CONSULT. 1998. 71 s. ISBN 80-902076-1-8 [9] URL: [cit. 10.6.2010]


15.


KAROL BALOG IVANA ZAPLETALOVÁ - BARTLOVÁ

ZÁKLADY TOXIKOLOGIE

Základy toxikologie Karol Balog, Ivana Bartlová Požiar jako zložitý jav je posudzovaný z rôznych hľadisk. V poslednom obdobi okrem hlavných prejavov požiaru sú študované i sprievodné javy ako sú splodiny horenia a dymu. Výskum produktov tepelnej degradacie látok a splodín horenia nadobúda integrovaný charakter a získané informacie sú využiteľné v oblastiach aké sú bezpečnost práce, pořiarna bezpečnosť, hygiena pracovného prostredia a životné prostredie. Aj napriek tomu, že stanoveni nebezpečenstva splodín horenia sú veľmi rôznorodé a nieje doteraz doriešený model procesu horenia je možné ich využiť pri prognézovaní toxického rizika požiarov. Táto kniha by chcela prispieť k zvýšeniu bezpečnosti pracovného prostredia hasičov a záchranných jednotiek. cena 130 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

56



Probitová funkce v rámci havarijního plánování: principy a aplikace Probit function in the framework of emergency planning: principles and applications Ing. Jakub Dlabka

Na vypovídací schopnost takto získaných výsledků se potom nelze zcela spolehnout. Z výše uvedených důvodu je tato práce zaměřená na pochopení principů probitové funkce.

Ing. Barbora Baudišová prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc.

Probitová funkce v havarijním plánování

VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava Výškovice [email protected], [email protected], [email protected] Abstrakt V současnosti patří probitové funkce mezi jeden z nepoužívanějších nástrojů pro zhodnocení toxických účinku v rámci havarijního plánování. V rámci tohoto příspěvku je popsán teoretický základ nutný pro principů pochopení probitové funkce. Dále je rozebrán nejpoužívanější přístup, který slouží ke stanovování konstant probitové funkce pro různé chemické látky. Klíčová slova Probitová funkce, analýza rizik, prevence závažných havárií, havarijní plánování, toxicita. Abstract Nowadays probit functions belong to one of the most frequently used tool for evaluation of toxic effect in terms of emergency planning. In this article the theoretical base necessary for understanding of probit function is described. There are also mentioned most widely used approach, which serves for developing of probit constants for various chemical substances. Key words Probit function, risk analysis, major accident prevention, emergency planning, toxicity. Úvod Havarijní plánování patří v současnosti z významných pilířů při ochraně obyvatelstva.

mezi

jeden

Součástí havarijního plánování je mimo jiné i „popis předpokládané ztráty života nebo poškození zdraví osob, vyplývající z rozptylových studií a dalších modelů, včetně uvedení předpokládaných koncentrací a určení jejich plošného rozsahu“. [8] V rámci České republiky není v současné době jasně definované, jaký nástroj pro hodnocení účinků na životy a zdraví obyvatelstva je vhodné používat při havarijním plánovaní. Jedním z možných přístupů je použití havarijních scénářů z analýzy a hodnocení rizik (dále jen AHR). V současnosti se dopady úniku toxické látky na životy a zdraví obyvatelstva v rámci AHR řeší pomocí limitů akutní toxicity nebo probitové funkce. Limit akutní toxicity je obecně chápán jako hodnota ohrožující koncentrace látky, pod kterou není pozorován nebo se neočekává, že se objeví definovaný účinek [6]. Probitová funkce v rámci AHR je chápána jako výpočetní model pravděpodobnostního rozložení úmrtí v závislosti na dané expozici. Limity akutní toxicity jsou řešeny v rámci prací [6]. Proto je tento příspěvek zaměřen na další nástroj používaný při zhodnocení akutní toxicity v AHR, tj. probitová funkce. Probitová funkce patří v České republice mezi nejpoužívanější nástroje při stanovení AHR [6]. Problém nastává, když k aplikaci těchto funkcí, dochází bez pochopení širších souvislostí a principu funkčnosti tohoto modelu. Ostrava 8. - 9. září 2010

Vzhledem k tomu, že nejsou k dispozici dostatečně přesná data, která by mohla vést k jasnému stanovení obětí při havarijním úniku toxické látky, není možné odhad dopadů na lidské životy provádět pouze na základě běžných toxikologických znalostí. Přesto je dána potřeba jasného výpočetního modelu, jehož použití by bylo exaktnější než použití běžného „expertního odhadu“. Výpočetní model by měl být založen na konzistentním a transparentním postupu, měla by být u něj zachována jedinečnost výstupů a nemělo by docházet k rozdílům v interpretaci. Pro případy, kdy je třeba zjistit úmrtnosti jedinců při inhalačnímu vystavení toxické látce je nutné určitý model zvolit. Pro tyto účely je mimo jiné používána probitová funkce. Probitová funkce určuje pomocí matematických a statistických metod vztah dávka - účinek. Pro účely určování inhalační expozice je chápán vztah dávka - účinek ve formě vzájemné relace koncentrace, času (doby expozice) a účinku. Nezahrnuje způsob účinku, ani jeho úroveň. Termín účinek je zde definován jako určení části populace, na které se stanovené efekty, v našem případě smrt, projevují. Na rozdíl od hodnoty letální koncentrace, která je vyjádřena pouze jako kombinace určité koncentrace a určitého času expozice, používá probit funkce vztah, který pro určenou látku stanoví relaci mezi koncentrací, dobou působení a účinkem. Probitová funkce ukazuje, jakým způsobem ovlivňuje zvýšení koncentrace či doby expozice celkový účinek Probitová funkce může být v havarijním plánování použita k určování různých druhů dopadů. V celosvětově jsou publikovány probitové funkce pro účinky tepelné radiace, účinky tlakové vlny, účinky letících fragmentů a také účinky expozice nebezpečné chemické látce. Problematika toxických účinků patří mezi nejsložitější, jelikož konstanty použité v probitové funkci pro specifickou látku jsou pro každou takovou látku odlišné. Ve světové literatuře existuje i větší množství publikovaných konstant pro stejnou látku. Výsledná hodnota je potom závislá na toxikologických studiích sloužících k odvození a také na použitých faktorech nejistoty, které jsou použity. Jednu z nejsofistikovanějších metod ke stanovování konstant probitových funkcí pro toxické účinky nabízí nizozemský institut RIVM [1]. Teoretický základ probitové funkce V rámci této části jsou rozebrány základní teoretické poznatky sloužící k pochopení způsobu stanovení konstant probitové funkce. Vztah dávka - účinek [2] V případech, kdy se zabýváme vztahem dávka - účinek, soustředíme se na dva parametry: podnět, subjekt. Podnět je aplikován na subjekt v určité dávce, v intenzitě specifikované jednotkami koncentrace, váhy, času nebo pomocí jiné vhodné jednotky a za určitých podmínek. Výsledkem je, že u subjektu dojde k účinku - např. slepota, smrt. Různé druhy podnětů mohou být porovnávány v závislosti na velikosti účinku, kterou vyvolají nebo, jak je běžnější a užitečnější, v podmínkách intenzity, která způsobí srovnatelný účinek. Pokud je charakteristický účinek kvantální (tzn., že daný jev buď nastane, nebo nenastane), její výskyt nebo absence bude záviset na intenzitě podnětu. 57


Pro každý subjekt, v kontrolovaných podmínkách, existuje určitá úroveň intenzity podnětu, pod kterou nebude pozorován žádný účinek nebo se neočekává, že se objeví. Taková hodnota je nejčastěji označována jako prahová nebo limitní, ale v odborných kruzích je přijímán termín tolerance. Hodnota tolerance je různá pro každý subjekt (např. člověka) v dané populaci. Tolerance se v pozorované populaci může měnit případ od případu, v závislosti na nekontrolovatelných vnitřních i vnějších podmínkách. Z výše uvedených důvodů vyžaduje diskuze o kvantálních datech účinku rozpoznání distribuce tolerance v celé studované populaci. Při testech toxických chemických látek je rozdělení distribuce tolerance zřídkakdy symetrické, jelikož několik jedinců s extrémně vysokou tolerancí může způsobit velmi protažený „ocas“ funkce. Řešení tohoto problému je převedení na normální (Gaussovu) rozdělení. Normalizování může být nejčastěji provedené vyjádřením tolerance v hodnotách logaritmů koncentrací, místo jejich absolutních hodnot. Taková transformace je součástí běžné praxe. Dávkový metamert [2] Transformovaná stupnice dávky, na které tolerance normálně distribuována je označována jako metametrická stupnice, a velikost dávky je potom dávkový metametr, jeho definice je x = ln z, kde z je dávka. V jakékoli situaci, pro kterou můžeme definovat toleranci, bude každý subjekt, jehož tolerance je menší než uvedená hodnota logaritmu koncentrace, reagovat na dávku. Z tohoto důvodu má graf procentuální reakce na danou dávku tvar neustále rostoucí křivky. Míra zvýšení četnosti reakce na jednotku zvýšení dávky je velmi malá v oblastech okolo nuly a sta procent, naopak ve střední části křivky je nejvyšší, proto má výsledná křivka „esovitý“ charakter. Pokud je jednotka velikosti podnětu (např. koncentrace) udávána v metametrických jednotkách (logaritmus koncentrace), potom má křivka tvar normální sigmoidy (viz obrázek 1). Tato křivka dosahuje nulového nebo stoprocentního účinku v nekonečně malých a nekonečně velkých hodnotách x. Nekonečně nízké x reprezentuje nulovou dávku, nekonečně vysoké x je považováno za mezní hodnotu.‎

První pokusy o charakteristiku efektivity podnětů s použitím vyjádření velikosti účinku vedly k pojmu minimální efektivní dávka nebo pro užší okruh účinků, minimální letální (smrtná) dávka. Minimální smrtná dávka toxické látky může být místo toho definována jako dávka dostačující pro usmrcení zástupce druhu s nejmenší možnou tolerancí a stejně tak maximální neletální dávka jako dávka, která nedokáže usmrtit nejodolnějšího člena. Nepochybně existují dávky, které jsou tak nízké, že jim žádný testovaný subjekt nepodlehne a jiné tak vysoké, že jsou fatální pro všechny. Ovšem značné potíže nastávají při určení hodnot těchto dávek. Dokonce, i když tolerance může být měřena přímo, tvrdit, že ve vzorku deseti, nebo i sta měření byla nalezena nejmenší tolerance indikující minimální smrtnou dávku, by bylo nevhodné, protože větší vzorek může obsahovat jedince s extrémnější tolerancí. Problém byl řešen tím, že se pozornost zaměří na jinou a přesněji definovatelnou vlastnost, střední smrtnou dávku, nebo jako více obecný termín střední efektivní dávku, která vyjadřuje i jiný druh účinku (např. nevratné účinky, slepota) než smrt. To vyjadřuje dávka, která vyvolá účinek u poloviny populace. Střední efektivní dávka je označovaná jako ED50 a střední smrtná dávka je označována jako LD50. Analogicky jsou používány symboly, které způsobí projevení účinku u 90 % populace - ED90. V experimentech s fixním celkovým počtem subjektů je procentuální efektivní dávka přesnější v okolí ED50 a může být obvykle odhadnutelná s větší přesností než ty s extrémnějšími procentuálními hodnotami. Tato charakteristika patří k těm, které jsou doporučované k popisu efektivity dávky. Nevýhoda, zvláště v toxikologické praxi pramení z toho, že mnohem větší zájem je o dávky, které způsobují projev účinku blížící se 100 % nebo 0, navzdory tomu jak složité je takové hodnoty odvodit. Pouze ED50 samo o sobě nepopisuje plně účinky působení podnětu. Dva druhy toxické látky mohou mít stejnou hodnotu, která způsobí projevení účinku u padesáti procent populace, avšak rozdělení tolerance může být u každé z nich rozloženo jiným způsobem. Pokud u jedné toxické látky má rozdělení tolerance širší rozložení, pak každé zvýšení nebo snížení dávky bude způsobovat větší změny v úmrtnosti než u druhé toxické látky.

Procentuální úmrtnost

Podněty, jejichž efekty jsou založeny na stejném principu (zvláště toxické látky, jejichž fyziologické efekty jsou podobné), často způsobují přibližně stejné změny účinku v závislosti na logaritmu tolerance pro populaci subjektů, ačkoli se mohou podstatně lišit ve střední smrtné dávce. Probit [2]

Koncentrace

Pro zobrazení pravděpodobnosti účinku toxické látky na populaci v závislost na logaritmu koncentrace, se používá normované normální rozdělení. Normované normální rozdělení přiděluje každé hodnotě pravděpodobnosti P mezi 0 a 1 vektor odpovídající pravděpodobnosti P v normálním rozdělení se střední hodnotou 0 a rozptylem 1.

Procentuální úmrtnost

Vztah mezi dávkovým metametrem a normovaným normálním rozdělením pravděpodobnosti projevu účinku je při dané dávce přímka.

Logaritmus koncentrace

Obrázek 1 Závislost procentuelní úmrtnosti na koncentraci logaritmická transformace [2]

58

Efektivní dávka

Je zaveden termín probit, kdy pro každou pravděpodobnost P je probit jako normované normální rozdělení zvětšené o pět. Normované normální rozdělení, pokud je P menší jak 50 %, pracuje se zápornými hodnotami. Naopak, probit je vždy kladný, s výjimkou mimořádně malých hodnot, které ovšem nejsou v naprosté většině případů zohledňovány. V dobách kdy nebyly k dispozici výpočetní metody, bylo pro mnoho biologů příjemnější pracovat s nezápornými hodnotami. V současné době, když jsou k dispozici jednoduché nástroje pro statistickou analýzu, se může jevit použití transformace na normované normální rozdělení jako jednodušší, a proto název probitová analýza se vžil pro celkové Ostrava 8. - 9. září 2010


označení těchto metod. V důsledku již zavedených postupů je výhodnější stále používat probit.

Výpočet probitových konstant pro toxicitu při havarijním úniku nebezpečné látky [1]

Jak již bylo řečeno, vztah mezi probitem očekávaného výskytu účinku a dávkou je lineární. Tento vztah vyjadřuje následující rovnice: 1 (1) Y  5  (x  )

V praxi se v havarijním plánování používá k výpočtu procentuální úmrtnosti obyvatelstva vystaveného koncentraci (C) nebezpečné látky po určitou dobu (t) rovnice:



μ, σ parametry rozdělení. Výsledky experimentů mohou vést k odhadu této rovnice a mohou být odhadnuty parametry rozdělení tolerance, zejména může být odhadnuta střední efektivní dávka pro x při Y = 5. Lineární rovnice (1) je často zapisována ve tvaru: Y    x

(2)

Rozdíl této přímky a její vztah ke křivce popisující vztah dávka - účinek je znázorněn na obrázku 1. Probit [%]

100

6,0

93,3 84,1

Výpočet konstant probitových funkcí pro člověka

5,52

70

5,25

60

5,5

69,1

5,00

50

5,0

50,0

4,75

40

4,5

30,9

4,48

30

4,16

20

4,0

15,9

3,72

10

3,5

6,7

3,0

2,3

Pro výpočet regresních koeficientů probitové funkce se používá metoda maximální věrohodnosti [9]. Hlavním důvodem jejího použití je existence malého množství užitečných dat, u kterých navíc můžeme předpokládat, že nejsou vždy naprosto přesná. V takovém případě poskytuje metoda maximální věrohodnosti nejlepší možné výsledky. Metoda výpočtu probitových konstant pomocí metody maximální věrohodnosti je podrobně popsaná v literatuře [2]. Probitová funkce s více parametry Účinek může záviset na dvou kvantitativních veličinách, např. pokud zkoumáme inhalační vystavení toxické látce (koncentrace), kde je dalším důležitým parametrem doba expozice. Probit účinku je lineárně závislý na logaritmu každého faktoru, který ho ovlivňuje. Závislost účinku na koncentraci a době expozice je potom znázorněna plochou, která je daná rovnicí: (3)

kde koncentrace [mg/m3],

T

doba expozice [min],

Y

probit,

β0, β1, β2 regresní konstanty. Odhad pomocí metody maximální věrohodnosti je pro více parametrů jen zobecněním metody pro jeden parametr [2].


• použití hodnoty LC50 (tento způsob je upřednostňován); • výpočet s pomocí hodnot koncentrací, které by neměli způsobit úmrtí. Pro každý z těchto způsobů je k dispozici jedna metoda. Je doporučen protokol, který uvádí kritéria pro výběr jednotlivých studií (příloha č. 4 dokumentu [1]). Neexistuje žádné doporučení, které by se týkalo preferencí ve výběru druhů, na němž by měla být studie provedena.

Výpočet regresních koeficientů

C

Výpočet konstant probitových funkcí lze provést třemi způsoby: • výpočet s použitím toxikologických údajů, v případě, že jsou k dispozici data pro více druhů expozice, která jsou získána ze série provedených experimentů;

1. Experimentální toxikologická data

Obrázek 2 Probitová transformace [2]

Y   0  1 . ln(C )   2 . ln(T )

Úpravou této rovnice můžeme vypočítat také koncentraci a dobu expozice pro stanovený účinek. Vzájemné vztahy proměnných v rovnici (3) jsou určené především hodnotami konstant (a, b, N), přičemž každá konstanta v sobě zahrnuje určité faktory, které výrazně ovlivňují tvar výsledné funkce.

97,7

80

1,6

Pr = Y = probit.

7,0

5,84

1,4

N = β1 / β2

Detailnější rozbor faktorů ovlivňující konstanty probitových funkcí (jako např. vnitrodruhové a mezidruhové odlišnosti, doba expozice atd.) je popsán v publikaci v Green Book [1] a v dokumentu Dodatky k metodě pro stanovování probitových konstant [3].

90

0,8 1,2 1,0 Log concentration

b = β2

99,38

6,28

0

a = β1

7,5 Probit [%]

0,6

(4)

která vznikla z původní rovnice (3) úpravou a použitím odpovídajících konstant:

x = ln C

0,4

Pr  a  b .ln (C N t )

Na základě studie, která poskytuje experimentální data pro vícenásobné expozice s různou koncentrací a s různou dobou expozice, je nejprve určena probitová funkce pro testovaný druh. Konstanty probitové funkce jsou stanoveny pomocí softwarových nástrojů, doporučen je například program DoseRespBeta2006 [7]. Ze získané probitové funkce je vypočtena hodnota LC50 pro 30 min pro testovaný druh. Při přepočtu LC50 pro člověka je použita hodnota LC50 pro testovaný druh a převedena pomocí faktoru nejistoty. Faktor nejistoty je určen na základě metody uvedené v dodatcích ke Green Book [4]: Faktory nejistoty • Pro extrapolaci ze zvířecích dat na člověka se použije standardně extrapolační faktor 3. Zároveň je však v publikaci [1, 3] poukázáno na nutnost detailnějšího vědeckého odůvodnění pro toto doporučení. • Snížení za RD50 - pokud je hodnota RD50 menší než 20 % hodnoty LC50 na zvířatech, je použit faktor 3, pokud je mezi 20 % a 100 % hodnoty LC50, použije se faktor 2. V ostatních případech je použit faktor 1. • Pokud studie udává jmenovité koncentrace, mělo by se vždy zvážit použití následujících faktorů: o pro plyny: 1 - pokud byl průtok plynu měřen správným způsobem nebo 2 - pokud nejsou k dispozici dostatečné informace o měření průtoku plynu;

59


o odpařující se kapaliny: 1 nebo 2 - v případě, že charakteristika dané látky dává důvod ke vzniku pochybností; o rozprášené kapaliny: 4; o pro pevné látky nejsou přijatelné jmenovité koncentrace. • Dále se použije faktor 1 - 2 podle počtu a typu studií, ze kterých se vycházelo. Studie jsou označovány písmeny A - pro studie provedené na myších, B - pro studie provedené na krysách, C pro ostatní. Hodnota LC50 stanovená na testovaných subjektech se poté vydělí součinem faktorů nejistot, a tím získáme hodnotu LC50 pro člověka. Způsob, jakým jsou probitové konstanty pro člověka vypočteny, je založen na převodu pomocí LC50, jelikož výpočet se s touto hodnotou jeví jako statisticky nejspolehlivější. Konstanta N je převzata z konstant probitové funkce určené pro testovaný druh. Pro výpočet konstanty b je použito pravidlo b x N = 2, jelikož použití takových konstant nejlépe vystihne rozšíření možných zranění v populaci postižené havarijním únikem. Probitová konstanta a je potom dopočtena s použitím extrapolované hodnoty LC50 (pro člověka), probitu 5 (50 % úmrtnost) a b = 2/N. 2. Použití hodnoty LC50 pro fixní čas Tento způsob stanovování konstant je preferován před ostatními způsoby. Při použití hodnot LC50 (pro specifický druh zvířat), je nejprve hodnota LC50, pokud je to nutné, převedena na 30 min. Pokud N není známo, použije se standardní pravidlo N = 2. S použitím extrapolačního faktoru je potom vypočteno LC50 (30 min.) pro člověka. Poté je stejným způsobem, jako v předchozím postupu vypočtena konstanta a. Použití limitu akutní toxicity Kromě odvození probitových funkcí pro člověka, může být probitová funkce stanovena také odvozením z limitů akutní toxicity s použitím standardních hodnot konstant b = 1, N = 2. Jako limit akutní toxicity se může použít v Nizozemí vyvinutý LBW, který je definován jako hodnota koncentrace látky, jejíž překročení se po jednohodinové expozici může během několika dnů u zasažených jedinců projevit smrtí či život ohrožujícími stavy. V případě jeho použití jsou LBW interpretovány jako LC01 (odpovídající probit 2,67) pro 60 minut. LBW hodnoty jsou poté přepočítány, za pomoci konstanty N = 2, na LBW pro 30 minut. Závěr Jedním ze základních požadavků na určení dopadů závažných havárií na životy a zdraví obyvatelstva je srozumitelnost, representativnost a správnost výsledků a možnost jejich kontroly. Významným požadavkem je také možnost porovnání mezi různými zdroji rizik. Jedním z prostředků, jak toho dosáhnout, je používání jasně definovaných a dostatečně identifikovaných nástrojů. Jedním z nich může být probitová funkce.

60

Probitová funkce je exaktní metodou, se systematicky definovaným postupem. V důsledku toho jsou výsledky získané použitím této metody, přinejmenším srovnatelné. Přesto v sobě nese podstatné nejistoty, plynoucí již z jejího teoretického základu, rozebírané v práci [4], které je při interpretaci výsledků mít na zřeteli. Pochopení jejich principů umožní sofistikovanější přístup při jejím používání a zároveň poskytuje jasnější podmínky pro interpretaci výsledků hodnocení dopadů závažných havárií. Tento příspěvek vznikl v rámci aktivit projektů VaV SPII1a10 45/07 a SGS SP/2010148. Použitá literatura [1] MINISTERIE VAN VROM. Publicatiereeks Gevaarlijke Stoffen 1.: Methoden voor het bepalen van mogelijke schade (‘Geen book’) , 2005. [2] FINNEY D.J. (1971) Probit Analysis. Cambridge University Press, Cambridge, 3rd ed. [3] Centre for External Safety (RIVM/CEV): Amendments to the methodology for the derivation of probit functions, 2009, Dostupný z WWW: http://www.rivm.nl/milieuportaal/images/ Amendments%20to%20the%20methodology%20for%20 the%20derivation%20of%20probit%20functions091109.pdf [4] Dlabka, J.: Kritická analýza probit funkcí používaných v rámci prevence závažných havárií. Diplomová práce. VŠB - TU Ostrava, 2010. [5] Blažková, K.: Analýza rizik a ochrana obyvatelstva v zónách ohrožení úniky nebezpečných látek. In: Ochrana obyvatelstva 2010: IX. ročník mezinárodní konference. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2010. s. 49-57. ISBN: 978-80-7385-080-7, ISSN 1803-7372. [6] Baudišová, B.; Danihelka, P.: Limity akutní toxicity a jejich využití při prevenci závažných havárií. 22 s. Oponovaná práce. VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství. IGS s identifikačním číslem 023/2101/BI0238021. [7] Berge, Will ten.: Homepage of Will ten Berge [online]. 2006 [cit. 2010-03-18]. Concentration-time response in acute inhalation toxicity. Dostupné z WWW: . [8] Vyhláška č. 256/2006 Sb., o stanovení zásad pro vymezení zón havarijního plánování a o rozsahu a způsobu vypracování vnějšího havarijního plánu, ve znění pozdějších předpisů. Sbírka zákonů ČR. Částka 36. [9] Drbohlav, O.: Odhad metodou maximální věrohodnosti a Bayesuv odhad [online]. 2001 [cit. 2010-04-18]. Dostupné z WWW: .



Požární odolnost betonových ostění Tunnel lining fire rezistant Ing. Jana Drgáčová, Ph.D. Ing. Petr Bebčák, Ph.D. VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice [email protected], [email protected] Abstrakt Příspěvek přináší informaci o vlastnostech a zkouškách betonů využívaných pro výstavbu ostění tunelů z hlediska požární odolnosti s ohledem na složení betonové směsi. Klíčová slova Požární bezpečnost staveb, požární odolnost stavebních konstrukcí, celistvost, stabilita, izolační schopnost, hořlavost, odkapávání, odpadávání. Abstract Contribution bring information about property and examination concrete use for building tunnel lining from viewpoint fire resistance with respect to design of concrete. Key words Building fire safety, engineering construction fire resistance, integrity, stability, insulation property, flammability, dripping, drop-out. Úvod Při projektování tunelů je jedním z rozhodujících parametrů z hlediska požární bezpečnosti staveb, požadavek na požární odolnost ostění tunelů a volba vhodného teplotního namáhání pro zkoušky požární odolnosti ostění tunelů pro zajištění mezních stavů zejména únosnosti a stability.

V případě jednoplášťového ostění se funkce primárního i sekundárního ostění kumulují. Předpokládaná životnost trvalého ostění 100 let vyžaduje zohlednit při návrhu konstrukce prognózu negativních vlivů a určit opatření k jejich eliminaci (přitížení povrchu zástavbou, zvýšení agresivity prostředí, změny úrovně hladiny podzemní vody, korozní úbytky vlivem účinků bludných proudů apod.). Přístup k dimenzování definitivního ostění souvisí s otázkou nosné funkce primárního ostění po dobu životnosti tunelu (podle českých norem 100 let). Ačkoli jsou ze světa i z použití v České republice známy případy, kdy je jako definitivní ostění použito jednoplášťové ostění ze stříkaného betonu. V České republice je přístup k únosnosti primárního ostění po betonáži definitivního ostění velmi konzervativní a předpokládá buď jeho úplnou degradaci, nebo jen minimální podíl na celkové únosnosti obou ostění. To má za následek, že definitivní ostění je dimenzováno na stejné nebo větší zatížení jako ostění primární, neboť se jedná o trvalou konstrukci a k zatěžovacím stavům přibývá i zohlednění teplotních klimatických vlivů, smršťování betonu, zatížení technologickým vybavením tunelu apod. V zahraniční literatuře se však objevuje i opačný extrém, který hovoří o tom, že definitivní ostění pouze zvyšuje koeficient bezpečnosti systému složeného z obou ostění, přičemž dostatečnou stabilitu tunelu zajišťuje již primární ostění. Dělení ostění z hlediska technického provedení • Ostění z prostého betonu

Dělení ostění tunelů Dělení ostění tunelů z hlediska funkce • Primární ostění • Sekundární (definitivní) ostění Primární ostění musí plnit tyto funkce: • zajistit po dobu výstavby stabilitu výrubu a podporovat nosnou funkci systému ostění, • omezit přetvoření horninového prostředí a zabezpečit stálost tvaru světlého průřezu, • spolehlivě přenést zatížení, které na něj působí,

Obrázek 1 Šachovnicový způsob betonáže ostění z prostého betonu pro omezení trhlin • Ostění z železobetonu

• chránit výrub před opadáváním úlomků horniny z jeho líce (zvětrávání), • zmenšit průsaky podzemní vody do výrubu na míru potřebnou pro kvalitní provedení sekundárního ostění. Primární ostění tvoří tenká vrstva stříkaného betonu vyztuženého zpravidla příhradovými ramenáty a sítěmi. Důležitou roli hraje prokotvení horninového prstence v okolí výrubu, který se významnou měrou podílí na celkové únosnosti systému ostění. Primární ostění je navrhováno jako měkké, aby bylo schopné přenášet bez velkého poškození značné deformace. Sekundární ostění přebírá po zabudování funkci primárního ostění. Navíc musí plnit tyto funkce: • chránit stěny výrubu před atmosferickými vlivy, • umožnit odvádění vody prosakující primárním ostěním, • zabránit průsakům podzemní vody do prostoru tunelu. Ostrava 8. - 9. září 2010

Obrázek 2 Samonosná výztuž příportálových ražených úseků tunelu Libouchec

61


• Ostění z vláknobetonu

T  1080 1  0,32 e 0,167 t  0,675 e 2,5t   20 kde T

průměrná teplota v peci [°C],

t

čas v minutách od začátku zkoušky,

• křivka vnějšího požáru V některých případech mohou být prvky vystaveny mírnějším podmínkám, než je-li prvek nebo konstrukce vystavena požáru v uzavřeném prostoru. Příkladem jsou obvodové stěny budovy, které mohou být vystaveny vnějšímu požáru nebo plamenům z oken. Je však nutno zajistit, aby úroveň požárního zabezpečení byla taková, aby zabraňovala zpětnému vniknutí požáru do budovy. Vzhledem k charakteru vnějšího požáru s možností rozptylu tepla se navrhuje nižší úroveň tepelného namáhání [ČSN EN 1363-2]

Obrázek 3 Ostění tunelu Klimkovice Požární bezpečnost staveb je běžně posuzována normativně podle teplotních křivek viz obr. č. 4. V současné době se v souladu s normou ČSN EN 1363-1 Zkoušení požární odolnosti - Část 1: Základní požadavky, se zkouší požární odolnost podle normové teplotní křivky.

teplota [°C]

kde T průměrná teplota v peci [°C], t čas v minutách od začátku zkoušky, • křivka pomalého zahřívání

Teplotní kĜivky

Jde o křivku, která se používá při zkoušení výrobků reagujících na teplo. Dochází k pomalému nárůstu teploty oproti teplotní normové křivce vlivem pomalu narůstajícího ohně [ČSN EN 1363-2]

1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Normová kĜivka Uhlovodíková kĜivka KĜivka vnČjšího poåáru KĜivka pomalého zahĜívání RWS kĜivka

0

20

40

60

80

100

120

140

þas [min]

Obrázek 4 Teplotní křivky Teplotní křivky požáru Každý požár je charakterizován svým průběhem, který nezávisí jen na celkovém množství hořlavého materiálu převedeného na požární zatížení v požárním úseku, ale také na rozměrech a geometrii objektu, stupni jeho odizolování a ventilačních parametrech. Na základě těchto skutečností byly stanoveny různé teplotní křivky, které se svou podobou snaží co nejvíce přiblížit teplotní křivce reálného požáru. Pro zkoušení požární odolnosti požárně dělících konstrukcí jsou zavedeny a popsány zejména teplotní křivky: • teplotní normová křivka, Jednou z nejčastěji a nejdéle používaných křivek nejen pro zkoušení požární odolnosti stavebních konstrukcí je teplotní normová křivka. Jedná se o křivku, která se do značné míry snaží podobat požárům např. v bytových domech, prodejnách, výrobních prostorech apod. T  345log10  8t  1  20 kde T


t


• uhlovodíková křivka, Příkladem pro zvolení uhlovodíkové křivky je petrochemický průmysl a těžba ropy na širém moři, kde existuje ohrožení velmi intenzivními požáry hořlavých kapalin. Tyto požáry jsou charakterizovány vyššími teplotami a rychlou intenzitou jejich růstu [ČSN EN 1363-2]. 62

T  660 1  0,687 e 0,32t  0,313 e 3,8t   20

kde

pro 021 T = 345log10 [8 (t - 20) + 1] + 20

T


t


• RWS křivka Tato křivka není vyjádřena matematickým vztahem, jde o holandskou křivku, která je odvozena z výsledků pokusů normového modelu (hořlavina: nafta, průřez 4m2) a formálně je stanovena úřadem Rijkswaterstaat. Průběh křivky RWS je dán řadou bodů viz obrázek č. 4. Zavedení těchto teplotních křivek ke stanovení požární odolnosti stavebních konstrukcí je vedeno snahou o co možná největší přiblížení ke skutečnému požáru při prováděných zkouškách požární odolnosti sekundárního ostění. Například zavedením uhlovodíkové křivky je snaha o postižení průběhu požáru v petrochemickém průmyslu, kde lze předpokládat velmi intenzivní požáry hořlavých kapalin, což představuje vysoké teploty s rychlou intenzitou jejich růstu. Oproti této skutečnosti je možno charakterizovat požáry, kde se nacházejí hořlavé materiály s pomalým růstem teploty, případně se jedná o prostory s nízkým parametrem odvětrání, např. zdvojené podlahy, podhledy, střešní pláště atd. podle teplotní křivky pomalého zahřívání. Mezní stavy požární odolnosti Základním ukazatelem, který vyplývá z kodexu norem požární bezpečnosti ve vztahu ke stavebním konstrukcím je pojem požární odolnost stavební konstrukce. Požární odolnost stavebních konstrukcí je doba v minutách, po kterou jsou stavební konstrukce schopny odolávat účinkům požáru podle normou definovaných podmínek a kriterií, aniž by došlo k porušení jejich funkce specifikované mezními stavy požární odolnosti. Požární odolnost konstrukce se vztahuje zejména k nosným a požárně dělícím konstrukcím a to ke stěnám, stropům, střešním konstrukcím, nosníkům a sloupům, obvodovým stěnám, požárním uzávěrům a klapkám, vzduchotechnickým potrubím, zavěšeným podhledům atd. Stanovení požární odolnosti stavebních konstrukcí se provádí na základě zkoušek, případně výpočtem. Ostrava 8. - 9. září 2010


Dle kodexu norem požární bezpečnosti staveb jsou mezní stavy požární odolnosti jednotlivých druhů stavebních konstrukcí definovány takto:

3 m (viz obrázek č. 5) jsou monitorovány teploty zabetonovanými termočlánky ve vrstvách 50, 100, 150, 200, 250, 300 a 350 mm (viz obrázek č. 6)

Mezní stavy požární odolnosti R

Nosnost

E

Celistvost

I

izolační schopnost - mezní teploty na neohřívaném povrchu

W

izolační schopnost - mezní hustota tepelného toku z neohřívané strany

S

odolnost proti průniku kouře

M

odolnost proti mechanickému působení

C

opatření samouzavíracím zařízením

Tyto mezní stavy požární odolnosti se vztahují na všechny konstrukce mající požárně dělící funkci. Na dosažení mezních stavů požární odolnosti staveních konstrukcí má pochopitelně vliv časový průběh požáru a to zejména průběh nárůstu teplot při konkrétním požáru , který je různý a závisí na mnoha proměnných a to zejména na povaze hořlavého materiálu, jeho výhřevnosti, uložení, větrání při požáru, konstrukčním a architektonickém řešení objektu, meteorologických podmínkách atd.

Obrázek 6 Zabetonované termočlánky ve vzorku betonového ostění Jako příklad je možno uvést konstrukční řešení sekundárního ostění Klimkovického tunelu, kde byl použit beton C30/37 XC3 XD1 XF1 s krytím výztuže 50 mm na líci klenby a 40 mm na rubu klenby (viz obrázek č. 7 a 8)

Požární odolnost konstrukcí tunelů Pro tunely na pozemních komunikacích jsou stanoveny v ČSN 737507 konkrétní požadavky na požární odolnost stavebních konstrukcí a to v závislosti na délkovou klasifikaci tunelů • krátké tunely(do 300 m délky) jsou zařazeny do V. stupně požární bezpečnosti, s požadavky na požární odolnost konstrukcí R 90 min dle normové teplotní křivky, • střední tunely ( délky 300 - 1000m) a dlouhé tunely (délky nad 1000 m) jsou zařazeny do VII. Stupně požární bezpečnosti s požadavky na požární odolnost konstrukcí R 180 min dle normové teplotní křivky. S ohledem na jedinečnost stavby každého tunelu a vlastnosti jednotlivých betonových směsí zejména s ohledem na použité kamenivo, písky či cement, popřípadě použití polypropylenových vláken, jsou v současné době v České republice upřednostňovány požadavky na nutnost provedení zkoušky požární odolnosti jednotlivých ostění tunelů dle lokality v souladu s ČSN EN 1363-1. Obrázek 7 Základní příčný řez - geometrie sekundárního ostění

Obrázek 5 Zkušební vzorek betonového ostění Při těchto zkouškách je postupováno jak výše uvedeno dle normové teplotní křivky a zejména se sleduje průběh teplotních polí v jednotlivých vrstvách betonové konstrukce s ohledem na umístění a možný prohřev ocelové výztuže sekundárního ostění v případě požáru. Minimální krytí ocelové výztuže v sekundárním ostění je 50 mm a při vlastních zkouškách výseku ostění o rozměrech 3 x Ostrava 8. - 9. září 2010

Obrázek 8 Schéma průřezu sekundárního ostění Zkoušky požární odolnosti Ve zkušebních laboratořích byla vykonána zkouška odolnosti výseku nosné železobetonové steny tunelu. Vzorek měl rozměry 3000 x 3000 x 350 m, byl vyroben ze stejného betonu jako 63


definitivní ostění tunelu (C30/37 s přídavkem PP vláken, výztuž 10 505 - R) Zkušební vzorek byl zatížen silou 1000 kN působící na horní hranu vzorku. Výsledkem zkoušky bylo vyhodnocení: • nosnost - 181 min bez porušení stability, • celistvost - 181 min bez porušení. Dále byly měřeny hodnoty teplot v různých hloubkách ostění zkoušeného vzorku ze strany ohřívaného povrchu. Vyhodnocením byl získán průběh teplot ve výseku ostění tunelu, který je uveden v následujícím grafu:

Závěr Závěrem lze říci, že pouze na základě provedené požární zkoušky a statického výpočtu lze prohlásit že, stanovené sekundární ostění vykazuje požadovanou požární odolnost dle požárně bezpečnostního řešení stavby. Použitá literatura [1] ČSN 737507 - Projektování tunelů pozemních komunikací. [2] ČSN EN 1363 - 1 Zkoušení požární odolnosti - Část 1: Základní požadavky. [3] ČSN EN 1363 - 2 Zkoušení požární odolnosti - Část 2: Alternativní a doplňkové postupy. [4] ČSN EN 1364 - 1 Zkoušení požární odolnosti nenosných prvků - Část 1: Stěny. [5] ČSN EN 1364 - 2 Zkoušení požární odolnosti nenosných prvků - Část 2: Podhledy. [6] ČSN EN 1365 - 1 Zkoušení požární odolnosti nosných prvků Část 1: Stěny. [7] ČSN EN 1365 - 2 Zkoušení požární odolnosti nosných prvků Část 2: Stropy a střechy. [8] ČSN EN 1365 - 3 Zkoušení požární odolnosti nosných prvků Část 3: Nosníky. [9] ČSN EN 1365 - 4 Zkoušení požární odolnosti nosných prvků Část 4: Sloupy.

Sekundární ostění tunelu Klimkovice muže být vystaveno účinkům požáru, jako nosná konstrukce, musí zajišťovat nosnou funkci po požadovanou dobu. Při stanovení požadavku na tunely z hlediska jejich požární bezpečnosti se tunely dimenzují na účinky požáru při podílu nákladních vozidel nad 15 % z vydatností požáru (15MW) 30 MW-50 MW. Z těchto důvodu se dlouhé tunely zatřiďují dle CSN 73 7507 cl. 13.3.2. a CSN 73 0804 do VII.stupně požární bezpečnosti. Požadovaná požární odolnost ostění tunelu (konstrukce zajištující stabilitu tunelu) je R 180 DP1.

[10] ČSN 73 0802 - Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty. [11] ČSN 73 0804 - Požární bezpečnost staveb. Výrobní objekty. [12] TP98 -Technologické vybavení tunelů pozemních komunikací. [13] TP 154 - Provoz, správa a údržba tunelů pozemních komunikací. [14] TKP - D - Technické kvalitativní podmínky ČKAIT.


16.


EMIL RUCKÝ

PRģMYSLOVÉ LEZECTVÍ A ZÁCHRANÁěSTVÍ

Průmyslové lezectví a záchranářství Emil Rucký Publikace je zaměřená na komplexní problematiku bezpečnosti práce ve výškách a nad volnou hloubkou, prováděnou speciální technikou průmyslového letectví, slaňovacími a záchrannými přístroji. Technické pasáže jsou doplněny praktickými závěry a doporučeními v posloupnosti podle školy 4V: výběr osob pro práce s ohrožením pádem, výchova a výcvik a vybavování osobními ochrannými prostředky proti pádu, slaňování a záchrannou technikou. Publikace je určena uživatelům speciální techniky, průmyslového lezectví a příslušníkům záchranných a speciálních služeb, bezpeč-nostním technikům, technologům, školitelům, instruktorům a pracovníkům státního odborného dozoru nad bezpečností práce. Studentům bezpečnostního inženýrství a techniky požární ochrany bude průvodcem na cestě poznání, vedoucí k zásadám bezpečné a kvalitní práce ve výškách a nad volnou hloubkou. cena 160 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

64



Nejistota stanovení teploty vznícení hořlavých plynů a par parabolickou metodou podle ČSN EN 14522 Uncertainty of detemination of the auto-ignition temperature of flammable gases or vapours by so- called parabolic method according to the ČSN EN 14522 Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV - GŘ HZS ČR, Technický ústav PO Písková 42, 143 01 Praha 4 [email protected] Abstrakt Příspěvek charakterizuje parabolickou metodu stanovení teplot Y vznícení podle ČSN EN 14522. Uvádí postup odhadu parametrů a, b parabolické křivky a nejistoty odhadu výsledné teploty vznícení. Klíčová slova Teplota vznícení (tv), ČSN EN14522, odhad parametrů paraboly (a, b), odhady rozptylu a intervalu spolehlivosti tv. Abstract This article characterizes a parabolic method for determining the auto-ignition temperature according to the ČSN EN 14522. It presents a procedure of estimate of the a, b parameters of a parabolic curve and the uncertainty of estimate of resultant autoignition temperature. Key words Auto-ignition temperature, ČSN EN 14522, estimate of the a, b parameters of a parabolic curve, estimate of variance and confidence interval.

po (25 ± 10) μl v případě kapalin a (10 ± 1) ml v případě plynů až do doby, kdy je nalezena: - minimální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které nedošlo ke vznícení, - minimální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které došlo ke vznícení, - maximální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které nedošlo ke vznícení, - maximální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které došlo ke vznícení, 4) naměřenými hodnotami teploty vznícení t (plné modré puntíky v grafu) k příslušným velikostem zkušebních dávek hořlavé látky V proložíme parabolickou křivku t(V) = aV2 + bV + c; pro proložení křivky musí být použito nejnižších a nejvyšších množství hořlavé kapaliny při teplotách t1 a t1/2, 5) z parabolické křivky vypočteme minimum tv. Koeficienty a, b, c jsou vybrány tak, aby poskytly co nejvyšší shodu mezi body t(V) podle regresní křivky, viz obr. č. 1. 6) nejméně dvěma pokusnými měřeními (s teplotou o 2 +/- 1 °C nižší ověříme, že vypočtené minimum tv je nejnižší teplota, při které může nastat vznícení bez ohledu na množství hořlavé látky Do grafu se vyznačí pokusné verifikující teploty při kterých vznícení nenastane (prázdné puntíky) . Postup je patrný z následujícího obrázku č. 1. t(V) = a V2 + bV + c

Úvod

1) Zvolíme počáteční teplotu t1 (v elektr. pícce s vloženou 200 ml skleněnou Erlenkou baňkou se zuženým hrdlem) (10 až 20) °C nad odhadovanou teplotu vznícení tvo (např. z tabulek, srovnáním s obdobnými látkami atp), zkušební nádoba je poté zahřívána rychlostí (5 ± 1) °C/min. do doby než se dosáhne vznícení, Teploty se měří termočlánky (TČ) na baňce přes měřicí kartu PC od kterých máme kalibr. listy s nejistotami měřených teplot (TČ a jeho studeného konce), 2) zkušební baňku ohřejeme na takto určenou teplotu (teplotu udržuje přesný regulátor el. topení) a vstřikujeme hořlavou látku v krocích po (25 ± 10) μl v případě kapaliny a (10 ± 1) ml v případě plynů až do doby, kdy je nalezena: - minimální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které nedošlo ke vznícení (čeká se vždy 5 min), - minimální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které došlo ke vznícení, - maximální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které nedošlo ke vznícení, - maximální velikost zkušební dávky hořlavé látky, při které došlo ke vznícení, 3) rozdíl mezi odhadovanou teplotou vznícení tvo a teplotou t1 získanou v kroku 2 dělíme dvěma a zkušební baňku ohřejeme na tuto teplotu t1/2 = (tvo-t1)/2 a vstřikujeme hořlavou látku v krocích Ostrava 8. - 9. září 2010

t1 Teplota t [°C]

Tento příspěvek navazuje na sérii předchozích příspěvků [1-4, 6]. V tomto případě se zabývá odhadem nejistoty stanovení teploty vznícení tv hořlavých plynů/par podle zkušební normy [5], konkrétně tzv. parabolickou metodou. Normový postup lze charakterizovat takto:

t1/2 teo tv

Objem hoĜlavé látky V [ml]

Obr. č. 1 Normový postup stanovení teploty vznícení t parabolickou metodou Norma konstatuje, že s ohledem na podmínky měření nelze metodu podrobit klasické statistické analýze. Aby byly zohledněny všechny možné nejistoty (kalibrace, měření teploty, měření objemu) norma předepisuje, aby určená minim. teplota vznícení byla snížena o 1,5 % se zaokrouhlením na nejbližší vyšší celý stupeň Celsia. 1. Odhad parametrů a,b paraboly 1.1 Předpoklady 1. Pravděpodobnostní teplotní křivka výbušnosti v závislosti na objemu zk. dávky je přibližně parabolická, když: - při koncentracích plynů/par ve vzduchu v baňce v tzv. oblasti výbušnosti, tj. nad DMV = dolní mezí výbušnosti a pod 65


HMV = horní mezí výbušnosti je každý zkušební pokus kladný (výbuch nastane, P = 1),

i41 Vi –  0 – qi     (1 

- při koncentracích pod DMV (snižováním) a nad HMV (zvyšováním koncentrace) pravděpodobnosti výbuchu prudce klesají k nule.

i41 Vi –  0 – qi     (1 

2. Výbuch po iniciaci výbušné směsi nastává uvnitř paraboly definované rovnicí t  aV 2  bV  c

(1)

když a > 0, t je teplota a V je objem zkušební dávky.

tv  c  b 2 /  4 a 

2

)0

2qi   

)0

tk  1 )0 2qi   

(9) (10)

(11)

Závěr

3. Teplota vznícení je minimální hodnota t ,y-ová souřadnice vrcholu paraboly (1) podle rovnice (2) (2)

4. Jsou k dispozici 4 naměřené hodnoty - dvojice (ti, Vi), kterými hodláme proložit parabolu, viz tab. č. 1. Tab. č. 1 Naměřené hodnoty (ti,Vi) a funkce qn měření i

i41 Vi –  0 – qi     (

0

qi   

Výslednou teplotu vznícení lze vypočítat z rovnice (12) tv  1   02 / 2

2 nebo z jejich odhadů podle tˆv  ˆ 1  ˆ0 /ˆ 2 (12)

Je zřejmé, že nejistota odhadu konstant a, b se promítá i do nejistoty odhadu výsledné teploty vznícení. Rozptyl odhadu sv2 lze odhadnout pro tv podle vztahu (13) a příslušný interval spolehlivosti s 95 % spolehlivostí podle (14). 2

Naměřené hodnoty (ti, Vi)

Funkce qi(β)

1

(t1, V1)

 (   (t1  1 )  2 )

2

(t1/2, V2)

 (   (t1/ 2  1 )  2 )

3

(t1/2, V3)

 (   (t1/ 2  1 )  2 )

4

(t1, V4)

 (   (t1  1 )  2 )

  ˆ0  ˆ0  s  4 ˆ02 i41 1   4 ˆ0 i41 1    q      q     i i     2 v

2 0

2 0







 

(13)

2

ˆ2 ˆ2    i41    uc2, kal .v  uc2, kal ,t  2qi    2qi ˆ 

2 0

tˆv  1,96  sv2  tv  tˆv  1,96  sv2

2 0

(14)

když význam jednotlivých symbolů je zřejmý. 1.2 Vlastní postup Objem zkušební dávky V lze vypočítat z kvadratické rovnice (1) podle vzorce (3) V

b  b 2  4a (c  t ) 2a

(3)

Jak je patrno, jsou pro každou teplotu dvě řešení kromě vrcholu paraboly, kde je t = tv. Parametry paraboly určíme minimalizací následujícího výrazu (4) - součtu čtverců rozdílů naměřených hodnot Vi a velikostí V podle rovnice (3) vždy pro danou teplotu ti a pro všechny a, b, c parametry [7], 

i4 i 1

 b b2 c  ti   Vi     2  2a 4a a  

2

(4)

Pro zjednodušení zápisu si definujme nové parametry β = (β0, β1, β2) takto: b 0  (5) 2a

1  c

(6)

 2  1 /a

(7)

Po dosazení nových parametrů do rovnice (4) a nezbytné úpravě budeme minimalizovat následující výraz (8) pro všechny parametry β0, β1, β2 4

 Vi   0  qi    

i 1

2

Z časových důvodů nebyl proveden numerický pokus na známých naměřených datech v porovnání s nejistotou podle platné normy a s výpočtem parabolické regrese v Excelu na PC. Výpočet/ porovnání budou uvedeny v následném článku.. Použitá literatura [1] Dvořák, O.: Alternativní postup při normovém stanovení maximálního výbuchového tlaku hořlavých plynů a par. In Požární ochrana 2001. Ostrava: VŠB-TUO, 2001. s. 123-128. [2] DVOŘÁK, O.: Statistické vyhodnocení zkušebních metod stanovení KMV plynů a par podle ČSN 650322 a pr. EN1839. In Požární ochrana 2002. Ostrava: VŠB-TUO, 2002. s. 100-108. [3] Dvořák, O.: Možnosti statistického vyhodnocení výsledků laboratorních stanovení jakostních parametrů technických prostředků PO a hasiv pro potřeby certifikace. In Požární ochrana 2005. Ostrava: VŠB-TUO, 2005. s. 115-119. [4] Dvořák, O.: Statistické testy významnosti výsledků laboratorních zkoušek. In Požární ochrana 2009. Ostrava: VŠB-TUO, 2009. s. 107-115. [5] ČSN EN 14522:2006 Stanovení teploty vznícení plynů a par. [6] Dvořák, O. a kol: Výzkumná zpráva o výsledcích řešení dílčího výzkumného úkolu DVÚ č. 5 v r. 2009. Praha: Technický ústav PO, 2009. [7] ANDĚL, J.: Matematická statistika.Praha: SNTL.

(8)

kde qi(β) nově zavedená funkce podle tab. č. 1 Minimalizaci výrazu (8) provedeme numerickým řešením následujících třech odvozených rovnic (9) až (11) o třech neznámých odvozením odhadů β = (β0, β1, β2), resp. určením βˆ = (βˆ0, βˆ1, βˆ2) (soustavu nelze řešit explicitně). 66



Vplyv záťaže hasiča na spotrebu vzduchu pri použití vybraných typov ADP The influence of the firefighter loading on the air depletion by the use of selected types of the ar kpt. Ing. Roman Falťan1

Pracovná hypotéza

Mgr. Ing. Ivan Chromek, PhD.2

Počas práce sa vychádza z predpokladu, že pri používaní ADP pretlakových je vyššia spotreba vzduchu z dôvodu vyššieho stupňa ochrany pre používateľa - stály pretlak v ochrannej maske.

OR HaZZ v Banskej Bystrici Komenského 27, 974 01 Banská Bystrica, Slovensko 2 KPO DF TU vo Zvolene T.G.Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovensko [email protected], [email protected]

1

Metodika Technické zabezpečenie:

Abstrakt Obsahom článku je porovnanie spotreby vzduchu pri použití autonómnych dýchacích prístrojov (ADP) s pretlakovou a podtlakovou automatikou. Pre experiment boli využité ADP AUER BD 96 a Saturn S-7, využívané jednotkami HaZZ. Porovnanie je vykonávané na vybranom kontrolnom súbore štyroch hasičov s použitím záťaže imitujúcej bežné zásahové podmienky. Kľúčové slová Autonómny dýchací prístroj, záťaž, hasič. Abstract The aim of this article is the comparison of air depletion by the use of autonomous respirators (AR) with the hyperbaric and vacuum automation. For the experiment, there were used the AUER BD96 and Saturn S-7 respirators, which are used by the Fire and Rescue forces. The comparison is provided on the reference set composed from four firefighters using the loading, which imitates common emergency conditions. Key words Autonomous respirator, loading, firefighter.

Obr. 1 Autonómne dýchacie prístroje A - SATURN S-7, B - AUER BD 96 - ADP podtlakový Saturn S-7 (č. PA 16; č. tlakovej fľaše 29; č. nosiča 26, hmotnosť 13,9 kg), - ADP pretlakový AUER BD 96 (č. PA AS 203 880, č. tlakovej fľaše MVA 6201, č. nosiča 223 732/03, hmotnosť 10,3 kg), Meracie zariadenie: - multifunkčný prístroj ICU od výrobcu MSA AUER číslo 51960, - spirometer SPIROVIT SP-1.

Úvod

Modelovanie záťaže s ADP:

K základným prostriedkom ochrany horných dýchacích ciest zasahujúcich hasičov sú autonómne dýchacie prístroje (ADP). Ich vývoj, od zostrojenia prvej pľúcnej automatiky v roku 1907, má viac ako storočnú tradíciu (Falťan, 2010). Základňou vývoja, v podmienkach bývalého Československa, bola Meva - Roudnice nad Labem. Asi neexistuje „skôr narodený“ hasič, ktorý by si nepamätal typový rad ADP SATURN. Dominantné postavenie týchto prístrojov ukončilo uvoľnenie trhu, ale aj oneskorený vývoj dokonalejšej techniky menovaného výrobcu po roku 1989. S príchodom firiem Dräger, Interspiro, Scott, Racal, Auer a iných sa dostali do nášho priestoru ADP, využívajúce pri svojej činnosti princíp pretlaku. Ergonomickejšie a bezpečnejšie. Avšak, v podmienkach Slovenskej republiky, SATURN S5 a S7 ešte stále zaujíma svoje miesto v hasičských jednotkách. V profesionálnych, ale najmä dobrovoľných.

- kľudový stav, ochranná funkcia zachovaná, bez záťaže chrbtového nosiča s fľašou, - kombinácia chôdza/beh po škvárovom povrchu v rozsahu 1/5 min., - pochod s dvomi hadicami „Cg“ s výškovým prevýšením, jedno nadzemné podlažie - 6 min., - sťahovanie kladky na posilňovacom stroji KOHI, záťaž 40 kg 150 opakovaní, - veslovací trenažér Concept 2, záťažový stupeň č. 6 - 6 min..

Čo sa však nezmenilo, to sú základné dva faktory, ktoré ovplyvňujú používanie ADP pri zásahu. 100 % funkčnosť ADP ale aj dobrú fyzickú pripravenosť ich používateľov. Cieľ práce Cieľom práce je, na experimentálnom súbore štyroch používateľov ADP, vyhodnotiť vybrané taktické možnosti podtlakových a pretlakových ADP, so zameraním na množstvo spotrebovaného vzduchu. Z tohto dôvodu sa v práci dáva dôraz na vyhodnotenie priemernej spotreby vzduchu pri jednotlivých častiach experimentu a prepočet výdrže vzduchu na celý objem fľaše ADP počas modelovej záťaže. Ostrava 8. - 9. září 2010

Obr. 2 Priebeh experimentu 67


Kontrolný súbor:

Tab. 6 Veslovací trenažér AUER BD96

Kontrolný

Pre experiment bol vybraný kontrolný súbor štyroch zmenových hasičov z OR HaZZ v Banskej Bystrici so základnými charakteristikami uvedenými v tabuľke 1 (Falťan, 2010).

súbor

ft

pp

pk

Hasič 1

V

Vpr

ft

pp

pk

∆p

V

Vpr 66,5

Hasič 1

130

313

224

89

605,2

100,9

130

190

133

57

399

Hasič 2

200

277

116

161

1094,8

182,5

200

210

120

90

630

105

Hasič 3

135

308

223

85

578

96,3

135

205

156

49

343

57,2

Hasič 4

100

307

242

65

442

73,7

100

203

151

52

364

60,7

Tab. 1 Základná charakteristika kontrolného súboru Kontrolný súbor

Saturn S-7

∆p

Vek [roky]

Výška [cm]

Váha [kg]

20

188

80

Hasič 2

32

186

89

Hasič 3

39

176

75

Hasič 4

43

176

89

Pre zabezpečenie objektívnosti výsledkov bola vykonaná v rámci kontrolného súboru spirometria. Výsledky spirometrie, zdokumentované na obrázku 3, boli doplnené poznatkami zo vstupnej anamnézy členov kontrolného súboru. Ako základ bola braná forsírovaná vitálna kapacita - FVC (expiračný objem dosiahnutý čo najrýchlejším výdychom po maximálnom nádychu). Forsírovaná vitálna kapacita pľúc [liter]

Výsledky a diskusia Výsledky sú usporiadané v tabuľkách podľa jednotlivých záťaží. Jednotlivé stĺpce v tabuľkách vyjadrujú: pp

tlak vo fľaši ADP na začiatku experimentu [Bar],

pk

tlak vo fľaši ADP po skončení experimentu [Bar],

6,31 5,47

5,50

Hasiþ 2

Hasiþ 3

5,14

∆p úbytok tlaku vo fľaši ADP počas experimentu [Bar], V

spotreby vzduchu [l],

Vpr priemerná spotreby vzduchu [l.min-1], t

čas [min],

ft

sila v ťahu [W].

Hasiþ 1

Obr. 3 Forsírovaná vitálna kapacita pľúc (FVC) členov kontrolného súboru

Tab. 2 Kľudový stav Kontrolný súbor

AUER BD96 pp

pk

Saturn S-7

∆p

V

Vpr

pp

pk

∆p

V

Vpr

Hasič 1

315

284

31

210,8

35,1

205

190

15

105

17,5

Hasič 2

222

207

15

102

17

207

195

12

84

14

Hasič 3

306

286

20

136

22,7

210

199

11

77

12,8

Hasič 4

249

234

15

102

17

207

195

12

84

14

Tab. 3 Chôdza/beh AUER BD96

Kontrolný súbor Hasič 1

Saturn S-7

pp

pk

∆p

V

Vpr

pp

pk

∆p

V

Vpr

317

234

83

564,4

94,1

200

141

59

413

68,8

Hasič 2

308

212

96

652,8

108,8

195

129

66

462

77

Hasič 3

305

240

65

442

73,7

209

169

40

280

46,7

Hasič 4

303

228

75

510

85

204

151

53

371

61,8

Tab. 4 Pochod s dvomi hadicami Kontrolný súbor Hasič 1

Hasiþ 4

AUER BD96

Saturn S-7

pp

pk

∆p

V

Vpr

pp

pk

∆p

V

Vpr

284

218

66

448,8

74,8

190

149

41

287

47,8

Hasič 2

207

165

42

285,6

47,6

195

157

38

266

44,3

Hasič 3

286

246

40

272

45,3

199

170

29

203

33,8

Hasič 4

234

188

46

312,8

52,1

195

156

39

273

45,5

V

Vpr

t

pp

Z anamnézy a porovnania tabuľky 1 vyplýva, že: - kontrolný súbor sa skladal z hasičov rôzneho veku, výšky a hmotnosti. Všetky namerané hodnoty kontrolného súboru boli v norme a zodpovedali výsledkom zdravého človeka, - FVC bola nameraná najväčšia u hasiča 1, k čomu má aj fyzické predpoklady, podľa telesných dispozícií by za ním mal logicky nasledovať hasič 2, čo však neplatí. Túto skutočnosť pripisujeme faktu, že menovaný je fajčiar. Tento je jediný z kontrolného súboru ktorý má FVC nižšie ako je jeho predpokladaná hodnota (99 % z predpokladanej hodnoty FVC). - najvyššia percentuálna hodnota oproti predpokladu je u hasiča 3. Tento fakt hovorí o jeho najlepšej fyzickej kondícii z kontrolného súboru, čo aj zodpovedá skutočnosti. Ale pri ďalších členoch kontrolného súboru to už neplatí úplne. Z výsledkov spirometrie sa teda nedá jednoznačne určiť, ktorý nositeľ ADP bude mať spotrebu vzduchu nižšiu alebo vyššiu.

Tab. 5 Sťahovanie kladky AUER BD96

Kontrolný súbor

t

pp

pk

∆p

Saturn S-7 pk

∆p

V

Vpr

Hasič 1

3,56

320

277

43

292,4

82,1

3,56

197

175

22

154

43,3

Hasič 2

3,55

295

259

36

244,8

69

3,55

208

184

24

168

47,3

Hasič 3

3,56

315

288

27

183,6

51,6

3,56

188

172

16

112

31,5

Hasič 4

3,57

267

240

27

183,6

51,4

3,57

212

191

21

147

41,2

68



a) Priemerná spotreba vzduchu počas jednotlivých častí experimentu

V reálnej podobe pri zásahu by sa od celkového objemu odčítal objem vzduchu pre rezervu (cca 300 - 385 litrov vzduchu pri fľaši s objemom 7 litrov), čo má vplyv aj na dobu použitia ADP.

Priemerná spotreba vzduchu poþas experimentu [l.min-1] 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

Pozn.:

Na základe priemernej spotreby vzduchu bola pre jednotlivých členov kontrolného súboru stanovená doba použitia ADP pri jednotlivých typoch experimentálnej záťaže. Hasiþ 1 Hasiþ 2 Hasiþ 3 Hasiþ 4

Obr. 4 Priemerná spotreba vzduchu počas experimentu Ako vyplýva z obr. 4, najnižšia spotreba bola zaznamenaná v kľudovom stave. Už pri tejto časti experimentu sa potvrdzuje hypotéza o nižšej spotrebe podtlakových ADP. Najvyššia spotreba je zaznamenaná pri záťažiach, ktoré sa približujú skutočnej záťaži hasiča pri zásahu. Zo záverov spirometrie sa potvrdila skutočnosť, že najvyššia spotreba bola zaznamenaná u hasiča 1. Fyzická kondícia sa prejavila v najvyššej spotrebe hasiča 2 pri záťaži spojenej s behom a veslovaním. Pritom nie je rozdiel, či bol použitý podtlakový alebo pretlakový ADP. Hasič 4 mal počas celého experimentu najmenší rozdiel v spotrebe vzduchu medzi obidvomi testovanými ADP. Zaujímavý prípad v spotrebe vzduchu sa stal počas kľudového stavu, kedy hasič 2 a hasič 4 mali totožnú spotrebu vzduchu pri používaní ADP AUER BD96 a tiež totožnú pri používaní ADP Saturn S 7. Kolísanie spotreby vzduchu počas celého experimentu, čo sa týka jednotlivých členov kontrolného súboru a tiež jednotlivých činností, nemalo presné pravidlá. Uvedený prípad sa pri inej činnosti neopakoval. Ak by sa ako základ pre porovnanie zobrala spotreba vzduchu počas kľudového stavu, tak by bol výsledok hasiča 3, pri použití pretlakového ADP, vyhodnotený ako najhorší. Pritom, počas ostatných častí experimentu jeho výsledok bol najlepší. b) Výdrž ADP počas záťaže

Výdrå ADP poþas záĢaåe [min] 140 120 100 80 60 Hasiþ 1

40

Hasiþ 2

20

Hasiþ 3

0

Hasiþ 4

Obr. 5 Výdrž ADP počas záťaže Jedným z rozhodujúcich taktických parametrov ADP pre jeho používateľa je doba ochrany, to znamená čas použitia ADP. Doba použitia ADP je obmedzená množstvom stlačeného vzduchu v tlakovej fľaši. Preto je veľmi dôležité sledovanie zásoby stlačeného vzduchu. Vyhodnotenie tohto parametra bolo vykonané na základe vzťahu, vyjadrujúceho plné využitie objemu tlakovej fľaše: objem tlakovej fľaše [l] doba použitia ADP [min] = spotreba vzduchu [l.min-1]


Ako vyplýva z obrázka 5, najnižšia spotreba v kľudovom stave určuje aj najdlhšie využitie ADP. Prekvapivým výsledkom je však skutočnosť, že rozdiel medzi najlepším a najhorším výsledkom, hasič 1 a hasič 2 a 4, pri pretlakovom ADP je 62 minút. Rozdiel pri podtlakovom ADP je, hasič 1 a hasič 3, 29 minút. Pri záťaži, v závislosti od jej intenzity, dochádza k prudkému poklesu využiteľnosti ADP. Pri energeticky náročných častiach experimentu dochádza až k šesťnásobnému skráteniu doby využitia ADP, oproti kľudovému stavu, napríklad v prípade hasiča 2. Zaujímavosťou je skutočnosť, že napriek rozdielnej zásobe vzduchu vo fľaši, pretlakový ADP 2100 litrov, podtlakový ADP 1400 litrov, nie je zaznamenaný výraznejší rozdiel v dĺžke používania. Záver Z výsledkov experimentu vyplýva, že zmena v konštrukcii ADP, napriek možnosti zvýšenia plniaceho tlaku, a tým aj zvýšenia objemu vzduchu o 700 litrov, nemá praktický prínos z pohľadu doby použitia ADP pri zásahu. Pre prax je dôležitým ukazovateľom skutočnosť, že spotreba vzduchu závisí od mnohých faktorov. K základným patria: - v rozdielnej fyzickej, prípadne psychickej kondícii hasiča, - spôsobe a realizácii výcviku s ADP, - správnosti používania ADP - hladkosť tváre pri nasadení ochrannej masky (oholenie). Najmä posledný faktor, známy z čias vojenskej prezenčnej služby, môže mať výrazný vplyv na spotrebu vzduchu pri pretlakových ADP. Otázkou dĺžky doby použitia ADP pri zásahu sa nezaoberajú ani odborné taktiky a publikácie (Kvarčák, 2005), ale ani odborné predpisy (Pokyn, 2003) , zamerané na výpočet síl a prostriedkov. Z porovnania výsledkov experimentu vyplýva, že od druhu záťaže môže klesnúť celková doba využiteľnosti ADP v rozmedzí od 40 do 20 minút. Extrémne aj pod túto hranicu. Pritom uvedená doba, v závislosti od spotreby, bola zaznamenaná v relatívne optimálnych podmienkach. Bez použitia zásahového obleku, ktorý môže, z dôvodu prehrievania organizmu, uvedenú dobu ešte skrátiť. Túto dobu musí hasič využiť na cestu k miestu zásahu, vykonanie zásahu a na návrat. Situácia je ešte komplikovanejšia, ak musí vykonať po zásahu dekontamináciu. S týmito skutočnosťami musí počítať aj veliteľ zásahu vo svojom rozhodovacom procese. Práve tento poznatok je, z taktického hľadiska, jeden z najdôležitejších. Ovplyvňuje nielen dobu zotrvania hasiča v samotnom zásahu, ale v konečnom dôsledku má vplyv aj na striedanie a počet hasičov pri zásahu a logistickú podporu zásahu zo strany protiplynovej služby. Navyše, čo sa potvrdilo aj počas experimentov, výrazné zvýšenie spotreby vzduchu bolo zaznamenané aj v prípade obdobia rekonvalescencie po krátkodobom onemocnení jedného z členov kontrolného súboru. Z výsledku experimentu vyplýva, že sa potvrdila pracovná hypotéza, ktorá bola stanovená na začiatku. Pretlakový ADP má vyššiu spotrebu vzduchu, ako podtlakový. Napriek tomu, základnou výhodou pretlakových ADP je komfortnejší spôsob dýchania, aj keď je hlavnou príčinou zvýšenej spotreby vzduchu. Okrem toho poskytuje možnosť zvýšenej dodávky vzduchu, poprípade pripojenia druhej, evakuačnej masky. 69


Pre prax je najdôležitejšou skutočnosťou, že pri použití ADP Saturn S 7 a AUER BD 96 je doba nasadenia približne rovnaká. Avšak systém automatiky vyžaduje pri podtlakovom ADP vyššiu námahu, s čím môžu mať problémy najmä hasiči, ktorí nemajú s uvedeným typom skúsenosti z výcviku. Z tohto dôvodu, ak sa používajú uvedené ADP ako záložné, je nevyhnutné ich opäť zaradiť do výcviku. Aj keď experimentálnu vzorku tvorili len štyria hasiči a z tohto pohľadu sa nemôžu považovať výsledky experimentu za reprezentatívne, využitie uvedených záverov môže skvalitniť výcvik a používanie ADP pri zásahu s dôrazom na samotnú bezpečnosť používateľov ADP.

Literatúra [1] Falťan, R. 2010.: Autonómne dýchacie prístroje a ich činnosť počas záťaže. Diplomová práca. DF TU vo Zvolene, 2010. 90 s. - nepublikované. [2] Kvarčák, M. 2005.: Základy požární ochrany. SPBI v Ostravě, 2005, 134 s. ISBN: 80-86634-76-0. [3] Pokyn, 2003.: Pokyn prezidenta HaZZ č.39/2003 o obsahu a postupe pri spracovaní dokumentácie o zdolávaní požiarov. Zbierka pokynov prezidenta HaZZ. HaZZ MV SR Bratislava, 2003.


17.


PETR BEBýÁK

POŽÁRNċ BEZPEýNOSTNÍ ZAěÍZENÍ

Požárně bezpečnostní zařízení Petr Bebčák Předkládaná publikace seznamuje odbornou veřejnost s filozofií vybavování objektů požárně bezpečnostními zařízeními a jejich logickými návaznostmi. Cílem této publikace je postihnout základní informace o požárně bezpečnostních zařízeních a metodách při vybavování objektů těmito zařízeními. Celá publikace je zaměřena na vysvětlení zjednodušených postupů při vybavování objektů požárně bezpečnostním zařízením a metodikou těchto projekčních zásad. V současné době není v ČR jednotná metodika pro postup při projektování a řešení logických návazností požárně bezpečnostních systémů zejména elektrické požární signalizace, stabilního hasicího zařízení a zařízení pro odvod tepla a kouře. Publikace tedy vysvětluje široké veřejnosti pracovníků v oblasti požární ochrany základní postupy a filozofii při řešení požární bezpečnosti staveb v návaznosti na vybavování objektů požárně bezpečnostním zařízením.

cena 150 Kč

2. vydání

EDICE SPBI SPEKTRUM

18.

Chemie procesů hoření Kateřina Orlíková, Petr Štroch

Publikace přináší nové poznatky v oblastech ovlivňujících procesy hoření. Pojednává o hořlavinách, o jejich dělení a vlivu chemického složení a fyzikálních vlastností na jejich hořlavost. Popisuje vliv kyslíku, ale i dalších KATEěINA ORLÍKOVÁ PETR ŠTROCH oxidačních prostředků na průběh hoření a vysvětluje současné moderní teorie hoření. Popis požárně technických charakteristik hořlavin je předmětem dalších kapitol publikace. Navazuje na ně vysvětlení procesu samovznícení CHEMIE PROCESģ HOěENÍ a vlivu reakčních podmínek na hodnotu teploty samovznícení hořlavin. Publikace věnuje značnou pozornost popisu vlastností dominantních toxických produktů požáru. Zabývá se rovněž vlastnostmi hořlavých prachů a hybridních systémů a uvádí základní předpoklady jejich bezpečného provozování. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

t (°C)

30


20

10 20 methanol 100% 80

70

40

60

60

40

80 100% butanol 20



Povodeň v Moravskoslezském kraji v květnu a červnu 2010 Floods in the Moravian-Silesian region in may and june 2010 Ing. Libor Folwarczny, Ph.D. Ing. Vladimír Vlček, Ph.D. Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, Ostrava Výškovická 2995/40, 700 30 Ostrava - Zábřeh [email protected], [email protected] Abstrakt V posledních dvou letech postihly území Moravskoslezského kraje povodně takového rozsahu, že pro adekvátní eliminaci nepříznivých dopadů musel být vyhlášen krizový stav. Uvedený příspěvek se zabývá analýzou vzniku povodně v květnu a červnu 2010, jejím průběhem a stručným popisem základních činností složek integrovaného záchranného systému, některých dalších orgánů, institucí a subjektů, které se na řešení této mimořádné události podílely.

1 hod.), přičemž v pondělí 17. května 2010 v 08:00 hod. se srážkové úhrny pohybovaly až kolem 180 mm (za 24 hod.). Nejvyšší denní srážkové úhrny byly zaznamenány ve dnech 16. a 17. května 2010 a za uplynulých 6 dní byly na některých lokalitách severní Moravy a Slezska zaznamenány celkové úhrny mezi 360 až 390 mm (Těšínsko, Třinecko, Jablunkovsko). V první srážkové epizodě bylo povodňovými stavy postiženo především povodí Odry ve své střední a dolní části na území ČR - z pohledu Moravskoslezského kraje zejména pravostranné přítoky Olše, Ostravice a další menší vodoteče včetně některých levostranných přítoků.

Klíčová slova Povodeň, záchrana osob, evakuace osob, varování. Abstract In the past two years, the territory of the Moravian-Silesian region has been struck with floods of such large extent that a state of crisis had to be announced in order to solve the situation and eliminate unfavorable impact in an adequate way. This article deals with an analysis of the origin of the flood in May and June 2010, the way it went, and it gives a short description of basic activities of the units of the integrated rescue system, some other bodies, institutions and subjects which participated during solution of that situation. Key words Floods, rescue of persons, evacuation of persons, warning. Úvod K nejzávažnějším mimořádným událostem v Moravskoslezském kraji v posledních letech můžeme bezesporu zařadit povodně. Prezentovaný příspěvek se zabývá příčinami vzniku povodňové situace v období května až června 2010 a jejím řešením především z pohledu složek integrovaného záchranného systému. Současně se zabývá i činností některých dalších subjektů podílejících se na řešení této povodňové situace.

Obr. č. 1 Denní srážkové úhrny od 16.5.2010 08:00 do 17.5.2010 08:00 Druhá srážková epizoda je charakteristická značnou rozkolísaností intenzity srážek během jednotlivých dnů a v neposlední řadě také plošně rozsáhlejším územím. Nejvíce srážek na severní Moravě a ve Slezsku bylo zaznamenáno ve dnech 30. května 2010 s maximálními úhrny mezi 20 - 30 mm (za 24 hod.) a 1. června 2010 s maximálními úhrny pohybujícími se nejčastěji mezi 40 - 60 mm (za 24 hod.). Dne 3. června 2010 byly maximální srážkové úhrny zaznamenávány pouze v omezenější oblasti Beskyd a jejich podhůří, s maximy mezi 30 - 40 mm

Hydrometeorologická situace Měsíc květen 2010 byl na území ČR z dlouhodobého pohledu srážkově nadnormální při průměrném měsíčním srážkovém úhrnu 115 mm (169 % normálu). Více srážek bylo zaznamenáno na Moravě a ve Slezsku, a to 167 mm (235 % normálu) a byly zaznamenávány téměř každý den. Četné srážky v první polovině měsíce května byly příčinou neobvykle vysokého nasycení půdy zejména na severovýchodě ČR a tím minimální schopnosti přijímat či alespoň dočasně zadržet další případné srážky. Následná srážková činnost vedla ke vzniku dvou povodňových situací - první od 13. do 19. května 2010 a druhé od 1. do 4. června 2010. Při první srážkové epizodě se vydatné a postupně také většinou trvalé srážky začaly objevovat na Moravě a ve Slezsku během soboty 15. května 2010 ve večerních hodinách. Srážkové úhrny se na Moravě a ve Slezsku pohybovaly většinou mezi 5 - 15 mm (za 24 hod.), výjimku tvořily horské a podhorské oblasti Beskyd se zaznamenanými úhrny 20 - 35 mm. Nejvýznamnější srážkové úhrny byly zaznamenány během noci z neděle 16. května 2010 na pondělí 17. května 2010 – viz obr. č. 1. Intenzita srážek se zejména v Beskydech a přilehlých oblastech pohybovala mezi 8 - 15 mm (za Ostrava 8. - 9. září 2010

Obr. č. 2 Mapa šestidenních srážkových úhrnů v ČR od 30. května do 3. června 2010. (© ČHMÚ) (za 24 hod.), přičemž tyto srážky měly částečně krátkodobější konvektivní (bouřkový) charakter. Ze srovnání s první srážkovou

71


epizodou vyplývají celkově nižší úhrny v období od 30. května do 3. června 2010, nejčastěji v rozmezí 60 - 130 mm - nejvyšší v oblasti Beskyd a Jeseníků (viz obr. č. 2), což opět ovlivnilo povodňovou situaci v povodí Odry (Olše, Ostravice, na rozdíl od 1. fáze byly zaznamenány povodňové stavy rovněž v povodí Opavy). Území MSK, které bylo postiženo povodňovou situací, je znázorněno na obr. č. 3. Údaje v této kapitole byly čerpány z hydrometeorologické zprávy o povodni. [1]

především

Vyhlášení krizového stavu Vzhledem k rozsahu mimořádné události a jejího co nejúčinnějšího řešení vyhlásil hejtman MSK na doporučení HZS MSK a následně krizového štábu kraje dne 18. května 2010 stav nebezpečí na období 30-ti dnů [2, 3] pro část území MSK, která je vymezena ORP Bohumín, Český Těšín, Frýdek-Místek, Frýdlant nad Ostravicí, Havířov, Hlučín, Jablunkov, Karviná, Kravaře, Nový Jičín, Orlová, Ostrava a Třinec. Vzhledem k postupnému vývoji povodňové situace a zejména silnému větru, který postihl severní část území MSK, byl dne 31. května 2010 stav nebezpečí rozšířen o obce s rozšířenou působností Bruntál, Frenštát pod Radhoštem, Kopřivnice, Krnov, Opava, Rýmařov, což představovalo téměř celé území MSK (19 ORP z 22) - viz obr. č. 3. Od samého počátku mimořádné situace začal pracovat Krizový štáb MSK a následně krizové štáby jednotlivých ORP, do jejichž struktury se začlenily Povodňová komise MSK a povodňové komise ohrožených obcí.

Pozn.: Rozdělení zasaženého území do sektorů bylo provedeno tak, jak byly stanoveny pro operační činnost jednotek požární ochrany. Sektory byly vymezeny hranicemi okresů, resp. územních odborů. Sektory pak byly dále děleny na úseky v kompetenci ředitelů územních odborů, kteří určovali důstojníky zodpovědné za velení. • 16. května 2010 V neděli 16. května 2010 dopoledne byli informováni starostové ORP okresu Karviná o dosažených stupních povodňové aktivity. Již v průběhu odpoledne dosáhla většina sledovaných toků III. SPA (viz obr. č. 4). Jednotky HZS MSK spolu s místními jednotkami sboru dobrovolných hasičů obcí zajišťují záchranu a evakuaci osob z ohrožených míst, provádějí monitoring situace, stavbu protipovodňových stěn z pytlů s pískem, dále pak odstraňování spadaných stromů a lokální čerpání vody. V Ostravě - Koblově dochází k navyšování počtu protipovodňových vaků. Do záchranných prací se zapojuje také ZÚ Hlučín, který je nasazen s technikou v Ostravě - Koblově a Horních Bludovicích. GŘ HZS ČR bylo cestou krajského operačního a informačního střediska požádáno o přesun vrtulníku LS PČR) Bell 412 s jeřábem z Brna na centrální hasičskou stanici v Ostravě - Zábřehu. Další vrtulník Bell s jeřábem z Prahy na pokyn GŘ HZS ČR byl přesunut jako záloha na LS PČR v Brně.

Obr. č. 3 Část MSK, kde byl vyhlášen krizový stav Činnost Hasičského záchranného sboru MSK a jednotek požární ochrany První srážková epizoda • 14. května 2010 V návaznosti na varování ze strany POD s ohledem na aktuální předpověď počasí se vedení HZS MSK dohodlo na jednotlivých opatřeních v rámci územních odborů. Již v pátek 14. května 2010 od 15:00 hod. započaty práce se stavbou protipovodňové stěny v Ostravě - Koblově v místní části Žabník. Celkem bylo použito na navýšení levého břehu řeky Odry 121 m vodou plněných protipovodňových vaků. Výstavba hráze byla ukončena cca ve 24:00 hod. • 15. května 2010 V průběhu soboty byly zaznamenávány zvýšené průtoky sledovaných toků. Jednotky v sektorech se věnovaly monitoringu, lokálnímu čerpání a odstraňování spadaných stromů a větví.

72

Obr. č. 4 Průběh vodního stavu H [cm] na toku Petrůvka (zdroj Povodí Odry s.p.) • 17. května 2010 V noci z neděle na pondělí došlo k přelití protipovodňové stěny v Ostravě - Koblově a byla zahájena evakuace osob z cca 35 domů. V průběhu dopoledne byl jednotkami HZS MSK ÚO Ostrava zajišťován uvolněný remorkér na řece Odře u Koblova. V 11:30 hod. začala evakuace v Ostravě-Antošovicích a rovněž evakuace osob z dalších šesti domů v Ostravě-Koblově. V dopoledních hodinách byla zahájena evakuace 36 osob v Karviné Sovinci a v Bohumíně, dále následovala evakuace bohumínské nemocnice a domova pokojného stáří (90 osob). Pro tuto evakuaci byly Ostrava 8. - 9. září 2010


vyslány autobusy HZS MSK a ZÚ Hlučín. Celkem bylo v tento den evakuováno z Bohumína 150 osob. Odpoledne probíhala evakuace Darkova (270 osob) a evakuace 14 osob v Dětmarovicích - Koukolné. Z důvodu vysoké hladiny řeky Olše byl zcela uzavřen most a tím i silnice z Ostravy do Karviné. Uzavřena byla rovněž silnice vedoucí z Českého Těšína do Karviné a silnice z Bohumína do Karviné. Tímto došlo k odříznutí města Karviná od okolí.

V ORP Opava vznikly bleskové povodně na říčkách Hvozdnice a Jaktarka (III. SPA). Záchrana a evakuace osob jednotkami PO byla provedena v obcích Stěbořice, Slavkov, Otice, Opava Zlatníky, Opava - Jaktař. V ORP Hlučín došlo vlivem silných srážek ke zvýšení hladiny na řece Opavě, říčkách Bečva, Jasénka a Ludgeřovickém (III. SPA) a Píšťském potoku, k přetečení nádrže v Hati, a rybníků v Píšti.

• 18. května 2010

Ve dnech 12. června až 13. června 2010 došlo k bleskové povodni na potocích Pština a Pišťském v obci Třebom a Bělá. V Petrovicích u Karviné byly opětovně zatopeny domy v blízkosti řeky Petrůvky.

V úterý zůstalo nadále v pohotovosti 9 JSDHO (ÚO Ostrava), ostatní jednotky vyjížděly standardně na výzvu operačních a informačních středisek. V 16:00 hod. byl nasazen vrtulník k záchraně 3 osob ze střechy domu v Dolní Lutyni - Veřňovicích. V Bohumíně proběhla evakuace dalších 30 osob z lokalit Šunychl, Pudlov a Starý Bohumín. Byl hlášen první sesuv svahů v Karviné a v Havířově.

Vyhodnocení Celkový přehled událostí a nasazených jednotek PO je zobrazen v tab č.1. a na obr. č.5.

• 19. května 2010 Tab. č. 1 Celkový přehled událostí a nasazených jednotek PO

Ve středu začal pokles hladin toků, většinou pokles na II. SPA nebo I. SPA, ale objevily se první sesuvy půdy např. v katastru obce Bukovec, a to o velikosti 3 km x 500m. Sesuv ohrožoval objekty - evakuace 6 osob. Další sesuvy byly hlášeny v Dolních Domaslavicích - 3 osoby evakuovány, Kunčicích p./O - 4 evakuované osoby, Havířově, Karviné - Ráji a Podlesí, Frýdku - Místku místní části Skalice, Fryčovicích, Vendryni, Ostravě Petřkovicích a na dalších místech. V obci Těrlicko - Hradiště byly v důsledku sesuvu evakuovány osoby z 6 rodinných domů. GŘ HZS ČR vydalo rozkazy k nasazení odřadů pro velkoobjemové čerpání vody pro HZS hl. města Prahy, Středočeského kraje, Ústeckého kraje, Jihočeského kraje, Plzeňského kraje, které byly nasazeny dle požadavků do Ostravy, Karviné a Bohumína.

Územní odbor

• 20. května 2010 Ve čtvrtek 20. května 2010 ráno byly odřady HZS ČR přesunuty na čerpání na Karvinsko, do Darkova a Bohumína-Vrbice. Probíhalo čerpání vody v rozdělených úsecích v Ostravě a okrese Karviná. • 21. května 2010 V pátek byl vytvořen odřad 15 JSDHO pro čerpání laguny v Bohumíně - Vrbici a Pudlově. Dle rozhodnutí GŘ HZS ČR se odřad HZS hl.m. Prahy přesunul do Polska.

V neděli byly odřady HZS Středočeského kraje, Ústeckého kraje, Jihočeského kraje a ZÚ Hlučín přesunuty do Polska. Došlo k narušení statiky a následnému uzavření mostu v obci Baška, místní části Kunčičky u Bašky. V dalších dnech se v jednotlivých sektorech lokálně čerpala voda, činnost jednotek PO byla koordinována v sektorech Ostrava a Karviná. V ostatních sektorech probíhalo standardní operační řízení. Druhá srážková epizoda Změna situace nastává s příchodem druhé srážkové epizody, kdy srážky zasáhly v podstatě stejnou oblast - na řekách Odra, Olše a Petrůvka byly opět vyhlášeny III. SPA. Znovu byl otevřen sektor Nový Jičín, Frýdek - Místek a Opava. V sektoru Nový Jičín došlo v důsledku špatné manipulace k vypuštění celého objemu vody z Barnovské přehrady (Libavá) ke vzniku cca 70 cm povodňové vlny na řece Odře v Klokočůvku s následným lokálním vytopením objektů letního tábora a několika rekreačních zařízení. Nebylo potřeba provádět bezprostřední záchranu osob, bylo však provedeno varování občanů Oderska pomocí sirén a místních rozhlasových sítí. Ostrava 8. - 9. září 2010

počet nasazených

HZS

JSDH

hasičů HZS

hasičů JSDH

302

550

1 062

1 755

696

Frýdek-Místek

436

87

371

352

1 809

Karviná

618

308

470

918

2 461

Nový Jičín

348

74

317

285

1 586

Opava

421

112

356

474

2 221

Bruntál

129

59

82

271

428

celkem

2 648

942

2 146

3 362

10 260

poþet událostí

poþet JPO u událostí - HZS

poþet JPO u událostí - SDH

poþet hasiþĤ HZS

poþet hasiþĤ SDH

2500 2 461 2 221

2000

1 809

1 755

1 586

1500

1000

• 23. května 2010

počet JPO u událostí

Ostrava

1 062

• 22. května 2010 V sobotu byla řeka Odra bez SPA. Vyskytly se však nové sesuvy půdy, např. Horní Datyně, Třinec, Frýdek - Místek místní části Chlebovice a Bahno, Jablunkov, Řepiště, Hrádek, Kujavy, Staré Město. Byl vytvořen odřad 9 JSDHO ÚO Ostrava pro čerpání laguny v Bohumíně a Vrbici.

počet událostí

918 696

500

618

550

470

436

371 352

302

308

87

474

421 348

285

428

356

317 74

271 112

129 59 82

0 OV

FM

KA

NJ

OP

BR

Obr. č. 5 Celkový přehled událostí a nasazených jednotek PO Při zásazích bylo nasazeno celkem 306 jednotek PO z Moravskoslezského kraje, z čehož bylo 22 jednotek HZS MSK, 8 jednotek HZS podniků, 276 JSDHO. Na záchranných i likvidačních pracích se podílel také ZÚ Hlučín, který je jednotkou HZS ČR. Na pomoc zejména pro velkokapacitní čerpání vody byly v Moravskoslezském kraji nasazeny odřady HZS hl.města Prahy, Středočeského, Plzeňského, Ústeckého a Jihočeského kraje. Při své činnosti v průběhu povodní jednotky zachránily celkem 190 osob a 732 osob evakuovaly. Následkem povodní zahynula 1 osoba. Po dobu nasazení JPO při povodních v období od 16. května 2010 do 17. června 2010 nedošlo k úmrtí žádného příslušníka HZS ČR ani člena JSDHO. Zraněni byli jeden člen JSDHO a dva příslušníci ZÚ Hlučín. Poznatky Oblast operačního nasazení jednotek • S ohledem na značný plošný rozsah mimořádné události a nasazení mimořádného počtu jednotek požární ochrany se plně osvědčilo rozdělení zasaženého území na sektory s dalším členěním do operačních úseků. Velmi účelné bylo vysílání

73


odřadů sestavených z JSDHO do nejpostiženějších sektorů. Oblast operačního řízení • Plně se osvědčil systém svolávání JSDHO, tzv. AMDS, kdy v průměru denně v prvních 10 dnech povodní obvolal zmíněný systém 93 JSDHO a tímto způsobem bylo denně aktivováno v průměru 1700 členů JSDHO. Oblast spolupráce se složkami IZS a ostatními subjekty • Ve spolupráci s obcemi je nutné zdokonalit systém přípravy (pytlování) a samotnou expedici pytlů s pískem. • Doporučit obcím rozšíření sítě potenciálních dodavatelů písku. Oblast vybavení JPO • Vybavit určené JSDHO pro práci na vodě suchými obleky a brodivými kalhotami. Oblast spojení • Pokračovat ve sjednocování v oblasti rádiového spojení mezi JSDHO a jednotkami HZS MSK (digitální systém MATRA) a u analogových radiostanic Motorola nastavit systém zasílání statusů. Údaje v této kapitole byly čerpány především ze zprávy o zásahu jednotek požární ochrany. [5] Činnost Územního střediska záchranné služby MSK Posádky ÚSZS MSK zaznamenaly v době povodňové situace na území kraje události, které se záplavami bezprostředně souvisely. V kritických dnech byl kromě stavů tonutí a různých úrazů v záplavovém území zaznamenán nárůst počtu pacientů s psychickými a psychosomatickými obtížemi. Situaci monitoroval i klinický psycholog záchranné služby, který zprostředkovával komunikaci s krizovými centry.

Činnost Krajského ředitelství policie MSK K hlavním úkolům KŘP MSK v průběhu povodní patřila ochrana bezpečnosti osob, zajišťování veřejného pořádku a při porušení jeho obnova, odklon a regulace dopravy, zajištění přístupových cest pro jednotky IZS, podíl na varování, vyrozumění a poskytování tísňových informací, evidence osob postižených mimořádnou událostí, zabezpečení nasazení vrtulníku LS PČR. Nejvýznamnější opatření v souvislosti s povodní:

policie

v

místech

nasazení

• 17. května 2010 Zřízení informační telefonní linky k situaci v dopravě v rámci celého Moravskoslezského kraje, která byla v činnosti do 31. května 2010. Nasazení Letecké služby PČR - průzkumné a monitorovací lety. • 18. května 2010 Střežení evakuované nemocnice Bohumín (12 osob noc/8 den), zadržení 3 osob podezřelých ze spáchání trestného činu krádeže spáchané na území, na němž byla provedena evakuace osob. • 19. května 2010 Přímé střežení PČR při svahovém pohybu v Třinci (nepřetržitě 14 policistů), Dolní Domaslavice (nepřetržitě 2 policisté) a Havířov (nepřetržitě 2 policisté). • 20. května 2010 Výpomoc příslušníků Celní správy při dopravních uzávěrách v rámci ÚO Karviná a MŘ Ostrava - 12 příslušníků. V rámci povodňové situace byli nasazení příslušníci KŘP MSK, Celní správy a ObŘ SCP Ostrava. Počty nasazených příslušníků v jednotlivých dnech jsou uvedeny v tab. č. 2.

Nebyly potvrzeny případy, kdy by posádka ÚSZS MSK Tab. č. 2 Počty nasazených příslušníků v jednotlivých dnech nemohla dojet k některému z pacientů, k nimž byla 18.5. 19.5. 20.5. 21.5. 22.5. 23.5. 24.5. v inkriminovaném období volána. V ojedinělých Den den/noc den/noc den/noc den/noc den/noc den/noc den/noc případech byl čas dojezdu posádky prodloužen 668/263 389/273 387/265 297/271 366/289 247/268 323/233 oproti obvyklému času, a to vzhledem k uzávěrám KŘP MSK některých komunikací a náročnější dopravní situaci Celní správa 12/12 12/12 12/12 12/12 12/12 12/12 v zatopených územích. Všechny situace byly vyřešeny ObŘ SCP 33/33 68/38 60/38 59/41 51/37 40/32 70/43 ve spolupráci a s pomocí hlavních složek IZS. Ostrava

Vzhledem k reálným rizikům Den byl v období od 16. května do 19. května 2010 posílen počet posádek v ostrém KŘP MSK provozu, a to o skupiny rychlé zdravotnické pomoci. Celkem o pět posádek byl navýšen počet výjezdových skupin v nejvíce zasažených oblastech na území kraje. Vrtulník LZS Ostrava byl nepřetržitě připraven poskytnout pomoc. Tým LZS byl flexibilně posílen o člena Horské služby Beskydy. Posádka byla v případě nutnosti připravena i na zásahy v podvěsu či vysazení záchranného týmu ze vzduchu. Zasáhnout tedy mohl i v místech, kde nebylo možno proniknout pozemní cestou. Použití této speciální činnosti LZS v průběhu povodní nakonec nebylo potřeba.

Dne 17. května 2010 se celkem čtyři posádky ÚSZS MSK zapojily do evakuace nemocnice v Bohumíně. Jednalo se o osm pacientů z jednotky intenzivní péče, kteří při transportu vyžadovali zdravotnický dozor. Všichni pacienti byli směrováni do nemocnice v Orlové. Pro naléhavost situace se do akce zapojil také vrtulník LZS Ostrava. Územní středisko záchranné služby MSK při zajišťování přednemocniční neodkladné péče úzce spolupracovalo s ostatními složkami IZS - HZS, PČR a Krizovým štábem Moravskoslezského kraje. Údaje v této kapitole byly čerpány především ze zprávy o činnosti Územního střediska záchranné služby MSK v průběhu povodní. [6]

74

25.5. den/noc

26.5. den/noc

27.5. den/noc

28.5. den/noc

29.5. den/noc

30.5. den/noc

527/227

539/276

629/248

455/327

433/304

216/216

Údaje v této kapitole byly čerpány především ze zprávy o činnosti Krajského ředitelství policie Moravskoslezského kraje v průběhu povodní. [7] Další prováděné činnosti Činnost krizových štábů Jak bylo výše uvedeno, již před vyhlášením krizového stavu začal pracovat Krizový štáb MSK a následně krizové štáby jednotlivých dotčených ORP. Krizový štáb MSK, po dobrých zkušenostech z povodní v minulém roce, pracoval v redukovaném složení. Současně část stálé pracovní skupiny (tzv. koordinační skupina HZS MSK) pokračovala v nepřetržité činnosti v místech dislokace krizového štábu kraje a druhá část stálé pracovní skupiny začala vykonávat činnost na pracovišti Krajského úřadu MSK v denním režimu. Tato skupina řešila především hospodářská opatření pro krizové stavy a správní agendu. Společná jednání Krizového štábu MSK probíhaly dle potřeby. Rovněž stálá pracovní skupina krizového štábu jednotlivých ORP pracovala v takovém složení, které odpovídalo situaci na správním území konkrétního ORP. Obdobně společné schůze krizového štábu jednotlivých ORP probíhaly dle potřeby.



Nasazení Armády České republiky Na základě příslušného nařízení vlády [8] a požadavku krizového štábu kraje byla v období od 22. května 2010 do 17. června 2010 nasazena Armáda České republiky. V uvedeném období bylo nasazováno až 184 příslušníků a 51 kusů techniky (bez rozdílu) především pro řešení likvidačních prací - odstraňovaní náplav apod. Negativně byl vnímán požadavek armády na zajištění ubytování a stravy, jelikož krizové štáby v zasažené oblasti byly exponovány jinou činností.

jejichž činnost v oblasti prognóz a manipulace s odtokem na vodních dílech a provedení následných opatření na vodních tocích měla velký význam pro činnost IZS. Obdobně tomu bylo u činnosti městských policií, kde opět např. Městská policie v Ostravě plnila stěžejní úkoly na úseku bezpečnosti apod., a celé řady dalších důležitých subjektů. Současně podrobněji nerozebírá činnost v oblasti humanitární pomoci a celkově ochrany obyvatelstva, což bude předmětem příspěvku na konferenci Ochrana obyvatelstva, která se bude konat v únoru 2011 v Ostravě.

Činnost krajské hygienické stanice

Použitá literatura

KHS prováděla celou řadu standardních činností, např. kontroly zásobování pitnou vodou (odebráno 30 vzorků v zasažených lokalitách), kontroly zasažených studen, kontroly epidemiologické situace apod.

[1] Hydrometeorologická zpráva o povodni ve dnech 16. 21. května 2010 a 2. - 6. června 2010 v povodí Odry, Bečvy a horní Moravy. Český hydrometeorologický institut, Ostrava 2010.

Ihned po opadnutí vody pracovníci KHS ve spolupráci se starosty postižených měst a obcí a Zdravotním ústavem v Ostravě začali provádět mapování terénu s ohledem na vytipování možných líhnišť komárů po povodni. Vytipované lokality byly zaneseny do map dle GPS souřadnic. Celkem bylo, včetně druhé

[2] Rozhodnutí hejtmana Moravskoslezského kraje 1/2010 o vyhlášení stavu nebezpečí, č.j. MSK 80728/2010, ze dne 18.5.2010.

vlny povodní, lokalizováno a zaneseno do map cca 105 lokalit v postižených oblastech. V líhništích komárů prováděla hubení odborná firma za použití účinných insekticidních přípravků. Pro cílenou likvidaci larev komárů používala selektivní insekticidní přípravek VectoBac (15 aplikací). Na lokalitách mimo chráněné přírodní oblasti se prováděl zásah přípravkem Aqua K-Othrine. Pro aplikaci bylo vytipováno 62 lokalit ve 26 městech (městských částech) a obcích. Aplikace proběhla ve dvou vlnách. Přibližná lokalizace výskytu komárů vyplývá z obr. č. 6.

[3] Zákon č.240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon), ve znění pozdějších předpisů. [4] Rozhodnutí hejtmana Moravskoslezského kraje 2/2010 o rozšíření území, na kterém byl vyhlášen stav nebezpečí, č.j. MSK 87158/2010, ze dne 31.5.2010. [5] Zpráva o zásahu jednotek požární ochrany při povodních na území Moravskoslezského kraje (14. květen - 17. červen 2010). Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, Ostrava 2010. [6] Činnost ÚSZS MSK v době povodní na území Moravskoslezského kraje. Územní středisko záchranné služby Moravskoslezského kraje, Ostrava 2010. [7] Činnost Krajského ředitelství policie Moravskoslezského kraje při povodních v květnu 2010 - vyhodnocení. Policie ČR - Krajské ředitelství Moravskoslezského kraje, Ostrava 2010. [8] Nařízení vlády č. 161/2010 Sb., o povolání vojáků Armády České republiky k záchranným pracím a k likvidaci následků pohromy při povodních v období do 17. června 2010. Seznam zkratek

Obr. č. 6 Přibližná lokalizace výskytu komárů

ČR

Česká republika

GŘ HZS ČR

Generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR

HZS MSK

Hasičský záchranný sbor MSK

IZS

Integrovaný záchranný systém

JSDHO

Jednotky sboru dobrovolných hasičů obcí

KHS

Krajská hygienická stanice Moravskoslezského kraje se sídlem v Ostravě

KŘP MSK

Krajské ředitelství policie MSK

LS PČR

Letecká služba PČR

Závěr

LZS

Letecká záchranná služba

Příspěvek se zabýval příčinami vzniku povodňové situace v období května až června tohoto roku a následnou činností základních složek IZS, včetně řešení této krizové události.

MŘ

Městské ředitelství

MSK

Moravskoslezský kraj

V této souvislosti je možno konstatovat, že nastavený systém fungoval dobře, na základě zkušeností z předchozích velkých událostí je i operativní a flexibilní a jednotlivé složky jsou připraveny mimořádné události takového charakteru zvládat. Nezastupitelná role v tomto systému je samozřejmě dána na hejtmanovi kraje, jež ji splnil výborně. Vzhledem ke svému rozsahu tento příspěvek nemůže pojmout danou problematiku v celé šíři a prezentuje pouze okrajově činnost dalších složek IZS, jež však mnohdy hrály v dílčích fázích klíčovou roli. Kupříkladu nebyla zmiňována činnost Českého hydrometeorologického ústavu a státního podniku Povodí Odry, Ostrava 8. - 9. září 2010

ObŘ SCP Ostrava Oblastní ředitelství služby cizinecké policie Ostrava ORP

Obec s rozšířenou působností

PČR

Policie ČR

POD

Povodí Odry, státní podnik

SPA

Stupeň povodňové aktivity

ÚO

Územní odbor

ÚSZS MSK

Územní středisko záchranné služby MSK

ZÚ Hlučín

Záchranný útvar HZS ČR

75


Fireman safety during fire of tanks with petroleum Bezpečnost hasičů během požáru nádrže s ropou mł. bryg. dr inż. Jerzy Gałaj The Main School of Fire Service 52/54 Slowackiego St., 01-629 Warsaw, Poland [email protected], [email protected]

Table 1. The values of volume V, diameter D, height of petroleum tanks H as well as standard capacities of foam agents solution and foam agents [2] No.

V [m3]

D [m]

Hz [m]

Qr [dm3/min]

Qs [dm3/min]

1.

12000

36

12

13500

402

2.

32000

52

16

19400

592

Abstract Distributions of density of radiation heat flux emitted by the tanks of volumes 12000, 32000, 50000 and 100000 m3 with petroleum built in Poland were analyzed. The main purpose of the studies was evaluation of fireman safety during fire fighting operation using special foam extinguishment units. The conclusions based on the results of computer simulations obtained for two assumed temperatures of the flame and all considered tanks were formulated. Key words Tank, radiation, heat of radiation, tank with petroleum, foam extinguishing system, density of radiation.

3.

50000

65

18

24200

725

4.

100000

84

20

31400

942

Model of petroleum tank radiation The following assumptions have been accepted in physical model of tank radiation during petroleum fire: a) all surfaces of petroleum burns, b) shape of the flame is a cylinder, which height Hp can be approximately calculated from Tomas equation [2]:   vm H p  42  D     g  D   a 

Abstrakt Byly analyzovány distribuce hustoty toku sálavého tepla vyzařovaného nádržemi s ropou o objemu 12000, 32000, 50000 a 100000 m3 postavených v Polsku. Hlavním cílem těchto studií bylo hodnocení bezpečnosti hasičů během zásahu s použitím speciálních pěnových hasicích zařízení. Na základě výsledků počítačových simulací získaných pro dvě předpokládané teploty plamene a všechny uvažované nádrže byly formulovány závěry. Klíčová slova Nádrž, sálání, sálavé teplo, nádrž s ropou, pěnový hasicí systém, hustota záření. Introduction A building of petroleum tanks is necessary to ensure sufficient reserve of energy source as well as continuity of refinery production. The tanks with floating roof and capacities 12000, 30000, 32000, 50000 m3 were mostly built in Poland. The tanks of capacity 100000 m3 are also built now. Four fires of tanks with petroleum were registered in Poland after Second War. All of them were concerned with the tanks with fixed roofs. The tanks with panel wall are mostly built in Poland now. They are better from extinguishing fire point of view. The mission of extinguishing systems installed on these tanks is to suppress the fire in initial phase practically limited to the surface between floating roof and the side wall or between tank shell and panel wall. The geometric parameters (V,D and Hz) and standard capacities of foam agent solution Qr and foam agent Qs for the typical tanks with petroleum, which we can meet in Poland, were included in tab. 1. In opinion of the experienced firemen, application of extinguishing agents with minimal intensity equal to 20 dm3/(min.m2) is required for effective suppression of the fire of the whole or a part of petroleum tank surface. Hence many resources either men or equipment are required for these fire fighting actions. The action is usually connected with a big hazard because of high radiation and possibilities of boil-over or slop-over of petroleum. A density of radiation flux not exceeding 4 kW/m2 is accepted generally for the fire fighting operation region [2, 3].

0,6

(1)

where vm

mass speed of combustion per unit of spill surface [kg/(m2s)],

ρa

density of surrounding air [kg/m3],

g

acceleration of gravity [m/s2],

D

diameter of circular petroleum spill surface [m].

c) heat of radiation is emitted from the outer surface F1 of the flame being a cylinder which sizes are defined in b), d) the influence of the wind on flame parameters is omitted, e) coefficient Rs of attenuation of the flux of heat radiation by humid air is calculated according to the following expression [3]:



Rs  2,02  PH 2 O  xt



-0,09

(2)

where PH2O partial pressure of water vapour [N/m2], xt

distance of radiant object (fireman) from the tank [m].

f) a fireman operating the foam extinguishing monitor is assumed to be a surface F2 parallel to tank wall, which height is Hc. and lower edge is located on the level of tank basis. Distance between fireman and the tank is the changed variable denoted by xt. Configuration of the fire system tank-fireman was presented in fig. 1. F1 HP F2 Hz

a1

a2 Hc

D

x

Fig 1. Configuration of the fire system tank-fireman A density of radiation stream q1-2 emitted from the flame to fireman respecting (2) can be calculated from the following expression [3, 4]: 76



f   p   c  2-1

q1-2 

1- 1-  p   1-  c   1-2  2 1

 Rs  q0

(3)

Basing on the Cartesian coordinate system presented in fig. 2, the following equations for cosΦ1 and cosΦ2 can be written as:

where

cos 1 

εp

absorption coefficient of the flame,

εc

absorption coefficient of the fireman,

φ2-1 configuration coefficient of the surface F2 (fireman) with respect to surface F1 (flame), reducing coefficient connected with unsteady of flame surface, partly dissipation of heat energy by convection, real condition of tank fire etc.

A density of radiation stream of black body q0 can be calculated from the following equation [1,4]:



q0   0  Tp 4 - Tc 4



d

x  x 

2

f

d

= 5,67.10-8 W/(m2 K4) - Stephan-Boltzman constant,

Tp

flame temperature [K],

Tc

fireman temperature [K].

(7)



 y2  z2

value of the vector r21 [m],

D radius of the cylindrical surface of the flame [m], 2 x f  xt  R coordinate x of surface F2 (fireman) [m], coordinates of the point lying on the cylindrical surface F1 [m].

x,y,z

After substituting the epressions (7) into eq. (6) and integrating with respect to surface F2, the following expression for φ2-1 was received:

(4)

σ0

2-1 

1



 x  x   x  x  R  R R  z  x  2 x  x  2



F1

f

f

2

2

2

f

2

dF1

(8)

f

To integrate (8) with respect to F1, we must earlier specify the relation for dF1. As an element of side cylindrical surface it can be written in the form:

Applying principle of mutuality and taking into account that F2<<π·D·Hp the relationship between configuration coefficient φ1-2 and φ2-1 can be written in the following form [3]: F2   2-1  DHp

(5)

Taking the equation (3, 4) and (5) into account we conclude, that the only problem to find the value q1-2 is the calculation of configuration coefficient φ2-1.

dF1  H p  R  d 

1 cos 1  cos  2   F2 F1 F2  d2

(6)

dβ elementary integration step of angle β shown in fig. 2 [rad]. After respecting (9) in (8), it can be changed into the form of double integrator as follows:

2 1 

z g   g x  R cos   x cos   R  H R  f  f  p d   dz  (10)   zd  d R 2  x 2  z 2  2 R  x  cos  2 f f  

1





where zd = Hz - 0,5·Hc

lower limit of integration with respect to variable z [m],

zg = Hp+Hz - 0,5·Hc

upper limit of integration with respect to variable z [m],

where Φ1 angle between direction perpendicular to element dF1 of surface F1 and direction connecting the centres of the elements dF1 and dF2 [radian],

(9)

where

The general expression for this coefficient is of the form [1, 4]:

2-1 

d

xf  x

R

where

1-2

cos  2 

where

φ1-2 configuration coefficient of the surface F1 (flame) with respect to surface F2 (fireman),

f

x  x f  R2

βd = -β0

Φ2 angle between direction perpendicular to element dF2 of surface F2 and direction connecting the centres of the elements dF1 and dF2 [radian],

lower limit of integration with respect to variable β [rad],

βg = β 0

upper limit of integration with respect to variable β [rad].

d

β0

can be calculated from the expression (see fig. 2):

distance between the centres of the elements dF1 and dF2 [m]. z Hp

F1 flame

 0  arccos

F1

tank F2 xf

n2

F2 Hc

D

db b b0

r21 xf

F2



0

  A    B    d 

(12)

 0

A      x f  R 1  cos      x f  cos   R 1  cos    (13)

x

R

y

Fig 2. Vertical and horizontal sections of the system tank-fireman in Cartesian coordinate system Ostrava 8. - 9. září 2010

R

Functions A(β) and B(β) can be expressed by the following mathematical relations:

n1 R

2 1 

x

xt

(11)

Integrating analytically (10) with respect to variable z considering above specified boundary conditions, finally the following expression for φ2-1 was obtained:

d Hz

R xf

B  

zg 1  zg 1  z z   2 d 2    arctg  arctg d   (14) 2  2 2 2a  z g  a zd  a a  a a  

where a  x f 2  R   R  2 x f  cos   77


45 40 35

20 15 10 5

The calculations were performed for all types of tanks specified in tab. 1. The results of digital simulation in the form of graphs presenting density of radiation q1-2 as a function of distance xt for all tanks and two temperatures of the flame 800 °C and 1000 °C have been shown in fig. 3 and 4. In turn, density of radiation as a function of distance xt for two temperatures of the flame and two biggest tanks separately are shown in fig. 5 and 6. The values of the height of flame Hp and „safe“ distance xs corresponding to density 4 kW/m2 given in introduction for all tanks and two temperatures of the flame were included in tab. 2.

0

12000 m3

20

32000 m3

[kW/m2]

50000 m3

q1-2,

15

100000 m3

10

800 degC

25

The results of digital simulation of tank radiation

25

1000 degC

30

q1-2 [kW/m2]

Because of rather complicated form of the integrated functions (13) and (14) the value of the integrator (12) cannot be determined analytically. Hence the numerical method was applied here to obtain the value φ2-1. The following values of input data have been used [1,2,3]: εp = 0.85; εc = 0.8; Tc = 310 K; Tp = 1073 K (800 °C) or 1273 K (1000 °C); ρa = 1.23 kg/m3; PH2O =2 810 N/m2; F2 = 1 m2; Hc = 1.75 m; g = 9.81 m/s2; vm = 0.029 kg/(m2s) and f = 0.35. Diameters of the flame D and heights of the tank Hz were assumed to be equal to diameters and heights of the tanks included in tab. 1.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Distance xt [m]

Fig. 6. Density of radiation as a function of distance from the tank 100000 m3 for Tp = 800 and 1000 °C Table 2. The values of Hp and „safe“ distance xs for all considered tanks and two temperature of the flame 800 °C and 1000 °C xs [m]

V[ m3]

Hp [m]

Tp = 800 °C

Tp = 1000 °C

12000

27.50

29

45

32000

32.50

41

62

50000

41.50

59

76

100000

50.00

66

97

Table 3. Maximum values of density q1-2 and corresponding to them values of distance xt for all tested tanks and two temperature of the flame 800 °C and 1000 °C

5

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Distance xt [m]

Fig. 3. Density of radiation as a function of distance xt for all tanks and Tp = 800 °C

V [m3]

Tp = 800 °C xt [m]

Tp = 1000 °C

q1-2 [kW/m ] 2

xt [m]

q1-2 [kW/m2]

12000

5.7

11.60

5.7

23.06

32000

7.9

12.66

7.1

25.17

50000

8.5

15.31

7.3

30.42

100000

8.5

20.44

8.5

40.64

45 40 12000 m3

35 q1-2 [kW/m2]

Summary and conclusions

32000 m3

30

50000 m3

25

100000 m33

20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Distance xt [m]

Fig. 4. Density of radiation as a function of distance xt for all tanks and Tp = 1000 °C 35

30

q1-2 [kW/m2]

25

800 degC

The following conclusions have been formulated on the basis of the results obtained during computer simulation:

1000 degC 20

15

10

5

0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

Distance xt [m]

Fig. 5. Density of radiation as a function of distance from the tank 50000 m3 for Tp = 800 and 1000 °C

78

The distribution of real radiation emission decides about possibility of effective application of foam stream. With respect to technical capabilities of fire fighting equipments, especially the range of stream, a distance between operator station and the tank doesn’t exceed maximum acceptable value. For example, the maximum range of foam solid stream for foam-water monitor DWP 24 mounted on many fire appliances is from 33 m to 40 m. It is dependant on water capacity, which can be changed from 800 dm3/min to 2400 dm3/min. The monitor can operate at different angle positions, which can be set smoothly from -50° to 80°. Considering values of tank heights given in tab. 1 and the results of digital simulation, we can generally conclude that this type of monitors will be rather useless in extinguishing actions, especially in the case of biggest tanks 50000 and 100000 m3 and flame temperature higher than 800 °C.

1. In the case of all tanks density of radiation emitted by burning tank with petroleum increases to the distance varying from 5.7 to 8.5 m achieving maximum values included in tab. 3 and then decreases exponentially with increasing of xt (see fig. 3 and 4). The significant influence of temperature Tp and the height Hp of the flame, dependant on tank volume, on the distribution of radiation intensity in the area surrounding the tank, can be noticed. Increasing of flame temperature from 800 °C to 1000 °C causes increasing of „safe“ distance xs about 50 % (see tab. 2 and fig. 5 - 6). Ostrava 8. - 9. září 2010


2. Maximum values of flux density of radiation are varying from 11.60 kW/m2 and 23.6 kW/m2 for tank volume 12000 m3 to 20.44 kW/m2 and 40.64 kW/m2 for tank volume 100000 m3 at assumed flame temperature 800 ºC and 1000 ºC respectively (see tab. 3). 3. The values of radiation density during real fire can be smaller than those received from computer model, because often burning surface is located below upper edge of tank. 4. Heat radiation emitted by tanks with all petroleum surfaces burned delimits the zone of fireman operation. The special very high capacity foam monitor, assuring distant foam throw, should be necessary applied in the case of largest tanks with high flame temperature exceeding 1000 °C.

References [1] Staniszewski, B.: „Heat transfer-theoretical fundaments“. PWN, Warsaw 1979. (in polish). [2] Borysiewicz, M.; Furtek, A.; Potempski, S.: Method of risk evaluation in dangerous technological installations handbook. Institute of Atomic Energy, Otwock-Świerk 2000. (in polish). [3] Pofit-Szczepańska, M.; Piórczyński, W.: The calculation of fire and explosion parameters during catastrophes and accidents. The Main School of Fire Service edition, Warsaw 1998. (in polish). [4] Wiśniewski, S.;Wiśniewski, T.: Heat transfer. WNT, Warsaw 2000. (in polish).


21.


KAROL BALOG

SAMOVZNIETENIE

Samovznietenie Karol Balog Predložená publikácia oboznamuje odbornú verejnosť s problematikou horľavosti materiálov z hľadiska iniciačnej fázy procesu horenia. Pozornosť je venovaná zápalnosti tuhých a kvapalných materiálov od rôznych iniciačných zdrojov, pričom nosnú časť tvorí proces samozahrievania, samovznietenia a vznietenia materiálov. Publikácia sprístupňuje problematiku tepelného, chemického a biologického samovznietenia a uvádza základné požiarnotechnické charakteristiky vybratých látok so sklonom k samozahrievaniu a samovznieteniu.

Samozahrievanie*Vznietenie*Vzplanutie



79


Fire prevention in German schools Požiarna bezpečnosť školských budov v Nemecku Doc. Dr. Ing. Zuzana Giertlová Technische Universität München, Lehrstuhl für Bauklimatik und Haustechnik Arcisstraße 21, 833 33 München, Deutschland [email protected]

classroom

classroom

classroom

classroom

classroom

classroom

Abstract Principles of fire protection according to the German regulations for school buildings in new and existing school buildings and of the security of pupils are described. Abstrakt V článku sú zhrnuté základné princípy požiarnotechnického riešenia nových a existujúcich školských budov ako aj bezpečnosti žiakov v prípade násilných udalostí v školách.

hall

Key words: Schools, fire safety, escape routs Kľúčové slová Školy, bezpečnosť, únikové cesty Introduction According to German Law any building constructions concerning schools must comply with the Building Regulation for school buildings. At present, in Germany, a modernisation of many school buildings is carried out and in this context the questions of security (after the school shooting in Erfurt, Emsdetten, Freising, Winnenden) and of fire safety are of particular importance. Because of the direct contact between schools and local fire departments, the fire departments are involved in the inspection of the school buildings and the planning of the essential measures. The involvement of fire fighters in the working groups to create a school security concept refers mainly to the following areas: -

Review and update of existing emergency and fire brigade response plans Check of the escape routes and fire protection facilities, including fire alarm, alerting and warning systems Inspection of emergency access road for fire department vehicles and assembly points Coordination of command of the operation (participation of representatives of the emergency services)

Fire prevention in schools The general requirements are contained in the Regulations for School buildings (Schulbaurichtlinie). The main attention refers to the design of the escape routes, whereby each classroom must have two independent escape routes. This requirement is justified by the fact that the classes cannot be rescued by the equipment of fire fighters because of the number of pupils and their age. The first escape route must be lead throw floors and stairwells directly outside. The second escape route may be lead via access balcony and external staircase, if they are safe from fire risk. It is also possible that one of the two routes is leading through a hall in case that the hall is equipped with a smoke exhaust system.

Pic. 1: Scheme of fire escape routes in a school The escape route must not exceed 35 meters. Floors must be divided into sections of maximum 30 m by smoke control doors; floors with only one escape direction may not be longer than 10 meters. Spiral staircases are not allowed. The clear width of the exits must be at least 1,20 m per 200 persons. However, the clear width must fulfil the following requirements: a) Exits of classrooms and other occupied room minimum 0.9 m b) Floors of escape routes minimum 1,50 m c) Stairwells minimum 1.20 m and maximum 2,40 m The required effective width of corridors and stairwells must not be restricted by opened classroom doors. Exits to escape routes may not be wider than the stairwells. The fire resistance of structural elements, the floor and stairwell walls and ceilings (escape routes) are defined according to the building hight (F30 for building height till 7 m, otherwise F90. F60 can be allowed for building heights till 13 m). Firewalls are required at intervals of 60 m. The doors within the firewalls must conform to T90 Quality. In the escape routes T30 smoke control doors are allowed if the floor walls in distance of 2,5 m on either side of the door openings are not adjacent. Rooms with increased fire danger, such as scientific practice rooms, teaching storage rooms, school kitchens, workshops, etc. are to be taken into consideration (walls, ceilings and doors with a fire resistance). Halls On several floors ranging halls are allowed. Doors between stairwells, floors and common areas have to be fire resistant (T30), smoke controlled and self-closing. Escape routes are to be labelled. The doors of escape routes must open in escape direction in full width and without assistance. Safety lighting Safety lighting is to be installed in corridors, stairwells and windowless common or working rooms. Fire detection and alarm system Fire detection systems are necessary only in exceptional cases. For the fire and emergency alarm, a telephone number must be accessible at all times by an adequately public phone. Schools are to be equipped with an internal alarm system. The alarm signal or the announcement must be clearly distinguishable

80



from other signals and in all areas perceived. In case of a general power supply interruption, the system must continue to be operable. Water extinguishers are to be preferred in educational rooms. The grip level of the fire extinguisher must have a height of 800 1200 mm. Fire escape routes plan, fire brigade response plan and fire safety regulations are necessary. There must be an agreement between the school and the local fire department. There are special requirements for lecture halls, classrooms, forums, and sports halls, that could be used as multipurpose Halls, if they hold more than 200 visitors. Assessment of existing schools Today, for various reasons, only few new schools are built. The existing school buildings are being adapted, especially as for fire protection, according to the new regulations. The analysis of the school buildings occurs, as a rule, in close collaboration with the local fire brigade and the building control authority, and includes particularly the following questions: -

Is the maximum escape route length of 35 m observed? Are there two independent escape routes available? Are there fire doors to stairwells and corridors? Are the floors dived by smoke control doors in sections of maximum 30 m length? Can stairwells adequately be ventilated? Are there rules for an evacuation? Is there an alarm system installed? Is the transmission of emergency calls guaranteed at any time? Are adequate and appropriate fire extinguishers available? Are fire safety regulations prepared? Are there fire plans, or are these necessary?

Further information in relation to an amok situation As part of a comprehensive security plan, are determined: -

Alerting Emergency Coordination

-

Issues of responsibility in and out of school Evacuation procedures The establishment of assembly areas in and outside the school Issues related to notification of parents Coordination of the parents’ on-site support Rules of Pick-up of children

The commission of the school should also consider the aspects in case of an amok situation or another danger situation, and in what respect there are differences from the normal procedures of a fire alarm. Such situations differ fundamentally from a case of fire in a school. -

-

-

The operations control remains in the responsibility of the police. The police can work out, together with the school, a questionnaire, which contains important data for a danger situation. The evacuation is based on other principles than in the case of fire. Will the escape route pass by the offender? Can the assembly point be overlooked by the offender? Is the assembly point in his clear field of fire? The activities of fire departments are in this case more in the area of "assistance" The arrival of emergency services must occur without alarm signals because the offender would otherwise be warned. The house alarm using acoustic announcement cannot be used, because not only teachers and pupils would be informed, but also the offender. All teachers have to check the completeness of their respective classes.

References: [1] Muster-Richtlinie über bauaufsichtliche Anforderungen an Schulen, April 2009 [2] Goertz, R. (2010): Brandschutz / Amokschutz? Brandschutz & Baurecht Symposium, Frankfurt am Main [3] KFV Main-Spessart (2007): Brandschutz und Sicherheit in den Schulen.


XIII.

Prevence a připravenost na závažné havárie Ivana Bartlová

Od vydání Analýzy nebezpečí a prevence průmyslových havárií II - Analýza rizik a připravenost na průmyslové havárie došlo k podstatným změnám v legislativě, především v oblasti prevence závažných havárií. Byl vydán zákon č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií, který je aplikací novelizované směrnice Rady 96/92/EC, tzv. SEVESO II direktivy (směrnice Rady 2003/105/EC). Z tohoto důvodu je vysvětlen vývoj v legislativě pro oblast PREVENCE A PěIPRAVENOST prevence a připravenosti na závažné havárie v Evropské unii i České republice a hlavní pozornost je zaměřena na NA ZÁVAŽNÉ HAVÁRIE požadavky zákona č. 59/2006 Sb., o prevenci závažných havárií a jeho prováděcích předpisů. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPEýNOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ

IVANA BARTLOVÁ



81


Technické systémy a zlyhanie ľudského faktora v metodike ARAMIS Technical systems and the human factor failure in the ARAMIS methodology Ing. Katarína Hanzalová Ministerstvo zahraničných vecí SR Hlboká cesta 2, 833 36 Bratislava, Slovenská repubulika [email protected] Abstrakt Ak by sa teoreticky brali do úvahy len možnosti zlyhania technických systémov, výsledné riziko by sa mohlo nazvať skoro zanedbateľným. Teória však nezodpovedá praxi. V skutočnosti sú technické systémy obsluhované alebo sledované personálom, ktorý nemusí konkrétnu situáciu vyhodnotiť rovnakým spôsobom ako technické zariadenie a existujúce riziko bude narastať. Kľúčové slová Riziko, technický systém, zlyhanie ľudského faktora, ARAMIS. Abstract If it is taken into account only the probability of a technical system failure, the resulting risk could be described rather negligible. But it is theory, not practice. In fact, the technical systems are operated or monitored by personnel who needn´t to evaluate the specific situation in the same way as the technical equipment and the existing risk will be rising. Key words Risk, technical system, human factor failure, ARAMIS. Metodológia ARAMIS vznikla ako projekt 5. rámcového programu Európskej únie, ktorá bola vyvinutá predovšetkým pre priemyselnú oblasť charakterizovanou k o n k r é t n o u technológiou a slúži na posudzovanie rizík nehôd v priemysle. ARAMIS navrhol harmonizovanú metodiku hodnotenia rizík, ktorej cieľom je predovšetkým zníženie neistôt a v a r i a b i l i t y výsledkov a zahrnutie hodnotenia efektivity manažmentu rizík do analýzy. Výhodou metodiky ARAMIS je skutočnosť, že je dostatočne všeobecná na to, aby bola vhodná pre všetky podniky, nielen chemické podniky a nie je striktne obmedzená zvolenými kritériami či predurčenými hodnotami pre určenie výslednej miery rizika. Nevýhodou metodológie ARAMIS je skutočnosť, že sa len okrajovo dotýka problematiky stanovenia hraníc HCA (High Consequence Area) a HVA (High Vulnerability Area), čo je podstatné na určenie hranice 82

akceptovateľnosti v procese riadenia rizík. Ďalšou z nevýhod je zameranie sa na definovanie frekvencií nežiaducich udalostí týkajúcich sa predovšetkým strojov, zariadení, technológii a výroby t.j. len v okrajovej miere sa zaoberá frekvenciami zlyhania ľudského faktora. V prípade aplikácie metodiky na iný ako priemyselný objekt napr. zastupiteľský úrad, nie je možné využiť ani jednu z 12-tich základných kritických udalosti a ani jeden zo 16-tich typov preddefinovaných zariadení. V danej situácii je dôležitá improvizácia a pochopenie postupnosti jednotlivých krokov metodiky. Do analýzy je potrebné v každom prípade začleniť zlyhanie ľudského faktora, nakoľko medzi technickými prostriedkami, systémami a obsluhujúcim personálom existuje veľmi úzke prepojenie napr. ak technický zabezpečovací prostriedok signalizuje narušenie objektu a fyzická ochrana na signál nereaguje, tak celá bezpečnosť samotného objektu padá na zlyhaní ľudského faktora. V metodike ARAMIS po umiestnení bezpečnostných bariér dochádza k vylučovaniu tých vetiev havarijných referenčných scenárov, ktoré sú zanedbateľné z hľadiska nízkej pravdepodobnosti alebo existencie funkčnej bariéry, ktorá je schopná zamedziť rozvoju havarijného scenára (obr.1). Vylúčené vetvy predstavujú predovšetkým technické prostriedky, ktoré sú len v minimálnej miere ovplyvňované ľudským konaním alebo prestavujú malé alebo zanedbateľné riziko vzniku kritickej udalosti.

Obr. 1 Vylúčenie vetiev stromu porúch s minimálnym rizikom Na základe Rasmussenovej taxonómie ľudských chýb pri činnostiach založených na pravidlách sa pravdepodobnosť vzniku ľudskej chyby pohybuje v rozmedzí od 10-3 - 10-1. Človek používa dobre známe pravidlá, musí sa sústrediť na klasifikáciu situácie a



rozpamätať sa na naučené postupy. Na obr. 2 sú znázornené dva diagramy: a) diagram obsahuje frekvenciu zlyhania ľudského faktora v hodnote 10 - 2 spolu s frekvenciami zlyhania technického zabezpečovacieho prostriedku s hodnotou 10 - 3, b) diagram neobsahuje frekvenciu zlyhania ľudského faktora. Z porovnania oboch diagramov je viditeľné, že výsledná frekvencia kritickej udalosti so zahrnutím frekvencie zlyhania ľudského faktora je v porovnaní s frekvenciou kritickej udalosti druhého diagramu vyššia t. j. spoľahlivosť ľudského činiteľa hrá veľmi dôležitú úlohu pri analýze rizík a jeho prítomnosť negatívne ovplyvňuje výsledné riziko vzniku mimoriadnej udalosti. Rozdiel medzi výslednými frekvenciami kritickej udalosti v oboch prípadoch môže pri rovnakej triede závažnosti následkov spôsobiť, že nebude vybraný závažný havarijný scenár v matici rizík, keďže bude spadať do oblasti prijateľného rizika. Je nutné poznamenať, že matica rizík v tejto fáze metodológie nerozhoduje o prijateľnosti rizík, ale iba vyberá najrizikovejšie havarijné scenáre, ktoré sú ďalej modelované pre účely stanovenia závažnosti. Všeobecne sa odhaduje, že príčinou asi 30 % mimoriadnych udalostí, ku ktorých prichádza v priemyselných prevádzkach, je zlyhanie ľudského faktora. Niektoré zdroje uvádzajú, že uvedená hodnota dosahuje až 50 % a v jadrovej energetike sa podľa niektorých analýz pohybuje dokonca až okolo 90 %. Z toho dôvodu je hodnotenie spoľahlivosti človeka resp. jeho chybovosti veľmi potrebný, zložitý a nepredvídateľný proces, ktorý vyžaduje dokonalú znalosť systému, t.j. objektov, zariadení, identifikáciu rizík, pracovných profesií a najmä vlastností jednotlivcov (pracovníkov). Všeobecne je chyba obsluhy definovaná ako chyba v jednaní zamestnanca, ktorý neúmyselne, omylom alebo opomenutím privedie zariadenie do abnormálneho stavu. Je dôležité si uvedomiť, že zlyhanie ľudského faktora zahŕňa aj iné činnosti ako napr. krádež, podvod, teroristický útok, záškodníctvo, spolupráca s vonkajším narušiteľom, poskytnutie informácií tretej strane a pod., ktoré predstavujú rovnako veľké riziko ohrozenia ako chyby spôsobené obslužným personálom. a)

b)

Obr. 2 Výsledná frekvencia kritickej udalosti Na základe uvedených poznatkov by mala každá analýza dôkladne analyzovať všetky aspekty ľudského faktora a na základe výsledkov príslušných analýz vykonávať preventívne opatrenia za súčasnej reflexie na skutočnosť, že bezpečnosť systému je daná predovšetkým spoľahlivosťou ľudského činiteľa. Preventívne opatrenia by mali klásť dôraz na: a) fyzický a duševný stav človeka, b) kvalitné pracovné prostredie a podmienky, c) pôsobenie sociálnych a vonkajších faktorov, d) vplyv ľudského faktora na vzniknutú mimoriadnu udalosť. Záver Ľudia sú najzložitejšou a zároveň najslabšou časťou systému a ich správanie je z hľadiska mnohých aspektov nepredvídateľné. Zlyhanie ľudského faktora môže spôsobiť kolaps celého systému a z toho dôvodu je spoľahlivosť ľudského faktora neoddeliteľnou súčasťou hodnotenia rizík. So samotným pojmom „ľudský faktor“ Ostrava 8. - 9. září 2010

sa stretávame čoraz častejšie, ale do dnešnej doby nebol spoľahlivo a jednoznačne definovaný. Metódy hodnotenia spoľahlivosti ľudského faktora sa vo väčšej miere využívajú v bezpečnostne významných odvetviach ako je letecký priemysel, kozmonautika, jadrová energetika a ďalšie rizikové prevádzky aj napriek možnosti jeho využitia aj v iných odvetviach. Samotná metodika ARAMIS neberie do úvahy vetvy stromu porúch predstavujúce malé až zanedbateľné riziko, preto je nevyhnutné si uvedomiť vplyv ľudského faktora na jednotlivé prvky systému a ich vzájomné pôsobenie. Bez interakcie konkrétnych častí systému a obslužného personálu by systém ako celok jednoducho nefungoval. V súvislosti s dôkladnou analýzou aspektov ľudského faktora je dôležité zbytočne nevyčleňovať tie riziká a hrozby, ktoré predstavujú len minimálne riziko, keďže k mimoriadnym situáciám prichádza aj pri nečakanej a nežiaducej zámernej interakcii “tretích strán“ ako zdroja vonkajších rizík. Zoznam použitej literatúry [1] ARAMIS - Accidental Risk Assessment Methodology for IndustrieS in the framework of the SEVESO II directive. User Guide: 2004. [cit. 06-06-2010]. Dostupné na internete <:http:// aramis.jrc.it/index.html . >. [2] Bernatík, A.: Prevence závažných priemyselných havárií II. Ostrava: Technická univerzita, 2006, s.48-84. ISBN: 8089145-00-0. [3] Kandráč, J.: Možnosti aplikácie postupov metodiky ARAMIS pri aktualizácii bezpečnostnej dokumentácie podnikov. Bratislava: ADAPT, 2008, 11 s. [4] Nevrlý, V.: Shrnutí a aplikace metodologie ARAMIS jako harmonizovaného přístupu k hodnocení rizik závažných havárií v zemích EÚ. [cit. 06-06-2010]. Dostupné na internete <:http://aramis.jrc.it/index.html . >. [5] Oravec, M.: Hranice akceptovateľnosti pri posudzovaní rizík. In: SLOVGAS, 2008, č. 5, s. 22-23. [6] Sinay, J. a kol.: Metódy posudzovania rizík. Košice: Technická univerzita, 2001, s.2-4. ISBN: 80-7099-543-2 [7] KOTEK, L., VOHRALÍKOVÁ, M.: Jak zvyšovat spolehlivost lidské obsluhy. In: AUTOMA, 2008, č. 5, str. 26-28. [8] Výzkumný ústav bezpečnosti práce. Hodnocení spolehlivosti lidského činitele v procesním průmyslu. [cit. 06-062010]. Dostupné na internete <:http:// osha.europa.eu/fop/czech-republic/cs/ publications/files/hodnoceni_ces.pdf. > [9] STN 61511-3: 2005, Funkčná bezpečnosť - Bezpečnostné riadiace systémy spojitých technologických procesov Časť 3: Návod na určenie požadovanej úrovne komplexnej bezpečnosti. [10] BOGDANOVSKÁ, G.: Spoľahlivosť ľudského faktora v rámci systému manažérstva BOZP. [cit. 06-06-2010]. Dostupné na internete <:http://www.securityrevue.com/article/2007/12/ spolahlivost-ludskeho-faktora-v-ramci-systemu-manazerstvabozp/. >. [11] SKŘEHOT, P.: Posuzování vlivu lidského činitele na bezpečnost provozu technologií. [cit. 06-06-2010]. Dostupné na internete: http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=1692. >. [12] SINAY, J. a kol.: Metódy posudzovania rizík. Košice: Technická univerzita, 2001, s.2-4. ISBN: 80-7099-543-2.

83


Nové pohledy na navrhování a montáž systémů EPS New views of FDA system design and installation Ing. Zdeněk Hošek Ministerstvo vnitra - generální ředitelství Hasičského záchranného sboru ČR Kloknerova 26, 148 01 Praha 414 [email protected] Abstrakt Systémy elektrické požární signalizace představují významnou část prvků aktivní požární ochrany. Jedná se o soubor moderních sofistikovaných technologií, tvořících skupinu vyhrazených požárně bezpečnostních zařízení. Tyto systémy mají významný podíl na ochraně majetku, osob i zvířat před požáry. Zajišťují včasnou detekci a lokalizaci požáru a následně pak předání poplachové informace složkám zajišťujícím protipožární zásah. Přednáška se zabývá novými pohledy na navrhování a montáž těchto požárně bezpečnostních zařízení v návaznosti na současnou evropskou praxi a probíhající změny českých technických norem v této oblasti. Klíčová slova Elektrická požární signalizace, ústředny elektrické požární signalizace, sirény, hlásiče požáru, samostatný napájecí zdroj, požárně bezpečnostní zařízení, ovládaná a doplňující zařízení, navrhování zařízení elektrické požární signalizace. Abstract

Vznik, rozvoj a šíření požáru v objektech závisí na mnoha činitelích. Intenzita a rozvoj případného požáru nezávisí pouze na charakteru a rozložení zabudovaných a v interiéru staveb použitých hořlavých látek (požární zatížení), ale také na přístupu vzduchu, vlastnostech nosných a dělicích konstrukcí, systémů požárně bezpečnostních zařízení a účinnosti celého systému požární ochrany. Reakce vnitřních povrchových úprav (povrchy stěn, podhledů a podlahové krytiny) na oheň může ovlivnit rychlost rozvoje ohně a kouře, a proto jsou v předpisové základně specifikovány přesné požadavky na jejich užitné vlastnosti. Požární bezpečnost stavby lze však pozitivně ovlivnit aplikací příslušných prvků aktivní požární ochrany. Jedná se především o instalaci vyhrazených druhů požárně bezpečnostních zařízení, jimiž lze zajistit včasnou detekci nebo automatické potlačení požáru. Jedním z nejspolehlivějších základních prvků aktivní požární ochrany je elektrická požární signalizace (dále jen „EPS“), která spolu se zařízením dálkového přenosu, zařízením pro detekci hořlavých plynů a par, stabilním a polostabilním hasicím zařízením, automatickým protivýbuchovým zařízeními, zařízením pro odvod kouře a tepla a požárními klapkami tvoří skupinu tzv. vyhrazených požárně bezpečnostních zařízení. EPS zajišťuje automaticky nebo prostřednictvím osob včasnou a rychlou detekci, identifikaci a lokalizaci vzniku ohniska požáru, a to včetně vyhodnocení situace a vyhlášení požárního poplachu. Hlavní úlohou systémů EPS je především minimalizace doby volného rozvoje požáru. Tuto funkci realizuje soubor hlásičů požáru zapojených v hlásicích linkách, ústředna EPS a další doplňující nebo ovládaná zařízení, včetně akustické a optické signalizace. Nasazením systému EPS je tak možné zabránit vzniku velkých materiálních ztrát a v horších případech i ztrátám na lidských životech a zdraví.

Fire detection and alarm systems represent a significant part of elements of active fire protection. It is the case of a set of advanced sophisticated technologies that form a group of reserved fire-safety devices. These systems contribute significantly to the protection of property, persons and animals against fires. They provide timely fire detection and localization, and subsequently then transmission of alarm information to units ensuring fire fighting intervention. The paper deals with new views of the design and installation of these fire safety devices in connection with present-day European practice and ongoing changes in Czech technical standards in this area.

• požadavků právních předpisů,

Key words

• normativních požadavků,

Fire detection and alarm system, fire control panels, sounders, fire detector, independent power supply, fire-safety equipment, remote-controlled and supplemented devices, design of FDA equipment.

• technických návodů či předpisů výrobců systémů EPS,

1. Úvod Současná doba se vyznačuje velmi intenzivním rozvojem veškerých průmyslových odvětví včetně dopravy. Zejména pak oblast stavebnictví zaznamenává stále prudký rozvoj. V důsledku zavádění nových druhů stavebních materiálů, konstrukčních prvků a technologií však vzrůstá i riziko vzniku požárů. Nezastupitelnou roli v boji proti požárům sehrává požární prevence. Neustále vzrůstá význam požárního inženýrství zejména v oblasti požární bezpečnosti staveb. Požární bezpečnost staveb zahrnuje technické požadavky na dispoziční řešení a vnitřní uspořádání budov, na užitné vlastnosti nosných konstrukcí, stavebních výrobků, technických zařízení a požárně bezpečnostních zařízení v podmínkách požáru. Požadavky na požární bezpečnost staveb tvoří velmi důležitou součást veškerých předpisů pro stavební objekty jak České republice, tak v členských státech EU.

84

2. Zásady pro navrhování zařízení EPS Smyslem projektové činnosti při navrhování systému EPS je dosažení maximálního využití technických možností tohoto požárně bezpečnostního zařízení za minimálních ekonomických nákladů, a to při současném dodržení

s přihlédnutím k legitimním požadavkům investora. Navrhování systémů EPS je v podrobnostech upraveno ustanovením § 5 vyhlášky č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci) takto: • při navrhování EPS se postupuje podle normativních požadavků neexistují-li, pak podle projekčních předpisů výrobců a dovozců těchto zařízení, • návrhy zařízení EPS jsou nedílnou součástí projektové dokumentace stavby - požárně bezpečnostního řešení (PBŘ § 41 vyhlášky 246/2001 Sb.), • projektování vyhrazených druhů požárně bezpečnostních zařízení (PBZ) je vybranou činností ve výstavbě, která může být vykonávána pouze prostřednictvím osoby způsobilé pro tyto činnosti - projektanta [§ 158 a § 159 zákona č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů, § 12, § 18 a § 19 zákona č. 360/1992 Sb., o výkonu povolání autorizovaných architektů a o výkonu povolání autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě, ve znění pozdějších předpisů],



U dvou a více vzájemně se ovlivňujících druhů PBZ musí projekt řešit jejich základní funkce a priority. Koordinaci při zpracování projektové dokumentace v takovém případě zabezpečuje zpracovatel požárně bezpečnostního řešení - projektant. 3. Předpisy pro navrhování systémů EPS Při navrhování systémů EPS je vždy nutné vycházet z právních předpisů a technických norem. Zřetel se přitom klade na především na požadavky právních předpisů a na technické podmínky vyplývající z českých technických norem a návodů výrobců, na které se tyto právní předpisy odvolávají. Jedná se zejména o: • zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů, • vyhlášku č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci), • vyhlášku č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb,

a) způsob a důvod vybavení stavby EPS, určení druhu EPS, popřípadě vzájemných vazeb na ovládaná a doplňující zařízení, b) vymezení chráněných prostor, c) určení technických a funkčních požadavků na provedení systému EPS, včetně náhradních zdrojů pro zajištění provozuschopnosti systému, d) stanovení druhů a způsobu rozmístění jednotlivých komponent systému EPS, umístění řídicích, ovládacích, informačních, signalizačních a jisticích prvků, trasa, způsob ochrany elektrických, sdělovacích a dalších vedení, zajištění náhradních zdrojů apod., e) výpočtovou část, f) stanovení podrobných požadavků na provedení montáže, instalaci a uvedení systému EPS do provozu, Projekt EPS vychází z požárně bezpečnostního řešení stavby a zahrnuje následující kroky:

• zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů,

Prvním krokem je koncepční stanovení rozsahu a způsobu pokrytí posuzovaného objektu systémem EPS. Jedná se o posouzení podmínek pro správnou konfiguraci systému EPS, a to zejména:

• vyhlášku č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby,

a) zda část nebo celý objekt bude střežen,

• vyhlášku č. 26/1999 Sb. hl. m. Prahy, o obecných technických požadavcích na výstavbu v hlavním městě Praze, ve znění pozdějších předpisů

b) v jakém režimu bude systém EPS provozován (trvalá obsluha nebo dálkový přenos),

• vyhlášku č. 499/2006 Sb., o dokumentaci staveb,

c) způsob vyhlášení požárního poplachu a následný postup evakuace osob a likvidace požáru,

• ČSN 34 2710 - Předpisy pro zařízení elektrické požární signalizace v návaznosti na soubor norem řady ČSN EN 54-xx a ČSN EN 13501-1 a 2 (norma je v současné době v revizi),

d) určení vhodného certifikovaného (schváleného) typu systému EPS, který bude instalován,

• ČSN 73 0875 - Požární bezpečnost staveb. Navrhování elektrické požární signalizace (norma je v současné době v revizi),

e) požadavky na součinnost systému s ostatními požárně bezpečnostními zařízeními. Druhým krokem je návrh systému EPS, který zahrnuje:

• ČSN 73 0810 - Požární bezpečnost staveb. Společné požadavky a soubor projektových norem řady ČSN 73 08xx v závislosti na druhu stavby nebo účelu užívání daného prostoru,

a) výběr vhodného certifikovaného (schváleného) typu hlásičů požáru a jejich dispoziční umístění v objektu,

• ČSN 65 0201 - Hořlavé kapaliny – Prostory pro výrobu, skladování a manipulaci,

c) opatření pro ovládání systému a pro zobrazení jeho indikací,

• ČSN 33 2000-3 - Elektrotechnické předpisy. Elektrická zařízení. Část 3: Stanovení základních charakteristika ČSN 33 2000-5-51 - Elektrotechnické předpisy - Elektrická zařízení - Část 5: Výběr a stavba elektrických zařízení - Kapitola 51: Všeobecné předpisy, • ČSN EN 60529 Stupně ochrany krytem (krytí - IP kód), • ČSN ISO 3864-1 Grafické značky - Bezpečnostní barvy a bezpečnostní značky - Část 1: Zásady navrhování bezpečnostních značek na pracovištích a ve veřejných prostorech 4. Projektová dokumentace stavby

b) rozdělení objektu na detekční anebo poplachové úseky, d) opatření pro audio a optické poplachové indikátory a naváděcí únikové systémy, e) stanovení algoritmů pro automatické řízení či ovládání zařízení připojených na ústřednu EPS (na základě výstupu z prvního kroku), f) možnosti napájení. Třetím krokem je stanovení podrobných požadavků na montáž a propojení jednotlivých komponentů systému EPS (projekt pro provádění stavby).

Projektovou dokumentaci lze z hlediska platné právní úpravy (§ 158 odst. 2 zákona č. 183/2006 Sb.) rozdělit podle účelu na následující druhy:

Čtvrtým krokem je uvedení systému do provozu a ověření správné funkce (provedení funkčních či koordinačních funkčních zkoušek) před předáním do užívání.

1) Projektová dokumentace pro vydání stavebního povolení,

4.2 Skladba projektové dokumentace pro provádění systému EPS

2) Projektová dokumentace pro provádění stavby, 3) Projektová dokumentace pro ohlášení stavby, 4) Projektová dokumentace pro nezbytné úpravy. Podrobnosti o formálních a věcných náležitostech shora uvedených druhů projektové dokumentace stanoví vyhláška č. 499/2006 Sb., o dokumentaci staveb. Formální a obsahové náležitosti požárně bezpečnostního řešení jsou v podrobnostech vymezeny ustanovením § 41 vyhlášky č. 246/2001 Sb. 4.1 Projekt systému EPS Projekt systému EPS obsahuje podrobnosti potřebné pro posouzení požadavků na zabezpečení stavby EPS, stanovení podmínek a určení způsobu umístění a zabudování komponentů systému EPS do stavby. Projekt vždy obsahuje: Ostrava 8. - 9. září 2010

Projektová dokumentace pro provádění stavby se obvykle skládá ze třech částí, a to z technické zprávy, výkresové části na výpočtové části. Technická zpráva Technická zpráva obsahuje: a) seznam podkladů použitých pro zpracování (územní rozhodnutí anebo souhlas, stavební povolení - bylo-li vydáno, projektová dokumentace stavby - požárně bezpečnostní řešení, stavební výkresy, protokoly o stanovení prostředí, seznam použitých právních předpisů, technických norem, normativních dokumentů, apod.) b) účel, popis, umístění a dispoziční řešení stavby a jejích objektů,

85


c) předmět projektu - důvod a způsob vybavení stavby zařízením EPS, d) vymezení chráněných prostor - rozdělení stavby a objektů do detekčních a poplachových úseků, a to jak v závislosti na členění do požárních úseků (vertikálním i horizontálním), tak v závislosti na účelu a funkci stavby, e) popis technického řešení systému EPS - typ a druh EPS (jednostupňová, dvoustupňová, konvenční, adresovatelná, analogová), umístění ústředny EPS, způsob jejího napájení, stanovení druhů a způsobu rozmístění jednotlivých komponentů, umístění řídících, ovládacích, informačních, signalizačních a jistících prvků, popis signalizace požáru všeobecně (režim den, režim noc, stanovení časů t1 a t2), návaznost na další ovládaná nebo doplňující zařízení a na požární nebo evakuační výtahy (návaznost by měla být určena v požárně bezpečnostním řešení stavby, tyto obecné požadavky by měly být v podrobnostech technicky řešeny v projektu EPS), f) určení druhu, typu, počtu a rozmístění hlásičů požáru, popřípadě dalších prvků hlásicí linky a jejich zapojení do hlásící linky, nebo přiřazení příslušné skupině u hlásičů s adresací. Jedná se o přesné zanesení pozic hlásičů do půdorysných výkresů s očíslováním, vyznačení blokového schématu zapojení těchto hlásičů a dalších komponentů do hlásících linek a určení druhů hlásičů (kouřové tepelné, manuální atd.), g) provedení a umístění prvků akustické a optické signalizace, případně návaznost na nouzové, poplachové nebo panikové osvětlení, h) způsob kontroly, údržby a přístupu k hlásičům a dalším poplachovým zařízením při pravidelných revizích a zkouškách, při servisních opravách a stanovení způsob údržby ve specifických podmínkách (vysoká prašnost, agresivita prostředí…). V nutných případech stanoví projektant kratší lhůty pro čistění hlásičů. Zde se jedná také o určení krytí IP komponentů, případně jeho vybavení hlásiče patřičnými doplňky a pomůckami, i) trasa, způsob provedení a ochrany elektrických, sdělovacích a dalších vedení, zajištění náhradních zdrojů, počítačová nadstavba, napájení ústředny EPS - síťové napájení ústředny EPS musí být zajištěno ze samotně jištěného požárního rozváděče (příslušné svorky označit EPS), který není zapojen v závislosti na hlavním rozváděči objektu (CENTRAL STOP, TOTAL STOP), j) stanovení požadavků na ovládání dalších požárně bezpečnostních či technických zařízení v objektu, případně na dálkový přenos informací z ústředny EPS (je nutné stanovit jaká zařízení budou ovládána zařízením EPS. Mezi nejčastěji využívané funkce EPS patří vypínání vzduchotechniky, ovládání požárních ventilátorů a zařízení pro odvod kouře a tepla. Dále se jedná o ovládání dojezdu výtahů, odblokování požárních uzávěrů, uzavření požárních předělů atd.), k) určení požadavků na osoby pověřené montáží, údržbou a opravami EPS. Výkresová část Výkresy se dokládají v souladu s právními předpisy vydanými k provedení zákona o požární ochraně, a to v následující skladbě: • situační výkres v měřítku 1:500 - na výkrese jsou zachyceny hlavní části navrhovaného systému EPS (ústředny, hlásicí linky, automatické a tlačítkové hlásiče požáru, signální panely atd.) a venkovní rozvody, propojující zařízení EPS v jednotlivých částech stavby, • půdorysy a řezy jednotlivých budov a jednotlivých podlaží v měřítku 1:100, jsou zde zakresleny polohy jednotlivých zařízení a komponentů systému EPS včetně kabelových rozvodů a napájení z dalšího nezávislého zdroje elektrické energie, • blokové schéma připojení všech zařízení k ústředně EPS včetně popisů propojovacích vodičů a požárních rozvodů v rámci M a R, 86

• umístění ústředny EPS s ohledem na dostatečný prostor pro výměnu vzduchu k zajištění chlazení ústředny a k zajištění přístupu při montáži a opravách ústředny EPS a pro montáž elektrického a datového vedení, • detaily umístění a upevnění jednotlivých druhů hlásičů požáru, • legenda - použité symboly, značky. Výpočtová část Zpracovává se v potřebném rozsahu a v kontrolovatelné formě. Výpočty jsou součástí projektové dokumentace a připojují se jako doklady ve dvou vyhotoveních. 5. Vybavení prostor systémy EPS Pokud zvláštní právní předpisy a jiné technické specifikace nestanoví jinak, vybavují se systémem EPS následující prostory: a) stavby, u nichž nutnost střežení EPS vyplývá z požadavků ČSN 73 0875, b) stavby o výšce nad 45 m, kromě budov pro bydlení OB2 podle ČSN 73 0833 (ČSN 73 0802), c) stavby ubytovacích zařízení s lůžkovou kapacitou větší než 100 osob (čl. 53 odst. 15 vyhlášky č. 26/1998 Sb. hl. m. Prahy, o obecných technických požadavcích na výstavbu v hlavním městě Praze, ve znění pozdějších předpisů), d) stavby o výšce nad 22,5 m, pokud se ve výškové poloze nad 22,5 m nachází více než 300 osob podle ČSN 73 0818 (ČSN 73 0802), e) stavby ubytovacích zařízení s více než dvěma nadzemními podlažími a s počtem osob vyšším než 30 podle ČSN 73 0818 (ČSN 73 0833), f) budovy zdravotnických zařízení a sociální péče (ČSN 73 0835) 1. ambulantní zařízení AZ2, pokud počet evakuovaných osob E > 100; 2. lůžkové jednotky LZ pokud je v nich více než 50 lůžek pro dospělé pacienty nebo 30 lůžek pro děti (případně 30 lůžek při současném výskytu dětí i dospělých); 3. v domech s pečovatelskou službou, ve kterých je více než 50 osob; 4. v ústavech sociální péče, ve kterých je více jak 50 lůžek, g) stavby s vnitřním shromažďovacím prostorem (ČSN 73 0831) 1. každý požární úsek s vnitřním shromažďovacím prostorem, kromě prostorů bez požárního rizika a prostorů, kde včasné zjištění požáru je zajištěno jiným vhodným způsobem (např. jednotka požární ochrany v areálu posuzované stavby a má stálý dohled po celou dobu trvání požárního rizika); 2. všechny prostory včetně prostorů bez požárního rizika, s více než dvěma vnitřními shromažďovacími prostory, které mají společné únikové cesty s vnitřním shromažďovacím prostorem, h) stavby garáží podle přílohy I ČSN 73 0804 1. kde se počítá se součinitelem Δc1; 2. kde je činnost jiných požárně bezpečnostních zařízení či opatření závislá na včasném zjištění požáru elektrickou požární signalizací; 3. kde je vedle sebe garážováno více než 5 vozidel skupiny 2 či 3 (nebo obou skupin); 4. které se nacházejí jako vestavěné hromadné garáže vozidel skupiny 1 ve více než jednom podzemním podlaží; i) stavby pro výrobu a skladování (ČSN 65 0201) 1. prostory, kde se vyskytují hořlavé kapaliny I. a II. třídy nebezpečnosti v množství větším než 5 m3 v jednom požárním úseku; 2. uzavírací armatury na potrubních rozvodech hořlavých kapalin podle C.2.7 ČSN 65 0201; Ostrava 8. - 9. září 2010


3. velkoobjemové skladovací nádrže hořlavých kapalin podle viz C.1.1 ČSN 65 0201;

os

součinitel ohrožení osob podle čl. 21 (nabývá hodnot 0,9 ÷ 4,6);

4. ve výrobních prostorech pro automatické nanášení nátěrových hmot (viz ČSN EN 50176), zařazených do 7. skupiny výrob a provozů, které jsou přímo určeny pro povrchovou úpravu výrobků (popř. musí být instalováno jiné funkčně ekvivalentní zařízení odpovídající dané technologii výroby jako jsou detektory hořlavých par, protivýbuchové požární systémy v zařízení pro nanášení nátěrových hmot apod.),

oh

součinitel ohrožení hodnot podle čl. 22. Posuzuje se podle charakteru následných škod (nahraditelné, nenahraditelné), hodnoty obsahu požárního úseku (do 5 mil. Kč, 5 ÷ 20 mil. Kč a nad 20 mil. Kč) - (nabývá hodnot 0,6 ÷ 2);

ov

součinitel provozních vlivů podle čl. 23 - školství, osvěta, kultura, zdravotnictví, tělesná výchova a sport, obchody, veřejné stravování, ubytování, služby, byty, garáže, doprava, dílny pro údržbu, průmyslové provozy, hygienické prostory, spoje, servisy a opravy motorových vozidel, čerpací stanice pohonných hmot (nabývá hodnot 0,3 ÷ 1,8).

j) objekty spojů a poštovních provozů podle ČSN 73 0843 1. sály automatických telefonních ústředen s kapacitou nad 5 000 přípojek nebo s digitální technologií s kapacitou nad 2 000 přípojek včetně místnosti hlavního rozvodu, popř. ovládací místnosti; 2. kabelové prostory; 3. kabelovny včetně tlakové ochrany kabelů; 4. provozy, které přijímají nebo dodávají zásilky s užitkovou plochou nad 500 m2; 5. provozy, které přepravují zásilky silničními, železničními nebo leteckými přepravními kursy; k) sklady s provozy skupiny III až VII podle ČSN 73 0845 1. požární úseky skladů s půdorysnou plochou větší než 150 m2 v podzemních podlažích; 2. požární úseky skladů s půdorysnou plochou větší než 300 m2 v podzemních podlažích, které mají nad tímto podzemním podlažím nejvýše jedno nadzemní podlaží; 3. požární úseky skladů s půdorysnou plochou větší než 300 m2 v nadzemních podlažích u vícepodlažních objektů; 4. požární úseky skladů s půdorysnou plochou větší než 600 m v jednopodlažním objektu, který slouží současně jiným účelům; 2

5. požární úseky skladů s půdorysnou plochou větší než 1 000 m2 u jednopodlažního objektu sloužícího (kromě doprovodných provozů) pouze skladování, Vzhledem k tomu, že systémy EPS patří do skupiny tzv. stanovených výrobků určených k zabudování do stavby, musí být u nich před jejich uvedením na trh provedeno posouzení shody v souladu s nařízením vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky, ve znění pozdějších předpisů (u systému EPS složeného z komponentů typu 2) anebo s nařízením vlády č. 190/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na stavební výrobky označované CE, ve znění pozdějších předpisů (u komponentů EPS pokrytých harmonizovanou evropskou technickou specifikací – složených z komponentů typu 1). Navrhovat a instalovat lze vždy pouze schválené systémy EPS. 6. Koncept návrhu na instalaci systému EPS Požadavek na instalaci systému EPS v objektu vyplývá z požárně bezpečnostního řešení stavby (§ 41 vyhlášky č. 246/2001 Sb.), které je oprávněn zpracovat výhradně autorizovaný inženýr (projektant), podle předpisů a norem uvedených v kapitole 7a8 Podle ČSN 73 0875 se nutnost střežení požárního úseku systémem EPS určí hodnotou N (bezrozměrné číslo) podle vztahu:

N   j · an  os · oh · ov kde j

je součinitel charakteru posuzovaného prostoru podle čl. 20 (nabývá hodnot 1,2 ÷ 4,4);

an

součinitel a pro nahodilé požární zatížení podle ČSN 73 0802 (nabývá hodnot 0,6 ÷ 1,25);


Povinnost instalace EPS závisí na hodnotě N takto: N<3

EPS nemusí být instalována,

3,5 > N ≥ 3

doporučuje se, aby EPS byla instalována,

N ≥ 3,5 EPS

musí být instalována (většinou u nových staveb nebo při změnách užívání objektů či stavebních rekonstrukcích).

V současné době se shora uvedený postup reviduje a povinnost instalace EPS bude vymezena explicitně v rámci probíhající revize ČSN 73 0875. Nevznikne-li podle shora uvedených předpisů a technických norem povinnost instalovat zařízení EPS, vychází se z požadavku stavebníka (uživatele), který může určit prostory nebo části stavby, které chce mít zabezpečeny systémem EPS (většinou u stávajících objektů). EPS je v mnoha případech instalována jako tzv. nadstandardní (nepovinné) vybavení objektu. Pro vytvoření projektu musí mít projektant k dispozici potřebné podklady. Z hlediska požární ochrany musí podklady pro zpracování návrhu EPS řešit následující otázky k zabezpečení daného objektu nebo technologického zařízení: • protokol o druhu prostředí v dotčených prostorech, • členění objektu do požárních úseků a požadovaný rozsah ochrany konkrétních prostor či částí stavby systémem EPS (úplná ochrana, úseková ochrana, lokální ochrana, zvýšená lokální ochrana, ochrana zařízení, ochrana únikových cest, manuální ochrana), • požadavky na ovládání dalších technických a požárně bezpečnostních zařízení v objektu bránících rozšíření požáru, umožňujících bezpečnou evakuaci nebo zajišťujících hašení požáru, • návaznost EPS na další protipožární opatření, včetně způsobu vyhlášení požárního poplachu, • umístění ústředny EPS, případně paralelní signalizace na signálních panelech, podle stanoviště trvalé obsluhy - dislokace ohlašovny požárů, případně zajištění přenosu signálů z ústředny EPS prostřednictvím zařízení dálkového přenosu na vzdálené dozorové stanoviště (v případě nadstandardní instalace) nebo na pult centralizované ochrany HZS kraje (musí být předem projednáno a smluvně sjednáno s místně příslušným HZS kraje). Dále jsou zapotřebí výkresové podklady: • situační výkres objektu (areálu, části stavby atd.) nebo celkový výkres v měřítku, ze kterého je patrné rozmístění objektů, které mají být chráněny zařízením EPS, umístění ohlašovny požárů (ústředny EPS v místě trvalé obsluhy) a případně umístění paralelních signálních panelů. V situačním výkresu musí být zakresleny zejména venkovní rozvody propojující zařízení EPS v jednotlivých částech či objektech stavby, • stavební výkresy jednotlivých budov a jednotlivých podlaží (půdorysy a řezy) v měřítku, ze kterých budou patrné polohy jednotlivých zařízení včetně kabelových rozvodů; ze stavebních výkresů je nutné mít možnost určit tvar a členění stropů a umístění technologických zařízení (zejména vzduchotechniky) v prostorech, kde mají být navrženy hlásiče požáru, 87


• případně výkresy elektroinstalace, technologie apod. (výkresy silnoproudých rozvodů kvůli souběhům tras vedení, výkresy slaboproudých rozvodů - koordinace tras). EPS musí být navržena tak, aby: • byla funkčně účelná, hospodárná a úměrná nákladům na požární ochranu ve vztahu ke chráněným hodnotám a pravděpodobnosti vzniku požáru,

IP12XY kde IP je písmenné označení pro stupeň ochrany (International Protection = mezinárodní ochrana). 1

první charakteristická číslice. Řeší stupeň ochrany před dotykem nebezpečných částí a stupeň ochrany před vniknutím cizích pevných těles. Může nabývat hodnot od 0 do 6 nebo X, které znamená, že se uvedení charakteristické číslice nevyžaduje.

2

druhá charakteristická číslice. Řeší stupeň ochrany proti vniknutí vody. Může nabývat hodnot od 0 do 8 nebo X, které znamená, že se uvedení charakteristické číslice nevyžaduje.

X

přídavná písmena (nepovinná) vyjadřující, zda je stupeň ochrany osob před dotykem nebezpečných částí vyšší než ochrana, kterou udává první charakteristická číslice. Uvádí se také v případě, kdy je první charakteristická číslice nahrazena písmenem X. Může nabývat hodnot A až D.

Y

doplňková písmena (nepovinná). V předmětové normě výrobku může být udána doplňková informace o vhodnosti použití, vyjádřená písmeny H, M, S nebo W.

• bylo zajištěno co nejrovnoměrnější účinné střežení kteréhokoliv místa v požárním úseku, • umístění jednotlivých prvků vylučovalo snížení jejich provozní spolehlivosti, • byla vyloučená nežádoucí funkce hlásiče (planý poplach), • byl zajištěn přístup k hlásičům pro jejich údržbu a demontáž, • elektrické zařízení bylo provedeno dle příslušných právních předpisů, normativních požadavků a návodů výrobců. Projektová dokumentace EPS musí být předložena ke stanovisku dotčenému orgánu na úseku požární ochrany - místně příslušnému HZS (dle ustanovení § 31 odst. 1 písm. b zákona č. 133/1985 Sb. o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů). 6.1 Návrh typu a umístění ústředny EPS Hlavním ukazatelem pro volbu správného typu ústředny je: • typ střeženého objektu (stavby) a jeho rozdělení na detekční a poplachové úseky(zóny), • požárně bezpečnostní řešení (projektová dokumentace požární ochrany zpravidla stanoví systém EPS), • počet a typ připojených hlásičů, • počet ovládaných a doplňujících zařízení. Ústředny EPS musí být umístěny v požárním úseku, jehož součinitel an (ČSN 73 0802) je menší než 1,1. U jednostupňové EPS musí být ústředny umístěny v místě s trvalou obsluhou (v ohlašovně požárů). Pokud to není možné, musí být zajištěn dálkový přenos informace na jiné místo s trvalou obsluhou. U vícestupňové EPS musí být hlavní ústředna umístěna v ohlašovně požáru. Ústředny musí být konstruovány a certifikovány dle ČSN EN 54-2 a ČSN EN 54-4. Ústředna EPS musí z hlediska elektrické bezpečnosti krytím vyhovovat danému prostředí. Není vhodné umísťovat ústředny na místa trvale exponovaná slunečním zářením (z důvodu čitelnosti displeje a dalších signalizačních prvků LED). Při umístění ústředny EPS je potřeba vzít v úvahu, že s rostoucí provozní teplotou klesá spolehlivost zařízení (topení apod.). Na místech volně přístupných z volného prostranství nebo z chráněné únikové cesty musí být ústředny zajištěny proti zneužití. 6.2 Návrh na umístění hlásičů požáru Při volbě vhodných druhů a typů hlásičů požárů se vychází z charakteru hořlavých látek či nebezpečných jevů vyskytujících se ve střeženém prostoru. Dále se musí brát v úvahu také charakter prostředí střeženého prostoru (prašnost, chemická agresivita prostředí atd.) a technologií. Z těchto charakteristik vyplývá nasazení vhodného typu hlásiče požáru a jeho umístění ve střeženém prostoru. Při návrhu umístění a počtu hlásičů požáru se posuzuje každý prostor samostatně. Normou ČSN 33 2000-5-51 Elektrotechnické předpisy - Elektrická zařízení - Část 5: Výběr a stavba elektrických zařízení - Kapitola 51: Všeobecné předpisy jsou vymezena opatření k ochraně z hlediska bezpečnosti, a to v souvislosti s požadavky na řádnou funkci pro určené užití v elektrické instalaci a s požadavky na přiměřenou odolnost proti předpokládaným vnějším vlivům. Volba provedení krytí hlásičů pro dané prostředí se provádí podle ČSN EN 60529 Stupně ochrany krytem (krytí - IP kód). Udává se pomocí IP kódu ve tvaru: 88

Vzdálenosti a umístění hlásičů se stanoví podle předpisů výrobce s přihlédnutím ke specifikaci daného prostoru a ČSN 73 0875. Z této normy vyplývá, že hlídaná plocha a maximální vzdálenost hlásičů závisí na světlé výšce místností a tvaru stropu. Pro hlásiče teplot platí omezení střežené plochy jedním hlásičem na max. 20 m2, světlá výška střeženého prostoru může být max. 8 m a max. vzdálenost mezi hlásiči je stanovena na 6,5 m. Hlásič kouře se běžně používá na střežení 60 m2 plochy. Hlásič multisenzorový se používá jako hlásič kouře; pokud je však jeho uvedení do poplachového stavu podmíněno reakcí tepelné části, je nutné jej aplikovat jako hlásič teplot. Při navrhování lineárních hlásičů je nutno řídit se pokyny výrobce s ohledem na dané prostory. Vzdálenost vysílač - přijímač je 10 ÷ 100 m, šířka střeženého prostoru je až 14 m, vzdálenost dvou paprsků 10 ÷ 14 m a vzdálenost paprsku od stropu 0,3 ÷ 1 m. Hlásič vyzařování plamene lze aplikovat tam, kde se předpokládá rychlé hoření bez vývinu kouře. Střežená plocha je max. 150 m2 v závislosti na použitém typu hlásiče a při dodržení montážní výšky dané technickými podmínkami výrobce. Tlačítkové hlásiče požáru jsou určeny pro manuální signalizaci požáru osobou, která jej zjistila. Umísťují se ve výšce 1,2 ÷ 1,6 m nad podlahou v zorném poli unikajících osob, a to zejména: • u východů z nechráněných únikových cest do chráněných únikových cest, • u východů z únikových cest na volné prostranství, • v místech, kudy procházejí osoby konající ostrahu objektu, • v místech obsluhy technologických zařízení. Tlačítkové hlásiče by měly být v chráněném prostoru umístěny tak, aby jejich vzájemná vzdálenost nepřesahovala 30 m. V prostorech, kde předpokládaní uživatelé mohou být osoby pohybově hendikepované, by se tato vzdálenost měla úměrně zmenšit. Hlásiče lze dále rozdělit podle konstrukčního provedení na: • lehké - krytí IP 40 ÷ 44; jsou určeny pro vnitřní prostory objektů bez výskytu agresivních látek, • těžké - krytí IP 54 (IP 65), jsou určeny pro vnitřní prostory objektů bez výskytu agresivních látek. Jsou vhodné zejména do prostor, kde hrozí nebezpečí mechanického poškození. Pokud není uvedeno výslovně jinak, lze bez povolení projektanta umístit hlásič cca 0,5 m v libovolném směru v jedné místnosti od místa, kde byl vyprojektován. To se týká zejména případů, kdy není Ostrava 8. - 9. září 2010


možné hlásič umístit podle projektu, protože zástavba, umístění technologie či osvětlení brání zamýšlenému umístění hlásiče. Akční členy, siréna a výstražné sirény připojené k reléovým skříním se obvykle umísťují do výšky 2,5 m. Signální svítidla se upevňují cca 25 cm nad zárubní vchodových dveří místností.

vedených kabelů v provedení B2ca, s1,d0 požadují pouze ve specifických a přesně definovaných případech (například přesáhneli hmotnost hořlavých částí izolace takových rozvodů 0,2 kg.m-3 obestavěného prostoru místnosti, v níž na osobu připadá méně než 10 m2 půdorysné plochy).

Značení hlásičů požáru v projektové dokumentaci staveb

6.3.1 Linková vedení

Pro označení hlásičů EPS ve výkresech stanoví norma ČSN 730875 následující pravidlo:

Požadavky na použitá vedení jsou většinou uvedeny v projekčních podkladech pro jednotlivé ústředny a prvky, které jsou na vedení použity. Z hlediska umístění kabelu v prostoru lze linkové vedení rozdělit na vnitřní, venkovní nadzemní a venkovní zemní.

XX.YY.ZZ*/AA kde XX určuje pořadové číslo ústředny EPS; YY pořadové číslo hlásící linky na ústředně EPS; ZZ* pořadové číslo prvku (hlásiče) v hlásící lince; AA určuje logické začlenění do hlásičové zóny (grupy), dle fyzického dělení objektu (nemá spojitost s umístěním na hlásicí lince). *)

Současné technické možnosti systémů EPS umožňují na jednu hlásící linku zapojit až cca 127 prvků. V tomto případě poslední nebude dvojčíslí ZZ, ale trojčíslí ZZZ. Aby číselné označení neztratilo přehlednost je pro tento případ dobré jednotlivé části oddělovat tečkou: XX.YY.ZZZ/AA.

6.3 Návrh na linkové a napájecí vedení systému EPS Podle podrobností uvedených v první větě ustanovení § 9 odst. 1 vyhlášky č. 23/2008 Sb. musí být elektrické zařízení, jehož chod je při požáru nezbytný k ochraně osob, zvířat a majetku, navrženo tak, aby byla při požáru zajištěna dodávka elektrické energie za podmínek stanovených českými technickými normami uvedenými v příloze č. 1 část 1 bod 1 a 2 a část 4. Za splnění těchto podmínek je považováno dodržení konkrétních technických požadavků obsažených v ČSN 73 0802, ČSN 73 0804 a v ČSN 73 0835. Druhy a vlastnosti volně vedených vodičů a kabelů zajišťujících funkčnost elektrických zařízení podle první věty citovaného ustanovení jsou pak uvedeny v příloze č. 2 vyhlášky č. 23/2008 Sb. Část B přílohy č. 2 vyhlášky se pak vztahuje na volně vedené rozvody těch elektrických zařízení, jejichž chod je při požáru nezbytný k ochraně osob, zvířat a majetku a která nejsou uvedena v části A této přílohy (jedná se například samostatné či sdružené kabelové rozvody pro zajištění funkce požárních uzávěrů otvorů, žaluzií, uzávěrů potrubních rozvodů a technických či technologických zařízení, monitorovacích kamerových systémů, zařízení dálkového přenosu, zařízení pro detekci hořlavých plynů a par atd.). Pro instalace volně vedených kabelových tras s požadavkem na zachování funkční integrity musí být použit pouze schválený systém (tj. kabel+příchytky+kabelový žlab nebo žebřík). V praxi to znamená, že systém je vždy zkoušen a certifikován v montážní sestavě jako celek a jakákoliv odchylka od zkušební sestavy je přípustná pouze tehdy, jde-li o rozšířenou aplikaci výsledků zkoušek (viz klasifikační osvědčení) nebo o klasifikační normou povolenou kombinaci odzkoušených prvků. V případě navrhování volně vedených kabelových rozvodů nezajišťujících funkci nebo ovládání zařízení sloužících k protipožárnímu zabezpečení nebo těch, jejichž poškozením není narušena funkce těchto zařízení, se postupuje ve smyslu ustanovení § 41 odst. 1 vyhlášky č. 246/2001 Sb., a to podle normativních požadavků. Technické požadavky na provedení volně vedených kabelových tras v prostorách chráněných únikových cest (třída reakce na oheň B2ca, s1, d0) upravuje například čl. 4.3.1 ČSN 73 0848 z dubna 2009. V ostatních případech je třeba řídit se dílčími projektovými normami z oblasti požární bezpečnosti staveb, které mají ve vztahu k ČSN 73 0848 zpřesňující charakter (například čl. 12.9.3 ČSN 73 0802 z května 2009, čl. 5.4.1 ČSN 73 0831 z prosince 2001 atd.). Tyto české technické normy aplikace volně Ostrava 8. - 9. září 2010

Pro vnitřní linkové vedení volně vedené prostory a požárními úseky bez požárního rizika včetně únikových cest, na kterém budou pouze hlásiče požáru, budou použity kabely se sníženou hořlavostí anebo požární odolností PH (závisí na požadavcích vyplývajících z konkrétních technických specifikací či návodů výrobců). Vnitřní vedení se ukládá do lišt s příslušnou požární odolností, trubek, pod omítku, na rošty s požadovanou únosností po dobu požadované požární odolnosti. Pro linková vedení, na kterých jsou mimo hlásičů požáru připojeny prvky signalizační nebo ovládací (aktivní člen, siréna atd.) se musí použít kabely se zachováním funkce při požáru (s funkční integritou) PH (≥ 30)-R. Pokud kabely použité pro linkové vedení neodpovídají výše uvedeným požadavkům, musí být uloženy tak, aby nemohlo dojít k porušení jejich funkce při požáru (uložení pod omítku min. 10 mm, vedením v samostatných drážkách, požárně odolných uzavřených žlabech či šachtách, popřípadě navíc opatřeny protipožárními nástřiky s garantovanou životností - nedoporučuje se vzhledem k omezené životnosti těchto nástřiků). Při montáži vnitřních rozvodů EPS je nutné dodržet vzdálenosti při souběhu vedení: • vzdálenost 6 cm při souběhu vedení do 5 m • vzdálenost 20 cm při souběhu vedení nad 5 m • vzdálenost 1 cm při křižování Kabely, které navzájem propojují komponenty systému EPS, tvoří důležitou součást systému a je nezbytné, aby do nich nebylo zasahováno a aby signály jimi přenášené nebyly rušeny. Ke snížení těchto vlivů by požární kabely měly být oddělené od kabelů ostatních systémů, odstíněné a vhodně označené buď v celé délce rozvodu a nebo alespoň minimálně po 2 m například červenou barvou a popisem s určením funkce. Tabulka 1 Nejmenší dovolené krytí venkovního zemního vedení úložným sdělovacím kabelem v chodníku

40 cm pod úrovní chodníku

ve volném terénu

60 cm pod úrovní terénu

v silnici 1. třídy

120 cm pod úrovní vozovky

Venkovní vedení musí svým provedením odpovídat požadavkům ČSN 34 2100 Elektrotechnické předpisy ČSN Předpisy pro nadzemní sdělovací vedení. Při souběhu samonosného sdělovacího kabelu se silovým vedením na společných podpěrách nn musí být sdělovací kabel vždy pod vedením silovým. Svislá vzdálenost musí při rozpětí pole do 50 m být minimálně 0,8 m. V případě použití izolovaných silových vodičů postačuje zachování svislé vzdálenosti 0,5 m, výjimečně 0,2 m. Venkovní zemní vedení musí být provedeno ve smyslu normy ČSN 73 6005 Prostorové uspořádání sítí technického vybavení úložným sdělovacím kabelem. Sdělovací kabely mohou být uloženy v trase se spojovým kabelem pouze se souhlasem správce spojového kabelu. Nejmenší dovolené krytí sdělovacích kabelů je uvedeno v tabulce 1: 89


6.3.2 Napájecí vedení Veškerá elektrická zařízení, jejichž chod je při požáru nezbytný k ochraně osob a majetku, musí mít při požáru zajištěnou dodávku elektrické energie alespoň po předpokládanou dobu užití těchto zařízení, a to ze dvou na sobě nezávislých zdrojů. Elektrická zařízení sloužící k protipožárnímu zabezpečení objektu se připojují samostatným vedením z přípojkové skříně nebo z hlavního rozvaděče, a to tak, aby zůstala funkční po celou požadovanou dobu i při odpojení ostatních elektrických zařízení v objektu. V praxi to znamená, že při vypnutí hlavního vypínače nesmí v žádném případě dojít k odpojení napájení požárně bezpečnostních zařízení! Rovněž napájecí napětí pro spínání ovládaných zařízení, pokud není dodáváno přímo z ústředny EPS, musí být dodáváno alespoň ze dvou nezávislých zdrojů, s automatickým přepínáním v případě přerušení dodávky z jednoho zdroje atd. (např. záložní akumulátor). Výjimečně se může dodávka elektrické energie zajistit i připojením na distribuční síť smyčkou nebo připojením na mřížovou síť; v těchto případech nesmí porucha na jedné větvi vyřadit dodávku elektrické energie (požárně oddělené rozvodné skříně, oddělené vedení apod.). Připojení na distribuční síť smyčkou nebo na mřížovou síť se nesmí použít pro zajištění dodávky elektrické energie pro zařízení, jejichž chod je při požáru nezbytný k ochraně osob, zvířat a majetku: a) u chráněných únikových cest typu C, b) u požárních výtahů,

síťového napájení nesmí být vedeny stejnými kabelovými vstupy jako kabely přenášející velmi malé napětí nebo signály. 6.3.3 Další komponenty systému EPS Systém EPS může kombinovat funkce detekce a poplachu v jednom systému. Typicky sestává z množství vzájemně propojených komponentů (např. automatické hlásiče, tlačítkové hlásiče, poplachové sirény, přenosová zařízení apod.), které jsou připojeny k ústředně prostřednictvím jedné nebo více přenosových cest. Všechny komponenty systému včetně ústředny EPS jsou také přímo nebo nepřímo připojeny na napájení. Proto je nezbytné, aby všechny komponenty tvořící systém EPS, byly kompatibilní anebo připojitelné a aby splňovaly požadavky vztahující se na celý systém. Pokud je funkce systému EPS sdílena s jakýmkoli jiným systémem, nesmí být systém EPS v žádném případě ohrožen. Sdílené funkce musí splnit nejpřísnější požadavky příslušných specifikací. Komponenty se dělí na komponenty klasifikované podle ČSN EN 54-13 jako: • komponenty typu 1 - zařízení vykonávající takovou funkci pro ochranu života anebo majetku, která je požadována evropskými nebo národními návody nebo předpisy. Aby byl komponent typu 1 kompatibilní, musí pracovat ve stanovených krajních mezích uvedených v odpovídající části EN 54, ve stanovené konfiguraci systému a ve stanovených krajních mezích pro každý komponent,

d) ve shromažďovacích prostorech podle ČSN 73 0831 (bez ohledu na výšku objektu a únikové cesty z nich),

• komponenty typu 2 - zařízení vykonávající takovou funkci pro ochranu života anebo majetku, která není požadována evropskými nebo národními návody nebo předpisy. Aby byl komponent typu 2 připojitelný, musí fungovat bez ohrožení provozu systému EPS.

e) v objektech, kde příslušné normy nebo předpisy vylučují tento zdroj elektrické energie, nebo kde ve vztahu na konkrétní podmínky by připojení smyčkou bylo rizikové (např. ovládání havarijních bezpečnostních uzávěrů).

Jestliže komponent obsahuje jedno nebo více ovládacích zařízení, které provádějí funkce popsané v EN 54-2 jako povinné nebo volitelné funkce uvnitř ústředny, potom musí být zařízení klasifikováno jako komponent typu 1.

c) v objektech vyšších než 45 m, kromě rekonstrukcí budov skupiny OB 2 a OB 3 podle ČSN 73 0833,

Napájecí kabely kromě těch, které přenášejí velmi malé napětí, musí být od ostatních požárních kabelů odděleny. Zvláště kabely


22.


KAROL BALOG MILOŠ KVARýÁK

DYNAMIKA POŽÁRU

Dynamika požáru Karol Balog, Miloš Kvarčák Předkládaná publikace napomáhá řešit složitou problematiku dynamiky požáru. charakterizuje požár a zpřesňuje používanou terminologii. Zabývá se jeho vznikem, rozvojem a plným rozvinutím, také přerušením hoření a dalšími jevy, které provázejí požáry na otevřeném prostranství i v uzavřených prostorech. Ukazuje způsob využití výsledků požárních testů při hodnocení požárního nebezpečí a předkládá postupy při kvantifikaci některých parametrů požáru. Publikace je doplněna požárně technickými charakteristikami hořlavých látek a dalšími nezbytnými údaji pro provedení výpočtů.


90



Nový nástroj využívání poznatků ZPP/PTE v rámci celostátně vedené DB SSU/ZOZ v ČR A new instrument of using of knowledges FI/FTE within the statewide database SOI/RI in the Czech Republic Ing. Vlasta Charvátová Ing. Otto Dvořák, Ph.D.

Pro získání informací z HZS krajů pro TÚPO je naplánován následující scénář:

MV - GŘ HZS ČR Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 01 Praha 412 [email protected], [email protected]

• Pracovník TÚPO si mailem na kraj vyžádá export události.

Abstrakt

• Pracovník na kraji přiloží vyexportovaný soubor do mailu a odešle na TÚPO.

Příspěvek uvádí způsob řešení doplňování DB SSU/ZOZ v ČR o PTE vypracované TÚPO Praha pro potřebu zjišťování příčin vzniku požárů v rámci HZS ČR. Klíčová slova Požárně technické expertizy (PTE), odborné vyjádření, znalecký posudek, databáze (DB) požárů v ČR, SWs statistické sledování událostí (SSU) , zpráva o zásahu (ZOZ), TÚPO Praha. Abstract The article presents the way of solution of refilling the DB SOI/RI in CR about FTE developed in the Prague FTI for the fire investigation need within the FRS CR.

• Pracovník na kraji provede pomocí aplikace SSU/ZOZ export dat události. (Tlačítko na kartě události na spodní liště „Export události - TUPO“)

• Pracovník TÚPO uloží soubor z mailu pomocí aplikace SSU/ ZOZ do DB GŘ. (Položka v menu aplikace - „Soubor/Import dat události TUPO“) • Následně již pracovník TUPO informace o události má k dispozici v aplikaci SSU/ZOZ. Soubory se do DB vkládají v minimalizovaném formátu pdf, na kartu události do pole Soubory na spodní liště. Pro možnost snadnějšího vyhledávání byla naprogramována ještě excelovská tabulka (Microsoft Officce Excel) vložená do SSU, která průběžně sumarizuje veškeré vložené PTE TÚPO a kde bude možné pomocí klíčových slov vyhledat žádanou PTE. Import jednotlivých událostí, které TUPO obdråí mailem z kraje

Key words Fire technical expertises (FTE), technical expertise, expert opinion, database (DB) of fires in the CR, SWs statistical observe ivents (SOI), report of intervention (RI), Prague Fire Technical institut (FTI). Úvod MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany (dále jen TÚPO) zpracovává ročně cca 100 požárně technických expertiz (dále jen PTE) formou odborných vyjádření a znaleckých posudků na vyžádání krajských HZS, Policie ČR a soudů. PTE, která se zpracovávají na základě analýzy získané dokumentace a výsledků laboratorních zkoumání u odebraných vzorků. Jsou pro řešení objasnění příčiny vzniku požáru velkým přínosem, proto možnost vyhledat PTE obdobných případů je pro vyšetřovatele požáru užitečné jak z hlediska samotného šetření daného požáru, tak i z hlediska průběžného vzdělávání. V TÚPO je v rámci dílčího výzkumného úkolu č. 13 „Nový systém využívání poznatků DB ZPP a celostátně vedené statistiky požárů pro potřeby státního požárního dozoru v ČR“ výzkumného projektu [1] řešena problematika vkládání vyhotovených PTE do zmíněné celostátní statistické databáze požárů (dále jen DB) SSU/ZOZ k již uloženým spisům požárů. Zpětně pro potřebu vyhotovení PTE jsou v některých případech nutné informace z místa požáru, které jsou průběžně ukládány do této databáze v krajských HZS. Tento příspěvek svou tématikou navazuje na příspěvek uvedený na konferenci PO 2009 „Nové doplnění centrální statistiky událostí v ČR pro potřebu požárně technických expertiz“ [2]. Použití aplikace SSU/ZOZ v TÚPO V TÚPO bude aplikace SSU/ZOZ sloužit [1] • K náhledu informací uložených k události při tvorbě PTE (odborná vyjádření a další dokumentace k požáru) k dané události. • Ke vkládání PTE k událostem do DB GŘ, aby bylo možné z krajů tyto PTE získat současně se všemi ostatními informacemi o události. Protože data jsou uložena v DB GŘ, mají kraje možnost přistupovat k událostem z jiných krajů. Ostrava 8. - 9. září 2010

Propojení do DB Gě pro prohlíåení archivovaných událostí Moånost vkládání souborĤ (ZP) k archivovaným událostem

TUPO Aplikace SSU/ZOZ ýerpání informací z DB Gě a vkládání ZP k událostem MPLS linka Propoj na Gě *

MAIL

Gě

Exportovaná událost na poåadavek TUPO

Aplikace SSU/ZOZ Centrální správa archivovaných událostí

Moånost prohlíåení archivovaných událostí (vþetnČ ZP)

DB Gě ORACLE Celostátní úloåištČ událostí HZS

Kraj Aplikace SSU/ZOZ Správa krajských událostí (Zakládání a editace)

MAIL ýtvrtletní sbČr dat DB Kraje ORACLE Celostátní úloåištČ událostí HZS

Obr. č. 1 Schéma principu toku informací Závěr V současné době je zprovozněno propojení DB GŘ a TÚPO, z TÚPO se do DB vkládají PTE od současnosti do r. 2005 (1. Etapa). Využívání z krajů bude zprovozněno v další etapě ve spolupráci s oddělením analýz a statistiky GŘ HZS ČR a RSC, s.r.o. Kladno. Termín řešení je 31.12.2010. Literatura [1] O.Dvořák a kol.: “Nový systém využívání poznatků DB ZPP a celostátně vedené statistiky požárů pro potřeby státního požárního dozoru v ČR“, Dílčí výzkumná zpráva Výzkumného projektu TÚPO č. VD20062010A07, Praha: TÚPO, 2009. [2] P. Michut, V. Charvátová, O. Dvořák: Nové doplnění centrální statistiky událostí v ČR pro potřebu požárně technických expertíz, Sborník přednášek mezinárodní konference Požární ochrana 2009 Ostrava: VŠB-TU, 2009,s. 357-9. [3] Návod na ovládání programů SSU a ZOZ. Praha: MV-GŘ HZS ČR. 91


Sledovanie vplyvu hydrogenfosforečnanu amónneho na pyrolýzy celulózy v modifikovanej elektricky vyhrievanej teplovzdušnej peci Monitoring the influence of diammonium hydrogen phosphate on cellulose pyrolysis in a modified electrically heated hot air furnace Ing. Tomáš Chrebet prof. Ing. Karol Balog, PhD. Materiálovotechnologická fakulta STU so sídlom v Trnave, Ústav bezpečnostného a environmentálneho inžinierstva Botanická 49, 917 08 Trnava, Slovenská republika [email protected], [email protected] Abstrakt Článok sa zaoberá sledovaním tepelného rozkladu celulózy impregnovanej 5, 10 a 15 % vodným roztokom (NH4)2HPO4. Proces pyrolýzy sa sledoval v modifikovanej elektricky vyhrievanej teplovzdušnej peci. Sledovala sa hmotnosť, rýchlosť úbytku hmotnosti, uvoľňované koncentrácie plynov CO a CO2 za dynamických podmienok ohrevu a za izotermických podmienok pri rôznych teplotách a rýchlostiach prúdenia vzduchu okolo vzorky. Merania za izotermickcýh podmienok boli použité na výpočet aktivačných energií. Kľúčové slová Termogravimetria, kritická teplota rozkladu, aktivačná energia. Abstract The contribution deals with monitoring the thermal decomposition of cellulose impregnated by 5, 10 and 15 % water solution of (NH4)2HPO4. Pyrolysis process was studied in a modified electrically heated hot air furnace. We monitored the weight, mass loss rate, released CO and CO2 concentration in the dynamical conditions of heating and isothermal conditions at different temperatures and speeds of air-flow around the sample. Measurements at isothermal conditions were used to calculate the activation energy. Key words Thermogravimetry, activation energy.

critical

decomposition

temperature,

Úvod Počas termického namáhania materiálov dochádza k rôznym exo aj endotermickým dejom, spojených so zmenou hmotnosti, ktoré sú charakteristické pre skúšaný materiál. Na sledovanie týchto zmien sa dajú použiť rôzne termoanalytické metódy. Počas tepelného namáhania dochádza k vývinu plynných produktov rozkladu v závislosti na teplote degradácie, ktoré je možné kontinuálne odoberať a stanovovať [1, 2, 3]. Schéma skúšobného zariadenia je na obr. 1. Pre ohrev podľa zvoleného režimu alebo na udržanie konštantnej teploty sme použili elektricky vyhrievanú teplovzdušnú pec podľa normy STN ISO 871 [4] (Setchkinova pec) (1), v ktorej sme ako držiak vzorky použili oceľové sitko (4), pre lepšie sledovanie vplyvu prúdenia vzduchu, ktoré bolo pomocou sklenenej tyčinky (2) prepojené s váhami (KERN PLT 450-3M) (3) nachádzajúcimi sa pod pieckou. Nad otvorom krytu Setchkinovej pece sa nachádzala odberná sonda (8) analyzátora plynov (TESTO 350XL) (7). Do pece sú privedené dva termočlánky (5), jeden sa nachádza približne dva centimetre nad vzorkou a druhý približne centimeter pod vzorkou. Pomocou vzduchového čerpadla sa do piecky vháňal vzduch a prietokomerom (6) sa nastavila požadovaná rýchlosť prúdenia vzduchu. Termočlánky, váha a analyzátor plynov sú cez RS 232 pripojené do N-portu (9) a ten je pripojený na PC (10). 92

Obr. 1 Skúšobné zariadenie Hydrogenfosforečnan amónny spôsobuje pozmenenie priebehu aktívneho termického rozkladu tak, že katalyzuje reakcie prebiehajúce pri nižších teplotách (dehydratácia, termooxidácia) [5]. Čistú celulózu (filtračný papier značky FILTRAK) sme impregnovali vodnými roztokmi (NH4)2HPO4 s koncentráciou 5 %, 10 %, 15 %. Po vysušení boli vzorky nastrihané na štvorce so stranou 1,5 cm a navážka bola 2 gramy. Aby sme získali prehľad o celkovom tepelnom správaní sledovaných látok pre celý teplotný rozsah použili sme dynamickú metódu s rýchlosťou ohrevu 5 °C.min-1. Avšak z tej nie je možne pozorovať procesy samozahrievania, vplyv vonkajších faktorov na tento proces a ani určiť kritické podmienky. Ďalej sme sa preto zamerali na merania za izotermických podmienok ktoré sme použili na nájdenie najnižšej teploty pri ktorej je ešte možné sledovať rozklad vzoriek v závislosti na rýchlosti prúdenia vzduchu v piecke. Namerané závislosti úbytku hmotnosti v závislosti od času pri izotermických podmienkach sme použili pri určovaní aktivačných energií termického rozkladu, podľa Arheniovej rovnice: k E   RT ln    A kde k

rýchlostná konštanta,

A

frekvenčný faktor,

E

aktivačná energia,

R

plynová konštanta,

T

absolútna teplota [6, 7].



Výsledky experimentov

Obr. 2 TG/DTG záznam termického rozkladu celulózy impregnovanej 5 % roztokom (NH4)2HPO4 sledovaný v Setchkinovej peci

Obr. 5 Záznam uvoľnených plynov počas tepelného rozkladu zo vzorky celulózy impregnovanej 10 % roztokom (NH4)2HPO4






93


Zhodnotenie a diskusia Dynamické podmienky Pomocou termogramov (obr. 2, 4, 6) sme sledovali aktívny termický rozklad vzoriek celulózy impregnovanej 5, 10, 15 % vodným roztokom (NH4)2HPO4, v atmosfére vzduchu pri rýchlosti ohrevu 5 °C.min-1. Zároveň sme sledovali aj koncentrácie uvoľnených plynov CO, CO2 počas termického rozkladu (obr. 3, 5, 7). Hodnoty namerané pri termickom rozklade vzoriek sú spracované v tab. 1 kde je rozklad vzoriek rozdelený do jednotlivých medzistupňov a pre každý teplotný interval sú uvedené prislúchajúce úbytky hmotnosti, teplota pri maximálnej rýchlosti úbytku hmotnosti, maximálna rýchlosť úbytku hmotnosti a rezistentný zvyšok. V tab. 1 je pre porovnanie uvedená aj vzorka čistej celulózy. Porovnanie úbytkov hmotnosti v závislosti od teploty impregnovaných vzoriek a čistej celulózy je na obr. 8.

rýchlosť úbytku hmotnosti dosiahla hodnotu 0,00147 g.s-1 pri teplote 383,5 °C. V štvrtom stupni dochádzalo k oxidácii uhlíkatého zvyšku, čo bolo spojené s pomalým úbytkom hmotnosti až na hodnotu rezistentného zvyšku 6,1 % pri teplote 608,5 °C. Krivky závislosti CO a CO2 od teploty počas rozkladu Obr. 3 mali rovnaký priebeh ako krivka rýchlosti úbytku hmotnosti. V druhom stupni rozkladu pomer CO/CO2 dosahoval 0,73, v treťom stupni 0,43 a v štvrtom stupni 0,12. Druhý stupeň rozkladu celulózy impregnovanej 10 % roztokom (NH4)2HPO4 (Obr. 4) začal pri teplote 174,3 °C. V tomto stupni došlo k úbytku hmotnosti 55,9 % pričom maximálna hodnota rýchlosti úbytku hmotnosti 0,00824 g.s-1 bola dosiahnutá pri teplote 244,4 °C, pri tejto teplote došlo aj k uvoľňovaniu najvyššej koncentrácie CO a CO2 (Obr. 5), pomer CO/CO2 bol 0,53. Tretí stupeň prebiehal v teplotnom intervale 304,6 °C až 610 °C, kde došlo hlavne k uvoľňovaniu CO2, pomer CO/CO2 dosiahol 0,15. Rezistentný zvyšok po teplotnom rozklade zostal 7,5 %.

Tab. 1 Teplotná charakterizácia jednotlivých stupňov rozkladu vzoriek celulózy impregnovaných 5, 10, 15 % vodným roztokom (NH4)2HPO4 TG/DTG analýzou v atmosfére vzduchu Vzorka

Medzistupne rozkladu

Teplotný interval [°C]

Úbytok hmotnosti [%]

Čistá celulóza

prvý stupeň

40 - 136

6,35

druhý stupeň

239,6 - 336

93,3

prvý stupeň

41,8 - 136

3,7

druhý stupeň

170,3 - 284

60,4

tretí stupeň

331,4 - 400

9,8

štvrtý stupeň

400 - 608

20,05

Celulóza +5% (NH4)2HPO4

Hlavný rozklad vzorky celulózy impregnovanej 15 % roztokom (NH4)2HPO4 (Obr. 6) začal pri teplote 168,2 °C, pričom maximálna rýchlosť úbytku hmotnosti dosiahla hodnotu 0,00662 g.s-1, pri teplote 237,15 °C a počas Teplota pri Max. rýchlosť Rezistentný rozkladu došlo k 49,55 % max. rýchlosti úbytku zvyšok [%] úbytku hmotnosti. Tretí stupeň úbytku [°C] hmotnosti [g.s-1] prebiehal až do teploty 614 °C, 101 0,00018 93,65 a zvyšok po tepelnom rozklade 315,5 0,00964 0,35 zostal 5,95 %. Koncentrácie 103,2 0,00013 96,3 CO, CO2 dosiahli maximá počas druhého stupňa rozkladu 256,2 0,01133 35,9 pri maximálnej rýchlosti 383,5 0,00147 26,1 úbytku hmotnosti Obr. 7. 495,35 0,00013 6,05 Pomer CO/CO2 dosiahol 110 0,00013 94,85 v druhom stupni hodnotu 0,27, a v treťom 0,08. 244,4 0,00824 38,95

Celulóza + 10 % (NH4)2HPO4

prvý stupeň

43,7 - 174,3

5,15

druhý stupeň

174,3 - 277,4

55,9

tretí stupeň

304,6 - 610

31,45


prvý stupeň

40,5 - 168,2

5,55

100,1

druhý stupeň

168,2 - 257,6

49,55

237,15

tretí stupeň

298,1 - 614

38,95

446

454,8

Prídavok (NH4)2HPO4 spôsobil posun teplôt hlavného 0,00013 94,45 rozkladu k nižším teplotám 0,00662 44,9 oproti čistej celulóze Obr. 8, 0,00036 5,95 a výrazne zvýšil teploty do ktorých sa vzorka bola schopná rozkladať. Zvyšujúca koncentrácia (NH4)2HPO4 spôsobila zníženie úbytku hmotnosti v druhom stupni a zníženie maximálnej rýchlosti úbytku hmotnosti, čo sa prejavilo aj na znížení koncentrácie CO, CO2 pri ich maximách. 0,00024

7,5

Izotermické podmienky V Tab. 2 je prehľad uskutočnených meraní testovaných vzoriek. Symbolom O sú označené merania pri ktorých bol pozorovaný tepelný rozklad a symbolom X merania pri ktorých nebol pozorovaný tepelný rozklad. Najvyššia teplota bola zvolená nad teplotou pri ktorej bola pozorovaná maximálna rýchlosť úbytku hmotnosti pri dynamicky sa meniacej teploty. Teplotu sme postupne znižovali až pokiaľ sme nedosiahli teplotu pri ktorej nebol pozorovaný rozklad do troch hodín.

Obr. 8 Porovnanie úbytkov hmotnosti v závislosti od teploty impregnovaných vzoriek a čistej celulózy Impregnácia 5 % koncentráciou (NH4)2HPO4 (Obr. 2) spôsobila, že termický rozklad tejto vzorky prebiehal v štyroch stupňoch. Druhý stupeň začal pri teplote 170,3 °C, počas ktorého došlo k najvyššiemu úbytku hmotnosti 60,25 % a maximálna rýchlosť úbytku hmotnosti dosiahla maximum 0,01133 g.s-1 pri teplote 256,2 °C. Počas tretieho stupňa došlo k úbytku hmotnosti 9,8 % a prebiehal v teplotnom intervale 331,4 °C až 400 °C, maximálna 94

Celulóza impregnovaná 5 % roztokom (NH4)2HPO4 sa rozkladala do teploty 220 °C keď nebolo použité prúdenie vzduchu, do teploty 210 °C pri rýchlosti prúdenia vzduchu 10 mm.s-1, do teploty 200 °C pri rýchlosti prúdenia vzduchu 20 mm.s-1, a pri rýchlosti prúdenia vzduchu 30 mm.s-1 sa vzorka ešte rozložila pri teplote 190 °C. Hlavný rozklad pri dynamickej termogravimetrickej analýze (Obr. 2) začína pri teplote 170,3 °C čo je o 20 °C nižšia teplota ako izotermicky zistená najnižšia teplota rozkladu. Celulóza impregnovaná 10 % roztokom (NH4)2HPO4 sa rozkladala do teploty 220 °C keď nebolo použité prúdenie vzduchu, do teploty 200 °C pri rýchlosti prúdenia vzduchu 10 mm.s-1, do teploty 190 °C pri rýchlostiach prúdenia vzduchu 20 mm.s-1 a 30 mm.s-1. Rozdiel medzi izotermicky zistenou najnižšou teplotou Ostrava 8. - 9. září 2010


rozkladu a dynamicky zistenou teplotou počiatku hlavného rozkladu (174,3 °C) (Obr. 4), je 15 °C.

Prídavok (NH4)2HPO4 výrazne znížil aktivačnú energiu. Aktivačná energia čistej celulózy bola 77,9 kJ.mol-1. Impregnácia 5 % koncentráciou spôsobila zníženie aktivačnej energie voči čistej celulóze o 45 % na 42,8 kJ.mol 1, 10 % koncentrácia spôsobila zníženie o 52 % na 37 kJ.mol-1, a 15 % koncentrácia spôsobila zníženie o 56 % na hodnotu 34,6 kJ.mol-1.

Tab. 2 Prehľad uskutočnených meraní vzoriek impregnovaných vodnými roztokmi (NH4)2HPO4 za izotermických podmienok (O - došlo k rozkladu, X- nedošlo k rozkladu) Celulóza + 5 % (NH4)2HPO4 8 g.m-2

Celulóza + 10 % (NH4)2HPO4 16 g.m-2

Rýchlosť prúdenia vzduchu [mm.s-1]

Celulóza + 15 % (NH4)2HPO4 25,7 g.m-2 Rýchlosť prúdenia vzduchu [mm.s-1]


Teplota [°C]

0

10

20

30

Teplota [°C]

0

10

20

30

Teplota [°C]

0

10

20

30

280

O

O

O

O

260

O

O

O

O

260

O

O

O

O

260

O

O

O

O

250

O

O

O

O

250

O

O

O

O

240

O

O

O

O

240

O

O

O

O

240

O

O

O

O

230

O

O

O

O

230

O

O

O

O

230

O

O

O

O

220

O

O

O

O

220

O

O

O

O

220

O

O

O

O

210

X

O

O

O

210

X

O

O

O

210

O

O

O

O

200

X

X

O

O

200

X

O

O

O

200

X

O

O

O

190

X

X

X

O

190

X

X

O

O

190

X

X

O

O

180

X

X

X

X

180

X

X

X

X

180

X

X

X

O

170

X

X

X

X

Celulóza impregnovaná 15 % roztokom (NH4)2HPO4 sa rozkladala do teploty 210 °C pri rýchlosti prúdenia vzduchu 20 mm.s-1, do teploty 200 °C pri rýchlosti prúdenia vzduchu 10 mm.s-1, do teploty 190 °C pri rýchlostiach prúdenia vzduchu 20 mm.s-1 a do teploty 180 °C pri rýchlosti prúdenia vzduchu 30 mm.s 1. Najnižšia teplota rozkladu zistená izotermicky je o viac ako 10 °C vyššia ako teplota počiatku hlavného rozkladu (168,2 °C) zistená dynamickou metódou (Obr. 6). Aktivačná energia V Tab. 3 sú hodnoty regresných koeficientov lineárnych závislosti 1 získaných metódou najmenších štvorcov pre ln  k   f   v závislosti T  od rýchlosti prúdenia vzduchu. Na Obr. 9 sú graficky znázornené hodnoty aktivačných energií jednotlivých vzoriek v závislosti od rýchlosti prúdenia vzduchu. Obr. 9 Hodnoty aktivačných energií jednotlivých vzoriek v závislosti od rýchlosti prúdenia vzduchu

Tab. 3 Hodnoty regresných koeficientov lineárnych závislostí sledovaných vzoriek y = A + B.x Vzorka


Celulóza





A

B

Korelačný koeficient

Aktivačná energia [kJ.mol-1]

Priemerná hodnota aktivačnej energie [kJ.mol-1] 77,89928

30

8,01

-9514,46

0,9866

79,10802

20

7,95

-9451,14

0,9712

78,58149

10

6,32

-8308,19

0,8793

69,07843

0

8,67

-10202,6

0,9543

84,82916

30

2,76

-5072,21

0,9804

42,17286

20

2,12

-4801,19

0,9756

39,91947

10

2,61

-5148,64

0,9909

42,80835

0

3,12

-5586,02

0,9816

46,44495

30

0,98

-4134,28

0,9910

34,37444

20

0,70

-4047,33

0,9851

33,65155

10

1,54

-4530,89

0,9970

37,67208

0

2,63

-5168,41

0,9845

42,97275

30

0,25

-3732,14

0,9744

31,03089

20

0,54

-3857,46

0,9917

32,07289

10

1,13

-4273,92

0,9894

35,5355

0

1,90

-4772,44

0,9848

39,68046

42,83641

37,16771

34,57993

95


Záver Uskutočnili sme merania na sledovanie vplyvu (NH4)2HPO4 v rôznych koncentráciách. Merania sme uskutočnili v upravenej Setchkinovej peci. Pri meraní úbytku hmotnosti pri dynamicky meniacej sa teplote sme zistili znižovanie teploty hlavného rozkladu a zvyšovanie rezistentného zvyšku so zvyšujúcou sa koncentráciou (NH4)2HPO4. Pri meraniach za izotermických podmienok sme tiež zistili že so zvyšujúcou sa koncentráciou (NH4)2HPO4 klesá teplota pri ktorej je ešte možné sledovať tepelný rozklad vzoriek. (NH4)2HPO4 sa prejavil aj na aktivačnej energii, možno pozorovať výrazný pokles aktivačnej energie voči čistej celulóze a znižovanie aktivačnej energie s rastúcou koncentráciou. Bibliografické odkazy [1] Růžička M., Bursíková P., Dvořák O.: Využití STA/MS techniky při zjišťování produktů tepelné degradace polymerních materiálů. In: Požární ochrana 2008, Sborník přednášek z mezinárodní konference, Ostrava: SPBI 2008. ISBN: 97880-7385-040-1.

[2] Termická analýza - teorie, dostupné na http://www.vscht.cz/ met/stranky/vyuka/labcv/labor/fm_termicka_analyza/teorie. htm (9.11.2008). [3] Hirata, T., Kawamoto, S., Nishimoto, T.: Thermogravimetry of wood treated with water-insoluble retardants and a proposal for development of wood materials. Fire and Materials 15(l):27-36. (1991). [4] ISO 871: 2006 Plastics - Determination of ignition temperature using a hot-air furnace. [5] Balog, K.: Štúdium procesu plameňového a bezplameňového horenia celulózových materiálov. Dizertačná práca. Bratislava: SVST, 1986. 150 s. [6] Blažek, A.: Thermal analysis, SNTI, Prague, 1973, ISBN: 0 442 00812 0. [7] Varga, G., Vážanová, A.: Určenie aktivačnej energie metódou lineárneho ohrevu, dostupné na: http://citadel.ukf. sk/konferencia/papers/PDF_Fyzika/Varga_Vazanova.pdf, (18.12.2009).


23.


KOLEKTIV AUTORģ

PROTIVÝBUCHOVÁ PREVENCE V POTRAVINÁěSTVÍ A ZEMċDċLSTVÍ

Protivýbuchová prevence v potravinářství a zemědělství kolektiv autorů Kniha vznikla v rámci programu Copernikus stanoveného Evropskou unií k rozvoji spolupráce se zeměmi střední Evropy; byly osloveny Polská a Česká republika ve věci spolupráce na zpracování tématu „Požární a protivýbuchová prevence v zemědělství a v potravinářském průmyslu“ pod koordinací organizace Ineris Francie. Obsahuje rozbor nebezpečí požáru a výbuchu, uvádí statistiku významných nehod a jejich příčiny, možná opatření požární a protivýbuchové prevence se zaměřením na skladování a samovznětlivé vlastnosti zemědělských a potravinářských produktů. Shrnuje francouzské a české národní předpisy vztahující se k uskladňování organických výrobků vytvářejících hořlavý prach a návod pro posuzování nebezpečí požáru a výbuchu těchto prašných provozů. Zabývá se možností odlehčení a potlačení výbuchu v silech a v jejich podzemních chodbách. Popisuje způsoby skladování zrnin ve Francii a České republice. cena 180 Kč Knihu lze objednat na www.spbi.cz nebo na tel.: 597322970

96



Hasičské zbrojnice a stanice v podmienkach Slovenska Fire stations in Slovak conditions Mgr. Ing. Ivan Chromek, PhD. TU vo Zvolene, Drevárská fakulta T.G. Masaryka 24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika [email protected] Abstrakt Obsahom článku je analýza historickej legislatívy a jej vplyv na výstavbu a zriaďovanie hasičských staníc a zbrojníc, od vzniku Československa po súčasnosť, v podmienkach Slovenska.

z celkového počtu dotazníkov. Podľa obrázku 2 vyplýva, že do prieskumu sa zapojilo najviac obcí, s počtom osôb 1001 - 2000 obyvateľov. Využiteľnosť dotazníkov pre spracovanie výsledkov prieskumu [%] vyuåiteĐné dotazníky

nevrátené a nevyuåiteĐné dotazníky

40 %

Kľúčové slová Legislatíva, hasičská zbrojnica.

60 %

Obr. 1 Využiteľnosť dotazníkov z prieskumu (autor)

Abstract The aim of this article is the analysis historical of legislation, oriented to the building and establishment of the fire stations in conditions of Slovakia, since the formation of the Czechoslovakia until present.

Otázky v dotazníku boli zamerané na obecné hasičské zbory, preto jedna z nich riešila otázku hasičských staníc, hasičských zbrojníc a skladov. Do tejto kategórie boli zahrnuté len zariadenia, ktoré sú majetkom obcí a nie HaZZ.

Key words

Z odpovedi na uvedenú otázku vyplýva, že zo 120 obcí 20 nemá hasičskú stanicu alebo zbrojnicu. Podľa počtu obyvateľov nemajú hasičské zbrojnice 3 obce do 500 obyvateľov, 4 obce od 501 - 1000 obyvateľov, 7 obcí s počtom obyvateľov od 1001 - 2000 obyvateľov, 3 obce s počtom obyvateľov od 2001 - 5000 obyvateľov, 1 obec s počtom obyvateľov od 10001 - 20000 a 2 obce s počtom obyvateľov od 20001 - 30000 (Chromek, 2010).

Legislation, fire station. Úvod Jedným zo základných postojov samosprávy k ochrane majetku a životov občanov je vzťah k organizáciám, ktoré uvedenú činnosť vykonávajú. Z pohľadu občana ide o dve základné organizácie, ktorými sú obecná polícia a obecný hasičský zbor. Rozdielnosť prístupu samosprávy, v súčasnej dobe, sa odzrkadľuje aj z postavenia uvedených organizácií vo vzťahu k obecnému rozpočtu. Z tohto pohľadu je pre samosprávu, najmä v obciach so štatútom mesta, výhodná obecná polícia. S využitím priestupkového zákona je istým „dopĺňačom“ obecného rozpočtu, kde jej represívna funkcia sa stáva aj bodom plánovaných príjmov v rámci rozpočtu na kalendárny rok. Aká je situácia vo vzťahu samosprávy k druhej organizácii, ktorou je obecný hasičský zbor? Cieľ práce Cieľom práce je poukázať na vplyv legislatívy, na základe vlastného výskumu vykonaného dotazníkovou metódou a analýzy historickej legislatívy, na súčasný stav hasičských staníc a zbrojníc na Slovensku.

Ako je možné, že niektoré obce majú a niektoré nemajú hasičskú zbrojnicu alebo stanicu. Ako túto otázku rieši legislatíva? Počet obcí podľa počtu obyvateľov od 20001-30000 obyvateĐov od 5001-10000 obyvateĐov od 1001-2000 obyvateĐov do 500 obyvateĐov

1 2 3 4

19 23

32

36

Obr. 2 Rozloženie obcí podľa počtu obyvateľov (autor)

Metodika Výskum bol realizovaný dotazníkovou metódou. Pre výskum bol náhodným výberom zostavený kontrolný súbor 200 obcí na celom území Slovenska, s cieľom zistiť skutočný stav v oblasti obecných hasičských jednotiek (Chromek, 2010). Pre potreby práce bola vybraná časť zameraná na obecné hasičské stanice a zbrojnice. Historický výskum bol spolu s komparatívnou metódou zameraný na analýzu historickej a súčasnej legislatívy od vzniku Československa po súčasnosť, vo vzťahu k hasičským zbrojniciam a staniciam na Slovensku. Výsledky a vyhodnotenie Pre potreby zhromaždenia údajov o stave obecných hasičských zborov na Slovensku bolo, podľa náhodného výberu, rozoslaných 200 dotazníkov. 100 dotazníkov bolo odoslaných formou elektronickej pošty a 100 osobne, prostredníctvom študentov. Z uvedeného počtu sa vrátilo 126 dotazníkov. Z tohto počtu bolo šesť duplicitných. Celkovo, podľa obrázku 1, pre potreby prieskumu bolo využiteľných 120 dotazníkov, čo predstavuje úspešnosť 60 % Ostrava 8. - 9. září 2010

Obr. 3 Hasičský sklad z konca 19. storočia - obec Laskár (archív autora)

97


Napriek tomu, že prvý hasičský zbor na území dnešného Slovenska vznikol už na konci prvej polovice 19. storočia, Prešov 1847, a živelný rozmach ďalších zborov a spolkov nastal v jeho druhej polovici (História, 2010), z historického hľadiska, prvé, základné požiadavky pre stavbu hasičských skladov boli definované až v nariadení bývalého uhorského ministerstva vnútra č. 53.888-II B. M. (R. T. č. 122), o požiarnej polícii, z 12. augusta 1888.

Z obrázkov 3 a 4 vyplýva, že v tom období neexistovala základná predstava, ako by mal sklad, alebo zbrojnica vyzerať. Pri jeho zriadení rozhodoval v prvom rade rozpočet obce, množstvo a druh techniky, ktorá mala byť v sklade umiestnená. Stavebný návrh spolu s rozpočtom vypracovávali domáci murárski majstri a stavbu realizovali s pomocou miestnych občanov (Kopčany, 2010).

Názorným príkladom hasičského skladu z tohto obdobia je objekt hasičského skladu z Laskára na obrázku 3, ktorý je v súčasnosti už len súčasťou Múzea Slovenskej dediny v Martine. Dvojpodlažný objekt z konca 19. storočia mal v prízemí priestor na uskladnenie hasičských striekačiek a výstroje, poschodie slúžilo na zasadnutia obecného zastupiteľstva. Uvedené nariadenie, na základe prijatia tzv. recipročnej formy (Zákon, 1918), platilo na území Slovenska aj po vzniku Československa v roku 1918. Tento stav, v oblasti ochrany pred požiarmi pretrvával až do roku 1933. V tomto roku bolo vydané Nariadenia krajinského úradu v Bratislave zo dňa 1. marca 1933, č. 50.000/8, č. 138 Krajinského vestníka č. 11/1933, o požiarnej polícii na Slovensku. Obsahovo toto nariadenie vychádzalo z nariadenia z roku 1888. Požiadavky na to, čo musia spĺňať stavby, určené na uskladnenie hasičskej techniky boli zahrnuté v § 72 a § 76. V § 72 Hasičské náčinie - technické zabezpečenie, je spomínané skladište na uloženie striekačky nasledovne (Nariadenie, 1933): „Každá obec, ktorá má aspoň 50 domov, musí mať v bezpečnom skladišti, k tomu cieľu zvlášť postavenom, uloženú a v dobrom stave udržiavanú aspoň jednu striekačku ....“. Podrobnejšie sa hasičskými skladmi zaoberá § 76. V uvedenom paragrafe sa uvádza: 1. Hasičský sklad musí byť bezpečný, k tomu cieľu zvlášť postavený. 2. Hasičský sklad musí vystavať obec na vhodnom mieste. 3. Hasičský sklad musí mať dobre sa zatvárajúcu bránu, 4. Hasičský sklad nesmie byť používaný pre uskladnenie iných vecí, než hasičského náčinia. 5. Obec sa má postarať o spôsobilú sušiareň hadíc (vežu alebo pod.).

Obr. 5 Vzorové plány na výstavbu hasičských skladov a strážnic (Obežník, 1941) Prvé usmernenie, zaoberajúce sa architektonickým riešením uvedených skladov, sa objavilo až v roku 1937. Na základe návrhu technického odboru KHJ na Slovensku, v 6. čísle Hasičských listov bol uverejnený plán najmenšieho hasičského skladu a strážnice. Tento plán mal odporúčací charakter. Vzorový plán mal označenie - typ I. a bol určený pre najmenšie obce (do 100 domov). Okrem návrhu, súčasťou plánu bol aj materiálny rozpočet na výstavbu takéhoto skladu. Pôvodným zámyslom, pri návrhu vzorových plánov bolo, že technický odbor spracuje podobné plány pre obce stredného typu typ II. (od 100 do 500 domov) a veľké obce (mestá) - typ III.

Obr. 4 Hasičský sklad v Banskej Štiavnici z 30. rokov 20 storočia (Gregáň, 2010) Zo znenia jednotlivých častí paragrafu vyplýva, že hasičským skladom nemôžu byť, z dôvodu zabezpečenia a bezpečnosti, kôlne alebo humná, lebo neboli na tento cieľ určené. Veľkosť skladu sa riadi veľkosťou obce. Vyplýva to z § 72, v závislosti na počte domov a k tomu predpísanej techniky. Predstavu o hasičskom sklade z uvedeného obdobia dáva pohľad na hasičský sklad z Banskej Štiavnice (obr. 4). 98

K zverejneniu vzorového plánu - typ II., došlo až v roku 1941. Opäť v Hasičských listoch. Stavba hasičských skladov a strážnic bola súčasťou uznesenia veliteľstva KHJ na Slovensku, zo dňa 21. júna 1941. Avšak, na rozdiel od pôvodného zámyslu, na pokyn KHJ k návrhu plánu pre veľké obce nedošlo. Základným argumentom preto, aby sa nerealizoval návrh pre túto kategóriu obcí bolo, že: „tieto obce (mestá) majú možnosť otázku stavby riešiť tak so stránky technickej ako aj finančnej v rámci svojej samosprávy, majúc k tomu aj patričných odborníkov“ (Obežník, 1941). Vzhľadom k tomu, že vzorový plán - typ I., bol zverejnený v roku 1937, súčasťou obežníka bolo zverejnenie obidvoch typov skladov a strážnic, spolu s materiálnym rozpočtom pre ich výstavbu. V obežníku sa opätovne rozoberá znenie § 76 z nariadenia z o požiarnej polícii z roku 1933. K umiestneniu skladov sa uvádza:



„Staviteľom a po vystavaní aj skutočným pozemnoknižným majiteľom hasičského skladu je teda obec. Za najvhodnejšie miesto považujeme zpravidla stred obce, odkiaľ je shromaždenie hasičstva a prístup na všetky strany obce najľahší. Nikdy nedávame hasičský sklad na koniec obce alebo dokonca von z obce.“ K otázke spôsobu zabezpečenia sa uvádza:

Jednotný systém do projektovania priestorov hasičských staníc a zbrojníc priniesla až ČSN 73 5710 s názvom „Požiarne stanice, požiarne zbrojnice a požiarne bunky“ (Norma, 1980). O progresívnosti normy hovorí skutočnosť, že podobná norma DIN 14 092 T1-1979 Feuerwehrhäuser. Planungsgrundlagen, bola v bývalej NSR prijatá len rok pred prijatím ČSN.

„Najlepšie sa osvedčuje brána železná (plechová), pri väčších skladoch rolety.“ Odporúčaciu rovinu má konštatovanie, že obec má spojiť podľa možnosti hasičský sklad s hasičskou strážnicou. Z dostupnej legislatívy vyplýva, že do roku 1980 neexistovala patričná norma, ktorá by sa zaoberala otázkou hasičských staníc, zbrojníc a skladov. Legislatíva zaznamenáva len fakt, že od roku 1950 prešli úlohy v tejto oblasti z obce na národné výbory. Prvý krát sa v legislatíve úloha národných výborov spomína vo vládnom nariadení č. 135/ 1950 Sb., v ktorom sa v § 9, Diel II Úlohy národných výborov uvádza (Nariadenie, 1950): „(1) Miestne národné výbory ......... zriaďujú a udržujú hasičské poplachové zariadenia, hasičské zbrojnice, požiarne stanice a iné potrebné miestnosti, ako aj zariadenia na obstarávanie vody.“ Ďalšia, nepriama zmienka, v podobnom znení, ako v roku 1950, je vo vládnom nariadení č. 95/1953, kde sa v § 30 - Úlohy pri organizovaní verejnej požiarnej ochrany, uvádza: „(2) Miestne národné výbory plánujú, finančne zabezpečujú, zriaďujú, zadovažujú a udržujú vecné prostriedky potrebné pre verejnú požiarnu ochranu v obci, najmä zariadenia na zadovažovanie vody, budovy a miestnosti, zariadenia a ostatné prostriedky na zabezpečenie činnosti verejných jednotiek požiarnej ochrany, pokiaľ nie je povinný ich zadovážiť niekto iný (§ 48 ods. 2).“ Do vyhlášky sa požiarne zbrojnice dostávajú až v roku 1959. V § 21 Požární zbrojnice, Vyhlášky MV č. 106/1959 Ú.l., sa v súvislosti s ochranou vecných prostriedkov a hasičskej techniky, uvádzalo (Vyhláška, 1959): „(2) K účelům uvedeným v odstavci 1 zřídí místní národní výbor vhodnou požární zbrojnici, při jejíž výstavbě a údržbě použije v rozsáhlé míře dobrovolné pomoci občanstva, zejména členů místní jednotky Československého svazu požární ochrany.“ Zaujímavosťou je aj zopakovanie základnej požiadavky na umiestnenie zbrojnice, ktorá zodpovedá zneniu z rokov 1933 a 1941. „(3) Požární zbrojnice má být zpravidla ve středu obce, pokud možno blízko komunikace, odpovídat typovému projektovému podkladu, stanovenému ministerstvem vnitra a umístěna tak, aby z ní byl snadný výjezd. Budova zbrojnice má být provedena zpravidla z nehořlavého materiálu a její okna musí být opatřena mříží. Zbrojnice má mít pokud možno místnost pro pohonné hmoty, a to oddělenou od ostatních prostorů zbrojnice; dále je třeba zajistit, aby bylo možno v noční době prostor před zbrojnicí náležitě osvětlit.“ Slovenská mutácia uvedenej vyhlášky vyšla v tom istom období v Úradnom vestníku, čiastka 49. Je predpoklad, že v uvedenom období požiadavky na vhodnú požiarnu zbrojnicu sa odvíjali od základných organizačných dokumentov, ktorými boli Smernica ministerstva vnútra zn. 266/30-1-9/6-1949-VB/3-CO min. vnitra, s názvom: Celkový počet, stav a výzbroj hasičstva obecného (Smernica, 1949), neskôr nahradená Inštrukciou ministerstva vnútra por. č. 119/1958 Sb. insr. , ktorej súčasťou bola základná typová tabuľka počtu osôb a technického vybavenia verejných požiarnych zborov (Inštrukcia, 1958). Na výstavbe a oprave hasičských zbrojníc mali základný podiel členovia DHZ a MNV, ale aj Okresná inšpekcia požiarnej ochrany a OV ZPO. Stavby boli realizované najmä v rámci akcie „Z“ (Kopčany, 2010).


Obr. 6 Hasičských zbrojnice - výber z obcí na Slovensku (archív autora) V legislatíve sa však uvedená norma objavila až po roku 1991. V § 54 Vybavenie jednotiek požiarnej ochrany, vyhlášky MV SR č. 446/1991 Zb. sa uvádza (Vyhláška, 1991): „(1) Jednotka požiarnej ochrany má byť vybavená tak, aby bol zabezpečený jej rýchly a účinný zásah a bezpečnosť požiarnikov. Materiálno-technické vybavenie prostriedkami požiarnej ochrany a ďalšími zariadeniami potrebnými na plnenie jej úloh, vrátane zabezpečenia objektov požiarnej ochrany, najmä požiarnych staníc a požiarnych zbrojníc 15) musí zodpovedať tomuto účelu. 15) ČSN 73 5710 - Požiarne stanice, požiarne zbrojnice a požiarne bunky.“

Mierne upravené znenie bolo použité v § 4 Vybavenosť jednotiek požiarnej ochrany vyhlášky MV SR 83/1996 Z. z., ktorá nahradila predchádzajúcu vyhlášku. ČSN 73 5710 je v tomto prípade citovaná pod názvom STN (Vyhláška, 1996): „(1) Jednotku požiarnej ochrany vybaví jej zriaďovateľ tak, aby sa zabezpečil účinný zásah a zaistila sa bezpečnosť života a zdravia príslušníkov Zboru požiarnej ochrany (ďalej len „príslušník“), pracovníkov závodných požiarnych útvarov (ďalej len „pracovník“) a členov dobrovoľných závodných požiarnych zborov a dobrovoľných verejných požiarnych zborov (ďalej len „člen“). Materiálno-technické vybavenie jednotky požiarnej ochrany prostriedkami požiarnej ochrany a ďalšími zariadeniami potrebnými na plnenie jej úloh vrátane zabezpečenia objektov požiarnej ochrany, najmä požiarnych staníc a požiarnych zbrojníc, /6/ musí zodpovedať účelu, na ktorý sú zriadené. 6) STN 73 5710 Požiarne stanice, požiarne zbrojnice a požiarne bunky.“

Paradoxne, norma sa nedostala do znenia nového zákona NR SR č. 314/2001 Z. z. o ochrane pred požiarmi, ale ani do vykonávacích vyhlášok č. 169/2002 Z. z. a 611/2006 Z. z.. V zákone sú v §2 Vymedzenie niektorých pojmov definované hasičské stanice a zbrojnice nasledovne (Zákon, 2001): „d) hasičská stanica je budova s technickým zariadením určená na zabezpečenie stálej služby hasičskej jednotky, umiestnenie hasičskej techniky, vecných prostriedkov a na vykonávanie odbornej prípravy a výcviku, e) hasičská zbrojnica je budova, ktorá je zvyčajne bez personálu a slúži na uskladnenie technických zariadení, hasičskej techniky a vecných prostriedkov na ochranu pred požiarmi.“

99


Napriek tomu, že STN 73 5710 zostala doteraz v platnosti, tvorcovia zákona nevyužili možnosti normy, ktorá definuje päť základných objektov, určených pre výkon služby požiarnych jednotiek. Týmito objektmi sú (Norma, 1980): 1. Požiarna stanica - objekt určený pre nepretržitú službu požiarnej jednotky, poprípade i pre ďalšie účely požiarnej ochrany (cvičenie, školenie, údržba, opravy, skladovanie apod.). 2. Hlavná požiarna stanica - požiarna stanica vybavená základnou, pomocou a špeciálnou požiarnou technikou (ČSN 38 9000); riadi činnosť pobočných požiarnych staníc a poskytuje im služby. 3. Pobočná požiarna stanica - požiarna stanica podriadená hlavnou požiarnou stanicou; je vybavená základnou, pomocou poprípade i špeciálnou požiarnou technikou (ČSN 38 9000) v stanovenom rozsahu; slúži spravidla jednotlivým zónam sídelných útvarov. 4. Požiarna zbrojnica - objekt určený k skladovaniu a údržbe prostriedkov požiarnej ochrana (ČSN 38 9000); spravidla nie je určený pre trvalý pobyt požiarnikov. 5. Požiarna bunka - priestor určený pre uloženie osobného výstroja požiarnikov, pomocnej techniky, poprípade ďalších pomôcok pre protipožiarny zásah (ČSN 38 9000).... . Pritom druh a veľkosť objektu, potrebného pre výkon služby požiarnej jednotky sa stanovil podľa: a) druhu a kategórie požiarnej jednotky, b) druhu a počtu potrebnej požiarnej techniky (ČSN 38 9000). Je pravdou, že po roku 1992 z legislatívneho hľadiska majú STN, ak nie sú priamo citované v zákone alebo vyhláške, len odporúčací charakter. Je otázne, z akého dôvodu sa pri tvorbe zákona a vyhlášky neprihliadalo aj na túto normu. Pritom norma, vo svojich častiach rieši okrem iného: - druh a veľkosť objektu, - jeho umiestnenie, - komunikácie pre požiarnu techniku a parkoviská, garáže, - šatne, umyváky a záchody, - priestorové požiadavky na miestnosti pre dennú a nočnú pohotovosť, - učebne a kancelárie, - spojovaciu miestnosť, priestory technického zázemia, - nástupné komunikácie pre hasičov, - osvetlenie, vykurovanie, vzduchotechniku, elektrické zariadenia, - výcvikové priestory a iné. V prílohovej časti dokonca rieši, formou výpočtu, aj počet hasičských staníc v rámci teritória. Hasičské stanice sa v súčasne platnej legislatíve spomínajú v súvislosti s povinnosťami obce podľa § 15 zákona, kde sa okrem iného uvádza, že obec je povinná (Zákon, 2001): „e) zabezpečiť výstavbu a údržbu hasičskej stanice alebo hasičskej zbrojnice, zabezpečiť zdroje vody na hasenie požiarov a udržiavať ich v použiteľnom stave, zriadiť ohlasovňu požiarov a ďalšie miesta, odkiaľ možno ohlásiť požiar..“ Vo vyhláške MV SR č. 611/1006 Z. z. sa hasičská stanica spomína v súvislosti so zabezpečením akcieschopnosti hasičskej jednotky. V § 6 sa uvádza (Vyhláška, 2006): „(1) Mestský hasičský a záchranný zbor alebo závodný hasičský útvar sa považuje za akcieschopný, ak je na hasičskej stanici do určeného časového limitu výjazdu na zásah pripravených 75 % plánovaného početného stavu zmeny, najmenej však štyria zamestnanci. (3) Obecný (mestský) hasičský zbor alebo závodný hasičský zbor sa považuje za akcieschopný, ak sú v hasičskej zbrojnici do určeného časového limitu výjazdu pripravení na výjazd na zásah 100

najmenej štyria členovia obecného (mestského) hasičského zboru alebo závodného hasičského zboru (ďalej len „člen“). V rámci stanoveného poctu môžu byt aj zamestnanci, ak sú zaradení v obecnom (mestskom) hasičskom zbore alebo v závodnom hasičskom zbore.“ Ako je možné, že z výskumu, uvedeného na začiatku, vyplýva, že zo 120 obcí v 20 nie je ani hasičská stanica ale ani zbrojnica? Umožňuje to súčasná legislatíva vo vzťahu k obecným hasičským zborom. V §33 zákona 314/2001 Z. z. sa uvádza (Zákon, 2001): „(2) Obec nemusí zriadiť obecný hasičský zbor, ak počet obyvateľov obce je menší ako 500 alebo ak na základe dohody medzi obcou a Hasičským a záchranným zborom alebo právnickou osobou alebo fyzickou osobou-podnikateľom so sídlom v obci bude plniť aj úlohy obecného hasičského zboru Hasičský a záchranný zbor alebo hasičská jednotka právnickej osoby alebo fyzickej osoby-podnikateľa. (3) Obce môžu zriadiť na základe písomnej dohody spoločný hasičský zbor po prerokovaní s okresným riaditeľstvom. (4) Ak obec nezriaďuje obecný hasičský zbor alebo nemá spoločne zriadený hasičský zbor, zriaďuje protipožiarnu hliadku.“ Z uvedených 20 obcí len tri majú počet obyvateľov pod 500. Jedna obec, má, na základe dohody, spoločný hasičský zbor s hasičskou jednotkou právnickej osoby. Sedem obcí má uzatvorenú zmluvu z HaZZ, pritom v troch, v skutočnosti nie je sídlo HaZZ. Zvyšných deväť obcí nemá hasičský zbor a ani nevyužíva možnosť zriadenia spoločného hasičského zboru, čo je v rozpore so zákonom. Aj keď obce nemajú zriadený obecný hasičský zbor, v zmysle jurisdikcie zákona, musia mať zriadenú protipožiarnu hliadku. Otázkou zostáva, keď nemá obec zbrojnicu, kde je uložené základné vybavenie pre uvedenú hliadku? Odpoveď na túto otázku je potrebné hľadať opäť v zákone. V ôsmej časti zákon nedefinuje sankcie voči samospráve. Definuje sankcie vo forme pokút len pre právnické osoby a fyzické osoby - podnikateľov, alebo vo forme pokarhania a pokuty v rámci priestupkového konania proti fyzickej osobe. A tak samospráva, ako taká, je zo zákona nepostihnuteľná. Zákon sa týmto spôsobom, okrem iného, aj v otázke hasičských staníc a zbrojníc stáva tzv. „kabinetným“ zákonom, bez vymožiteľnosti formou sankcie. Záver Projektovanie objektov, určených pre nepretržitý výkon služby hasičskej jednotky a skladovanie a údržbu prostriedkov určených na ochranu pred požiarmi je špecifické. Ešte väčší význam má v súvislosti s transformáciou európskej legislatívy, napríklad v oblasti pracovného práva. Aj z tohto dôvodu došlo v novembri 2006 k rekodifikácii obsahu pôvodnej ČSN 73 5710 v Českej republike (ČSN, 2006). Z analýzy historickej a súčasnej legislatívy vyplýva, že projektovanie takýchto zariadení vždy vychádzalo z potreby hasičskej jednotky. Táto potreba sa odvíjalo od jej technického vybavenia , počtu členov hasičskej jednotky a formy ich služby. Tieto kritéria legislatíva stanovovala na základe: - počtu domov, - počtu obyvateľov, - zabezpečenia rýchleho a účinného zásahu, - účelu, na ktorý boli zariadenia zriadené. Uvedené kritéria sú najjednoduchšie zhrnuté v STN 73 5710, kde druh a veľkosť objektu, potrebný pre výkon služby požiarnej jednotky sa stanovil podľa: a) druhu a kategórie požiarnej jednotky, b) druhu a počtu potrebnej požiarnej techniky (ČSN 38 9000). Tu je asi najväčší problém súčasnej legislatívy na Slovensku. Tvorcovia zákona a vyhlášky nielenže vôbec nevyužili možnosti Ostrava 8. - 9. září 2010


platnej normy z pohľadu definovania základných objektov, ale z legislatívy vypadli, okrem druhov, aj kategórie hasičských jednotiek.

[3] História, 2010.: Ako všetko začalo? [cit. 2010-01-14] Dostupné na internete: .

Kategórie, vo forme typov hasičských staníc I-V, v rámci interných dokumentov, sú riešené len v rámci HaZZ. Tieto typy sú dimenzované podľa počtu slúžiacich príslušníkov a pridelenej techniky. Napriek tomu, nikde nie je stanovený štandard pre jednotlivé typy staníc, čo sa týka ich vybavenosti.

[4] Chromek, I. 2010.: Vplyv legislatívy na obecné hasičské zbory na Slovensku. TU vo Zvolene. Podklady pre habilitačnú prácu - nepublikované.

V súčasnej dobe, v rámci Výzvy na predkladanie žiadostí o FP, kód výzvy ROP-4.2-2010/02, sú určené základné štandardy vybavenosti staníc HaZZ a OHZ (Výzva, 2010). V prílohe 3, k staniciam HaZZ, je konštatované, že: „V súčasnosti takmer žiadna stanica na Slovensku uvedené štandardy nespĺňa na 100 %“. Možno, keby sa pri ich výstavbe a rekonštrukciách prihliadalo na uvedenú normu, tento problém by nemusel vzniknúť. Odstránil by sa aj problém hasičskej stanice z obrázka 7, nakoľko by stanica spĺňala znenie bodu 19 uvedenej normy: „Hlavné požiarne stanice verejných požiarnych jednotiek sa majú umiestňovať v centrálnych zónach sídelných útvarov“ (STN 73 5710) , o čom v podstate hovorí už nariadenie z roku 1933.

[5] Inštrukcia, 1958.: Inštrukcia ministerstva vnútra č. 119/1958 Sb. insr.. Súkromný archív D. Hancko st.

por.

[6] Kopčany, 2010.: História DHZ. [cit. 2010-05-14] Dostupné na internete: . [7] Nariadenie, 1933.: Požiarna polícia na Slovensku podľa nariadenia krajinského úradu v Bratislave zo dňa 1. marca 1933, č. 50.000/8-1933 (č. 138 Krajinského vestníka č. 11/1933), s príslušným výkladom a súvisiacimi právnymi predpismi a judikatúrov. Bratislava 1933. 516 s.. Súkromný archív D. Hancko st. [8] Nariadenie, 1950.: Vládne nariadenie č. 135/1950 Sb. o organizácii ochrany pred požiarmi a inými živelnými pohromami. [cit. 2010-01-14] Dostupné na internete: [9] Obežník, 1941.: Stavba hasičských skladov a strážnic. Vzorové plány. Hasičské listy č. 4/1941. Súkromný archív D. Hancko st. [10] Smernica, 1949. Celkový početní stav a výzbroj hasičstva v obci. Smernica ministerstva vnútra zn. 266/30-1-9/6-1949-VB/3CO min. vnitra. In.: Kališ, J.: Hasičské stroje a jejich obsluha. Práce - vydavatelstvo ROH, Praha 1951. s. 207-2010. [11] STN, 1980. STN 73 5710 Požární stanice, požární zbrojnice a požární buňky. Vydavatelství ÚNM, Praha 10. 36 s. vydané ako ČSN73 5710. 1981 - archív autora. [12] Vyhláška, 1959. Vyhláška ministerstva vnútra č. 106/1959 Ú. l. o organizácii požiarnej ochrany. Archív GŘ HZS ČR. E-mail Pešek, Lubomír, Ing. [Lubomír.Peš[email protected]] E-mail z 3. 2. 2010 - 06:47.

Obr. 7 Umiestnenie hasičskej stanice vo Zvolene (Google a archív autora) Z tohto vyplýva, že aj v prípade OHZ na Slovensku by najskôr mala nastúpiť kategorizácia jednotiek, na základe jasne stanovených kritérií. Nie len na platforme všeobecne konštatovanej minimálnej výbave a počte členov obecnej hasičskej jednotky na zbrojnici po vyhlásení požiarneho poplachu. Nehovoriac o odbornom riadení OHZ, na ktoré, od zániku národných výborov, nemá v súčasnej dobe odborná štátna správa dosah. A až potom by sa mali riešiť objekty OHZ. Toto všetko súvisí s prehodnotením kompetencií samosprávy v oblasti ochrany pred požiarmi a zakotvení sankcií voči samospráve pri nedodržiavaní zákona NR SR č. 314/2001 Z. z. vo vzťahu k obecným hasičským jednotkám. Literatúra [1] ČSN, 2006. ČTN 73 5710 Požární stanice a požární zbrojnice. ČNI, Praha. 2006. 20 s. - archív autora. [2] Gregáň, M. 2010.: História dobrovoľnej požiarnej ochrany a hasičského športu v Banskej Štiavnici. Bakalárska práca 2010. 63 s. TU vo Zvolene - nepublikované.


[13] Vyhláška, 1991. Vyhláška MV SR č. 446/1991 Zb. ktorou sa vykonávajú niektoré ustanovenia zákona Slovenskej národnej rady o požiarnej ochrane. [cit. 2010-02-19] Dostupné na internete: . [14] Vyhláška, 2006. Vyhláškou Ministerstva vnútra Slovenskej republiky č. 611/2006 Z. z.. [cit. 2010-02-27] Dostupné na internete: . [15] Výzva, 2010. Výzvy na predkladanie žiadostí o NFP, kód výzvy ROP-4.2-2010/02. Príloha 3. [cit. 2010-0527] Dostupné na internete: <www.ropka.sk/download. php?FNAME=1269953584.upl...HaZZ....>. [16] Zákon, 1918. Zákon č. 11/1918 Zb. z. a n. ze dne 23. října 1918 o zřízení samostatného státu československého. [cit. 2010-0112] Dostupné na internete: . [17] Zákon, 2001. Zákon NR SR č. 314/2001 Z. z. o ochrane pred požiarmi. [cit. 2010-03-01] Dostupné na internete: http://jaspi. justice.gov.sk/jaspiw1/htm_zak/jaspiw_maxi_zak_fr0.htm.

101


Studium šíření chemické látky v objektu Study of spreading of dangerous substances indoors Ing. Dana Chudová, Ph.D.1 Ing. Petr Bitala

1

MUDr. Stanislav Brádka2 1 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 Státní ústav jaderné, biologické a chemické ochrany Kamenná 71, 276 31 Milín [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrakt V příspěvku je popsán a analyzován experiment šíření chemické látky v objektu. Tento experiment byl zvolen na základě nutnosti získání znalosti šíření chemických látek objektu s ohledem na případný teroristický útok za využití chemické látky. Klíčová slova Terorismus, chemická látka, substituent otravné látky, experiment. Abstract Past years has shown possibility of abuse of chemical, biological and radioactive materials by terrorists. These can be abused against population by their dispersion inside of the building. There can be severe or fatal consequences for basic infrastructure of state, region or town by dispersion such a substance in some buildings. There is a need to be prepared for such an attack. We need to know ways of dispersion of specific substance in selected buildings to be able to make safety precautions. The paper will analyze description of experiment which was realized in potentially vulnerable building. Key words Dangerous Substances, Experiment, Buildings, Air handling systems. Úvod Žijeme v době, kdy se terorismus stal obávanou hrozbou každodenního života. Přestože se teroristické útoky České republice zatím vyhýbaly, je třeba se i na tuto možnost připravit a nebrat ji na lehkou váhu. Teroristický útok za použití chemických, biologických a radioaktivních látek je reálný i v České republice. Při posouzení možností a následků útoku v našich podmínkách je nejpravděpodobnější útok na objekt, v němž se vyskytuje v daný okamžik značné množství osob, nebo má vliv na chod většího územního celku, případně celé republiky. Proto je nezbytné být v preventivních protiteroristických opatřeních neustále o krok napřed. Cílem tohoto příspěvku je ukázat na konkrétním příkladu způsob šíření chemické v objektu. Znalost šíření chemické látky objektu je nezbytným předpokladem pro provedení preventivních opatření. Průběh útoku Průběh teroristického útoku za využití chemických látek v objektech závisí na množství, druhu nebezpečné látky, typu budovy, zda se jedná o budovu, která pro ventilaci, klimatizaci a topení využívá tzv. HVAC systémy (topení, větrání, klimatizace), nebo se jedná o starší typ budovy bez těchto systémů a na dalších technických i organizačních opatřeních vedoucích k zabránění šíření nebezpečné látky v objektu. K šíření chemické látky v objektu může docházet také prostřednictvím osob. Pokud dojde v uzavřeném prostoru, ve kterém jsou přítomny osoby, k uvolnění chemické látky do ovzduší, dochází k její absorpci na předmětech, površích v daném prostoru a rovněž dýchacích orgánech přítomných 102

osob. Daný děj probíhá tak dlouho, dokud nedojde k ustavení rovnovážného stavu. V případě přemístění takto kontaminovaných jedinců do dosud čistých prostor, dochází k přenosu kontaminantu do těchto prostor. V čistém prostoru pak dochází k uvolňování chemické látky z povrchu těla kontaminovaných osob a jejich oděvů. Studium šíření chemických látek Experimentální ověření šíření látky v objektu je nástroj, kterého lze využít k získání znalostí o šíření chemické látky v objektu. Přitom znalost šíření chemické látky v objektu je nezbytnou podmínkou k navržení preventivních opatření za přítomnosti chemické látky v objektu. Z tohoto důvodu došlo k provedení reálné zkoušky v reálném objektu. Provedení experimentu se řídilo následující osnovou: • stanovení cíle experimentu • výběr objektu • výběr kontaminantu • volba umístění zdroje kontaminace a parametrů tohoto zdroje (stanovení doby a vydatnosti úniku,…) • stanovení režimu vzduchotechniky • způsob stanovení sledování šíření kontaminantu, způsob záznamů jednotlivých veličin (koncentrace, teplota, tlak) • provedení experimentu • zpracování a vyhodnocení získaných výsledků Po vymezení cíle experimentu bylo přistoupeno k řešení dalších bodů osnovy. Základním kritériem výběru objektu byla možnost provedení experimentu. Bylo zapotřebí nalézt takový objekt, aby splňoval podmínku napadnutelnosti (shromažďovací prostor, přístup), byl vybaven vzduchotechnickým systémem, bylo možné získat jeho technická data a byl k dispozici pro provádění experimentů. Pro modelování i reálnou zkoušku šíření kontaminantu v objektu byla zvolena budova „C“ Fakulty bezpečnostního inženýrství. Jedná se nepodsklepený objekt o třech nadzemních podlažích propojený po obou stranách s dalšími objekty. Téměř polovinu prvního a druhého patra zaujímá posluchárna pro 205 studentů a tělocvična. Ve zbývajících prostorách všech tří podlaží jsou převážně situovány laboratoře a kanceláře. V prvním podlaží mezi posluchárnou a tělocvičnou se nachází strojovna vzduchotechniky sloužící pro rozvod vzduchotechniky posluchárny a laboratoří. Další strojovna vzduchotechniky pro odsávání zplodin z laboratoří ve 3. NP se nachází uprostřed 3. NP. Půdorys 1. NP je znázorněn na obrázku 1. Všechna tři nadzemní podlaží jsou vzájemně propojena schodištěm umístěným v levé části objektu. Vstup do místností je zajištěn jedno nebo dvoukřídlovými dveřmi. Všechny místnosti jsou vybaveny okny, v prostoru posluchárny jsou pevná neotevíratelná okna, kterými nedochází k výměně vzduchu s venkovním prostorem. Pro větrání posluchárny je použito vzduchotechnické jednotky s výkonem 12000 m3/hod. Jednotka umožňuje provoz s oběhovým vzduchem (recirkulaci) s možností nastavení minimální výměny vzduchu. Vzduch je upravován filtrací (prachový filtr) a ohřevem v zimním období nebo chlazením v letním období. Přívod vzduchu do posluchárny je vyústkami s požárními uzávěry v protipožárním podhledu. Odsávání vzduchu je řešeno pod sedačkami posluchárny. Vzduchotechnický systém při simulaci i v případě reálné zkoušky byl seřízen na přívod a odvod vzduchu cca 10000 m3/hod. Vzduchotechnická jednotka byla při provedení experimentu nastavena na 50 % recirkulaci vzduchu v posluchárně. Ostrava 8. - 9. září 2010


Budova „C“ Fakulty bezpečnostního inženýrství splnila všechny předem stanovená kritéria. Útok na budovu je reálný, vzhledem k výskytu většího počtu osob. Posluchárna je shromažďovací prostor, do kterého je možný přístup cizí osoby. Za druhé tento prostor je větrán a ohříván (resp. chlazen) pomocí vzduchotechniky a za třetí byl tento prostor k dispozici včetně projektové dokumentace.

bylo provedeno aproximativním řešením pro případ recirkulace a pro otevřený systém. Na základě výpočtu a zkušeností z již dříve provedených experimentů bylo pro daný experiment stanoveno množství 1000 ml. Vlastní experiment Smyslem experimentu bylo ověření šíření chemické látky v prostoru posluchárny a v přilehlých částech objektu. Cílem experimentu bylo ověření šíření nebezpečné látky v objektu prostřednictvím vzduchotechniky. Při volbě místa rozptylu kontaminantu bylo uvažováno s co nejefektivnějším zamořením prostoru, tzn. přímo v daném prostoru, nebo prostřednictvím vzduchotechnického systému. Aby byla splněna podmínka, že zdroj kontaminace musí maximálně simulovat reálný útok, musí být splněny dvě základní podmínky: • maximální rozptyl chemické látky • vhodná volba místa rozptylu Na základě teroristických útoků v minulosti a fyzikálních vlastností vytipované látky (sarinu), byl substituent vypuštěn v objektu v podobě aerosolu. Formy aerosolu bylo docíleno použitím upravené tlakové nádoby hasicího přístroje.

Obrázek 1 Půdorys 1. NP budovy C Fakulty Bezpečnostního inženýrství Kritérii volby chemické látky byla dostupnost pro potencionální teroristický útok, účinky, fyzikální a chemické vlastnosti a způsob použití. Na základě těchto kritérií byla zvolena chemická látka sarin. Protože pro experiment nebylo samozřejmě možné použít vytipovanou látku, tj. sarin, bylo zapotřebí nalézt vhodný substituent. Hlavními kriterii pro výběr „bezpečné látky“, vhodné k provedení experimentu, byly:

Únik byl proveden ve strojovně vzduchotechniky do zpětné větve vzduchotechnického systému. Strojovna vzduchotechniky je tvořena samostatnou místností pod posluchárnou a s posluchárnou je propojena nasávacími otvory (70 ks o rozměrech 22 x 3,5 cm) ve výšce cca 10 cm od podlahy. Současně byla simulována evakuace 70 osob z prostoru posluchárny po zjištění přítomnosti nebezpečné látky. Evakuace byla simulována otevřením dveří ve čtvrté minutě po úniku pentylacetátu po dobu 140 sekund. Koncentrace pentylacetátu byla detekována sedmi PID detektory, které byly umístěny následovně: • 1 ks Mini RAE 2000 v přední části posluchárny ve vzdálenosti 4 m od přední stěny,

• podobné fyzikální vlastnosti,

• 1 ks Mini RAE 2000 uprostřed posluchárny,

• nejedovatost látky,

• 1 ks Mini RAE 2000 v horní části posluchárny ve vzdálenosti 0,94 m od zadní stěny,

• snadná detekce, • dostupnost látky. Látka, která splňuje stanovená kriteria, je ester kyseliny octové - pentylacetát. Tato látka byla již využita při řešení jiných projektů, např. při zkoumání šíření nebezpečných látek v podzemních stavbách viz literatura [1]. Pro provedení experimentu bylo nutné předem stanovit množství chemické látky pentylacetátu tak, aby vytvořené koncentrace pentylacetátu v posluchárně byly měřitelné použitými detektory. Sledování šíření kontaminantu bylo provedeno na základě měření průběhu koncentrací v čase ve zvolených bodech budovy. Vhodným detektorem, pro měření koncentrace pentylacetátu při reálné zkoušce v objektu, se ukázal být fotoionizační detektor (PID detektor) pro měření koncentrací těkavých organických látek. Dostupné byly přístroje firmy RAE Systems - ppb RAE plus (dále jen ppb RAE) a Mini RAE 2000 (dále jen Mini RAE). Jedná se o přenosné monitory plynů těkavých organických látek na velmi nízké koncentrační úrovni (Mini RAE v řádech ppm a ppbRAE v řádech ppb). Přístroje umožňují záznam do paměti a následné zpracování dat na PC. Navíc 3 ks přístrojů vlastní Fakulta bezpečnostního inženýrství a dalších 5 ks bylo pro měření zapůjčeno od Státního ústavu pro jadernou, chemickou a biologickou ochranu, v.v.i. Měřitelný rozsah přístroje Mini RAE je 0 - 15 000 ppm a ppb RAE 1ppb - 10 000 ppm.

• 1 ks ppb RAE + na chodbě v 1.NP ve vzdálenosti 3,33m od stěny posluchárny, • 1 ks ppb RAE + na chodbě ve 2.NP 2,59 m od stěny posluchárny, • 1 ks ppb RAE + v laboratoři ve 2.NP 2,59, • 1 ks ppb RAE + na schodišti ve 3.NP. Rozmístění detektorů je možno sledovat na obrázcích 2 - 4. Detektory byly instalovány ve výšce 1,5 m. Tato výška odpovídá dýchací zóně osob. Dále bylo pro sledování koncentrace využito čichového orgánu osob. Pozice osob detekujících vůni pentylacetátu jsou viditelné opět na obrázcích 2 - 4. Podmínky experimentu • barometrický tlak 982 mPa, • venkovní teplota 6,8 °C, • venkovní vlhkost 99,9 %., • teplota v posluchárně 23 °C., • vlhkost v posluchárně 35,2 %, • vliv větru na infiltraci nebyl uvažován, • vzduchotechnická jednotka byla nastavena na 50 % recirkulaci vzduchu.

Aby bylo možné při experimentech sledovat šíření koncentrací kontaminantu, bylo zapotřebí použít takové množství kontaminantu, aby vytvořené koncentrace v objektu byly měřitelné přístroji Mini RAE a ppb RAE. Teoretické stanovení koncentrace v posluchárně Ostrava 8. - 9. září 2010

103


Hodnoty získané prostřednictvím čichu osob Osoba č. 1

nic

Osoba č. 2

nic

Osoba č. 3

16:52:16

Osoba č. 4

nic

Osoba č. 5

16:51:20

Osoba č. 6

nic

Výsledky experimentu

Legenda: umístění měřícího přístroje umístění zdroje kontaminantu stanoviště pro identifikaci pentylacetátu čichem

Obrázek 2 Rozmístění detektorů v 1.NP

Po úniku pentylacetátu byla v posluchárně v bodě 3 naměřena špičková koncentrace 31,9 ppm za 170 s. Po dosažení tohoto maxima začala koncentrace pentylacetátu prudce klesat. Tento pokles, který trval zhruba 4 minuty, byl ovlivněn otevřením dveří posluchárny. Koncentrace ve zbývajících měřících bodech nedosáhly této hodnoty. Maximálních koncentrací pentylacetátu v posluchárně bylo v bodě 4 (24,5 ppm) dosaženo za 9 minut a v bodě 5 (15,7 ppm ) za 14 minut po úniku. Vliv otevřených dveří je viditelný také na grafu 2. Zde po prudkém poklesu došlo k opětovnému nárůstu koncentrace pentylacetátu způsobenému klesáním pentylacetátu z důvodu jeho hustoty do spodních částí posluchárny až na špičkovou koncentraci. Poté následoval pozvolný pokles koncentrace způsobený větráním podobně jako ve zbývajících měřících bodech v posluchárně. Pokles viditelný v grafech 1 - 3 po cca 30-ti minutách je způsoben započatým větráním po ukončení experimentu. Výsledek měření na chodbách v 1. a 2.NP je znázorněn v grafu 4 a grafu 5. Zde je viditelný nárůst koncentrace pentylacetátu po otevření dveří z posluchárny v 1. a 2.NP. Maximální koncentrace na chodbě v 1.NP byla 1025 ppb a ve 2.NP 313 ppb. V laboratoři ve 2. NP došlo k nárůstu koncentrace až po otevření dveří z posluchárny do chodby ve 2. NP a dveří z chodby do laboratoře. Špičková koncentrace v laboratoři byla 1189 ppb. Poté docházelo ke strmému poklesu koncentrace pentylacetátu. 35

30

Obrázek 3 Rozmístění detektorů ve 2.NP

25

20 koncentrace [ppm]

PrĤmČrné koncentrace Maximální koncentrace

15

10

5

0

þas

Graf 1 Průběh koncentrací měřených pomocí Mini RAE v posluchárně v bodě 3 v ppm

30

Obrázek 4 Rozmístění detektorů ve 3.NP

25

20

Časový harmonogram experimentu Začátek úniku

16:51:00 hod

konec úniku

16:51:10 hod

otevření dveří posluchárny ve 2.NP

16:55:00 hod

otevření dveří do laboratoře ve 2.NP

16:55:00 hod

zavření dveří posluchárny (únik 100 osob)

16:57:20 hod

PrĤmČrné koncentrace

10

5

0

þas

ve 2.NP zavření dveří laboratoře ve 2.NP

16:57:20 hod

konec pokusu

17:21:00 hod

104

koncentrace 15 [ppm]

Graf 2 Průběh koncentrací měřených pomocí Mini RAE v posluchárně v bodě 4 v ppm Ostrava 8. - 9. září 2010


Závěr

18 16 14 12

koncentrace [ppm]

10 PrĤmČrné koncentrace

8 6 4 2 0

þas

Graf 3 Průběh koncentrací měřených pomocí Mini RAE v posluchárně v bodě 5 v ppm 1200

1000

800

Minimální koncentrace

koncentrace [ppb]

600


Z provedeného experimentu je patrná nutnost větrání prostor zasažených chemickou látkou. Pokud by byl namísto substituentu pentylacetátu použit skutečně sarin, potom vzhledem k jeho nízkým hodnotám LCt50 = 100 mg.min/m3 (smrtelná toxická dávka při vdechování 20 l vzduchu za minutu způsobující 50 % úmrtnost), ICt50 = 75 mg.min/m3 (dráždivá dávka, která při vdechování 20 l vzduchu za minutu vyvolá podráždění nebo zneschopnění u 50 % osob nacházejících se v daném prostředí), TLV = 0,0001 mg/m3 (maximálně přípustná koncentrace v prostředí, která po dobu 8 hodin nezpůsobí žádnou újmu na zdraví člověka) je zapotřebí provést v co nejkratší době evakuaci osob a odvětrání prostor. Vzhledem ke skutečnosti, že sarin je těžší než vzduch, lze předpokládat výskyt vyšších koncentrací zejména v nižších polohách. Avšak i přes tuto skutečnost experiment ukázal, že vlivem recirkulace vzduchu vzduchotechnickým systémem může být koncentrace nebezpečné chemické látky vyšší v místech v blízkosti vyústek vzduchotechniky, kterými je přiváděn vzduch do místnosti, než ve vzdálenějších částech místnosti. Proto je zapotřebí např. v případě navrhování evakuace za přítomnosti chemické látky brát ohled i na tuto skutečnost. Literatura

400

[1] Walton, G. N. - Dols W.S.: CONTAM 2.4 User Guide and Program Documentation. National Institute of Standard and Technology, s. 303. October 2008. NISTIR 7251, NIST Gaithersburg, USA.

200

0

þas

Graf 4 Průběh koncentrací měřených pomocí ppb RAE na chodbě v 1.NP v bodě 6 v ppb 350

[2] Communication from the Critical Infrastructure Protection in the figure against terrorism. Commission to the Council and the European Parliament. [cit. 2009-06-30] [PDF dokument] dostupný z: http://www.steelhenge.co.uk/knowledgezone/ EC%20Critical%20Infrastructure%20protection.pdf. [3] Klouda, K. - Břínek, J. - Dropa, T. - Kaiser, D. - Králík, L. Weisheitlová, M. - Fialová, V. - Slabotínský, J. - Brádka, S. - Večerková, J.: Sekundární kontaminace cestujících metra. Časopis SPEKTRUM, ročník 9, č.1, s. 38-41. ISSN 1211-6920.

300

250

200

Minimální koncentrace

koncentrace [ppb]


150

100

[4] Klouda, K. - Suldovský, J. - Šarboch, P.: Rizika spojená s existencí podzemních staveb [cit. 2007-11-20] [PDF dokument] dostupný z:
50

0

þas

Graf 5 Průběh koncentrací měřených pomocí ppb RAE na schodišti ve 2.NP v bodě 7 v ppb


105


Zabránění povodňovým stavům v lokalitě Žabník na katastrálním území Koblov Prevention of flood situations in the locality of Žabník in the cadastral area of Koblov Ing. Dana Chudová, Ph.D. Ing. Marek Pavlica VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice [email protected], [email protected]

Tabulka 1 uvádí možné mimořádné situace, které by mohly vzniknout na území Koblova. Tabulka 1 Hlavní rizika Koblov Hlavní rizika charakteristická pro Koblov (Žabník) Z hlediska působení

Typ mimořádné situace

Abstrakt

Povodeň [1]

Cílem příspěvku je na základě provedené analýzy územní navržení protipovodňových opatření, která by v budoucnu měla zabránit ztrátám na lidských životech, majetku atd.

Zvláštní povodeň [1]

Klíčová slova

Zemětřesení [2] Geografická rizika

Únik metanu [3] Epidemie [4]

Záplavy, lokalita Žabník, analýza, nebezpečí.

Epizootie [5]

Abstract

Pořár [6]

The goal of this article is on the base effected evaluation run flood by area Žabník, analysises situation area by now, before building-up dike proposition effectively flood control.

Přívalové deště a dlouhotrvající déšť (hrozí zvýšení průtoků a rychlost vodních toků s následnými záplavami) [1]

Klimatická rizika

Dlouhotrvající vedro a sucho [6]

Key words Floods, area Žabník, analysis, dangerous. Lokalita Žabník na území Koblova náleží v současnosti městskému obvodu Slezská Ostrava. Tato lokalita je charakteristická zástavbou rodinných domů se zahradami, zemědělsky obdělávanými zahradami a několika rekreačními objekty. Oblast Žabníku leží na levém břehu řeky Odry, od které je souvislá zástavba vzdálená 50 - 200 m. Prostor kolem břehu řeky je nevyužívaný se vzrostlým břehovým porostem. Politováníhodnou charakteristikou pro danou lokalitu jsou časté povodně. Dochované záznamy o povodních v povodí Odry sahají až do 13 století. Pro lokalitu Žabník byla devastující např. povodeň v roce 1997 nebo povodeň na přelomu května - června 2010.Analýza území Analýza území je soubor metod, kterými jsou zkoumána a hodnocena možná rizika dané lokality a její zranitelnost. Analýza území Koblova, lokality Žabník byla hodnocena dvěmi metodami, a to analýzou vzniku mimořádné události, analýzou souvztažnosti. Analýza vzniku mimořádné události Metoda analýza vzniku mimořádných událostí byla vypracována HZS Moravskoslezského kraje. Metoda je založena na stanovení kvantitativních ukazatelů. Kvantitativní ukazatele stanovil expertní tým pomocí expertních odhadů na základě typů mimořádných událostí (dále jen MU) jejich charakteristiku, ohrožení pro společnost a potřebná opatření. Analýza vzniku mimořádných událostí se skládá ze dvou etap:

Dopravní havárie

Havárie v silniční dopravě [7] Havárie na energetických sítí [8]

Společenská a sociální ohrožení

Organizovaný zločin (mírné riziko asociálního chování představují vazební věznice a věznice pro výkon trestu v Ostravě-Heřmanicích) [9]

Zvláštní rizika

Skládky nebezpečného odpadu (riziky je ohroženo zdraví, životní prostředí a ekosystém, trvá dlouhodobá toxicita) [10]

[č.] číslo uvedené v závorce představuje číslo MU

Z výše uvedených mimořádných situací bylo vybráno 10 typů mimořádných událostí, které by mohly zasáhnout oblast Žabníku. U vybraných mimořádných událostí byla stanovena pravděpodobnost, časová predikce a dobu trvání . Tabulka 2 Charakteristika číslo MU

typ MU

pravděpodobnost

časová predikce

doba trvání

1

Záplava

4

3

3

2

Zemětřesení

1

1

1

3

Únik metanu

2

3

1

4

Epidemie

1

3

3

5

Epizootie

1

3

3

• definování mimořádných událostí s analýzou následků,

6

Požár

1

3

2

• výsledky souhrnné analýzy vzniku mimořádné události na základě míry rizika.

7

Dopravní nehoda

1

1

2

8

Nehoda na tech. infrastruktuře

1

2

3

9

Kriminalita

1

3

10

Ekologická nehoda

1

2 5

Po určení pravděpodobnosti, časové predikce a doby trvání následovalo obodování možného ohrožení a opatření.

106



Tabulka 3 Ohrožení, opatření typ MU

Ohrožení

200

Opatření

O

S

B

D

C

Z

K

1

Záplava

3

2

3

1

1

3

4

2

Zemětřesení

3

2

3

1

1

3

4

3

Únik metanu

1

1

1

1

1

1

2

4

Epidemie

3

2

0

0

0

1

1

5

Epizootie

0

2

0

0

1

1

1

6

Požár

1

1

1

0

1

2

2

7

Dopravní nehoda

1

1

0

1

0

1

2

8

Nehoda na TI.

3

2

2

0

0

2

2

9

Kriminalita

1

1

1

0

0

1

2

10

Ekologická nehoda

3

2

0

0

1

2

2

100

1

Výsledná korigovaná míra rizika

seznam čísel Záplava

4, 5, 7, 8, 9,10

680

170

2

Zemětřesení

3, 4, 5, 6, 7, 8

170

170

3

Únik metanu

6, 7, 8

53

27

4

Epidemie

5

70

70

5

Epizootie

4

50

50

6

Požár

7, 8

53

53

7

Dopravní nehoda 6, 8,10

120

120

8

Nehoda na TI.

165

165

9

Kriminalita

40

40

10

Ekologická nehoda

250

250

6

4, 5

Tabulka 5 Výsledná míra rizika číslo MU

Následné MU

typ MU

seznam čísel

4, 5, 6, 7, 9

8, 10

2

II.

III.

IV.

Nežádoucí riziko

Přijatelné riziko

Provedená analýza potvrdila skutečnost, že mimořádná událost typu záplava nejvíce ohrožuje lokalitu Žabník. Jak je vidět na obrázku 1 záplava spadá do oblasti společensky nepřijatelného rizika. Analýza souvztažnosti Analýza souvztažnosti je další metoda, kterou lze danou oblast hodnotit. Byla vybrána dle předem stanovených kritérií a slouží k ověření míry rizika vypočteného metodou: „Analýza vzniku mimořádné události“. Pro hodnocení rizik byla použita stejná rizika jako při metodě Analýza vzniku MU (záplava, zemětřesení, únik metanu, epidemie, epizootie, požár, dopravní nehoda, nehoda na technické infrastruktuře, kriminalita a ekologická nehoda)z důvodu možnosti srovnání s výše provedenou metodou. Tabulka 6 Identifikace rizik Rb

Ra Identifikace rizik

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

∑Kar

1

Záplava

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

2

Zemětřesení

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3

Únik metanu

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

4

Epidemie

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

3

5

Epizootie

1

0

0

1

0

0

0

0

0

1

3

6

Požár

0

1

1

0

0

0

1

1

0

0

4

0

0

0

1

Výsledná míra rizika

Stupeň poplachu

7

Dopravní nehoda

1

1

1

0

0

1

0

8

Nehoda T.I.

1

1

1

0

0

1

1

0

0

0

5

9

Kriminalita

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

10

Ekologická nehoda

1

0

0

0

0

1

1

0

0

0

1

Záplava

4, 5, 7, 8, 9,10

5140

IV.

2

Zemětřesení

3, 4, 5, 6, 7, 8

1285

IV.

3

Únik metanu

6, 7, 8

2283

II.

4

Epidemie

5

1185

II.

5

Epizootie

4

1165

II.

6

Požár

7, 8

1168

II.

7

Dopravní nehoda

6, 8,10

1235

II.

8

Nehoda na TI.

6

1280

III.

9

Kriminalita

6

1155

II.

10

Ekologická nehoda

4, 5

1365

III.


1

Obrázek 1 Matice rizik

Tabulka 4 Míra rizika Míra rizika

3

Kategorie události

Následující tabulka 4 uvádí míru rizika vypočtené dle metodiky: „Analýza vzniku mimořádné události“.

Následné MU

1

2

Nepřijatelné riziko

O - obyvatelstvo, S - plocha, B- budovy, území, D - dopravní prostředky, C - chov zvířat, Z - potřeba sil a prostředků, K - nutnost koordinace složek

typ MU

4

I.

Legenda:

číslo MU

10

Pravděpodobnost

číslo MU

∑Krb

6

5

3

1

1

3

3

1

0

4

3

2

Legenda: Ra primární riziko Rb riziko, které může být vyvoláno rizikem Ra ∑Kra celkový koeficient Ra ∑Krb celkový koeficient Rb

Z vypočtených údajů (koeficientů Kar a Kpr ) byl sestaven graf souvztažnosti.

107


Graf souvstažnosti

Návodní tČsnČní

70,0

1

II.

2

60,0

Kpr [%]

50,0

I.

IV.

Ohumusování a osetí Q100

III.

40,0 3

30,0

6, 7 10

20,0

8

4, 5

10,0

Jílocementová stČna

9

0,0 0,0

10,0

30,0

20,0

40,0

50,0

60,0

Kar [%]

Legenda: Kar procentní vyjádření počtu návazných rizik Rb Kpr procentní vyjádření počtu vyvolaných rizik I. primárně nebezpečné riziko - žádné riziko II. sekundární riziko - záplavy, zemětřesení se dá považovat za riziko relativně bezpečné, protože ne nachází na ose dělící kvadranty III. žádná primární nebezpečná rizika - nehoda na technické infrastruktuře IV. relativní bezpečnost - zemětřesení, únik metanu, epidemie, epizootie, požár, dopravní nehoda, kriminalita a ekologická nehoda

Obrázek 2 Výsledný graf analýzy souvztažnosti Porovnáním výsledků metody Analýzy vzniku MU a analýzy souvztažnosti, byla potvrzena domněnka, že největším rizikem pro lokalitu Žabník je záplava. Obě analýzy prokázaly, že záplava spadá do kategorie nežádoucího rizika. Navrhovaná protipovodňová opatření Protipovodňová opatření fyzického rázu lze dělit do dvou základních kategorií. Kategorie mobilních protipovodňových opatření a kategorie stálého charakteru. Mobilní protipovodňová opatření Mobilní protipovodňová opatření jsou např. protipovodňové stěny, které jsou tvořeny z hliníkových profilů, stojek a patek Jedná se o protipovodňovou ochranu jak území, tak i jednotlivých objektů. Výhodou těchto stěn je možnost rozebrání, tím nepříliš zasahují do okolní krajiny a nemění její ráz a snadná instalace. Naopak nevýhodou je potřeba pracovních sil při výstavbě a demontáži, nutnost skladování a s tím spojení dalších nákladů na skladování a dopravu. K protipovodňové ochraně jednotlivých budov mohou dále sloužit vodotěsné desky dveří a oken, popřípadě protipovodňová stěna kolem celého domu. Kategorie stálého charakteru Jedna z variant k minimalizaci rizika typu záplava je vybudování ochranné hráze podél toku řeky Odry v délce 945 m. V součastné době je lokalita Žabník nechráněna před ničivými následky záplav, prokázaly to např. povodně v roce 1997, kdy tato lokalita byla zaplavena jako jedna z prvních lokalit ve městě Ostravě. Právě tyto povodně byly impulzem k řešení ochrany území v této lokalitě proti velké vodě. Tato část území není chráněna před zvýšeným průtokem řeky Odry. Statutární město Ostrava, jakožto investor stavby, se rozhodlo pro výstavbu protipovodňové hráze. Navrhovaná protipovodňová hráz je dělena na stavební objekty (dále jen SO), SO těsnění podloží hráze, SO zemní hráz, SO odvodnění území a odvodňovací příkop, SO hrázová propusť, SO oplocení. Těsnění podloží hráze byla navržena realizace podzemní těsnící clony. Jedná se o tenkostěnnou jílocementovou stěnu, která je umístěna ve štěrkovém podloží hráze. Těsnící clona by měla být ukončena v hloubce cca 2 m nad nepropustným podložím, to odpovídá hloubce 4 - 8 m pod terénem. Délka těsnící clony odpovídá délce hráze cca 945 m.

108

9,24

10,11

6,44

2,67 0,63

Obrázek 3 Ilustrační nákres 0,125 km hráze Protipovodňová hráz je navržena jako zemní, sypaná hráz. Na návodní straně hráze je navrženo jílovité těsnění, které u paty hráze bude mít šířku cca 5 m, u koruny hráze cca 3 m. Stabilizační část hráze má v koruně šířku 11 m a v patě hráze cca 15 - 35 m (viz Obrázek 3 Ilustrační nákres 0,125 km hráze 3). Výška hráze je proměnlivá v závislosti na výšce terénu, pohybuje se od 2,3 m do 4,7 m. Tato výška odpovídá úrovni hladiny řeky Odry při průtoků stoleté vody (Q100) s převýšením 0,8 m. Délka protipovodňové hráze je 945 m a je na obou koncích zavázaná do zvýšeného terénu. Jedno ukončení bude u paty mostu ulice Kozlovská a druhé u zvýšeného terénu ulice Hřbitovní. Jako součástí hráze je navržen i pruh v šířce 15 m od návodní paty hráze. Protipovodňová hráz je navržena jako stavba trvalá. Při pravidelné údržbě lze očekávat životnost mechanických částí, pozemních objektů, betonových konstrukcí a přeložek sítí v řádu desítek let, samotná životnost sypané zemní hráze se předpokládá v řádu stovek let. Termín zahájení výstavby hráze se předpokládá na rok 2011. Předpokládaná doba výstavby se odhaduje na dobu cca 12 měsíců. Stavba není dělena na etapizaci, to znamená, že stavba bude probíhat kontinuálně. Financování protipovodňové hráze zajišťuje investor, kterým je statutární město Ostrava. Předpokládané náklady na výstavbu hráze jsou 169 523 665 Kč. Tabulka 7 Finanční náklady Účel Projektové a průzkumné práce Základní stavební náklady

Částka [Kč] 5 832 771 116 655 426

Vedlejší náklady

2 683 075

Ostatní náklady

933 243

Rezerva

11 665 543

Náklady hrazené z provozních (neinvestičních) prostředků

3 499 663

Celkem bez DPH

141 269 721

DPH

28 253 944

Celkem s DPH

169 523 665

Finanční zhodnocení Při povodních v roce 1997 byl odhad škod vyčíslen na cca 152 mil. Kč v rámci celého městského obvodu Slezská Ostrava. K tomu, aby bylo možno porovnat dnešní náklady na výstavbu protipovodňové hráze a odhadnuté škody v Koblově, je potřeba započítat inflaci ve stavebnictví. Odhad škod byl proveden před třinácti lety. Ostrava 8. - 9. září 2010


K výpočtu odhadu škod byla připočtena inflace ve stavebnictví viz tabulka 8 Tabulka 8 Inflace cen ve stavebnictví inflace

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

9,3

4,8

4,1

4,0

2,7

2,2

3,7

3,0

2,9

Odhad aktuální výše povodňových škod v Koblově: Tabulka 9 Odhad škod 1997

2010

Přítok Koblovského potoka

100 000 Kč

157 000 Kč

Demolice 5 domů

309 000 Kč

487 000 Kč

24 000 000 Kč

37 800 000 Kč

Oprava 120 bytových jednotek Škoda na Hasičské zbrojnici Čištění a odvoz odpadů

50 000 Kč

79 000 Kč

1 500 000 Kč

2 363 000 Kč

Nová část plynovodu v Žabníku

100000 Kč

157 000 Kč

Oprava komunikací (zeleň atd.)

2000000 Kč

3 150 000 Kč

27 959 000 Kč

44 193 000 Kč

V tabulce 9 je přibližný souhrn odhadů škod, který byl způsoben na zařízení městského obvodu Slezská Ostrava a fyzických osob. Nejsou zde zahrnuty škody na infrastruktuře jiných společností například ČEZ, a.s., OKD, a.s., Telefonica O2 Czech Republic, a.s. atd., a vybavení domácností. Náklady na vybudování protipovodňové hráze v lokalitě Žabník se předpokládají ve výši 169 523 665 Kč škoda 169523665 N= = = 3,84 44193000 investice Pomocí vztahu násobek (N) lze pozorovat kolikrát je investice větší než způsobená škoda. V tomto případě investice do protipovodňové stěny je takřka 4x větší než způsobená škoda při povodni v roce 1997. Investovaná částka do projektu protipovodňové hráze je však relevantní, i když je čtyřnásobně větší než odhad způsobených škod, z důvodu možných dalších finančních ztrát při povodních. Závěr Na základě provedených analýz posuzované lokality byla potvrzena hypotéza, že mezi nejvýznamnější možná ohrožení patří povodně. Z dalších ohrožení této lokality připadá v úvahu


zemětřesení. Území, na kterém se nachází lokalita Žabník, je poddolované, proto zde může k této situaci dojít. V úvahu také přichází ekologická havárie. V případě zatopení skládky komunálního odpadu, která se nachází v blízkosti, popřípadě při zatopení chemických závodů, nacházejících 2007 2008 2009 se výše proti toku řeky Odry, by mohlo dojít 4,1 4,5 1,2 ke kontaminaci území. Jedna z možností, jak minimalizovat případné zaplavení území, je vybudování ochranné hráze podél toku řeky Odry v délce 945 metů. Přestože finanční náklady na provedení hráze jsou vysoké, určitě se tato investice vzhledem k možnému riziku vyplatí, nehledě k tomu, že finanční prostředky budou použity z meziresortní komise na asanaci území poškozeného důlní činností. Městská část Koblov je velmi atraktivní území pro výstavbu rodinných domů prakticky na okraji Ostravy. Jelikož je součástí severomoravské metrolopole, jsou zde k dispozici pracovní i jiné příležitosti. Plánovaná výstavba protipovodňové hráze v lokalitě Žabník by mohla zajistit bezpečné bydlení na místech, která jsou dnes v přímém ohrožení v případě povodní. Literatura [1] Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje. Souhrnná zpráva o řešení krizové situace při záplavách na území Novojičínska. Ostrava: Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje, 2009. 24 s. [2] Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje [online]. 1999 [cit. 2010-03-15]. Rizika v Moravskoslezském kraji. Dostupné z WWW: . [3] Šenovský, Michail; Adamec, Vilém: Základy krizového managementu. 2. doplněné vydání. Ostrava: SPBI: Spektrum, 2004. 102 s. ISBN: 80-86634-44-2. [4] Kronika Slezské Ostravy 1997. Ostrava: [s.n.], 1997. [5] AVAPS.cz [online]. 2010 [cit. 2010-04-23]. AVAPS.cz DPS 2000. Dostupné z WWW: . [6] Český statistický úřad [online]. 2010 [cit. 2010-03-26]. Český statistický úřad. Dostupné z WWW: . [7] Pöyry Environment a.s.: Ostranění následků důlní činnosti a důlních poklesů z minulosti - protipovodňová ochrana Žabník v Ostravě - Koblově proti stoletým průtokům ve vodním toku Odra. Ostrava: Pöyry Environment a.s.

109


Požární ochrana v bezpečnostní realitě Fire protection in the security reality doc. Ing. Josef Janošec, CSc.

proto je vhodné věnovat pozornost otázkám teoretických úvah o bezpečnosti a nebezpečnosti ve vztahu k základnímu živlu – ohni.

MV - GŘ HZS ČR, Institut ochrany obyvatelstva Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdaneč [email protected]

2. Oheň a bezpečnost Oheň je jedním ze základních živlů. Živly jsou, podle starých učenců, vysvětlovány jako prapůvodní kvality. Oheň, země, vzduch a voda – z nich byl stvořen svět. Nutno dodat, že bez podílu člověka. Živly není možné vyrábět, vlastnit, produkovat nebo je zapříčinit.

Abstrakt: Bezpečnostní realita jako ta část objektivní reality, která je spojena s bezpečností a nebezpečností, je předmětem sekuritologie. Požár představuje jednu z hrozeb, která se často vyskytuje. Lidé požáry s určitým úspěchem zdolávají. Požární ochrana představuje soubor aktivit, které mají snížit důsledky požárů na životy a zdraví obyvatelstva a na majetkových a materiálních hodnotách. Příspěvek teoreticky analyzuje požární ochranu v bezpečnostní realitě a stanovuje její místo v bezpečnostní politice a bezpečnostním systému.

Úvahy o čtyřech živlech jako trvalých základech, z nichž se skládá prapůvod světa, se vyskytují od dob starých filozofů a tvoří podstatu starověké fyziky. Tháles z Milétu pokládal za pralátku světa vodu, Anaximénes vzduch a Hérakleitos oheň. Platón dodal ke čtveřici živlů ještě nebeský živel éter (aithér) a přisoudil jim jeden z pěti pravidelných mnohostěnů. Aristoteles kombinoval vlastnosti: teplý / studený a suchý / vlhký a pojmenoval společný původ živlů jako „pátou esenci“ či kvintesenci – nebeský éter. Symbolika živlů je používána dodnes. Nejdříve je běžně používali lékaři, filozofové, různí učenci pro rozlišování přírodních jevů a procesů. Základní vlastnosti ohnivého principu jsou: horko a expanze. Oheň a světlo, to byli vládci na počátku všeho, co bylo na planetě Zemi při jejím vzniku stvořeno.

Abstract: Security reality as a part of objective reality, which is linked to security and danger (non-security), is the subject of securitology. Fire is one of the threats, which often occurs. People fire with some success to overcome. Fire protection is a set of activities designed to reduce the impact of fires on the lives and health of the property and property values. The contribution analyzed theoretically of fire protection in the security reality and establishes its place in security policy and security system. Klíčová slova: Požární ochrana, sekuritologie, bezpečnostní bezpečnostní politika, bezpečnostní systém

realita,

Tabulka 1: Základní živly a jejich symboly a výklady [převzato z (5)] Živel oheň

Těleso

Vlastnost

(Platón)

(Aristotelés)

čtyřstěn

teplý a suchý

Světová strana

Temperament

jih

cholerik

vzduch

osmistěn

teplý a vlhký

východ

sangvinik

Key words:

voda

dvacetistěn

chladný a vlhký

západ

flegmatik

Fire protection, securitology, security reality, security policy, security system

země

krychle

chladný a suchý

sever

melancholik

"Není hanbou nic nevědět, hanbou je nechtít se nic učit." Seneca 1. Úvod Hlavním tématem konference Požární ochrana 2010 je INOVACE PŘÍSTUPŮ K ŘEŠENÍ NÁSLEDKŮ MIMOŘÁDNÝCH UDÁLOSTÍ. V pozvánce na XIX. ročník konference jsou uvedeny bloky, které se budou zabývat požární prevencí, represí, civilní nouzovou připraveností, protivýbuchovou prevencí, vědou a výzkumem, zkušebnictvím a certifikací. Vše je roztříděno do dílčích částí, které naplňují představu o souboru činností, které se požární ochranou z různých pohledů mohou zabývat. V posledních desíti letech se utváří nová vědní disciplína – sekuritologie, která zkoumá a interpretuje problematikou udržování rovnováhy mezi bezpečím a nebezpečím. V této souvislosti vzniká otázka: Jak je oheň, požár a požární ochrana umístěna v této disciplíně. Jak je v jejím prostředí vysvětlováno to, co je rozvíjeno v dílčích disciplínách, které provázejí praxi požární ochrany? Hledání odpovědí na tyto otázky je samo o sobě inovací teoretického přístupu k řešení následků mimořádných událostí v souvislosti s aktivitami požární ochrany. Je tady přítomný i druhý aspekt, který souvisí s oborem akreditovaným na Fakultě bezpečnostního inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava v jejím doktorském studijním programu „Požární ochrana a bezpečnost“. Fakulta bezpečnostního inženýrství rovněž může konat habilitační řízení a řízení ke jmenování profesorem v akreditovaných oborech, kde je od roku 2007 uvedeno „Bezpečnost a požární ochrana“. Rovněž 110

Symbol

Oheň v bezpečnostní realitě nepůsobí jako filozofický fenomén, ale jako potenciální bezpečnostní hrozba, která, není-li ovládána, může ohrozit životy a zdraví obyvatelstva, poškodit nebo zničit majetek, spálit živou i neživou hmotu, přeměnit energii, změnit životní prostředí a způsobit závažné bezpečnostní stavy. Proto je nekontrolované šíření ohně v bezpečnostní realitě stavem, který vyžaduje bezpečnostní opatření. Činnosti spojené s výskytem ohně a jeho zvládáním mají svůj průmět do „bezpečnostních“ disciplín. Rozvoj poznání o ohni, požárech, požární bezpečnosti, požární ochraně bez vědy není myslitelný stejně, jako není myslitelná věda bez výzkumu. Důležité pro výzkum a pro veškeré teoretické úvahy je uvědomění si jednoduchého praktického, ale rovněž filozofického východiska, které spočívá ve zjištění, že není bezpečnosti bez nebezpečnosti1. Logicky z uvedeného poznatku vyplývá, že tyto fenomény působí současně, nepřetržitě a pouze v situaci, kdy převažuje intenzita některého z nich, je nezbytné aktivovat opatření pro uvedení stavu do rovnováhy. V praktickém slovníku převažuje používání pojmu bezpečnost, i když z hlediska rovnováhy má stejnou váhu jako nebezpečnost. Bezpečnost je pouze jednou částí z protikladného jevu. Bezpečnost nemá smysl bez nebezpečnosti a nemůže se bez ní vyskytovat, stejně jako světlo bez tmy, aktivita bez pasivity nebo dobro beze zla. Známý symbol monáda zobrazuje princip Jin – Jang ze staré čínské filozofie taoismu. Vyjadřuje jednotu a současně spolupůsobení nebo boj protikladů a jejich propojení do jednoho celku. Chceme-li dospět v poznávání problematiky bezpečnosti a nebezpečnosti k hlubšímu poznání, měli bychom podporovat 1

JANOŠEC, Josef. Diskuze základních problémů bezpečnostní vědy. In: Science & Military, 2006, č. 2, s. 19 – 31, ISSN 1336-8885. http:// www.aoslm.sk/science Ostrava 8. - 9. září 2010


výzkum vztahu možných aktérů k bezpečnosti, nebezpečnosti, hrozbám, rizikům, ochraně a obraně proti jejich působení. Víme, že není bezprostředně potřeba dokumentovat jak planeta Země, lidstvo, jednotlivé státy, kraje, obce, skupiny lidí, jednotlivci, ale rovněž technické, technologické, biologické, informační a jiné systémy, jsou trvale prověřováni ve schopnosti vyrovnávat se s nebezpečím, včetně požáru. Výsledek takového snažení je v podstatě dvojí: buď subjekty zachovají vlastní existenci, vlastní bezpečnost, nebo nezachovají.

Obrázek 1: Monáda – symbol Jin – Jang 3. Bezpečnostní realita sekuritologie Bezpečnostní realita je takovou částí objektivní reality, která zahrnuje všechny myšlenky i skutečnosti související s bezpečností a nebezpečností. Všechno, co jakýmkoliv způsobem souvisí, nebo může souviset s bezpečností a nebezpečností je součástí bezpečnostní reality. To znamená, že její součástí je rovněž vše, co se dotýká ohně. Ať jsou to fyzikální, chemické, matematické, informační, modelové, filozofické, psychologické, zdravotní, kulturní, organizační, ochranné nebo jakékoliv jiné poznatky, zkušenosti, data. Zahrnuje skutečné prvky, struktury, jednotlivce, ozbrojené složky, záchranné sbory a prostředky, zákony, krizové a havarijní plány, technologie, metodiky, stavy, procesy, myšlenky, jevy, které se vyskytují reálně nebo s určitou pravděpodobností ohrožují nebo chrání životy, zdraví, majetky, kulturní, vědecké, právní, politické, mravní a jiné hodnoty přírody, společnosti a člověka v planetárním, zemském, informačním nebo duchovním prostoru. Bezpečnostní realita má svou historii, současnost i budoucnost. Bezpečnostní realita je o živé i neživé přírodě, je o člověku, společnosti, zvířatech, nemocích, kriminalitě, kultuře, politice, fungování počítačových systémů, je o kosmickém prostoru i jádrech atomů, léčbě lidí nebo zvířat, o ekologii, průmyslu anebezpečných provozech, dopravě, požárech, válce, vztazích mezi státy. Je o výčtu dalších podrobností, zřejmých i skrytých vztahů. Předmětem zkoumání sekuritologie je bezpečnostní realita2, to znamená všechno, co je spojeno s vnějšími projevy a vnitřními zákonitosti bezpečnosti a nebezpečnosti. Bezpečnostní realita měla v historii vývoje planety Země a rovněž v dějinách lidstva své konkrétní stavy, je nepřetržitě proměnlivá a nevyčerpatelná z hlediska možných typových stavů a nečekaných překvapení, způsobených zpravidla výše zmíněnými živly. Je to rozhodně zajímavá materie pro vědecké zkoumání. Chtěli bychom se dovědět více o vztahu mezi bezpečím a nebezpečím, o způsobech udržování jejich rovnováhy. Vědní disciplína může navazovat na soubory poznatků jiných speciálních disciplín, které se věnují dílčím částem problému. Známé jsou pohledy sociologie, politologie, teorie mezinárodních vztahů, teorie obrany státu, vojenské vědy, ochrany vojsk a obyvatelstva, požární ochrany, lékařských věd, psychologie, medicíny katastrof, ochrany informačních systémů, ekonomie a dalších oborů, které pracují s kategoriemi hrozba a riziko. V řadě aktivit a iniciativ je vhodné upozornit, že v roce 2000 vznikla European Association for Security3, která svou činnost zaměřuje na proces bezpečnostního vzdělávání lidí a společností ve sjednocené Evropě. Asociace má členy ze 17-ti států (2010). Pořádala už několik desítek mezinárodních konferencí v letech 2000 – 2010, které vedly odborníky k přijetí konsensu o sekuritologii. 2

3

JANOŠEC, Josef. Spojovací články bezpečnosti občana a státu. In: Vojenské rozhledy, 1997, č. 3, s. 11 – 18. http://www.eas.krakow.pl/


Je to pojmenování oboru, který by mohl být základem studijních programů, jež mají připravit odborníky na problémy bezpečnosti a nebezpečnosti. Proč sekuritologie? Na jednáních konferencí bylo mnohonásobně potvrzeno, že pojem „bezpečnost“ neodráží podstatu oboru, ale jen jeho část. Proto není ani vhodné potvrdit dosud používaný pracovní název disciplíny „bezpečnostní věda“, protože nepokrývá problematiku „nebezpečnosti“. Výsledkem diskuzí je přiklonění k jednoslovnému pojmenování sekuritologie v národních jazykových mutacích4. Asociace rovněž od roku 2007 vydává časopis Securitologia5. Sekuritologie napomáhá systémovému uspořádání současných znalostí z více oborů, které se již zabývaly otázkami bezpečnosti a nebezpečnosti, jejich logickým vysvětlením a uvedením do nových souvislostí. Směřuje k nalezení zákonů a zákonitostí, které budou využitelné pro bezpečnostní praxi a další rozvoj teoretických poznatků. Sekuritologie je oborem lidského poznání, který zkoumá bezpečnostní realitu jako součást objektivní reality, z pohledu vztahu mezi silami bezpečnosti a nebezpečnosti. Vztah, který dekomponuje modelové vyjádření bezpečnostní reality do entity tří základních komponent (Janošec, 1) je s,t,r

BR=  s,t,r B, s,t,r BP,

s,t,r

BS

(1)

kde B intenzita hrozby, měřitelná hodnota bezpečnostního stavu (např. u zemětřesení určeno Richterovou stupnicí, u povodně množstvím vody Q20, Q50, Q100), BP model bezpečnostní politiky (soustava zákonů, předpisů, plánů, uvolňovaných finančních, materiálních, tvůrčích zdrojů a myšlenek), BS model bezpečnostního systému (skuteční vojáci, hasiči, policisté, záchranáři, jejich prostředky a schopnosti zdolávat mimořádné události a krizové situace). s

(space) prostor: planeta, kontinent, koalice, region států, stát, kraj, obec, parcela, objekt, laboratoř, přístroj apod.;

t

(time) čas: ke stanovenému termínu je možné hodnotit B, BP, BS za časové období pro minulost, případně v minulosti (th – historický čas) nebo pro budoucnost (tp – prognostický čas);

r

(reality) stav (hrozba): vybrané objektivní informace vztažené k prostoru a času (např. požár, povodeň, zemětřesení, vichřice, průmyslová havárie, ap.).

Libovolnou situaci v bezpečnostní realitě můžeme podrobit zkoumání prostřednictvím scénářů (S), které v každém modelu M(ti) zobrazí stav elementárních prvků v čase ti (Janošec, 1). Elementární prvky modelu, to jsou aktéři A, jejich vzájemné vztahy R a prostředí E. Scénář obsahuje posloupnost modelů, odlišených změnou času (ti). S=  M  t1 , M  t2  , …, M  ti  , …, M  tn  

(2)

Každý model je samostatným systémem s vnitřní strukturou prvků – aktérů (A), jejich vzájemných vztahů (R) v určitém prostředí (E). M  ti  =  A  ti   R  ti    E  ti 

4

5

(3)

KORZENIOWSKI, Leszek, Frederyk. Securitologia. Nauka o bezpieczeństwie człowieka i organizacji społecznych. Krakow: EAS Krakow 2008. 312 s. ISBN: 978-83-925072-1-5; HOFREITER, Ladislav. Sekuritológia. [skripta]. Liptovský Mikuláš: AOS Liptovský Mikuláš. 2006. 138 s. ISBN 978-80-8040-310-2; JANOŠEC, Josef. Sekuritologie – nauka o bezpečnosti a nebezpečnosti. Vojenské rozhledy. Praha : MO ČR – AVIS. 2007, roč. 16(48), č. 3, s. 3 – 14. ISSN 1210-3292. Dostupný z WWW: . Dostupné naWWW: . 111


kde A(ti) – množina aktérů v modelu scénáře v čase ti, R(ti) množina vztahů v modelu scénáře v čase ti, E(ti) množina prostředí, v němž probíhají vztahy mezi aktéry v čase ti, ∩

průnik množin,

U

sjednocení množin.

Vztahy (1), (2) a (3) vyjadřují popis statické struktury bezpečnostní reality. Dynamika znázorňuje rozložení modelů bezpečnostní reality do časové posloupnosti. Jestliže si představíme celuloidový film, který zachycuje za sebou následující snímky, jejichž promítání nám vytváří iluzi plynulého sledování minulých dějů, pak při modelování bezpečnostní reality jde rovněž o tyto činnosti. Základem pro diváka, ale i pro výzkumníka je porovnání dvou modelů v různých časech (tx) a (ty), nebo od různých pozorovatelů A(1) a A(2). Výsledek může být pro (tx) ≠ (ty) pouze M(tx) = M(ty) nebo M(tx) ≠ M(ty), nebo pro A(1) ≠ A(2). M(tx) = A(2)M(tx) nebo A(1)M(tx) ≠ A(2)M(tx). Protože výzkum A(1) je o změnách, které byly nebo mají být dosaženy, najdeme je porovnáním obou modelů: M  tx  =  A  tx   R  tx    E  tx 

a

(4)

M  ty  =  A  ty   R  ty    E  ty  nebo A 1

M  tx  =



A 1

M  tx  =



A 2

A 2

A  tx  

R  tx  

A 2

R  tx  

a

A  tx  



A 1



A 1

A 2

E  tx 

E  tx 

(5)

Stav zjištěný porovnáním dvou modelů může u elementárních prvků (A│R│E) vést jen k jednomu z následujících pěti možných stavů (symbol „│“ znamená slovo nebo): 1. vznik nového (A│ R│ E), 2. pokračování (A│ R│ E) beze změn, 3. pokračování (A│ R│ E) s vnitřními změnami, 4. pokračování (A│ R│ E) po transformaci, 5. zánik (A│ R│ E).

(6)

Obecné pojetí „bezpečnosti – nebezpečnosti“, to znamená nezúžené jen například na problematiku vojenské bezpečnosti, požární bezpečnosti, počítačové bezpečnosti, kriminality, je příspěvkem k pochopení „obecné sekuritologie”. Do ní náleží takové skutečnosti, které jsou obecné, společné pro všechny stavy, kdy oprávněně použijeme pojmy „bezpečnost – nebezpečnost“. Je vhodné připomenout, že to není jen problematika vztažená k sociologickým aplikacím bezpečnosti, tedy vztaženým k lidem, ale zákony a zákonitosti by měly platit rovněž pro technické, technologické, biologické, psychologické nebo jiné předměty lidské pozornosti a zájmu. Tato připomínka je uvedena rovněž proto, že živly, jako je oheň, zcela jistě působily mnohem dřív, než na planetě Zemi vznikl život, než se na ni začal vyvíjet člověk. Z pohledu výzkumníka nebo jakéhokoliv člověka jistě nemůžeme vyloučit zvídavost a otázky, které směřují k hledání odpovědi: Pro koho nebo pro co byl tehdejší oheň nebezpečný? Jak se projevovalo jeho působení? Co bylo nebezpečné pro oheň? Jak byl oheň zkrocen? 4. Securitologie a požární ochrana Zamysleme se nad tím, co sdělení v předchozím textu znamenají pro objasnění vztahu mezi sekuritologií a požární ochranou. V prvém přiblížení je nezbytné přistoupit k jistému terminologickému upřesnění. V bezpečnostní realitě se vyskytuje oheň – úkaz v podobě plamene, který provází hoření, což je něco jiného než požár – velký zhoubný oheň, požářiště – místo požáru. Sousloví požární bezpečnost a požární ochrana jsou odvozená. 112

Když použijeme modelové vyjádření bezpečnostní reality, jak je uvedeno ve vztahu (1), tj.s,t,rBR = (s,t,rB, s,t,rBP, s,t,rBS) a připomeneme, že předmětem vědního oboru sekuritologie je bezpečnostní realita, pak je její součástí rovněž požární bezpečnost. Požární ochranu vnímáme jako soubor opatření pro zajištění bezpečnosti v konkrétních lokalitách. Odlišitelné složky bezpečnostní reality jsou symbolickým zápisem jednak statického stavu (1), (2), (3), ale i dynamického vztahu mezi bezpečností a nebezpečností (4), (5), (6). Pro každý prostor, čas a hrozbu, existuje uspořádaná entita informací, pomocně znázorněná entitou bezpečnostní reality. Jednotlivé složky (B, BP, BS) lze v realitě vzájemně odlišit a jako výsledek samostatného pozorování nebo analyzování popsat. Pro sjednocení popisu mohou být zvolena i společná kritéria. Třídícím hlediskem a tedy společnou vlastností pro každou trojici entity jsou prostor, čas (historický a prognostický) a stav (s, th, tp, r). Takovýchto bezpečnostních entit můžeme vytvořit prakticky nekonečné množství. Zvláštní postavení má hrozba (r), která je pro náš případ hrozbou požáru. Právě hrozby jsou hlavním důvodem k aktivitám (BP) a (BS). Jsou zdůvodněním připravovaných opatření, vyčleňovaných sil, finančních, materiálních, výzkumných i lidských zdrojů a prostředků, připravovaných technických a technologických systémů, toků informací, organizačních, psychologických i zdravotních opatření. Sekuritologie jako nauka o rovnováze mezi bezpečností a nebezpečností je metodologickým nástrojem pro rozvoj poznání požární bezpečnosti i požární ochrany. Co je podstatou problémů řešených sekuritologií? Jsou to procesy popisu bezpečnostní reality, vyjádření speciálních stavů, které porušují rovnováhu mezi aktéry a způsoby které napomáhají zpětnému nastolení rovnovážného stavu. K tomu potřebuje sekuritologie znát od jiných vědních oborů co je oheň a požár, jaké fyzikální, chemické, informační, ekologické i geografické vlastnosti a průvodní jevy je charakterizují, aby svá pozorování mohla zatřídit do klasifikace nebezpečnosti. Sekuritologie se zabývá tím, zda jsme schopni přesně poznat a dokonale popsat bezpečnostní realitu. Zabývá se podporou rozhodovacích procesů těch osob, které přicházejí do styku s řešením bezpečnostních problémů v souvislosti s požáry. Současně stanovuje rozumné cíle pro vědce v oboru sekuritologie: Cílem jsou dokonalé popisy, nebo nalezení zákonů, zákonitostí a vzorových postupů při nacházení rovnováhy v bezpečnostní realitě? Požární ochrana s použitím metodologie sekuritologie bude splňovat požadavky na vědu, jestliže prokáže, že má propracované a zobecněné rozumové poznání, které vychází z pozorování, rozvažování nebo experimentu. Každá věda je systémem metodicky podložených, objektivních vět o určité předmětné oblasti (o požární ochraně). Předmětnou oblastí je každá skutečnost, kterou jsme schopni uchopit bezprostředně, nebo pomocí pomocných prostředků, což jsou číselné, fyzikální a chemické hodnoty, jevy společenského života (historická věda, sociologie, politologie, aj.). Věda o požární ochraně by měla hledat hypotézy, ověřovat je, testovat prostřednictvím pokusů na falsifikaci jednotlivých důsledků. Obecně platí, že věda existuje a je uznávána, jestliže výzkumem a svými nástroji potvrdí existenci zákonů, které vystihují její předmět nebo jeho části. Zákony jsou výsledkem poznávání onoho předmětu výzkumu (vědní disciplíny), tedy například požární ochrany jako součásti bezpečnosti. Zákony vnímá vědomí člověka. Vědomí je subjektivní, individuální, závislé na konkrétním člověku. Vnímání zákonů, jako vědeckého poznání, neexistuje bez komunikace. Teprve sdělený poznatek, který vnímá jiný člověk, je uznán jako poznatek. Autor zákona (matematického, fyzikálního, biologického, společenského aj.) v procesu jeho vytváření nemusí komunikovat s jinými osobami. Poznává předmět svého zájmu, tj. komunikuje s ním. To pro vnímajícího (subjekt vnímání) znamená, že existence čehokoliv (předmětu zájmu) je komunikací mezi objektem a subjektem. Každý subjektivní poznatek nutně působí zpětně na vnímanou objektivní realitu. To platí i pro bezpečnostní Ostrava 8. - 9. září 2010


realitu, která je součástí objektivní reality. Důsledkem komunikace je změna. Bezpečnostní realita se mění. To znamená, že nejen subjekt získal poznání o bezpečnostní realitě, ale také bezpečnostní realita vnímá toho, kdo ji pozoroval a mění se prostřednictvím komunikace mezi subjektem a bezpečnostní realitou. Tradiční věda předpokládá jednostranný tok informací od objektivní reality k vnímajícímu subjektu, ale soudobé přístupy zvažují, že jde o oboustranný proces. Pozorování není jen jednostrannou činností. Jestliže hlásič požáru předá informaci o zahájení procesu hoření, následují opatření pro ovlivnění vývoje ohně. Využitím těchto poznatků vědy můžeme vnímáním bezpečnostní reality dosáhnout její změny. Bezpečnostní realita reaguje na pozorujícího, protože výsledek jeho pozorování mění stav jeho poznání a také ovlivní reakci. Jak subjekt, tak objekt pozorování jsou součástí jedné bezpečnostní reality a změna, to znamená jakákoliv aktivita jednoho nebo druhého, třeba změna poznání, je součástí změny bezpečnostní reality. Příklad bezpečnostní situace: Žhář úmyslně zapálil objekt, v němž jsou bezpečnostní kamery. Byl zpozorován na monitoru Policie. Incident byl okamžitě zaznamenán a ohlášen na operačním a informačním středisku Integrovaného záchranného systému a následoval výjezd, který zajistil žháře a zastavil šíření požáru. Co uvedený příklad znamená? Subjekt (žhář) komunikuje s bezpečnostní realitou a umí ji měnit na základě své vůle (úmyslně založí požár). Takže kromě toho, že probíhá komunikace, neboli výměna informací, mezi subjektem a bezpečnostní realitou, mění se subjekt (z občana na žháře), ale i bezpečnostní realita (vznik mimořádné události, výjezd složek Integrovaného záchranného systému). Dobrý pozorovatel si uvědomuje, že je tady ještě nadřazená řídící síla této komunikace. Dílčí závěr o vztahu mezi sekuritologií a požární ochranou vede k uvědomění, že není jen jedna hrozba – požár, že existuje více hrozeb, které mohou situaci bezpečnostní reality v konkrétním případě ovlivnit. To znamená, že požární ochrana (soubor opatření) je jedním ze způsobů ochrany, které jsou zajišťovány státem, společností, jednotlivcem a proto se nesmí k jejímu koncipování přistupovat bez vytvoření potřebných podmínek pro dosažení synergického účinku. Ze sekuritologie vyplývá, že cílem je nalezení cesty od mimořádné situace k rovnovážnému bezpečnostnímu stavu. Aktivita tedy nekončí „uhašením požáru“, je součástí technologického procesu zakončeného návratem do rovnovážného stavu bezpečnostní reality. 5. Požární ochrana v bezpečnostní realitě Ochrana je obecně souhrnem opatření bezpečnostních aktérů pro snížení rizika hrozby a pro zajištění zvládání mimořádné události nebo krizové situace, likvidace jejich následků a obnovení normálního stavu. Je orientována na prevenci, řešení účinků hrozeb na životy, zdraví, materiální hodnoty, životní prostředí, organizační nebo duchovní oblasti obyvatelstva a společnosti. Ochrana existuje proto, že je připravována k tomu, aby chránila nebo hájila zájmy obyvatelstva. Z toho vyplývá, že ochrana má dva základní subjekty: a) někoho, kdo poskytuje ochranu (hájí); b) někoho, kdo ji užívá. Ochrana je proces uskutečňovaný aktéry v bezpečnostní realitě pro zachování významných hodnot člověka, rodiny, obce, organizace, státu, společnosti proti možným hrozbám. Ochrana v bezpečnostní realitě při modelovém vyjádření podle vztahu (1), je součástí bezpečnostní reality (BR) v daném prostoru (s), ve zkoumaném čase (t) a pro konkrétní stav (r), vyjádřením souboru představ o řešení nepříznivých stavů, tj. legislativy, směrnic, krizových plánů, dalších dokumentů, jež naplňují bezpečnostní politiku (BP) a schopností skutečně vytvořeného bezpečnostního systému (BS) ve prospěch zajištění ochrany. Ochrana je v terminologii teorie systémů „charakteristikou


systému“. Teoretickým protipólem ochrany obyvatelstva je její neexistence. Ochrana obyvatelstva je v demokratických státech proklamovaným cílem veškerého snažení státu a společnosti, je nejvýznamnějším chráněným statkem. Ochrana obyvatelstva je rovněž vnímána jako plnění úkolů civilní obrany při ozbrojeném konfliktu i mimo něj, zejména úkolů varování, vyrozumění, evakuace, ukrytí a nouzového přežití. Požární ochrana je používaným pojmem, který je vhodné podrobněji specifikovat. Česká republika přistoupila k formulování představy o obsahu pojmu formou zákona č. 133/1985 Sb., o požární ochraně ve znění dalších právních úprav. Základní myšlenka zahrnuje přístup, který má zajistit „vytvoření podmínek pro účinnou ochranu života a zdraví občanů a majetku před požáry a pro poskytování pomoci při živelních pohromách a jiných mimořádných událostech stanovením povinností ministerstev a jiných správních úřadů, právnických a fyzických osob, postavení a působnosti orgánů státní správy a samosprávy na úseku požární ochrany, jakož i postavení a povinností jednotek požární ochrany.“ Jak je možné znázornit požární ochranu v bezpečnostní realitě? Požární ochrana je součástí bezpečnostní reality (BR) v daném prostoru (s), což je např. EU, ČR, kraj, obec, podnik, stavba ve zkoumaném čase (t) a pro konkrétní hrozbu požáru (r). Je určena pro všechny možné situace vzniku požáru, které mohou probíhat ve dne, v noci, za mírového i válečného stavu, samostatně nebo i za katastrofického sucha při požárech lesních komplexů. Požární ochrana je pro různé situace budována, obnovována, procvičována, udržována a připravována k aktivnímu použití s předpokládanou intenzitou požáru (B). Bezpečnostní realita je výslednicí současného působení bezpečnostní politiky (BP) jako vyjádřeného souboru představ, tj. legislativy, krizových plánů, politických cílů a vytvořeného bezpečnostního systému (BS) jako sil, prostředků, technologií, tedy skutečných schopností zasáhnout ve prospěch ochrany obyvatelstva. Zahrnuje rovněž bezpečnostní výzkum v oblasti požární ochrany, jeho informační i praktické výsledky, které se promítají do používaných technických prostředků, technologických nástrojů i informačních produktů. Dílčí závěr shrnuje, že požární ochrana je charakteristikou bezpečnostní reality, která se promítá do modelového vyjádření bezpečnostní politiky (zákony, předpisy, plány, směrnice, pokyny) a do schopností obsažených v bezpečnostním systému (preventivní činnosti, technologické systémy monitorování požárního nebezpečí, vycvičení hasiči, připravená technika a jejich praktické použití při zásahu a při likvidaci následků). Součástí je rovněž bezpečnostní výzkum v oblasti požární ochrany. 6. Závěr Předmětem nově utvářené vědní disciplíny – sekuritologie, je bezpečnostní realita. Významným úsilím této disciplíny je výzkum a interpretace problematiky související s udržováním rovnováhy mezi bezpečím a nebezpečím. Oheň a požár představují fenomény hrozeb v bezpečnostní realitě a požární ochrana pak soubor předem připravených opatření, která mají jejich nežádoucímu rozšiřování zabránit. Předmětem příspěvku bylo vymezení těchto problémů v sekuritologickém prostředí s ohledem k praxi požární ochrany. V úvodní části byl vysvětlován vztah mezi ohněm a bezpečností. Důvodem bylo upozornění, že oheň, jako hrozba v bezpečnostní realitě, je živlem. Existoval dávno před člověkem a není na něm závislý. Bezpečnost bez nebezpečnosti nemá smysl a tento párový princip rovněž existuje nezávisle na člověkovi. V následující části bylo stručně popsáno modelové vyjádření bezpečnostní reality v sekuritologii. To byla východiska k následnému odvozování vztahů požární ochrany k vědní disciplíně sekuritologii a k bezpečnostní realitě. Úsilí o vyjádření popsaných souvislostí má rovněž návaznost na vyjádření schematických vazeb na obory akreditované na Fakultě 113


bezpečnostního inženýrství Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava v jejím doktorském studijním programu „Požární ochrana a bezpečnost“ a na „Bezpečnost a požární ochranu“ jako akreditovaný obor, v němž mohou být konána habilitační řízení a řízení ke jmenování profesorem.

[3] JANOŠEC, Josef. Bezpečnostní realita – předmět sekuritologie. In: Bezpečnosť a bezpečnostná veda. [Zborník vedeckých a odborných prác]. Liptovský Mikuláš – Liptovský Ján: AOS gen. M. R. Štefánika so sídlom v Liptovskom Mikuláši, 2009, s. 27 – 32. ISBN: 978-80-8040-372-0.

Předložené informace jsou významnou inovací teoretického přístupu k řešení následků mimořádných událostí v souvislosti s aktivitami požární ochrany. V současné době nemůžeme tvrdit, že takový pohled povede k rozvoji ekonomicky přínosných inovací, ale potenciál změny v myšlení a možném nacházení nových zákonů a zákonitostí obsahuje.

[4] JANOŠEC, Josef. Rozdíly mezi ochranou společnosti a ochranou obyvatelstva. In: The Science for Population Protection, 2010, roč. 2, č. 1, s. 33 – 48. ISSN 1803-568X. Dostupný z WWW: .

Literatura: [1] HOFREITER, Ladislav. Sekuritológia. [skripta]. Liptovský Mikuláš: AOS Liptovský Mikuláš. 2006. 138 s. ISBN: 978-808040-310-2. [2] JANOŠEC, Josef. Diskuze základních problémů bezpečnostní vědy. In: Science & Military, 2006, č. 2, s. 19 – 31, Dostupný z WWW: . ISSN: 1336-8885.

[5] KORZENIOWSKI, Leszek, Frederyk. Securitologia. Nauka o bezpieczeństwie człowieka i organizacji społecznych. Krakow: EAS Krakow 2008. 312 s. ISBN: 978-83-925072-1-5. [6] Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně ve znění pozdějších předpisů. [7] Živel. Dostupný z wiki/%C5%BDivel>.

WWW:


XII.


DANA PROCHÁZKOVÁ

SEISMICKÉ INŽENÝRSTVÍ NA PRAHU TěETÍHO TISÍCILETÍ

114

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.




Provozní spolehlivost vozidel TATRA Operational Reliability of Vehicles TATRA Ing. Ladislav Jánošík1

Tab. 1 Přehled vybraných CAS

Ing. David Melichar

2

Stanice

VŠB – TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice 2 Lubno 3, 503 15 Nechanice [email protected]. [email protected]

1

Hradec Králové

Abstrakt Příspěvek se zabývá provozní spolehlivostí vybraných typů cisternových automobilových stříkaček značky TATRA 815 u HZS Královéhradeckého kraje. Popisuje a sleduji statistiku výjezdů a analýzu provozu vybrané techniky. Na závěr je uvedena prognóza spolehlivosti na vybrané cisternové automobilové stříkačce.

SPZ

Rok výroby

HKB 20-40

2000

Typ T 815 4x4 TERRN°1

Hradec Králové

T 815 4x4 TERRN°1

3H7 7305

2002

Nová Paka

T 815 4x4 TERRN°1

1H4 5427

2005

Dvůr Králové n. L.

T 815 4x4 TERRN°1

3H7 7310

2007

Jičín

T 815 4x4 TERRN°1

4H0 9371

2008

Nový Bydžov

T 815 4x4

HKB 24-48

1998

Dobruška

T 815 4x4

RK 85-05

1999

Rychnov n. K.

T 815 4x4

RK 69-89

1995

Tab. 2 Přehled všech výjezdů z vybraných stanic

Klíčová slova Porucha, spolehlivost, prognóza, TATRA Abstract

Rok

Hradec Králové

Jičín

Nová Paka

Nový Bydžov

Dobruška

Dvůr Králové

Rychnov n. K.

2006

1432

469

131

109

247

200

564

294

490

240

452

219

472

The article deals with the operational reliability of selected 2007 1121 531 197 183 258 types of tank car syringes of the TATRA 815 in the Fire Rescue 2008 1127 507 178 160 274 Team of the Hradec Kralove region. I describe and observe the 2009 1052 468 156 154 257 departure statistics and analysis of the chosen traffic techniques. In the conclusion, a forecast of the reliability of chosen tank car syringe is stated. Provozní vytížení vybrané požární techniky

V první části sledování byly u vybraných automobilů na stanicích zjišťovány:

Vybraná požární technika

počet motohodin.

Výsledky jsou pro vybranou mobilní techniku shrnuty v Tab. 3 a Tab. 4. Tab. 3 Vytíženost mobilní techniky z hlediska projetých kilometrů Dobruška RK 85-05

Rychnov n. K. RK 69-89

0

0

0

0

0

4 771

1 498

3 457

4 475

8 296

0

0

0

4 524

1 566

4 883 5 307

Dvůr Králové 3H7 7310

Nový Bydžov HKB 24-48

Nová Paka 1H4 5427

Hasičská stanice SPZ

Od roku 2006 se v Královéhradeckém kraji stane průměrně každý den 14 mimořádných událostí, u kterých asistují jednotky požární ochrany. Aby hasiči mohli u těchto zásahů zasahovat, musí mít spolehlivou a provozuschopnou techniku. V příspěvku jsou hrnuty výsledky sledování prvosledové požární techniky - cisternové automobilové stříkačky značky TATRA 815 typ 4x4 a TERNN°1 4x4 u Hasičského záchranného sboru Královéhradeckého kraje. Královéhradecký kraj je členitý, jeho součástí jsou roviny na jihu a v okolí Hradce Králové, stejně tak jako podhorské a horské oblasti na severu a severovýchodě, kde se rozkládají Krkonoše a Orlické hory. Rok Kraj zaujímá rozlohu 4 758 km2, což tvoří 6 % rozlohy 2002 České republiky a počet obyvatel se dlouhodobě pohybuje kolem 550 tisíc, což je 5,3 % celkového počtu obyvatel 2003 České republiky. Zemědělská půda tvoří 58,7 % z celkové 2004 rozlohy kraje [1]. Královéhradecký kraj tvoří 5 bývalých 2005 okresů Hradec Králové, Jičín, Trutnov, Náchod a Rychnov 2006 nad Kněžnou. Z pohledu HZS je kraj rozdělen na 5 územních 2007 odborů, které tvoří již zmiňované bývalé okresy.

stav ujetých kilometrů,

•

Jičín 4H0 9371

Úvod

•

Hradec Králové 3H7 7305

Defect, reliability, forecast, TATRA

Hradec Králové HKB 40-20

Key words

[km]

3 118

7 683

0

0

0

4 581

1 786

3 395

7 203

0

0

0

3 523

2 417

5 405

3 111

7 700

0

3 529

0

3 805

2 592

3 769

3 079

0

0

4 026

0

3 581

2 429

4 195

2008

2 890

7 114

0

3 248

8 287

3 099

2 679

4 551

2009

3 555

6 592

4 348

1 928

6 099

3 024

2 174

3 572

4 348

12 731

14 386

26 137

15 643

31 682

4 348

3 183

7 193

3 267

1 955

3 960

Ke sledování poruchovosti byla vybrána z mobilní 23 623 44 588 požární techniky na podvozku TATRA pouze CAS T 815 celkem TERRNo1 4x4 a CAS T 815 4x4. Přehled vybraných vozů Ø za rok: 3 375 6 370 je uveden v Tab. 1. Do zpracování nebyly zahrnuty CAS 32 na podvozku TATRA 815 6x6, kterých je v kraji u HZS 15 kusů, jelikož jsou tato vozidla staršího data výroby a není možné dohledat potřebné informace. V Tab. 2 jsou pro dokreslení vytíženosti požární techniky uvedeny počty všech výjezdů za roky 2006 až 2009 požárních stanic HZS Královehradeckého kraje, na kterých je umístěna vybraná požární technika [2]. Ostrava 8. - 9. září 2010

115


požární techniky po poruše s cílem vyhodnotit poruchovost na jednotlivých vozidlech. Počty oprav jsou shrnuty v Tab. 6 a jejich vývoj v čase je graficky vyobrazen na Obr. 1.

2005

73,5

73,5

0

0

0

101,2

43,4

67,0

2006

81,5

81,5

0

4,1

0

163,1

46,5

52,9

2007

75,3

0,0

0

9,2

0

143,0

32,6

51,4

2008

73,0

73,0

0

10,9

432,0

99,2

46,9

78,7

2009

105,6

105,6

96,6

4,0

383,3

78,8

26,3

64,1

celkem

573,4

498,1

96,6

28,2

815,3

765,6

278,3

472,6

Ø za rok:

81,9

71,2

96,6

7,1

407,7

95,7

34,8

59,1

Dobruška RK 85-05


0

0

49,2

34,1

39,7

[litrů/100 km]

0

0

0

0

1

5

12

2

2

0

0

0

1

2

8

2004

3

2

0

0

0

12

2

7

2005

3

2

0

0

0

11

14

7

2006

3

2

0

4

0

5

5

9

2007

3

2

0

3

0

9

5

5

2008

4

3

0

4

4

3

7

9

2009

3

2

0

2

4

5

5

6

14 KHB 40-20

Poþet oprav

12

3H7 7305 4H0 9371

10

1H4 5427 8

3H7 7310 HKB 24-48

6

RK 85-05

4

RK 69-89

2 0 2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

Obr. 1 Trendy vývoje poruch na vybrané požární technice Daleko zajímavěji se ale promítají zjištěné výsledné počty poruch do nákladů na provoz vybrané požární techniky. Roční vynaložené náklady na opravy po poruše jsou uvedeny dále v Tab. 7. Tab. 7 Náklady na opravy vybrané požární techniky Hasičská stanice SPZ


Dvůr Králové n. L. 3H7 7310

Nová Paka 1H4 5427

Jičín 4H0 9371




0

0

2003

[-]

16

Tab. 5 Vytíženost mobilní techniky z hlediska motohodin práce

2002

2002

Rok

Při sběru dat se naráželo na různou úroveň uchování a zpracování dat na jednotlivých stanicích ve výkazech jízd a práce požární techniky. Na některých stanicích se na zapisování skutečného počtu motohodin u zásahu prostě moc nehledí, ty jsou zde pouze odhadovány až dodatečně. Jedním z výsledků potom je i zkreslená průměrná spotřeba pohonných hmot. Pro sledovanou požární techniku jsou tyto průměrné roční hodnoty shrnuty v Tab. 5. Normovaná spotřeba pro vozidla TATRA 815 dána pokynem č.2/2004 ředitele správy majetku ministerstva vnitra, byla stanovena na 47 litrů/100 km. Všechna sledovaná vozidla s výjimkou CAS ze stanice Nová Paka danou normu nepřekročila. Příčinou může být právě nepřesné nebo neúplné zapisování počtu motohodin, čímž se při výpočtu zvyšuje průměrná spotřeba, tudíž tento údaj není věrohodný.

Rok


78,0


80,5

42,2

Dobruška RK 85-05

40,4

99,2

Dobruška RK 85-05

81,1

0


0

0


0

0


0

85,2


79,3

85,2

Nová Paka 1H4 5427

79,3

2004

Nová Paka 1H4 5427

2003

Jičín 4H0 9371

67,6

Jičín 4H0 9371

39,1


43,8


0

[motohodiny]



0


Dobruška RK 85-05

0

Tab. 6 Počty oprav na vybrané požární technice



0


Jičín 4H0 9371

0

Rok

Nová Paka 1H4 5427


2002



Tab. 4 Vytíženost mobilní techniky z hlediska motohodin práce

2003

30,0

32,3

0

0

0

42,3

37,2

41,3

Rok

2004

28,7

31,5

0

0

0

39,5

38,2

41,4

2002

0

0

0

0

0

400

371

44 395

2005

37,3

37,3

0

0

0

38,8

38,1

41,9

2003

5 060

5 164

0

0

0

0

0

7 267

2006

39,4

37,0

0

42,8

0

33,9

38,1

40,1

2004

1 620

26 500

0

0

0

19 700

140

71 444

2007

39,4

0,0

0

64,0

0

33,4

38,5

44,0

2005

5 410

841

0

0

0

7 590

18 421

8 591

41,4

2006

8 560

1 632

0

8 983

0

1 560

3 910

60 444

129 871

1 108 578

0

528

0

13 986

9 950

2 481

2008

42,9

41,4

0

66,8

36,5

36,5

42,0

[Kč]

2009

29,2

32,7

33,1

35,8

37,3

35,8

39,8

38,0

2007

celkem

246,8

212,1

33,1

209,3

73,7

260,1

271,9

288,0

2008

26 910

85 504

0

12 462

2 850

118 660

906

27 950

41,0

2009

107 331

1 553

0

351 060

4 912

89 060

4 251

3 244

Celkem:

284 762

1 229 772

0

373 033

7 762

250 956

37 949

225 816

z toho

108 442

858 865

0

351 000

0

0

8 815

17 200

Ø za rok:

35,3

35,3

33,1

52,3

36,9

Poruchovost vybrané požární techniky

32,5

34,0

V Příloze č. 9 dle [7] je popsán způsob, jak by se měla vést, DN: vyplňovat a co by měla obsahovat dokumentace pro každé vozidlo Ø za 25 189 52 987 0 5 508 3 881 31 370 3 642 26 077 u HZS ČR, které má ve správě strojní služba. Dle této přílohy tvoří rok: základní dokumenty výkaz jízd a vozový sešit, nebo jiný doklad se srovnatelným rozsahem sledovaných položek nebo přiměřený Zatímco v absolutních počtech poruch „úspěšně“ vedou vozidla počítačový program. V Královehradeckém kraji to byl program na hasičských stanicích Nový Bor (HKB 24-48) a Dobruška (RK WINBASE, který je v současnosti, obdobně jako u ostatních HZS 85-05), ve finančním vyjádření je překonala vozidla z Hradce krajů, již nahrazen novým informačním software ISV 5.0, IKIS [11]. Králové (3H7 7305) a Nové Paky (1H4 5427). Důvod? Obě vozidla Předmětem této části sledování byl sběr dat o opravách vybrané 116



pomocí ukazatelů bezporuchovosti, udržovatelnosti a zajištěnosti údržby. Bezporuchovost je schopnost objektu plnit nepřetržitě požadované funkce po stanovenou dobu a za stanovených podmínek. V rámci tohoto sledování budeme dále analyzovat sesbíraná data pouze na požární technice umístěné na stanici Rychnova nad Kněžnou (RK 69-89).

prodělala dopravní nehodu, která jejich provoz „prodražila“. Náklady na opravy po dopravních nehodách na sledované požární technice jsou uvedeny v Tab. 7 zvlášť pod řádkem s celkovými náklady a následně vypočtené průměrné roční náklady jsou potom již očištěny od těchto mimořádných výdajů. Pokud ze seznamu vybrané požární techniky vyřadíme „služebně mladší vozidla“ na stanicích Jičín, Nová Paka a Dvůr Králové n. L. a u zbylých vozidel odečteme mimořádné náklady na opravy po nehodách, dostaneme jinou závislost, která „kopíruje“ vytíženost vozidla v krajském městě (viz. Obr. 2).

Pravděpodobnost poruchy Ze zjištěných údajů o poruchách vybraného vozidla byla propočítávána pravděpodobnost vzniku poruchy v průběhu následujících 10 let. Údaje byly zadávány do statistického software 30 denní licencované verze Statgraphicsu [5]. Byly ověřovány metodou maximální věrohodnosti k potvrzení, že doba do poruchy X se řídí dvouparametrickým Weibullovým rozdělením [6]. Byly vypočteny hodnoty parametru tvaru β = 4,07654 (charakterizuje podmínky užívání) a parametr měřítka η = 8,66383 (charakteristická doba života). Weibullova hustota pravděpodobnosti f(t) v čase t je dána rovnicí (1):  t t  1     (1) f (t )     e

Náklady [Kþ]

300 000 250 000

HKB 40-20

200 000

3H7 7305 HKB 24-48

150 000

RK 85-05 RK 69-89

100 000 50 000



0 2000

2002

2004

2006

2008

Má-li tedy náhodná veličina X, která představuje dobu do poruchy (bezporuchovost) Weibullovo rozdělení, platí X→W(η, β). Za podmínek t > 0, β > 0, η > 0 potom počítáme distribuční funkci pravděpodobnosti poruchy v čase t podle rovnice (2):

2010

Obr. 2 Náklady na opravy po poruše na vybrané požární technice Nákladovost vybrané požární techniky

F (t )  1  e

Náklady na užívání požární techniky lze rozdělit do těchto skupin: •

provozní (pohonné hmoty, provozní náplně, pneumatiky, autobaterie, aj.),

•

údržba (záruční, pozáruční, STK, kontroly dle Řádu strojní služby, aj.),

•

opravy (po poruše, po dopravní nehodě).

(2)

90 80

1 200 000 PravdČpodobnost [%]

Kumulativní náklady [Kþ]



Výsledky výpočtu hodnot pravděpodobnosti (pro názornost převedeny vynásobením 100 na procenta) jsou uvedeny v Tab. 8 a vyneseny do grafu na Obr. 4. Jsou počítány pro časové rozmezí 1 až 10 let, jelikož orientační doba životnosti požární techniky skupiny CAS [8] vyrobené po roce 2000 je doporučena dle [7] na 10 let.

1 400 000

1 000 000 RK 69-89 1H4 5427 HKB 40-20

800 000 600 000 400 000 200 000 0 2000

t    

70 60 50 40 30 20 10

2002

2004

2006

2008

2010

0

Obr. 3 Kumulativní náklady vybraných představitelů požární techniky Na Obr. 3 jsou prezentovány na třech vozidlech výsledky sběru a zpracování údajů o všech nákladech spojených s užíváním požární techniky. Podrobné zpracování získaných údajů zde nelze předložit, neboť se jedná o poměrně rozsáhlé soubory dat. t [rok] 1 Část z nich je publikována v [3]. Je zde velice problematické vytvořit porovnání jednotlivých F [%] 0,02 zásahových automobilů, jelikož je mezi nimi velký rozdíl ve stáří a místě působení. Zatímco CAS z Nové Paky (1H4 5427) je letos u HZS čtvrtým rokem, potom CAS z Rychnova nad Kněžnou (RK 69-89) slouží hasičům od roku 1995. Vozidlo ze stanice v Hradci Králové (HKB 40-20) je ve službách hasičů od roku 2000. Bohužel nebylo možné získat potřebné informace o provozu této starší požární techniky od jejího počátku předání do služby hasičům. Spolehlivost provozu a užívání požární techniky Spolehlivost provozu a užívání požární techniky je obecně charakterizována jako vlastnost objektu spočívající ve schopnosti plnit požadované funkce [4]. Tento obecný pojem lze kvantifikovat Ostrava 8. - 9. září 2010

1

3

5

7

9

ýas [rok]

Obr. 4 Průběh hodnot pravděpodobnosti poruchy vozidla RK 69-89 Tab. 8 Vypočtené hodnoty pravděpodobnosti poruchy vozidla RK 69-89 2

3

4

5

6

7

8

9

10

0,25

1,32

4,19

10,09

20,04

34,25

51,45

68,90

83,38

Intenzita poruch Okamžitá intenzita poruch λ(t) dvouparametrického Weibullova rozdělení je dána rovnicí (3): t  1 (3)  (t )    



kde t je čas, ve kterém sleduji poruchy a parametry β a η jsou brány z předchozích výpočtů. Vypočtené hodnoty intenzity poruch λ pro čas t jsou shrnuty v Tab. 9 a vyneseny do grafu na Obr. 5. Výsledky výpočtu lze potom aplikovat na nově nakoupený zásahový požární automobil skupiny CAS na podvozku TATRA 815 4x4 a TERNN°1. 117


Tab. 9 Vypočtené hodnoty intenzity poruch vozidla RK 69-89 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

λ

0,00

0,06

0,52

1,80

4,36

8,67

15,19

24,42

36,82

52,90

73,15

Intenzita poruch [1/rok]

t [rok]

80

Literatura

70

[1] Charakteristika kraje: Český statistický úřad Královéhradeckého kraje [online]. 2009 [cit. 2010-02-12]. Dostupný z WWW: .

60 50 40

[2] Statistická ročenka zásahové činnosti jednotek požární ochrany 2009 [online]. Hradec Králové: HZS Královéhradeckého kraje, 2010 [cit. 2010-03-31]. Dostupné z WWW: .

30 20 10 0 0

2

4

6

8

10

12

ýas [rok]

Obr. 5 Předpokládaný průběh hodnot intenzity poruch vozidla RK 69-89 Závěr Při sběru potřebných informací, jsem opět došel k obdobnému závěru jako při sledování dat o opravách požární techniky na Územním odboru Ostrava, publikované v [9] a [10], že ve vozových sešitech vybrané mobilní požární techniky nejsou všechna potřebná data uvedená. Tato skutečnost se potom může negativně projevit ve sledování a zpracování dat o poruchách. Na některých stanicích ani vozové sešity nejsou, ale byly nahrazeny počítačovými programy, do kterých se nezanesla při změně software zřejmě veškerá data z vozových sešitů. Nezapisování všech oprav nastává zřejmě v důsledku toho, že některé opravy menšího rozsahu (výměna poškozený stěrač, rozbité směrové světlo, prasklá žárovka atd.) jsou řešeny během pravidelných kontrol vozidel daných dle [7] přímo na stanici a dále se už nehledí na zapisování této opravy do příslušného vozového sešitu, nebo do příslušného software. Zde je na místě konstatovat, že na CAS T 815 je skutečně možné provést spoustu oprav přímo na stanici, aniž by muselo být vozidlo převáženo do autorizovaného servisu. Výsledky výpočtů z předchozích kapitol, které jsou shrnuty na Obr. 5, ukazují na nárůst intenzity poruchy od počátku pořízení nové požární techniky výše uvedené skupiny po dobu orientační doby životnosti 10 let dle [7]. Jelikož parametr tvaru, který vstupuje do výpočtu, β > 2, potom je intenzita poruch λ(t) konvexní funkce, tedy i počet poruch zákonitě v čase poroste.

118

[3] MELICHAR, David. Provozní spolehlivost vozidel TATRA na HZS Královéhradeckého kraje. Diplomová práce, Ostrava: VŠB – TU Ostrava, 2010, 52 s. [4] ČSN EN 60 050-191. Mezinárodní elektrotechnický slovník – Kapitola 191: Spolehlivost a jakost služby. Praha: Český normalizační institut, 1999, 12 s. [5] StatPoint Technologies, Inc., Warrenton, Virginia, USA [online]. 2010 [cit. 2010-02-15]. Dostupné z WWW: . [6] ČSN EN 61649. Weibullova analýza. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a statní zkušebnictví, 2009, 65 s. [7] Pokyn č.9 generálního ředitele HZS ČR a náměstka MV ze dne 13.3.2006, kterým se vydává Řád strojní služby Hasičského záchranného sboru České republiky. [8] ČSN EN 1846-1. Požární automobily – Část 1: Terminologie a označení. Praha: Český normalizační institut, 1999, 12 s. [9] ADAMČÍK, P.; JÁNOŠÍK, L.; MONOŠI, M. Spolehlivost prvosledové mobilní požární techniky u HZS Moravskoslezského kraje. In: Opotřebení, spolehlivost, diagnostika 2009, 1. vyd. Brno: Univerzita Obrany, 2009. s. 11-16. [10] ADAMČÍK, P.; JÁNOŠÍK, L.; MONOŠI, M. Analýza provozu, údržby a oprav prvosledové mobilní požární techniky na HZS MSK. In: LOGVD 2009 Dopravná logistika a krízové situácie, 1. vyd. Žilina: Žilinská univerzita, 2009. s. 7-14. [11] RCS Kladno, s.r.o., Kladno [online]. 2001 [cit. 2010-05-15]. Dostupné z WWW:


Požární ochrana 2010

Recommend Documents