Požární ochrana 2014

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství a Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB - Technická univerzita Ostrava ve spolupráci s Českou asociací hasičských důstojníků Recenzované periodikum

Požární ochrana 2014

Sborník přednášek XXIII. ročníku mezinárodní konference

Ostrava, VŠB - TU 3. - 4. září 2014

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství a Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB - Technická univerzita Ostrava ve spolupráci s Českou asociací hasičských důstojníků Recenzované periodikum

Požární ochrana 2014 Sborník přednášek XXIII. ročníku mezinárodní konference pod záštitou rektora Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava prof. Ing. Iva Vondráka, CSc. a generálního ředitele HZS ČR brig. gen. Ing. Drahoslava Ryby

Ostrava, VŠB - TU 3. - 4. září 2014

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika www.fbi.vsb.cz

Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB - TU Ostrava Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika www.spbi.cz

Česká asociace hasičských důstojníků Výškovická 2995/40 700 30 Ostrava - Zábřeh Česká republika www.cahd.cz

Recenzované periodikum POŽÁRNÍ OCHRANA 2014 Sborník přednášek XXIII. ročníku mezinárodní konference

Editor: doc. Dr. Ing. Michail Šenovský

© Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství Nebyla provedena jazyková korektura Za věcnou správnost jednotlivých příspěvků odpovídají autoři ISBN 978-80-7385-148-4 ISSN 1803-1803

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

Vědecký výbor konference Scientific Programe Committee brig. gen. Ing. Drahoslav Ryba - generální ředitel HZS ČR prof. Ing. Pavel Poledňák, Ph.D. - děkan FBI VŠB - TU Ostrava brig. gen. v z. prof. Ing. Rudolf Urban, CSc. - Univerzita 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 assoc. prof. Dr. Ritoldas Šukys - TU Vilnius prof. Ing. Anton Osvald, CSc. - Žilinská univerzita Dr. Júlia Hornyacsek, PhD. - National University of Public Service, Budapest prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc. - VŠB - TU Ostrava prof. Dr. rer. nat. Tammo Redeker - Institut für Sicherheitstechnik Freiberg doc. MUDr. Cyril Klement, CSc. - Regionálny úrad verejného zdravotníctva v Banskej Bystrici

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. Lenka Černá - SPBI Ostrava Ing. Jaroslav Dufek - PAVUS, a.s. Praha doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák - VŠB - TU Ostrava Zdeněk Novák - Mark2 Corporation Czech a.s. plk. Ing. Zdeněk Ráž - TÚPO Praha doc. Ing. David Řehák, Ph.D. - VŠB - TU Ostrava doc. Ing. Marek Smetana, PhD. - VŠB - TU Ostrava doc. Ing. Petr Štroch, Ph.D. - RSBP spol. s r.o. plk. Ing. Vladimír Vlček, Ph.D. - Česká asociace hasičských důstojníků

Stanovenie dolnej medze výbušnosti drevných prachov čerešne a borovice vo výbuchovej komore VK 100 Mračková Eva Výpočtové metódy na stanovenie dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov Mračková Eva

Vzdělávání v krizovém řízení Richter Rostislav

295

233 Zajištění vnějších zdrojů požární vody v Libereckém kraji Rosina Martin, Vízner Jaroslav, Zmrhal Ondřej

298

Aplikovatelnost stávajících průřezových kritérií na oblast teplárenství Rostek Petr, Novotný Petr

302

237

Hodnotenie nebezpečenstiev pri dopravných nehodách vozidiel na alternatívny pohon Mulica Adrián, Bradáčová Isabela

241

Efektivní průběžné vzdělávání jako nástroj k ekonomickému výkonu SPD Nejtek Pavel

246

Odběr a úpravy pevných vzorků z požárů pro účely hodnocení toxického zatížení prostředí vlivem požárů Růžička Milan, Hovorka Martin

250

Cvičení krizového štábu ORP s využitím počítačové simulace 311 Řezáč David

Experimentální měření povrchových teplot v současné době používaných žárovek Nejtková Miroslava

Historical development of requirements according to Norm STN 73 0802 and ETICS (External Contact Thermal Insulation System) in Slovak Republic 255 Olbřímek Juraj, Leitnerová Soňa, Tkáč Ján, Jankovič Dušan Aplikácia vyhodnocovacích programov pri úniku chemických nebezpečných látok v SR Orinčák Michal

258

Model hodnotenia ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení Panáková Jaroslava, Klučka Jozef, Mózer Vladimír

264

Odborná příprava hasičů HZS Libereckého kraje se zaměřením na psychologii a zvládání stresu Schneiderová Martina, Baláž Pavel Zkvalitnění služeb na úseku požární prevence požární prevence je řešení, které se každému vyplatí Skalská Květoslava a kolektiv

306

315

318

Bis(2-ethylhexyl) Sulfosuccinate Sodium as a Referencewhen Evaluatingthe Wetting Ability Ofthe Foam-Formingconcentrate Sobolewski Mirosław, Gancarczyk Dominika, Jakubiec Jakub

320

Zpracování statistických údajů využitelných pro požárně inženýrské aplikace 267 Pokorný Jiří, Nanek Martin, Pliska Martin, Šlachta Zdeněk

Tepelná degradace znečištěné vrchní vrstvy zásahového oděvu Strakošová Eva, Dudáček Aleš, Filipi Bohdan

325

System for 3D Mapping the Fire Scene Półka Marzena, Kukfisz Bożena, Kotulek Grzegorz, Starzynski Eligiusz, Baranowski Dariusz, Osciłowska Barbara

Ekonomika protipožárních opatření na kulturních památkách Svoboda Petr, Polatová Eva

329

Výběr metod vhodných k posuzování spolehlivosti lidského činitele Syručková Martina

333

Akceschopný krizový plán pro obce s rozšířenou působností Procházka Jan, Procházková Dana Výsledky analýzy havárií s kyselinou dusičnou v České republice Procházka Zdenko, Procházková Dana Plány řízení rizik pro veřejné i soukromé subjekty Procházková Dana Postup skúšania dverí proti prieniku dymu a výpočet prieniku dymu Reháková Martina, Olbřímek Juraj

270

272

Burning Behavior of a Passenger Car Szajewska Anna

337

Study on Burning Behaviour of Soil Cover Szajewska Anna

339

Vývoj hasiva na bázi metakaolínu Ševčík Libor, Karl Jan, Růžička Milan, Suchý Ondřej

343

277

282

291

Využití kouřové komory podle ČSN EN ISO 5659-2 pro stanovení požadavků na vlastnosti materiálů používaných na drážních vozidlech Ševčík Libor, Růžička Milan, Suchý Ondřej Poznatky ze zkoušek přenosu elektrického náboje přes vodní proud Trčka Martin, Thomitzek Adam, Ondruch Jan, Baudišová Barbora, Raška Zdeněk Únik zemního plynu a tvorba výbušné směsi v uzavřeném prostoru Tulach Aleš, Mynarz Miroslav, Kozubková Milada

346

349

352

Kształcenie specjalistów na potrzeby systemu zarządzania kryzysowego w Instytucie Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku 357 Urbanek Andrzej, Rogowski Krzysztof, Zaorski Maciej Vybrané požiarno - technické charakteristiky horľavých priemyselných prachov Vandlíčková Miroslava Účinnosť požiarno - technických zariadení Vandlíčková Miroslava

365

368

Práškové barvy a jejich hořlavost v procesu lakování Veličková Eva, Štroch Petr, Velička Richard

371

Studie modelu doby služby v jednotkách HZS ČR v návaznosti na směrnici 2003/88/ES Volf Oldřich

375

Numerická simulácia vplyvu ventilácie na šírenie dymu počas požiaru v podzemnej garáži Weisenpacher Peter, Halada Ladislav, Glasa Ján, Valášek Lukáš Accidents with Ammonia Uncontrolled Release Water Curtain Efficiency Węsierski Tomasz, Majder-Łopatka Małgorzata, Salomonowicz Zdzisław, Ciuka Małgorzata, Łukaszek-Chmielewska Aneta Examination of the Impact of the Ventilation of Room on the Response Time of Fire Detectors Wnęk Waldemar, Boroń Sylwia, Kubica Przemysław, Kasperowicz Grzegorz, Marszałek Bogusław Protection of Building against Dust Explosion by Means of Venting Woliński Marek

379

385

387

391

Analýza šíření plynného NH3 ze zimního stadionu v případě malého a velkého havarijního úniku nástroji CFD Zavila Ondřej, Bojko Marian, Kozubková Milada, Danihelka Pavel, Maléřová Lenka Tepelný komfort a limity použitelnosti zásahového oděvu při ochraně proti tepelným účinkům na hasiče při zásahu v uzavřeném prostoru Žižka Jan, Dudáček Aleš, Bernatíková Šárka, Strakošová Eva

393

398

POŽÁRNÍ OCHRANA 2014

Stanovenie dolnej medze výbušnosti drevných prachov čerešne a borovice vo výbuchovej komore VK 100 Determination of Lower Explosion Limit of Cherry and Pine Wood Dust in the Detonation Chamber VK 100 Ing. Eva Mračková, PhD. Technická Univerzita vo Zvolene, Drevárska fakulta T. G. Masaryka 2117/24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika [email protected] Abstrakt Článok prezentuje experimentálne stanovenie dolnej medze výbušnosti (LEL) vybranej frakcie horľavých prachov z dreva čerešne vtáčej (Cerasus avium L.) a borovice lesnej (Pinus sylvestris L.) vo výbuchovej komore VK 100. Brúsením kompaktného dreva sme získali čisté vzorky drevného prachu, z ktorých sme prostredníctvom sitovej analýzy odstránili neprachové častice. Dosiahnuté výsledky nameraných dolných medzí výbušnosti čerešne vtáčej (Cerasus avium L.) a borovice lesnej (Pinus sylvestris L.) sú porovnateľné s výsledkami uvádzanými v odbornej literatúre. Kľúčové slová Výbuch, horľavý prach, čerešňa vtáčia, borovica lesná, dolná medza výbušnosti, protivýbuchová prevencia. Abstract The article presented the experimental determination of the lower explosion limit (LEL) of the selected fraction of combustible wood dust of wild cherry (Cerasus avium L.) and scots pine (Pinus sylvestris L.) in the detonation chamber VK 100. Collected we have pure sample of wood dust obtained by grinding compact plants, from which we removed through sieve analysis non dust particles. Our results achieved of lower explosion limit of wood dust for wild cherry (Cerasus avium L.) and scots pine (Pinus sylvestris L.) are comparable to results in professional literature. Keywords Explosion, combustible dust, wild cherry, scots pine, lower explosion limit, explosion prevention. Úvod Aj napriek tomu, že výbuchy prachozduchových zmesí dnes nie sú v priemyselných podnikoch každodennou záležitosťou, vždy tu existuje riziko vzniku výbuchu, ktoré nemôžeme podceňovať. Na Slovensku boli v roku 2012 dva výbuchy prachu s následným požiarom s priamou škodou 2000 € a v roku 2013 boli tiež dva výbuchy prachu s následným požiarom s priamou škodou už 8 500 € a s jednou zranenou osobou. Následkom takýchto výbuchov sú tiež rozsiahle poškodenia technologických zariadení prípadne budov, a v mnohých prípadoch dochádza k poškodeniu zdravia, alebo dokonca k usmrteniu ľudí, a to väčšinou z radov zamestnancov. Ak sa však chceme účinne pred takýmito výbuchmi chrániť, je dôležité, aby sme poznali ako vznikajú, ako prebiehajú a v neposlednom rade, aké sú možnosti preventívnej ochrany pred výbuchmi. Pri zariadeniach v drevospracujúcom priemysle sa jedná hlavne o nebezpečenstvo výbuchov spôsobených drevným prachom, kde pri výbuchu dochádza k značným materiálnym škodám a tiež k ohrozeniu života a zdravia zamestnancov pracujúcich v drevospracujúcich prevádzkach.

Ostrava 3. - 4. září 2014

Drevný prach v týchto prevádzkach je vlastne súčasťou pracovného prostredia, a je vytváraný v prevažnej väčšine ako odpad vznikajúci pri spracovaní a opracovaní dreva. Tento prach ma mnohé negatívne účinky, medzi ktoré okrem iného patrí jeho výbušnosť. Práve preto je pre drevospracujúce prevádzky nutnosťou protivýbuchové preventívne zabezpečenie, pre nevrhnutie ktorého je nutné posúdenie správania sa prítomných horľavých drevných prachov a zistenie ich nebezpečnej koncentrácie v uzavretom priestore, ktorú vyjadríme dolnou medzou výbušnosti (LEL) týchto drevných prachov. Metodika práce K stanoveniu dolnej medze výbušnosti sme postupovali nasledujúcim pracovným postupom, ktorý pozostával zo získania čistých vzoriek drevných prachov, ďalej sme vykonali granulometriu - sitovú analýzu, kde sme vylúčili neprachové častice drevného materiálu a následne sme experimentálne stanovili dolnú medzu výbušnosti vo výbuchovej komore VK 100 a v závere sme porovnali zistené hodnoty dolnej medze výbušnosti s inými nameranými hodnotami v odbornej literatúre. Materiál Vo všeobecnosti elementárne chemické zloženie dreva (drevného prachu) priemerne obsahuje 49,5 % uhlíka (C), 44,2 % kyslíka (O) a 6,3 % vodíka (H). Čerešňa vtáčia (Cerasus avium L.) Čerešňa vtáčia je stredne veľký listnatý strom s rovným, plnodrevným kmeňom a nepravidelnou, vysoko posadenou, voľne olistenou korunou a hustými konármi v zápoji. Ako solitér má krátky peň a silnejšiu korunu. Vyskytuje sa často v lesoch a na ich okraji, v húštinách, na brehoch potokov. V rovinách, pohoriach (v Alpách výskyt až do 1500 m.n.m.). Patrí medzi stromy okrasné, tzv. cenné listnáče. Momentálne zastúpenie čerešne v lesoch Slovenska je nižšie ako 0,1 %. Vizuálne znaky čerešne vtáčej Do 20 (30) m vysoký listnatý strom, solitérne rastúci má krátky kmeň a guľovitú korunu, v poraste má dlhý nerozkonárený kmeň a vysoko postavenú korunu. Makroskopická štruktúra dreva čerešne vtáčej Čerešňa patrí k listnáčom s tzv. polkruhovito pórovitou stavbou dreva. Drevo je jadrové, pozdĺžne (zeleno-žlto) pruhované s charakteristickou príjemnou vôňou. Má úzku beľ, je žltobielej až svetloružovej farby. Jadro je žltohnedé až červenohnedé. Je viditeľná zreteľná hranica medzi letokruhmi a aj zóna jarného a letného dreva v rámci letokruhu - svetlejšia vrstva jarného dreva je spôsobená vyšším výskytom mikrociev. V dreve sa nachádzajú iba mikrocievy (pozdĺžne rezy sú hladké). Živičné kanáliky nie sú v dreve prítomné. Stržňové lúče vytvárajú veľmi početné drobné zrkadlá, ktoré môžeme vidieť iba na radiálnom reze. Textúra je fládrovaná a korenicová na tangenciálnom reze, pruhovaná na radiálnom reze. Drevo je veľmi lesklé a dekoratívne [1].

233


Tab. 1 Základné fyzikálne vlastnosti čerešne vtáčej (Cerasus avium L.) Vlhkosť čerstvo zoťatého dreva [%]

Hustota [kg.m-3] v absolútne suchom stave ρ0

Redukovaná v čerstvom stave ρrč

490 / 570 / 670

610

Zosýchanie

Pozdĺžne

beľ

zrelé drevo

58

Vlhkosť bodu nasýtenia vlákien (BNV) [%] 28

radiálne

tangenciálne

objemové

3,5

6,5

11,5

Drevo čerešne vtáčej je mimoriadne využívané hlavne kvôli jeho dekoračným a estetickým vlastnostiam. Tieto vlastnosti ho priam predurčujú na výrobu nábytku. Vzhľadom na malé zastúpenie v lesoch Slovenska však nie je priemyselne významnou drevinou. Výroba okrasného a luxusného nábytku z čerešňového dreva taktiež podlieha módnym trendom. Borovica lesná (Pinus sylvestris L.) Areál borovice lesnej zahŕňa mierny a chladnejší pás celej Eurázie; južné hranice areálu sa nachádzajú približne na 45º a 50º s. š., na sever sa vyskytuje až po polárny kruh. V Európe sa výnimočne nachádza aj v Stredomorí. Najsevernejší výskyt borovice sosnovej je Laponsko. V Severnej Amerike je pestovaná iba lesnícky. Je to najrozšírenejší a najskromnejší strom, rastie od mokradí až po piesky, nevadí mu sucho, vysoké teploty ani mráz, náročný je akurát na slnko, radíme ho medzi priekopnícke dreviny.

hmoty sú vymedzené užšie intervaly zrnitosti, ktoré zaraďujú častice určitej veľkosti do jednotlivých tried - frakcií [4]. Sitová analýza bola vykonaná na vzorkách drevného prachu z čerešne a borovice, pri ktorých sme vykonali 10 meraní pri každej vzorke prachu, a každé meranie bolo vykonané s hmotnosťou m = 50 g, a s dobou sitovania t = 10 minút, na sade sít s veľkosťami medzier v pletive: 0,5 mm, 0,08 mm a dno. Hmotnosti frakcií na sitách sú stanovované na laboratórnych váhach s presnosťou váženia 0,01 g. Experimentálne zisťovanie dolnej medze výbušnosti pomocou výbuchovej komory VK100 Skúmaná je disperzná sústava prachu so vzduchom, ktorá je iniciovaná zdrojom so známou energiou. Z nárastu teploty na termočlánku, ktorý je umiestnený vo vnútri výbuchovej komory a z vizuálneho posúdenia veľkosti plameňa pri rôznej koncentrácií prachu stanovíme dolnú medzu výbušnosti (pozri obr. 1). Zisťovať dolnú medzu výbušnosti budeme z laboratórnych vzoriek drevných prachov z čerešne a borovice, ktoré sme si pripravili pomocou sitovej analýzy. Cieľom merania je vlastne určiť minimálnu koncentráciu prachu vo vzduchu, pri ktorej dôjde k šíreniu výbuchu v zmesi prachu so vzduchom pri danej iniciačnej energii [5].

Vizuálne znaky borovice lesnej Má vysoko posadenú korunu a narastá do výšky 20 až 40 m. Ihlice sú dlhé 4-8 cm, vyrastajú vo zväzkoch po dvoch z brachyblastu. Kvitne v máji a júni. Vajcovito-kužeľovité šišky sú visiace, nedozreté zelené, dozreté sivohnedé, 3 - 6 cm dlhé a 2 3 cm široké a semená sú krídlaté. Samčie šišky sú žltkasté, samičie sú červenkasté, zvyčajne párovité na konci vetví [2]. Obr. 1 Schéma výbuchovej komory VK100

Tab. 2 Základné fyzikálne vlastnosti borovice lesnej (Pinus sylvestris L.) [3] Drevina Latinský názov

Borovica lesná / Sosna

Anglický názov

Scots pine

Pinus sylvestris

Modul pevnosti v ohybu:

83,3 MPa

Výsledky Výsledky sitovej analýzy Vstupné údaje:

Sortiment - drevný prach (získane vzorky prachu z dreva čerešne a borovice) 20 - 35 m Pevnosť v tlaku: 41,5 MPa Vlhkosť wa [%] = 5 - 10 Hmotnosť misky váhy: mm = 13,00 g Kmeň - priemer 0,6 - 1 m Zoschnutie: Radial: 5,2 % Hmotnosti sít: Lokalita Európa, Ázia Tangential: 8,3 % Tangential: 8,3 % sito č. 1 - s veľkosťami medzier v pletive 0,5 mm: m = 309,00 g 1 Špecifická hmotnosť 0,422 Volumetric: 13,6 % Volumetric: 13,6 % sito č. 2 - s veľkosťami medzier v pletive 0,08 mm: m2 = 265,50 g dno: m3 = 360,00 g Špecifická hmotnosť 0,55 T/R Ratio: 1,6 T/R Ratio: 1,6 Celková hmotnosť hrubej vzorky prachu: mc = 500,00 g (12 % MC) Hmotnosť navážky: mn = 50,00 g Drevné prachové častice Počet meraní: P = 10 Čas sitovania pre jedno meranie: t = 10 min Prachové vzorky sme získali odbrúsením z jednej dosky borovicového dreva a z jednej dosky čerešňového dreva Výsledky sitovej analýzy hrubej vzorky drevného prachu použitím pásovej brúsky BOSCH GBS 75 AE PROFESSIONAL z dreva čerešne s nainštalovaným brúsnym pásom s korundovým abrazívnym Pri tejto sitovej analýze hrubej vzorky prachu z čerešňového povrchom určeným pre danú pásovú brúsku. dreva sme zistili zastúpenie jednotlivých frakcií tohto drevného Sitová analýza (granulometria) prachu. Na site č. 1, ktoré má veľkosť medzier v pletive 0,5 mm, nám ostalo spolu mo = 9 g častíc (1,8 % z hrubej vzorky prachu), Zrnitosť (granulometrické zloženie) je údaj, ktorý charakterizuje ktoré sú pre nás nepodstatné, pretože ich veľkosť je viac ako kvantitatívne zastúpenie jednotlivých častíc určitej veľkosti 0,5 mm, z čoho vyplýva, že nespĺňajú parametre prachu, a preto túto v celom objeme sypkej hmoty. Ak budeme vychádzať z toho, že frakciu môžeme považovať za odpad. Na site č. 2, ktoré má veľkosť sypká hmota predstavuje vo všeobecnosti polydisperznú sústavu, medzier v pletive 0,08 mm, nám ostalo spolu mf1 = 294,5 g častíc čiže sústavu s rôznymi veľkosťami častíc, pre identifikáciu sypkej Typ

Mäkké drevo

Modul pružnosti:

10,08 GPa

Rozmery stromu výška


234


(58,9 % z hrubej vzorky prachu). Táto frakcia má veľkosť častíc od 0,5 mm do 0,081 mm, z toho nám vyplýva, že tieto častice spĺňajú parametre prachu a preto bude táto frakcia súčasťou laboratórnej vzorky. Na dne nám ostalo mf2 = 196,5 g častíc (39,3 % z hrubej vzorky prachu). Táto frakcia má veľkosť častíc 0,08 mm a menej, to znamená, že tieto prachové častice sú najjemnejšie, a čím je vyšší podiel tejto frakcie v laboratórnej vzorke prachu, tým bude zmes výbušnejšia, čiže so zvyšujúcim sa podielom jemných častíc, bude dolná medza výbušnosti klesať. Tab. 3 Hodnoty hmotnosti laboratórnej vzorky drevného prachu z čerešne a percentuálne zastúpenie frakcií Frakcia č. 1 (veľkosť častíc 0,5 mm - 0,081 mm)

frakcia č. 2 (veľkosť častíc 0,5 mm a menej)

Laboratórna vzorka prachu čerešňového dreva

Hmotnosť [g]

294,5

196,5

491

Zastúpenie frakcií [%]

59,98

40,02

100

Výsledky sitovej analýzy hrubej vzorky drevného prachu z dreva borovice Pri tejto sitovej analýze hrubej vzorky prachu z borovicového dreva sme zistili zastúpenie jednotlivých frakcií tohto drevného prachu. Na site č. 1, ktoré má veľkosť medzier v pletive 0,5 mm, nám ostalo spolu mo = 71 g častíc (14,2 % z hrubej vzorky prachu), ktoré sú pre nás nepodstatné, pretože ich veľkosť je viac ako 0,5 mm, z čoho vyplýva, že nespĺňajú parametre prachu, a preto túto frakciu môžeme považovať za odpad. Na site č. 2, ktoré má veľkosť medzier v pletive 0,08 mm, nám ostalo spolu mf1 = 321 g častíc (64,2 % z hrubej vzorky prachu). Táto frakcia má veľkosť častíc od 0,5 mm do 0,081 mm, z toho nám vyplýva, že tieto častice spĺňajú parametre prachu a preto bude táto frakcia súčasťou laboratórnej vzorky. Na dne nám ostalo mf2 = 108 g častíc (21,6 % z hrubej vzorky prachu). Táto frakcia má veľkosť častíc 0,08 mm a menej, to znamená, že tieto prachové častice sú najjemnejšie, a čím je vyšší podiel tejto frakcie v laboratórnej vzorke prachu, tým bude zmes výbušnejšia, čiže so zvyšujúcim sa podielom jemných častíc, bude dolná medza výbušnosti klesať. Tab. 4 Hodnoty hmotnosti laboratórnej vzorky drevného prachu z borovice a percentuálne zastúpenie frakcií frakcia č. 1 (veľkosť častíc 0,5 mm - 0,081 mm)

frakcia č. 2 (veľkosť častíc 0,5 mm a menej)

Laboratórna vzorka prachu borovicového dreva

321

108

429

74,83

25,17

100

Hmotnosť [g] Zastúpenie frakcií [%]

Tab. 5 Experimentálne stanovenie LEL drevného prachu z dreva čerešne Číslo merania

Navážka [g]

Výsledky skúšky N - negatívny, P - pozitívny

LEL [g.m-3]

číslo pokusu 1

2

3

4

5

1

9

90

P

P

P

P

P

2

8

80

P

P

P

P

P

3

7

70

P

P

P

P

P

4

6

60

P

P

N

P

P

5

5

50

N

N

N

N

N

6

5,5

55

N

P

P

N

P

7

5,4

54

N

P

N

N

P

Výsledná experimentálne stanovená hodnota dolnej medze výbušnosti je: LEL= 55 g.m-3, čo je v tab. 5 farebne vyznačené. Z tohto výsledku vyplýva, že drevný prach z čerešne, ktorý sa reálne vyskytuje v drevárskych prevádzkach, je taktiež výbušný a dokonca jeho dolná medza je ešte nižšia ako pri drevnom prachu z borovice (pozri tab. 6). Dolná medza výbušnosti drevného prachu z dreva borovice Tab. 6 Experimentálne stanovenie dolnej medze výbušnosti drevného prachu z dreva borovice Číslo merania

Navážka [g]

Výsledky skúšky N - negatívny, P - pozitívny

LEL [g.m-3]

číslo pokusu 1

2

3

4

5

1

9

90

P

P

P

P

P

2

8

80

P

P

P

P

P

3

7

70

P

P

P

P

P

4

6

60

P

N

N

P

P

5

5

50

N

N

N

N

N

6

5,6

56

N

P

N

N

N

7

5,8

58

N

P

N

N

P

Výsledná experimentálne stanovená hodnota dolnej medze výbušnosti je: LEL = 60 g.m-3, čo je v tab. 6 farebne vyznačené. Z tohto výsledku vyplýva, že drevný prach z borovice, ktorý sa reálne vyskytuje v drevárskych prevádzkach, je skutočne výbušný (pozri tab. 7). Tab. 7 Triedy výbušnosti horľavých prachov [5]

Výsledky merania dolnej medze výbušnosti vo výbuchovej komore VK100 Sortiment - drevný prach (získane vzorky prachu z dreva čerešne a borovice) Vlhkosť: wa [%] = 5 - 10 Rozvirovacie podmienky: Tlak vzduchu: 2,5 bar = 0,25 MPa Doba rozvirovania: 0,2 s Doba oneskorenia iniciácie po rozvírení: 0,1 s Iniciačná energia: 0,1 KJ


Trieda

1

2

3

4

Charakteristika

veľmi výbušný prach

výbušný prach

obtiažne výbušný prach

nevýbušný prach

Kritérium

4 g.m-3 < DMV ≤ 40 g.m-3

40 g.m-3 < DMV ≤ 200 g.m-3

200 g.m-3 < DMV ≤ 700 g.m-3

700 g.m-3 < DMV

Výsledky zistené pri experimentálnom stanovovaní dolnej medze výbušnosti vybraných drevných prachov vo výbuchovej komore VK 100 sme porovnali s tabuľkovými hodnotami dolnej medze výbušnosti pre rovnaké i rôzne druhy drevných prachov uvádzané v odbornej literatúre (pozri tab. 8).

235


Použitá literatúra

Tab. 8 Porovnanie hodnôt LEL podľa odbornej literatúry a získaných experimentálne [6, 7, 8, 9]

[1]

Požgaj, A. 1997.: Štruktúra a vlastnosti dreva. Bratislava: Príroda a.s., 1997. 485 s. ISBN 80-07-00960-4.

LEL podľa Groha [g.m-3]

LEL podľa Mračkovej [g.m-3]

LEL podľa Busseniusa [g.m-3]

LEL podľa Eckhoffa [g.m-3]

LEL experimentálne [g.m-3]

Smrek obyčajný (Picea abies)

60

56,5

40

-

-

Borovica čierna (Pinus nigra)

60

-

37,5

-

-

Borovica lesná (Pinus sylvestris L.)

60

-

40

30

60

Aglomerovaný materiál DVD

-

-

60

60

-

Aglomerovaný materiál DTD

30

56,5

30

30

-

Buk lesný (Fagus sylvatica)

60

63

45

-

-

[5] Damec, J. a kol. 1993.: Protivýbuchová prevence (návody na cvičení). Ostrava: VŠB Ostrava, 1993. 49s.

Dub zimný (Quercus petraea)

55

56,5

45

-

-

[6] Groh, H. 2004.: Tables of combustion and explosion characteristics of dusts. Oxford, 2004.

Topoľ (Polpulus)

55

56,5

50

-

-

Čerešňa vtáčia (Cerasus avium L.)

60

-

60

30

55

[7] Mračková, E. 2003.: Výbušnosť drevného prachu (smrek, buk, topoľ, drevotriesková doska): dizertačná práca. Zvolen: TU vo Zvolene. 2003.

Druh drevného prachu

[3] Katalóg požiarno-technických vlastností materiálov. Hlavná správa požiarnej ochrany. Bratislava: Ministerstvo vnútra SSR, 1984.


[4] Serafín, J. a kol. 2009.: Stanovení maximálnych výbuchových parametrů v podmínkách VŠB-TUO. In XVII. ročník medzinárodní konference: Požární ochrana 2009. Ostrava: VŠB Technická univerzita Ostrava, 2009. ISBN 978-80-7385-067-8.

[8] Bussenius, S. 1985.: Protipožární a protivýbuchová ochrana prumyslu. Praha, 1985. 174 s.

Záver Pri samotnom zisťovaní dolnej medze výbušnosti vzoriek drevných prachov sme použili výbuchovú komoru VK100. Vyhodnotenie experimentu sme vykonávali na základe pozitívnych a negatívnych výsledkov jednotlivých výbuchov a na základe nárastu teploty vo výbuchovej komore po výbuchu v porovnaní s nárastom teploty po výbuchu samotného iniciačného zdroja. Meranie sme považovali za pozitívne na základe najmenej troch pozitívnych výbuchov z celkovo piatich pokusov o výbuch. Dolnú medzu výbušnosti pre prach z dreva čerešne vtáčej (Cerasus avium L.) sme stanovili na 55 g.m-3 a pre prach z dreva borovice lesnej (Pinus sylvatica L.) na 60g.m-3. V záverečnej tabuľke (pozri tab. 8) sme porovnali hodnoty dolnej medze výbušnosti skúmaných prachov s tabuľkovými hodnotami uvedenými v odbornej literatúre a môžeme konštatovať, že výsledky sú porovnateľné na základe chemického zloženia drevín, fyzikálnych vlastností a vzhľadom na makroskopické vlastnosti.

[2] Klement, I. a kol. 2013.: Základné charakteristiky lesných drevín. Bratislava: Ministerstvo pôdohospodárstva, 2013. 80 s. ISBN 978-80-8093112-4.

[9]

Eckhoff, R. 2005.: Explosion hazards in the process industries. Houston Texas: Gulf Publishing Company, 2005. 457 s. ISBN 0-9765113-4-7.

236


Výpočtové metódy na stanovenie dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov The Calculation Methods for the Determination of Lower Explosion Limit by Hydrocarbon Gases Ing. Eva Mračková, PhD.

Metóda a materiál

Technická Univerzita vo Zvolene, Drevárska fakulta T. G. Masaryka 2117/24, 960 53 Zvolen, Slovenská republika [email protected]

Stanovenie dolnej medze výbušnosti propán-butánu a zemného plynu pomocou dvoch výpočtových metód:

Abstrakt Článok sa zaoberá stanovením dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov pomocou dvoch výpočtových metód. V požiarnej praxi je dolná medza výbušnosti dôležitým parametrom, pretože poskytuje informáciu pre bezpečnú manipuláciu s danou horľavou látkou. Cieľom práce je overiť presnosť dvoch použitých výpočtových metód dolnej medze výbušnosti pre uhľovodíkové plyny LPG, CNG a LNG, porovnať ich s experimentálne stanovenou dolnou medzou výbušnosti. Výsledky možno považovať za aproximatívne. Kľúčové slová Uhľovodíkové plyny, dolná medza výbušnosti. Abstract The article presenting determination of lower explosion limit of hydrocarbon gases by two calculation methods. Lower explosion limit is important parameter in fire prevention because it contains necessary information for safe handling with given flammable material. The main aim of this work is to verify exactness of lower explosion limits hydrocarbon gases LPG, CNG, LNG by computerized methods in comparison with experimentally determined value and to gain results. The results is possibility be considered to be approximated. Keywords Hydrocarbon gases, lower explosion limit. Úvod Na energetické účely sa v priebehu takmer 200 rokov histórie plynárenstva používali rôzne plyny. Významnejšie postavenie dosiahli iba plyny vyrobené splynením alebo odplynením uhlia, zemné plyny a kvapalné plyny na báze propánu a butanu. Vykurovacie plyny vyrobené odplynením alebo splynením uhlia patria medzi stredne výhrevné plyny a sú známe ako koksárenský plyn alebo svietiplyn. Ich rozhodujúcimi zložkami je metán, vodík a oxid uhoľnatý. Spalné teplo sa pohybuje v rozmedzí 17 20 MJ/m3. Plyny s vysokým obsahom metánu sú veľmi výhrevnými vykurovacími plynmi. Rozhodujúcou zložkou je metán, môžu tiež obsahovať vyššie uhľovodíky a inertné plyny. Ich spalné teplo závisí na obsahu metánu - pohybuje sa od 20 do 40 MJ/m3. Plyny na báze propánu a butánu patria medzi vysoko výhrevné plyny. Používajú sa ako čisté plyny alebo zmes známa pod označením propán-bután. Odberateľom sa na rozdiel od vyššie uvedených plynov dodávajú v kvapalnom stave. Spalné teplo závisí na pomere propánu a butánu v zmesi. Dosahuje od 101,7 (čistý propán) do 133,9 MJ/m3 (čistý bután) [1]. Využívanie uvedených plynov súvisí tiež s automobilizmom a sú priam vhodné v podobe LPG, LNG alebo CNG ako pohon motorov náhradou za tradičný benzín alebo naftu. Avšak protipožiarna ochrana musela byť urýchlene aktualizovaná práve pre garáže, servisy a opravovne motorových vozidiel a čerpacie stanice pohonných látok, ktorá je uvedená v závere článku. Ostrava 3. - 4. září 2014

Výpočtové metódy stanovenia dolnej medze výbušnosti Stanovenie dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov je možné pomocou dvoch výpočtových metód [2], ktoré sú zovšeobecnené; I. Výpočet dolnej medze výbušnosti z počtu atómov v sumárnom vzorci horľavého plynu. II. Výpočet dolnej medze výbušnosti z výhrevnosti. I. Prvá metóda vychádza z výpočtu: 44 cmin  khor

(platí pre khor > 1)

(1)

kde cmin dolná medza výbušnosti horľavého plynu vo vzduchu [obj. %], khor súčiniteľ horľavosti [-]. khor = 4a + b + 4j - 1d - 2c - 2f - 3e - 5g a až j počty atómov prvkov v sumárnom vzorci horľavého plynu Ca Hb Oc Nd Fe Clf Brg Sj II. Druhá metóda vychádza z výpočtu: 4350 cmin  Qi .M h

(2)

kde cmin dolná medza výbušnosti horľavého plynu vo vzduchu [obj. %], Qi výhrevnosť [MJ.kg-1], Mh molárna hmotnosť [g.mol-1], ktorá sa vypočíta ako súčet atómových hmotností prvkov v sumárnom vzorci horľavého plynu [2]. Propán - bután (C3H8 - C4H10) Propán - bután, Liquified Petroleum Gas - (LPG) je zmes skvapalnených plynov, ktorá je pri normálnom atmosférickom tlaku a bežnej teplote plynná. Okrem propánu a butánu obsahuje 3 - 5 % propylénu v zmesi. Tento plyn a predstavuje mobilnú energiu pre rôzne použitie. Dokáže nahradiť iné energie, zabezpečí čisté vykurovanie, varenie alebo svietenie. Skvapalnený plyn možno skladovať v kvapalnom stave pri teplote prostredia pod jeho vlastným tlakom pár alebo v ochladenom stave pod nižším tlakom, tiež pri atmosférickom tlaku. Z toho vyplýva, že kvapalina zaberá len zlomok objemu rovnovážneho množstva plynu, preto sa propánbután najmä z ekonomických dôvodov skladuje a prepravuje v kvapalnom stave v tlakových nádobách a železničných alebo automobilových cisternách. Hustota pár LPG je väčšia ako hustota vzduchu, preto plyn v prípade úniku prúdi v najnižších miestach (ako keby tiekol po zemi) a vniká do najnižších otvorených priestorov, odkiaľ je ťažko odvetrateľný. Takto nahromadené pary v podmienkach „pokoja“ vyžadujú dlhší čas na dispergovanie. To znamená, že takáto horľavá

237


zmes sa môže zapáliť aj vo veľkej vzdialenosti od miesta úniku a plameň prenikne až do miest úniku. Na iniciáciu je okrem bežných zdrojov, napr. plameň alebo elektrická iskra, ktorá vznikne pri spojení kontaktov, dostatočný aj elektrostatický výboj. Jedným z mnohých zdrojov výbuchu zmesi propán-bután so vzduchom môžu byť elektricky nabité častice propán-butánu [3].

svietiplyn. Spracováva sa priamo parciálnou oxidáciou na metanol alebo parciálnou dehydrogenáciou na ľahké alkény a aromaty alebo nepriamo cez syntézy plyn na metanol a celý rad chemikálií cez metanol, alebo priamo zo syntézneho plynu [5]. Zemný plyn nemá nijaký zápach, preto sa k nemu pridávajú chemikálie, aby ho po úniku bolo možné zaregistrovať. Skladá z niekoľkých častí.

Tab. 1 Identifikácia látky/zmesi Typ chemikálie

Zmes

Názov

Propán-Bután

Obchodný názov/Označenie

Propán-Bután, LPG, (Autoplyn Trieda C - letný, Autoplyn Trieda B - zimný)

Tab. 2 Základné fyzikálne a chemické vlastnosti LPG

Tab. 3 Percentuálne zastúpenie zložiek tvoriacich zemný plyn [5] Vzorec

Podiel Rusko [%]

Podiel Alžírsko [%]

Podiel USA [%]

Podiel Holandsko [%]

Metán

CH4

95,0

86,98

99,72

82,12

Etán

C2H6

2,3

9,35

0,06

2,81

Zložka

Plyn rozpustený v kvapaline pod tlakom

Propán

C 3H 8

0,7

2,33

0,0005

0,38

Skupenstvo

Plyn

Bután

C4H10

0,3

0,63

0,0005

0,13

Farba

Bezfarebný

Oxid uhličitý

CO2

0,2

0,87

0,019

0,99

Zápach

bez zápachu

Dusík

N2

1,5

0,71

0,20

13,43

Bod varu

- 10 °C

Výbušné medze [obj.%]

1,8 - 8,4 vol %

Vzhľad

Relatívna hustota

2,02

Hustota

2,416 kg/m3

Log Pow

2,8

Teplota samovznietenia

460 °C

Zemný plyn

Zloženie zemného plynu je určené lokalitou ťažby. Zemný plyn ťažený v Rusku, Nórsku a vo Veľkej Británii má nízky podiel nehorľavých látok, pod 5 obj. %. Naopak, zemný ťažený v Holandsku, Belgicku a vo Francúzsku má nižšie spalné teplo a vyšší obsah inertných zložiek. Unikajúci uhľovodíkový plyn predstavuje veľké nebezpečenstvo, pričom o ňom platí: - je horľavý a ľahko zápalný plyn,

Ťažba a úprava zemného plynu

- energia alebo teplota potrebná na zapálenie je veľmi nízka,

Naftový zemný plyn je spravidla uložený v pórovitých horninách ohraničených nepriepustnými vrstvami a vodou. Tu sa ako špecificky ľahšia látka nahromadil v priebehu tisícov rokov nad vrstvami ropy alebo vody. Plyn sa ťaží vrtmi vedenými priamo do pórovitých vrstiev ložísk v hĺbke do 3 kilometrov pod povrchom zeme. Ťaží sa z ložísk na pevnine (Rusko, Alžírsko, Holandsko) a tiež pod morským dnom (Severné more).

- rýchlosť šírenia explózie pri zapálení plynu a rýchlosť narastania výbuchového tlaku spôsobuje deštrukčné zmeny budov,

Vyťažený plyn je potrebné pred diaľkovou prepravou upraviť na kvalitu zodpovedajúcu jeho komerčnému využitiu. Technológia čistenia závisí od zloženia plynu. Keďže sa zemný plyn často ťaží spoločne s ropou, obsahuje vysoké podiely vyšších uhľovodíkov. Odstrániť je treba tiež látky, ktoré by mohli negatívne pôsobiť na distribučné systémy. Ide o vodu a sírne látky, spôsobujúce koróziu zariadení, a tiež prach, ktorý by mohol byť príčinou porúch kompresorových a regulačných staníc. Rovnako dôležitým energetickým zdrojom pre spaľovacie motory, vykurovanie a tiež pre petrochemický priemysel je zemný plyn. Zemný plyn je používaný vo forme stlačeného plynu - CNG (tlak 20 MPa) alebo v skvapalnenej forme - LNG (pri teplote 162 °C). Zemný plyn je v súčasnosti častejšie využívaný vo forme CNG [4]. Skvapalnený zemný plyn alebo kvapalný zemný plyn (LNG) je druh paliva. Zemný plyn sa v skvapalnenej forme v prírode prakticky nevyskytuje. Je skvapalňovaný po vyťažení, aby mohol byť dopravovaný na odbytisko, väčšinou pomocou tankerov. Lodnou dopravou môže byť zemný plyn prepravovaný iba vo forme LNG. Lodná flotila na transport LNG je ale obmedzená a súčasne náročná na bezpečnosť a údržbu. Lodné terminály pre LNG sú nákladné a je ich málo. Je to zmes stlačených alebo skvapalnených uhľovodíkov s prevládajúcim obsahom metánu alebo propán-butánu. Niekedy sa v unikajúcom zemnom plyne nachádza aj hélium. Pri spaľovaní zemného plynu sa uvoľňuje veľké množstvo tepelnej energie, preto má veľký význam ako priemyselné palivo, ktoré nahrádza jedovatý Ostrava 3. - 4. září 2014

- je škodlivý pre ľudský organizmus (dusivosť, narkotickosť) [6]. Najdôležitejšími iniciačnými zdrojmi výbuchu zemného plynu sú plameň a horúce produkty horenia, blesk, samovznietenie, ultrazvuk, tepelný prejav mechanickej energie, elektrotechnické zariadenia a vysokofrekvenčné elektromagnetické vlny. Základné vlastnosti materiálu Stlačením sa dajú plyny skvapalniť. Podmienky, pri ktorých je to možné sú u rôznych plynov rôzne. Niektoré plyny sa skvapalňujú ľahko, iba stlačením pri obyčajnej teplote, iné je nutné hlboko ochladiť, aby sa skvapalnili buď obyčajným alebo zvýšeným tlakom. U každého plynu existuje medzná teplota, pri prekročení ktorej sa už plyn nedá skvapalniť ani väčším tlakom. Táto teplota sa nazýva kritická teplota a tlak potrebný ku skvapalneniu pri tejto teplote je tlak kritický. Výhrevnosť sa vypočíta zo spalného tepla daného plynu tak, že sa od spalného tepla odpočíta výparné teplo vody unikajúcej v spalinách v podobe vodnej pary. Horľavý plyn je výbušný jedine vtedy ak sa zmieša so vzduchom (kyslíkom). Ak zapálime zmes horľavého plynu a vzduchu, môže sa horenie za priaznivých podmienok šíriť tak rýchlo, že dosahuje rýchlosť niekoľko tisíc m za sekundu: nastáva explózia. Zmes plynu a vzduchu je zápalná len pri určitom zložení. Pri prebytku jedného z oboch plynov sa oheň zmesou nešíri. Všetky uvedené uhľovodíkové plyny sú podľa zákona NR SR 67/2010 Z. z o podmienkach uvedenia chemických látok a chemických zmesí na trh a o zmene a doplnení niektorých zákonov (chemický zákon), vyhláška MV SR 124/2000 Z. z. ktorou sa ustanovujú zásady požiarnej ochrany pri činnostiach s horľavými plynmi a horenie podporujúcimi plynmi, mimoriadne horľavé, F+ a za určitých podmienok výbušné. 238


Tab. 4 Kritické hodnoty vybraných horľavých plynov [6, 1] Plyn LPG zemný plyn LNG

Dolná medza výbušnosti LPG: cmin = 3,35 - 5,21 obj. %

Bod topenia [°C]

Bod varu [°C]

Kritic teplot [°C]

Výhrevnosť [MJ.kg-1]

Dolná medza výbušn. [obj. %]

Horná medza výbušn. [obj. %]

Zápalná teplota [°C]

Teplota horenia [°C]

-104/ -74

-42,1/ - 0,5

50

45,8

2,12/ 1,86

9,35/ 8,41

-

-

v zmesi: H = 1,008

-182,5

-161,5

50

46,35

4,3

15,0

-

-

Mh = (12,011.1) + (1,008.4) = 16,04

-

-

-

34,08

5

15,0

650

1957

Výsledky a vyhodnotenie Vypočítané hodnoty dolnej medze výbušnosti propán-butánu a zemného plynu pomocou dvoch výpočtových metód:

Výpočet dolnej medze výbušnosti vybraných horľavých plynov z počtu atómov v sumárnom vzorci horľavého plynu podľa vzorca je zovšeobecnený, [2]: LPG

C = 7, H = 18

(C3H8+C4H10= C7H18):

khor = 4.7 + 1.18 = 46 44 44    0,96 [obj. %] khor 46

+

cmin

3-5 % propylénu (C3H6)

C = 3, H = 6

v zmesi

khor = 4.3 + 1.6 = 18 44 44 cmin    2, 4 [obj. %] khor 18

Dolná medza výbušnosti LPG: cmin = 1,44 – 3,36 [obj. %] Zemný plyn:

C = 1, H = 4

95 % metánu (CH4)

khor = 4.1 + 1.4 = 8 44 44 cmin    5,5 [obj. %] khor 8

Etán (C2H6), propán (C3H8)

C = 10, H = 24, O = 2, N = 2

Bután (C4H10), oxid uhličitý (CO2) khor = 4.10 + 24 – 1.2 – 2.2 = 58 44 44   0,76 a dusík (N2) tvoria zvyšných 5 % zmesi cmin  khor 58 [obj. %] Dolná medza výbušnosti zemného plynu: cmin = 4,74 - 6,26 obj. % Výsledky druhej metódy Výpočet dolnej medze výbušnosti vybraných horľavých plynov z výhrevnosti (Qi) a molárnej hmotnosti (Mh), podľa [2]: LPG: Relatívna atómová hmotnosť: C = 12,011 (C3H8+C4H10=C7H18)

H = 1,008

Mh = (12,011.7) + (1,008.18) = 102,22 Výhrevnosť LPG (Qi) = 45,8 MJ.kg-1 4350 cmin   0,93 obj. % 45,8.102, 22 + 3 - 5 % propylénu (C3H6) Relatívna atómová hmotnosť: C = 12,011 v zmesi Mh = (12,011.3) + (1,008.6) = 22,08 Výhrevnosť propylénu (Qi) = 46,05 MJ.kg-1 4350 cmin   4, 28 obj.% 46,05.22,08


95 % metánu (CH4) Relatívna atómová hmotnosť: C = 12,011

Výhrevnosť metánu (Qi) = 50,12 MJ.kg-1 4350 cmin   5, 41 obj. % 50,12.16,04

+ Etán (C2H6), propán, (C3H8), Relatívna atómová hmotnosť: C = 12,011

Výsledky prvej metódy

+

Zemný plyn:

H = 1,008

Bután (C4H10), oxid uhličitý (CO2): H = 1,008 a dusík (N2) tvoria zvyšných 5 % zmesi: O = 15,99 N = 14,006 M h  (12,011.10)  (1,008.24)  (15,99.2)  (14,006.2)  204,3 Výhrevnosť zložiek zmesi (Qi) = 185,04 MJ.kg-1 cmin 

4186,8  0,11 obj. % 185,04.204,3

Dolná medza výbušnosti zemného plynu: cmin = 5,3 - 5,52 obj. % Tab. 5 Vzájomné porovnanie vypočítaných hodnôt dolnej medze výbušnosti s experimentálne stanovenou hodnotou Prvá metóda [obj. %]

Druhá metóda [obj. %]

Experimentálne stanovenie [obj. %]

LPG

1,44 - 3,36

3,35 - 5,21

1,86/2,12

Zemný plyn

4,74 - 6,26

5,06 - 5,76

4,3

Plyn

Záver V článku boli vykonané stanovenia dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov dvomi výpočtovými metódami, ktoré sú orientačné. Závisí to hlavne od percentuálneho zloženia uhľovodíkových plynov, z ktorého ložiska boli čerpané. Prvá výpočtová metóda stanovovala hodnotu dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov LPG a zemného plynu, ktorý sa môže v praxi nachádzať vo forme stlačeného plynu ako CNG alebo v skvapalnenej forme LNG, na základe počtu atómov v sumárnom vzorci horľavého plynu, druhá výpočtová metóda stanovovala z výhrevnosti. Pri použití týchto orientačných výpočtov stanovenia dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových látok môžeme konštatovať, že sú výsledky aproximatívne. Vzájomným porovnaním dosiahnutých výsledkov bolo potvrdené, že obidve metódy sú pomerne presné a výsledky, ktoré priniesli, sú porovnateľné s experimentálne nameranými hodnotami dolnej medze výbušnosti len pre uhľovodíkové plyny, t.j. pre organické uhľovodíky. Po poznaní dolnej medze výbušnosti uhľovodíkových plynov LPG, CNG a LNG je potrebné v praxi zaujať z protipožiarnej ochrany stanovisko, aby bola dodržiavaná bezpečnosť a ochrana osôb a majetku pred požiarom. Konkrétne sa jedná o protipožiarnu bezpečnosť garáží, ktorá je riešená v SR a ČR technickou normou 73 0804 - Požiarna bezpečnosť stavieb, kde sú podľa druhu vozidiel garáže rozdelené do nasledujúcich skupín; a) garáž skupiny 1 - pre osobné vozidlá, dodávky a jednostopová vozidlá; b) garáž skupiny 2 - pre nákladné automobily, autobusy a špeciálne automobily; c) garáž skupiny 3 - pre traktory a samohybné pracovné stroje.

239


Ďalej sa delia podľa zoskupenia odstavných státí sa garáže triedi na;

Použitá literatúra [1]

O zemnom plyne. Dostupné na internete (15.7.2014) (online) http://www.rwegas.sk/wps/portal/rwegas/domov/ o-zemnom-plyne/druhy-plynu/!ut/p/b1/04_SjzS0MDK0MD M2MDPWj9CPykssy0xPLMnMz0vMAfGjzOLd_Q2dLZ0 MHQ38vd0MDTydAtxM_V0cjYMNTIAKIoEKDHAARw N8-r29DKH68SggYH9wcbZ-uH4UXmsMTaAK8DjTzy M_N1U_NyrHzSI4IB0AhJ9nag!!dl4/d5/L2dJQSEvUUt3 QS80SmtFL1o2X0dPMUM5QjFBME9LRjEwSUJQRj VPREEzU080/.

[2]

Damec, J.: Protivýbuchová prevence. Edice SPBI SPEKTRUM 8., Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, Ostrava 1998, ISBN 80-86111-21-0.

[3]

Košík, Š.: Mimoriadne udalosti spojené s únikom vykurovacích plynov, In Riešenie krízových situácií na plynovodoch pri úniku plynu s následným požiarom, Rimavská Sobota, 2006, str. 11,13, ISBN 80-228-1554-3.

[4]

Serafín, J.; Mračková, E.; Bernatík, A.; Mynarz, M.: Safety risks connected with parking of cng vehicles in underground car parks, In Rizik i bezbednosni inženjering: Zbornik radova 7. Medjunarodnog naučnog savetovanja, Kopaonik, 29. januar - 4. februar 2012. Novi Sad: Visoka tehnička škola strukovnih studija, 2012. ISBN 978-86-6211-006-0. S. 368-372.

a) jednotlivé garáže - s maximálne troma stojiskami as možným aj jediným vjazdom; b) radové garáže - s viac ako tromi stojiskami, ktoré sú buď v jednej rade, alebo v dvoch radoch za sebou a každé státie v prvom rade má samostatný vjazd; c) hromadné garáže - slúžiaci k odstavovanie (odstavná garáž) alebo parkovanie (parkovacia garáž) viac ako troch vozidiel so spoločným vjazdom. Nie menej podstatné sú typy garáží, ktoré sa delia podľa druhu palív, ktoré vozidlá obsahujú a členia sa do dvoch skupín a to: a) s kvapalnými palivami alebo elektrických zdrojov (bez ohľadu na kombináciu s týmito palivami); b) s plynným palivami, popr. kombinácii s elektrickým zdrojom. Pre projektovanie servisov a opravovní motorových vozidiel a čerpacích staníc pohonných látok platí STN 73 6059, obdobne je to aj v ČR. Základné ustanovenia a ČSN 73 6060; požiarna bezpečnosť sa posudzuje podľa STN 73 0804 o čerpacích staniciach pohonných hmôt a podľa STN 650202 Horľavé kvapaliny. Plnenie a stáčanie. Výdajné čerpacie stanice., príp. podľa TPG 304 01 alebo TDG 304 02 pre čerpacie stanice propán-butánu a plniaca stanica stlačeného zemného plynu. Plniace stanice stlačeného zemného plynu pre motorové vozidlá.

[5] Mračková, E.: Riziká transportu zemného plynu, Protivýbuchová ochrana, In Riešenie krízových situácií na plynovodoch pri úniku plynu s následným požiarom, Rimavská Sobota, 2006, str. 23, 24, ISBN 80-228-1554-3. [6]


Riedl, R.: Plynárenská a koksárenská príručka, Praha 1962, str. 55-61, 04-422-62.

240


Hodnotenie nebezpečenstiev pri dopravných nehodách vozidiel na alternatívny pohon Evaluating a Hazard in Car Accidents of Alternative Fuel Vehicles Ing. Adrián Mulica

Metodika práce

Ing. Isabela Bradáčová, CSc.

Po zbere potrebných dokumentov, informácií, internetových stránok, ktoré sa venujú novým druhom pohonov a to konkrétne LPG, CNG, H2 a hybridným pohonom sa rozobral súčasný stav používania nových druhov pohonov.

VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice [email protected], [email protected] Abstrakt Príspevok sa zaoberá vybranými scenármi a nebezpečenstvami, ktoré súvisia s dopravnými nehodami vozidiel na alternatívny pohon. Dopravné nehody sa môžu stať na cestnej komunikácii ale aj na železničných prejazdoch. Scenáre a nebezpečenstvá sa vyhodnotia pomocou metód analýzy rizík. Na záver sa uvedú najvážnejšie scenáre a riziká, ktoré môžu ohroziť zasahujúce zložky. Kľúčové slová Dopravná nehoda, nebezpečenstvá plynových pohonov, nebezpečenstvá hybridných vozidiel, riziká vozidiel s novými druhmi pohonov. Abstract The contribution deals with the selected scenarios and dangers which relate with car accidents of vehicles with alternative propulsion. Traffic accidents can become on the road, but also for railway crossings Scenarios and hazards were evaluated using risk analysis methods. Finally, to bring the most serious scenarios and risks that may endanger intervening firefighters. Keywords Car accidents, dangers of gas drives, hybrid vehicles dangers, risks to vehicles with a new type of drives. Základné pojmy Nebezpečenstvo - potencionálna možnosť stroja, technológie a pracovnej činnosti spôsobovať neočakávané negatívne javy alebo hrozby pre človeka, materiálne hodnoty alebo životné prostredie. Môže byť zdrojom potencionálneho zranenia. [1, 2] Riziko - je pravdepodobnosť vzniku nežiaducej udalosti a jej dôsledok. [1, 2] Vozidlá s vybranými novými druhmi pohonov V dnešnej dobe, nielen na Slovensku, jazdia vozidlá s rôznym typom a kombináciou pohonov. Sú to: benzínový, dieselový, elektrický, plynový, kombinovaný pohon a iné. Medzi kombinované pohony patrí hybridný (benzínový a elektrický pohon), hybridný plynový (benzínový/dieselový a LPG/CNG, ...), atď. Konštrukcia vozidiel je skoro rovnaká. Líši sa iba uložením rozvodov pohonného média (HV káblami, palivovým potrubím média, ...).

Pomocou dotazníkového prieskumu sa vyhodnotili scenáre a nebezpečenstvá týkajúce sa vozidiel s novými druhmi pohonov. Prehľad metód analýzy rizík Pomocou vhodne vybraných metód a ich aplikovaní je možné identifikovať najviac ohrozujúce nebezpečenstvo a po pridelení hodnoty môžeme zistiť najväčšie riziká a navrhnúť opatrenia na ich minimalizáciu. FMEA - analýza príčin a následkov porúch (FMEA - Failure Mode and EffectsAnalysis). Je nástrojom pre vyhodnotenie potenciálnych problémov a ich príčin. Táto metóda sa dá použiť na rôzne procesy (technické, spoločenské, finančné, ...), výrobky atď, to znamená že má široké spektrum aplikovateľnosti. Je založená na analýze, metóda zostavuje tabuľku príčin porúch a ich následkov na systém. Výsledkom je kvalitatívny systematický zoznam, s možností kvantifikácie. Je väčšinou v tabuľkovej forme s doporučením pre zlepšenie bezpečnosti. [1, 8, 9] Matica následkov a pravdepodobnosti výskytu rizika - táto metóda patrí medzi metódy posudzovania rizík, spočíva v odbornom hodnotení osobami s požadovanými skúsenosťami a vedomosťami z oblasti vyskytujúceho sa rizika. Charakteristickým prvkom matice je odhadovaná pravdepodobnosť výskytu rizika vzhľadom na objekt posudzovania. Matica nám pomáha s prijateľnosťou alebo neprijateľnosťou rizika a umožňuje nám porovnať navzájom riziká. [1, 8] Riziko sa dá posúdiť z dvoch hľadísk (Norma ISO Guide 73:2009): a) Aké vážne budú následky (hodnota majetku, vrátenie financií, zdravotný stav osôb, ...). b) Aká bude pravdepodobnosť výskytu rizika (či nastane táto situácia, ...). [1, 8] Základné informácie pre túto metódu sú aj techniky použité na odhad pravdepodobnosti následkov a výskytu rizika, vyjadrené jednoduchým opisom alebo až podrobným modelovaním. [1, 8] Rozhodnúť sa o miere pravdepodobnosti výskytu a vážnosti následkov rizík nám pomáha aj päťstupňová mierka a slovné hodnotenie, ktorých podobu opisuje norma STN 01 0380, viď tab. 1 a tab. 2. Mieru akceptovateľnosti alebo prijatie opatrení na výskyt a následky rizika nám pomáha určiť tab. 3. [1, 8] Tab. 1 Kvalitatívne ukazovatele pravdepodobnosti výskytu nebezpečenstva [1, 8] Úroveň

Charakteristika

Rozbor súčasného stavu

5

Takmer isté

V súčasnosti jazdí málo vozidiel na alternatívny pohon. Trend naznačuje, že počet vozidiel na alternatívny pohonom narastá. Postupne sa vyvíjajú nové a bezpečnejšie systémy pohonov.

Očakáva sa, že nastane vo väčšine prípadov

4

Asi nastane

Vo väčšine prípadov pravdepodobne nastane

Príspevok rozoberie dopravné nehody vozidiel s novými druhmi pohonov.

3

Možno nastane

2

Asi nenastane

Niekedy by mohol nastať

Sotva nastane

Môže nastať iba za výnimočných okolností

1


Opis

Niekedy by azda mohol nastať

241


Výhoda matice je prehľadné grafické umiestnenie rizík, z ktorého je viditeľná závažnosť jednotlivých rizík pre všetky osoby. Nevýhodou môže byť subjektívnosť a jednoduchosť charakteru metódy. [1, 8] Tab. 2 Kvalitatívne ukazovatele vážnosti dopadu nebezpečenstva [1, 8] Úroveň

Charakteristika

1

Nevýznamné

Opis Nijaký úraz, malé finančné straty Prvá pomoc, okamžité prepustenie na mieste, stredné finančné straty

2

Malé

3

Stredné

Nevyhnutné lekárske ošetrenie, prepustenie na mieste s pomocou, vysoké finančné straty

4

Veľké

Rozsiahly úraz, strata pracovnej schopnosti, prepustenie zo zdravotného zariadenia bez následkov, veľké finančné straty

5

Katastrofálne

Smrť, prepustenie zo zdravotného zariadenia s následkami, enormné finančné straty

R5) BLEVE efekt - je výbuch expandujúcich pár vriacej kvapaliny. Je spôsobený rýchlym nárastom tlaku, ktorý nedokážu uvoľňovať bezpečnostné ventily na tlakovej nádobe a dochádza k mechanickému roztrhnutiu tlakovej nádrže a k vyvrhnutiu obsahu nádrže do okolia. Niekedy dochádza aj k iniciácii a vzniku tzv. FireBall-u - „ohnivá guľa“. R6) Zlé označené vozidlo (slabo viditeľné označenie) - nastáva pri požiari alebo po dopravnej nehode. Dá sa predpokladať, že bude zle zvolený postup na lokalizáciu a likvidáciu požiaru a v dôsledku toho môžu byť zranené osoby - hasiči, poprípade okoloidúce alebo prizerajúce osoby. R7) Nebezpečenstvo kumulácie plynu - hrozí hlavne v uzavretých priestoroch pri plynovom pohone a to v batožinovom priestore vozidla, v kabíne vozidla, garáži, atď. následkom kumulácie hrozí nebezpečenstvo výbuchu.

Tab. 3 Matica kvalitatívnej analýzy rizika - úroveň rizika [1, 8] Pravdepodobnosť výskytu

R4) Vyšľahnutie dlhého plameňa - väčšinou nastáva po aktivácii bezpečnostných poistiek na multiventile v dôsledku zvýšenia teploty alebo tlaku, kde výška plameňa môže byť 6 a viac metrov. Nevýhodou je, že nevieme ktorým smerom plameň vyšľahne v dôsledku otočenia ventilov. Môžeme predpokladať, že následne môže byť ohrozené okolie pre možný vznik požiaru a možné zranenia osôb.

Vážnosť dopadu Nevýznamné 1

Malé 2

Stredné 3

Veľké 4

Katastrofa 5

V

V

E

E

E

R8) Omrzliny, podchladenie - predstavuje hlavne pri tankovaní a úniku LH2. Následkom sú zdravotné následky. R9) Vodíkový plameň - predstavuje nebezpečenstvo hlavne pri jasnom počasí. Pri priblížení hrozia popáleniny, zdravotné následky.

Takmer istá

5

Asi nastane

4

S

V

V

E

E

Možno nastane

3

M

S

V

E

E

Asi nenastane

2

M

M

S

V

E

Sotva nastane

1

M

M

S

V

V

RA) Výbuch HV batérie - deštrukcia HV batérie v dôsledku prekročenia teploty a tlaku vo vnútri HV batérie. V prípade výbuchu batérie môže hroziť aj rozstreknutie elektrolytu, materiálne škody, zranenia osôb, atď.

Legenda: M - malé riziko, S - stredné riziko, V - vysoké riziko, E - extrémne riziko.

RB) Rozstreknutie elektrolytu - nežiaduci jav spôsobený porušením celistvosti obalu batérie. Následky môžu byť: zranenia, zdravotné následky, materiálne škody, ...

Nebezpečenstvo pri vozidlách s LPG, CNG, H2 a hybridným pohonom Ako bolo spomenuté, tieto druhy palív sú najviac rozšírené v osobných vozidlách. Postupom času sa rozširujú aj do vozidiel dopravcov - nákladné vozidlá a autobusy. Najväčšie nebezpečenstvo predstavujú vozidlá, ktoré si majitelia prestavajú doma. Aj keď majú certifikované súčiastky, nemontujú to odborne. Následne sa popíšu nebezpečenstvá, ktoré môžu hroziť zasahujúcim jednotkám: - R1 až R9 - plynné palivá (LPG, CNG, H2), - RA - RD - pri hybridný pohon. Tieto nebezpečenstvá boli spracované pomocou metodického listu a konzultácii. [1, 4, 5, 6, 7] R1) Výbuch plynovej nádrže - deštrukcia plynovej nádrže v dôsledku prekročenia teploty alebo tlaku vo vnútri tejto nádrže. V prípade výbuchu nádrže môžu hroziť materiálne škody, zranenia osôb, atď. R2) Požiar plynovej sústavy - nežiaduce horenie spôsobené porušením tesnosti sústavy, dopravnou nehodou, neodbornou manipuláciou, atď. Následky požiaru môžu byť: materiálne škody, poškodenie bezpečnostných ventilov, výbuch nádrže, BLEVE, atď. R3) Únik plynu (tvorba výbušnej koncentrácie) - môže nastať v prípade porušenia tesnosti plynovej sústavy alebo nádrže. Väčšinou je spojený s kumuláciou plynu v uzavretých priestoroch s možnosťou iniciácie a následným výbuchom.


RC) Úraz elektrickým prúdom - môže nastať v prípade porušenia celistvosti a spojením HV káblov s kostrou vozidla, ktoré je nedostatočne alebo nie je uzemnené, pri dotyku človeka s vozidlom. RD) Nečakaný rozjazd - môže nastať pri uvoľnení brzdového pedála keď je vozidlo v stave READY. Môžeme predpokladať, že následne budú ohrozené osoby, ktoré sa nachádzajú v blízkosti vozidla. Niektoré nebezpečenstvá potrebujú ešte iniciačný zdroj ale niektoré nie a obe tieto skupiny predstavujú pomerne veľké ohrozenie nielen zasahujúcim jednotkám ale aj okoloidúcim. Scenáre a ich hodnotenie Teraz sa vyhodnotia vytvorené scenáre zložené z dvoch častí. Prvou sú scenáre zamerané na plynové pohony - LPG, CNG, LH2 (označené S1 ÷ S10) a druhú časť tvoria scenáre zamerané na vozidlá poháňané aj elektromotorom - hybridy (označené SA ÷ SD). S1) Pri zrážke vozidiel sa začala tvoriť nebezpečná koncentrácia kvôli zlyhaniu ventilov (staršie prerobené vozidlo). S2) Pri DN vznikol požiar, ktorý bol v blízkosti plynovej nádrže, v nádrži sa rýchlo zvyšoval tlak a teplota, čo zapríčinilo roztrhnutie tejto nádrže a BLEVE efekt. S3) Pri DN došlo k poškodeniu nádrže a úniku plynu, pričom vznikala nebezpečná koncentrácia a možný vznik FLASH FIRE, VCE (UVCE) alebo FIRE BALL - u.

242

POŽÁRNÍ OCHRANA 2014 Tab. 4 Nebezpečenstvá s príčinami a následkami pri vozidlách s plynovým pohonom Nebezpečenstvá

Príčiny

Následky

Výbuch nádrže (sústavy)

• prekročenie tlaku alebo teploty • vysoký tlak v nádrži, systéme • nefunkčnosť ventilov

• • • •

Požiar nádrže (sústavy)

• únik plynu • porušenie tesnosti sústavy • dopravná nehoda

• • • •

Únik plynu

materiálne škody ohrozenie okolia zranenia trvalé zdravotné následky • požiar materiálne škody ohrozenie okolia zranenia trvalé zdravotné následky • tvorba výbušnej koncentrácie • výbuch

• prekročenie tlaku alebo teploty • porušenie tesnosti sústavy • neodborne nainštalovaná plynová sústava • neodborná manipulácia • nezodpovednosť • vysoký tlak v nádrži, systéme • dopravná nehoda • nefunkčnosť ventilov

• zdravotné ťažkosti • tvorba výbušnej koncentrácie • výbuch • požiar • kumulácia plynu

Vyšľahnutie dlhého plameňa

• aktivácii bezpečnostných poistiek • prekročenie tlaku alebo teploty • vysoký tlak v nádrži, systéme

• • • •

BLEVE efekt

• • • • •

• • • •

prekročenie tlaku vysoký tlak v nádrži dopravná nehoda požiar vozidla nedostatočný únik tlaku cez bezpečnostné ventily

materiálne škody ohrozenie okolia zranenia požiar

materiálne škody ohrozenie okolia zranenia tvorba výbušnej koncentrácie • výbuch

• nezodpovednosť • dopravná nehoda • požiar vozidla

• zle zvolený postup na lokalizáciu, likvidáciu požiaru

Kumulácia plynu vo vozidle

• únik plynu • porušenie tesnosti sústavy • neodborne nainštalovaná plynová sústava • neodborná manipulácia

• zranenia • zdravotné následky • tvorba výbušnej koncentrácie • výbuch

Omrzliny, podchladenie

• únik plynu pri tankovaní • nepozornosť pri tankovaní

• zdravotné následky

Vodíkový plameň

• poškodená nádrž alebo sústava • únik plynu s iniciáciou

• popáleniny • zdravotné následky

b.

Nebezpečenstvá

Príčiny

Následky

Výbuch HV batérie

• prekročenie tlaku alebo teploty • vysoký tlak v batérii • dopravná nehoda • požiar

• • • • •

materiálne škody ohrozenie okolia zranenia zdravotné následky rozstreknutie elektrolytu

Rozstreknutie elektrolytu

• prekročenie tlaku alebo teploty • vysoký tlak v batérii • dopravná nehoda • požiar

• materiálne škody • ohrozenie okolia • zdravotné následky

Úraz elektrickým prúdom

• dopravná nehoda • poškodená HV sústava

• materiálne škody • zdravotné následky

Nečakaný rozjazd

• vozidlo v stave READY • materiálne škody • uvoľnenie brzdového • ohrozenie okolia pedála • zdravotné následky

S5) Pri DN došlo nárazom k poškodeniu plynovej nádrže, čoho dôsledkom bol dvojfázový úniku paliva. S6) Pri DN došlo k poškodeniu bezpečnostného ventilu. Tlak a teplota v plynovej nádrži sa začali zvyšoval v dôsledku požiaru vozidla a tým sa nádrž roztrhla.

Označenie vozidla po DN

a.

Tab. 5 Nebezpečenstvá s príčinami a následkami pri hybridných pohonoch

Pri poškodenom rozvodnom plynnom potrubí sa vytvorila výbušná koncentrácia v batožinovom priestore (kufor). Po otvorení kufra došlo k iniciácii oblaku plynu zmiešaným so vzduchom zapálenou cigaretou. Dôsledok bolo zranenie vodiča a okoloidúcich a vznikla aj škoda na okolo stojacích vozidlách.

S7) Vozidlo narazilo do plniaceho stojana na pohonné hmoty. Hrozí výbuch a je tam nebezpečná koncentrácia. S8) Pri DN došlo k čiastočnému stlačeniu plynovej nádrže na stlačený vodík a zvýšeniu tlaku a zlyhaniu ventila. Dôsledok bolo roztrhnutie nádrže/ výbuch nádrže/ pri iniciácii FLASH FIRE/ poškodenie celistvosti. Pri vozidle s kvapalným H2 môže nastať aj dvojfázový únik. S9) DN vozidla v plynovým pohonom. V prípade požiaru a aktivácii bezpečnostného ventila môže dôjsť k vyšľahnutiu dlhého plameňa. S10) Vozidlo na plynový pohon narazilo do stromu a vymrštilo ho späť na vozovku. Vplyvom nárazu môže dôjsť k narušeniu celistvosti nádrže, dvojfázový únik, pri vzniku požiaru vozidla výbuch nádrže, ... SA) Pri DN vznikol požiar, ktorý bol v blízkosti vysokonapäťovej batérie. V dôsledku dlhšieho pôsobenia požiaru HV batéria vybuchla. SB) Pri DN vznikol požiar, ktorý bol v blízkosti vysokonapäťovej batérie. V dôsledku dlhšieho pôsobenia požiaru unikli nebezpečné plyny, môže hroziť aj výbuch HV batérie, rozstreknutie elektrolytu a poleptanie ním. SC) Po DN sú poškodené elektrické rozvody, sú spojené s kostrou vozidla, vozidlo nie je dostatočne uzemnené a je v stave READY, pri nedostatočnej ochrane hrozí úraz elektrickým prúdom. SD) Po DN a vyslobodzovaní vodiča (uvoľnenie brzdového pedála) došlo k rozjazdu vozidla. Vytvorené scenáre sa vložia do tab. 6 na strane 10 a 11, ktorá je používaná v metóde FMEA a každému scenáru sa pridelí hodnota získaná z dotazníka.

Pri neodbornom zásahu do staršie prerobeného vozidla na kombinovaný pohon benzín/plyn došlo k výbuchu vozidla.

S4) Pri vozidle s kombinovaným pohonom došlo ku kumulácii plynu vo vnútri vozidla v dôsledku zlej údržby a nevhodnej prevádzky staršieho typu vozidla a tým k poškodeniu zdravia užívateľa vozidla.


243


Tab. 6 Identifikácia procesu:

DN

Význam

Výskyt

Odhalenie

RPN

Súčasný stav

S1)

DN s únikom plynu bez iniciácie

Poškodenie auta, plynovej sústavy

Prerušenie plynulosti dopravy (krátkodobé)

Dopravná nehoda, únik plynu, chyba ľudského činiteľa

-

4

1

1

4

-

S2)

DN s požiarom v blízkosti plynovej nádrže

Mimoriadna udalosť, poškodenie auta, plynovej sústavy

Poškodenie vozidiel, prerušenie plynulosti dopravy (dlhodobé), BLEVE

DN, požiar, únik plynu

-

2

1

1

2

-

S3)

DN s poškodenou plynovou nádržou

Poškodenie auta, plynovej sústavy, mimoriadna udalosť

Prerušenie plynulosti dopravy (strednodobé), zranenie osôb, FLASH FIRE, VCE (UVCE) alebo FIRE BALL - u

Technická chyba, sabotáž

-

2

1

1

2

-

S4)

Kumulácia plynu vo vozidle

Nedýchateľné prostredie, strata paliva

Poškodenie zdravia, DN, výbuch

Nevhodná prevádzka, zlá údržba

Vhodná údržba, prevádzka vozidla

4

1

1

4

Vhodná údržba, prevádzka vozidla, pravidelná kontrola

S5)

DN poškodenou nádržou


Dvojfázový únik paliva

DN a poškodená plynová nádrž

-

3

1

1

3

-

S6)

DN s poškodeným bezpečnostným ventilom a požiarom


Roztrhnutie plynovej nádrže

Poškodený bezpečnostný ventil pri DN

-

4

1

1

4

-

S7)

Náraz do plniaceho stojana na pohonné hmoty

Únik paliva

Omrzliny, nebezpečná koncentrácia

Nepozornosť, iná príčina (strata vedomia vodiča, ...)

-

5

1

1

5

-

Poškodenie auta, plynovej sústavy


DN, požiar, únik plynu, technická chyba

-

5

1

1

5

-

DN a aktivácia bezpečnostného ventila

Scenár

Prejav poruchy

Následok poruchy

Príčina poruchy

S8)

DN s pohonným plynom LH2

S9)

DN s aktiváciou bezpečnostného ventilu

Syčanie

Vyšľahnutie dlhého plameňa

S10)

Náraz do stromu



Nezvládnutie riadenia vozidla

SA)

DN s požiarom

Odstavenie vozidla, požiar, DN

Výbuch HV batérie

SB)

DN s požiarom

Poškodenie auta, DN, požiar

SC)

DN s poškodenými elektrickými rozvodmi

SD)

Vyslobodzovanie zraneného šoféra

Význam (dopad) sotva postrehnuteľný bezvýznamný stredne významný závažný mimoriadne závažný


=1 =2 =3 =4 =5

Kontrolné opatrenia

Doporučené opatrenia

4

1

1

4

Opatrne sa približovať k vozidlu, nepribližovať sa k autu

-

4

1

1

4

-

DN, požiar v blízkosti HV batérie

-

4

1

1

4

-

Rozstreknutie elektrolytu

Dopravná nehoda, požiar v blízkosti HV batérie

-

4

1

1

4

-

DN

Nebezpečenstvo úrazu, úraz elektrickým prúdom

DN, poškodené elektrické rozvody

-

5

1

1

5

-

Poškodenie vozidla

Rozjazd vozidla

Vozidlo v stave READY

4

1

1

4

Počuť syčanie

Pozrieť, či kľúč v zapaľovaní

Pravdepodobnosť výskytu problému

Pravdepodobnosť odhalenia (pred výstupom)

nepravdepodobné veľmi malá malá mierna vysoká

dá sa odhaliť nedá sa odhaliť

=1 =2 =3 =4 =5

=1 =0

Opatrne vybrať vodiča

RPN = význam *výskyt *odhalenie (rizikové prioritné číslo)

244


V tabuľkách vidíme že najvyššie rizikové prioritné číslo (RPN) majú pri plynových pohonoch scenáre č. S7 „Náraz do plniaceho stojana na pohonné hmoty“ a S8 „DN s pohonným plynom LH2“. Z týchto scenárov vyplývajú aj rôzne riziká, ako napr.: poškodenie vozidiel, výbuch, únik paliva, BLEVE efekt, ohrozenie okolia lietajúcimi časťami vozidla, atď. Scenár pri hybridnom pohone s najvyšším rizikovým prioritným číslom (RPN) je scenár SC „DN s poškodenými elektrickými rozvodmi“. Z toho vyplýva napr.: úraz elektrickým prúdom, zdravotné následky, atď. To znamená, že tieto scenáre sú najzávažnejšie. Nebezpečenstvá, vznikajúce pri všetkých scenároch sa ohodnotili a zoradili od najvážnejšieho po menej vážne pomocou metódy Matica následkov a pravdepodobnosti výskytu rizika. Matica rizík pri vozidlách s novým druhom pohonu Po pridelení hodnoty kvalitatívneho ukazovateľa pravdepodobnosti výskytu a kvalitatívneho ukazovateľa vážnosti dopadu nebezpečenstvám, ktoré sa získali spracovaním dotazníka. Vyhodnotené riziká boli následne vložené tabuľky (tab. 7). Vážnosť rizík vozidiel s pohonom LPG, CNG, LH2 a hybridným pohonom sa určí pomocou metódy „Matica následkov a pravdepodobnosti výskytu rizika“.

Z toho vyplýva, že najhoršie riziká sú pri plynovom pohone: výbuch plynovej nádrže (sústavy), vyšľahnutie dlhého plameňa, BLEVE efekt, kumulácia plynu vo vozidle a v blízkosti vozidla, omrzliny, podchladenie a vodíkový plameň a pri hybridnom pohone: výbuch HV batérie, rozstreknutie elektrolytu, úraz elektrickým prúdom a nečakaný rozjazd vozidla. Záver Príspevok je zameraný na hodnotenie nebezpečenstiev a zistenie najviac ohrozujúcich rizík vozidiel s novými druhmi pohonov (LPG, CNG, H2, hybridy) pri rôznych situáciách, ktoré môžu nastať a pri dopravnej nehode. Nové druhy vozidiel a palív sú bezpečnejšie a zdokonaľované čoraz viac. Niekedy však ani to nemusí zabrániť katastrofe. Preto treba vždy dávať pozor na neobvyklé správanie vozidiel. Vozidlá s novými druhmi pohonov majú veľa výhod ale aj nevýhod. Ľudia chcú ušetriť na pohonných hmotách a neuvedomujú si nebezpečenstvá, ktoré sa môžu vyskytnúť pri prevádzkovaní, neodbornom zásahu, nedodržiavaní pravidelných kontrol a pravidelných výmen súčastí sústav. Použitá literatúra [1]

Mulica, A.: Riziká pri dopravných nehodách automobilov s novými druhmi pohonov. Žilina, 2013. Diplomová práca. Žilinská univerzita v Žiline. Fakulta špeciálneho inžinierstva; Katedra požiarneho inžinierstva. 83 s.

[2]

Šimák, L.: Krízy, krízové situácie a krízové stavy. Dostupné na: http://fsi.uniza.sk/kkm/files/publikacie/km/km_kap_2.pdf Citované: 16.3.2012.

[3]

Alternatívne palivá, Dostupné na: http://www.inforse.dk/ europe/fae/DOPRAVA/paliva/alter%20paliva.htm Citované: 7.3.2013.

[4]

Metodický list: „Zásah u vozidel s alternativními pohony“, Dostupné na: http://prometheus.vsb.cz/materialy/metodika JPO_novy/konspekty/4-2-05.pdf Citované: 20.2.2012.

[5]

Osobná konzultácia s mjr. Branislavom Petrovičom, vedúci technik špecialista - veliteľ čaty, Hasičský a záchranný útvar hl. mesta SR Bratislavy, hasičská stanica č.: 1, dňa 13.2.2013, kontakt: [email protected].

[6]

Osobná konzultácia npor. Ing. Milan Konárik, technik špecialista - veliteľ družstva, hasičská stanica Žilina, kontakt: [email protected].

[7]

Osobná konzultácia doc. Dr. Ing. Aleš Bernatik, akademický pracovník, Lumírova 13, Ostrava, kontakt: t. č.: 597 322 833, e-mail: [email protected].

[8]

Hudáková, M. 2011.: Manažérske metódy a techniky, FŠI ŽU, Žilina 2011, ISBN 978-80-554-0205-5.

[9]

ČSN EN 60812 - Techniky analýzy bezporuchovosti systémů - Postup analýzy způsobů a důsledků poruch (FMEA), ČNI, leden 2007.

Tab. 7 Matica kvalitatívnej analýzy rizika Pravdepodobnosť výskytu Takmer istá

5

Asi nastane

4

Možno nastane

3

Asi nenastane

2

Sotva nastane

Vážnosť dopadu Nevýznamné 1

1

Malé 2

Stredné 3

R2, R3, R6

Veľké 4

Katastrofa 5

R1, R4, R5, R7, R8, R9, RA, RB, RC, RD

Ako môžeme vidieť v tab. 7, je zrejmé, aké sú závažné jednotlivé riziká: Malé riziká: - nie je. Stredné riziká: - požiar nádrže (sústavy), únik plynu a označenie vozidla. Vysoké riziká: - výbuch nádrže (sústavy), vyšľahnutie dlhého plameňa, BLEVE efekt, nebezpečenstvo kumulácie plynu, omrzliny, vodíkový plameň, výbuch HV batérie, rozstreknutie elektrolytu, úraz elektrolytu a nečakaný rozjazd. Extrémne riziká: - nie je. Tieto riziká majú malú pravdepodobnosť výskytu, lebo vozidiel s takýmito pohonmi jazdí zatiaľ veľmi málo. Trend naznačuje, že sa počty týchto vozidiel budú rásť.


245


Efektivní průběžné vzdělávání jako nástroj k ekonomickému výkonu SPD Effective Ongoing Education as a Tool for Economic Performance of the State Fire Supervision (SFS) plk. Mgr. Pavel Nejtek

Cíle vzdělávání

Hasičský záchranný sbor Pardubického kraje Teplého 1526, 530 02 Pardubice [email protected]

Hlavním cílem kurzu je získání odborných znalostí, dovedností a návyků nových příslušníků HZS ČR v oblastech působnosti HZS ČR, vytvoření předpokladů pro výkon služby na jimi zastávaných služebních místech, získání komplexního přehledu o struktuře a úkolech HZS ČR a příprava na plnění služebních úkolů vyplývajících ze zastávaného služebního místa a zejména na plnění služebních úkolů na místě zásahu bez zařazení do jednotky PO a při zásahu v době mimo službu.

Abstrakt Příspěvek ukazuje stávající způsob provádění vzdělávání příslušníků HZS ČR na úseku požární prevence a poukazuje na změny, které jsou navrhovány v rámci koncepce požární prevence. Současně se snaží ukázat, že vzdělávání lze provádět ekonomicky, ale také, že efektivní vzdělávání může mít vliv na ekonomiku výkonu státního požárního dozoru, potažmo vliv na bezpečnost v rámci požární prevence. Příspěvek ukazuje na modelovém příkladu nejen konkrétní finanční úspory, ale i možné snížení počtu požárů a jejich následků. Autor se snaží ukázat nutnost zajistit průběžné vzdělávání, které napomůže k efektivnímu výkonu SPD a tak dojde ke zvýšení bezpečnosti v oblasti požární ochrany. Klíčová slova Státní požární dozor, průběžné vzdělávání, požární prevence. Abstract The paper shows current implementation of education to members of the Fire and Rescue Service of the Czech Republic in the field of fire prevention, and highlights the changes that are being proposed within the concept of fire prevention. It also aims at showing that training can be done economically, but also that effective education might have an impact on the economy of the state fire supervision, hence an impact on security in the context of fire prevention. The paper shows a model example of not only particular financial savings, but also possible reduction of the number of fires and their consequences. The author tries to indicate the need to provide ongoing education, which contributes to efficient performances of the SFS and thus increases security in the field of fire protection. Keywords The state fire supervision, continuing education, fire prevention.

Časová dotace modulu je uvedena v tab. 1 Tab. 1 Organizační část kurzu/Předmět

Počet hodin

Organizační část kurzu - zahájení kurzu, vstupní přezkoušení (stát. správa, e-learning), závěrečná zkouška

11

1. Organizace HZS ČR a výkon státní správy

29

2. Zdolávání mimořádných událostí

23

3. Základy pořadové přípravy, technického výcviku a technických prostředků

37

4. Zdravotní příprava a psychologická příprava Celkem

20 120 hodin

Navazujícím vzděláváním je PP-Z. Charakteristika kurzu Kurz požární prevence (PP) je určen k získání odborné způsobilosti příslušníků HZS ČR, kteří budou vykonávat odborné činnosti na úseku požární prevence. Těžištěm výuky kurzu je teoretická příprava doplňovaná praktickými cvičeními. Cíle vzdělávání Hlavním cílem kurzu požární prevence je připravit účastníky teoreticky a částečně prakticky v rozsahu nezbytném pro výkon služby na úseku požární prevence a připravit je k získání odborné způsobilosti stanovené na jejich služebním místě. Časová dotace modulu je uvedena v tab. 2. Tab. 2 Organizační část kurzu/Předmět

Počet hodin

Základní odborná příprava příslušníků

Zahájení kurzu

1

Vzdělávání příslušníků Hasičského záchranného sboru České republiky (dále jen „HZS ČR“) je upraveno právními předpisy, konkrétně zákonem [1] a vyhláškou [2]. Podrobnosti jsou dále upraveny interními akty řízení generálního ředitele HZS ČR [3]. Všichni noví příslušníci se podrobují základní odborné přípravě příslušníků (dále jen “ZOP”), která je dělena do modulů. Moduly jsou významné pro dělení příslušníků dle jejich odbornosti. Základní rozlišení je dáno budoucím působením v rámci sboru, neméně důležitá je i praxe příslušníků.

1. Základy hoření a hašení

37

2. Požární bezpečnost staveb a technologií

55

3. Výkon státní správy

47

4. Preventivně výchovná činnost

3

5. Prevence závažných havárií

5

Charakteristika kurzu ZOP Kurz ZOP je určen pro příslušníky HZS ČR, kteří nejsou zařazení v jednotkách PO, ale mohou samostatně vykonávat službu při zdolávání požárů a jiných mimořádných událostí.


Závěrečná zkouška Celkem

12 160 hodin 4 týdny

Po úspěšném absolvování ZOP se příslušník podrobí prodloužení odborné způsobilosti po 5 letech v kurzu Požární prevence P.

246


Charakteristika vzdělávacího programu

Koncepce požární prevence

Vzdělávací program Požární prevence P (dále jen „PRE - P“) je určen k opakování, prohlubování, aktualizaci a ověření znalostí pro prodloužení platnosti osvědčení o odborné způsobilosti příslušníků HZS ČR, kteří vykonávají odborné činnosti na úseku požární prevence. Těžištěm výuky v odborném kurzu PRE - P je teoretická příprava zakončená testem.

Koncepce [4] je zpracována tak, aby v rámci její realizace byly stávající dobře fungující nástroje požární prevence rozvíjeny a nové nástroje, umožňující zkvalitnění výkonu státní správy, v budoucnu vytvořeny. Prostřednictvím vhodně nastavených pravidel a PVČ bude zajištěna účinná ochrana před vznikem požáru a jeho šířením. Kontrola a vymáhání plnění stanovených podmínek požární prevence bude prováděno důsledně, jednotně a na vysoké profesionální úrovni. Principy požární prevence se stanou každodenní, přirozenou a nedílnou součástí života ve společnosti tak, aby se lidé nedostávali do potenciálně nebezpečné situace, a když se do takové situace dostanou, aby v daný moment reagovali správně a zabránili vzniku požáru nebo jeho dalšímu šíření.

Cíle vzdělávání Hlavním cílem vzdělávacího programu PRE - P je připravit posluchače na ověření znalostí k prodloužení platnosti osvědčení o odborné způsobilosti stanovené na jejich služebním místě a v rámci možností také seznámit posluchače s novinkami v oblasti požární prevence. Osnovy jednotlivých předmětů jsou zaměřeny na prohloubení potřebných znalostí, zejména formou opakování a seznámení s novinkami a novými trendy v daných oblastech. Tab. 3 Předmět

Počet hodin

Zahájení vzdělávacího programu

1

1. Přírodní vědy

7

2. Stavební prevence

8

3. Kontrolní činnost a posouzení požárního nebezpečí

8

4. Zjišťování příčin vzniku požárů

4

5. Ostatní výkon státní správy

5

Závěrečná zkouška

2

Celkem

35 hodin 1 týden

V pravomoci ředitele vzdělávacího zařízení je možnost úpravy obsahu učiva do 10 % rozsahu. Pozn.: 1 hodina = 1 vyučovací hodina v rozsahu 45 minut. Další odborná příprava příslušníků Od roku 2003 byly do systému vzdělávání příslušníků požární prevence zařazeny nové doplňkové kurzy „D“. Jednalo se o 4 kurzy, které pokrývají speciální činnosti vykonávané na prevenci: • D1 - kontrolní činnost, • D2 - stavební prevence, • D3 - vyšetřování požárů, • D4 - preventivně výchovná činnost. Jak již vyplývá z názvu jedná se o kurzy doplňkové a tedy nepovinné. Při jejich zařazení do systému jejich organizátoři směřovali na speciální cílové skupiny a snažili se hlouběji a zejména prakticky předávat informace k výkonu státního požárního dozoru. Časem došlo postupně k úpravám učebních osnov kurzů, úpravy byly ovlivněny požadavky účastníků kurzů a samozřejmě vnějšími vlivy, kterými jsou zejména nové právní a technické předpisy. Nejvýraznější změnou prošel kurz D3 pro vyšetřovatele požárů, který byl zásadně rozšířen v roce 2011. Změnou bylo doplnění kurzu o praktické činnosti na místech požárů a kurz je jako jediný z doplňkových v rozsahu jednoho týdne. Další změnou v této oblasti je rok 2013, kdy se z doplňkových kurzů stávají kurzy specializační. Změna není jen v názvu, ale v začlenění kurzu do systému vzdělávání. Absolvování specializačního kurzu se stává povinností pro příslušníky prevence. Výběr druhu kurzu je směřován dle specializace, kterou konkrétní příslušník vykonává.


Cíle požární prevence 2012 - 2016 Cíle požární prevence byly zvoleny tak, aby vedly k naplnění poslání HZS ČR a nekladly požadavky na zásadní úpravu právních předpisů. Pro oblast vzdělávání je určen cíl č. 4. Cíl č. 4 Připravit efektivní systém odborné přípravy pro výkon specializovaných činností a jeho realizace Maximálně jsou využity stávající kapacity Střední odborné školy požární ochrany a Vyšší odborné školy požární ochrany ve Frýdku-Místku (dále jen „SOŠ a VOŠ ve Frýdku-Místku“), optimálně je rozšířen rozsah výuky a zvýšena odborná úroveň lektorů, jsou zavedeny nové formy výuky a přípravy jak posluchačů, tak i lektorů. Vzdělávání v oblasti požární prevence je realizováno v systému celoživotního odborného vzdělávání, které i nadále zahrnuje přípravu k získání odborné způsobilosti, prodloužení platnosti osvědčení a nově zahrnuje i odbornou přípravu ve specializovaných činnostech. Takto koncipovaná odborná příprava je průběžně přizpůsobována požadavkům výkonu služby. Je zavedena spolupráce se specialisty z cíle č. 1 koncepce. Cíl je v souladu se schválenou Koncepcí vzdělávání HZS ČR na roky 2011 - 2016, s výhledem do roku 2020. Průběžné vzdělávání příslušníků Zde nemáme již žádné osnovy pravidelných kurzů a tak by se mohlo zdát, že průběžné vzdělávání příslušníků není prováděno. Není tomu tak, protože jsou organizovány celorepublikové IMZy pro několik cílových skupin. Dále je zde pokyn generálního ředitele HZS ČR k zajištění pravidelné odborné přípravy, kterou na HZS krajů organizují vedoucí služební funkcionáři. V rámci koncepce požární prevence je zpracováván jeden cíl se zaměřením na efektivní systém odborné přípravy pro výkon specializovaných činností a jeho realizace. Máme zde několik výrazů, které je třeba rozvést. Specializované činnosti jsou stavební prevence, kontrolní činnost a vyšetřování příčin vzniku požáru. Efektivní systém můžeme také říci ekonomický. Ekonomika je jistě důležitá, ale nesmí převážit nad potřebami průběžného vzdělávání. Připravovaný systém se snaží skloubit jak ekonomickou stránku, kde je bráno na zřetel mnoho faktorů, jako jsou cílové skupiny (tedy počet vzdělávaných osob), míst vzdělávání (u HZS nebo jiného subjektu, vzdálenost), lektorské obsazení (vlastní nebo externí lektor) a v neposlední řadě i forma vzdělávání (prezenční, e-learnig, videokonference, a další), ale i vlastní obsah a rozsah vzdělávání, který má za úkol předat příslušníkům relevantní informace pro jejich odbornou činnost. V tabulkách je ukázáno, že jak forma (tab. 4), tak i místo (tab. 5) jsou důležité pro finanční náročnost pořádaného průběžného vzdělávání a které budou v dané chvíli zvolena je na služebním funkcionáři, který vedle ekonomické stránky musí zvážit i priority a závažnost vzdělávací akce.

247


Tab. 4 Akce/ druh nákladu

Intranet

Videokonference

Porada na GŘ

3 denní IMZ ŠVZ Brno

Stravné

0

0

980

26000

Doprava

0

0

21250

55140

Mzda

3800

9600

24000

100000

Ubytování

15000

Lektor

60000 3800

Rozdíl

9600

46230

256140

-5800

-36630

-246540

Graf 1

Tab. 5 Počet km na školení a zpět do daných měst - nejkratší trasa Zbiroh

Lázně Bohdaneč

704

98

246

670

268

358

830

76

372

900

196

442

564

774

232

314

474

646

326

210

214

282

456

332

44

Pardubice

204

260

444

322

20

Jihlava

250

170

470

334

182

Brno

408

0

316

496

280

Praha

Brno

FrýdekMístek

Kladno

60

464

České Budějovice

290

360

Plzeň

182

550

Karlovy Vary

254

658

Ústí nad Labem

164

Liberec

212

Hradec Králové

Sídla HZS krajů

Olomouc

472

154

178

588

288

Ostrava-Zábřeh

646

316

38

762

460

Zlín

582

192

178

682

398

0

408

648

118

190

3938

4852

7252

4830

3804

Praha Celkem

Ekonomika požární prevence Vyjádřit ekonomiku požární prevence je velmi obtížné, protože nikdo nesleduje jak se například kontrolní činnost odráží v počtu požárů nebo jejich následků. Statistická data HZS ČR sledují počty požárů, škody způsobené těmito požáry, jejich následky na zranění a úmrtí osob. Vedle těchto čísel najdeme i výši uchráněných hodnot při požáru jednotkami požární ochrany. Zde se ptám, jsou tato čísla výlučně jen zásluhou jednotek, nebo se na nich podílela i požární prevence? Určitě najdeme mnoho příkladů, kdy bychom mohli říci, že i prevence má zásluhu na uchráněných hodnotách. Jeden příklad za všechny, proškolení zaměstnanci a správně zpracované požární poplachové směrnice znamenají včas nahlášený požár, tím menší škody a více uchráněných hodnot. Příklad je jistě dobrý, ale nemáme zde žádné konkrétní číslo a tak se o to pokusím v dalším příkladu.

Graf 2

Graf 3 Příklad spočívá v předpokladu, že efektivní průběžné vzdělávání pomůže příslušníkům k lepšímu a především rychlejšímu zvládnutí agendy. Zlepšením činnosti dojde u každého příslušníka k úspoře času, který bude moci částečně věnovat na další výkon. V prvním případě na provedení tematických požárních kontrol. Pokud budeme uvažovat, že jeden příslušník bude moci provést 3 další kontroly za rok, pak při 27 příslušnících prevence v Pardubickém kraji je to 81 kontrol, což znamená zvýšení o 10 %. Ze statistických dat HZS Pardubického kraje víme, že za posledních 6 let vzniká průměrně ročně 693 požárů, které napáchají škody ve výši 110 milionů, je při nich zraněno 52 osob a 5 osob je usmrceno.

Finanční přínos průběžného vzdělávání příslušníků požární prevence Následující příklad vychází jednak ze statistiky HZS Pardubického kraje, jednak z diplomové práce Bc. Evy Štěpánkové z Univerzity Pardubice [5] a vlastních informací z průběžného vzdělávání. Z uvedené diplomové práce jsou dále použity čtyři grafy (grafy 1 - 3), které ukazují závislosti následků požárů na počtu kontrol. Graf 4


248


Z uvedených grafů je vidět závislost počtu provedených kontrol na následcích požárů a to při zvýšení počtu o 20 % dochází až k 53 % poklesu škod. My zde budeme uvažovat střízlivěji a při 10 % nárůstu počtu kontrol budeme předpokládat 13 % pokles škod, což v číslech znamená snížení o 14,3 milionu. Graf 4 ukazuje velice silnou závislost počtu požárů způsobených dětmi na počet provedených preventivně výchovných akcí (dále jen „PVČ“), které byly směřovány na děti a mládež. Vezmeme-li v úvahu obdobná data s úsporou času při efektivním průběžném vzdělávání a úsporu času budeme věnovat na provádění PVČ - podaří se nám uskutečnit cca 80 akcí. Při nárůstu akcí PVČ o 80 došlo ke snížení počtu požárů z 20 na 5 - tady nevzniklo 15 požárů. Průměrná škoda ve sledovaném období na 1 požár činí 158 000,- Kč a při 15 požárech se jedná snížení škod o 2,28 milionu. Závěr Příspěvek se snaží ukázat, že vzdělávání příslušníků může přispět k lepšímu a pružnějšímu výkonu SPD, ale především, že může mít vliv na počet požárů a tím i na následky, které požáry


způsobují. Dva příklady ukazují, že nejen činnost jednotek požární ochrany u požárů, která je vykázána zejména uchráněnými hodnotami v řádech miliard, ale i požární prevence může ovlivňovat vysoké následky vznikajících požárů nebo jejich počet. Příklad s vyšším počtem provedených tematických kontrol ukazuje, že případné úspory jsou vyšší jak náklady na činnost příslušníků SPD a ukazují nám, že proklamované heslo „Požární prevence je řešení, které se každému vyplatí“, je pravdivé. Použitá literatura [1]

Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů.

[2]

Vyhláška č. 247/2001 Sb., o organizaci a činnosti jednotek požární ochrany, ve znění pozdějších předpisů.

[3]

Základní odborná příprava, GŘ HZS ČR, osnovy kurzu.

[4]

Koncepce požární prevence 2012 - 2016, GŘ HZS ČR.

[5]

Diplomová práce, Bc. Eva Štěpánková, Univerzita Pardubice.

249


Experimentální měření povrchových teplot v současné době používaných žárovek Experimental Measurements of the Surface Temperatures of Currently Used Bulbs Ing. Miroslava Nejtková MV-GŘ HZS ČR, Institut ochrany obyvatelstva Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdandeč [email protected] Abstrakt V současné literatuře je možné dohledat povrchové teploty klasických žárovek o výkonu 40 W, 60 W, 100 W, 200 W či 300 W, avšak nejsou dostupné informace o nově používaných žárovkách, ať již klasických, halogenových či LED žárovek. Příspěvek obsahuje souhrn výsledků experimentálních měření povrchových teplot vzorku 20 žárovek, které jsou běžně dostupné na trhu. Měření bylo prováděno ve třech polohách žárovky a v poloze vzhůru, kdy žárovka byla překryta bavlněnou látkou. V závěru příspěvku je uveden přehled naměřených hodnot, je ukázán vliv polohy žárovky na výslednou povrchovou teplotu, která může za určitých podmínek být iniciačních zdrojem požáru.

k ochlazování žárovky. Pokud dojde k částečnému nebo úplnému omezení odvodu tepla, může povrchová teplota žárovky dosáhnout teploty vznícení některých materiálů. Naměřené hodnoty teplot povrchu žárovek uváděné v literatuře V literatuře [1] jsou uváděny povrchové teploty žárovek v závislosti na příkonu (60 W, 100 W, 200 W) a poloze žárovky (obr. 1). Povrchové teploty klasických žárovek se pohybují od 165 ˚C do 513 ˚C [1]. V literatuře [2] jsou uváděny povrchové teploty žárovek s polovičním a úplným omezením chlazení baňky žárovky. V případě polovičního omezení chlazení baňky u 40 W žárovky byla naměřena maximální dosažená hodnota 325 ˚C, u 60 W byla dosažena hodnota 337 ˚C a u 100 W žárovky 330 ˚C. V případě úplného omezení chlazení baňky byly naměřeny maximální teploty 320 ˚C u 40 W žárovky, 321 ˚C u 60 W a hodnota 330 ˚C u 100 W žárovky.

Klíčová slova Povrchová teplota, iniciační zdroj, požár, žárovka. Abstract In the current literature, it is possible to trace the surface temperature of incandescent bulbs 40 W, 60 W, 100 W, 200 W or 300 W, but no information is available about the new bulbs, whether conventional, halogen or LED ones. The paper contains a summary of the results of experimental measurements of the surface temperature on a sample of 20 bulbs commonly available on the market. The measurements were performed in three positions of bulbs, and one upside position, in which the bulbs were covered with a cotton cloth. In conclusion, the author summarizes the measured values, and shows the effect of the position of the bulb on the resulting surface temperature, which may in certain circumstances become a source of ignition. Keywords Surface temperature, ignition source, fire, bulb. Světelné zdroje jako iniciační zdroj V letech 2007 - 2012 došlo k celkem k 883 požárům od zdrojů k osvětlení, kdy přímá škoda byla vyčíslena na 507 991,6 tisíc Kč. Naneštěstí došlo i k 14 úmrtím a 105 zraněním. Žárovky způsobily v letech 2007 - 2012 celkem 239 požárů, při kterých zemřelo celkem 12 osob. Nejčastějším prostorem, kde způsobily požár, bylo prostředí soukromých domácností (65 %). Zářivky byly nejčastěji příčinou vzniku požáru v odvětví obchodu a oprav (20 %) a taktéž ve zpracovatelském průmyslu (20 %). Celkem bylo způsobeno 341 požárů od zářivek. Výbojky způsobily dle statistického sledování v odvětví zařazeném jako ostatní veřejné a osobní 118 požárů. Jiné zdroje určené k osvětlení způsobily 185 požárů, z toho v 36 % v soukromé domácnosti. Od 1. 1. 2013 Hasičský záchranný sbor České republiky používá nové rozdělení iniciačních zdrojů určených k osvětlení, a to žárovky, zářivky, výbojky, úsporné žárovky, led svítidla a jiné. Elektrická žárovka není pouze zdrojem světla, ale i tepla, které vzniká přeměnou elektrické energie. Vzniklé teplo je odváděno do okolí povrchem skleněné baňky žárovky, čímž dochází Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 1 Povrchové teploty 60 W, 100 W a 200 W žárovky [1] Experimentální měření povrchových teplot žárovek V letech 2013 - 2014 bylo provedeno v Institutu ochrany obyvatelstva Lázně Bohdaneč experimentální měření povrchových teplot různých typů žárovek. K tomuto měření bylo přistoupeno s ohledem na chybějící informace o povrchových teplotách 250


žárovek, které se v současné době používají a prodávají na trhu. Cílem bylo měření a zaznamenání u běžných typů žárovek průběhu nárůstu povrchových teplot po rozsvícení, poklesu teploty po jejich zhasnutí. Toto bylo provedeno na vzorku 19, resp. 20 žárovek. Povrchová teplota byla měřena na žárovkách ve třech polohách (poloha svisle vzhůru, svisle dolů a vodorovně) a dále v poloze svisle vzhůru, kdy žárovka byla zakryta bavlněnou látkou, která simulovala případ náhodného překrytí.

dobu 10 minut (rychlost chladnutí). Teplota povrchu všech žárovek byla snímána termočlánky typu K, pro jednotlivé žárovky byly použity 3 - 4 termočlánky v závislosti na typu žárovky (umístění termočlánků viz obr. 2, 3, 4). Naměřená data byla zaznamenána autonomní měřící ústřednou ALMENO ® 2590 fy AHLBORN a zapisována v intervalech 15 s. Zároveň bylo provedeno měření hodnot povrchu žárovek ručně prostřednictvím termokamery Fluke Ti32. Termokamerou Ti32 byla teplota měřena pomocí IR polí, která znázorňují rozložené teplotního pole. Naměřené hodnoty byly vyhodnoceny pomocí SmartView softwaru.

Sada žárovek se skládala z různých typů žárovek o různém příkonu, velikosti závitů a tvaru baněk. Měření nárůstu teploty bylo prováděno po dobu 50 - 62 minut od rozsvícení žárovky a od okamžiku zhasnutí žárovky byla měřena povrchová teplota po

V tab. 1 jsou uvedeny základní parametry sady zkoušených žárovek [3].

Tab. 1 Vybrané žárovky, zářivky a jejich parametry [3] Pol.

Napětí

Příkon

1

OSRAM DECOSPOT LED 20°

Výrobce - název

220 - 240 V

1W

2

OSRAM PARATHOM CLASSIC B15

100 - 240 V

1,6 W

LED

svíčková

3000

E14

3

ACME LED60

220 - 240 V

3W

LED

reflektorovaná

2700 - 3000

GU10

4

PHILIPS

220 - 240 V

5W

kompaktní

2700

E27

5

MEGAMAN SPIRAL SPO205

220 - 240 V

5W

spirálovitá

2700

E14

6

MEGAMAN SPIRAL SPO208

220 - 240 V

8W

spirálovitá

2700

E14

svíčková

2700

E14

reflektorová

2700

E14

7

Divetta *

220 - 240 V

9W

8

MEGAMAN Reflektor R50 compact

220 - 240 V

9W

Typ LED, Cool Beam

kompaktní zářivka

Tvar

Teplotní barva [K]

Závit

reflektorová

white

GU10

9

MEGAMAN COMPACT CLASSIC

220 - 240 V

11 W

matná

kompaktní

10

BC LUX spiral mikro

220 - 240 V

13 W

spirálovitá

spirálovitá

4000

11

ACME Globe

220 - 240 V

20 W

matná

kompaktní

2700

12

PHILIPS spot

230 V

30 W

13

OSRAM HALOPAR 35°

230 V

35 W

14

PHILIPS SPOTONE 30°

230 V

40 W

15

PHILIPS EcoClassic

230 V

42 W

16

OSRAM HALOPAR 35°

230 V

50 W

halogenová

E27

reflektorovaná

E14

reflektorovaná

GU10

reflektorovaná

E14

svíčková halogenová

E14

2800

E27

reflektorovaná

GU10 E27

17

SYLVANIA

240 V

60 W

čirá

kompaktní

18

Paulmann silver

230 V

60 W

čirá se stříbrným vrchlíkem

kompaktní

E27

19

PHILIPS NR 95 SPOT 20°

230 V

100 W

reflektorovaná

E27

20

PHILIPS PAR38 Coolflood 30°

230 V

120 W

reflektorovaná

E27

Cool Beam

* nebylo prováděno měření zakryté žárovky

a)

b)

Obr. 2 - 3 Umístění termočlánků na žárovce a) v poloze vzhůru/vzhůru zakrytá, b) v poloze dolů


Obr. 4 Umístění termočlánků na žárovce v poloze bok

251


Tab. 2 Naměřené maximální povrchové teploty po rozsvícení a při chladnutí

Příkon

1W

1,6 W

3W

5W

5W

8W

9W

9W

11 W

13 W

Výrobce

Poloha

OSRAM

Max. naměřená povrchová teplota

Vzhůru

57,9

34:30

40,3

32,0

po 5. min

po 10. min

Dolů

64,9

38:00

45,6

36,0

Bok

70,6

33:30

52,5*

44,0*

Zakrytá

63,4

44:00

63,4

48,3 29,2*

Chlazení

20 W

ACME

Tmax

Čas

T05

T10

Vzhůru

31,3

43:45

29,3

28,4

Vzhůru

225,2

15:00

38,6*

Dolů

29,5

45:15

28,6

27,6

Dolů

185,6

27:00

43,2

30,0

Bok

29,4

40:00

28,6

27,4

Bok

172,2

29:45

44,8*

31,4*

Zakrytá

367,2

22:45

57,0

34,2*

Vzhůru

186,7

23.15

78,7

52,1

30 W

Philips

Zakrytá

32,9

43:30

30,8*

29,1*

Vzhůru

36,5

41:30

33,2

30,2

Dolů

28,8

36:15

26,0

24,6

Dolů

166,1

47:30

88,0

59,4

Bok

38,4

38:45

34,1*

30,6*

Bok

165,6

42:30

81,2

52,6

Zakrytá

42,3

49:00

38,0

33,9

Zakrytá

295,5

45:00

123,9

71,9

Vzhůru

63,3

38:15

41,5

33,9

Vzhůru

212,0

26:30

35,6

27,9*

Dolů

58,9

51:30

39,5

33,1*

Dolů

145,8

22:00

42,2*

31,4*

Bok

43,6

31:30

33,0*

29,1*

Bok

183,1

19:30

36,9*

29,4*

Zakrytá

83,4

51:15

55,0

43,3

Vzhůru

43,5

41:30

38,4

34,0

Dolů

51,8

47:30

43,9

Bok

59,5

49:00

48,5

Zakrytá

58,9

55:00

Vzhůru

59,1

Dolů

OSRAM

ACME

Philips

Megaman

40 W

OSRAM

Philips

Zakrytá

321,4

33:15

50,8

33,1*

Vzhůru

125,9

29:30

46,3*

30,8*

38,2

Dolů

105,8

29:00

44,9

32,4

41,4

Bok

149,9

43:30

43,1*

30,5*

49,6

42,6

Zakrytá

177,4

39:45

59,8*

35,9*

45:15

33,0*

29,1*

Vzhůru

233,0

30:00

94,2

57,1

66,3

26:00

33,4

29,6

Dolů

201,8

35:00

115,1*

77,8*

Bok

65,5

35:45

35,0

30,8

Zakrytá

77,5

48:15

37,9*

31,5*

Vzhůru

70,9

32:30

34,4*

30,1*

Dolů

67,6

47:00

32,4

28,0

Bok

72,5

05:15

31,8*

27,5*

Megaman

35 W

42 W

50 W

60 W

Philips

OSRAM

Sylvania

Bok

215,3

41:00

94,0

58,9

Zakrytá

376,7

11:15

136,4

79,6

Vzhůru

154,9

42:30

34,3

28,0

Dolů

135,1

31:15

45,7

35,1

Bok

171,8

15:00

38,3*

30,5*

Zakrytá

93,3

49:45

43,6

33,5

Vzhůru

86,0

48:30

33,5*

28,5*

Dolů

67,4

48.00

45,6*

38,3*

Bok

86,8

50:15

47,0

35,9

Zakrytá

*--

*--

*--

*--

Vzhůru

108,3

44:30

75,6

53,4

Dolů

103,8

30:00

68,0

51,2

Bok

100,7

26:30

67,2

47,6

Zakrytá

141,0

39:00

98,1

70,2

Vzhůru

70,8

54:15

47,0

33,1

Dolů

67,4

42:30

48,4

38,6

Bok

68,8

48:15

52,7*

42,8*

Zakrytá

92,7

43:30

60,7

43,7

Vzhůru

97,3

43:15

38,1

31,8

Dolů

99,8

25:45

48,4

36,4

* nejvyšší teploty naměřené termočlánkem při ochlazování nejsou shodné s termočlánkem, na kterém byla dosažena maximální teplota

Bok

104,7

49:00

43,8

33,5

** u žárovky výrobce Divetta 9W nebylo provedeno měření se zakrytím

Zakrytá

110,4

28:15

48,8*

35,2*

Divetta**

Megaman

Megaman

BC Lux

Závěry z provedeného měření - Nejvyšší povrchové teploty žárovek byly naměřeny, když žárovky byly zakryty bavlněnou textilií, což bylo způsobeno omezeným chlazením v bezprostředním okolí žárovky (výjimka u žárovek ACME 20 W a Philips 5 W, kdy byly naměřeny teploty vyšší v poloze „bok“ - rozdíl teplot +0,6 °C, resp. +7,2 °C). Ani v jednom případě nedošlo ke vznícení bavlněné textilie. Nejvyšší povrchová teplota zakryté žárovky byla naměřena termočlánkem č. 1 u žárovky OSRAM 50 W, a to 376,7 °C (obr. 5). Ostrava 3. - 4. září 2014

60 W

100 W

120 W

Paulmann (vrchlík)

Philips

Philips

Zakrytá

217,0

41:00

47,0

36,1*

Vzhůru

195,4

47:15

49,9*

38,4*

Dolů

191,8

35.00

64,4

45,0

Bok

199,6

25:00

49,9

35,6

Zakrytá

228,2

28:15

57,5

41,4*

Vzhůru

210,5

13:30

50,1

31,9

Dolů

132,8

43:00

50,9*

36,1* 32,8*

Bok

179,7

13:30

44,1*

Zakrytá

307,7

36:00

74,5

39,8

Vzhůru

168,4

36:15

88,0

61,8

Dolů

122,8

36:00

70,4

50,9

Bok

209,3

57:30

102,6

70,1

Zakrytá

219,5

50:45

120,4

86,6

- V případě nezakrytých žárovek cca v polovině případů byly naměřeny nejvyšší povrchové teploty v poloze vzhůru, druhá část žárovek v poloze bok. - Povrchová teplota žárovky roste s časem od okamžiku rozsvícení nejdříve strmě, následně se teplota relativně ustálí, po zhasnutí dochází k prudkému poklesu teploty. - Pouze v případě žárovek OSRAM 35 W, OSRAM 50 W a Philips 120 W byly naměřeny po 5-ti minutách po zhasnutí vyšší teploty 252


než 100 °C, po deseti minutách po zhasnutí nebyly vyšší než 87 °C. - Nebyla prokázána přímá závislost příkonu žárovky k max. naměřené teplotě povrchu (obr. 6). Nejvyšších max. teplot povrchu dosáhly v této sadě žárovek žárovky halogenové a reflektorované s příkonem vyšší 30 W. Nejvyšší povrchová teplota nezakryté žárovky byla naměřena u žárovky OSRAM 50 W (halogenová), a to 233,0 °C, druhá nejvyšší teplota byla naměřena na žárovce Philips 30 W spot, a to 225,2 °C (obr. 7). Povrchových teplot vyšších než 200 °C dosáhly pouze tyto žárovky: Philips 30 W (225,2 °C), Philips 40 W (212,0 °C), OSRAM 50 W (233,0 °C), Philips 100 W (210,5 °C) a Philips 120 W (209,3 °C) (obr. 8). - Nejvyšší povrchové teploty v poloze vzhůru byly nejčastěji dosahovány na termočlánku č. 1, který byl umístěn uprostřed vrchlíku baňky (obr. 2). V případě žárovek Divetta 9 W, OSRAM 1,6 W, Philips 40 W, Philips 42 W byly dosaženy nejvyšší teploty na termočlánku č. 2, u žárovek Megaman 5 W a Philips 5 W byly dosaženy nejvyšší teploty na termočlánku č. 3, u žárovky Megaman 8 W byla dosažena nejvyšší teplota na termočlánku 4.

Obr. 6 Vztah příkonu žárovky k naměřené maximální teplotě povrchu

- Nejvyšší povrchové teploty v poloze dolů byly nejčastěji dosahovány na termočlánku č. 1, který byl umístěn na baňce v blízkosti patice (obr. 3). V případě žárovky OSRAM 50 W byla nejvyšší teplota dosažena na termočlánku 2, MEGAMAN 8 W na termočlánku č. 3 a u žárovek ACME 3 W, Megaman 9 W a Philips 100 W na termočlánku č. 4 (obr. 3). - Nejvyšší povrchové teploty v poloze bok byly nejčastěji dosahovány na termočlánku č. 1, který byl umístěn v horní části baňky blíže k patici (obr. 4). V případě žárovek Megaman 11 W, OSRAM 1 W, OSRAM 1,6 W, Paulmann 60 W, Philips 30 W, Philips 40 W, Philips 42 W, Sylvania 60 W byly dosaženy nejvyšší teploty na termočlánku č. 2, který byl umístěn v horní části baňky (obr. 4). - Nejvyšší povrchové teploty zakrytých žárovek v poloze vzhůru byly nejčastěji dosahovány na termočlánku č. 1, který byl umístěn uprostřed vrchlíku baňky (obr. 2). V případě žárovek BC Lux 13 W, Megaman 5 W a OSRAM 1,6 W byly dosaženy nejvyšší teploty na termočlánku č. 2, u žárovky Philips 42 W byla dosažena nejvyšší teplota na termočlánku č. 3 a u žárovky Philips 5 W byla dosažena nejvyšší teplota na termočlánku č. 4.

Obr. 7 Graf teplot dosažených na povrchu žárovky Philips 30 W v poloze vzhůru

- Jedině u žárovky Philips 5 W byly dosaženy nejvyšší povrchové teploty na patici žárovky, nikoliv na baňce (obr. 9). - Přestože v místnosti byla uzavřena okna a dveře, při měření docházelo k výkyvům naměřených teplot, které mohou být způsobeny částečným prouděním vzduchu (mikroventilací). - Naměřené hodnoty teplot na povrchu se liší v závislosti na umístění termočlánku.

Obr. 8 Termosnímky teplotního pole v závislosti na poloze žárovky Philips 120 W Cool Beam

Obr. 5 Fotografie z experimentálního měření zakryté žárovky OSRAM 50 W Ostrava 3. - 4. září 2014

253


Použitá literatura [1]

DeHaan, J.D.; Icove, D.J.: KIRK´S FIRE INVESTIGATION, 7th edition, ISBN 13: 978-0-13-508263-8.

[2]

Štefek.: Zjišťování příčin požárů, MV ČSR, SOŠ PO, FrýdekMístek, 1984.

[3]

Nejtková, M.: Závěrečná zpráva z experimentálního měření povrchových teplot běžně dostupných žárovek, MV-GŘ HZS ČR, Institut ochrany obyvatelstva, 2014.

Obr. 9 Termosnímky teplotního pole v závislosti na poloze žárovky Philips 5 W


254


Historical development of requirements according to Norm STN 73 0802 and ETICS (External Contact Thermal Insulation System) in Slovak Republic Historický vývoj požiadaviek podľa normy STN 73 0802 na ETICS (Tepelnoizolačný kontaktný systém) v Slovenskej republike Doc. Ing. Juraj Olbřímek, PhD. Ing. Soňa Leitnerová Ing. Ján Tkáč, PhD. Ing. Dušan Jankovič Slovak University of Technology, Faculty of Civil Engineering Radlinského 11, 813 68 Bratislava, Slovakia [email protected]

Away from fire strips and provisions mentioned in article 115 and 116 can be dropped if: a) at least one side of fire wall or fire ceiling is a space without fire risk according to article 90 and 93, wide at least 150 cm, or b) the Fire strips between the fire compartment in the building with height of h ≤ 9,0 m (except the fire strip between the buildings).

Abstract

From 1st July 1992 by the change 6 ČSN 73 0802 was supplemented the version of article 117 by another paragraph with the following text:

In article are analyzed requirements in Slovak their historical evolution of norm STN 73 0802 a Decree No. 94/2004 Coll. of 12 February 2004 stipulating technical requirements on fire safety during erection and use of structures.

Construction of supplementary ETHICS, which form the fire strips or they are in the fire dangerous area, they must be made at least from hard combustible materials with surface layout (note 18) with the fire spread index is = 0 (according to ČSN 73 0863).

Keywords

Comment: Requirement corresponded to the ETICS with 50 mm of thickness.

ETICS, External Contact Thermal Insulation System, National requirements Slovak republic. Abstrakt V článku je analyzovaný historický vývoj požiadaviek na tepelnoizolačný kontaktný systém (ETICS) v Slovenskej republike. Kľúčové slová Tepelnoizolačný kontaktný systém, národné požiadavky Slovenskej republiky. Introduction Slovakia in Europe is a country where ETICS quickly build in the works. Know the development of requirements is a prerequisite of the new rules. Úvod Slovensko v rámci Európy patrí medzi krajiny kde tepelnoizolačné systémy sa rýchlo zabudovávajú do stavieb. Poznať vývoj požiadaviek je základným predpokladom nových predpisov. Historical evolution in Slovak In the past ETICS External Thermal Insulation Composite System - the new name: ECTIS Contact Thermal Insulation System in Slovak. Until 30th June 1992 the wording of the requirements (according ČSN 73 0802 as amended) were as follows: Provisions of this article do not concern to one-storey objects and for external walls in the last storey if there is not ceiling over the last storey. The horizontal fire strip can be dropped the in place of contact of external wall with fire ceiling over the protected escape route too. 117. Fire strip are components of external walls, and must be made from non-combustible materials, without fully or partly fire open areas, and have to have fire resistance according to higher fire safety degree of adjacent fire compartment according to Table 9, article 3. Any construction from combustible materials must not cross them. Ostrava 3. - 4. září 2014

From 1st April 2002 by the change 7 (in that time STN 73 0802) the article 117 was again changed and refilled as follows: Construction of supplementary ETICS, which constitute the fire strips or they are in the fire dangerous area, they must be made at least from hard combustible materials (degree of flammability at least B) with surface layout (note 18) with the fire spread index is = 0 (according to ČSN 73 0863). Test specimen of supplementary ETICS must consist of surface layout and thermal insulation layer. Application of plastic materials is possible only in contact ETICS for buildings with maximum height h = 22,5 m. The escaping people must not be endangered by potential dripping and flaking of particular components of thermal insulation construction during escape from building. In the case of use of ETICS in the building with height more than 22,5 m, must not be used anchor and fixative fasteners from combustible materials of flammability degree C1 up-to C3, except of fixative fasteners of thermal insulation layer. Comment: - There was used the new term “building height”. - Protection of evacuated people against the dripping and flaking particular components near to escape route. From 1st June 2006 by the change number 8 STN 73 0802 was again changed article 117 and was supplemented by new article with number 117a. 117. The fire strips, which are part of external walls, have to be with materials with reaction to fire class A, without fire open or partly open fire areas. They must have fire resistance according to higher fire safety degree of adjacent fire compartment according to Table 9, article 3 and any construction with combustible materials must not to cross them. There is possible to add constructions of ETICS according article 117a to fire strips. 117a. The building with “Fire Height”. - The fire height of building to 22,5 m.

255


There is possible to use thermal insulation with reaction to fire class E in ETICS and the ETICS must have reaction to fire class B-s1, d0 (according STN EN 13501-1), or can be used thermal insulation with degree of flammability A or B (according STN 73 0861 or STN 73 0862). - The fire height above 22,5 m. There is possible to use to height 22,5 m thermal insulation with reaction to fire class E, or can be used thermal insulation flammability degree A or B (according STN 73 0861 or STN 73 0862) in ETICS and the ETICS must have reaction to fire class B-s1, d0 (according STN EN 13501-1), For the rest of building must be used thermal insulation with reaction to fire class A2s1, d0 (according STN EN 1350-1) or thermal insulation with flammability degree A or B (according STN 73 0861 or STN 73 0862) and ETICS has to have reaction to fire class A2-s1,d0. Constructions of ETICS are not taking into account when dealing with fire safety of building. Comment: There was used the new term “fire height of building” There wasn´t included criterion to flame spread index is? There was not included criterion to fainting and dropping of parts of CTIS above the entrances. The last sentence allows not take into account the ETICS when dealing with fire safety of building. From 1st July 2010 was issued a consolidated STN 73 0802 and original articles 117 and 117a were renumbered and changed as follows: 6.2.4.10 The Fire strips are part of external walls and must be with materials reaction to fire class A, without fire open or partly open fire areas. They must have fire resistance according to higher fire safety degree of adjacent fire compartment according to Table 12, article 3 and any construction with combustible materials must not to cross them. There is possible to add constructions of ETHICS to fire strips according article 6.2.4.11 as follows. 6.2.4.11. In building with “Fire height”. - The fire height of building to 22,5 m.

Comment: Return to requirement of the original STN 73 0802 before the end of 2002. Partly conclusion: 1. There were used different terms of building height. 2. Still used flammability degree in ETICS. 3. Absence of important criterions such as flame spread index is, criterion to fainting and dropping of parts of ETICS. 4. Constructions of ETICS are not taking into account dealing with the fire safety of building. 5. There are not taking into account thickness of product or the materials of ETICS. 6. There are not taking into account stopping of fire spread on the surface of combustible ETICS, or between original surface and ETICS. The Decree of Ministry of the Interior of the Slovak Republic No. 94/2004 Coll. of 12 February 2004 stipulating technical requirements on fire safety during erection and use of structures § 98 (1) During modifying a structure or during alternation of use of areas therof25, fie safety of this structure as a whole or its part shall not be reduced, as well as safety of persons in it, and also an intervention of firefighters shall not be obstructed. (2) Modifications of structures regarding fire safety are designed according to this Decree. In case of structures for which fire safety was designed and provided till the 30th September 2000,, including structures for which the project documentation have been made according to § 101, modifications od structures regarding fire safety can be designed according to technical standard 25) under conditions listed in § 8 and 9. 25)

STN 73 0834 STN 730834 Fire safety of building. Changes to building

§104 This Decree shall enter into force on 1 March 2004.

There is possible to use thermal insulation with reaction to fire class E in the ETICS and the ETICS have to has reaction to fire class B-s1, d0 (according STN EN 13501-1), or can be used thermal insulation with flammability degree A or B (according STN 73 0861 or STN 73 0862).

The Decree of the Ministry of the Interior of the Slovak Republic No. 94/2004 Coll. stipulating technical requirements on fire safety during erection and use of structures in wording of the Decree of the Ministry of the Interior of the Slovak Republic No. 307/2007 Coll.

- The fire height above 22,5 m.

52. Note under the line to reference 25 reads as follows:

There is possible to use a termal insulation with reaction to fire class A or B (according STN 73 0861 or STN 73 0862) in ETICS and the ETICS must have reaction to fire class B-s1, d0 (according STN EN 13501-1), The rest of building must be used thermal insulation with reaction to fire class A2-s1, d0 (according STN EN 1350-1) or thermal insulation with flammability degree A or B (according STN 73 0861 or STN 73 0862) and ETICS must have reaction to fire class A2-s1,d0.

25) For example STN 730834 Fire safety of building. Changes to building; STN 73 0802 Fire safety of building. Non-productions building STN 73 0804 Fire safety of building. Production buildings

Constructions of ETICS are not taking into account when dealing with fire safety of building.

Conclusion

From 1st December 2011 was issued a correction of consolidated STN 73 0802 and article 6.2.4.10 was added the article as follows: Away from fire strips and provisions mentioned in article 6.2.4.8 and 6.2.4.9 can be dropped if: a) at least one side of fire wall or fire ceiling is a space without fire risk according to article 4.7.1 and 5.2.2, wide at least 150 cm, or b) the fire strips between the fire compartment in the building with height of h ≤ 9,0 m (except the fire strip between the buildings). Ostrava 3. - 4. září 2014

Art. II This Decree shall enter into force on 15 August 2012.

Essential requirement: During modifying of structure or during alternation of use of building areas 25, fire safety of this structure as a whole or its part shall not be reduced as well as safety of persons in it, and also an intervention of firefighters shall not be obstructed. From 15th August 2012 binding regulation specifies two procedures: - Proposal under that legal regulation are maintaining fire strips and fire danger zone. - The possible proposal according are to consolidation standards STN 73 0802, STN 73 0834 or STN 73 0804. 256


References [1]

STN 73 0802 Fire safety of building. Non-productions building.

[2]

The Decree of the Ministry of the Interior of the Slovak Republic No. 94/2004 Coll. stipulating technical requirements on fire safety during erection and use of structures in wording of the Decree of the Ministry of the Interior of the Slovak Republic No. 307/2007 Coll.


257


Aplikácia vyhodnocovacích programov pri úniku chemických nebezpečných látok v SR Application Programs for the Evaluation of Chemical Leakage of Hazardous Substances in Slovak Republic Ing. Michal Orinčák, PhD. Žilinská univerzita v Žilině, Fakulta špeciálneho inžinierstva Ul. 1. mája, 010 26 Žilina, Slovenská republika [email protected] Abstrakt Príspevok rieši problematiku praktickej aplikácie hodnotiaceho programu určeného pre vyhodnotenie úniku chemických nebezpečných látok podľa vyhlášky MVSR č. 533/2006 Z. z. o podrobnostiach o ochrane obyvateľstva pred účinkami nebezpečných látok v znení vyhlášky MV SR č. 445/2007 Z. z. a vyhlášky MV SR č. 160/2012 Z. z. V jednotlivých kapitolách je uvedený stručný popis a využitie vybratých programov, ich hlavné klady a nedostatky. Zároveň sú tu uvedené aj možné problémy pri ich aplikácii s návrhmi na ich riešenie. Kľúčové slová Simulačný program, Terex, Aloha, nebezpečná látka, únik nebezpečnej látky. Abstract This article resolves problem of practical applications with evaluation program destined for evaluation emission of chemical dangerous substances by notice MV SR no. 533/2006 Z. z. about specialities about protection of tenantry for effects of dangerous substances as amended by notice MV SR no. 445/2007 Z. z. and notice MV SR no. 160/2012 Z. z. In single chaps is introduced short characteristic and utilization of chosen programs, their general positives and limitations. Together here are introduced too possible problems by their application with proposals on their solution. Keywords Evaluation program, Terex, Aloha, dangerous substance, emission of dangerous substance. Úvod Pod pojmom nebezpečné látky podľa vyhlášky MV SR č. 533/2006 Z. z. o podrobnostiach o ochrane obyvateľstva pred účinkami nebezpečných látok v znení neskorších predpisov rozumieme chemické nebezpečné látky, rádioaktívne nebezpečné látky a biologické nebezpečné látky. Zároveň podľa Zákona NR SR č. 42/1994 Z. z. o civilnej ochrane obyvateľstva v znení neskorších predpisov je nebezpečná látka definovaná ako prírodná alebo syntetická látka, ktorá svojimi chemickými, fyzikálnymi, toxikologickými alebo biologickými vlastnosťami samostatne alebo v kombinácii môže spôsobiť ohrozenie života, zdravia alebo majetku. Ohrozenie je obdobie, počas ktorého sa predpokladá nebezpečenstvo vzniku alebo rozšírenia následkov mimoriadnej udalosti a nastáva okrem iného aj počas úniku nebezpečnej látky do okolitého prostredia [1]. Pod pojmom rozsah ohrozenia rozumieme informácie a údaje o druhu ohrozujúcej mimoriadnej udalosti spojenej s únikom nebezpečnej látky, oblasti ohrozenia, charakteristikách nebezpečných látok, ich nepriaznivých účinkoch na život a zdravie, časových faktoroch ohrozenia a následkoch mimoriadnej udalosti spojenej s únikom nebezpečnej látky na


životnom prostredí. Oblasťou ohrozenia rozumieme ohrozené územie, v ktorom pri mimoriadnej udalosti spojenej s únikom nebezpečnej látky môže byť ohrozený život, zdravie alebo majetok [2]. Samotný únik nebezpečnej látky môžeme definovať ako nekontrolovateľné šírenie nebezpečnej látky do okolia, ktoré vzniklo uvoľnením sa takejto látky haváriou, poruchou alebo narušením technológie, poškodením skladovacieho, prepravného alebo iného obalu, teroristickým útokom alebo iným zámerným alebo náhodným použitím, resp. rozšírením prenosného ochorenia [2]. V rámci základného členenia mimoriadnej udalosti na živelné pohromy, havárie, katastrofy a teroristický útok môžeme úniky nebezpečných látok vo väčšine prípadoch na území SR zaradiť do kategórie havárie. Nevylučuje sa však ani možnosť ich zneužitia v rámci teroristického útoku. V prípade havárie jadrového zariadenia spojeného s masívnym únikom rádioaktívnych látok sa táto udalosť môže klasifikovať až ako katastrofa. Pre potreby vyhodnotenia tohto ohrozenia a určenia oblasti ohrozenia po vzniku mimoriadnej udalosti spojenej s únikom chemickej nebezpečnej látky sa akceptuje použitie hodnotiaceho programu. Túto dôležitú skutočnosť potvrdzuje aj vyhláška MV SR č. 533/2006 Z. z. o podrobnostiach o ochrane obyvateľstva pred účinkami nebezpečných látok v znení vyhlášky MV SR č. 445/2007 Z. z. a vyhlášky MV SR č. 160/2012 Z. z., pričom v jej prílohe sú uvedené aj konkrétne parametre, ktoré daný hodnotiaci program musí spĺňať. Je možné využiť pri vyhodnocovaní ohrozenia územia únikom chemickej nebezpečnej látky počítačové programy, databázové aplikácie a geografické informačné systémy, ktoré značne uľahčujú spracovanie plánu ochrany obyvateľstva a analýzy územia. Charakteristika vyhodnocovacích programov určených pre vyhodnotenie úniku chemickej nebezpečnej látky Základnou úlohou vyhodnocovacích programov je prostredníctvom stanovených modelov vyhodnotiť priebeh konkrétnej udalosti a vytvoriť prognózy možného vývoja vzniknutej situácie. Výsledkom vyhodnocovacieho programu je určenie rozsahu negatívneho pôsobenia (napr. toxická koncentrácia, tlaková vlna, požiar a pod.) nebezpečnej látky v priestore s ohľadom na vonkajšie a vnútorné faktory limitujúce jej šírenie. Programy, ktoré sa dajú využiť pri riešení úniku chemickej nebezpečnej látky do prostredia, môžeme zjednodušene rozdeliť nasledovne: - hodnotiace programy, ktoré nie sú zamerané len na konkrétny typ udalosti a sú podporené vhodnými mapovými podkladmi program Terex, - hodnotiace programy, ktoré sú zamerané len na jeden typ udalosti avšak s viacerými možnými kombináciami vzniku a priebehu, ktoré sú podporené vhodným mapovým podkladom - program Aloha, - ostatné podporné databázové programy, ktoré však nedokážu vyhodnotiť vzniknutú udalosť, ale slúžia ako databáza dôležitých údajov a informácií pre vyhodnocovacie programy - program ERICards, Nebezpečné látky, Nebel. Hodnotiaci program, ktorý sa použije na modelovanie vyhodnotenia oblasti ohrozenia pri úniku chemických nebezpečných látok musí spĺňať nasledovné parametre [2]:

258


1) Parametre na výpočet vzdialeností:

- operatívne použitie jednotkami IZS pri zásahu,

a) výstup v prehľadnej textovej podobe a v grafickej podobe minimálne v rozmere 2D,

- pre rýchle určenie rozsahu ohrozenia a realizáciu následných opatrení ochrany obyvateľstva.

b) dĺžka a šírka stopy účinkov plynného mraku, výparov, aerosólu a pod.,

Predpoveď dopadov a následkov je založená na konzervatívnej prognóze. V praxi to znamená, že výsledky zodpovedajú takým podmienkam, pri ktorých dôjde k maximálnym možným dopadom a následkom na okolie - tzv. najhorší variant.

c) riešenie pre jednorazové aj kontinuálne úniky minimálne počas 60 minút. 2) Vstupné parametre: a) množstvo uniknutej chemickej nebezpečnej látky v kg, l alebo m3, prípadne ich násobkoch, b) rýchlosť vetra v m/s alebo km/h, c) smer vetra v uhlových stupňoch, d) vertikálna stabilita ovzdušia (minimálne inverzia, izotermia, konvekcia), e) teplota ovzdušia v stupňoch Celzia, f) výška merania meteorologických parametrov v metroch nad terénom, g) charakter zástavby územia (mesto, obec, les, rovný terén), h) charakter počasia (oblačnosť, dážď, sneženie), i) technologické podmienky úniku a charakter hodnoteného zariadenia, z ktorého chemická nebezpečná látka uniká; ak sa zdroj nachádza v budove koeficient prestupu do voľného ovzdušia alebo koeficient zoslabenia budovy v percentách (alebo 100 = hodnota 1). 3) Výstupné parametre: a) hranica oblasti ohrozenia a limity pre danú koncentračnú izočiaru koncentrácie v ppm alebo mg/m3: 1. hodnota okamžitého nebezpečenstva pre život a zdravie nechránených osôb, 2. najvyšší prípustný expozičný limit hraničný, 3. najvyšší prípustný expozičný limit priemerný, 4. prípadne senzorická hodnota, t. j. zistiteľná koncentrácia čuchovými orgánmi, b) výpočet oblasti ohrozenia v prípade chemických látok, ktoré majú výbušné vlastnosti podľa: 1. koncentračnej hodnoty dolnej medze výbušnosti, 2. koncentračnej hodnoty hornej medze výbušnosti, 3. hodnoty tlakovej vlny na okolie v kPa, 4. prípadne oblasti účinkov a následkov výbuchu. 4) Všeobecné parametre: a) výpočet koncentrácie v ľubovoľnom priestore stopy mraku, najmä so zreteľom na dôležité objekty v priestore, napr. školy, nemocnice, štátne inštitúcie a pod.,

Obr. 1 Vyhodnotenie masívneho úniku propán-butánu so zahorením [Zdroj: Terex, 2013] Program je vhodné použiť aj pri vytváraní analýzy rizík pri plánovaní. Zároveň poskytuje výsledky i pri nedostatku presných vstupných údajov. Program Terex sa skladá z piatich tzv. pracovných modulov [3]: a) modul Sprievodca, b) modul Nebezpečné látky, c) modul Havarijné udalosti, d) modul Havarijné modely,

b) výpočet odhadu koncentrácie v ovzduší a v budove,

e) modul Mapa.

c) výpočet odhadu celkovej získanej dávky (odhad množstva prijatej látky vdýchnutím za stanovený čas),

Modul Sprievodca predstavuje postupný pomocný výber modelu. Tento modul obsahuje navyše výber havarovaného zariadenia. Vďaka tomuto výberu ponúka užívateľovi možnosť prednastavených parametrov výpočtu. Tieto parametre je možné pozmeniť [3].

d) použitie jednotiek podľa sústavy SI. Ak sa použije niektorý z programov určený na vyhodnotenie úniku chemickej NL do prostredia je potrebné skontrolovať, či tieto parametre stanovené vyhláškou v dostatočnej miere spĺňa. Popis a použitie vyhodnocovacieho programu Terex Program Terex je nástroj pre rýchle určovanie prognózy dopadov a následkov pôsobenia nebezpečných látok (ďalej len NL) alebo výbušných systémov, najmä pri ich teroristickom zneužití. Model je vytvorený ako počítačový program s nadväznosťou na geografický informační systém pre priame zobrazenie výsledkov na mapách. Terex je určený hlavne pre [3]:


Modul Nebezpečné látky predstavuje postupný výber modelu s prioritným výberom nebezpečnej látky. Zároveň slúži ako databáza chemických nebezpečných látok [3]. Modul Havarijné udalosti predstavuje databázu už skôr užívateľom vytvorených a uložených modelov havarijných udalostí [3]. Modul Havarijné modely predstavuje postupný výber modelu s prioritným výberom havarijného modelu. Tento modul obsahuje vo svojej ponuke model Výbušniny [3]. 259


Modul Mapa slúži na priame vyvolanie mapového modulu a umožňuje zakresliť jednotlivé oblasti ohrozenia do mapového podkladu [3]. Popis a použitie vyhodnocovacieho programu ALOHA 5.4.4 Program ALOHA 5.4.4 slúži na vyhodnotenie úniku nebezpečnej látky a zároveň umožňuje zvoliť lokáciu, typ budovy a atmosférické podmienky. Na základe určenia rozmerov cisterny určí výšku naplnenia cisterny a taktiež dokáže vykonať vyhodnotenie stopy mraku [4]. Tento program je možné použiť buď ako samostatnú jednotku pre rýchle vyhodnotenie úniku chemických nebezpečných látok, alebo ho použiť v rámci analytického programového balíka určeného pre komplexné vyhodnotenie úniku nebezpečných látok. V tomto prípade program ALOHA slúži ako simulačný program úniku NL, program CAMEOchemical slúži ako databáza nebezpečných látok, z ktorých program Aloha získava potrebné údaje o NL. Nakoniec program MARPLOT umožňuje zákres úniku NL do mapového podkladu. Celý tento programový balík môže pracovať pod aplikáciou CAMEOfm alebo ako samostatné programy.

- databáza chemických NL v programe CAMEOchemical, - zákres úniku NL do mapového podkladu v programe MARPLOT. b) Doplňujúce aplikácie: - aplikácia Failities (zariadenia)a Chemicals in Inventory (stav chemických zásob), - aplikácia Contacts (kontakty) a Incidents (udalosti), - aplikácie Special Locations (špeciálne miesta), Routes (trasy), Resources (zdroje) a Screening and Scenarios (preverovanie a scenáre). Tieto doplňujúce aplikácie slúžia len ako jednoduché databázy údajov o zariadeniach, chemických zásobách, udalostiach, kontaktoch a pod. Program CAMEOchemical je obsiahla databáza chemických NL používaných v priemysle. Umožňuje vyhľadanie NL podľa názvu, CAS čísla alebo UN kódu. Zároveň obsahuje aj možnosť vytvorenia vlastného zoznamu chemických látok a možnosť porovnania reaktivity hľadanej látky [6].

Obr. 3 Databáza chemických NL CAMEOchemical a mapový podklad MARPLOT [Zdroj: CAMEOchemical, MARPLOT, 2013]

Obr. 2 Vyhodnotenie úniku methylmethakrylátu pre AEGL (akútna hraničná hodnota) [Zdroj: ALOHA, 2013] Aplikácia CAMEOfm je tzv. obslužné menu slúžiace pre komfortné ovládanie vyššie spomenutých programov a doplňujúcich aplikácií. Pozostáva z nasledujúcich častí [5, 6]: a) Hlavné programové jednotky: - simulácia úniku NL a jeho vyhodnotenie programom ALOHA,


Program MARPLOT slúži k rýchlemu zákresu úniku chemickej NL do mapového podkladu (satelitný snímok, topografická mapa, mapa cestnej siete). Žiaľ, po inštalácii programu sú k dispozícii len mapy územia USA a samotný pohyb po zvolenom mapovom podklade je pomalší a vykonávané akcie majú dlhšiu časovú odozvu (napr. Windows 7). Obsahuje aj lištu kreslenia pre detailnejšie zakreslenie úniku NL [7]. Aplikácia uvedených programov v praxi pri vyhodnotení úniku chemickej nebezpečnej látky Pre názornú ukážku použitia simulačných programov v praxi je v tomto príspevku uvedená modelová situácia úniku methylmethakrylátu ako chemickej nebezpečnej látky, ktorá unikla do prostredia z automobilovej cisterny pri dopravnej nehode na cestnej komunikácii Žilina - Vrútky. Táto modelová situácia poslúžila aj ako jeden zo scenárov pre zámer cvičenia IZS v Žilinskom kraji 260


organizovaný Obvodným úradom Žilina. Základné vstupné údaje a meteorologické podmienky pre vyhodnotenie úniku v programe Aloha a Terex sú uvedené na nasledujúcom obr. 4.

musíme túto hodnotu buď odhadnúť, alebo určiť experimentom. Na nasledujúcich obr. 5 a 6 sú uvedené parametre potrebné pre vyhodnotenie úniku NL (methylmethakrylátu) a tiež zóny ohrozenia pre hraničnú koncentráciu toxickej látky vo vzduchu IDLH = 1000 ppm (30 min.) Aloha a IDLH = 0,0168 kg.m-3 Terex.

Obr. 4 Vstupné údaje a meteorologické podmienky v programe Aloha a Terex [Zdroj: ALOHA, Terex, 2013]

Obr. 5 Parametre úniku NL a zóna ohrozenia pre IDLH = 1000 ppm v programe Aloha (odparenie z kaluže a priamy únik) [Zdroj: ALOHA, 2013]

Okrem týchto základných vstupných údajov je potrebné si určiť taktiež charakter a príčiny úniku chemickej NL, ktorú budeme vyhodnocovať. Tejto časti je potrebné venovať zvýšenú pozornosť najmä kvôli určitým odlišnostiam u oboch programoch. V programe Aloha položka SETUP/SOURCE (zdroj, príčina) je potrebné zadať parametre úniku NL. Je tu na výber viacero možností úniku NL, či už priamy únik NL, odparovanie NL z kaluže alebo únik NL z nádrže (zásobníka). Taktiež je tam možnosť úniku NL z potrubia. Pri zadávaní jednotlivých hodnôt je potrebné skontrolovať v akých jednotkách sa hodnoty zadávajú, keďže na výber sú ako anglické tak aj metrické jednotky. V prípade látky methylmethakrylát sme zvolili priamy únik NL, ktorý je pre vyhodnotenie tohto scenáru vhodný. Jednotlivé hodnoty sa dajú zistiť z prepravných údajov prepravcu, ktorý danú NL prepravuje a sú uvedené na obr. 4. Pre porovnanie výsledkov s programom Terex sme zvoli aj možnosť odparenia NL z kaluže. V programe Terex u látky methylmethakrylát je situácia zložitejšia. Program dáva užívateľovi na výber z dvoch možných scenárov úniku NL a to PLUME (pomalý odpar kvapaliny z kaluže do oblaku) alebo POOL FIRE (horenie kaluže kvapaliny alebo vriacej kvapaliny). Keďže iná možnosť (priamy únik) nie je dostupná je vybratá možnosť PLUME (pomalý odpar kvapaliny z kaluže do oblaku). Tu však nastáva problém so získaním hodnoty Plocha kaluže kvapaliny. V prípade operatívneho vyhodnotenia, kedy je možné na mieste určiť plochu kaluže NL po jej úniku problém nevzniká. Ak chceme vyhodnotiť nami vytvorené scenáre úniku NL (napr. pre potreby plánu ochrany obyvateľstva) Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 6 Parametre úniku NL a zóna ohrozenia pre IDLH v programe Terex (PLUME) [Zdroj: Terex, 2013] Výsledok vyhodnotenia úniku NL je pri oboch programoch stanovenie zón ohrozenia (polomer od epicentra) pre vopred určené toxické koncentrácie. V tomto prípade je to hraničná koncentrácia toxickej látky vo vzduchu IDLH. Hodnota zóny ohrozenia pre IDLH pri odparení methylmethakrylátu z kaluže u Alohy je 25 m pri IDLH = 1000 ppm a u Terexu je doporučená zóna evakuácie 19 m (pri výbuchu) a 7 m pri toxickom účinku NL s IDLH = 0,0168 kg.m-3. Avšak pri porovnávaní týchto hodnôt musíme brať do úvahy, že hodnota doporučenej evakuácie (odsun osôb) je operatívna hodnota určená ako bezpečná vzdialenosť, pri ktorej počas zásahu záchranárov nehrozí civilistom nebezpečenstvo. U priameho 261


úniku NL methylmethakrylátu je zóna ohrozenia pri IDLH = 1000 ppm v programe Aloha 33 m. Program Terex túto možnosť úniku neponúka, aj keď tento scenár úniku NL sa často používa pri vytváraní plánov ochrany obyvateľstva a analýz územia. V prípade plánovania ochrany obyvateľstva a vyhotovenia zákresu do mapy sú tieto vzdialenosti malé a v prípade Alohy nie je možné zónu ohrozenia zakresliť do diagramu a následne do mapy. Ak by sa zákres zóny ohrozenia mal v praxi zrealizovať, tak by bolo potrebné použiť na miesto mapy plán s mierkou 1:100 až max. 1:500. V prípade Terexu je možné cez modul mapa zrealizovať zákres zón, čo je výhoda oproti Alohe. Graf vyhodnotenia pomalého odparu kvapaliny (methylmethakrylátu) z kaluže do oblaku úniku a zákres zón pre IDLH v programe Terex je uvedený na nasledujúcom obr. 7.

Obr. 8 Vyhodnotenie úniku NL a zákres zón ohrozenia pre AEGL v programe Aloha (odparenie z kaluže) [Zdroj: Aloha, 2013] V tomto prípade pre hodnoty AEGL (akútna hraničná hodnota) sú polomery pre zóny ohrozenia nasledovné: a) pre odparenie methylmethakrylátu z kaluže do prostredia: AEGL 3 (570 ppm pre 60 min.) = 36 m, AEGL 2 (120 ppm pre 60 min.) = 98 m, AEGL 1 (17 ppm pre 60 min.) = 358 m, b) pre priamy únik methylmethakrylátu do prostredia: AEGL 3 (570 ppm pre 60 min.) = 45 m, AEGL 2 (120 ppm pre 60 min.) = 111 m, AEGL 1 (17 ppm pre 60 min.) = 399 m.

Obr. 7 Graf vyhodnotenia úniku NL a zákres zón pre IDLH v programe Terex (PLUME) [Zdroj: Terex, 2013] Ako bolo spomenuté, v programe Aloha zónu ohrozenia pre IDLH = 1000 ppm (methylmethakrylát) nie je možné správne zakresliť do diagramu, pretože sa jedná o krátku vzdialenosť a rozptylové predpovede sú na takéto krátke vzdialenosti málo spoľahlivé. Vytvorenie zákresu zón v diagrame je možné až pre hodnotu AEGL (akútna hraničná hodnota) a to ako pri priamom úniku, tak aj pri odparení NL z kaluže do prostredia. Parametre potrebné pre vyhodnotenie úniku NL (methylmethakrylátu) a tiež zóny ohrozenia pre hodnotu AEGL (akútna hraničná hodnota) sú uvedené na obr. 8 a 9.


Vypočítané hodnoty AEGL sú zoradené tak, že najväčšia koncentrácia je označená ako AEGL 3 a má najmenšiu vzdialenosť od zdroja úniku NL. Hodnota označená ako AEGL 1 má najmenšiu koncentráciu NL a je najďalej od zdroja úniku NL. Z toho vyplýva, že s narastajúcou vzdialenosťou klesá aj koncentrácia NL v prostredí. Čím bližšie sme pri zdroji úniku tým väčšia je koncentrácia NL v okolí zdroja úniku. Samotný zákres jednotlivých zón ohrozenia do mapy alebo plánu však musí byť vykonaný v súlade s vyhláškou MV SR č. 160/2012 Z. z., ktorá presne stanovuje parametre pre grafický zákres. Je dôležité pripomenúť, že pri zakresľovaní jednotlivých zón ohrozenia do mapy alebo plánu je potrebné brať do úvahy aj charakter terénu, prevýšenie, teréne prekážky a pod., čo tieto programy pri vyhodnocovaní neberú do úvahy.

262


- program Aloha je vhodné použiť pre plánovanie ochrany obyvateľstva a analýzy územia, - pri operatívnom riešení úniku NL je vhodné použiť na rýchle vyhodnotenie situácie program Terex, - pri použití programu Aloha nezabudnúť na kontrolu nastavenia jednotiek (prednastavené sú anglické jednotky), - program Aloha má na výber širokú škálu rôznych scenárov úniku s rôznymi variantmi nastavenia podmienok a preto nastavenie jednotlivých parametrov vyžaduje dobré znalosti a skúsenosti s vyhodnocovaním NL, - program Terex má k dispozícii menej variant úniku NL, jednoduchšie nastavenie parametrov a má tzv. modul Sprievodca, ktorý krok za krokom vedie užívateľa k výsledku vyhodnotenia, pričom užívateľovi stačia základné znalosti z chémie a fyziky, - pri porovnávaní výsledných hodnôt získaných z obidvoch programov je nutné zjednotiť hodnoty koncentrácie pre IDLH a snažiť sa aby vstupné parametre boli rovnaké, - zistené rozdiely medzi hodnotami oboch programov plynú najmä z iných hodnôt pre koncentračný limit IDLH pre danú NL a zároveň aj odlišným množstvom parametrov zadávaných do obidvoch vybratých scenárov, - pri zakresľovaní zón ohrozenia nezabudnúť pri Alohe na správny prepočet vzdialenosti z diagramu do zvolenej mapy alebo plánu podľa jej mierky, - ak je to možné, pri programe Terex si pri zákrese do mapy vybrať kvôli prehľadnosti a ľahšiemu vytvoreniu zákresu on-line mapu, - skontrolovať orientáciu výseku v zákrese podľa určeného smeru vetra, terénne podmienky, prekážky a pod.

Obr. 9 Vyhodnotenie úniku NL a zákres zón ohrozenia pre AEGL v programe Aloha (priami únik) [Zdroj: Aloha, 2013] Záver Pri vyhodnocovaní úniku NL prostredníctvom programu je nutné si ešte pred ich použitím ujasniť o akú chemickú látku ide. Zistiť jej fyzikálnochemické vlastnosti, aké dostupné informácie máme k dispozícii o priebehu jej úniku, stanoviť si koncentračné limity pre zóny ohrozenia, zistiť všetky dostupné informácie o mieste úniku (terénny reliéf, jeho členitosť, prevýšenie, hustota zástavby, lesnatosť územia, klimatické podmienky, meteorologickú situáciu) a pod. Členitosť terénu, prevýšenie, hustota zástavby a lesnatosť územia nám ovplyvňuje samotnú hĺbku pásiem ohrozenia nasledovne [5]: - prevýšenie zmenšuje hĺbku šírenia a to u látok ľahších ako vzduch sa berie do úvahy prevýšenie terénu do 100 m, u látok ťažších ako vzduch uvažujeme o prevýšení terénu do 50 m1, - každý 1 km lesa alebo osady v smere šírenia sa zamoreného oblaku zodpovedá 3,5 km rovného nepokrytého terénu, - pri určovaní hĺbky pásma ohrozenia v členitom teréne pokrytom lesnými masívmi berieme do úvahy ako prvé hĺbku lesa a až potom prevýšenie2. Čím viac týchto informácií máme k dispozícii, tým jednoduchší bude výber vhodného programu na samotné vyhodnotenie úniku. Na základe praktických skúseností s obidvoma softvérmi môžeme uviesť základné odporúčania pre ich použitie v praxi: 1

2

Pre tento prípad sa prevýšenie počíta od roviny, ktorá prechádza cez najnižšiu výšku v priestore úniku nebezpečnej látky. Od stanovenej hodnoty hĺbky pásma ohrozenia postupne odpočítavame hodnoty vplyvu osád, lesných masívov a členitosti terénu.


Použitie týchto programov pri vyhodnocovaní únikov NL má svoje opodstatnenie najmä v uľahčení a zrýchlení výpočtu hodnôt jednotlivých zón ohrozenia, čo výrazne zjednodušuje aj samotnú realizáciu zákresu do mapy. Týmto spôsobom môžeme vytvoriť viacero možných variant vývoju úniku NL, čo môžeme oceniť pri plánovaní ochranných opatrení pre obyvateľstvo dotknutého územia. Avšak správnosť takto získaných výsledkov stále závisí od užívateľa programu a jeho schopnosti získať potrebné údaje a správne ich zadať do vybratého scenára úniku NL. Použitá literatúra [1]

Zákon NR SR č. 42/1994 Z. z. o civilnej ochrane obyvateľstva v znení neskorších predpisov (úplné znenie - zákon č. 444/2006 Z. z. o civilnej ochrane obyvateľstva).

[2]

Vyhláška MV SR č. 533/2006 Z. z. o podrobnostiach o ochrane obyvateľstva pred účinkami nebezpečných látok v znení vyhlášky MV SR č. 445/2007 Z. z. a vyhlášky MV SR č. 160/2012 Z. z.

[3]

Vrátný, M.; Hejlová, D.: Program TerEx - uživatelský manuál, T-SOFT, Praha, 2007.

[4]

Šovčíková, Ľ.; Orinčák, M.: Ako pracovať s programom ALOHA 5.4.1 - učebná pomôcka, Inštitucionálny projekt, FŠI - KPI, Žilina, 2008.

[5]

Janásek, D.: Vyhodnocovanie výronov nebezpečných škodlivín - učebná pomôcka, FŠI - KPI, Žilina, 2005.

[6]

Dostupné na: http://www.epa.gov/osweroe1/content/cameo/ aloha.htm. (2.9.2013).

[7]

Dostupné na: http://www.epa.gov/osweroe1/content/cameo/ index.htm. (2.9.2013).

[8]

Dostupné na: http://www.epa.gov/osweroe1/content/cameo/ marplot.htm. (2.9.2013).

[9]

Dostupné na: http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0426.html. (17.9.2013).

263


Model hodnotenia ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení Model for Evaluation of Fire Protection Measures Economic Eficiency Ing. Jaroslava Panáková doc. Ing. Jozef Klučka, PhD. Ing. Vladimír Mózer, PhD. Žilinská Univerzita v Žiline, Fakulta špeciálneho inžinierstva Ul. 1. mája, 010 26 Žilina, Slovenská republika [email protected], [email protected] [email protected] Abstrakt Ekonomická efektívnosť prostriedkov vynakladaných na stavebné projekty je kľúčovou požiadavkou pri realizácii stavieb. V článku je prezentovaný vedecko-výskumný projekt, ktorého úlohou je skvalitniť a zjednodušiť hodnotenie ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení prostredníctvom aplikovateľného modelu. Už počas prípravy stavebného projektu a jeho realizácie bude možné prostredníctvom vytvoreného modelu hodnotiť jednotlivé systémy a opatrenia protipožiarnej ochrany a rozhodovať o ich implementácií. Pri implementácií protipožiarnych opatrení sa dosiahne adekvátna úroveň ochrany života a majetku pri optimálnych nákladoch a model tak bude prispievať k zvyšovaniu úrovne protipožiarnej bezpečnosti a zlepšovaniu využívania potrebných finančných prostriedkov. Kľúčové slová Protipožiarna bezpečnosť, protipožiarne opatrenia, ekonomická efektívnosť, model.

So zámerom riešenia danej problematiky vznikol projekt APVV0727-12 s názvom „Model hodnotenia ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení“, ktorý by slúžil na podporu rozhodovania pri implementácií protipožiarnych opatrení. Vedeckovýskumný projekt sa začal riešiť v novembri v roku 2013 a jeho ukončenie je naplánované na september v roku 2016. Riešiteľský kolektív pozostáva z členov katedry Krízového manažmentu a z katedry Požiarneho inžinierstva, Fakulty špeciálneho inžinierstva, Žilinskej univerzity v Žiline. Riešiteľský kolektív zo Žilinskej univerzity v Žiline spolupracuje s odborníkmi medzi ktorých patrí: - štátna správa (Prezídium Hasičského a záchranného zboru), - domáca odborná prax (konzultačné a projekčné firmy venujúce sa odbornej činnosti v oblasti projektového manažérstva, protipožiarnej ochrany, poisťovníctva a stavebnej činnosti), - zahraničná odborná prax (špecializované spoločnosti zaoberajúce sa problematikou protipožiarnej ochrany, požiarneho inžinierstva, ochrany majetku a business continuity planning). Spolupráca so spomínanými odborníkmi zabezpečí čo najlepšiu previazanosť projektu s praxou a vysokej aplikačnej úrovne jeho výstupov. Odborníci z praxe reprezentujú zároveň aj cieľové skupiny užívateľov. Aby sa zabezpečila čo najširšia apikovateľnosť výsledkov pre všetkých užívateľov, uvažuje sa v rámci výstupov projektu s dvoma úrovňami komplexnosti modelu (obr. 1).

Abstract The economic efficiency of the funds spent on construction projects is a key requirement during the construction of buildings. There are presented of the main objective of the project which are to simplify and improve the quality of evaluation of fire protection measures economic efficiency, through the use of a practically applicable model in this article. The model will allow evaluating the individual fire safety systems and measures and base decision making during the preparation and realisation phases of a construction project on the model's results. Hence, the model will facilitate achieving an adequate level of life and property protection, at optimum cost, which will directly contribute to an increase of the fire safety level and improved utilization of the finances required. Keywords Fire safety, fire protection measures, economic effieciency, model. Úvod Pred realizáciou stavebných prác stavby je potrebné mať k dispozícií stavebný projekt a finančný rozpočet. Finančný rozpočet je ovplyvnený veľkosťou, účelom stavby a jej požadovaného vybavenia. Výška rozpočtu je zvyčajne primárne obmedzená finančnými možnosťami investora čo sa prejavuje aj pri minimalizácií vynakladaných finančných prostriedkov na protipožiarnu bezpečnosť. Tu nastáva rozpor z pohľadu investora a projektového manažéra.


Model

Praktický model

Analytický model

Obr. 1 Úrovne komplexnosti modelu Praktický tzv. zjednodušený model bude umožňovať vykonávať analýzu miery bezpečnosti a efektívnosti vynakladaných prostriedkov hlavne pre potreby bežnej projekčnej činnosti. V tomto modely budú aj vopred vyfiltrované a kategorizované vstupné údaje. Analytický t.j. detailný model bude umožňovať komplexnú analýzu. Užívateľ bude mať k dispozícií kompletnú sadu vytvorených nástrojov a zozbieraných dát, avšak ich plné využitie bude vyžadovať vyššiu odbornú znalosť problematiky. 1 Model zvyšovania ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení Každá stavba obsahuje v sebe prvky a systémy protipožiarnej bezpečnosti. V Slovenskej republike je to prostredníctvom zákona č. 314/2001 Z. z. o ochrane pred požiarmi [1], vyhlášky Ministerstva vnútra SR č. 94/2004 Z. z. [2], ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na protipožiarnu bezpečnosť pri výstavbe a pri užívaní stavby a súbor technických noriem STN 92 02 01 Požiarna bezpečnosť stavieb [3] a s nimi súvisiacimi legislatívnymi predpismi a technickými normami. Cieľom týchto právnych predpisov a technických noriem je chrániť zdravie a život

264


v prípade požiaru. Zároveň je však treba z pohľadu potenciálnych škôd nutné uvažovať aj s primeranou úrovňou ochrany majetku. A tieto požiadavky nie sú v Slovenskej republike riešené v žiadnom oficiálnom predpise či smernici, ktorá by sa venovala priamo ochrane majetku pred požiarom. Zahraničné smernice a odporúčania, ako napríklad The LPC Design Guide for the Fire Protection of Buildings [4] alebo interné smernice poisťovateľov, len taxatívne predpisujú opatrenia, ktoré majú zabezpečiť adekvátnu úroveň ochrany majetku, beh ohľadu na ich finančné implikácie. Zároveň vnímajú ochranu života a ochranu majetku ako dve individuálne oblasti bez vzájomnej interakcie, v niektorých prípadoch dokonca ako vzájomne sa vylučujúce. Z hľadiska ochrany majetku treba analyzovať, či škody spôsobené požiarom nebudú tak veľké, že by znemožnili ďalšie používanie stavby na jej účel. Aj napriek úspešnej evakuácie bez poškodenia zdravia je možné, že sa obyvatelia nebudú môcť vrátiť do svojich domovov, alebo zamestnanci firmy späť do práce. Tak isto hrozí, že firma aj napriek adekvátnemu poisteniu, ktoré pokryje škody spôsobené požiarom, stratí svoje postavenie na trhu, vzhľadom na dlhodobejšiu neschopnosť obnoviť svoju činnosť po požiari. Z týchto dôvodov vyplýva aj socio-ekonomický rozmer problému ochrany majetku. Uvedená problematika platí bez rozdielu pre všetky typy stavieb a ich súčastí. Určenie optimálnej úrovne protipožiarnej ochrany je ovplyvnené s typom a určením stavby, charakteristikami jej používateľov, rozsahom chránených hodnôt a ich kritickosťou z hľadiska prevádzky. Rovnako je potrebné kvantifikovať riziko vzniku požiaru a rozsah potenciálnych následkov, účinnosť a ekonomickú náročnosť protipožiarnych systémov a zariadení. Súčasťou analýzy musí byť aj predpokladaná doba životnosti stavby. Iba prepojením všetkých týchto faktorov je možné robiť zodpovedné rozhodnutia, ktorých výsledkom budú stavby nielen bezpečné pre ľudí, ale aj prijateľné z pohľadu ochrany majetku a minimalizácie škôd spôsobených požiarom. Z týchto dôvodov je potrebné aplikovať praktický model, ktorý by umožnil stanovenie účelnosti vynaložených prostriedkov vzhľadom na účinnosť systémov požiarnej ochrany a kvantifikáciu dosiahnutej úrovne ochrany života a majetku. Súčasne je nevyhnutné, aby tento model prepájal oblasti ochrany života a majetku, s cieľom multiplicitného využívania protipožiarnych opatrení a z toho vyplývajúcej maximalizácie efektívnosti využitia vynaložených finančných prostriedkov. Analýza ušetrených prostriedkov implementáciou vybraných systémov požiarnej bezpečnosti však často chýba. Uvedený problém nie je špecifický len pre Slovensko. Rovnaké otázky efektívnosti vynakladaných prostriedkov na ochranu života a majetku sú súčasťou návrhu a realizácie stavebných projektov kdekoľvek na svete. Prax doma i v zahraničí poukazuje na negatívny trend, ktorý spočíva v snahe minimalizovať počiatočné investície do protipožiarnej ochrany. Preto je účelné navrhnúť model, ktorý bude možné lokalizovať pre potreby vybranej krajiny pomocou aplikácie lokálnych štatistických, finančných a iných vstupných údajov. Pre komplexné riešenie vedecko-výskumného projektu je nutné: - prepojiť bezpečnostný a ekonomický aspekt; v tomto prípade je dôležité zhodnotiť akú úroveň protipožiarnej bezpečnosti dosiahneme implementáciou vybraných protipožiarnych systémov a zariadení, - definovať spôsoby finančného ohodnotenia jednotlivých prostriedkov a zariadení, týkajúceho sa ich obstarania a údržby, - vykonať kvantifikáciu priamych a nepriamych škôd, respektíve ušetrených hodnôt.


2 Ciele proejktu Riešenie projektu je znázornené na obr. 2. Na splnenie hlavného cieľa projektu bude potrebné naplniť nasledovné čiastkové ciele: 1. analýza súčasného stavu zameraná na legislatívne a normatívne požiadavky, nedostatky dostupných požiarno-ekonomických nástrojov a metód, dostupnosť vstupných údajov, modelu, a ich formátu, na základe vhodnosti a dostupnosti dátovej základne, vychádzajúc z analýzy súčasného stavu, 2. vytvorenie vlastného modelu na hodnotenie ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení, stanovenie súboru vstupných a výstupných parametrov, 3. overenie funkčnosti a aplikovateľnosti modelu v spolupráci s koncovými užívateľmi, reprezentovanými odborníkmi praxe a štátnej správy, 4. zostavenie finálneho modelu a propagácia a distribúcia cieľovým skupinám užívateľov. Model

Praktický model

Analytický model

Analýza súþasného stavu (štatistické dáta, normy, zákony, vyhlášky)

Kategorizácia stavebných objektov a stanovenie požiarneho rizika podĐa kategórie stavby

Vytvorenie modelových požiarnych scenárov v jednotlivých kategóriách stavieb

Kategorizácia a stanovenie úþinnosĢ aktívnych a pasívnych protipožiarnych opatrení

Vytvorenie ekonomických nástrojov na kvantifikáciu priamych, nepriamych škôd a nákladov þi prínosov

Vytvorenie modelu hodnotenia

Modelovanie zvolených scenárov

Výstupy a hodnotenie úrovne protipožiarnej bezpeþnosti a ekonomickej efektívnosti

Obr. 2 Flowchart riešenia projektu Uvedené čiastkové ciele sú rozdelené do siedmych pracovných balíkov ktorými sa zabezpečuje kontinuita a bezproblémové riešenie projektu s ohľadom na časovú postupnosť a previazanosť jednotlivých úloh. Prvý pracovný balík je zameraný na analýzu súčasného stavu a identifikáciu problémových oblastí. Analýza súčasného stavu sa zaoberá analýzou legislatívnych, normatívnych a ďalších požiadaviek upravujúcich požadovanú úroveň protipožiarneho zabezpečenia ochrany života a majetku v Slovenskej republike a v zahraničí. Taktiež sa zaoberá analýzou kompletnosti dostupných domácich štatistických údajov a ich využiteľnosti pre hodnotenie a zvyšovanie efektívnosti vynakladaných prostriedkov na protipožiarnu ochranu v podmienkach Slovenskej republiky.

265


Stanoveniami kritériami kategorizácie jednotlivých požiarno-bezpečnostných a ekonomických nástrojov a vstupov modelu sa zaoberá druhý pracovný balík. V tomto balíku je dôležité správne kategorizovať stavby podľa ich účelu, požiarneho rizika, charakteristiky užívateľov či ekonomického a spoločenského významu. Taktiež kategorizácia protipožiarnych opatrení podľa typu, účinnosti a spoľahlivosti, spôsobu ochrany života a majetku a určenie účinnosti protipožiarnych opatrení. Ďalej je potrebné určiť kritéria kvantifikácie ekonomických nákladov a prínosov jednotlivých protipožiarnych opatrení. Tretí pracovný balík je zameraný pre vytvorenie modelu na hodnotenie ekonomickej efektívnosti protipožiarnych opatrení. V tomto kroku je dôležité vytvoriť databázu vstupných parametrov pre druhy stavieb a typov protipožiarnych systémov a opatrení používaných v týchto stavbách. Hlavné zameranie tohto pracovného balíka je vytvorenie modelových požiarnych scenárov a vytvorenie požiarnej časti modelu. Táto časť požiarneho modelu bude previazaná s ekonomickou časťou modelu, ktorého úlohou je komplexne zhodnotiť ekonomickú efektívnosť prostriedkov vynaložených na protipožiarnu ochranu zvolených budov. Štvrtý pracovný balík má za úlohu overiť funkčnosť modelu, tak aby finalizácia modelu mala čo najširšie uplatnenie. V poradí piaty pracovný balík je zameraný na odporúčania a aplikáciu modelu v praxi. Úlohou tohto balíka je vytvorenie užívateľskej príručky pre užívateľov z praxe v elektronickej forme a príprava výskumnej správy pre štátnu správu Prezídium Hasičského a záchranného zboru. Diseminácia a popularizácia výsledkov projektu je obsiahnutá v šiestom pracovnom balíku. Hlavným zameraním tohto balíka je propagácia modelu a jeho využitie pre projekčné, analytické či vedecko-výskumné účely. Vytvorenie vhodných distribučných kanálov pre softvérovú formu modelu a sprievodnú dokumentáciu.

súbore protipožiarnych opatrení. Tento súbor bude zahŕňať kvantitatívne vyjadrenie úrovne ochrany života a majetku a súčasne aj kvantitatívne zhodnotenie finančných nákladov a prínosov potrebných na jej dosiahnutie. Na základe týchto informácií, sa bude môcť rozhodnúť pre aplikáciu protipožiarnych opatrení. Zároveň bude pri tvorbe modelu kladený dôraz na previazanosť jednotlivých systémov a prvkov protipožiarnej ochrany. Táto previazanosť zabezpečí aby výsledná a požadovaná úroveň bezpečnosti zodpovedala investičným nákladom stavby a prinášala počas doby životnosti úsporu finančných prostriedkov. V rámci komplexného riešenia projektu je zostaviť a overiť databázu údajov a priamo ju prepojiť s modelom a jeho softwarovou implementáciou. Týmto sa výrazne zjednoduší a zrýchli celý postup hodnotenia protipožiarnej bezpečnosti a s ňou spojených finančných nákladov a prínosov. Užívateľ modelu si teda bude môcť porovnať návrhy riešenia protipožiarnej bezpečnosti. Záver Výsledkom riešenia vedecko-výskumného projektu bude model, ktorý umožní vzhľadom na špecifické dáta navrhnúť konkrétne protipožiarne opatrenia. Aplikácia modelu bude efektívna len v tom prípade ak výška nákladov na protipožiarne opatrenia znížia výšku škôd spôsobenú pri požiaroch. V opačnom prípade, ak výška nákladov na protipožiarne opatrenia bude vyššia ako spôsobená výška škôd použitie protipožiarnych opatrení bude neefektívne. „Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-0727-12“. Použitá literatúra [1]

Zákon č. 314/2001 Z. z. o ochrane pred požiarmi v znení neskorších predpisov.

Posledný pracovný balík je zameraný na využívanie výsledkov riešeného projektu.

[2]

Vyhláška MV SR č. 94/2004 Z. z., ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na protipožiarnu bezpečnosť pri výstavbe a pri užívaní stavieb, v znení neskorších predpisov.

3 Prínosy riešenia

[3]

STN 92 02 01 časť 1 - 4 Požiarna bezpečnosť stavieb.

Hlavný prínos navrhovaného modelu spočíva v tom, že užívateľ bude mať k dispozícií kompletný prehľad o hodnotenom


266


Zpracování statistických údajů využitelných pro požárně inženýrské aplikace Processing of the Statistical Data Usable for Fire Engineering Applications Ing. Jiří Pokorný, Ph.D., MPA

Analýza dat vedených v SSU

Ing. Martin Nanek

SSU obsahuje záznamy o mimořádných událostech, kde zasahovaly jednotky požární ochrany, tříděné podle jejich charakteru na požár, dopravní nehodu, únik nebezpečné chemické látky, technickou havárii, radiační havárii a nehodu, ostatní mimořádné události a planý poplach.

Ing. Martin Pliska Ing. Zdeněk Šlachta Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje Česka asociace hasičských důstojníků Výškovická 40, 700 30 Ostrava-Zábřeh [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] Abstrakt Příspěvek prezentuje dílčí výstupy získané při zpracování statistických údajů využitelných pro požárně inženýrské aplikace. Tvorbu výstupních dat založených na zpracování statistických údajů, doprovází jejich třídění, odstranění chyb a volba vhodné statistické metody. Hodnoceny byly vybrané údaje z databáze Statisticky sledovaných údajů vedené Hasičským záchranným sborem České republiky. Pro vyloučení extrémních odchylek byla zvolena metoda vnitřních hradeb založena na principu kvartilů. Pro vyhodnocení statistických dat byl zvolen medián. V příspěvku budou pro názornost prezentovány vybrané tabulkové výstupy některých závislostí.

Pro potřeby projektu byla provedena analýza struktury shromažďovaných dat, na jejímž základě bylo zvoleno 47 položek umožňujících filtrování dat na typ události požár. Následovalo jejich zpracování a vyhodnocení. Vzájemné souvislosti jsou patrné z obr. 1. Hořící látky Plocha požáru Samouhašení Zásah občanů Evakuace Uhašeno SHZ

Únik látek

Činnost

Negat. jevy PBZ Rozšíření PBZ Iniciátor Příčina požáru

Typ události Časy N sledky

Základní údaje

Událost

Jevy na vznik

Ostatní

Objekt

Jednotky

Zranění

Druh Prostor Podlaží PÚ Škody Vzdálenost Časy Zranění, úmrtí, evakuace

Obr. 1 Analýza dat vedených v SSU k typu události požár [2, 3]

Klíčová slova Požární inženýrství, statistika, extrémní odchylky, kvartily. Abstract The paper presents partial results obtained during the processing of statistics data usable for fire engineering applications. Formation of the output data accompanies their separation, eliminating errors and choice of the appropriate statistical methods. In the process were evaluated selected data from statistically monitored data which are kept by the Fire and Rescue Service of the Czech Republic. To elimination extreme differences were chosen method of the internal walls based on the principle of the quartiles. For statistical evaluation of the data was elected the median. In this paper will be presented selected tabular outputs of some dependencies. Keywords Fire engineering, statistics, extrem differences, quartiles. Úvod Údaje související s požáry jsou v řadě zemí dlouhodobě sledovány a hodnoceny. Rozsah sledovaných statistických údajů však bývá značně různorodý. Pro vytvoření využitelných výstupů je zpravidla nezbytná volba vhodných statistických vazeb, odstranění odchylek a zvolení vhodného statistického ukazatele. V souvislosti s řešením projektu „Specifické posouzení vysoce rizikových podmínek požární bezpečnosti s využitím postupů požárního inženýrství“ (VG 20122014074) v rámci Programu bezpečnostního výzkumu České republiky v letech 2010 - 2015 (dále také jen „projekt“) byly analyzovány statistické údaje z databáze „Krajské statistické sledování událostí“ (dále jen „SSU“) [1], vedené Hasičským záchranným sborem České republiky.


V průběhu roku 2013 byly pro analýzu využity statistické údaje vedené Hasičským záchranným sborem Moravskoslezského kraje. Příčiny chybovosti údajů v databázi Údaje o mimořádných událostech jsou do databáze SSU zadávány od roku 2006 do současnosti. Při vkládání dat do SSU dochází ke vzniku chybovosti, která je způsobena zejména: • značným rozsahem údajů (řádově ve stovkách tisíc), • vysokým počtem vkladatelů statistických údajů (přestože systém vkládání dat je koordinován, upraven metodikami a příslušníci hasičského záchranného sboru jsou na svou práci připravováni, přesto se projevují určité odchylky v datech, které jsou ovlivněny rozhodováním vkladatelů), • chybovostí ve vložených datech, která je způsobená zřejmě nepozorností, případně „překlepy“ vkladatelů. Popsané vlivy vedou k výskytu tzv. odlehlých a extrémních hodnot, které mohou negativně ovlivnit (zkreslit) vyhodnocení zvolených statistických souborů. Zvolené statistické metody Za vhodnou „střední hodnotu“ srovnávaných dat byl zvolen medián. Odlehlé a extrémní odchylky byly vyloučeny s využitím kvartilů a metody vnitřních hradeb. [4, 5, 6] Jiné, obvykle užívané statistické ukazatele pro střední hodnotu statistického souboru, jako např. průměr, vážený průměr nebo modus, se jevily méně vhodné. Rovněž jiné metody pro odstranění odchylek, jako např. Grubbsův nebo Dean-Dixonův test, nebyly využity.

267


Medián Medián je hodnota, která dělí řadu vzestupně seřazených výsledků na dvě stejně početné poloviny. Stanovení mediánu se liší v závislosti na lichém nebo sudém počtu statistických jednotek. Při lichém počtu statistických jednotek lze medián stanovit rovnicí [4, 5, 6, 7]: Med  x   x n /2  0,5

(1)

kde Med (x) medián [-], xn

n-tá statistická jednotka [-].

Při sudém počtu statistických jednotek lze medián stanovit rovnicí [4, 5, 6, 7]: Med  x  

xn /2  x n /2 1 2

(2)

Předností mediánu je jeho rezistence vůči extrémním hodnotám statistického souboru.

Kvartilový graf zobrazuje také dvě kategorie hodnot výrazně se odchylujících od ostatních. Statistické jednotky s hodnotou větší než 3násobek rozdílu mezi horním a dolním kvartilem (délkou boxu) jsou označeny jako extrémní hodnoty (písm. E). Statistické jednotky s hodnotou větší než 1,5násobek rozdílu mezi horním a dolním kvartilem (délkou boxu) jsou označeny jako odlehlé hodnoty (písm. O). Principů kvartilového grafu využívá metoda vylučování odchylek dle tzv. vnitřních hradeb. Vnitřní hradby stanovíme s využitím kvartilů pro horní a dolní vnitřní hradbu, přičemž horní vnitřní hradbu lze stanovit rovnicí [4, 5, 6, 7]: HVH  x0,75  1,5  x0,75  x0,25 

(3)

kde HVH horní vnitřní hradba [-].

Kvantily Kvantily jsou čísla (hodnoty), která dělí statistický soubor vzestupně seřazených hodnot na několik přibližně stejně velkých částí. Kvantil je mírou polohy rozdělení pravděpodobnosti náhodné veličiny. Přesněji řečeno, p-procentní kvantil (kvantil xp) je hodnota, která dělí neklesající řadu statistických jednotek na dvě části tak, že jedna obsahuje p % hodnot menších než kvantil nebo právě stejných a druhá obsahuje 100 - p % (zbytek %) větších nebo právě stejných. [4, 5, 6] Kvartily Kvartily jsou modifikací kvantilů a dělí statistický soubor na čtyři shodné části. Limitujícími jsou: • dolní kvartil označovaný jako x0,25 (25 % hodnot se nachází pod tímto kvartilem, 75 % nad ním), • prostřední kvartil označovaný jako medián x0,50 (50 % hodnot se nachází pod tímto kvartilem, 50 % nad ním), • horní kvartil označovaný jako x0,75 (75 % hodnot se nachází pod tímto kvartilem, 25 % nad ním). [4, 5, 6] Kvartilový graf, vylučování dle vnitřních hradeb Kvartilový graf, tzv. boxplot, je znázorněním odlehlých a extrémních hodnot s využitím kvartilů. E

Schéma kvartilového grafu je znázorněno na obr. 2. Základem grafu je obdélník, tzv. box, jehož spodní hranou je dolní kvartil, horní, pak horní kvartil. Uvnitř obdélníku se tedy nachází 50 % všech hodnot statistického souboru. Symbol hvězdy uvnitř obdélníku označuje medián.

pozorování s hodnotou větší než horní kvartil + trojnásobek délky boxu pozorování s hodnotou větší než horní kvartil + 1.5 násobek délky boxu nejvyšší hodnota, která není odlehlým pozorováním

Dolní vnitřní hradbu lze stanovit rovnicí [4, 5, 6, 7]: DVH  x0,25  1,5  x0,75  x0,25 

kde

(4)

DVH dolní vnitřní hradba [-]. Hodnoty, které neleží v rozmezí vnitřních hradeb, jsou s vysokou pravděpodobností odlehlé. Zpracování statistických dat Při vyhodnocování statistického souboru (data k požárům z programu SSU) bylo pro vyloučení odchylek využito principu kvantilů, kvartilů, kvartilového grafu a metody vnitřních hradeb. Reprezentativní hodnoty byly dále stanoveny jako medián výběrového statistického souboru. Příklad výpočtu střední hodnoty (mediánu) plochy požáru pro půdy a střechy v Moravskoslezském kraji v letech 2006 - 2011 je znázorněn na obr. 3. 1000

x0,50 = 16

900 800 700 600 500

x0,25 = 2

400

x0,75 = 67 O = 164,5

300

x0,50 = 10

200 100 1 13 25 37 49 61 73 85 97 109 121 133 145 157 169 181 193 205 217 229 241 253 265 277 289 301 313 325 337 349 361

0

požáry na pĤdách, stĜechách (1-365)

horní kvartil

*

medián

dolní kvartil nejnižší hodnota, která není odlehlým pozorováním pozorování s hodnotou menší než dolní kvartil - 1.5 násobek délky boxu pozorování s hodnotou menší než dolní kvartil -trojnásobek délky boxu

E

Obr. 2 Kvartilový graf [4, 5, 6, 7]


2 Plocha požáru [m (m2) ]

Legenda: červeně modře x0,25 x0,75 x0,50 O

- výpočet mediánu na základním statistickém souboru - výpočet mediánu výběrového statistického souboru - dolní kvartil - horní kvartil - medián - odlehlá hodnota

Obr. 3 Schematické znázornění stanovení střední hodnoty pro základní a výběrový statistický soubor [7] Vybrané tabulkové výstupy některých závislostí V průběhu roku 2013 byly zpracovány následující závislosti: • prostor - četnost vzniku požárů (f(pro-čet)), 268


• prostor - plocha požáru (f(pro-plo)),

Závěr

• prostor - přímá škoda (f(pro-pří)),

V příspěvku byly prezentovány dílčí výsledky projektu, který je řešen v rámci Programu bezpečnostního výzkumu České republiky v letech 2010 - 2015 a je zaměřen na oblast požárního inženýrství.

• prostor - ohrožení osob (f(pro-ohr)). [7] Uvedené závislosti jsou využitelné pro stanovení návrhových požárních scénářů, z části v kategorii „posouzení pravděpodobnosti výskytu jevu“ (f(pro-čet)) a z části v kategorii „posouzení následků“ (f(pro-plo), f(pro-pří), f(pro-ohr)). Některé ze závislostí budou prezentovány v následující části příspěvku. Závislost prostoru - četnosti vzniku požáru Ukázka závislosti „prostor - četnost vzniku požárů (f(pro-čet))“ je znázorněna v tab. 1. Tab. 1 Závislost „prostor - četnost vzniku požárů“ [7] Poř. č.

Prostor

Poměr z celkového počtu požárů [%]

Poměr z celk. počtu požárů v budovách [%]

1.

kuchyně, včetně spíží

7,86

22,17

2.

obytné místnosti

4,60

12,99

3.

půdy, střechy, obvodové stěny (zateplení)

2,56

7,21

4.

výrobní prostory

2,35

6,62

5.

chodby, schodiště, komunikační prostory

2,31

6,53

6.

sklepy

2,09

5,90

7.

garáže

0,88

2,48

8.

el. rozvodny, měnírny, trafostanice

0,83

2,34

9.

kotelny, výměníky

0,82

2,32

10.

umývárny, koupelny, sauny, wc

0,66

1,87

Pozornost byla zaměřena na zpracování statistických údajů vedených Hasičským záchranným sborem ČR v SSU. Úvodem byly vytipovány možné vazby využitelné v rámci požárně inženýrských hodnocení. Následně byly zvoleny vhodné statistické metody pro jejich zpracování, kterými byl medián a vylučování odchylek dle vnitřních hradeb s využitím kvartilového grafu. Závěrečným výstupem jsou závislosti zpracované formou tabulkových výstupů (např. tab. 1 a 2). Uvedeným postupem budou dále zpracovány další závislosti, které mohou být využitelné v rámci požárního inženýrství. Poděkování Tento příspěvek vznikl za podpory projektu Ministerstva vnitra ČR č. VG 20122014074 “Specifické posouzení vysoce rizikových podmínek požární bezpečnosti s využitím postupů požárního inženýrství“. Použitá literatura [1]

Software.: Krajské statistické sledování událostí. Verze: 5.0.230.1, RCS Kladno s.r.o., 2013.

[2]

Kolektiv autorů. Roční zpráva projektu za rok 2012 Specifické posouzení vysoce rizikových podmínek požární bezpečnosti s využitím postupů požárního inženýrství. Kód projektu VG20122014074. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2012, 151 s.

[3]

Pokorný, J.; Nanek, M.; Pliska, M.; Šlachta, Z.: Statistické údaje jako jeden ze zdrojů požárně inženýrských hodnocení. In Sborník přednášek XXII. ročníku mezinárodní konference Požární ochrana 2013. Ostrava: VŠB-TUO, FBI, SPBI ve spolupráci s ČAHD, 2013. s. 196 - 198, ISBN 978-80-7385127-9, ISSN 1803-1803.

Tab. 2 Závislost „prostor - ohrožení osob“ [7] Poř. č.

Prostor

Počet usmrcených osob na 1 požár (10-2)

Počet zraněn. osob na 1 požár (10-2)

Počet požárů s ohrožením osob na 1 požár (usmr., zran. a evak.) (10-2)

1.

kuchyně, včetně spíží

0,80

8,42

9,84

2.

obytné místnosti

5,30

20,88

22,69

3.

půdy, střechy, obvodové stěny (zateplení)

0,27

3,82

8,45

4.

výrobní prostory

2,08

4,75

4,75

5.

chodby, schodiště, komunikační prostory

0,30

12,05

8,13

6.

sklepy

1,00

16,00

18,00

7.

garáže

2,38

15,08

15,87

8.

el. rozvodny, měnírny, trafostanice

0,00

6,72

6,72

9.

kotelny, výměníky

0,00

11,02

12,71

10.

umývárny, koupelny, sauny, wc

0,00

4,21

8,42

Údaje uvedené v tab. 1 se doporučuje aplikovat při respektování následujících pravidel: • místo nejpravděpodobnějšího vzniku požáru je zvoleno na základě nejvyšší četnosti vzniku požárů,

[4]

Neubauer, J.; Sedlačík, M.; Kříž, O.: Základy statistiky. 1. vydání. Praha: Grada Publishing, a.s., 2012, 240 s., ISBN 978-80-247-4273-1.

[5]

Turčan, M.: Statistika. 1. vyd. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, Ekonomická fakulta, 2002, 162 s., ISBN 80-248-0131-0.

[6]

Popisná statistika [online]. 2013 [cit. 2013-11-24]. Dostupné z: http://fzp.ujep.cz/~synek/statistika/skripta/DiscStat2.doc.

[7]

Kolektiv autorů. Roční zpráva projektu za rok 2013 Specifické posouzení vysoce rizikových podmínek požární bezpečnosti s využitím postupů požárního inženýrství. Kód projektu VG20122014074. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2013, 142 s.

• místo nejpravděpodobnějšího vzniku požáru je zvoleno s ohledem na převažující využití objektu (provozu), • zpravidla je voleno více variant nejpravděpodobnějších míst vzniku požárů. Závislost prostor - ohrožení osob Ukázka závislosti „prostor - ohrožení osob (f(pro-ohr))“ je znázorněna v tab. 2.


269


System for 3D Mapping the Fire Scene Lt. Col. Marzena Półka, D.Sc Associate Professor Capt. Bożena Kukfisz, PhD Eng Capt. Grzegorz Kotulek, MSc Eng Lt. Col. Eligiusz Starzynski, MSc Eng Capt. Dariusz Baranowski, MSc Eng Lt. Col. Barbara Osciłowska, MSc Eng The Main of Fire School Service, Faculty of Fire Safety Engineering Słowackiego Street 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] Abstract The eSURV system is for measurements, documentation and 3D visualization and to interpret a fire scene and determine how a fire started and how it spread. The main objective of the system is to show the way in which scientific principles can be used by the fire investigator. The solution is based on an electronic total station. Its work is being controlled by special software, designed to help the experts in documenting, analysing and reconstructing the accidents. The system includes innovative solutions that have been submitted for patent protection. The solutions improve the safety, the speed and the efficiency of the work. The quality of the final effect is impossible to achieve using traditional methods. eSURV allows the user to collect in a digital form the data on the geometry of the environment including traces and objects revealed on the site of the incident, then develop a plan and sketches, as well as a realistic 3D model of the scene of the post fire places that can be used in the visualization, reconstruction and compartment fire dynamics, which provide the basis for understanding fire behaviour. Working with the eSURV system has already proved successful in such fields, as criminal incidents and road accidents. Keywords Scene of crime examination, 3D measurements, mapping, fire safety engineering. Introduction The first stage of an undertaken investigation procedure ends when all activities on the fire site are completed. In some cases already after completion of this stage (even after the lapse of a year or more) while the investigation procedure is still being conducted, a necessity arises of performing additional inspections. This takes place when during an investigation procedure some required activity was not performed, or if new circumstances appear, and their examination requires making a new inspection of the site. The execution of such an inspection is determined by the state of the fire site or burnt facility and requires particular attention, as the traces and secured evidence taken up at a later time may turn out to have been altered, for example as a consequence of variable atmospheric conditions. The next stage of the on-going investigation procedure is the questioning of the claimant, the witnesses, the suspects, as well as a search, an investigating test, a confrontation and a visit to the scene of the crime. In some fires technical documentation of the facilities, technological lines and implemented processes has to be appropriately secured. This is indispensable because the accepted version for the breakout of a fire points to an energy related stimulus arising from a failure of the device or the incorrect progress of a technological process.


In a fire-related investigation procedure the objective of all the above mentioned activities is the establishment of the cause of the fire and finding a full clarification of its breakout and spreading. In addition, the body conducting the investigation procedure wants to ascertain whether the fire was a random incident or whether it was a result of a prohibited act. This means that already in the stage of an investigation procedure the perpetrator may be detained and arrested. Possibilities offered by the eSURV system Measurement equipment, such as measuring cups and measurement carts, which is presently at the disposal of court experts in the fields of fire protection, forensic experts and medical emergency personnel prove to be useful in simple cases - in cases of complicated investigations the possibilities offered by such equipment proves to be simply insufficient. This is connected with land topography, and among others with places of difficult access, on which traces may be left. This problem may to a certain extent be solved by modern devices used for measurements and 3d visualisations of the incident sites, darkening of places after flash over. However, in the majority of cases these devices are complicated in use, and while their basic advantage is precision, while a clear drawback - the time-consuming process connected with measurements and processing of the obtained results. Furthermore, also to be borne in mind is the lack of compatibility of the available systems with the Polish applications, easy in use, thanks to which the processing of obtained results would become simple and quick. To a large extent this problem is solved by the eSURV system. It assures precision of measurements, is easy to handle, offers compatibility with the Polish software and easy data processing. The eSURV system is designated for measurements, documentation and 3D visualization, as well as to interpret a fire scene and determine in what manner a fire started and the way it spread. The main objective of the system is to show how scientific principles can be applied by the fire investigator. The solution is based on an electronic total station. Its work is being controlled by special software, designed to help the experts in documenting, analysing and reconstructing the accidents. The system includes innovative solutions that have been submitted for patent protection. The solutions improve the safety, the speed and the efficiency of the work. The quality of the final effect is impossible to achieve using traditional methods. eSURV allows the user to collect in a digital form data concerning the geometry of the environment, including traces and objects revealed on the site of the incident, then develop a plan and sketches, as well as a realistic 3D model of the scene of the post fire places that can be used in the visualization, reconstruction and compartment fire dynamics, which provide the basis for understanding fire behaviour. Working with the eSURV system has already proved successful in such fields, as criminal incidents and road accidents. The version of the eSURV system dedicated to conflagration incidents allows the user to measure the site of the fire and create the necessary documentation. The innovations implemented in the system make it possible to recreate precisely the geometry of the site of the incident and the coordination of revealed traces and objects. The system allows obtaining the sketch of the situation and collecting the measurements in digital form for later use to build a true-to-reality 3D model of the site of the event. eSURV is a system based on the surveying techniques dedicated to measuring points on the site, but the improvements allow the experts to examine the accident sites with no surveying qualifications to create the required documentation. Amongst the innovations that are being protected are the following: 270


• The position of registered points regarding the global reference system is now designated using GNSS receiver and magnetic field sensor, • Changes in the position of the measuring device is being defined using the acceleration sensor, • The procedure of defining a new measurement position that includes comparing the coordinates of two points - the same points for the new and the previous position, • An algorithm deciding if it is possible to commence the measurements using the sensors to measure the temperature of the outside and inside the measuring device, • The details of the site registered using a photo transformed into orthophoto maps, for which the common points are defined by a measuring device that is a part of the system. The version of the system dedicated to document the sites of road accidents has become available on the market. It has been implemented in several Police units, as well as some Military Gendarmerie units. The completion of the parts of the system designed for conflagration incidents will allow offering this solution to the services that document the sides of conflagrations, including fire departments. The development of the CD mapping system of fire sites is of considerable importance, as the execution of proceedings in cases related to fires is a statutory obligation of the law enforcement and judicial authorities. Those authorities undertake proceedings once they have been notified of such an event, as a fire. The instigation of an examination or investigation takes place at the claimant’s request, or is carried out ex officio. The objective of such proceedings is the determination whether the given deed may be considered a prohibited act (criminal offence) or not. The authorities handling the proceedings are bound by applicable provisions of the Code of Penal Proceedings, which imposes specified obligations on parties to the proceedings. From the viewpoint of the conducted proceedings the determination of responsibility for the caused fire (determination of the perpetrator) and the determination of risk caused by the specific event (legal qualification of the caused danger) are of key importance. This requires that such proceedings be carried out effectively and that hard and uncontested evidence is gained. One of the elements that could significantly influence the effectiveness of the conducted preliminary investigations (related to fires) is the development of unambiguous and transparent rules for cooperation between the State Fire Service and judicial authorities, from reporting of the fire and documentation related to the facility on fire (e.g. reports inspection and identification activities, etc.), and further cooperation based on a partnership approach. For the time being there are no available rules for cooperation, as legal proceedings may be carried out by the law enforcement and judicial authorities, but the determination of the cause of the fire is also one of the tasks of the State Fire Service, and such entities, as insurance and claim adjustment companies and private persons are interested in the outcome of the process of such investigation. What is more, the effectiveness of proceedings is reduced as a consequence of legal bodies being notified much too late or the legal authorities failing to take any actions at all, as well as due to incorrectly performed inspections, inaccurately drawn up reports, inappropriately secured evidence from the site of the fire or failure to inspect evidence secured on the fire site, lack of availability of a sufficient number of experts in fire protection, deficiencies in basic know-how of the person assigned with the inspection and carrying out of proceedings, lack of follow-up by the person executing the inspection (lack of familiarity with the event, making interviews not based on sufficient information as to circumstances of the given case), insufficient technical equipping during the inspection, lack of modern mobile equipment, such as one that allows qualitative determination of the presence of flammable substances. Such a great number of issues in the present organisation system of post-fire investigations leads Ostrava 3. - 4. září 2014

to a considerable number of preliminary investigations, which in the long-lasting process consisting in the determination of the cause of the fire generates additional costs; those costs could be limited thanks to correct and accurate 3D mapping of post-fire sites for all the parties involved, because in the case of almost each preliminary investigation related to the determination of a cause of the fire the first legal action to be executed is an inspection of the site of the incident, followed-up by written report and photographic documentation. For this reason the presented 3D mapping system of fire sites offers a state-of-the-art device that provides a useful tool for the development of a correct site drawing and 3D visualisation, which will allow drawing conclusions as to the cause of the fire in an unequivocal way in each case on the basis of consistently developed documents, which would directly affect the costs related to fire related proceedings, and a reliable and uncontested source of the processed analytical evidence elements would contribute to better identification of the causes of fires, and as a result would considerably improve the social attitude, as frequently arson is not easy to assess, and in such a situation costs of insurance is borne by the entire society. The 3D mapping system of fire sites allows a better initial verification of the place where the fire has started and directions of its spreading, as well as communication of cooperating bodies with the application of compatible technologies. Summary The most important hazard for establishing the cause of a fire is failure to perform activities, the execution of which becomes hindered or even quite impossible as time passes. They include primarily actions connected with inspections of the fire site and with securing traces and material evidence. This is due to the fact that as time passes the traces become gradually obliterated and material evidence may get lost. In addition in the majority of fires it is necessary to clean up the site of the fire, which may pose a hazard to the safety of people, or to commence restoration or reconstruction works of the burnt facility. Also the failure to examine traces or material evidence secured on the incident site may have a significant impact on making impossible the establishment of the source of a fire, its cause or also other circumstances important for the particular case. Also the time in which particular activities in the investigation procedure are carried out may affect the final effect of that process. For example, if witnesses to the incident (fire) important in the case are questioned too late, the description of the incident presented by them is as a rule incomplete or the questioned person can even have forgotten some of the facts involved. Neglecting to perform certain actions by the person executing the investigation procedure, similarly as making incorrect decisions as regards their execution, frequently makes it impossible to determine the source of the fire, its cause or other circumstances of importance for that particular case. That is why in such cases it is so important for adaptation of new application allowing the reproduction of the fire site at any time and the development of a correct training system for persons involved in carrying out inspections of post-fire sites. The research was supported by the Polish National Centre for Research and Development (NCBiR) - Projects No DOBRBIO4/050/13009/2013: "Development of system solutions to support the execution of post-fire investigations based on cuttingedge technologies, including technical and IT tools."

271


Akceschopný krizový plán pro obce s rozšířenou působností Competent Crisis Plan for Municipalities with Enlarged Authority doc. RNDr. Dana Procházková, DrSc. České vysoké učení technické v Praze, Fakulta dopravní Konviktská 20, 110 00 Praha 1 [email protected], [email protected] Abstrakt Článek se zabývá postavením krizového řízení v komplexním systému řízení organizační jednotky (území, obec, podnik). Pro krizové řízení shrnuje cíle, základní principy, úkoly výzkumu, specifika rozhodování, specifické nástroje, zvláštnosti krizového plánování, zásady připravenosti na řešení kritických situací a systém řízení odezvy na kritické situace. Řeší aktuální potřebu obcí s rozšířenou působností, a to jejich krizový plán. Na základě vlastního výzkumu uvádí článek obsah akceschopného krizového plánu vybrané části obce s rozšířenou působností, který zajišťuje kvalifikovanou odezvu i ochranu obyvatelstva, a je předmětem výuky inženýrů na technických univerzitách. Zpravování plánu bylo v praxi otestováno s tím, že jediným zjištěným nedostatkem byla malá schopnost a ochota zpracovatelů shromažďovat spolehlivá a věrohodná data. Klíčová slova Řízení bezpečnosti; krizové řízení; nástroje, cíle a zásady; krizový plán pro akceschopnou odezvu v praxi; obec s rozšířenou působností. Abstract The article discusses the status of crisis management in a comprehensive management system organizational unit (territory, community, company). For crisis management it summarizes the objectives, principles, tasks of research, the specifics of the decision, specific tools, crisis planning particularities, preparedness principles for solution of critical situations and system of response management to critical situations. It solves relevant need of municipalities with enlarged authority.

Protože si lidstvo zakládá na své vzdělanosti, tak i v daném případě si musí uvědomit, že za dané situace musí vycházet z poznání, které nahromadila věda i tisícileté zkušenosti a které ukazuje, že existuje mez, kterou nelze překročit, aby nedošlo k záhubě lidstva. Východiskem je připustit potřebu koexistence několika systémů a hledat podmínky a způsoby řízení lidského chování a lidských činností, které ji zajistí. Strategie udržitelného rozvoje je srovnatelná s jinými systémy hodnot, které nemají konečnou podobu (např. systém lidských práv a svobod). Směřuje k zajištění co nejvyšší dosažitelné kvality života pro současnou generaci a k vytvoření předpokladů pro kvalitní život generací budoucích, a to i s vědomím, že představy budoucích generací o kvalitě života mohou být oproti našim, odlišné. Řízení je soubor rozhodnutí na základě znalostí, úsudků a zjištěných skutečností. Rozhodováním pak spouštíme různé činnosti, jejichž cílem je řešení problémů a dosažení požadovaného stavu. Koordinace je pak vyšší typ řízení, který se používá u složitých problémů a který předpokládá, že každý jeho účastník má snahu každý problém pochopit v existujících souvislostech a najít jeho efektivní řešení v daných podmínkách, přitom postupovat racionálně a také s ohledem na náklady a dostupné zdroje v příslušných oblastech [1, 2]. Řízení bezpečnosti zacílené na bezpečí a rozvoj lidí se pak skládá z řízení: prevence pohrom; přípravy na zvládnutí situací způsobených pohromami; odezvy na nouzovou či krizovou situaci; a obnovení přijatelného stavu po pohromě, který umožňuje nastartovat další rozvoj. Má tři základní formy: normální řízení, které je strategicky zacíleno na tvorbu bezpečné komunity s rozvojem; nouzové řízení, které je zacílené na zvládnutí nežádoucích situací; a krizové řízení, které je zacílené na zvládnutí kritických situací, při kterých je ohrožena existence lidí, viz [1, 2] a obr. 1. Normální řízení Nouzové řízení

Based on own research the paper shows the contents of competent crisis plan of the selected municipality with extended authority, which provides qualified response and protection of the population, and is the object of engineers lecture at technical universities. Processing the plan was tested in practice with one traced defect connected with low capability and effort of processors to collect reliable and credible data.

Krizové řízení

Obr. 1 Úrovně řízení bezpečnosti

Keywords Safety management, crisis management, tools, objectives and principles; crisis plan for competent response at practice; municipality with enlarged authority. 1 Úvod Hlavním cílem veškerého lidského snažení je zabezpečování lidského života, tj. všech lidských potřeb, zájmů a přání. Lidské potřeby, zájmy a přání se naplňují hmotnými i nehmotnými statky, které mají užitnou hodnotu. Bohužel na světě není jen lidská společnost, ale i další systémy, které nejsou lidské společnosti podřízeny. Proto dochází ke konfliktům:

Nastavení nesprávných pravidel Chyby v procesech řízení, rozhodování a organizování

Chybné operace

Omyly

Opomenutí důležitých faktorů

Úmyslné chybné operace

- člověk vs. životní prostředí, - technologie vs. životní prostředí, - člověk vs. technologie,

Podmínky pro překonání bezpečnostních bariér a pro vznik havárie

RNDr. Jan Procházka, Ph.D.

Obr. 2. Proces vzniku organizační havárie

- člověk vs. člověk atd. Ostrava 3. - 4. září 2014

272


Řízení bezpečnosti také musí zajistit ochranu lidí před organizačními haváriemi [3], jejichž příčina tkví v chybách při rozhodování, anebo v použití špatných podkladů, obr. 2 (model na obrázku je sestavený na základě modelu v práci [4] a zkušeností z inspekcí a šetření havárií). Z výše uvedených důvodů řízení bezpečnosti musí vycházet z kvalitních podkladů, tj. musí se hodnotit, zda v podkladech nejsou rizika, která dříve nebo později mohou vyvolat problém při konkrétní situaci, tj. způsobit organizační havárii. Velmi důležité je proto zabránit špatným rozhodnutím a opomenutím při řešení kritických situací [5]. Proto je nutné: připravit kvalifikované podklady o území a o možných scénářích nadprojektových pohrom; přidělit správně odpovědnosti; a procvičit koordinaci aplikace nutných opatření a činností. Aby jakékoliv řízení, tj. i krizové řízení, bylo kvalifikované, tak musí používat srozumitelný jazyk a nástroje spočívající na současné úrovni poznání a na získaných zkušenostech. Podle analýzy provedené v práci [6] vyspělé země řeší obvykle jen nouzové situace velkého rozsahu, protože mají vybudovány systémy ke zvládnutí nouzových situací, které používají standardní zdroje, síly a prostředky a v kritických situacích mohou použít připravené nadstandardní zdroje, síly a prostředky i bez vyhlášení krizového stavu. Podle české legislativy je k použití nadstandardních zdrojů, sil a prostředků potřeba vyhlásit některý ze čtyř krizových stavů (zákon č. 240/2000 Sb.). Krizové řízení a jeho cíle Protože svět se dynamicky mění, tak v každém objektu mohou být podmínky normální, abnormální a kritické. Řídící subjekt musí v každém případě zvolit správnou reakci, aby ztráty na veřejných i soukromých zájmech byly přijatelné, tj. aby nevedly do záhuby. Proto máme tři typy řízení, a to řízení s cílem: zajistit bezpečí a rozvoj; zvládnout běžné nouzové situace; a řízení zvládnout kritické až extrémní situace. Poslední typ označujeme jako krizové řízení a jeho cílem je za kritických podmínek zajistit přežití lidí a dalších chráněných aktiv s cílem stabilizovat situaci a nastartovat další rozvoj lidského rodu [1]. Cílem nouzového a krizového řízení je zajistit, aby: 1. Každá nouzová situace byla optimálně zvládnuta, a aby došlo k rychlé obnově (někdy se používá - k rychlé stabilizaci a k postupné obnově organizační jednotky/území). 2. Žádná nouzová situace nepřerostla v kritickou situaci. 3. Žádná kritická situace netrvala dlouho (nebyla vleklá) a aby se co nejdříve nastartovala obnova. Krizové řízení na úrovni státu v současném pojetí zajišťuje, že stát: - garantuje ochranu životů a zdraví občanů, majetku, životního prostředí a státu chápaného jako bezpečné území, které je potřebné pro život jeho občanů, - zvažuje všechny významné pohromy na území státu (tj. aplikuje přístup All Hazards Approach) a proti jejich výskytu a popřípadě dopadům zajišťuje prevenci a připravenost, odezvu a obnovu, - vytváří odborné zázemí, strukturu řízení, výkonné složky, prostředky a pomůcky k tomu, aby zabezpečil aktiva (chráněné zájmy) státu, tj. aby zajistil ochranu životů a zdraví občanů, majetku, životního prostředí a státu, - vytváří odborné zázemí, strukturu řízení, výkonné složky, prostředky a pomůcky k tomu, aby zajistil obnovu a rozvoj po každé pohromě. Prevence znamená systém ochrany před dopady pohrom, aktivní i pasivní. Připravenost znamená specifikaci a zajištění opatření a činností na zvládnutí pohrom, které se mohou vyskytnout, tj. na zmírnění jejich významných dopadů na veřejná aktiva (a v případě Ostrava 3. - 4. září 2014

jiných subjektů i na aktiva subjektů). Odezva znamená zvládnutí dopadů pohrom s přiměřenými ztrátami a přiměřenými zdroji. Obnova znamená návrat do stabilizovaného stavu. Nejúčinnější proti nouzím a krizím jsou preventivní opatření, která dělíme na technická, organizační, regulační, právní a výchovná. Na základě analýzy materiálů z USA, Francie a Švédska [2] se dopady pohrom a krizí zmírní takto: při použití technických opatření v oblasti územního plánování o 60 - 80 %; při zajištění vzdělání obyvatelstva o 20 - 30 %; při organizaci krizového řízení založené na strategickém plánování o 25 - 40 %; a při instalaci varovných a poplachových systémů o 9 - 40 %. Krizové řízení jako takové se neprovádí jen v rámci státu, ale v rámci každé sofistikované organizační jednotky, kterou je kraj, obec, organizace, komunita či samotný lidský jedinec. Lapidárně řečeno, je to forma řízení, která se používá tehdy, když jde o holou existenci. Proto má jasně definovaný cíl, kterým je přežití lidí a vytvoření podmínek, které umožní stabilizaci situace, obnovu a nastartování rozvoje. To znamená, že krizové řízení se zaměřuje na zajištění základních funkcí sledované entity, což určuje jeho priority i používané nástroje. Ve výše uvedených souvislostech si je třeba uvědomit, že v právním státě každá organizační jednotka musí kromě cílů, ke kterým byla zřízena, respektovat cíle státu, morální a etická pravidla lidské společnosti v místě, ve kterém působí. To znamená, že vlastním chráněným aktivům organizační jednotky jsou předřazeny chráněná aktiva státu, reprezentující veřejný zájem. Pro krizové řízení je nutné, aby si každý, kdo rozhoduje v určitém postavení, uvědomil, že krize může vzniknout a že se ho v každém případě dotkne, když okolí sféry, za kterou odpovídá, je zasaženo krizí. Proto je nutno se učit, jak rozpoznat příznaky blížící se krize; a soustavně se připravovat na zvládnutí možné krize. Základním pravidlem při rozhodování na úseku krizového řízení je, že při odezvě na kritickou situaci se postupuje podle základního (obecného) scénáře odezvy, aby nedošlo k časovému prodlení. Zároveň začne pracovat monitorovací skupina, která má za úkol získat co nejdříve přesná data, zajistit jejich interpretaci a predikci vývoje situace. Na základě předmětných údajů se zásah začne provádět podle specifického scénáře odezvy (který odpovídá místním podmínkám a současné situaci), který je předem připraven v rámci zajištění připravenosti na možné problémové situace. Varování v České republice se provádí sirénami, veřejným rozhlasem a jinými vhodnými prostředky. Cílem všech teoretických analýz i hodnocení cvičení na zvládnutí krizí je odhalit kritická místa, která mohou průběh krize dále zkomplikovat a přijmout příslušná opatření, aby se snížila tato zranitelnost. Na základě teoretických analýz se stále více v krizovém řízení prosazuje pojetí řízení, které se používá při konstrukci hybridních systémů (kombinace aktivních a pasivních elementů v jednom systému). Strategické scénáře jsou používány k identifikaci a vyhnutí se krizím a scénáře odezvy podobné těm, které se používají při hazardních hrách, jsou používány i pro přípravu scénářů zásahů [1]. Do krizového řízení náleží dle odborné literatury, jejíž seznam je v pracích [2, 7], především činnosti: - monitoring situace ve sledovaném systému (tj. situace v organizační jednotce z pohledu komplexní (tj. integrální) bezpečnosti), - podpora pro detekci kritické situace (metodologie hodnocení dat z monitoringu), - zajištění připravenosti na zvládnutí kritických situací, tj. alternativní scénáře založené na národních zvyklostech a na sestavení prováděcích plánů (kvalifikovaně připravené plány jsou dobrým nástrojem proti sporům, konfrontacím a konfliktům, které jsou při kritických situacích, kdy je nedostatek informací, běžné), 273


- zvládnutí kritické situace a nastartování obnovy, tj. realizace způsobů stabilizace situace, které jsou založené na národních zvyklostech (v každé fázi či uzlovém bodě je třeba provádět hodnocení rizik a hodnocení [8] jejich možných dopadů, aby se zajistila prevence ztrát při odezvě a obnově [5]), - provedení obnovy a nastartování dalších účinných preventivních opatření na zodolnění organizační jednotky. Velmi důležitá je koordinace činností všech organizačních jednotek v daném území, což je hlavním úkolem veřejné správy [8]. Na základě analýzy odborných prací, provedené v práci [6], a zkušeností z praxe pro krizové řízení platí následující zásady: - řídící i ostatní pracovníci veřejné správy i každé jiné organizační jednotky si musí být vědomi, že kritické situace mohou zasáhnout celou oblast nebo část oblasti, která spadá do jejich odpovědnosti, a proto musí být vyškoleni, jak se mají chovat a co mají dělat, - pro očekávané kritické situace (způsobené přírodními pohromami, selháním technologií, selháním infrastruktur, válkou) je třeba zpracovat plán na zvládnutí vzniklých kritických situací v každé organizační jednotce, - vznik kritických situací nelze vyloučit, a proto každé řízení s nimi musí počítat. Z tohoto důvodu, jako u každého jiného těžkého úkolu řízení, se opatření odezvy přinejmenším plánují v tom smyslu, že se jisté postupy řízení předem připravují. Připravené postupy se pak realizují, když se kritická situace objeví. Krizové řízení je integrální část odpovědnosti každého řídícího pracovníka. Každé ministerstvo, odvětví či jiná část organizační struktury má vlastní roli v krizovém řízení, - řídící pracovníci organizační jednotky v případě kritické situace v okolí si musí uvědomit, že nejde o to, zda libovolná organizační jednotka bude zasažena kritickou situací, ale o to, jak brzo a jak silně, - řídící pracovníci organizační jednotky musí vědět, že každá kritická situace eskaluje, když i po krátkou dobu dojde ke zmatku nebo ke ztrátě řízení organizační jednotky, - při zvládání kritických situací se odezva zaměřuje jen na priority a musí počítat s tím, že nemá dostatek informací, které jsou nejvíce potřebné, a že se vyskytují jevy přesahující odpovědnost organizačních jednotek; a dochází ke ztrátě kontroly, ohrožení důležitých aktiv a zájmů, intenzivnímu sledování z vnějšku, panice, narušení pravidelných rozhodovacích procesů, posunu zájmu řídících pracovníků ke krátkodobému plánování, rozhodování a činnostem, - účinnost krizového řízení závisí ve velkém měřítku na efektivní komunikaci, jak uvnitř organizační jednotky, tak s vnějšími zájmovými skupinami. Počáteční přístup často určuje, zda kritická situace trvá týdny nebo roky, - během kritické situace je třeba provést úkoly pro zachování klidu, jako jsou shromažďování faktů, vyhnutí se konfliktům, zajištění hodnocení od správných odborníků na zvládnutí dané situace, zvážení právních následků, ochrana profesního image, ochrana důležitých zájmů apod., - všeobecná doporučení pro komunikaci s veřejností zacílit na získání podpory veřejnosti a vyhnutí se zmatkům, zajištění provedení potřebných činností, poskytnutí správných instrukcí ve správném čase postiženým osobám o tom, co mají dělat, - kritická situace může být skutečně řízena jen tehdy, když organizační jednotka je připravena na nejhorší, - krizové řízení je jeden prvek celkového řízení, který zahrnuje řízení před krizí (pre-crisis management), tj. řízení během normálního stavu, řízení během krize (management during crisis) a řízení po krizi (return-to-normal management).


Při řízení odezvy na kritickou situaci si každý řídící pracovník musí uvědomit, že existuje velký rozdíl mezi prosazováním politiky a krizovým řízením. Prosazování politiky je založeno na tom, že je třeba v každé situaci vědět, jaká je nejlepší politika v dané situaci. Proto se skládá ze tří fází: studium a výzkum; politikaření (vysvětlování a prosazování cílů); a realizace cílů, tj. čas nepředstavuje rozhodující faktor. Krizové řízení se liší od prosazování politiky tím, že se musí počítat s tím, že během krize není čas a že ke zvládnutí krize se musí realizovat i opatření nepopulární. Rozhodování se provádí na základě neúplných informací a pod tlakem okolností, což znásobuje neurčitosti, které existují při stanovení scénáře krize. To znamená, že výběr optimálního scénáře odezvy není jednoduchý. Navíc dalším nepřítelem je vznik paniky a chaosu. Proto je nutno mít v záloze scénář založený na dlouhodobém hodnocení situací, který se v první fázi aplikuje a podle konkrétní situace se zpřesňuje. Data a metody Na základě znalostí a zkušeností ze světa, shrnutých v pracích [2, 8], je krizový plán území základním dokumentem pro zajištění stability území a rozvoje. Jsou v něm shrnuty zásady a opatření, kterými se provádí ochrana chráněných aktiv státu. Plán vychází z ověřených dat o území, která jsou zpracována relevantními metodami. Na základě analýzy odborných publikací a konkrétních krizových plánů ve světě [2, 3] autoři metodou analogie sestavili požadavky na krizové plány: - obsah krizového plánu ve tvaru: seznam použitých právních předpisů; charakteristika území; seznam specifických pohrom; scénáře specifických pohrom; scénáře odezvy na specifické pohromy; soubor nouzových (havarijních, povodňových a jim podobných) plánů pro dané území; seznam kritických pohrom; scénáře odezvy na kritické pohromy; a scénáře krizového řízení při kritické situaci, - naplnění kapitol jen nezbytným průvodním textem s odkazy na příslušné hierarchicky nižší dokumenty jako jsou: scénáře pohrom, scénáře odezvy na pohromy aj., - vyhotovení v písemné i elektronické formě s tím, že dvě zálohy jsou umístěny na geograficky odlišných místech, - pravidelná aktualizace založená na relevantních informacích. Do jejich vytváření je zapojena výzkumná sféra a pro jejich aktualizace se budují cíleně zaměřené databáze. Jestliže do tvorby plánů nejsou zapojeni odborníci, tak tito pak nemohou při kritické situaci poskytnout adekvátní odborné rady, protože neznají kontext daného plánu a jeho zázemí. Na základě krizových a nouzových plánů z vyspělých zemích světa, jejichž analýza je v práci [6]) autoři metodou analogie sestavili obsah krizového plánu, který je vhodný pro entity v České republice. Zpracovatelský postup i účinnost ověřili na více než 50 entitách státních i nestátních. Obsah se skládá z dále uvedených položek: stručný popis entity (místopis, chráněná aktiva, specifické zranitelnosti chráněných aktiv); seznam pohrom, které mohou entitu postihnout (při aplikaci přístupu All Hazards Approach v České republice to znamená výběr pohrom na základě historických dat pro dané území a celou střední Evropu ze seznamu pohrom, který je uveden v práci [2]) a vytvoření seznamu kritických pohrom; sestavení reprezentativních scénářů dopadů kritických pohrom (empirické izočáry, modely záplavového území, modely rozletu úlomků, modely šíření požáru, mapa seismických zón, mapa srážek, simulace provedené metodou What, If a jinými [9], …); scénáře odezvy na kritické pohromy (postupy odezvy pro místní a okamžité podmínky, které používají standardní i nadstandardní zdroje, síly a prostředky (viz typové plány a místní nadstandardy, zálohy - finance); plány obnovy po pohromách většího rozsahu; a plány konkrétních činností, které jsou potřebné při odezvě.

274


Akceschopný krizový plán pro obce s rozšířenou působností Novela krizového zákona ukládá od 1. 1. 2011 obcím s rozšířenou působností zpracovávat krizový plán, dosud však není příslušná metodologie a reálné plány jsou často eseje obsahující údaje typu „co by se mělo“ a ne údaje o tom, co se v daném konkrétním území reálně udělá. Proto autoři na základě analýzy znalostí, jejíž výsledky jsou v práci [6] a na základě zkušenosti z praxe, a to vlastní i uvedené v odborné literatuře, které ukazují, že pro reálné odezvy je třeba mít dokument, který je stručný a obsahuje základní fakta, vytvořili jednoduchý dokument, který obsahuje všechny důležité údaje pro odezvu na krizovou situaci vyvolanou konkrétní kritickou pohromou, tab. 1.

Postup pro sestavení krizového plánu obce s rozšířenou působností (entity) je následující: 1. Entitu rozdělit na podobné celky dle typu osídlení a charakteru území (průmyslové, zemědělské, urbánní, ...): U1, U2, ......Un. 2. Pohromy, které mohou postihnout entitu rozdělit na relevantní, specifické a kritické. 3. Pro každý územní celek a každou kritickou pohromu zpracovat akceschopný krizový plán ve formě dané v tab. 1. Použitelnost a účinnost plánu v České republice byla ověřena na příkladech povodní v 53 obcích s rozšířenou působností v roce 2013 [10].

Tab. 1 Akceschopný plán na krizovou situací vyvolaný kritickou pohromou Vybrané území obce xxx je na schématu, obr. 1. Na obrázku jsou vyznačena veřejná aktiva: …; a objekty, které mohou být příčinami domino efektů: … ← Obr. 1 Scénář kritické pohromy X, získaný metodou What, If pro dané území je v tab. 1. Aktiva

Možné dopady na aktiva v území na obr. 1

životy a zdraví lidí bezpečí lidí majetek veřejné blaho životní prostředí infrastruktury a technologie, které se dále člení na: dodávky energií (elektřina, teplo, plyn) systém dodávky vody kanalizační systém přepravní síť kybernetickou infrastrukturu (komunikační a informační sítě) bankovní a finanční sektor nouzové služby (policie, hasiči, zdravotníci) základní služby v území (zásobování potravinami, likvidace odpadů, sociální služby, pohřební služby), průmysl a zemědělství státní správa a samospráva Odpovědnosti při odezvě na kritickou pohromu X jsou v matici odpovědnosti - tab. 2 Resorty Činnosti

Starosta

X1

X2 ………..

Xn

Identifikace pohromy Vyrozumění krizového štábu Nepřetržitý monitoring situace Varování obyvatelstva Ukrytí obyvatelstva Evakuace obyvatelstva ……… Obnova Postup odezvy: Vyrozumění krizového štábu; orgánů a složek; Zahájení nepřetržitého monitoringu situace; Varování obyvatel (sirény, místní rozhlas, další prostředky) a specifické varování v rámci obce, provedené starostou (tj. jím pověřené osoby) u odpovědných osob za vedení budov s velkým počtem lidí a za vedení podniků, jež mohou být zdrojem domino efektů; Ukrytí obyvatel; Evakuace obyvatel a zvláště specifická evakuace budov s velkým počtem lidí; Podle potřeby aktivizace dalších organizací, které provedou činností podle připravených plánů [1] - úklid odpadu, péče o domácí zvířata apod. Pro vyrozumění krizového štábu, příslušných orgánů a složek, které se budou podílet na odezvě, použije osoba pověřená starostou pro krizové řízení text: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX - doplnit Pro varování občanů použije IZS sirény a veřejná správa rozhlas a další prostředky, ve kterých osoba pověřená starostou pro krizové řízení použije text: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX - doplnit Pro evakuaci: občanů z míst C1i do míst EKI veřejná správa použije rozhlas a další prostředky, ve kterých osoba pověřená starostou pro krizové řízení použije text: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX - doplnit


275


Vyhodnocení 68 seminárních prací, uložených v r. 2013 na ČVUT, jejichž úkolem bylo sestavit krizový plán vybraného území obce dle vzoru v tab. 1, ukázalo, že studenti pochopili logiku krizového řízení a získali schopnost aktivně se zapojit do odezvy na krizové situace a do její přípravy. Na základě uvedené skutečnosti se domníváme, že předmětný nástroj vede ke zkvalitnění krizového řízení, a kvůli své velké vypovídací schopnosti je vhodný pro úřady obcí. Test v praxi ukázal nedostatek dnešních studentů v práci s daty; byla malá schopnost a ochota zpracovatelů shromažďovat spolehlivá a věrohodná data, a soubory dat více než 40 % studentům musely být poskytnuty buď odkazem na zdroje nebo dokonce zapůjčením katalogů příslušných pohrom. Je to způsobeno tím, že nejen studenti, ale i pracovníci na mnoha úrovních se domnívají, že to, co není na internetu, to neexistuje. Protože nebyly zjištěny vážné nedostatky ve zpracování, tak navrhujeme, aby každá obec s rozšířenou působností, popř. organizace, měla pro každou kritickou pohromu akceschopný krizový plán ve formě popsané v tab. 1. Protože údaje musí být místně specifické a odborně správné, je třeba, aby stát zajistil odbornou podporu tak, jako ji zajišťují organizace TSO (Technical Support Organisations) v Evropské Unii [2, 7]. Příslušný plán musí sestavovat odborný tým, který zná problematiku dané obce, její pohromy, její zranitelnosti a její možnosti. Závěr Praxe v oblasti krizového řízení potřebuje akceschopné plány, ne dokumenty o stovkách až několika tisících stran, které neumožňují rychlé rozhodování a řešení. Zpracování akceschopných krizových plánů je třeba naučit. V rámci vzdělávání a výuky na školách je třeba pokrýt tři cíle: poznat obecné pojetí krizového řízení a jeho cíle; poznat a pochopit aplikaci krizového řízení


v ČR; naučit se zpracovat akceschopný plán odezvy na krizovou situaci v konkrétních podmínkách; a získat schopnost realizovat akceschopný plán odezvy na krizovou situaci v dané části obce. Použitá literatura [1]

Procházková, D.: Krizové řízení pro technické obory. ISBN 978-80-01-05292- 1. Praha: ČVUT, 2013, 303p.

[2]

Procházková, D.: Strategické řízení bezpečnosti území a organizace. ISBN 978-80-01-04844-3. Praha: ČVUT, 2011, 483p.

[3]

Procházková, D.: Ochrana osob a majetku. ISBN 978-80-0104843-6, Praha: ČVUT, 2011, 301p.

[4]

Reason, J.: Human error. Cambridge university press 1990.

[5]

Gustin, J.: Disaster & recovery planning: a guide for facility managers. The Fairmont Dess, inc., ISBN 0-88173-323-7 (fp), 0-13-009289-4 (ph). Lilburn 2002, 304p.

[6]

Procházka, J.; Procházková, D.: Vybrané aspekty krizového řízeni a zpracování krizového planu pro praxi. In Zkvalitnění systému vzdělávání a výzkumu v oblasti ochrany obyvatelstva. ISBN 978-80-7454-337-1. Zlín: UTB, 2014, 341-351.

[7]

Procházková, D.; Říha, J.: Krizové řízení. ISBN 80-86640-302, Praha: MV-GŘ HZS ČR, 2004, 225p.

[8]

Procházková, D.: Analýza a řízení rizik. ISBN 978-80-0104841-2, Praha: ČVUT, 2011, 405p.

[9]

Procházková, D.: Metody, nástroje a techniky pro rizikové inženýrství. ISBN 978-80-01-04842-9, Praha: ČVUT, 2011, 369p.

[10] ČVUT: Archiv příkladů z oblasti rizikového inženýrství. Ústav bezpečnostních technologií a inženýrství, fakulta dopravní.

276


Výsledky analýzy havárií s kyselinou dusičnou v České republice Results of Analysis of Accidents with Nitric Acid in Czech Republic Ing. Zdenko Procházka, CSc. doc. RNDr. Dana Procházková, DrSc. České vysoké učení technické v Praze, Fakulta dopravní Konviktská 20, 110 00 Praha 1 [email protected] Abstrakt Článek pojednává o kyselině dusičné a o jejich dopadech na chráněná aktiva při haváriích. Analýza skutečných havárií ve výrobních podnicích a na železnicích a silnicích ukazuje, že vážné problémy nastávají při přepravě, kde při dopravní nehodě ihned nejsou odborníci, kteří zajistí správnou reakci. Klíčová slova Kyselina dusičná, nakládání s nebezpečnými látkami, přeprava nebezpečných látek, dopravní nehody s přítomností kyseliny dusičné.

složka speciálních plastických trhavin (Semtex) se aplikuje pentrit (pentaerythryltetranitrat). Nejrozšířenější průmyslovou trhavinou je Dynamon, jehož hlavní součástí je dusičnan amonný s nitrolátkami a dřevěnou moučkou. V Semtíně se také vyráběla granulovaná směs levných trhavin DAP (Dusičnan Amonný a Palivo) a průmyslové emulzní trhaviny Slurry na bázi směsných roztoků oxidovadla s kapalnou olejovou fází. Monopolním výrobcem rozbušek, roznětek a zápalek byly Blanické strojírny ve Vlašimi (dříve Sellier a Bellot). Původní sortiment zápalek a roznětek na bázi třaskavé rtuti (fulminátu rtuťného) a azidu rtuťného byl později rozšířen na univerzální rozbušky Astryl vyráběné v množství až 15 milionu kusů ročně. 2 Kyselina dusičná Kyselina dusičná má vzorec HNO3. Čistá bezvodá kyselina dusičná (100 %, nazývaná též dýmavá kyselina dusičná) je bezbarvá kapalina s hustotou 1.513 g/cm3, která při teplotě -42 °C tuhne a vytváří bílé krystaly a která vře při 83 °C. Na světle a vzduchu se již za pokojové teploty rozkládá na kyslík, oxid dusičitý a vodu.

Abstract The paper deals with nitric acid and with its impacts on protected assets at accidents. The analysis of real accidents in producing plants and on railways and roads shows that serious problems originate at transportation, where at traffic accident there are not immediately present specialists who ensured correct response. Keywords Nitric acid, hazardous substances handling, hazardous substances transportation, traffic accidents with presence of nitric acid. 1 Úvod Kyselina dusičná (lučavka) je významná silná kyselina, která byla připravena v Indii již ve 12. století. Předmětná kyselina se na světle a vzduchu již za pokojové teploty rozkládá na žlutohnědý jedovatý plyn, který obsahuje směs oxidů dusíku (souhrnné označení NOx), někdy nazývaných nitrózní plyn. Reaguje s velkým množstvím kovů, výjimku představují ušlechtilé kovy, například zlato či platina, se kterými nereaguje. Kyselina dusičná je nebezpečná oxidující žíravina, která poškozuje pokožku a sliznice, a nebezpečné jsou i její výpary. Poleptání se projevuje charakteristickým zežloutnutím zasažených míst, což je důsledek reakce s bílkovinami, a proto se jedná o produkt podléhající stanoveným pravidlům a předpisům při její výrobě, použití i přepravě. Kyselina dusičná má velké upotřebení v průmyslu [1]. Používá se například k výrobě výbušnin pomocí nitrace, dusíkatých hnojiv, barviv a laků, léků a různých organických sloučenin. V chemickém průmyslu, laboratořích a raketové technice se používá jako okysličovadlo. Historicky nejstarší výbušnina, tzv. černý prach“ obsahující její sůl, se vyráběla v prachárně Explosia v závodě Synthesia Pardubice-Semtín směšováním 75 % dusičnanu draselného, 15 % dřevěného uhlí a 10 % síry a používala se pro střelný prach lovecký, k výrobě zápalnic a pro pyrotechnické účely. Nitroestery (glycerintrinitrat, ethylenglykoldinitrat a nitrocelulosa), které slouží jako suroviny pro výrobu bezdýmných prachů a průmyslových trhavin, se připravují působením nitrační směsi (60 % H2SO4, 35 % HNO3 a 5 % H2O) na základní suroviny. Aromatické nitrolátky, především 2,4,6-trinitrotoluen (TNT) vyráběný dvoufázovou nitrací, se používá především pro vojenské účely. Jako základní Ostrava 3. - 4. září 2014

4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O Oxid dusičitý se následně rozpustí ve zbývající kyselině dusičné a začne ji zbarvovat do žluté, za vyšších teplot pak do červena. Čistá kyselina má tendenci vypouštět do vzduchu bezbarvý dým, který tvoří se vzdušnou vlhkostí mlhu, a odštěpuje červenohnědý dým oxidu dusičitého. Kyselina dusičná tvoří s vodou azeotropickou směs o bodu varu 122 °C a koncentraci 68.5 hmotnostních % HNO3. Získá se zahříváním zředěnějšího nebo koncentrovanějšího roztoku tak dlouho, až se bod varu ustálí. Tzv. koncentrovaná kyselina dusičná má obvykle téměř tuto koncentraci, tedy 65 - 68 %. Pokud koncentrace roztoku kyseliny překračuje 86 % označuje se již za dýmavou kyselinu dusičnou. Kyselina dusičná má silné oxidační vlastnosti. Organické látky se působením kyseliny dusičné oxidují nebo nitrují. Právě nitrace je příčinou žloutnutí kůže, ke kterému dochází při polití. Její bezpečnostní list obsahuje níže uvedené piktogramy (obr. 1), které charakterizují její vlastnosti a základní údaje související s nebezpečností kyseliny dusičné (tab. 1).

Oxidující (O)

Žíravý (C)

GHS03

GHS05

Obr. 1 Piktogramy používané pro kyselinu dusičnou Tab. 1 Základní údaje související s nebezpečností kyseliny dusičné R-věty

R8 R35

S-věty

(S1/2) S23 S26 S36 S45

H-věty

H272 H314

Registrační číslo CAS

7697-37-2

Indexové číslo

007-004-00-1

Kemlerův kód

80

UN kód

2031

277


Klasifikace kyseliny dusičné podle Nařízení (ES) č. 1272/2008 [EU-GHS/CLP] obsahuje dále uvedené údaje: Oxidující kapaliny (Kategorie 3); Žíravost pro kůži (Kategorie 1A). Její bezpečnostní listy (vytvářené jednotlivými producenty) [2, 3] obsahují údaje: Nebezpečnost - Velmi silná žíravina!!! Způsobuje těžké poleptání. Při tepelném rozkladu může docházet ke vzniku toxických zplodin - Oxidy dusíku (NOx). Vyhněte se vdechování produktů hoření. Možnost prudkých chemických reakcí, zvláště při zahřátí. Při reakci se uvolňuje kyslík podporující hoření. Tvoří žíravé roztoky. Látka je silně kyselá i ve zředěných roztocích! Vzhled/skupenství - Pevné - ne; Kapalné - bezbarvá až žlutá kapalina s ostře štiplavým zápachem; Plynné - dráždivé páry. Vlastnosti - Hořlavost (pevné látky, plyny): látka není hořlavá; Horní mez výbušnosti: není k dispozici; Dolní mez výbušnosti: není k dispozici; Molární hmotnost: 63.013 g/mol; Rozpustnost: ve vodě neomezená; Toxicita: Může způsobit podráždění dýchacích cest, poškození tkání, poleptání kůže, při styku s očima může dojít od podráždění spojivek až k trvalé ztrátě zraku; Těkavost: ano - vývin nitrózních plynů; Reaktivita: Při styku s kovy se uvolňují nitrózní plyny. Reaguje s kovy za vzniku vodíku. Při zahřátí - možnost prudkých chemických reakcí. Prudce reaguje s vodou. Při smíchání s louhy hrozí nebezpečí silné exotermní reakce. Věty o nebezpečnosti - H272 Může zesílit požár; oxydant. H290 Může být korosivní pro kovy. H314 Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí. Detekce - Na místě - pH, Raman; Laboratoř - pH, FTIR. Ochranné prostředky pro zásah - Vhodné ochranné rukavice (viton: tloušťka vrstvy 0.7 mm, doba iniciace >480 min.), ochranný oděv (Tychem/Tyvec/ OPCH), dýchací přístroj. Likvidace - Obaly vystavené ohni ochlazujte proudem vody. Páry se mohou shromažďovat v prohlubních terénu a vniknout do prostorů, ležících pod úrovní terénu nebo do kanalizačních systémů. Otvory těchto prostorů utěsnit, šachty, jímky a kanalizační vpusti zakrýt. Zabraňte úniku produktu do životního prostředí, vodních zdrojů, kanalizace nebo do půdy. Vytvořte záchytná místa jako laguny nebo rybníky pro zadržení úniku. Překryjte plachtami z umělé hmoty a minimalizujte tak rozšíření úniku škodliviny. Pokud se produkt dostal do vod, kanalizace nebo půdy, informujte příslušné orgány zabývající se ochranou životního prostředí. Srážejte plyny/páry/mlhu rozprašováním vody. Uniklou látku zřeďte a neutralizujte. Jako vhodný materiál pro tento účel může sloužit voda, hašené vápno, soda. Absorbujte vhodným savým materiálem (písek, křemelina). Při velkém úniku je třeba produkt odčerpat.

může způsobit poleptání dýchacího traktu, kašel a kýchání, dušnost, poškození zubů. Vnikne-li produkt do očí, hrozí poškození až ztráta zraku. Nejdůležitější akutní a opožděné symptomy a účinky Materiál má mimořádně ničivé účinky na tkáně sliznic a horních cest dýchacích, oči a kůži. Vdechnutí může vyvolat tyto symptomy: spasmus, zánět a edém průdušek, spasmus, zánětlivý edém hrtanu, pneumonitida, plicní edém. Symptomy a známky otravy jsou: palčivý pocit, kašel, sípot, laryngitida, dušnost, bolesti hlavy, nevolnost, zvracení, plicní edém. Účinky mohou být opožděny. Vysoké dávky mohou vyvolat: přeměnu hemoglobinu na methemoglobin (způsobuje cyanózu) a značný pokles krevního tlaku, který vede ke kolapsu, kómatu a někdy i k smrti. První pomoc - Při vdechnutí - Okamžitě přerušte expozici. Postiženého přeneste na čerstvý vzduch. Zajistěte pacientovi dostatečný přívod vzduchu a případně podávejte kyslík. Převlékněte postiženého v případě, že byl produktem zasažen oděv. Zajistěte postiženého proti prochladnutí. Podle situace lze doporučit výplach ústní dutiny, případně nosu vodou. Při požití - Okamžitě vypláchněte ústní dutinu pitnou vodou. Podejte vypít 2 - 5 dl chladné vody. V žádném případě nevyvolávejte zvracení!!! Hrozí perforace jícnu a žaludku. K pití se postižený nesmí nutit, zejména má-li již bolesti v ústech nebo krku. Nepodávejte nic ústy, pokud je postižený v bezvědomí, nebo má-li křeče. Nepodávejte aktivní uhlí. Nepodávejte žádné jídlo. Při zasažení očí - Pokud má postižený kontaktní čočky, neprodleně je vyjměte. Okamžitě začněte vyplachovat oči při otevřených víčkách směrem od vnitřního koutku k vnějšímu proudem pitné vody po dobu nejméně 15 minut. V žádném případě neprovádějte neutralizaci! Vyhledejte lékařské ošetření. K vyšetření musí být odeslán každý i v případě malého zasažení. Ve výplachu pokračujte i během transportu postiženého. Při poleptání - Ihned svlečte potřísněné šatstvo; před mytím nebo v jeho průběhu sundejte prstýnky, hodinky, náramky, jsou-li v místech zasažení kůže. Postižené místa na kůži okamžitě opláchněte velkým množstvím vlažné vody. Poraněné části kůže překryjte sterilním obvazem. Ochrana obyvatelstva - Chraňte si dýchací cesty (přiložte si na nos a ústa kapesník, ručník, šátek, mikinu apod.) pokud máte možnost použijte osobní ochranné prostředky. Zabraňte kontaktu očí a povrchu těla s látkou. Zabraňte dalšímu šíření (úniku) látky. Zabraňte vniknutí látky do kanalizace. V uzavřených místnostech zajistěte přiměřené větrání. Zachovejte klid a opusťte budovu podle únikového značení a pokynů pracovníků zařízení nebo záchranářů. Pomozte osobám se sníženou pohyblivostí. V případě potřeby poskytněte první pomoc. Volejte tísňovou linku 150 nebo 112.

Požár - Vhodná hasiva: tříštěný vodní proud, pěna, oxid uhličitý (CO2), hasicí prášek - samotná látka není hořlavá - hasiva přizpůsobit látkám vyskytující se v okolí. Nevhodná hasiva: Ostrý vodní proud. Po vstříknutí přímého proudu vody do horkých kapalin může dojít k prudkému vývinu páry nebo k výbuchu. Zóny přizpůsobit množství uniklé, či zasažené látky požárem.

Opatření pro hašení požáru - Vhodná hasiva - Použijte proud vody, pěnu vhodnou k hašení alkoholu, práškový hasicí prostředek nebo oxid uhličitý. Zvláštní nebezpečnost vyplývající z látky nebo směsi - oxidy dusíku (NOx); Pokyny pro hasiče - Při požáru použijte v případě nutnosti izolační dýchací přístroj. Další informace Uzavřené nádoby ochlazujte rozprašováním vody.

Přípustné limity - Přípustný expoziční limit PEL: 2.5 mg/m3. Nejvyšší přípustná koncentrace NPK-P: 5 mg/m3; Faktor přepočtu z mg/m3 na ppm 0.388 (25 °C, 101.325 kPa) …ppm/ 0,388 = …mg/m3 …mg/m3 * 0.388 = …ppm.

Informace pro přepravu - Číslo OSN - ADR/RID: 2031 IMDG: 2031 IATA: 2031; Příslušný název OSN pro zásilku - ADR/RID: KYSELINA DUSIČNÁ, IMDG: NITRIC ACID, IATA: Nitric acid, Passenger Aircraft: Not permitted for transport. Třída/ třídy nebezpečnosti pro přepravu - ADR/RID: 8 (5.1) IMDG: 8 (5.1) IATA: 8 (5.1). Obalová skupina - ADR/RID: II IMDG: II IATA: II. Nebezpečnost pro životní prostředí - ADR/RID: ne IMDG Marine pollutant: no IATA: no. Zvláštní bezpečnostní opatření pro uživatele - data neudána.

Reaktivita - Chemická stabilita: Stabilní za běžných skladovacích podmínek. Možnost nebezpečných chemických reakcí: Nebezpečně reaguje s kovy, redukčními činidly, vodou. S vodou tvoří silně žíravé roztoky. Podmínky, kterým je třeba zabránit: Je třeba zamezit intenzivnímu zahřívání látky. Neslučitelné materiály: Izolujte od lehce zápalných látek, kovů. Zabraňte styku s organickými materiály, (dřevo, papír, org. chemikálie) a anorganickými. Příznaky otravy - Při požití způsobuje ostrou bolest až šokový stav, poškození trávicího ústrojí. Při styku s pokožkou způsobuje narušení tkání s popáleninami a těžce se hojící rány. Vdechování Ostrava 3. - 4. září 2014

Ochranná opatření jsou v právních předpisech českých, evropských i celosvětových (např.: zákon o chemických látkách a chemických přípravcích, zákon o veřejném zdraví, zákoník práce, zákon o prevenci závažných havárií způsobených vybranými nebezpečnými chemickými látkami a chemickými přípravky, nařízení REACH; nejdůležitější předpisy jsou charakterizovány v práci [2]. 278


3 Havárie spojené s kyselinou dusičnou v podnicích V kapitole budou analyzovány kritické havárie, které zasáhly jak podnik, tak jeho okolí po roce 2000. Všechny uvedené havárie si vyžádaly zásahy hasičů, protože závažné dopady se vyskytly i v okolí výrobních podniků. Smiřice (14. 10. 2001) [4] - V závodě Danisco Cultor Bohemia, a. s. Smiřice došlo k úniku asi 20 t kyseliny dusičné o koncentraci 54 - 60 % v důsledku poškození těsnění na přírubě odtokového potrubí ze zásobní nádrže do výrobní haly. Nádrž byla umístěna v havarijní jímce, ale odtokové potrubí bylo vedeno mimo havarijní jímku a nebylo zabezpečeno chráničkou. Kyselina vytekla do volného terénu a část se jí dostala do dešťové kanalizace a následně do Labe. K úniku kyseliny dusičné z potrubí došlo v noci a únik byl zjištěn až v 7 hod. ráno, kdy byl uzavřen oběh a následovala oprava těsnění. Byl proveden sanační zásah, včetně neutralizace terénu, a hydrogeologický průzkum. Do Labe uniklo jen malé množství, neboť rozbory vod neprokázaly negativní ovlivnění jakosti vody. Pardubice (4. 9. 2005) [5] - V pardubické chemičce Synthesia došlo ve 4:13 k úniku kyseliny dusičné ze zásobníku objektu E 11. Hasičům byla událost nahlášena až po dvou hodinách. Oznamovatelem nebyla ale chemička, nýbrž obyvatelé a policisté, kteří viděli žlutý mrak nad areálem závodu. Operační a informační středisko HZS Pardubického kraje po přijetí prvotních informací na linku tísňového volání, vyhodnotilo situaci a ihned vyslalo na místo události jednotky v prvním stupni poplachu, které monitorovaly situaci na místě události. Jednotce HZS Pardubického kraje bylo dokonce bráněno ve vjezdu do areálu chemického podniku, čímž byl opět porušen zákon o integrovaném záchranném systému. Hasiči i přes odpor vrátné závodu nakonec do areálu vjeli. Žlutý mrak směřoval na obce Valy a Mělice. Podle měření hasičů na několika místech byla zjištěna nebezpečná koncentrace látek v ovzduší. Jelikož každou neděli se v obci Valy konají trhy a pohybuje se zde hodně osob, doporučili hasiči starostovi obce, aby trhy ukončil. Starostům obcí, kam mrak směřoval, operační důstojníci ihned poskytovali informace, které obdrželi od dispečerů chemického závodu to je - v jaké asi výšce se mrak pohybuje a jakým směrem, a že si lidé musí uzavřít okna, dveře a nevětrat. Minutu poté, co velitel zásahu hlásil na operační a informační středisko HZS Pardubického kraje, že mrak směřuje i na město Přelouč, byla informována stála služba města Přelouče o vzniklé situaci. Mrak se nakonec ve vysoké výšce rozptýlil a kolem 10 hodiny byla odvolána všechna bezpečnostní opatření, protože již žádné nebezpečí nehrozilo. Pardubice (1. 7. 2010) [6] - Dne 1. července 2010 ve 21:34 hodin byl na operační a informační středisko hasičů oznámen únik nitrózních plynů z pardubické chemičky Synthesia a.s. Semtín. Žlutý mrak směřoval na Lázně Bohdaneč a dále severozápadně. Ihned na místo vyjeli profesionální hasiči z Pardubic, hasiči podniku Synthesia a dobrovolní hasiči z Lázní Bohdaneč a Čeperky. Operační a informační středisko hasičů okamžitě informovalo starosty okolních obcí o úniku nebezpečných látek do ovzduší, a žádalo je, aby zajistili, aby si lidé uzavřeli okna, dveře a nevětrali. Obyvatelstvo v Lázních Bohdaneč bylo například upozorněno sirénou o nastalé situaci. Hasiči prováděli v areálu chemičky zkrápění žlutého mraku vodou. V chemičce došlo k havárii kotle a následné reakci kyseliny sírové, kyseliny dusičné a celulózy. Do ovzduší tak unikla směs nitrózních plynů a oxidu síry, které dráždí sliznici. Šlo o zdraví škodlivé látky. Plyny mohou způsobit do 40 hodin od nadýchání otok plic. Podle měření dispečerů chemičky přímo v areálu závodu na několika místech byla zjištěna nebezpečná koncentrace látek v ovzduší [6]. Chrudim (7. 6. 2014) [7, 8] - Z areálu firmy Penta v okrajové části Chrudimi došlo ke dvěma únikům nezjištěného množství kyseliny dusičné. Příčina úniků zatím doposud není známa. Hasiči při druhém z úniků na několik hodin vyzvali obyvatele Chrudimi a Slatiňan, aby zbytečně nevětrali a nevycházeli ven. Hasičům se Ostrava 3. - 4. září 2014

žlutý mrak podařilo udržet v areálu. V souvislosti s únikem nebyl nikdo zraněn. Hasiči na místo úniku poprvé vyjížděli v 15:12, na místě zasahovali v protichemických oblecích. Kyselinu se podařilo neutralizovat pomocí sody. Skrápění mraku vodou hasiči ukončili kolem 18:00. Na stejné místo se hasiči vraceli ve 20:12 hodin. Ihned po příjezdu jednotek zpět do firmy se podařilo unikající mrak skropit tak, aby dál neunikal mimo areál. Zároveň byla prováděna neutralizace sodou. Ve 22:17 na místo úniku dorazila odborná firma, která kyselinu přečerpala, hasiči ve skrápění mraku pokračovali až do 23:00 hodiny. Doporučení o nevycházení a nevětrání bylo odvoláno před půlnocí. 4 Havárie spojené s kyselinou dusičnou při přepravě Přeprava chemických, toxických, hořlavých a výbušných látek vzhledem k rizikům možné dopravní nehody s následným únikem těchto látek do životního prostředí by neměla být opomíjena; jde o mobilní zdroj [2]. Veškeré nebezpečné látky mají své specifické vlastnosti a v důsledku toho mají v různých podmínkách rozdílný stupeň nebezpečnosti, což je právě rozhodující při jejich přepravě a manipulaci s nimi. V mezinárodní železniční přepravě nebezpečného zboží je platný Řád pro mezinárodní železniční přepravu nebezpečného zboží po železnici - RID (Regulations for International Railway Transport of Dangerous Goods) jako příloha k Jednotným právním předpisům pro smlouvu o mezinárodní železniční přepravě zboží - CIM (Carriage of Goods by Rail) RID je součástí Úmluvy o mezinárodní železniční přepravě (COTIF), která sdružuje smluvní strany 43 členských států do Mezivládní organizace pro mezinárodní železniční přepravu (OTIF). RID je základním předpisem pro železniční přepravu nebezpečných věcí a určuje, které nebezpečné věci jsou z mezinárodní přepravy vyloučeny a jejichž přeprava je povolena a stanovuje požadavky, které musí být při této přepravě splněny, jako např. klasifikace věcí (včetně klasifikačních kritérií a zkušebních metod), používání obalů (včetně společného balení), používání cisteren (včetně jejich plnění), postupy před odesláním zboží (včetně nápisů a bezpečnostních značek na kusech, označování dopravních prostředků, doklady a další požadované informace), ustanovení o konstrukci, zkoušení, schvalování obalů a cisteren. Na základě vývoje dopravních prostředků a požadavků na ně, jsou předpisy pravidelně ve dvouletých intervalech aktualizovány. Předpisy stanovují povinnosti pro vozy přepravující dané třídy nebezpečných látek (v RID definovány jako nebezpečné věci), každý vůz musí být řádně označen příslušnými tabulkami dle RID a splňovat technické požadavky. Vozy podléhají pravidelným lhůtám pro revizi pojezdu a periodickým zkouškám nádrží cisteren. Pro zajištění bezpečnosti přepravy mají osoby podílející se na přepravě nebezpečných věcí stanoveny své povinnosti, v pravidelných lhůtách jsou proškolovány a musí dodržovat bezpečnostní předpisy. Základní povinností osob je vypracování havarijního plánu pro případ úniku nebezpečných látek. Platí to tedy i pro železniční dopravu, kde tyto plány při přípravě musí podléhat kontrole příslušným útvarem Hasičské záchranné služby Správy železniční dopravní cesty, s.o. (HZS SŽDC, dříve HZS ČD) a příslušného úřadu. Havarijní plán aktualizovaný každý rok je uložen v každé železniční stanici na pracovišti výpravčího jako samostatná příloha staničního řádu. Jestliže dojde k havarijnímu úniku nebezpečných látek, musí být neprodleně informován výpravčí ve službě v dané železniční stanici, který pak celou událost oznámí podle havarijního plánu operačnímu středisku HZS SŽDC, vedoucímu dispečerovi a přednostovi železniční stanice. Zároveň musí uvést bližší identifikaci místa a druhu havárie, jestli se jedná o únik u lokomotivy nebo z vozů a odhadnutí množství látky. Při úniku nebezpečné látky v oblasti skladového hospodářství se vychází ze znalosti o uskladněných látkách a z možnosti přesnějšího určení množství uniklé látky. Do příjezdu zásahové jednotky útvaru HZS SŽDC, resp. HZS je nutné, aby zaměstnanci dotčené výkonné jednotky zajistili ochranu zdraví a bezpečnosti na 279


místě havárie, aby před příchodem Policie ČR nedošlo k jakékoliv manipulaci s výpustními zařízeními a armaturou kotlových vozů k přepravě kapalných látek, s výjimkou nutné manipulace s výpustním zařízením pro zamezení dalšího úniku, jedná-li se o únik obecně známé látky a také aby nedocházelo k manipulaci s obaly uloženými na nákladním vozu. V případě úniku obecně známé nebezpečné látky jako je motorová nafta, motorový olej, benzín, apod. je nutné utěsnit zdroje úniku, uzavřít zdroje úniku, jímat unikající látky do vhodných nádob, utěsnit kanalizační vpusti a případně aplikovat sorbent. V roce 2008 vyjeli jednotky HZS ČD/SŽDC k 3993 zásahům, přičemž cca. 10 % tvořily zásahy při únicích nebezpečných látek. Celkově se v letech 1997 - 2008 stalo v České republice v železniční dopravě 2 733 ekologických havárií, z toho ve více než polovině došlo k závažné kontaminaci životního prostředí [9]. V 17 případech došlo ke kontaminaci vody v nádržích; ve 4 ke kontaminaci pitné vody; v 1 ke kontaminaci podzemní vody; v 62 ke kontaminaci půdy; v 995 ke kontaminaci kolejiště; a v 54 ke kontaminaci ovzduší a vegetace. Patrně nejzávažnější se stala v roce 1973 u Kolína, kdy v důsledku poškození železniční cisterny došlo k úniku cca 3 tun chlóru [10]. Silniční přeprava se řídí především mezinárodním předpisem ADR [2]. Na základě databáze [9] a specifického výzkumu [11] při silničním provozu převažují informace o úniku tzv. provozních kapalin (nafta, benzín, oleje), které se vyskytují pochopitelně u každé jen trochu závažnější silniční nehody. Pokud jde o únik jiných chemických látek, tak se jedná o desítky drobných nehod, kdy došlo k úniku kyselin, bází, hořlavin apod., ale až na jednu výjimku bez újmy na životech nebo na zdraví. Většina z nich není podrobně podchycena. Jako příklad mohou sloužit následující údaje z let 2007 - 2013. Břest (26. 2. 2008) [12] - Došlo k úniku kyseliny dusičné z cisterny u Břestu, obr. 2. Řidič kamionu s cisternovým návěsem uvedl, že na únik kyseliny ho upozornili až další řidiči blikáním a troubením. Po zastavení u krajnice vystoupil a uviděl masivní únik v zadní části cisterny. Okamžitě nahlásil havárii na tísňovou linku 112 a oznámil únik převážené kyseliny dusičné v 70 % koncentraci.

Vyškov (21. 7. 2010) [13] - Čtyři jednotky záchranářů v protichemických oblecích likvidovali ve středu ve Vyškově únik 200 litrů kyseliny dusičné. Místo ekologické havárie a okolí na 227. kilometru dálnice u čerpací stanice Lukoil označili hasiči za nebezpečnou zónu a dálnice D1 byla zhruba hodinu v obou směrech uzavřená. Na cisterně převážející 800 litrů kyseliny se uvolnil ventil. Kyselina vytekla na silnici, hasiči ji neutralizovali zásaditým roztokem. Otradovice (18. 3. 2011) [14] - V Otradovicích na Mladoboleslavsku z odstavené cisterny uniklo 1500 litrů kyseliny dusičné, jež kontaminovala půdu. Specializovaná firma zasaženou oblast vybagrovala a převezla ji nákladními auty k ekologické likvidaci. Ve stojícím návěsu bylo celkem 19.5 tuny kyseliny, kterou hasiči přečerpali do dvou cisteren. Bezpečnost lidí nebyla ohrožena. Valašské Meziříčí (10. 8. 2011) [15] - Hasiči z Valašského Meziříčí museli večer vyjíždět na zdejší nádraží k úniku kyseliny dusičné, který způsobil špatný ventil vagónové cisterny. Na místě museli zasahovat v protichemických oblecích a se speciálním kontejnerem určeným pro podobné havárie. Vidice (26. 2. 2013) [16, 17] - Na silnici mezi Miřkovem a Vidicemi na Domažlicku ráno havaroval osobní vůz, který převážel v barelech a skleněných lahvích kyselinu sírovou, dusičnou, mléčnou, hydroxid draselný a další nebezpečné látky. Z dosavadního šetření vyplývá, že řidička nepřizpůsobila rychlost stavu vozovky, dostala smyk, vylétla do protisměru a skončila v příkopu. Vozidlo se převrátilo na střechu. Obaly chemických látek se při nehodě poškodily a tekutiny vytekly na vozovku. Šlo o desítky litrů převážených chemikálií (obr. 3). Vylité chemikálie zasahující odborníci v protichemických oblecích a rouškách zneutralizovali. Lidé v okolí nebyli ohroženi. Osmatřicetiletou řidičku kyselina poleptala na většině povrchu těla a způsobila jí vážná zranění, proto ji převezl vrtulník na popáleninové centrum v Praze na Vinohradech.

Řidič nebyl zraněn a kyselinu natankoval ve Vizovicích v objemu 6 tun. Do zastavení za sebou zanechala cisterna znečištěnou vozovku v délce asi 8 kilometrů, a to už od obce Hulín. První čtyři kilometry k obci Břest byla vozovka znečištěna jen drobně, až v Břestu byla vidět stále silnější stopa, která postupně znečistila jednu polovinu vozovky k hranici Zlínského kraje. Odhaduje se, že při havárii došlo k úniku několika set litrů. Kamion byl odstaven uprostřed polí a vlivem čerstvého větru byly vytvořeny dobré rozptylové podmínky. Přímé ohrožení občanů tak bylo sníženo, ale přesto bylo přijato několik preventivních opatření. Celá zóna byla vyhrazena bezpečnostní páskou k zamezení vstupu nežádoucích osob. Následovala etapa přečerpání kyseliny do náhradního vozu. Na místo havárie přijela i další specializovaná firma, která se postará o sanaci zasažené půdy.

Obr. 3 Místopis havárie s kyselinou dusičnou u Vidic 5 Závěr S nebezpečnými chemickými látkami a chemickými přípravky (toxickými, hořlavými, výbušnými apod.), které mohou mít negativní dopad na zdraví člověka a životní prostředí, se setkáváme v každodenní činnosti, ať již v průmyslu, v obchodě či při jejich Obr. 2 Odezva na havárii s kyselinou dusičnou u Břestu Ostrava 3. - 4. září 2014

280


přepravě. Při haváriích prostředků přepravujících nebezpečné věci může dojít k jejich úniku (jako např. kyselin, zásad a dalších) a následné kontaminaci povrchových i podzemních vod a horninového prostředí. V případě havárie motorového drážního vozidla pak můžou do okolí uniknout i pohonné hmoty, motorové oleje a další provozní kapaliny, což komplikuje zásah. Kyselina dusičná je důležitá látka pro výrobní technologie, a proto ji nelze vyloučit z výrobních procesů. Je třeba s ní správně nakládat. Srovnání analýz jednotlivých případů havárií s kyselinou dusičnou ukázalo důležitost rychlosti odborné reakce. V podnicích nebývá problém, když jsou dodrženy bezpečnostní předpisy, které podrobně obsahují opatření a činnosti, které se provádí při nakládání s kyselinou dusičnou při normálních, abnormálních a kritických podmínkách. Vážné problémy nastávají při přepravě, kde při dopravní nehodě ihned nejsou odborníci na správnou reakci. Rozsah škodlivých dopadů na lidi a složky životního prostředí pak významně závisí na délce doby, která uplyne od vzniku havárie do zahájení správné odborné reakce. Poděkování Autoři děkují ČVUT v Praze za grant GS13/158/OHK2/2T/16, v jehož rámci je práce zpracována. Použitá literatura [1] [2]

VŠCHT: Encyklopedie chemického inženýrství. Praha: VŠCHT. http:// vscht.cz/ uchi/ echi/. Procházková, D.; Bumba, J.; Sluka, V.; Šesták, B.: Nebezpečné chemické látky a chemické přípravky a průmyslové nehody. ISBN 978-80-7251-275-1, PA ČR, Praha 2008, 420p.

[3]

Dostupné na: http://www.lach-ner.com/files/7697-37-2 Kyselina_dusicna1mollNormanal_v2CZ.pdf.

[4]

Dostupné na: http://www.cizp.cz/Havarie-na-vodach.

[5]

Dostupné na: http://www.iipardubice.cz/arch/1126083641dle-hasicu-synthesia-porusila-z akon.php.


[6]

Dostupné na: http://www.pozary.cz/clanek/24631-uniknitroznich-plynu-z-pardubicke-chemicky/.

[7]

Dostupné na: http://domazlicky.denik.cz/nehody/havariecpavek-zamoril-zimni-stadion-a-okoli-20130125.html.

[8]

Dostupné na: http://www.blesk.cz/clanek/live-krimi/255947/ policiste-vysetruji-unik-kyseli ny-v-chrudimi-pricinaneznama.html.

[9]

ČVUT: Databáze dopravních nebezpečných látek.

nehod

s

přítomností

[10] Dostupné na: http://projekt150.ha-vel.cz/node/143. [11] Procházková, D.; Patáková, H.; Procházka, J.; Procházka, Z.; Strymplová V.: Výsledky systematického studia rizik spojených s přepravou nebezpečných látek. In Ochrana obyvatelstva 2014. ISBN 978-80-7385-142-2, ISSN 18037372, SPBI, Ostrava 2014, pp 191-194. [12] Dostupné na: http://www.zachranny-kruh.cz/chemicka havarieochromilaspojenimezikraji.html. [13] Dostupné na: http://tn.nova.cz/zpravy/doprava/u-vyskovauniklo-200-litru-kyseliny-dusicne-policie-zcela-uzavreladalnici-d1.html. [14] Dostupné na: http://www.enviweb.cz/clanek/havarie/85789/ na-mladoboleslavsku-uniklo-z-cisterny-1500-litru-kyselinydusicne. [15] Dostupné na: http://zlin.idnes.cz/hasice-na-tri-hodinyzamestnal-unik-kyseliny-z-vagonove-cisterny-pyw-/zlinzpravy.aspx?c=A110811_104911_zlin-zpravy_stk. [16] Dostupné na: http://www.enviweb.cz/clanek/havarie/94861/ na-domazlicku-havaroval-vuz-s-kyselinou-ridicka-je-vaznezranena. [17] Dostupné na: http://domazlicky.denik.cz/nehody/nehoda-uvidic-omezuje-provoz-20130226.html.

281


Plány řízení rizik pro veřejné i soukromé subjekty Plans for Risks´ Management for Public and Private Entities doc. RNDr. Dana Procházková, DrSc. České vysoké učení technické v Praze, Fakulta dopravní Konviktská 20, 110 00 Praha 1 [email protected] Abstrakt Současným cílem lidí je žít v bezpečném prostoru a mít potenciál rozvoje. Základní nástroje lidské společnosti pro dosažení uvedených cílů jsou řízení lidské společnosti a správné uplatňování znalostí a zkušeností při vyjednávání s riziky tak, že se respektuje veřejný zájem. V manažerských a inženýrských disciplínách jsou řešeny konkrétní úkoly spojené s vyjednáváním s riziky. Článek uvádí přehlednou analýzu různých typů projektového řízení a propojení projektového řízení typu TQM s recentním řízením rizik při řešení konkrétních úloh v praxi. Na základě vlastního výzkumu se zabývá několika vzory plánů řízení rizik pro praxi, a to pro: projekty; kritické objekty; kritické infrastruktury; a vybraná území. Klíčová slova Rizika, projektové řízení, TQM, řízení rizik, plán řízení rizik. Abstract Present target of humans is to live in a safe space and to have a potential for development. The basic tools of humans for reaching the given targets are the human society management and the tried-and-true use of findings and experiences at trading-off with risks by the way that public interest is respected. In managerial and engineering disciplines there are solved real tasks connected with the trade-off with risks. The paper gives a general analysis of the different types of project management and interface of project management of TQM type with recent risk management at solution of real task in practice. With regard own research it deals with several models of risk management plans, namely for: projects; critical facilities; critical infrastructures; and selected territories. Keywords Risks, project management, TQM, risk management, risk management plan. 1 Vývoj typů řízení Řízení entit se v čase vyvíjelo [1 - 4]. Významné mezníky v řízení vytvořily: vědecká škola F. W. Taylora (1856 - 1915); byrokratická škola, jejímž hlavním teoretikem byl Max Weber (1864 - 1920); správní řízení, jehož teorii zpracoval Henri Fayol (1841 1925); a škola mezilidských vztahů, jejímž hlavním představitelem byl Elton Mayo (1880 - 1949). Max Weber definoval 6 zásad byrokracie, kterými jsou: dělba práce je základem organizace; v organizaci je nutné přesně definovat práva a povinnosti každého pracovníka; v organizaci musí existovat soustava pravidel; vedoucí pracovník řídí neosobně a spravedlivě; práce je službou, v níž je nutno dodržovat pravidla; a vedoucí pracovník je povinen vytvářet podmínky pro pořádek a stabilitu organizace a zajišťovat jejich efektivnost. Ve své době byla byrokracie nejefektivnějším systémem řízení. Na začátku 20. století se začaly zavádět metody vědeckého řízení. Po druhé světové válce bylo třeba nastartovat rozvoj zbídačených zemí, což znamenalo urychlenou obnovu podniků a území. K tomu byla potřeba podpora a iniciativa širokých mas Ostrava 3. - 4. září 2014

obyvatelstva a dynamičtější způsob řízení. Proto bylo použito řízení, které se používá k řešení kritických stavů, tj. řízení zacílené (programy se člení na projekty a ty dále na procesy, což se projevuje v označení projektové a procesní řízení). Jeho charakteristickým rysem je orientace na priority a uplatnění plánování, metod stanovení cílů a manažerské iniciativy. Od konce 70. let minulého století se v něm uplatňuje spoluúčast zaměstnanců na řízení, zisku i vlastnictví, a zvyšují se nároky na kvalifikaci všech profesí. Začátkem 90. let nastupuje do managementu rozsáhlé využívání automatizační a kancelářské techniky, pružné výrobní systémy, telekomunikace, informatika. 2 Správné řízení věcí veřejných Reformy v oblasti řízení věcí veřejných, znamenající přechod od byrokratického řízení k zacílenému řízení byly odezvou na velké problémy v regionální politice v EU, nastaly po změnách odstartovaných v Maastrichtu v r. 1989 [1]. Znamenaly naplňování několika základních principů ve veřejné správě (někdy též nazývané principy 3D): Demokratizaci; Decentralizaci, tj. přesun funkcí a kompetencí ve státní správě na nižší orgány nebo na orgány samosprávy nebo i na nestátní soukromé subjekty; Dekoncentraci, tj. postoupení kompetencí orgánům nižšího stupně nebo specializovaným složkám na stejné úrovni řízení. Dosahuje se tím racionálnější dělby a organizace práce uvnitř správních úřadů; a též Subsidiarita, tj. princip, vyžadující, aby problémy byly řešeny na úrovni, na které vznikají, aby vyšším úrovním správy byly postupovány jen kompetence, na něž subjekty nižší úrovně nestačí. Základem pro zajištění bezpečných entit s dostatečným rozvojovým potenciálem se stalo strategické, pro-aktivní a systémové řízení, které se opírá o strategické plánování [1]. Strategické plánování je nástroj, který se využívá v ziskovém a neziskovém sektoru. Zahrnuje identifikaci problémů, tj. proces, ve kterém se tvoří představa, čím se region, mikroregion, obec, sdružení obcí či jiná entita mají zabývat a jaké programy a služby je třeba občanům nabízet. V rámci řízení věcí veřejných se stanoví koncepce strategického plánování. Pro ni je rozhodující vize, jak má vypadat podnikatelský, či veřejnoprávní subjekt v nejbližších 5 až 6 letech a jestli je dosažení reálné. Každá vize se musí rozpracovat na postupné krátkodobé cíle. Při řízení soukromého a veřejného sektoru nelze uplatňovat stejná kritéria, protože např. ochrana lidí, vzdělání a výzkum vyžadují investice bez ohledu na zisk. Hlavní rozdíly mezi soukromým sektorem a veřejným sektorem jsou: - rozdílnost cílů. Ve veřejném sektoru, který představují obce a kraje není cílem zisk či jiný prospěch pro určitou právnickou či fyzickou osobu, ale cílem je veřejný zájem a jeho plnění, - právní úprava. Veřejný sektor má větší návaznost na právo, což má za následek značné omezení na poli rozhodování. Je to způsobené nutností respektovat a plnit povinnosti a zásady veřejné správy, respektovat volené orgány, úpravu postavení organizačních jednotek státu, práva a povinnosti jejich zaměstnanců, požadavky na finanční a majetkové hospodaření apod., - absence zisku u veřejného sektoru, což má za následek, že se nedají použít některá měřítka a ukazatelé, které se v soukromém sektoru využívají pro podporu kvalitnějšího managementu. Moderní řízení věcí veřejných je procesní řízení, na kterém se podílí všichni zúčastnění, které spočívá na partnerství, je založeno na vyjednávání s riziky, při rozhodování se vychází z posuzování variant na základě kvalifikovaných kritérií, které podporují veřejný zájem [1]. 282


Jak již bylo řečeno výše, od konce 80. let používá veřejná správa typ řízení označovaný jako správné řízení věcí veřejných tzv. Good Governance. Governance = řízení věcí veřejných znamená respektovat systém hodnot, politik a institucí, pomocí kterých společnost řídí své ekonomické, politické a sociální záležitosti ve vztazích mezi státem, občanskou společností a soukromým sektorem. Je to způsob, jakým společnost organizuje sebe samu a jak přijímá rozhodnutí pro dosažení vzájemného porozumění, dohody a kooperace. Občanům nabízí mechanismy a procesy pro artikulaci zájmů, pro zprostředkování rozdílů a uplatňování jejich práv a závazků. Jsou to pravidla, instituce a praktiky, které omezují nebo poskytují podněty pro jednotlivce, organizace a firmy. Řízení věcí veřejných zahrnuje sociální, politickou a ekonomickou dimenzi a funguje na všech úrovních lidské interakce - domácnost, vesnice, město, národ, region i globální úroveň. Právo na správné řízení věcí veřejných prosazuje Evropská charta základních práv Evropské unie proklamovaná 7. 12. 2000 v Nice Evropským parlamentem, Evropskou radou a Evropskou komisí [1]. Podle předmětné charty veřejná správa vykonává správu ve veřejném zájmu. Plní úkoly prostřednictvím postupů a procesů, z nich jen některé jsou upraveny právními předpisy. Jádro úpravy správního práva procesního je obsaženo v zákoně č. 500/2004 Sb., správní řád v platném znění. V rámci sledovaného pojetí řízení věcí veřejných jde o zavedení odpovědnosti, racionalizace, hospodárnosti a úspornosti do rozhodování. Správné řízení věcí veřejných znamená aplikaci optimálního systému řízení, který opírá o diagnostiku problémů a o soubory opatření, které problémy řeší. Podstata správného řízení věcí veřejných leží ve spojení různých úrovní rozhodovacího procesu jako protikladu k téměř výlučné úloze státu. Důsledkem toho se rozhodování přesouvá na víceúrovňové struktury, tj. i na regionální struktury. Sledovaný typ řízení spočívá zejména v otevřenosti, odpovědnosti a efektivnosti institucí a účasti veřejnosti na rozhodovacích a dalších procesech. Dále také znamená transparentnost, odpovědnost, bezúhonnost, vhodný management, efektivní a dostupné služby, závazek k partnerství a neustálý rozvoj institucí veřejné správy. V současné době používají tři typy projektového řízení [1], tj.: 1. New Public Management, 2. Total Quality Management, 3. Řízení typu „Common Assessment Framework“. Všem uvedeným typům je společné strategické plánování a proaktivní řízení. Proaktivní řízení je typ řízení, ve kterém provádíme opatření předem na odvrácení či alespoň zmírnění některých nežádoucích jevů a zajišťujeme připravenost na zvládnutí očekávaných nežádoucích jevů [4]. Charakteristické rysy strategického plánu jsou: 1. Dlouhodobost. Obsahuje plán činností na 10 a více let. 2. Komplexnost. Strategický plán je provázán s územním plánováním, které má nejvyšší právní sílu v oblasti plánování, tj. v České republice se v současné době provádí dle zákona č. 183/20006 Sb. (územní plán je schvalován zastupitelstvy obcí a krajů, a na úrovni státu Parlamentem ČR). 3. Otevřenost. Na vytvoření strategického plánu se musí podílet co nejvíce lidí, od odborníků, představitelů obcí a regionů až po veřejnost. Plán musí být otevřen také novým nastalým skutečnostem, které vyvstanou v průběhu přípravy i realizace projektu či vývoje situace v entitě. 4. Reálnost. Z hlediska hospodárného využívání prostředků musí být důkladně předem vyhodnoceno, zda cíle plánu jsou uskutečnitelné a zda provedené změny přispějí k lepšímu stavu daného území či jiné entity, tj. k jeho rozvoji. 5. Náročnost. Plánem vytyčené cíle musí být přiměřeně náročné, aby nedocházelo ke ztrátě motivace při jeho realizaci. Ostrava 3. - 4. září 2014

6. Srozumitelnost. Plán musí být srozumitelný pro veřejnou správu, dárce i pro ty, co jej budou uskutečňovat. V našich podmínkách se používá typ Total Quality Management (TQM) [1]. Pro jeho úspěšnost byly vytvořeny ISO normy třídy 9000, 14000 apod. Přístup TQM spočívá na požadavku, že na procesu zlepšování kvality entity se musí podílet všichni zaměstnanci, od řadových zaměstnanců až po nejvyšší řídící pracovníky entity. Proces zlepšování jakosti vychází z impulsů, které vychází z potřeb zákazníka/občana. TQM vychází z předpokladu, že trvalá kvalita výrobků a služeb se nedá zajistit příkazy, kontrolou, dílčími programy, organizačními nebo ekonomickými opatřeními, ale cíleným hledáním, měřením a hodnocením příčin toho, proč se produktivita a kvalita nezvyšuje [1]. Pozornost se zaměřuje na procesy probíhající v entitě. Při implementaci TQM se přihlíží na specifika entity, protože z důvodu účinnosti musí odpovídat struktuře entity [1]. Po r. 1989 se v Evropské unii TQM využívá v řízení obcí a regionů. Jde o kvalitní komunikaci představitelů a úředníků obce s občany, tzv. citizen participation [1]. Současné řízení se provádí formou realizace programů, které se skládají z projektů. Projekty jsou většinou složité a vyznačují se tím, že komplexně řeší nějaký problém pomocí systémové analýzy a syntézy. Tj. v projektech se rozkládají úkoly na procesy, u kterých se uplatňuje řízení procesů. Oba typy řízení, projektové i procesní, jsou založené na teorii systémů a na teorii vědeckého řízení (managementu) a využívají nástroje z dalších vědeckých oborů, jako z matematiky (např. statistika, síťové grafy), z ekonomie (např. rozpočet, náklady), z psychologie (např. výběr osob pro funkce projektového manažera a projektový štáb), z výpočetní techniky a z programování (programy na podporu projektového řízení, rozhodování). To znamená, že metodika řízení projektů využívá systémový a procesní přístup. 3 Projektové a procesní řízení Projektové řízení je koncept a soubor nejlepších postupů při řízení projektů, který se vyvíjel po celou lidskou historii. V současné době je projektové řízení považováno za optimální přístup k řešení problematiky projektového charakteru [1]. Jeho metodika využívá systémový přístup, což znamená, že se důsledně snažíme rozdělit celek na menší, lépe poznatelné, pochopitelné a snáze řiditelné části; například: rozsáhlý projekt dělíme na subprojekty; subprojekty na projektové fáze (project phase); fáze na činnosti (activity, task); činnosti na pracovní soubory (work package) apod. Projektové řízení je dynamický proces, ve kterém jednotlivci nebo organizace využívají své zdroje k realizaci projektů. Metodologie projektového řízení představuje způsob řízení projektu [1]. Metodologií ovšem nenazýváme intuitivní přístupy řízení, protože jsou ve své podstatě nahodilé, a tudíž neopakovatelné, nedefinovatelné a prakticky nesdělitelné. Projektové řízení zahrnuje: 1. Řízení integrací, tj. obsahuje procesy s cílem zajistit, aby jednotlivé části projektu byly správně koordinovány. 2. Řízení rozsahu, tj. obsahuje procesy potřebné k zajištění toho, že projekt obsahuje pouze potřebnou práci k úspěšnému dosažení cíle. 3. Řízení času, tj. obsahuje procesy potřebné k zajištění dokončení projektu ve stanoveném čase. 4. Řízení rozpočtu, tj. obsahuje procesy potřebné k zajištění dokončení projektu ve stanoveném rozpočtu. 5. Řízení kvality, tj. obsahuje procesy potřebné k zajištění toho, že projekt uspokojí potřeby pro které byl realizován. 6. Řízení lidských zdrojů, tj. obsahuje procesy potřebné k zajištění maximálně efektivního využití lidských zdrojů začleněných v projektu.

283


7. Řízení rizik, tj. systematický proces identifikace a vyhodnocení rizik. Cílem je minimalizace pravděpodobnosti a četnosti rušivých událostí na projekt a překonání možných realizovaných rizik. 8. Řízení zprostředkování, tj. obsahuje procesy potřebné k zajištění potřebného materiálu a služeb nutných k úspěšnému dokončení projektu z okolí organizace vykonávající projekt. Mezi významné přínosy projektového řízení patří například: snížení ztrátových časů; zkrácení dob trvání výstavby a výroby; zpřesnění návaznosti jednotlivých činností pomocí metody JIT (Just in time); rovnoměrnější využití zdrojů (lidských, materiálových, finančních a dalších); zlepšení finančních toků (Cash flow); zlepšení přehledu o skutečném stavu prací; a rozšíření informací o stavu realizace projektu na celou organizaci. Pro úspěšné projektové řízení je nutné dbát na: - jasně stanovené cíle projektu (je si třeba ujasnit, čeho má projekt dosáhnout a zamyslet se, jestli je projekt realizovatelný nebo zdali neexistují nějaké lepší alternativy), - zřejmou podporu zadavatele (je-li projekt někým zadán, musí být vyjednána hned na začátku od zadavatele jasná podpora projektu včetně jeho závazků k dodání potřebných zdrojů (peněz, lidí, vlastního času aj.)), - výběr spolupracovníků (lidé, se kterými se spolupracuje, jsou klíčem k výsledku, a proto musí být vybráni s rozvahou), - pravomoci a odpovědnost (pokud se na projektu podílí více osob, tak musí být jasně rozděleny pravomoci i odpovědnost, tj. určen člověk s celkovou odpovědností za výsledek, který bude koordinovat a kontrolovat práci ostatních), - sledování kvality (musí být určeny požadavky na kvalitu výsledku a sledováno jejich plnění v průběhu celého projektu (pokud jsou kontroly prováděny průběžně zadavatelem, musí být zaznamenávány jejich výsledky a zápisy podepsány)), - rozdělení na etapy (projekty se musí rozdělit na snadno měřitelné a dosažitelné úseky), - plánování (větší a složitější záměry vyžadují hrubé plánování celého projektu a podrobnější plánování jeho aktuálních částí; plánuje se ale jen tolik, kolik je nezbytně nutné pro předcházení zbytečným chybám, protože je lepší provést dobrý plán dnes než dokonalý zítra), - revize projektu (pravidelně je třeba kontrolovat soulad dosažených výstupů s původním plánem a posuzovat, není-li třeba pod vlivem nových okolností projekt pozměnit nebo dokonce úplně zrušit), - sledování souvislostí (jelikož žádný projekt neexistuje ve vzduchoprázdnu, je třeba věnovat náležitou pozornost komunikaci se všemi zainteresovanými lidmi, zvažovat možná rizika a zohledňovat návaznost na ostatní projekty), - osobní nasazení (nic nedovede projekt ke zdárnému cíli lépe, než když řešiteli na výsledku osobně záleží a pustí se do něj s buldočí povahou a vytrvalostí honícího psa), - dokumentaci (nesmí se spoléhat pouze na paměť, ale je třeba vést přehlednou dokumentaci pro celkově lepší přehled a budoucí návraty k projektu), - dokončení a předání výsledků (úspěšné ukončení projektu zahrnuje mimo jiné náležité předání celé dokumentace a výsledku projektu (např. do užívání či provozu)), - závěrečnou rekapitulaci (z každého ukončeného projektu je třeba se poučit nikdy více neopakovat tytéž chyby). Projektové řízení je velice náročné, a tedy drahé. Technicky se jedná o účelové předimenzování kapacit, vytvoření optimálních podmínek před zahájením a intenzívní dohled v průběhu projektu za účelem snížení nejistoty [1]. To lze realizovat jedině nasazením Ostrava 3. - 4. září 2014

špičkových, tedy i drahých a nedostatkových řídících pracovníků s dostatečnou kvalifikací a předpoklady pro výkon funkce vedoucího projektu. Systém projektového řízení vyžaduje vysokou kvalifikaci, významné technické prostředky, rozsáhlou metodiku a splnění řady dalších podmínek (např. centrální správa zdrojů, efektivní motivační systém, který umožní či spíše zaručí upřednostnění úkolů vyplývajících z účasti na projektu atd.) [1]. Projekt představuje jedinečný, unikátní soubor činností, který se vyznačuje: omezenými zdroji a časem; neopakovatelností; dočasností (má svůj začátek i konec); prvky neurčitosti a rizika; odlišením od rutinních činností v oblasti obsahu i cílového zaměření; a skutečností, že všechny zdroje (lidské, materiální a finanční) jsou řízeny k dosažení cíle projektu [4]. Projektové řízení je složeno z procesů, které lze zařadit do několika typických skupin procesů. Každý proces potřebuje nějaké vstupy, pomocí nichž a pomocí procedur nebo nástrojů, znalostí a dovedností lidí produkuje výstupy. Výstupy z procesů jsou výstupy z projektu nebo výstupy pro jiné procesy. Propojení projektového a procesního přístupu si představujeme, že projektové řízení je složeno z procesů, které je možno zařadit do několika typických skupin procesů. Každý proces potřebuje nějaké vstupy, pomocí nichž a pomocí procedur nebo nástrojů a znalostí a dovedností lidí produkuje výstupy. Výstupy z procesů jsou výstupy z projektu nebo vstupy pro jiné procesy [4, 5]. Pro podporu řízení jsou v současné době zpracovávány procesní modely a projektové modely. Hlavním smyslem procesního modelu je zobrazit možné vývojové tendence jako důsledek určitého jevu, popř. vyznačit funkce a role funkcí, tj. podle účelu se dělí do několika typů. Aplikace procesního modelu je vhodná pro opakované činnosti, které je možné separovat a následně dobře popsat. Typickým případem jsou výrobní podniky se sériovou výrobou. Aplikace projektového přístupu je naopak vhodná pro unikátní projekty, například velké stavby, vývoj softwaru apod. Jednotlivé projekty si v průběhu svého životního cyklu alokují své vlastní i externí zdroje podle momentální potřeby. Projektový přístup má vždy větší míru nejistoty, a proto se hůře popisuje nějakým větveným modelem. Procesní řízení je soubor činností, které definují proces (proces = koordinovaný a standardizovaný tok činností pro dosažení cílů organizace), formulují odpovědnosti, vyhodnocují výkonnost procesů a hledají příležitosti pro zlepšení procesů. Řízení znalostí je o mechanizmech vytváření, zpracování a šíření znalostí. Je pravdou, že prostřednictvím znalostí existuje korelace (nikoli ztotožnění) mezi procesní řízením a řízením znalostí, proto se odborně hovoří o procesně orientovaném řízení znalostí (Process Oriented Knowledge Management). To znamená, že procesní řízení je založeno na důsledném využití znalostí o problému v systému a jeho okolí. V běžné praxi se mu říká „Knowledge Management“ [6]. Nositelé znalostí jsou lidé, znalosti nelze nikomu odebrat, ale lze je neomezeně rozšiřovat a množit. Ve znalostní společnosti je to právě duševní kapitál, který dominuje a má zcela jiné postavení než dříve. To vše vyžaduje jiný pohled na řízení útvarů a jednotek. Procesní řízení založené na ovládání řídících a prováděcích procesů se odlišuje od operačního přístupu, který se běžně používá v rozhodovacím procesu klasického řízení. Klasické řízení je založeno na funkčním přístupu, který se zaměřuje zejména na výstupy (výsledky), což je vlastně orientace na důsledky, a ne na příčiny. Je zřejmé, že hodnocení výsledků nemusí odhalit příčiny nesplnění cíle. V okamžiku, ve kterém se zaměříme na výstupy, zanedbáváme principy prevence. Řízení znalostí (Knowledge Management) v sobě koncentruje všechny přínosy procesního řízení a snaží se rozvinout způsob jak vědomostní kapitál pojmenovat, získávat, udržovat a využívat. Jako klíčový se jeví skrytý typ znalostí, který tvoří podstatu řízení znalostí. Uplatnit a rozvinout znalosti není lehké a naráží 284


na nepochopení těch, kteří jsou v řídícím postavení. Předmětný typ znalostí je odmítán, protože nepřináší okamžité výsledky, ale je možno ho zhodnotit až v delším časovém období. Uvedenému procesu také zabraňuje setrvačnost myšlení z minulosti. To vše způsobuje, že očekávaný výsledek je nejistý. Nový způsob musí preferovat pružnost reakce na vyvíjející se situaci, na měnící se podmínky okolí, ale také musí využít znalostí vědomostí lidských zdrojů. Řízení založené na znalostech zaměřuje na všeobecné rozvíjení lidského kapitálu a na připravenost pracovníka podávat požadované výkony (způsobilost, kompetence), zvyšování inteligence pracovního týmu apod. Rozhodujícími kritérii jsou zejména odpovědnost vycházející z dovedností a širokých znalostí, kvalitní plnění úkolů a ochota se trvale učit. V řízení znalostí hmotné statky nemají prvořadou úlohu. Pro řízení jsou důležitější nehmotné statky, tj. intelektuální bohatství, kterým jsou dovednosti, schopnosti, zkušenosti a znalosti. Uvedené hodnoty mají nejvýznamnější vliv na splnění nebo nesplnění úkolů a dosažení cíle za předpokladu, že je vše technikou a materiálem zabezpečeno. Znalosti (vědění) jsou dnes považovány za základní zdroj bohatství. Řízení znalostí je systematický proces hledání, vybírání, organizování, analýzy a prezentování informací způsobem, který zlepšuje porozumění pracovníka specifické oblasti zájmu. Je typické pro akademickou půdu a pro vědecké a výzkumné ústavy. Proto se procesní přístup založený na řízení znalostí nezaměřuje na výsledky, ale na příčiny, což je vlastní řízení a vypořádání rizik [7]. Procesní řízení je založené na rozpracování koncepce a metodologie. Uplatnění prvků řízení znalostí v rozhodovacím procesu řídícího pracovníka vede k přechodu od individuálního rozhodování ke skupinovému přístupu. Důležitá je role řídícího pracovníka, který takový proces musí usměrňovat k přijetí kvalitního rozhodnutí. Je však třeba vzít v úvahu, že takový postup je nejenom časově náročnější, ale je také náročnější na přípravu jednotlivých členů procesního týmu včetně řídícího pracovníka. Ze zkušeností při uplatňování prvků procesního řízení v podnikové sféře vyplynulo, že při rozhodování rutinním je individuální rozhodnutí výhodnější, pro přípravu rozhodnutí neprogramového (tj. složitého a nestandardního) je žádoucí volit metodu skupinového rozhodování (vytvoření procesního týmu). V obou případech však je řídící pracovník vždy za rozhodnutí odpovědný. Při skupinovém rozhodování musí být také vytvořeno vhodné prostředí, které bude podporovat tvůrčí schopnosti skupiny. Je důležité, aby řídící pracovník uměl potlačit vliv neschopných, neznalých a líných, ale ambiciózních jedinců, kteří pro prosazení svých ambicí útočí na znalé a pracovité. Řídící pracovník musí při týmovém rozhodování dbát na: podporování původnosti a neobvyklosti řešení; řízení skupiny tak, aby byly odděleny zdroje od obsahu informací; zabezpečení uplatnění nezávislého osobního úsudku a zkušeností; udržování otevřené komunikace, posilování sebedůvěry, zabránění zesměšňování; nepovolit rychlá řešení a krátkodobé výsledky a dosažení konsenzu. Pokud to není možné, přijmout a implementovat rozhodnutí po důsledném vyhodnocení všech okolností, které mohou mít vliv na dosažení cíle. Project Management je ucelená manažerská disciplína, která aplikuje znalosti, dovednosti, nástroje a techniky na projektověorientované aktivity tak, aby byly naplněny cíle, pro které byly tyto aktivity ustanoveny. Každý projekt má svůj primární účel (goal), smysl existence, aneb důvod PROČ by měl být realizován. K tomu aby projekt mohl přispět k naplnění účelu svého vzniku, musí být splněn jeho cíl, příp. cíle. Cílem se rozumí dodání sjednaných výstupů definované kvality, ve sjednaném čase a v rámci přiděleného rozpočtu. Znamená to, že cíl je tvořen třemi základními dimenzemi: věcnou dimenzí (CO), časovou dimenzí (KDY) a nákladovou dimenzí (ZA KOLIK), z nichž jedna dimenze obvykle bývá určující, tedy má vyšší prioritu než ostatní. Hovoříme o tzv. trojimperativu projektu, resp. jeho určující ose (dimenzi).


Během realizace projektu je naplňován tzv. životní cyklus projektu (project life cycle), který zahrnuje obvykle tyto fáze: iniciaci (initiation), plánování (planning), realizaci (execution & control) a uzavření (closing). Někdy bývá mezi fáze iniciace a plánování vkládána ještě fáze strategie. Principielně jde o to iniciovat projekt, určit jeho cíle a strategii realizace, a následně získat od příslušné autority mandát k jeho realizaci. Realizace pak obnáší plánování cesty k naplnění cíle projektu, a posléze realizace této cesty, za průběžného plánování a řízení jakosti a rizik, resp. změn v jednotlivých aspektech projektu, pokud nastanou. Každý projekt je doprovázen určitou mírou neurčitosti a nejistoty. Systematická identifikace a předcházení různým vlivům, které mohou mít na projekt vliv, je přirozenou a nezbytnou součástí řízení projektu. Pro vypořádání rizik projektů v rámci TQM [1] se sledují: odborná a organizační schopnost koordinátora projektu; struktura řešitelského týmu a schopnosti členů řešitelského týmu; schopnost týmové spolupráce členů týmu; zacílenost řízení problémů; schopnost řešit rizika; atd. Kromě uvedeného principu TQM se současně prosazují další principy: 1. Princip prevence, který lze označit za klíčový [8]. Jeho zavedení v praxi znamená, že na všech úrovních řízení a ve všech procesech v podniku, je možné aplikovat přístupy, které umožní včas upozornit na možný vznik problému a problémy ještě v předstihu eliminovat. Mezi přístupy lze zařadit např. pečlivé zkoumání reálných i skrytých potřeb zákazníků, hodnocení způsobilosti dodavatelů před uzavřením obchodní smlouvy apod. 2. Princip všeobsažnosti, který zabezpečuje zlepšování jakosti nejenom u vybraného produktu, ale u všech podnikových procesů od marketingového výzkumu trhu až po poskytování pogarančního servisu [1 - 3]. 3. Princip zpětné vazby. Daný princip existuje v podstatě v každém podniku, v tzv. deformované podobě, když se zboží vrací od zákazníků formou pasivní reklamace, když si klienti stěžují [1 - 3]. 4. Princip matematické podpory, který spočívá v aplikaci různých metod a nástrojů matematiky, zejména pravděpodobnosti a statistiky. Absence jmenovaných metod v praxi vede k tomu, že problematika zabezpečování a zlepšování jakosti sklouzává na úroveň frází, kampaní a rozhodování na základě intuice, nikoli na základě faktů [1 - 3]. 5. Princip transparentnosti, který garantuje srozumitelnost systému jakosti všem zainteresovaným osobám. Pozitivním stimulem předmětného principu je vtažení zaměstnanců do filozofie jakosti a dále vysvětlení problematiky zabezpečování a zlepšování jakosti [1 - 3]. 6. Princip efektivnosti. I když jsou v počátcích investice do podnikového systému jakosti nemalé, je oprávněně očekávána jejich návratnost [1 - 3]. 7. Princip týmové spolupráce. Je založen na práci v týmech, kde každý člen odevzdává všechny své vědomosti a dovednosti ve prospěch určitého společného cíle [1 - 3]. 8. Princip neustálého zlepšování [1 - 3]. 4 Moderní řízení propojené s řízením rizik Moderní řízení opírající se projektové a procesní řízení používá obecný proces (Problem Solving Process), který je součástí best-practice (dobré praxe, tj. nejlepších zkušeností) a je celosvětově široce užíván [4, 9]. Jedná se o proces, který svou obecností přesahuje problematiku projektů a projektového řízení a sestává z deseti bodů: Identifikace problému. Definice problému. Analýza současného stavu. Hledání příčin. Definice cílového stavu. Návrh řešení. Výběr řešení. Validace řešení. Realizace. Vyhodnocení.

285


Rozlišujeme tři základní úrovně řízení, které je nutné sladit, a to úroveň strategická, která určuje základní směry vývoje, ze kterých vyplývá, které procesy je nezbytné upravit nebo vytvořit, jaké organizační změny bude nezbytné provést, kde získat know-how, finanční zdroje atd. Řízení procesů pomáhá utřídit činnosti nutné pro realizaci dlouhodobých záměrů. Hledají se odpovědi na otázky jak procesy nastavit, v jakém stavu je udržovat a jak musejí tyto procesy navzájem spolupracovat. Operativní řízení rozhoduje o konkrétním rozmístění zdrojů v procesu (lidských, technologických, finančních) a také o výkonu jednotlivých činností v rámci nastavených procesů (jak provést konkrétní operaci). Snahou je zajistit transfer znalostí a dovedností mezi pracovníky. Významného efektu a konkurenční výhody organizace dosáhne teprve sladěním všech tří úrovní řízení. Jde o to dosáhnout stavu, kdy procesy budou definovány a řízeny na základě strategie a operativní řízení nebude jen hašením mimořádných událostí. Procesy pak budou zdokonalovány na základě poznatků přenášených z operativy. Nové poznatky pramenící z řízení procesů se pak rychle promítnou zpět do strategie a vyvolají další zásadní změnu(y) ve vývoji podniku. Procesní řízení je založeno na principu integrace činností do ucelených procesů. Tedy i dílčí operace je třeba takto sjednotit. Procesy jsou ovládané procesními týmy. Každý procesní tým řídí procesy na svém stupni a podřízeným skupinám dává úkoly, které vedou k naplnění cíle. Přitom všechny procesní týmy musí být motivovány k dosažení optimálních výsledků a všechny stupně musí při dosahování dílčích výsledků sledovat splnění konečného cíle. V procesním řízení existují vedle sebe dva systémy řízení, a to funkční a procesní, což činí řízení složitějším. Procesy pro podporu bezpečnosti, které je třeba sledovat v organizaci, ve veřejné správě a jejich institucích jsou detailně sledovány v pracích [4, 5, 7]. Zde pro ilustraci jsou uvedeny procesy a podprocesy průmyslového podniku. Jedná se o šest hlavních procesů: 1. Proces koncepce a řízení, který se dále dělí na podprocesy pro: tvorbu celkové koncepce; stanovení dílčích cílů bezpečnosti; vedení/správu bezpečnosti; systém řízení bezpečnosti; syté řízení personálu (který se dále dělí na úseky: řízení lidských zdrojů, výcvik a vzdělání, vnitřní komunikace/informovanost, pracovního prostředí); a revize a hodnocení plnění cílů bezpečnosti. 2. Proces pro provádění administrativních postupů, který se dále dělí na podprocesy pro: identifikaci ohrožení od možných pohrom a hodnocení rizik; dokumentaci; administrativní postupy (včetně systémů pracovních povolení); řízení změn; bezpečnost ve spojení s kontraktory; a dozoru nad bezpečností výrobků. 3. Proces pro technické záležitosti, který se dále dělí na podprocesy pro: výzkum a vývoj; projektování a montáže; aplikaci inherentně bezpečnějších procesů; průmyslové standardy; skladování nebezpečných látek; a údržbu integrity a údržbu zařízení a objektů. 4. Proces pro vnější spolupráci, který se dále dělí na podprocesy pro: spolupráci se správními úřady; spolupráci s veřejností a dalšími zúčastněnými (včetně akademických pracovišť); a spolupráci s dalšími podniky. 5. Proces pro nouzovou připravenost a odezvu, který se dále dělí na podprocesy pro: plánování vnitřní (on-site) připravenosti; usnadnění plánování vnější (off-site) připravenosti (za kterou odpovídá veřejná správa); a pro koordinaci činností resortních organizací při zajišťování nouzové připravenosti a při odezvě. 6. Proces pro zpracování zpráv a provádění šetření pohrom, které postihly podnik, který se dále dělí na podprocesy pro: zprávy o pohromách, haváriích, skoro nehodách a dalších poučných zkušenostech; vyšetřování škod, ztrát a újmy a jejich příčin; a odezvu a následné činnosti po pohromách (včetně aplikace poučení a sdílení informací). Ostrava 3. - 4. září 2014

Moderní typy řízení, kterými jsou projektové i procesní řízení, jsou úspěšné tehdy, když umí řádně nakládat s existujícími riziky, které jsou vlastní lidskému systému. Jestliže nejsou správně vypořádaná rizika, tak nelze dosáhnout úspěšné dosažení cílů, a proto se posuzuje realizovatelnost projektů předem. Závažnost role rizik je způsobená tím, že na rozdělení rizik závisí nejen cena projektu, ale především celá úspěšnost požadovaného projektu. Je proto třeba, aby každý projekt měl svojí specifickou strukturu, rozdělení rizik a způsob financování, které odpovídají jeho charakteru. Riziky v projektech se zabývá řízení rizik, tzv. risk management, který musí být součástí každého projektu a musí fungovat od samotného počátku, protože pak dokáže ihned zareagovat na vzniklá rizika. Z logické úvahy rizika mají různé zdroje [4, 7] a závisí na: pohromách; místních zranitelnostech; metodách zvládání a řízení rizik; a vznikají na straně všech zúčastněných. Aby se dosáhlo porozumění a následné snížení rizika, je zapotřebí správně pracovat s riziky, tj.: zvolit správný koncept práce s riziky (máme 5 konceptů v chápání rizik [10]); rizika identifikovat, analyzovat a vyhodnotit; o rizicích správně rozhodnout a provést správnou alokaci rizik, zahrnující vypořádání rizik a přidělení rizik zúčastněným; rizika vypořádat a zavést průběžný monitoring a v případě potřeby aplikace nápravných opatření. Výstupy z procesu řízení rizik pro potřeby správného řízení podle TQM, uvedené v práci [7], jsou následující: 1. Seznam vyhodnocených rizik (risk assessment document) - zde se zaznamenávají veškeré informace o příslušném riziku. 2. Seznam rizik vyžadujících nejvyšší pozornost (top risks list) - obsahuje seznam vybraných rizik, jejichž řešení má nejvyšší nároky na zdroje a čas. 3. Seznam neaktuálních/vyřešených rizik (retired risk list) - slouží jako historický odkaz pro budoucí rozhodování. Technika samotného řízení rizik z důvodu hospodárného nakládání se silami, zdroji a prostředky před každou fází práce s riziky formálně přezkoumává řízení a vypořádání rizik v kontextu přínosů a nákladů na výstupy. 5 Plány řízení rizik Protože žádné řízení složitého problému nelze dělat ad-hoc, tak je podle současného poznání upraveno i řízení rizik. K jeho pochopení je třeba uvést vývoj technik řízení a ukázat, které techniky řízení se o řízení rizik opírají. Nejpokrokovější techniky řízení jsou založeny na řízení bezpečnosti (safety management). RIZIKO (anglicky risk) je chápáno jako pravděpodobná velikost nežádoucích dopadů (ztrát, škod a újmy) na chráněná aktiva při výskytu pohromy, tj. jevu, který poškozuje nebo za jistých podmínek může poškodit chráněná aktiva. V souladu s OSN, EU, OECD, IAEA apod. jsou veřejnými chráněnými aktivy: životy, zdraví a bezpečí lidí; majetek a veřejné blaho; životní prostředí; životně důležité infrastruktury a technologie. Pro potřeby strategického řízení zacíleného na bezpečné lokality i bezpečné okolí lokalit, se používá plánování, které zvažuje velikost nežádoucích dopadů pro živelní a jiné pohromy o velikosti ohrožení normovaného na jednotku času a jednotku území a v případě zařízení, která mají samotná vysoký potenciál způsobit škody a ztráty v lokalitě i jejím okolí se zvažují z bezpečnostních důvodů i zvláště kruté dopady nadprojektových pohrom. Data pro sestavení plánů řízení rizik vychází z oblasti zájmu; základní sledované úseky v EU jsou uvedeny v práci [7]. Metoda sestavení plánů aplikuje postup, který je potřebný pro strategické plánování [4]. Z poznatků vyplývá, že rizika mají různé zdroje, tj. závisí na: pohromách, místních zranitelnostech, metodách jejich zvládání a řízení, a vznikají na straně všech zúčastněných. Proto. aby se dosáhlo porozumění a následné snížení rizika, je zapotřebí udělat 286


1. URČIT POHROMY, KTERÉ MOHOU ENTITU POSTIHNOUT a přitom respektovat ALL HAZARD APPROACH. 2. MOŽNÉ POHROMY ROZDĚLIT SPECIFICKÉ A KRITICKÉ.

NA

RELEVANTNÍ,

3. APLIKOVAT PROCESNÍ MODEL PRO PRÁCI S RIZIKY a určit, pro která rizika se bude dělat: prevence; jen zmírnění a opatření a činnosti odezvy a obnovy; a která RIZIKA zůstanou nezajištěná. 4. PROVÉST REALIZACI MONITORING.

OPATŘENÍ

A

ZAJISTIT

Dále jsou uvedeny vzory plánů řízení rizik pro praxi, a to pro: projekty; kritické objekty; kritické infrastruktury; a vybraná území, které byly odzkoušeny v praxi. Podrobně je uveden plán řízení rizik projektu, který byl několikrát úspěšně použit při žádostech o projekt EU v 7. rámcovém programu EU; u dalších jsou pak uvedeny jen základní položky. 5.1 Řízení rizik projektu Jestliže nejsou správně vypořádaná rizika, tak nelze dosáhnout úspěšné dosažení cílů, a proto se posuzuje realizovatelnost projektů předem. Závažnost role rizik je způsobená tím, že na rozdělení rizik závisí nejen cena projektu, ale především celá úspěšnost požadovaného projektu. Je proto třeba, aby každý projekt měl svojí specifickou strukturu, rozdělení rizik a způsob financování, které odpovídají jeho charakteru. Riziky v projektech se zabývá řízení rizik, tzv. risk management, který musí být součástí každého projektu a musí fungovat od samotného počátku, protože pak dokáže ihned zareagovat na vzniklá rizika. Protože cílem každého projektu je vyřešit určitý problém, tak jde nejprve o zabránění organizačním haváriím [9], tj. špatným rozhodnutím, která znamenají selhání projektu, tj. nedosažení cílů projektů a nevyřešení problému. Proto předmětem předloženého plánu jsou rizika od jevů, které ohrožují plnění úkolů projektu, tj. předmětem jsou jevy, které mohou způsobit realizaci rizik, která jsou příčinou organizační havárie, která vede k nesplnění úkolů projektu. Další škodlivé jevy jsou pak sledovány během supervizní a expertizní činnosti, kdy je dbáno na to, aby všechna nepřijatelná a podmíněně přijatelná rizika byla správně vypořádána. Pro řízení rizik, která se sledují v plánu řízení rizik se sestavují matice rizik (obr. 1), které skórují závažnost dopadů a četnost jejich výskytu. Aby projekt byl úspěšně realizován, tak při aplikaci TQM musí být spojitě sledován, a to z pohledu dodržení harmonogramu a z pohledu kvality výsledků jak z hlediska odborného, tak z hlediska srozumitelnosti a použitelnosti u pracovníků veřejné správy na úrovni státní i územní nebo jiného zadavatele. Všechny odchylky, a zvláště ty závažné musí být korigovány odborně správnými opatřeními. K tomuto účelu je sestaven speciální plán na řízení rizik. Koordinátor projektu musí neustále sledovat tento plán a hodnocení rizik musí patřit do všech schůzí řídících orgánů projektu. Malé úpravy jsou v pravomoci vedoucích dílčích částí podprojektů. Větší úpravy jsou řešeny vždy ve spolupráci s koordinátorem projektu a případně koordinátorem projektu ve spolupráci s řídícím orgánem projektu. V případě velmi závažných úprav musí změny řešit koordinátor projektu se zadavatelem. Tab. 1 obsahuje návrhy řešení očekávaných rizik spojených s projektem.


Kategorie závažnosti dopadů pohrom 1 Kategorie závažnosti četností výskytu pohrom

činnost, která má následující fáze: Identifikace rizik. Hodnocení rizik. Alokace rizik, zahrnující vypořádání rizik a přidělení rizik zúčastněným. Ošetření rizik. Průběžný monitoring a v případě potřeby aplikace nápravných opatření. Podrobný postup v dané entitě znamená:

2

3

4

5

A B C D E

Obr. 1 Matice kritičnosti rizik (červená - extrémně kritická až bílá - velmi málo kritická) Tab. 1 Příklad plánu řízení rizik, používaný pro projekty zadávané Evropskou unií. Oblast rizika Řízení

Popis rizika Nedostatek zdrojů nebo kvalitního personálu nebo ztráta člena týmu.

Pravděpodobnost výskytu a dopady rizika Pravděpodobnost: malá. Dopady: Kvalita výsledků by mohla poklesnout, protože závisí na kvalifikaci zdrojů.

Jeden člen týmu opustí řešitelský tým před ukončením projektu.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Rozsah projektu a výsledky by mohly být menší.

Spletité problémy (metodologie, sběr dat, problémy se strukturováním úkolů).

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Rozsah a výsledky projektu by se mohly redukovat.

Nezávislost - prokázaný konflikt zájmů např. v důsledku využití experta pracujícího na tématu pro provozovatele.

Pravděpodobnost: vysoká. Dopady: neobjektivní a popř. odborně nesprávné řešení.

Opatření na zmírnění rizika 1.

Zajistit seminář vedoucích pracovníků projektu s cílem stanovit konsensuální řešení daného problému.

2.

V konzultaci se zadavatelem projednat možnost náhrady partnera.

1.

Přenést úkoly na koordinátora projektu.

2.

Redukovat zdroje u jiných úkolů tak, aby výsledky všech úkolů byly na přijatelné úrovni.

1.

Koordinátor projektu navrhne řešení.

2.

Zajistit seminář s cílem stanovit konsensuální řešení daného problému.

1.

Nastaveny interní procesy zadávání práce externím expertům nebo expertům s částečným úvazkem.

2.

Komunikace s významnými inženýrskými organizacemi a to i v zahraničí.

3.

Předběžně podepsané smlouvy s významnými zahraničními TSO.

287


Personální

Technická

Fluktuace kádrů - ztráta zkušených pracovníků odchodem do zahraničí nebo do důchodu.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: nekompetentní výsledky.

Nedostatečná kvalita dat a výsledků od některého člena týmu.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Výsledky projektu by nemusely být spolehlivé.

Některý úkol nebude splněn včas.

Kvalita výstupu nemá odpovídající úroveň.

Distribuce výsledků projektu

Pravděpodobnost: střední. Dopady: Mohlo by dojít k narušení všech úkolů, celých podprojektů či celého projektu.

1.

Nabídka perspektivního a stabilního zaměstnání.

2.

Motivační finanční ohodnocení.

3.

Firemní benefity.

1.

Přenést úkoly a povinnosti na koordinátora projektu.

2.

Přerozdělit úkoly, povinnosti a peníze mezi zbývající partnery.

1.

Přesunout další zdroje z jiných projektů.

2.

Použít simulace výsledků nesplněného úkolu pro další úkoly.

3.

Pravděpodobnost: 1. střední. Dopady: Mohlo by to ovlivnit kvalitu celého výstupu 2. z projektu.

Přidělit další zdroje na příbuzné práce a zajistit vyšší kvalitu. Pomoc od koordinátora projektu.

Člen týmu odpovídající za DSS (systém pro podporu rozhodování) není schopen dodat kvalitní výsledek.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Je ohrožen kvalitní výsledek celého projektu.

Řeší koordinátor projektu, popř. s řídícím orgánem konsorcia.

Nedostatečný počet výstupů.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Narušen plán distribuce výsledků projektu.

1.

Příručky a návrh metodiky nebudou včas.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Narušen plán distribuce výsledků projektu.

1.

2.

Změna prostředí v ČR.


Pravděpodobnost: malá. Dopady: Řešení projektu by ztratilo podporu zadavatele.

Pravděpodobnost: malá. Dopady: Neschopnost dokončit úkoly. Případně hrozba náhlého ukončení projektu.

Koordinátor projektu bude hledat řešení jednáním se zadavatelem.

U projektů Evropské unie se musí dále sledovat podle povahy projektu: stavebně-technologická a projekční rizika; kreditní rizika; tržní rizika; vnější rizika; provozní rizika; a rizika spojená s řízením a rozhodováním [7]. 5.2 Plány řízení rizik další Analýza dokumentace řízení podniků, tj. bezpečnostních zpráv vybraných podniků Toyoty a Volgswagen, jaderné elektrárny Temelín a jiných, pro které autorka počítala seismická ohrožení, Stavby s.r.o. [13], a odborné literatury [8] odhalila další používané plány řízení rizik, a to: - plán řízení rizik projektu výstavby objektu či infrastruktury, - plán řízení rizik ve finanční oblasti, - plán řízení rizik provozu objektu, - plán řízení rizik provozu infrastruktury, - plán řízení rizik území, - plán řízení rizik zemědělství …),

v sektoru (zdravotnictví, finance, průmysl,

- plán řízení rizik závažné činnosti, např. odezvy na technologickou havárii s přítomností vysoce nebezpečných látek. Plán řízení rizik výstavby objektu musí dle [7] kromě obecných projektových rizik speciálně obsahovat řízení: - stavebně-technologických a projekčních rizik, tj.: co dělat, když se při výstavbě objeví nepřijatelná stavební a projekční rizika, rizika lokality, rizika chybných technologií, sítí a souvisejících služeb, - kreditních a finančních rizik, tj.: co dělat, když se při výstavbě objeví nepřijatelná změna finančních podmínek.

2.

Vnější

Pomoc od koordinátora projektu.

Válka či závažná změna mezinárodní situace.

Koordinátor projektu bude po celou dobu projektu speciálně sledovat tuto oblast. V řízení kvality (QA) projektu bude speciální postup. zaměřený na tuto oblast.

S podobnými riziky se vyrovnává plán řízení rizik pro provoz objektů i infrastruktur a další. Plán řízení rizik odezvy na technologickou havárii s přítomností vysoce nebezpečných látek musí dle [8] mít kromě řízení obecných projektových rizik i řízení: - rizik spojených s požárem technologického objektu, tj.: co dělat, když se při objeví nepřijatelná rizika, - rizik spojených s explozí zařízení, která vyvolá tlakovou vlnu a rozlet úlomků do okolí, které mohou být zdrojem domino efektů, tj.: co dělat, když se při objeví nepřijatelná rizika,

Koordinátor projektu bude po celou dobu projektu speciálně sledovat tuto oblast.

- rizik spojených s kontaminací ovzduší, vody a půdy, tj.: co dělat, když se při objeví nepřijatelná rizika,

V řízení kvality (QA) projektu bude speciální postup. zaměřený na tuto oblast.

- rizik spojených se zbytečným poškozením okolí technologického zařízení (zanedbání prevence ztrát při odezvě) při odezvě, tj.: co dělat, když se při objeví nepřijatelná rizika.

Koordinátor projektu bude hledat řešení jednáním se zadavatelem.

- rizik spojených se zbytečným poškozením budov a zařízení technologického zařízení (zanedbání prevence ztrát při odezvě) při odezvě, tj.: co dělat, když se při objeví nepřijatelná rizika,

Plán řízení rizik v kritických objektech je v dokumentaci jaderných elektráren; plán řízení rizik u kritických infrastruktur je u řízení systému zásobování vodou, elektřinou, plynem a pod, kde obsahuje technické postupy na různé havárie; a plán řízení rizik pro vybraná území je zpracováván běžně ve vyspělých zemích, kde ho na základě legislativy dělají vysoce odborně vzdělaní experti [14 - 17], tj. ne poučení laikové, jako si myslí někteří v ČR.

288


Pro sestavení plánu řízení rizik, který odpovídá nárokům řízení vyžadovaným TQM, je potřeba důkladně znát: pohromy, tj. zdroje rizik; místní zranitelnosti, které předurčují krutost (kritičnost, závažnost) kritických situací; a možnosti odezvy za kritických situací. 6 Kontrola účinnosti plánu pro řízení rizik Je zřejmé, že hodnocení úspěšného zvládnutí rizik musí mít nějaký řád a nějaké metodické postupy. Pro hodnocení úspěšného zvládnutí rizik byl vypracován kontrolní seznam (tab. 2) analogickým postupem jako byl sestaven kontrolní seznam pro posuzování udržitelnosti v práci [12], který zajišťuje zákon růstu vyjádřený exponenciální křivkou. V praxi je výhodné aplikovat stupnici na určení kritičnosti, používanou v normách ČSN, standardech FEMA a dalších organizací, tab. 3: 0 bodu - naplnění kritéria má zanedbatelné nedostatky ve sledované oblasti (nižší než 5 %), tj. má zanedbatelnou kritičnost, 1 bod -

naplnění kritéria má nízké nedostatky ve sledované oblasti (5 - 25 %), tj. má nízkou kritičnost,

2 body - naplnění kritéria má střední nedostatky ve sledované oblasti (25 - 45 %), tj. má střední kritičnost, 3 body - naplnění kritéria má vysoké nedostatky ve sledované oblasti (45 - 70 %), tj. má vysokou kritičnost, 4 body - naplnění kritéria má velmi vysoké nedostatky ve sledované oblasti (70 - 95 %), tj. má velmi vysokou kritičnost, 5 bodů - naplnění kritéria má extrémně vysoké nedostatky ve sledované oblasti (vyšší než 95 %), tj. má extrémně vysokou kritičnost.

Tab. 3 Hodnotová stupnice pro určení míry kritičnosti plánu pro řízení rizik Míra kritičnosti plánu pro řízení rizik

Hodnoty [%]

Počet bodů pro všechna kritéria

Extrémně vysoká - 5

Více než 95 %

Více než 47.5

Velmi vysoká - 4

70 - 95 %

35 - 47.5

Vysoká - 3

45 - 70 %

22.5 - 35

Střední - 2

25 - 45 %

12.5 - 22.5

Nízká - 1

5 - 25 %

2.5 - 12.5

Zanedbatelná - 0

Méně než 5 %

Méně než 2.5

Výsledná míra kritičnosti za předpokladu, že všechna kritéria mají stejnou váhu, může nabýt hodnot 0 až 50; prahové hodnoty pro míru kritičnosti plánu pro řízení rizik, odpovídající použité stupnici jsou uvedené v tab. 3. 7 Závěr Řízení rizik je nedílnou součástí vnitřního řídícího a kontrolního systému každé entity i každé činnosti. Čím je výrobní technologie složitější, tím podrobnější informace jsou potřebné pro zajištění bezpečnosti. H. H. Fawcett v práci [18] prohlásil „Vědět znamená přežít, ignorovat znamená říkat si o zničení“. Ignorování či podceňování řízení rizik je důvodem většiny problémů, nezdarů, katastrof, a proto je důležité mít vždy předem připravený nástroj, jak zvládnout očekávaná rizika, k čemuž slouží plán řízení rizik, a dokonce, co udělat v případě neočekávaných rizik, k čemuž slouží plány pro zvládnutí nečekaných situací (contingenci plans). Použitá literatura

Tab. 2 Kontrolní seznam pro posuzování plánu řízení rizik

[1]

Procházka, T.: Spolupráce veřejného a soukromého sektoru. Diplomová práce. VŠFS, Praha 2008, 107p.

[2]

Hardjono, T.W.; Have, S.; Have, W.D.: The European Way to Excellence How 35 European Manufacturing, Public and Service Organisations Make Use of Duality Management. Brussels: European Commision 1996, 215p.

[3]

Nenadál, J.: Management. Praha: Management Press, 2004. 335p. ISBN 80-7261-110-0.

[4]

Procházková, D.: Strategické řízení bezpečnosti území a organizace. Praha: ČVUT, 2011, 483p. ISBN 978-80-0104844-3.

[5]

OECD: Guidance on Safety Performance Indicators. Guidance for Industry, Public Authorities and Communities for Developing SPI Programmes Related to Chemical Accident Prevention, Preparedness and Response. OECD, Paris, 2002, 191p.

[6]

Katolický, A.: Knowledge Management. www.volny.cz/ katolicky/.

[7]

Procházková, D.: Analýza a řízení rizik. Praha: ČVUT 2011, 405p. ISBN 978-80-01-04841-2.

Je plán pro zvládnutí rizik otevřený (např. všeobecně přijaté metody a databáze; explicitní věrohodnost, vyloučení nejistoty)?

[8]

Gustin, J.F.: Disaster & Recovery Planning: a Guide for Facility Managers. ISBN 0-88173-323-7 (FP), 0-13-0092894 (PH). Lilburn: The FairMont Press, Inc. 2002, 304p.

Je v plánu pro zvládnutí rizik zahrnuta efektivní komunikace v zájmové společnosti?

[9]

Procházková, D.: Ochrana osob a majetku. Praha: ČVUT 2011, 301p. ISBN 978-80-01-04843-6.

Podílí se na plánu pro zvládnutí rizik široká veřejnost?

[10] Procházková, D.: Bezpečnost kritické infrastruktury. Praha: ČVUT 2012, 318p. ISBN 978-80-01-05103-0.

Otázka Je plán pro zvládnutí rizik veden jasnou představou a sledovanými cíli? Uplatňuje se v plánu pro zvládnutí rizik princip celistvosti (tj. uvážení prosperity sociálního, ekologického a ekonomického subsystému; vyjádření nákladů a užitků; dopadů a přínosů ekonomické aktivity pomocí peněžních i nepeněžních hodnot)? Jsou v plánu pro zvládnutí rizik zváženy podstatné elementy (např. spravedlivá dělba využívání zdrojů mezi současnou generací a generacemi budoucími; nadměrná spotřeba a chudoba; lidská práva; ekologické poměry podmiňující život; prosperita umožněná ekonomickým rozvojem a mimotržními činnostmi)?

Hodnocení

Má plán pro zvládnutí rizik přiměřený rozsah (např. vhodné měřítko času a prostoru)? Je plán pro zvládnutí rizik prakticky zaměřen (např. explicitně definované kategorie, které spojují vytyčenou představu s indikátory a kritérii; omezený počet klíčových cílů; omezený počet indikátorů; standardizovaný způsob měření a porovnávání; referenční hodnoty indikátorů, prahové hodnoty, vývojové trendy)?

Počítá se v plánu pro zvládnutí rizik s následným posuzováním (např. upřesňování postupných cílů vlivem vývoje systému)? Jsou v plánu pro zvládnutí rizik zabezpečeny kapacity institucí (např. určení odpovědnosti za dodržení cílů rozhodovacího procesu, sběr a uchovávání údajů, dokumentace)? CELKEM


[11] Procházková, D.: Rozhodování o udržitelnosti krajiny a lidských sídel. In Ochrana obyvatel 2008. VŠB-TUO a SPBI, Ostrava 2008, 301-309. ISBN 978-80-7385-034-0. [12] Procházková, D.: Challenges Connected With Critical Infrastructure. Saarbrücken: Lambert Academic Publishing 2014, 228p. ISBN 978-3-659-54930-4. 289


[13] Procházková, A.: Bezpečnostní plán společnosti STAVBY spol. s r.o. Praha: ČVUT, Diplomová práce 2014, 116p. [14] AIChE: Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. New York: AIChE, 1992. [15] ISO 31000: International Standard: Risk Management Principles and Guidelines. 2010.


[16] AS/NZS: Australia and New Zealand Standard: Risk Management. http:// www.riskmanagement.com.au/Default. aspx?tabid=148–116 pp. [17] IAEA: Basic Safety Principles for Nuclear Power Plants. Safety Series No 75-INSAG-3. Vienna: IAEA 1988. [18] Fawcett, H.H.: Hazardous and toxic Materials. Safe Handling and Disposal. New York: Willey 1984.

290


Postup skúšania dverí proti prieniku dymu a výpočet prieniku dymu Doors Testing Procedure against Penetration of Smoke and Smoke Penetration Calculations Ing. Martina Reháková doc. Ing. Juraj Olbřímek, PhD. STU Bratislava, Stavebná fakulta Radlinského 11, 813 68 Bratislava, Slovenská republika [email protected], [email protected] Abstrakt V článku je popísaný spôsob skúšania dverí tesných proti prieniku dymu určených do chránených únikových ciest podľa európskych noriem. Výsledkom je porovnanie výpočtov prieniku dymu cez dvere do schodiska - chránenej únikovej cesty typu Ap a typu Bp s prirodzeným vetraním. Kľúčové slová Dvere s riadeným prienikom dymu, skúšanie, prirodzené vetranie. Abstract This article describes ways of doors testing against penetration of smoke designed to protected escape routes following European standards. The result is a comparison of calculations of smoke penetration through the door to staircase - protected escape route type Ap and Bp with natural ventilation. Keywords Smoke control door, testing, natural ventilation. Úvod Dvere tesné proti prieniku dymu počas požiaru zabránia prenikaniu toxických a dráždivých splodín horenia z požiarneho úseku do chránenej únikovej cesty typu Ap a opačne alebo z požiarnej predsiene do chránenej únikovej cesty typu Bp. Všetky dvere tesné proti prieniku dymu sa pred uvedením do prevádzky musia skúšať podľa európskych predpisov STN EN 1634-3 a, ktoré budú presnejšie popísané nižšie.

meter dĺžky škáry medzi pevným a pohyblivým komponentom zostavy dverí (krídlo a zárubňa), s vylúčením prenikania pri prahu). 3 Skúška dymotesnosti dverí Skúška dymotesnosti dverí v laboratórnych podmienkach v dymovej komore sa vykonáva podľa európskej normy STN EN 1634-3, ktorá je popísaná v nasledujúcich kapitolách. V tejto časti normy sa špecifikuje metóda na zisťovanie prenikania studených a horúcich splodín horenia z jednej strany zostavy dverí na druhú pri určených skúšobných podmienkach. Táto skúška sa môže aplikovať na zostavy dverí alebo uzáverov rozličných typov určených na účely riadenia prenikania splodín horenia pri požiari. Skúška sa môže uplatniť aj v prípade dverí výťahových šácht a v prípade dverí a uzáverov dopravníkových systémov. Princíp skúšky sa stručne vysvetľuje v prílohe A. 3.1 Skúšobné zariadenie Skúšobné zariadenie tvorí skúšobná komora s otvorenou prednou stenou. Skúšobná komora sa môže skladať z oceľovej plechovej konštrukcie, ktorá má vnútri vrstvu izolácie, aby sa zabránilo strate tepla z cirkulujúceho vzduchu. Dovolená intenzita prenikania komory nie je väčšia ako 10 m3/h. Do otvoru sa montuje skúšobná konštrukcia, ktorá ho tesne uzavrie. Otvor skúšobného rámu musí byť dostatočný na umiestenie skúšobnej vzorky s jej pridruženou alebo pomocnou konštrukciou. Otvor s rozmermi (3,000 x 3,000) m je zvyčajne dostatočný pre väčšinu typov dverí. Ak sa laboratórium zaoberá len skúšaním jednokrídlových dverí s rozmermi, ktoré sa v stavbách bežne používajú, pripúšťa sa aj menší otvor.

1 Použitie dverí tesných proti prieniku dymu Podľa STN 920201-3 na chránenej únikovej ceste spájajúcej najmenej dve podzemné podlažia s nadzemnými podlažiami musia byť podzemné podlažia od nadzemných podlaží oddelené požiarnymi dverami typu S. Vodorovné komunikácie čiastočne chránených únikových ciest a vodorovné a zvislé komunikácie chránených únikových ciest sa odporúča oddeliť konštrukciami s osobitným obmedzením prieniku dymu (dymotesnými dverami) Sa - C3 na úseky dlhé najviac 40 m.

Obr. 1 Schematické znázornenie skúšobného zariadenia Komora musí byť vybavená: - ventilátorovým systémom schopným vytvoriť na rozličných stranách vzorky tlakový rozdiel s hodnotou do 55 Pa a cirkuláciu vzduchu v komore, takže tlakový rozdiel v rozsahu výšky dverí je malý,

2 Klasifikácia dverí tesných proti prieniku dymu

- systémom potrubí na prívod vzduchu,

Podľa STN EN 13501-2+A1 je prienik dymu schopnosť prvku znížiť alebo vylúčiť prestup dymu z jednej strany dverí na druhú.

- prístrojmi na meranie objemovému prietoku vzduchu dodávaného do komory na vyrovnanie prenikania vzduchu,

Definované sú tieto úrovne vlastností: - prenikanie dymu Sm (ak maximálna intenzita prenikania meraná pri teplote okolia aj pri 200 °C a pri tlaku do 50 Pa nepresiahne 20 m3/h pri jednokrídlových dverách alebo 30 m3/h pri dvojkrídlových dverách), - prenikanie dymu Sa (ak maximálna intenzita prenikania meraná len pri teplote okolia a tlaku do 25 kPa nepresiahne 3 m3/h na


- prietokomerom, ktorý sa umiestni v systéme potrubí, na riadenie pretečeného množstva vzduchu, - zariadením na zaistenie a utesnenie skúšobného rámu v komore, - výmenníkom tepla schopným ohrievať vzduch dodávaný do komory v prípade skúšania pri strednej teplote, - zodpovedajúcou izoláciou stien a potrubí, aby sa minimalizovala strata tepla zariadením pri skúšaní pri strednej teplote,

291


- zariadením na meranie teploty vzduchu a na merania tlaku vnútri komory ako aj na meranie teploty vzduchu v blízkosti prietokomeru.

Qspec = Qt(20) - (Qapp(20) + Qsup/asssoc(20))

Lineárna intenzita prenikania sa vypočíta pre každú vzorku a pre každý skúšobný stav takto:

3.2 Postup pri skúške

Ql = Qspec(20) / dĺžka škáry

Použité symboly: Q [m3/h] Q [m3/h]

- intenzita prenikania podpornou/pridruženou konštrukciou,

Qspec [m /h] - intenzita prenikania skúšobnou vzorkou, 3

Qt [m3/h]

B - skúška na splnenie klasifikácie Sm Intenzita prenikania cez skúšobnú vzorku sa vypočíta pre každú vzorku a pre každý skúšobný stav takto: Qspec = Qt(200) - (Qapp(200) + Qsup/asssoc(200))

- celková intenzita prenikania,

Ql [m3/h/m]- lineárna intenzita prenikania. A - klasifikácia Sa, vyhodnotenie prenikania dymu len pri teplote okolia

[2]

Výsledky sa uverenia vo forme tabuľky.

- intenzita prenikania,

Qapp [m3/h] - intenzita prenikania zariadením (telesom komory),

[1]

[3]

Výsledky sa vyjadria vo forme tabuľky vyplnením údajov pre každú uskutočnenú skúšku. Uvedú sa tieto detaily o výrobku: typ dverí, pri viackrídlových zostavách dverí počet dverových krídel, označenie strán dverí A a B, rozmery otvoru dverí.

Intenzita prenikania cez skúšobnú vzorku sa musí merať pri rozdieloch tlaku 10 Pa a 25 Pa alebo pri rozdiele tlakov určenom objednávateľom, ak ide o špeciálny účel. Počas merania intenzity prenikania sa musí udržiavať rozdiel tlakov počas dvoch minút a hodnota Qt sa určí na konci tohto intervalu.

Ak si objednávateľ želá vyhodnotenie výsledkov skúšok pri teplote okolia z hľadiska možnej zhody s požiadavkami klasifikácie Sa, môže sa táto požiadavka splniť výpočtom lineárnej intenzity prenikania pre každú vzorku a pre každý skúšobný stav takto:

Odmeria a zaznamená sa dĺžka škáry medzi pevnými pohyblivými prvkami zostavy dverí (napr. medzi dverovým krídlom a zárubňou, ako aj medzi pohyblivými prvkami (krídlami), ak je to vhodné), okrem dĺžky škáry pri prahu.

Výsledok výpočtov Ql sa môže doplniť do časti týkajúcej sa teploty okolia.

B - klasifikácia Sm, vyhodnotenie prenikania pri teplote okolia aj pri strednej teplote Pri skúškach pri strednej teplote musí priemerná teplota vzduchu v blízkosti povrchu dverí zvýšiť z teploty okolia na požadovanú teplotu 200 ºC +/- 20 ºC počas 30 minút +/- 5 min tak, že priemerná teplota vzduchu sa udržiava v rozmedzí určenom na obrázku. Rozdelenie teploty na povrchu dverí sa musí regulovať tak, aby sa na každom termočlánku namerala teplota 200 ºC +/- 40 ºC. Počas času ohrevu sa v skúšobnej komore musí udržiavať neutrálny tlak.

Ql = Qspec(20) / dĺžka škáry

[4]

4 Posúdenie a overenie dymotesnosti dverí výpočtom Pri posudzovaní dymotesnosti požiarnych dverí, prípadne dymotesnej požiarnej deliacej konštrukcie sa vychádza z nameraných hodnôt prestupu vzduchu pri stanovených teplotách a tlakoch, z veľkosti objemu chráneného priestoru a z výmeny vzduchu v tomto priestore, pričom tento činiteľ je možné pri posudzovaní napr. pri prirodzenom vetraní únikových ciest oknami nahradiť konštantnou hodnotou desaťnásobnej výmeny vzduchu za hodinu. Objem chráneného únikového priestoru Vu je objem priestoru jedného podlažia únikovej cesty, ktorú ohraničuje dymotesný požiarny uzáver prípadne dymotesná požiarna deliaca konštrukcia.

Obr. 3 Chránený únikový priestor ohraničený dymotesnými dverami

Obr. 2 Graficke znázornenie teploty vzduchu

Pri zohľadnení výmeny vzduchu v chránenom priestore je dymotesnosť skúšanej vzorky vyhovujúca, ak pre posudzované teploty a tlaky platí vzťah: V alebo V´ ≤ Vu [m3]. Hodnoty V a V´ sa určia z rovníc:

Intenzita prenikania sa musí merať pri rozdiele tlakov, hustota rozdielu je 10 Pa, 25 Pa a 50 Pa alebo ju na špeciálne účely určí objednávateľ. Meranie sa musí urobiť počas 10 min od dosiahnutia skúšobnej teploty. V priebehu merania intenzity prenikania sa počas dvoch minút musí dodržiavať tlakový rozdiel a na konci tohto intervalu sa určí hodnota Qt.

V 

V ´ 

3.3 Vyjadrenie výsledkov

 Qp  n  Vu   tu  n  Vu  ln  0,968  k2   Qp  


[m3] [5]

[m3] [6]

A - skúška na splnenie klasifikácie Sa

V

preniknutý objem pri posudzovaní dymotesných dverí,

Intenzita prenikania cez skúšobnú vzorku sa vypočíta pre každú vzorku a pre každý skúšobný stav takto:

V´

preniknutý objem dymotesnej požiarnej deliacej konštrukcie,


Qp normová hodnota dymotesnosti pri teplote prostredia, 292


tu

je predpokladaná doba evakuácie priestoru chránenej únikovej cesty v hodinách,

4.2 Overenie dymotesnosti požiarneho uzáveru v chránenej únikovej ceste typu B

Vu

objem chráneného únikového priestoru [m3],

n

násobok výmeny vzduchu v chránenom únikovom priestore za hodinu,

Je potrebné overiť dymotesnosť požiarneho uzáveru v CHÚC typu B oddeľujúceho požiarnu predsieň od priestoru schodiska.

k2

konštantná hodnota 3,24.10-2.

Vstupné údaje: tu = 15 min

(CHÚC B),

4.1 Overenie dymotesnosti požiarneho uzáveru v chránenej únikovej ceste typu A

l1 = 4,0 m

(šírka CHÚC),

l2 = 5,7 m

(dĺžka CHÚC),

Je potrebné overiť dymotesnosť požiarneho uzáveru v CHÚC typu A podľa obrázku oddeľujúceho bytové jednotky od priestoru schodiska.

hs = 2,6 m

(výška podlažia),

n = 10 1/h

(výmena vzduchu za hodinu),

QD = 20 m3.h-1 (normová hodnota dymotesnosti pri teplote prostredia),

Vstupné údaje:

T = 293,15 K (teplota vzduchu),

tu = 6 min

(CHÚC A),

P = 101 325 Pa (barometrický tlak).

l1 = 3,0 m

(šírka CHÚC),

l2 = 6,0 m

(dĺžka CHÚC),

hs = 2,6 m

(výška podlažia),

n = 10 1/h

(výmena vzduchu za hodinu),

Qp = 20 m3.h-1 (normová hodnota dymotesnosti pri teplote prostredia), T = 293,15 K (teplota vzduchu), p = 101 325 Pa (barometrický tlak).

Obr. 5 Chránená úniková cesta typu B s prirodzeným vetraním Výpočet: Prepočtová hodnota QP: QP  QD 

P 101325  k1  20   2,89.103  19,98 m3.h -1 T 293,15

Celková prepočtová hodnota QPC: QPC = QP = 19,98 m3.h-1

Obr. 4 Chránená úniková cesta typu A s prirodzeným vetraním

Objem chráneného únikového priestoru:

Výpočet:

Vu = l1 · l2 · hs = 4,0 · 5,7 · 2,6 = 59,28 m2

Prepočtová hodnota QP: QP  QD 

P 101325  k1  20   2,89.103  19,98 m3.h -1 T 293,15

Celková prepočtová hodnota QPC:

n · Vu = 10 · 59,28 = 592,8 Overenie kritéria: Pre tu = 15 min = 0,25 h:

QPC = QP = 19,98 m .h 3

-1

V 

Objem chráneného únikového priestoru: Vu = l1 · l2 · hs = 3,0 · 6,0 · 2,6 = 46,8 m2


 30,52

V = 30,52 ≤ Vu = 59,28

n · Vu = 10 · 46,8 = 468

VYHOVUJE

Overenie kritéria: Záver

Pre tu = 6 min V 

 Qp  n  Vu   tu

 31,17

 n  Vu  ln  0,968  k2   Qp   V = 31,17 ≤ Vu = 46,8 VYHOVUJE


Článok sa zaoberal spôsobom skúšania dymotesných dverí a overením skúšky dverí pomocou výpočtu. Výpočet bol spracovaný pre chránené únikové cesty typu Ap a typu Bp, kde pri 10 - násobnej výmene vzduchu bola priepustnosť dymu cez škáry pri danom objeme vyhovujúca. Umiestnenie dymotesných dverí v chránenej únikovej ceste typu Ap by bolo výpomocné najmä 293


v situácii, kedy sa pri požiari a zadymení schodiska unikajúce osoby nestihnú zevakuovať. Ich hlavnou funkciou je brániť prieniku dymu zo zadymeného priestoru chránenej únikovej cesty do bytu a tak môžu osoby v byte bezpečne čakať na záchranu. Použitá literatúra [1]

EN 13 501-2+A1: 2010: Klasifikácia požiarnych charakteristík stavebných výrobkov a prvkov stavieb. Časť 2: Klasifikácia využívajúca údaje zo skúšok požiarnej odolnosti (okrem ventilačných zariadení).

[2]

STN 920201-3: 2000/Z3. Požiarna bezpečnosť stavieb. Časť 3: Únikové cesty a evakuácia osôb.

[3]

STN EN 1634-1: 2014. Skúšanie požiarnej odolnosti a tesnosti proti prieniku dymu zostáv dverí, uzáverov a otváracích okien a prvkov stavebného kovania. Časť 1: Skúšanie požiarnej odolnosti dverí, uzáverov a otváracích okien.


[4]

STN EN 1634-3: 2006. Skúšanie požiarnej odolnosti a tesnosti proti prieniku dymu zostáv dverí, uzáverov a otváracích okien a prvkov stavebného kovania. Časť 3: Skúšanie tesnosti proti prieniku dymu zostáv dverí a uzáverov.

[5]

Vyhláška Ministerstva vnútra Slovenskej republiky č. 94/2004 Z. z., ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na protipožiarnu bezpečnosť pri výstavbe a užívaní stavieb, v znení neskorších predpisov.

[6]

Vyhláška Ministerstva životného prostredia Slovenskej republiky z 3.novembra 2008 č. 478/2008 Z. z., o vlastnostiach, konkrétnych podmienkach prevádzkovania a zabezpečenia pravidelnej kontroly požiarneho uzáveru.

294


Vzdělávání v krizovém řízení Education in Crisis Management Ing. Mgr. Rostislav Richter MV-GŘ HZS ČR, Institut ochrany obyvatelstva Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdaneč [email protected]

profese, resp. zaměstnavatel. Proměnlivost životních podmínek v dospělém věku, neustálá změna, která je charakteristická pro informační dobu, činí ze vzdělání nástroj umožňující člověku získat postup v zaměstnání, větší prestiž, výkonnost, vyjádřit svoji osobnost a řešit úspěšně problémy a konflikty.

Abstrakt

Vzdělávání, tak jako každá činnost, je vedeno snahou člověka uspokojit své potřeby. Potřeba poznání je jednou z hlavních lidských potřeb, vzniká již v dětství a postupem let se dále rozvíjí.

Úroveň vzdělávání ve státní správě a samosprávě v oblasti krizového řízení ve významné míře determinuje připravenost a schopnosti řešit mimořádné události a krizové situace. Vzdělávání v této předmětné oblasti patří z pedagogického hlediska do systému vzdělávání dospělých. Příspěvek se v těchto souvislostech zabývá základními požadavky konceptu vzdělávání, tak aby byly respektovány současné principy, metody, formy a prostředky vzdělávání dospělých.

Důvody proč se vzdělávat, jsou nejexplicitnějším právě ve firemním prostředí. Zde je cílem, aby si zaměstnanec osvojil ty znalosti a dovedností, které zvýší jeho schopnosti a tím i výkon organizace. Lze tedy říci, že ve veřejné a podnikové sféře je pod vzdělávací potřebou myšlen určitý deficit informací, vědomostí, profesních dovedností a způsobů chování, které vyžaduje profese či pracovní pozice, role.

Klíčová slova

Odborná způsobilost úředníků územních samosprávných celků

Krizové řízení, vzdělávání, státní správa a samospráva. Abstract The level of education within the state and self-government administration in area of crisis management determines in a significant extent readiness and ability to deal with emergencies and crisis situations. Training in this subject area belongs pedagogically into system of adult education. The article in this context deals with basic requirements of concept of education, so that the current principles, methods, forms and means of adult education to be respected. Keywords Crisis management, education, state administration and self-government administration. Úvod Profesní vzdělávání je o přípravě na výkon pracovní pozice a mělo by včasně reagovat na změny a v dnešním světě, změny se děje velmi rychle. Platí to také o mimořádných událostech, haváriích, nehodách nebo krizových situacích, které přicházejí náhle a neočekávaně. Koncepčně prováděné vzdělávání v oblasti krizového řízení sleduje hlavní cíl, a to získávání a rozvíjení schopností v předcházení a řešení mimořádných událostí a krizových situací, v zájmu udržení základních funkcí území a kontinuity činností. Vzdělávání dospělých Vzdělávání dospělých je chápáno jako další vzdělávání osob produktivního i postproduktivního věku. Jedná se zejména o profesní vzdělávání a lze jej charakterizovat jako proces cílevědomého a systematického zprostředkování, osvojování a upevňování znalostí, dovedností, schopností a návyků osob, jež ukončily školní vzdělání a přípravu na povolání a vstoupily na trh práce. Teorií vzdělávání dospělých je andragogická didaktika. Vzdělávání v oblasti krizového řízení patří do systému vzdělávání dospělých, a proto i tato, byť specifická oblast, musí plně respektovat současné principy, metody, formy a prostředky vzdělávání dospělých. Dospělý člověk je vzdělavatelný a je pověrou, že tato schopnost mizí. Schopnost učit se přetrvává i v dospělém věku a může být efektivně využita. Dospělý se chce učit, chce se zdokonalovat, protože cítí rozdíl mezi tím, čím si přeje být, a tím, čím v současnosti je. V mnoha směrech nepostačuje nárokům, které na něho klade jeho Ostrava 3. - 4. září 2014

Za bezpečnost odpovídá stát. Proto odpovědnost za přípravu a řešení krizových situací přináleží v mnohém na ústředních správních úřadech a orgánech územních samosprávných celků. Odborná způsobilost úředníků územních samosprávných celků je upravena zákonem č. 312/2002 Sb., o úřednících územních samosprávných celků a o změně některých zákonů a prováděcí vyhláškou Ministerstva vnitra č. 512/2002 Sb. o zvláštní odborné způsobilosti úředníků územních samosprávných celků. Vyhláška Ministerstva vnitra č. 512/2002 Sb. o zvláštní odborné způsobilosti úředníků územních samosprávných celků zahrnuje mezi úseky státní správy civilní ochranu a obranu a dále mezi správní činnosti pak činnosti při zajištění ochrany obyvatel a krizovém řízení. Vyhláška byla novelizována v roce 2006, 2007 a 2012, nikdy však ve správních činnostech při ochraně obyvatelstva a krizovém řízení. Požadavky na základní znalosti a dovednosti nezbytné pro výkon jednotlivých správních činností při zajištění ochrany obyvatelstva a krizového řízení jsou definovány ve většině pro stav ohrožení státu a válečný stav (dle zákona č. 222/1999 Sb.), v menší míře pro řešení mimořádných událostí a krizových situací dle zákona č. 239/2000 Sb., resp. zákona č. 240/2001 Sb. Vyhláška č. 512/2002 Sb. nespecifikuje pro oblast ochrany obyvatelstva a krizového řízení obsah vzdělávání pro rozdílné cílové skupiny např. pro krajské úřady, obecní úřady obcí s rozšířenou působností resp. obecní úřady. Dílčí závěr Vyhláška Ministerstva vnitra č. 512/2002 Sb. neodpovídá současnému stavu a požadavkům na výkon správních činností v oblasti ochrany obyvatelstva a krizovém řízení. Vzdělávání zaměstnanců ve správních úřadech Vzdělávání zaměstnanců ve správních úřadech se provádí podle Usnesení vlády ČR č. 1542/2005 o Pravidlech vzdělávání zaměstnanců ve správních úřadech (dále jen Pravidla). Pravidla se vztahují se na ministerstva a jiné správní úřady, které jsou takto výslovně označeny zvláštními zákony. Pozn.: Pro účely Pravidel se rozumí: • Zaměstnancem - fyzická osoba v zaměstnaneckém vztahu ke správnímu úřadu. • Zaměstnaneckým vztahem - pracovní poměr zaměstnance podle zákoníku práce nebo služební poměr vojáka z povolání1 anebo služební poměr příslušníka bezpečnostního sboru.

295


Usnesení vlády popisuje strukturu vzdělávání jako vstupní vzdělávání (zahrnuje vstupní vzdělávání úvodní a vstupní vzdělávání následné) a prohlubující vzdělávání (zahrnuje manažerské vzdělávání, jazykové vzdělávání a vzdělávání v dalších oblastech). Vstupní vzdělávání úvodní zajišťuje správní úřad a vstupní vzdělávání následné zajišťují Institut státní a správní úřady podle přílohy č. 1 Pravidel. Základní manažerské vzdělávání zajišťují Institut státní a správní úřady, jazykové vzdělávání zajišťují správní úřady. Dílčí závěr Přepracovat Usnesení vlády ČR č. 1542/2005 o Pravidlech vzdělávání zaměstnanců ve správních úřadech resp. vydat nové právní opatření, a to vzhledem zastaralosti současné úpravy resp. k očekávanému přijetí zákona o státní službě. Koncepce vzdělávání v oblasti krizového řízení Koncepci vzdělávání v oblasti krizového řízení schválila Bezpečnostní rada státu svým usnesení č. 14 ze dne ze dne 16. listopadu 2004 (dále jen Koncepce) a zároveň tímto usnesením zrušila předchozí Koncepci vzdělávání v oblasti krizového řízení schválenou usnesením Bezpečnostní rady státu ze dne 25. září 2001 č. 211. Ve srovnání s předchozím materiálem Koncepce znovu podtrhuje potřeby vzdělávání, upřesňuje formy i obsah a zřetelně diferencuje rozsah pro specialisty, vedoucí a ostatní pracovníky. Systém přípravy osob se v předmětné oblasti člení na dvě úrovně: • získání kvalifikace cestou vyššího odborného vzdělávání nebo vysokoškolského vzdělávání, • další profesní vzdělávání. Obsahová náplň vzdělávacích programů respektuje následující kategorizaci vzdělávacích modulů: • MODUL A; obecné základy krizového řízení, • MODUL B; úvod do problematiky krizového řízení, • MODUL C; krizové řízení při nevojenských krizových situacích, • MODUL D; obrana státu, • MODUL E; ochrana obyvatelstva, • MODUL F; ochrana ekonomiky, • MODUL G; vnitřní bezpečnost a veřejný pořádek, • MODUL H; hospodářská opatření pro krizové stavy, • MODUL I; integrovaný záchranný systém, • MODUL J; krizové řízení v oblasti zdravotnictví. Příloha Koncepce č. 1 doporučuje obsah akreditovaných vzdělávacích a studijních programů a příloha Koncepce č. 2 stanovuje obsah vzdělávacích programů pro vzdělávání v oblasti krizového řízení. Cílové skupiny Koncepce stanovuje následující cílové skupiny: a) úředníci územních samosprávných celků, b) státní a ostatní zaměstnanci ve správních úřadech, c) osoby, jejichž služební vztahy se řídí zvláštními právními předpisy pro ozbrojené síly a bezpečnostní sbory (např. HZS ČR, AČR, PČR atd.), d) ostatní osoby u právnických osob a podnikajících fyzických osob, jejichž pracovní náplň je dotčena povinnostmi ve vztahu ke krizovému plánování, e) volení a další funkcionáři nepodléhající požadavkům na vzdělávání podle výše uvedených právních přepisů a vyžadující individuální přístupy. Ostrava 3. - 4. září 2014

Zpráva o zhodnocení průběhu plnění Koncepce vzdělávání v oblasti krizového řízení Zprávu o zhodnocení průběhu plnění Koncepce vzdělávání v oblasti krizového řízení schválila BRS svým usnesením č. 33 ze dne 23. října 2011 (první zpráva byla schválena Usnesením BRS ze dne 6. listopadu 2007 č. 50). Zpráva o zhodnocení průběhu plnění Koncepce vzdělávání v oblasti krizového řízení konstatuje, že systém nastavený koncepcí se realizuje na všech úrovních a pro všechny cílové skupiny v dostatečné míre. Proto bylo doporučeno i nadále pokračovat v uvedeném a osvědčeném způsobu vzdělávání v oblasti krizového řízení. BRS uložila ministru vnitra ve spolupráci s vedoucími dotčených ústředních správních úřadů předložit další Zprávu o zhodnocení průběhu plnění Koncepce vzdělávání v oblasti krizového řízení na schůzi Bezpečnostní rady státu do konce roku 2015. Dílčí závěr • V rámci zpracování zprávy o zhodnocení průběhu plnění Koncepce vzdělávání v oblasti krizového řízení na schůzi Bezpečnostní rady státu v roce 2015 navrhnout organizační a obsahová opatření pro další průběh vzdělávání v oblasti krizového řízení v kontextu hlavních rozvojových úkolů komplexního přístupu ve vzdělávání v oblasti ochrany obyvatelstva a krizového řízení. Cíle vzdělávání v krizovém řízení by měly být směřovány k získání a rozvoji schopností, které saturují plnění úkolů stanovených právními předpisy pro řešení mimořádných událostí a krizových situací. Pokud je cíl definován mlhavě resp. vůbec, je těžké hledat cestu. Co máme umět? Jaké schopnosti má mít osoba? Tím je nutno začít a pak vybírat resp. stanovovat metody pro vzdělávání dospělých. Metody, formy a prostředky vzdělávání Znalost jednotlivých forem a vhodnosti metod umožní zkvalitnit proces edukace a zaručit tak nejen profit pro účastníka, ale i pro zadavatele Každá firma ví, že je důležité vyrábět kvalitně, rychle a za co nejmenší náklady. To plně platí i pro veřejnou správu. Toto poselství se odráží i v politice vzdělávání zaměstnanců a to tak, že už nejenom identifikuje vzdělávací potřeby zaměstnanců, plánuje a poté aplikuje, ale i kontroluje. Neklade si jen otázku, co bude zaměstnanec studovat, ale zdali prostředky vynaložené na vzdělání byly investovány efektivně. I to je jeden z důvodů proč se musíme zamýšlet nad vzděláváním v krizovém řízení a přicházet s novými náměty k rozvoji efektivních metod a vzdělávacích forem. Obecně platí, že ve vzdělávání dospělých neexistuje jediná správná nebo univerzální metoda. Určité metody se používají při předávání či osvojování vědomostí a znalostí, jiné při zvládnutí dovedností a rozvoji schopností, jiné při ovlivňování postojů a hodnotové orientace. Ideální metoda pro všechny, pro každý čas a pro každou situaci, tedy metoda s velkým M, neexistuje. Každá má své výhody a nevýhody, své slabé a silné stránky. Volba a účinnost metod vzdělávání dospělých závisí od cíle, obsahu, konkrétních podmínek - časových i materiální, které realizaci vzdělávací akce ovlivňují, ale také od osobnosti lektora, počtu a charakteristice účastníků. Nemělo by se předpokládat, že postačí jen jediná metoda. Lepší výsledek přinese kombinace metod. Použitím určité palety metod vzdělávání dospělých, samozřejmě pod podmínkou, pokud budou vhodné, pomůže při vzdělávání upoutat zájem vzdělávajících se osob. Vzdělávání je aktivní nikoliv pasivní proces. Pokud je to možné, proces vzdělávání by měl být aktivní, i když si to vyžádá více času než při uplatňování pasivních metod. Platí určitá úměra, že čím složitější budou dovednosti, které je potřeba zvládnout, tím aktivnější musejí být metody vzdělávání.

296


Inspirativní může být příklad vztahů cílů, forem a metody výuky uvedený na obrázku níže. Cíle výuky

Vhodné formy

Didaktické metody

Doplnění a prohloubení vědomostí

Distanční vzdělávání Sebevzdělání Přímá výuka

Přednáška Seminář Dialogické metody E-learning

Dovednost rozhodovat

Přímá výuka Kombinovaná výuka

Problémové metody Workshop Open Space Technology Výcviková firma

Schopnost a dovednost komunikace


Problémové metody Koučink Studijní řešitelská činnost

Zdokonalit profesní návyky


Instruktáž Koučink Výcviková firma

Zdroj: Mužík, J. Didaktika profesního vzdělávání dospělých. 1. vyd. Plzeň.: Fraus, 2005. Vzdělavatel dospělých Vzdělavatel dospělých je souhrnné označení pro ty pracovníky, kteří vstupují do bezprostřední interakce s účastníky vzdělávání dospělých a řídí jejich učební procesy. Pro lektora, jakožto vzdělavatele dospělých, existuje mnoho označení. Můžeme se setkat například s pojmem tutor, jenž bývá chápán jako lektor distančního vzdělávání, rádce studenta, který jej doprovází na vzdělávací cestě, hodnotí jeho úspěšnost a motivuje k další aktivitě. Pracuje individuálně s jednotlivcem i s malou skupinou a moderuje sporadická prezenční setkání studujících - tutoriály. Rovněž bývá lektor označován jako konzultant, jenž je v českém prostředí spíše než vzdělavatel brán jako odborný poradce podávající vysvětlení, návody či prezentující svá stanoviska. Používá se také pojem trenér, kdy cílem tréninku je vzdělávat, instruovat, rozvíjet a zejména procvičovat v oblasti konkrétních dovedností. V poslední době je také používán pojem v souvislosti s lektorem facilitátor. Pojem je odvozen od slova facilitace neboli usnadnění. Osoba facilitátora ovlivňuje vnitřní i vnější podmínky pro optimální průběh učebního procesu - je mistrem v komunikaci. Prostřednictvím naslouchání, dotazování a usměrňování, se zaměřuje zejména na změnu postoje nebo vzorce chování účastníků a na psychické procesy jako jsou motivace a výkonnost.


Předpokladem pro výkon lektorské činnosti je odborná znalost v přednášeném oboru, základní znalost problematiky vzdělávání dospělých, andragogické znalosti a tzv. pedagogické mistrovství, které znamená hlubokou úroveň teoretických znalostí i praktických zkušeností doplněné lektorskými dovednostmi. Ve vzdělávání v oblasti krizového řízení ve veřejné správě je na místě se zabývat přípravou lektorů působících v předmětné oblasti. Po roce 2000, kdy vstoupila v platnost krizová legislativa, proběhla celá řada vzdělávacích aktivit pro lektory realizujících vzdělávání v oblasti krizového řízení pro veřejnou správu a to jak z hlediska rozvoje jejich odborné připravenosti, tak z hlediska rozvoje jejich schopností jako pedagoga - vzdělavatele dospělých. Po určitém počátečním euforickém období, byla tato aktivita utlumena. Na druhou stranu vznikly nové aktivity. Např. je prováděna pravidelně jednou za rok odborná příprava pedagogů vysokých škol, které mají studijní obory zaměřeny na krizové řízení nebo ochranu obyvatelstva. Závěr Připravenost a schopnosti ústředních správních úřadů na řešení mimořádných událostí a krizových situací jde ruku v ruce s úrovní vzdělávacího procesu dotčených osob. I zde v této předmětné oblasti platí, že jednou získané poznatky a schopnosti po určitém období zastarají a jsou nepostačující. Zde plně platí výrok Louise Rosse, vedoucího managera Ford Motor, že znalosti jsou pro pracovní kariéru člověka základní živinou a zároveň hnacím motorem. Na obalu je ale uvedena záruční lhůta, doba použitelnosti. Doba použitelnosti současného vzdělání je zhruba 3 roky. Pokud se do této doby nepodaří obnovit znalosti a nahradit je novými, nemáte šanci dosáhnout svých cílů. Použitá literatura [1]

Mužík, J.: Didaktika profesního vzdělávání dospělých. 1. vyd. Plzeň.: Fraus, 2005.

[2]

Mužík, J.: Didaktické principy, formy a metody vyučování a učení dospělých. Přístup: www.e-univerzita.cz/muzik.

[3]

Zákon č. 312/2002 Sb., o úřednících územních samosprávných celků a o změně některých zákonů ve znění pozdějších předpisů.

[4]

Vyhláška Ministerstva vnitra č. 512/2002 Sb. o zvláštní odborné způsobilosti úředníků územních samosprávných celků ve znění pozdějších předpisů.

[5]

Formální vzdělávání dospělých: Koncepce a praxe v Evropě. Dostupné na: http://eacea.ec.europa.eu/education /eurydice/documents/thematic_reports/128CS.pdf.

297


Zajištění vnějších zdrojů požární vody v Libereckém kraji Fire Fighting Water External Sources in Liberec Region Ing. Martin Rosina Ing. Jaroslav Vízner Ing. Ondřej Zmrhal Hasičský záchranný sbor Libereckého kraje Barvířská 29/10, 460 01 Liberec III [email protected], [email protected] [email protected] Abstrakt Pro zásobování požární vodou musí mít být pro každou stavbu zajištěno její dostatečné množství z přirozených nebo umělých zdrojů. Pro daný účel je možné využití vody z vodovodního řadu (hydranty, požární stojany výtokové stojany) nebo připravených čerpacích stanovišť u volných zdrojů. Aby měly zainteresované subjekty přehled o technicky vyhovujících a provozuschopných vnější zdrojů požární vody, rozhodli se příslušníci Hasičského záchranného sboru Libereckého kraje ve spolupráci s provozovateli veřejných vodovodů upravit stávající systém zdrojů vody pro hašení a vytvořit informační podporu pro hasiče a odbornou veřejnost v rámci GIS a webovém prostředí. To přinese ekonomický užitek při plánování výstavby, projektování, ale i zásahové činnosti jednotek požární ochrany. Klíčová slova Zdroj požární vody, hydrant, výtokový stojan, vodovodní řad. Abstract For fire water supply must be provided for each site for sufficient quantities of natural or man-made sources. For that purpose, it is possible to use water from the mains (hydrants, fire outlet stands) or prepared for filling stations available resources. In order to give stakeholders an overview of the technically suitable and serviceable external sources of fire water, they decided to members of the Fire and Rescue Service of the Liberec Region in cooperation with the operators of public water systems to modify the existing system of water resources for fire fighting and create information support for firefighters and professionals within the GIS and web sites. It will bring economic benefits during construction planning, designing, but also rescue activities of fire brigades. Keywords Fire fighting water source, hydrant, fire outlet stand, water mains. Úvod Zabezpečení zdrojů vody pro hašení a záchranné práce je dáno požadavky vyplývajícími z předpisů upravujících povinnosti na úseku požární ochrany, tedy zejména zákonem [1] a dále předpisů vydaných na jeho základě. Problematiku vnějších zdrojů vody pro hašení je možné rozdělit do tří oblastí: 1) oblast samostatné působnosti územně samosprávných celků, 2) oblast nově navrhovaných staveb, 3) oblast již realizovaných staveb, ve kterých jsou provozovány činnosti. Ad 1) Obec, jako základní územně samosprávný celek, má povinnost zřídit zdroje vody pro hašení a udržovat jejich trvalou použitelnost. Ostrava 3. - 4. září 2014

Tuto povinnost zabezpečuje obec v samostatné působnosti podle § 29 odst. 1 písm. k) [1]. Přehled stanovených zdrojů vody pro hašení bývá obvykle součástí obecně závazné vyhlášky - požárního řádu obce, pokud ho obec vydá. Kraj, jako vyšší územně samosprávný celek, prostřednictvím rady kraje svým nařízením stanoví podmínky k zabezpečení zdrojů vody k hašení a tyto zdroje určí. Nařízení je vydáváno na základě § 59 odst. 1 písm. k) [2] k provedení § 27 odst. 2 písm. b) bod 2 [1]. V rámci Libereckého kraje je vydáno nařízení Libereckého kraje [3], které tyto podmínky stanovuje. Ad 2) Ve vztahu k zajištění zdrojů vody pro hašení pro nově navrhované stavby a jejich změny musí být splněny technické podmínky požární ochrany staveb, které jsou dány vyhláškou [4]. Tato vyhláška v § 2 stanovuje podmínky pro navrhování a umísťování staveb: „Stavba musí být umístěna a navržena tak, aby podle druhu splňovala technické podmínky požární ochrany mj. na … zdroje požární vody a jiného hasiva ... stanovené v ČSN uvedených v příloze č. 1 části 1“ citované vyhlášky., tzn. podle ČSN 73 0873 [5]. [5] definuje vnější zdroje vody v čl. 4.3a následovně: • nadzemní a podzemní hydranty, • požární výtokové stojany a plnící místa, • vodní toky (řeky, potoky), • nádrže na vodu (přirozené, umělé). Poznámka: Nadzemní, podzemní hydranty, požární výtokové stojany a plnící místa jsou požárně bezpečnostními zařízeními podle § 2 vyhlášky [6]. Vnější odběrní místa požární vody se navrhují v závislosti na charakteristických vlastnostech konkrétních staveb. Těmi vlastnostmi jsou: • „velikost stavby“ - vyjádřená plochou objektu respektive požárního úseku S [m2], • požární riziko - vyjádřené hodnotou požárního zatížení p [kg.m-2]. V závislosti na těchto vlastnostech se stanoví požadavky na zdroje vody (tab. 1 a 2 [5]): • nádrže (přírodní, umělé) - objem vody V [m3], • Vodní toky, plnící místa, výtokové stojany, hydranty - vydatnost/ průtok Q [l.s-1], • Všechny zdroje - vzdálenost od stavby l [m]. Splnění technických požadavků na stavby obecných i specifických, tedy i technických podmínek požární ochrany staveb prokazuje projektant projektovou dokumentací stavby podle § 159 zákona [7], tzn. už v dokumentaci pro územní řízení (případně územní souhlas) a stavební řízení (případně ohlášení stavby, apod.), a to návrhem konkrétního zdroje, jeho zhodnocením ve vazbě na požadavky, případně stanovení opatření k dosažení vyhovujícího stavu. Součástí projektové dokumentace stavby pro územní a stavební řízení je požárně bezpečnostní řešení stavby. Ad 3) Při provozování činností vznikají provozovateli těchto činností povinnosti stanovené předpisy o požární ochraně. Ve vztahu ke zdrojům vody pro hašení je možné uplatnit povinnosti, které vyplývají z § 5 odst. 1 písm. b) a § 7 odst. 1 [1]. V případě zdrojů vody pro hašení, které jsou tvořeny vnějšími odběrními místy - hydranty, požárními výtokovými stojany nebo plnícími místy se provádí 298


pravidelná kontrola provozuschopnosti požárně bezpečnostního zařízení, kde je funkčnost konstatována v příslušném dokladu (§ 7 odst. 8 vyhlášky o požární prevenci). U ostatních zdrojů vody - nádrže, vodní toky je průkaz jejich použitelnosti přinejmenším problematický. Současný stav zdrojů vody v Libereckém kraji Hasičský záchranný sbor Libereckého kraje (dále jen „HZS LK“) vede evidenci zdrojů vody pro hašení pro potřeby zásahové činnosti jednotek požární ochrany a to jako součást operativní dokumentace ve formě tzv. „karet obcí“ a ve formě grafické, tzn. GIS. Zdroje vody v GIS jsou podchyceny ve dvou vrstvách, přičemž jednu vrstvu tvoří hydranty a druhou vrstvu tvoří ostatní zdroje vody pro hašení - nádrže, rybníky, jezera, koupaliště, vodní toky. U zdrojů je zřejmé, kde jsou umístěny, název obce s další, podrobnější identifikací polohy, typ zdroje (nádrž, koupaliště, apod.), správce (např. obec, Povodí Ohře s.p., apod.), přístup pro mobilní požární techniku, požární stříkačky, název zdroje (řeka Nisa, místní název), případně objem, u hydrantů ještě informace o tom, zda je nadzemní nebo podzemní. Případně se uvádí další specifické vlastnosti zdroje.

a jednotek PO) prověří stávající zdroje vody pro hašení v sídlech - obcích. Za tyto zdroje byly vytipovány stávající nádrže (přírodní, umělé), jezera a rybníky, vodní toky. Při tomto ověřování bude skutečný stav konfrontován s požadavky: • zdroj je dostatečně kapacitní - má dostatečný využitelný objem, • zdroj je přístupný pro mobilní požární techniku (MPT) cisternové automobilové stříkačky (zpevněná komunikace, místo pro odstavení techniky, atd.), • podmínky pro sání vyhoví technickým podmínkám požární techniky na hloubku sání, aby byly zachovány parametry techniky. Po ověření takových zdrojů budou zaneseny do mapových podkladů GIS HZS LK, od těchto zdrojů bude vymezena kružnice o poloměru 500 m a plocha uvnitř bude uvažována jako zabezpečená tímto zdrojem vody pro hašení. Poloměr 500 m od zdroje vody byl stanoven po hodnocení přísnějších kriterií, především ve vztahu ke klimatickým podmínkám v zimních měsících na území Libereckého kraje. Při ověření zdrojů vody byla HZS LK pořízena fotodokumentace, příklad viz obr. 1.

Informace ke zdrojům vody pro hašení v GISu jsou čerpány z „karet obcí“. Tyto karty jsou ze strany obcí aktualizovány obvykle na základě informací od členů jednotek sboru dobrovolných hasičů obcí. U volných zdrojů - vnějších odběrních míst požární vody - nádrže, vodní toky je zejména ve vztahu ke klimatickým podmínkám v zimních měsících omezená možnost jejich použití. Především „horské“ okresy - Liberec, Jablonec nad Nisou a Semily jsou v tomto ohledu dost specifické. Při uvádění nových staveb do užívání se v průběhu času začaly objevovat problémy s prokazováním požadovaných parametrů především navrhovaných hydrantů na veřejných vodovodních řadech, které vyplývaly ze schválené projektové dokumentace ověřené ve stavebním řízení. Důvodem bylo konstatování zástupců dominantního provozovatele vodovodních řadů v Libereckém kraji, že tyto hydranty nejsou určeny pro požární účely. V rámci výkonu státního požárního dozoru byl HZS LK v komplikovaném postavení při vydávání stanovisek k užívání staveb. Hledání možných řešení stávajícího stavu Zejména z výše popsaných důvodu bylo iniciováno jednání se zástupci dominantního provozovatele vodovodů za účelem vyjasnění situace a vysvětlení si vzájemných stanovisek k této problematice tak, aby byly zajištěny zdroje vody pro hašení v zastavěných oblastech obcí - sídlech. Zájmem HZS LK nebylo primárně řešit průmyslové a obchodní zóny, průmyslové areály, kde se předpokládají vyhovující zdroje vody pro hašení, které jsou „ověřovány“ u jednotlivých subjektů - provozovatelů činnosti v rámci kontrolní činnosti při výkonu státního požárního dozoru a jsou podchyceny v dokumentaci požární ochrany těchto provozovatelů. Argumentace ze strany provozovatele vodovodů byly provozní a s tím související ekonomické aspekty údržby při zajišťování provozuschopnosti hydrantů v kontextu s dobou stáří samotných vodovodů. Argumentace ze strany HZS LK byla v tom smyslu, že nejméně stavby projektované podle kodexu ČSN 73 08XX, tzn. cca od poloviny 70. let minulého století byly navrhovány a uvedeny do užívání se zdrojem vody určeným pro hašení a je velká pravděpodobnost, že tyto zdroje byly tvořeny i hydranty na veřejných vodovodních řadech a to zejména v občanské výstavbě (bytová výstavba, občanská vybavenost, atd.). Výstupem z těchto jednání byly následující zásady jako důsledek kompromisního závěru:

Obr. 1 Požární nádrž v obci Vrtky b) Mapové podklady s vymezenými plochami od zdrojů vody pro hašení v bodě a) slouží jako podklad pro návrh zdrojů vody pro hašení na veřejných vodovodních řadech v obcích s následujícími parametry: • na kapacitních vodovodních řadech s potrubím DN 200 a výše budou na vhodných místech přístupných pro MPT, umožňujících bezpečné odstavení, instalovány požární výtokové stojany - nadzemní armatury DN 100 s rozhraními pevnými spojkami 2 x B(75) a 1 x A(110) pro připojení MPT. Od těchto zdrojů se vymezí kružnice s poloměrem 600 m a plocha uvnitř bude uvažována jako zabezpečená tímto výtokovým stojanem. Potrubí DN 200 umožní při běžné rychlosti proudění v tomto potrubí cca 1,0 - 1,2 m.s-1 (dle sdělení zástupce provozovatele) dodávané množství Q ≈ 35 l.s-1, což odpovídá požadavku [5]. Tato místa jsou ověřována přímo v terénu analogicky ke zdrojům vody v bodě a) a pořízena fotodokumentace, příklad viz obr. 2, • pro plochy vně kružnic od zdrojů vody pro hašení v bodu a) a dále pro místa nepokrytá plochou od výtokových stojanů budou vytipována vhodná místa pro osazení nových hydrantů respektive ověřeny stávající hydranty (jejich technický stav a hydraulické parametry) na vodovodech menších průřezů než DN 200, tak aby byly minimalizovány nepokryté plochy s tím, že bude respektována plocha od takto navržených/ověřených hydrantů o poloměru 200 m analogicky k výše uvedeným zdrojům.

a) HZS LK prostřednictvím příslušníků zařazených na úseku prevence ve spolupráci s kolegy z řad „represe“ (oddělení IZS Ostrava 3. - 4. září 2014

299


povinnosti vyplývající ze zákona o PO pro zajištění zdrojů vody pro hašení. HZS LK v této souvislosti chystá v období po podzimních komunálních volbách 2014 seminář pro zástupce obcí, který tuto problematiku má řešit. Pro HZSLK dojde k doplnění přehledu zdrojů vody pro hašení a z mapových podkladů bude patrné umístění/navrhované umístění těchto zdrojů. Přičemž provozovatelé vodovodů budou garantovat nově navrhovaná odběrní místa - zdroje vody pro hašení zejména jejich technický stav pro jejich použití a současně jejich hydraulické parametry. Výstupem je přehled těchto zdrojů a jejich parametrů v tabulkové podobě uveřejněných na webových stránkách provozovatele.

Obr. 2 Návrh umístění výtokového stojanu Liberec, Olbrachtova ulice, sídliště Kunratická (pohled od ulice Kunratická) v místě, kde stojí velitel požární stanice Liberec Ing. Jaromír Mottl Stejný princip řešení zdrojů vody pro hašení je předjednán s dalšími provozovateli veřejných vodovodních řadů na území Libereckého kraje, včetně obcí, které si provozují obecní vodovody samy. Velmi přínosným podkladem pro návrh umístění výtokových stojanů a hydrantů jsou katastrální mapy se zakreslenými trasami vodovodních řadů a označených průřezy. Tyto podklady byly iniciativně poskytnuty HZS LK dominantním provozovatelem vodovodů na území Libereckého kraje. Vizualizace zajištění zdroji vody pro hašení je řešena vymezením ploch od jednotlivých zdrojů do mapových podkladů GIS HZS LK. Příklad takové mapy ve stavu jedníní z května 2014 viz výřez na obr. 4 níže. Výstup z řešené problematiky zajištění zdrojů vody pro hašení v Libereckém kraji Výstupem z celého tohoto procesu je provedení jisté formy „auditu“ zdrojů vody pro hašení, ze kterého vyplynou plochy/ prostory obcí nebo jejich částí, které nejsou zajištěny zdroji vody uvedenými v bodě a) výše, a které nelze z technických důvodů (nedostatečná dimenze potrubí vodovodu nebo nedostatečné hydraulické parametry) zajistit ani požárními výtokovými stojany nebo hydranty podle principu uvedeném v bodě b) výše. V tento okamžik musí být ze strany HZS LK zahájena komunikace ve vztahu k obcím a učiněna vhodná forma „tlaku“ pro zajištění jejich

Obr. 3 Přehled rozmístění zdrojů vody na území části statutárního města Liberec s legendou (zdroj: GIS HZS LK) To bude sloužit pro provádění záchranných a likvidačních prací jednotkami požární ochrany jako komplexnější informační podpora pro příslušníky HZS LK na KOPIS/OPIS, tak rovněž pro samotné jednotky požární ochrany, kdy se předpokládá zefektivnění samotného zásahu, minimalizací času nutného pro hledání zdroje vody při řešení konkrétní události.

Obr. 4 Přehled garantovaných zdrojů vody pro hašení v Jablonci nad Nisou (zdroj: http://www.scvk.cz/res/data/124/013559.pdf) Ostrava 3. - 4. září 2014

300


Předpokládá se, že přehled bude současně sloužit pro výkon státního požárního dozoru posuzováním podkladů a projektových dokumentací staveb a při ověřování podmínek před uváděním staveb do užívání. Zveřejněním těchto údajů na webových stránkách provozovatelů veřejných vodovodních řadů bude poskytnuta technickoinformační podpora pro projektanty požárně bezpečnostních řešení staveb, která provozovatelům a majitelům technické infrastruktury vyplývá z § 161 [7]. Jako příklad uvádíme přehled zdrojů pro město Jablonec nad Nisou na obr. 4 níže.

[2]

Zákon č. 129/2000 Sb., o krajích (krajské zřízení), ve znění pozdějších předpisů.

[3]

Nařízení Libereckého kraje č. 3/2002 ze dne 5. února 2002, kterým se stanoví podmínky k zabezpečení zdrojů vody k hašení požárů ve znění nařízení Libereckého kraje 3/2003.

[4]

Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, ve znění vyhlášky č. 268/2011 Sb.

[5]

ČSN 73 0873 Požární bezpečnost staveb - Zásobování požární vodou. Praha ČNI, červen 2003.

[6]

Vyhláška č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci).

[7]

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


Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů.


301


Aplikovatelnost stávajících průřezových kritérií na oblast teplárenství The Possibility of Application of Current Cross-Cutting Criteria to Heat Energy Sector Ing. Petr Rostek

Abstrakt

Pro zatříďování prvků do systému kritické infrastruktury pro jednotlivé sektory je v České republice nutné využit mechanismu ze zákona o krizovém řízení [18] a z příslušného nařízení vlády [3]. Pro zatřídění prvku do systému kritické infrastruktury musí být splněna kritéria pro učení prvku kritické infrastruktury a naplněna samotná definice kritické infrastruktury, popřípadě definice evropské kritické infrastruktury. Evropská kritická infrastruktura je rozdělena pouze na odvětví energetika a doprava [12].

Předložený příspěvek se zaměřuje na využitelnost průřezových kritérií pro oblast teplárenství, jejíž zahrnutí do systému regionální krajské kritické infrastruktury by bylo přínosné. Významným faktorem je rozbor současných průřezových kritérií s vymezením jejich aplikovatelnosti na krajskou úroveň. Průřezová kritéria jsou taktéž porovnána s důsledky výpadků teplárenských soustav v České republice a ve vybraných státech světa. Příspěvek přináší prvotní závěry o možnostech aplikace systému transformovaných průřezových kritérií regionální kritické infrastruktury na oblast teplárenství.

Na základě výše zmíněných právních předpisů je prvek nebo systém prvků kritické infrastruktury určen na základě průřezových a odvětvových kritérií pouze na úrovni státu (vliv na bezpečnost státu), a nebo na úrovni Evropské unie (vliv na další členský stát Evropské unie). Aplikace stejného mechanismu pro posouzení prvku infrastruktury na regionální úrovni (kraj, popř. obec s rozšířenou působností) není v současné době možná z důvodu neexistence vhodných kritérií a zároveň systémového přístupu podporujícího možnost rozhodnutí o zařazení prvku do systému regionální kritické infrastruktury.

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

Klíčová slova Kritická infrastruktura, oblast teplárenství, výpadek tepla, průřezová kritéria, regionální kritická infrastruktura. Abstract

Zároveň je třeba zmínit změnu uspořádání jednotlivých sektorů v průběhu rozvoje konceptu ochrany kritické infrastruktury. Do roku 2010, tj. do doby přijetí novely krizového zákona [18], do něhož byla implementována již zmíněná směrnice rady EU [12], bylo zahrnuto v sektoru energetika taktéž odvětví teplárenství [21].

This paper is concerned by possibility of utilization of transformed cross-cutting criteria to heat energy sector as an alternative branch of energy sector for regional critical infrastructure. The analysis of current cross-cutting criteria to apply for regional level of critical infrastructure is a major circumstance. Transformed cross-cutting criteria are compared to failures in heat energy sector in the Czech Republic and selected countries in the World. The paper presents first results of way to application transformed cross-cutting criteria of regional critical infrastructure to heat energy sector.

Autoři příspěvku poukazují na oblast teplárenství jako na jednu z klíčových oblastí pro zachování odpovídající úrovně základních potřeb společnosti. Příspěvek předkládá námět k diskusi, zdali by bylo přínosné tuto oblast v budoucnu zahrnout do národní kritické infrastruktury (dopad na celou Českou republiku), nebo do konceptu regionální kritické infrastruktury. Revize nebo doplnění stávajících kritérií připouští stanovit i nová koncepce ochrany obyvatelstva do roku 2020 s výhledem do roku 2030 [2]. Příspěvek přináší zároveň prvotní závěry o možnostech aplikace systému transformovaných průřezových kritérií regionální kritické infrastruktury na oblast teplárenství.

Keywords

Průřezová kritéria

Critical infrastructure, heat energy sector, outage of heat, crosscutting criteria, regional critical infrastructure.

Průřezová kritéria používaná v České republice vycházejí ze směrnice rady EU [12] a jsou pak definována v zákoně o krizovém řízení [18]. Průřezová kritéria, reprezentují mimo jiné společenskou důležitost prvku (dopad na společnost - chráněné zájmy) a jejich účelem by měla být charakteristika míry závažnosti dopadu prvku kritické infrastruktury. Mezi tato hlediska náleží [3]:

Úvod Problematika kritické infrastruktury není nikterak novou oblastí bezpečnostních zájmů společnosti. Každá vyspělá společnost se již od nepaměti snaží identifikovat ty prvky či systémy prvků infrastruktur, které by v případě narušení jejich funkčnosti měly zásadní vliv na bezpečnost společnosti a zabezpečení jejich základních potřeb. V České republice se tato specifická množina prvků a jejich vazeb nazývá kritická infrastruktura. Specifikaci lze nalézt v zákoně o krizovém řízení [18], do něhož byla implementována Směrnice rady EU [12]. Pod termínem kritická infrastruktura rozumíme především prvek kritické infrastruktury, nebo systém prvků kritické infrastruktury, přičemž narušení jejich funkce by mělo závažný dopad na bezpečnost státu, zabezpečení základních životních potřeb obyvatelstva, zdraví osob, nebo ekonomiky státu [18]. Kritickou infrastrukturu tvoří devět sektorů a jedná se o energetiku, vodní hospodářství, potravinářství a zemědělství, zdravotní péči, dopravu, komunikační a informační systémy, bankovní a finanční sektor, nouzové služby a veřejnou správu.


• rozsah ztrát na životě nebo dopad (úmrtí 250 osob, či 2500 zraněných);

na

zdraví

osob

• mimořádně vážný ekonomický dopad (hospodářská ztráta vyšší než 0,5 % hrubého domácího produktu); • dopad na veřejnost v důsledku rozsáhlého omezení poskytování nezbytných služeb nebo jiného závažného zásahu do každodenního života (125 000 postižených osob). Limitní hodnoty průřezových kritérií jsou specifikovaný v nařízení vlády [3]. Např. hledisko rozsahu ztrát na životě nebo dopadu na zdraví osob činí více než 250 obětí nebo více než 2500 zraněných po dobu hospitalizace delší než 24 hodin. V souvislosti s dopady výpadku prvku kritické infrastruktury se jeví jako vhodné otevřít diskusi, zdali jsou v rámci posouzení, tj. identifikace prvků kritické infrastruktury v České republice, stávající kritéria a jejich limitní hodnoty dosažitelné. [9] Problematika tvorby kritérií by měla být založena na reálných 302


dopadech, které mohou vzniknout výpadkem prvku kritické infrastruktury. Analýza blackoutu, která byla zpracována v rámci projektu specifického výzkumu [10], poskytla základní informace ohledně identifikovatelných dopadů při výpadku prvku energetické infrastruktury. Právě pro tvorbu kritérií jsou doporučovány metody brainstorming, brainwritting a metoda tvorby případových studií [6]. Na základě případových studií lze nastavit kritéria dopadu opírající se o reálné následky.

poskytovatele služeb. Právě obyvatelstvo, které je odběratelem tepelné energie, je naprosto závislé na těchto dodávkách. Lze konstatovat, že je dokonce životně závislé - tedy zajištění základních životních potřeb. Zabezpečení vhodných životních podmínek, mezi něž patří beze sporu i podmínka zajištění vhodných teplot životního prostředí (fyziologická potřeba), tvoří základ Maslowovy pyramidy životních potřeb. [1]

Návrh transformace průřezových kritérií je uveden např. [4, 5]. Navržený způsob transformace byl využit právě pro možnost uplatnění v oblasti teplárenství. Je však účelné transformovat kritéria, která lze aplikovat pro posouzení výpadku prvku kritické infrastruktury. Je tedy vhodné pracovat s kritérii, která lze odvodit či transformovat od počtu osob (např. postižených osob) [22].

Z obr. 1 je patrné, že oblast teplárenství zabezpečuje udržení odpovídající úrovně základních životních podmínek obyvatel, kteří jsou přímo závislí na dodávkách tepla od poskytovatele služeb v oblasti teplárenství. Výpadek dodávky tepla tedy může mít přímý vliv na obyvatelstvo a to jak z hlediska zajištění jeho fyzických potřeb, tak i potřeby bezpečí a jistoty Na základě výše zmíněného je tedy zřejmá zásadní důležitost oblasti teplárenství.

Důležitost oblasti teplárenství

Současný stav řešení zabezpečení dodávek tepla

Česká republika patří k zemím s vysokým stupněm urbanizace a industrializace - s velkým podílem energeticky náročných odvětví, což vytváří velké nároky na zajištění dostatečného množství energie. Jednou z významných konečných forem energie je teplo, a to nejen pro proces výroby, ale vzhledem k zeměpisné šířce, jež Česká republika zaujímá, i pro vytápění výrobních a obytných objektů, objektů služeb, úřadů, škol, nemocnic atd. Současně s historickým rozvojem urbanizace a infrastruktury území se rozvíjely i různé druhy zásobování tepelnou energií. Původní lokální vytápění jednotlivých místností a bytů bylo pozvolna nahrazeno výrobou tepla v malých kotelnách pro jednotlivé bytové domy a později i pro skupiny domů. Současně byly vyvíjeny soustavy zabezpečující dodávky tepelné energie pro průmysl. [1]

Provozovatelé tepelné soustavy zabezpečující dodávky tepla obyvatelstvu si jsou vědomi potřeby zajištění kontinuity dodávky služeb. Jestliže výpadek v oblasti dodávek tepla ovlivní samotnou kontinuitu služeb, okamžitě vznikají provozovateli ztráty v podobě nedodané tepelné energie obyvatelstvu. Z hlediska právního systému je stěžejní v České republice především energetický zákon [20] a jeho prováděcí právní předpis [15]. V energetickém zákoně [20] jsou jasně stanoveny povinnosti jednotlivých zainteresovaných subjektů (držitel licence, dodavatel, odběratel, apod.).

Teplárenství je jedním ze základních odvětví sektoru energetiky, zabývající se výrobou, distribucí, odběrem a prodejem tepla. V energetickém sektoru je postaveno na roveň ostatních síťových energetických odvětví poskytujících služby obyvatelstvu i výrobní sféře, tj. elektrárenství a plynárenství. V současné době je v ČR asi 20 % elektřiny vyráběno teplárenský. To je sice více než je průměr v EU (v roce 1997 v EU 9 % a cíl do roku 2010 bylo zvýšit na 18 %), žádoucí však je podstatné zvýšení tohoto podílu. Při kombinované výrobě elektřiny a tepla, zejména u tepláren s vyšším podílem vyráběné elektřiny, totiž dochází k podstatné úspoře paliva, proti oddělené výrobě elektřiny v elektrárnách a tepla ve výtopnách. Například v Dánsku se v teplárnách vyrábí cca 50 % elektrické energie a cílem je dosáhnout až 70 % podílu elektřiny vyráběné v teplárnách (tedy nejvíc na světě). V Nizozemsku chtějí dosáhnout podílu takto vyráběné elektřiny na úroveň 51 % a ve Finsku 38 %. [1]

Obr. 1 Maslowova pyramida potřeb jedince (upraveno dle [7])

Povinnost dodávat tepelnou energii smluvním odběratelům nemusí být však splněna vždy. Mimo jiné se jedná o případy, kdy hrozí bezprostřední ohrožení zdraví, provádění nezbytných provozních manipulací na dobu 4 hodin, při havarijním přerušení, nebo při stavech nouze nebo činnostech bezprostředně zamezujících jejich vzniku. Z definice stavu nouze vyplývá, že slouží k odvrácení vzniku velkých škod, či následků, a v zachování funkce soustavy zásobování tepelné energie je spatřován obecný zájem. [20] Ve vyhlášce, kterou se stanoví postup při vzniku a odstraňování stavu nouze v teplárenství, [15] je určen rozsah a způsob omezení dodávky pro případ vzniku nebo při předcházení stavu nouze. Odpovědnost za tuto oblast náleží držiteli licence na výrobu tepelné energie či na rozvod tepelné energie, který zároveň stanoví regulační stupně a zařazování odběrných míst do příslušných regulačních stupňů. V případě zařazování do regulačních stupňů je však třeba přihlédnout k potřebám oblasti zdravotnictví, potravinářství, školství, subjektů hospodářské mobilizace nebo dalších subjektů podle krizových plánů. Zařazení odběrných míst je prováděno po projednání s územně příslušnými orgány krizového řízení. [15] Pro případ vzniku krizové situace spojené s narušením tepelné sítě byl zpracován Ministerstvem průmyslu a obchodu na základě ustanovení [15, 18, 20] Typový plán řešení krizové situace narušení dodávek tepelné energie velkého rozsahu. Vzhledem k různé velikosti teplárenských soustav, různorodosti odběratelů a rozdílným zdrojům a typologii distribuční sítě neuvádí typový plán konkrétní technologické a organizační postupy a řešení. Tyto jsou obsahem Havarijního plánu držitelů licence na rozvod tepelné energie, jež je zpracován na základě ustanovení příslušných právních předpisů [15, 20]. Havarijní plány jsou však povinně zpracovávány pouze pro soustavy s tepelným výkonem nad 10 MW [15]. V případě potřeby předcházení stavu nouze v teplárenství či snížení účinků krizové situace je možné omezit dodávky tepla dle regulačních stupňů na základě ustanovení v [18, 19], a to v rámci nařízených regulačních opatření. Avšak ne každý výpadek funkce teplárenské soustavy jako celku vždy musí nutně vyvolat stav nouze v teplárenství. Analýza výpadků teplárenských soustav

Nelze však důležitost distribuce tepla pro obyvatelstvo posunovat do pozadí. Zajištění kontinuity dodávky služeb v oblasti distribuce tepla pro obyvatelstvo by mělo být stěžejním cílem Ostrava 3. - 4. září 2014

S provozem složitých technických zařízení dochází čas od času k rozsáhlejším výpadkům či omezení funkčnosti jednotlivých dílčích části, či celých soustav. Infrastruktura teplárenské soustavy 303


je velice složitým systémem, v rámci něhož dochází k přeměně energie obsažené v určitém druhu paliva (energetického zdroje) na energii tepelnou, která je následně využívaná např. pro vytápění obydlí, budov, využití v průmyslu, apod. Tab. 1 prezentuje výsledky z analýzy výpadků teplárenských soustav nejen v České republice, ale i ve vybraných státech Evropské unie a světových zemích. Jednotlivé výpadky ve vybraných státech jsou chronologicky řazeny dle období jejich vzniku. Tab. 1 Analýza vybraných výpadků teplárenských soustav Země

ČR

Německo Slovensko

Datum události Rok

Měsíc

2002

Listopad

2006

Březen

2012

Září

2013

Při výpadku dodávek tepelné energie z centrálního zdroje lze identifikovat určitou formu nahraditelnosti tepelné energie, a to přeměnou z elektrické energie. Je však třeba v takovém případě uvážit zvýšené nároky na výrobu, přenos a distribuci elektrické energie. Jestliže tento modelový příklad přeneseme do podmínek České republiky, kde je průměrná obsazenost domácnosti 2,1 obyvatele (údaje z ČSÚ 2013), tak v případě výpadku postihujícího 300000 obyvatel je potřeba zajistit více než 140000 náhradních zdrojů tepla pro domácnosti. Nereálnost a proveditelnost takového řešení je zřejmá.

Dotčená lokalita

Délka trvání v [h]

Počet dotčených cca v [tis.]

Venkovní teplota v [°C]

Opatovice

Hradec Králové, Pardubice, Chrudim

336

200

4,9*

Společnost/ objekt

Opatovice

Hradec Králové

12

50

-0,1*

ČEZ (teplárna Trmice)

Ústí nad Labem

48

63

13,2*

Listopad

Plzeňská teplárenská

Plzeň

16

50

3,3*

2014

Leden

Pražská teplárenská

Praha

36

84

-18

2014

Březen

Elektrárna Ledvice

Bílina, Teplice

36

10

6,5* -30

2012

Únor

Vatenfall

Berlín

10

21

2013

Leden

Vatenfall

Hamburg

6

105

-4

2014

Leden

TEKO, a.s.

Košice

11

220

-2,5**

2014

Únor

Dalkia

Žiar nad Hronom

8

6

-1***

Rakousko

2012

Únor

Salzburg AG

Salzburg

12

27

-28

Polsko

2010

Prosinec

Vatenfall

Čenstochova

12

150

-12

Kanada

2013

Prosinec

Toronto Hydro

Toronto

72

300

-15

* Průměrná teplota v daném kraji ČR v měsíci a roce mimořádné události dle [13] ** Průměrná teplota naměřená v letech 1961 - 1990 dle [16] *** Průměrná teplota naměřená v letech 1961 - 1990 dle [17]

Z provedené analýzy vyplývá, že nejčastěji dochází k výpadkům, jejichž délka nepřesáhne 36 hodin. Je možné konstatovat poměrně častý výskyt takových výpadků. Avšak vyskytují se i výpadky teplárenských soustav, které výše zmíněný časový rozsah několikanásobně překročují, viz výpadek teplárny Opatovice nad Labem v roce 2002, jež trval přibližně 336 hodin. Srovnatelným výpadkem bylo v Kanadě postiženo taktéž několik set tisíc obyvatel, kdy vlivem sněhové bouře vznikl blackout v energetické soustavě s přímým následkem na funkci teplárenské soustavy, respektive teplárnu v Torontu. Tento výpadek trval 72 hodin. Významným faktorem z pohledu ochrany obyvatelstva je také roční období, kdy dochází k výpadku, a zároveň počet dotčených obyvatel v zasažené lokalitě. K výpadkům teplárenských soustav nejčastěji dochází v období od listopadu do března. Z toho vyplývá, že výpadky teplárenských soustav se vyskytují v zimních měsících, tj. v obdobích největší poptávky po dodávkách tepelné energie. V tab. 1 je možno u výpadků tepláren a jejich soustav nalézt údaj o venkovní teplotě vztahující se k období výpadku. Venkovní teplota je rozhodujícím faktorem při analýze výpadku teplárenský soustav [14]. Lze očekávat vyšší dopady na obyvatelstvu vlivem nízkých teplot a rozsáhlých dlouhotrvajících výpadcích. Dalším významným údajem je počet dotčených obyvatel. Z tab. 1 lze zjistit, že afektované lokality vykazují velký počet dotčených. Např. u výpadku teplárny v Torontu v roce 2013 počet dotčených obyvatel dosahoval téměř 300 tisíc osob. Vezmemeli v úvahu venkovní teplotu a dobu trvání výpadku, vyvstává velký problém pro zabezpečení obyvatelstva tepelnou energií, tj. zabezpečení jejich primárních fyziologických potřeb (viz [7] a předchozí kapitola - Maslowowa pyramida potřeb jedince). Kombinací výše zmíněných faktorů lze konstatovat, že následky výpadku funkce teplárenské soustavy se nemusí projevit jen v počtu dotčených, ale také bohužel v počtu obětí. Ostrava 3. - 4. září 2014

Z výše uvedeného vyplývá, že výpadky teplárenských soustav jsou poměrně častou mimořádnou událostí. Vyskytují se často zejména lokální výpadky s krátkou dobou trvání, avšak v rámci analýzy byly identifikovány výpadky, které přesáhly dobu delší než 2 dny. Rozsah samotného výpadku v souvislosti s počtem dotčených a délkou trvání přináší velké výzvy pro zabezpečení základních potřeb obyvatel, což je v tomto případě determinováno potřebou tepla jako základní potřebou pro přežití. Při zpracování analýzy výpadku nebyly identifikovány osoby, které by přímým vlivem těchto výpadků zemřeli. Kritérium obětí je v tomto případě téměř neaplikovatelné pro zatřiďování prvků či systémů prvků teplárenské infrastruktury do navrhovaného systému regionální krajské kritické infrastruktury. Závěr Příspěvek otvírá diskuzi nad způsobem určování průřezových kritérií a jejich možností aplikace na regionální kritickou infrastrukturu, zejména na oblast teplárenství. Tato oblast (neboli sub-sektor) sektoru energetika byla předmětem diskusí před rokem 2010, kdy byl novelizován krizový zákon a navazující právní předpisy. Novelou však tato oblast ztratila svůj strategický význam pro bezpečnost státu, avšak pro zabezpečení základní potřeb obyvatel má oblast teplárenství podstatný význam pro jednotlivé územní celky atp. Důležitost dodávek tepelné energie je zřejmá, avšak výpadky teplárenských soustav, a tedy i dodávky tepla, nejsou nikterak neobvyklou událostí. Na základě analyzování oblasti výpadků teplárenských soustav lze konstatovat, že v případě působení nepříznivých podmínek (především chladné počasí) je obyvatelstvo vystaveno vážné hrozbě. Počty osob dotčených výpadky teplárenských soustav mnohdy převyšují kritérium, jež je určeno pro národní úroveň. Důležitost pro příslušný region (kraj) je tedy zřejmá. Avšak ani v případě nedosažení národního limitu počtu dotčených osob neznamená, že výpadek teplárenské soustavy pro příslušný územní systém nevyvolává problém. Na základě výše zmíněného by bylo vhodné otevřít otázku nejen důležitosti regionální kritické infrastruktury pro příslušný 304


územní systém (kraj, obec s rozšířenou působností atp.), ale zároveň i zahrnutí oblasti teplárenství mezi sektory, případně sub-sektory kritické infrastruktury (národní, případně regionální úrovně).

[Závěrečná zpráva projektu SP2013/152]. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, 2013. 90 s.

Autoři příspěvku poukazují na aplikovatelnost stávajících průřezových kritérií a jejich možnou transformaci pro oblast teplárenství na regionální úrovni.

[11] Rostek, P.: Identifikace vybraných prvků kritické infrastruktury v územních systémech. [Teze disertační práce]. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, 2014. 24 s.

Poděkování Příspěvek byl zpracován v rámci projektu studentské grantové soutěže „Nastavení východisek pro určování prvků regionální kritické infrastruktury a přispění ke zvýšení bezpečnosti kritické infrastruktury kraje“, identifikační číslo SP2014/108. Použitá literatura [1]

Kadrnožka, J.; Ochrana, L.: Teplárenství. 1. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 2001. 178 s. ISBN 80-7204-222-X.

[2]

Koncepce ochrany obyvatelstva do roku 2020 s výhledem do roku 2030 [online]. Praha: Ministerstvo vnitra - generální ředitelství Hasičského záchranného sboru České republiky, 2013, 61 s. [cit. 2013-12-27]. Dostupné z: http://www.hzscr. cz/soubor/koncepce-ochrany-obyvatelstva-2020-2030-pdf. aspx.

[3]

Nařízení vlády č. 432/2010 Sb., o kritériích pro určení prvku kritické infrastruktury.

[4]

Novotný, P.; Markuci, J.; Řehák, D.: Transformace průřezových kritérií národní kritické infrastruktury pro potřeby kritické infrastruktury na regionální úrovni. In Sborník příspěvků z XIII. ročníku mezinárodní konference Ochrana obyvatelstva 2014. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2014, s. 127-132. ISBN 97880-7385-122-4.

[5]

Novotný, P.; Rostek, P.: Perspective of Cross-Cutting Criteria as a Major Instrument to Determination of Critical Infrastructure in the Czech Republic. In Proceeding of International Doctoral Seminar 2014. Zielona Góra: AlumniPress, 2014, p. 141-148. ISBN 978-80-8096-195-4.

[6]

Procházková, D.: Poznatky získané na konferenci ESREL 2013, Časopis 112, Praha, 2013, roč. 12, č. 12. s. 28-29. ISSN 1213-7057.

[7]

Rakowski, N.: Maslow`s hierarchy of needs model - the difference of the Chinese and the Western pyramid on the example of purchasing luxurious products. 1st edition. Munich: GRIN Academic Publishing, 2008, 40 p. ISBN 9783-640-40765-1.

[8]

Riziko vzniku krizových situací v teplárenství a plán jejich řešení. Tlakinfo.cz [online]. 11. 6. 2006 [cit. 2014-07-02]. Dostupné z: http://www.tlakinfo.cz/t.py?t=2&i=1174.

[9]

Rostek, P.; Adamec, V.: The Criteria for Determining the Elements of Critical Infrastructure. Crisis Management, Žilina, 2014, roč. 3, č. 1. ISSN 1336-0019. (zaslán k recenzi).

[12] Směrnice Rady 2008/114/ES ze dne 8. prosince 2008 o určování a označování evropských kritických infrastruktur a o posouzení potřeby zvýšit jejich ochranu. [13] Územní teploty. ČESKÝ HYDROMETEOROLOGICKÝ ÚSTAV. Český hydrometeorologický ústav [online]. Praha, 2014 [cit. 2014-07-08]. Dostupné z: http://www.chmi. cz/portal/dt?portal_lang=cs&menu=JSPTabContainer/ P4_Historicka_data/P4_1_Pocasi/P4_1_4_Uzemni_ teploty&last=false. [14] Vatn, J. (2007).: DECRIS - Description of Infra Risk [online]. Norway, 2007, pp. 1-35 [cit. 2013-08-2]. Dostupný z: http:// www.sintef.no/project/SAMRISK/DECRIS/Documents/ Arbeidsnotat%203%20InfraRisk%20description.pdf. [15] Vyhláška ministerstva průmyslu a obchodu č. 225/2001 Sb., kterou se stanoví postup při vzniku a odstraňování stavu nouze v teplárenství. [16] Weather statistics for Košice (Slovakia). NORWEGIAN METEOROLOGICAL INSTITUTE. YR [online]. Norway, Oslo, 2014 [cit. 2014-07-08]. Dostupné z: http://www.yr.no/ place/Slovakia/Ko%C5%A1ice/Ko%C5%A1ice/statistics. html. [17] Weather statistics for Žiar nad Hronom, Banská Bystrica (Slovakia). NORWEGIAN METEOROLOGICAL INSTITUTE. YR [online]. Norway, Oslo, 2014 [cit. 201407-08]. Dostupné z: http://www.yr.no/place/Slovakia/ Ko%C5%A1ice/Ko%C5%A1ice/statistics.html. [18] Zákon č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon), ve znění pozdějších předpisů. [19] Zákon č. 241/2000 Sb., o hospodářských opatřeních pro krizové stavy a o změně některých souvisejících zákonů, ve znění pozdějších předpisů. [20] Zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů. [21] Zpráva o řešení problematiky kritické infrastruktury v ČR, Usnesení Bezpečnostní rady státu č. 30 ze dne 3. Července 2007. [22] Novotný, P. a kol.: Nastavení východisek pro určování prvků regionální kritické infrastruktury a přispění ke zvýšení bezpečnosti kritické infrastruktury kraje. [Průběžná zpráva projektu SP2014/108]. Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství, 2014. 20 s.

[10] Rostek, P. a kol.: Vymezení kritérií a jejich implementace při posuzování kritičnosti prvků dopravní infrastruktury.


305


Odběr a úpravy pevných vzorků z požárů pro účely hodnocení toxického zatížení prostředí vlivem požárů Sampling and Treatment of Fire Solid Samples for the Purpose of Evaluating the Toxic Load Environment Due to Fire Ing. Milan Růžička1

a představují vážné riziko lidskému zdraví i životnímu prostředí

Ing. Martin Hovorka2 MV-GŘ HZS, Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 01 Praha 4-Modřany 2 HZS Ústeckého kraje, ÚO Teplice Riegrova 1898. 415 01 Teplice [email protected] 1

PTFE

Polytetrafluorethylen - teflon

RD

Rodinný dům

RT

Retenční čas, čas eluce analytu charakteristický pro konkrétní použitou metodu GC analýzy

S-stěr

Stěr vzorkované plochy suchým bavlněným tampónem

ΣPAH

Celkové množství PAH nalezené ve vzorku počítané jako součet všech hodnocených složek

T-stěr

Stěr vzorkované plochy navlhčeným toluenem

TÚPO

Technický ústav požární ochrany - Praha

tvaru

Teplota varu (záhlaví tab. 1)

VOC

Těkavé organické látky

Abstrakt Příspěvek se zabývá odběrem a úpravou pevných vzorků z požárů. Pevné vzorky byly odebírány z reálných požárů a modelových požárních zkoušek v různých formách a hodnoceny z hlediska množství nalezených cílových analytů. Byl optimalizován postup úpravy vzorků k analýzám a parametry jejich stanovení. Kontaminace různých povrchů objektů byla porovnávána na základě množství polyaromatických uhlovodíků (PAH) nalezených GCMS analýzou v odebraných vzorcích s cílem získání relevantních informací o kontaminaci objektů po požáru. Klíčová slova PAH, kontaminace povrchů, vzorkování pevných vzorků, stěry, analýzy sazí a C-zbytků, extrakce. Abstract The paper deals with the collection and treatment of fire solid samples. Solid samples were taken from the real fires and fire model tests in various forms and evaluated in terms of total amount of target analytes. Procedure of sample preparation for analysis and determination of their parameters were optimized. Contamination of surfaces of objects were compared following the amount of polyaromatic hydrocarbons (PAH) results found by GCMS analysis of the samples in order to obtain relevant information about contamination of building objects after the fire. Keywords PAH, contamination of surfaces, solids sampling, skims, analysis of soot and fire C-residues, extraction of solid samples. Použité zkratky, termíny a definice analyt

Stanovovaná látka

CS2

Sirouhlík

CZB

C-zbytky, uhlíkaté zbytky, zbytky organických hmot a substrátů částečně nebo úplně zkarbonizované v podmínkách požáru

DCM

Dichlormethan - rozpouštědlo používané ve směsích s n-hexanem k extrakci pevných vzorků

GC-MS Plynová chromatografie s hmotnostní detekcí KK

Kouřová komora, zkušební zařízení dle ISO 5659-2

m/z

Označení hmotnostního iontu použitého pro kvantifikaci analytu (v tab. 1)

PAH

Polyaromatické uhlovodíky

POP

Perzistentní organické polutanty - chemické látky, které přetrvávají bioakumulací v potravinovém řetězci


bavlněným

tampónem

Úvod Oddělení výzkumu a vývoje Technického ústavu požární ochrany Praha se v rámci svých výzkumných projektů zabývá již řadu let hodnocením toxické vydatnosti plynných zplodin tepelného rozkladu a hoření materiálů/výrobků a zdravotních rizik hasičů a osob přicházejících profesně do kontaktu s produkty požárů např. při hašení nebo zjišťování příčin vzniku požárů [1 - 2]. Vedle zamoření ovzduší kouřovými zplodinami dochází při požáru i k velké kontaminaci povrchů v okolí požáru chemickými látkami vznikajícími hořením a tepelným rozkladem hořících materiálů. Okolí požáru bývá kontaminováno produkty hoření a chemickými látkami unikajícími z ohněm porušených obalů. Může se jednat i o velmi toxické látky, které představují jak bezprostřední nebezpečí pro příslušníky zasahujících jednotek, tak i nebezpečí dlouhodobého toxického zatížení, které může vyvolávat zdravotní problémy chronického charakteru. Proto je třeba vedle možnosti stanovení těkavých látek v ovzduší požárů představující akutní ohrožení osob pohybujících se v blízkosti požárů [3] zajišťovat i vzorkování a analýzy pro hodnocení velkoplošné kontaminace perzistentními organickými látkami typu polyaromatických uhlovodíků, polychlorovaných bifenylů nebo polychlorovaných dioxinů a dibenzofuranů. Z těchto důvodů se v laboratořích TÚPO kromě jiných metod vyvíjí i postupy efektivního vzorkování pevných částic kontaminovaných při požárech toxickými produkty hoření. Kromě zamoření půdy v okolí požáru, např. vsakováním kontaminované hasební vody anebo zamoření vegetace ať už následkem přímého pokrytí rostlinného patra spadem kontaminovaných částic či sekundární kontaminací rostlin metabolickým procesem a případně její další bioakumulací [4], dochází též k rozsáhlé kontaminaci povrchů v okolí požárů na objektech nebo v interiérech. Jednou z možností hodnocení kontaminace prostředí vlivem požáru je tedy právě cílený odběr a zpracování pevných vzorků z požárů např. ve formě sazí nebo uhlíkatých zbytků. Obecné zásady pro odběr vzorků částic ve vnitřním prostředí po požáru založené na chemických analýzách stěrů provedených z vhodných ploch na požářišti jsou zmiňovány v ČSN EN ISO 16000. (2010) části 12 [5]. Pro praktickou aplikaci jsou tyto zde

306


uvedené informace ale nedostatečné. Proto jsme se v experimentální části tohoto příspěvku zaměřili na následující praktické otázky: Experimentální část Přehled řešených dílčích otázek: 1) Optimalizace extrakce pevných vzorků z požárů (vliv teploty a použitého extrakčního činidla na výtěžnost extrakce pevného vzorku z požáru), 2) Stanovení účinnosti vzorkovacích metod (porovnání stanovených množství analytů v závislosti na druhu vzorkovaného materiálu a typu vzorkovací metody),

Obr. 2 Zakouřené plochy zdiva vhodné ke vzorkování seškrabem nebo stěrem

3) Porovnání množství nalezených polutantů ve vzorcích z laboratorních požárních zkoušek a z reálných požárů. Pro porovnání intenzity toxického zatížení povrchů byla jako srovnávací cílová skupina sledovaných látek zvolena skupina šestnácti polyaromatických uhlovodíků s dostatečnou těkavostí dobře stanovitelných prostředky plynové chromatografie. Seznam vybraných analytů je vidět na obr. 1 a v tab. 1.

Stěr může být proveden suchým bavlněným tampónem, nebo tampónem navlhčeným vhodným rozpouštědlem. Vhodné povrchy pro stěry jsou zejména neporézní glazovaná keramika a kovové povrchy, viz obr. 3. Ke stěru je nutno opět zaznamenat velikost stírané plochy a příp. použité navlhčovací rozpouštědlo.

V rámci této porovnávací studie byly sledovány tři základní typy vzorkování kontaminovaných povrchů. Seškraby porézních povrchů omítek, stěry z hladkých povrchů a sběr sazí nebo C-zbytků. Seškraby povrchových vrstev omítek byly prováděné ocelovou špachtlí z vhodné, předem označené plochy zdiva o známé ploše, viz obr. 2. Tab. 1 Seznam vybraných PAH sledovaných v rámci porovnávací studie s jejich základními charakteristikami Složka:

m/z

RT [s]

tvaru [°C]

Naphtalene

128

310

218

Složka: Chrysene

m/z

RT [s]

tvaru [°C]

228

870

448

Acenaphtylene

152

382

280

Benzo(a)anthracene

228

877

438

Acenaphtene

154

393

279

Benzo(b)fluoranthene

252

1040

467

Fluorene

166

426

295

Benzo(k)fluoranthene

252

1044

480

Phenanthrene

178

509,5

332

Benzo(a)pyrene

252

1088

495

Anthracene

178

513,4

340

Indeno(1,2,3-cd)pyrene

276

1241

497

Fluoranthene

202

653

375

Dibenzo(a,h)anthracene

278

1247

524

Pyrene

202

684

404

Benzo(g,h,i)perylene

276

1278

500

128

100

50

153

100

50

152

100

50

Obr. 3 Vykachlíčkováná plocha koupelny a kovové dveře po požáru vhodné pro způsob vzorkování stěrem náletu sazí Do poslední významné skupiny lze zařadit sběry sazí nebo sypkých C-zbytků z vhodných povrchů. Odběr vzorků se provádí lopatkou a smetáčkem do skleněných vzorkovnic přiměřené velikosti.

166

100

50

76

0

26 37

63

51 64 75 102 85

30

60

90

0

120

Naftalen

50

120

160

27 40

110

80

120

98

0

50

40

80

126 120

50

100

150

228

100

50

50

100

150

50

100

Benzo[a]pyren

150

39 62 40

80

276

123 149 174 120

160

200

252

120

115 139 120

160

202

100

101

39 62

0

40

80

123 146 174 120

160

200

252

100

50

126

146 173 100

150

200

250

0

198 224

74 80

120

160

200

240

Benzo[k]fluoranten 278

100

276

100

50 138 139

180

Indeno(1,2,3-cd)pyren

240

0

Obr. 4 Půda chaty po požáru vhodná pro způsob vzorkování sběrem uhlíkatých zbytků z vodorovných ploch trámů

50

39 62

50

60

82 80

Pyren

138

250

40

50

101

Benzo[b]fluoranten

28 200

63

39

Fluoren

100

0

200

100

0

14

0

126 149

50

126 147 174

150

50

28 50

Benzo[a]antracen 252

120

Fluoranten

100

0

200

90

202

114 150

Chrysen

39 62 83

60

126

89

100

0

160

50

114

26 49

30

76

50

Fenantren 228

63

14 27 40

152

76

160

0

Acenaftylen 178

100

152

100

0

80

50

89

Antracen

0

40

Acenaften 178

100

0

126

87

14

39 63 87 60

174 211 120

180

Dibenzo(a,h)antracen

240

0

27 50 74 60

158 197 120

180

Benzo(g,h,i)perylen

Obr. 1 Strukturní vzorce PAH sledovaných v rámci porovnávací studie a jejich hmotnostní spektra [6]

240

Postup úpravy pevných vzorků z požářiště byl optimalizován s ohledem na to, aby jeho provedení nebylo časově náročné a bylo realizovatelné při použití zařízení a pomůcek běžných v chemickoanalytických laboratořích. Postup úpravy vzorků se podobně jako je tomu při zpracování vzorků kontaminovaných půd skládá z následujících kroků: - předsušení vzorku při laboratorní teplotě (pokud je třeba), - oddělení tvrdých kousků (kovy, sklo atd.) a příp. prosátí vzorku přes síto, - zvážení vzorku, - homogenizace vzorku v porcelánové třecí misce,


307


Výsledky analýz PAH ve vzorcích odebraných z povrchů kontaminovaných kouřem z požárů a modelových zkoušek

- promíchání sypkého podílu vzorku, - extrakce podílu vzorku (cca 5 - 20 g dle očekávaného množství cílových analytů) přesným množstvím extrakčního činidla,

Byla vyvinuta metoda homogenizace pevných vzorků a optimalizována extrakce pevných vzorků s ohledem na maximální výtěžnost cílových analytů. Na obr. 5 jsou porovnány výtěžky extrakcí prováděných za stejných podmínek s různými extrakčními činidly.

- filtrace extraktu přes diskový PTFE filtr s velikostí pórů 0,45 μm, - zakoncentrování extraktu v proudu čistého dusíku (v případě potřeby), - GC-MS analýzy extraktů. Při optimalizaci extrakce vzorků byl jako extrakční činidlo použit toluen, sirouhlík a směsné extrakční činidlo n-hexan/ dichlormetan, v němž se koncentrace DCM v n-hexanu pohybovaly od 10 do 50 objemových procent. Extrakce byly prováděny sonikací vzorku v ultrazvukové lázni po dobu 10 minut při teplotě extrakční lázně 25 nebo 60 °C. Do studie porovnání různých typů vzorků z požárů byly zahrnuty výsledky stanovení PAH ve vzorcích označených S1 S20 z požárů a modelových zkoušek. V tab. 2 je uveden seznam odebraných vzorků se stručným popisem původu vzorku a způsobu vzorkování.

Obr. 5 Graf výtěžků vybraných analytů při extrakci vzorku seškrabu omítky v závislosti na použitém extrakčním činidle

Tab. 2 Přehled odebraných vzorků se stručným popisem původu vzorku a způsobu vzorkování Ozn. vzorku:

Původ vzorku:

S1

Modelový požár zděného objektu (hořlavý soubor dřevo + PVC celkem cca 30 kg v místnosti cca 14 m3)

Stěr zdiva tampónem navlhčeným acetonem

S2

Modelový požár zděného objektu (dřevo + PVC)

Seškrab omítky

S3


Seškrab omítky

S4


Stěr kovových dveří, tampón s toluenem

S5

Požár rodinného domu - pokoj

Seškrab omítky

S6

Požár rodinného domu - koupelna

Suchý stěr dlaždiček

S7

Požár chaty - podkroví

Seškrab omítky komínu

S8

Požár chaty - podkroví

Sběr CZB dřeva z půdního prostoru

S9

Požár černé skládky (hořlavý soubor: pneumatiky + molitan + plasty)

Sběr C-zbytků dřeva s nečistotami

S10

Požár vybydleného objektu (podklad betonový panel bez omítky)

Suchý stěr sazí

S11

Požár vybydleného objektu (podklad betonový panel bez omítky)

Seškrab sazí ze stěny

S12

Hasičská přilba po zásahu při požáru bytu

Suchý stěr nečistot

S13

Modelová zkouška spalování pneumatikové pryže v kouřové komoře

Vzorek sazí ze dna zkušebního zařízení

S14, S15

Modelová zkouška spalování pneu. pryže v KK

Suchý stěr

S16


CZB po hoření vzorku

S17, S18

Modelová zkouška spalování pneumatikové pryže v kouřové komoře

Stěr tampónem navlhčeným toluenem

S19


Vzorek sazí ze stropu zkušebního zařízení

S20

Model. zk. spalování sklolaminátové desky v KK

Vzorek sazí


Dále bylo porovnáno množství polyaromatických uhlovodíků nalezené ve vzorcích požárů a modelových zkoušek v závislosti na typu odběru vzorku. Aby mohla být porovnávána účinnost vzorkování, byla množství polutantů nalezená chemickou analýzou vzorku vztažena na 1 m2 vzorkovaného povrchu, v případě vzorkování CZB na jednotky hmotnosti vzorku (1 g).

Způsob vzorkování:

Rozdílné výtěžky sledovaných analytů jsou demonstrovány v grafech na obr. 6 a 7 a ve výsledkových tab. 3 a 4. Tab. 3 Výsledky GCMS analýz vybraných vzorků z požárů Vzorek

S4

S6

S10

S2

S3

S5

Způsob vzorkování

T-stěr

S-stěr

S-stěr

seškrab

seškrab

Složka:

[μg/ m2]

[μg/ m2]

[μg/ m2]

[μg/m2]

[μg/m2]

S8

S8

S11

seškrab

CZB

CZB

saze

[μg/m2]

[μg/1g vz.]

[μg/ m2]

[μg/ m2]

Naphtalene

24

0

39

23

83

11

2,8

480

748

Acenaphtylene

22

1,3

15

54

123

10

1,5

253

2667

Acenaphtene

22

0,8

32

32

42

4

0,2

33

494

Fluorene

23

1,3

30

51

80

13

1,1

180

2610

Phenanthrene

242

2,8

91

474

1387

131

9,3

1565

29488

Anthracene

56

1,8

44

132

268

24

1,6

266

5460

Fluoranthene

242

3

107

693

1370

59

4

679

19894

Pyrene

265

3,3

91

808

1460

47

3,2

539

15661

Chrysene

189

2

64

893

1374

47

1,8

306

8536

Benzo(a) anthracene

122

3,3

90

635

1092

53

1,8

300

11556

Benzo(b) fluoranthene

126

2,5

88

553

1178

44

1,1

186

8508

Benzo(k) fluoranthene

145

3,3

80

619

1331

40

1,1

180

6335

Benzo(a) pyrene

265

3,3

71

869

1774

40

1,1

193

6067

Indeno(1,2,3cd)pyrene

167

2,5

97

486

1172

41

0,8

140

6406

Dibenzo(a,h) anthracene

49

-

60

101

175

24

0,6

93

1538

Benzo(g,h,i) perylene

120

-

80

308

783

36

0,8

127

3824

∑ PAH

2077

31

1078

6730

13692

625

33

5521

129792

308


Tab. 4 Výsledky GCMS analýz vybraných vzorků ze zkoušek modelového spalování vzorků Vzorek

S13

S19

S14

S15

S17

S18

S12

S16

S20

Způsob vzorkování

saze

saze

S-stěr

S-stěr

T-stěr

T-stěr

S-stěr

CZB

saze

Složka:

[μg/ m2]

[μg/ m2]

[μg/ m2]

[μg/ m2]

[μg/m2]

[μg/m2]

[μg/1g vz.]

[μg/ m2]

[μg/m2]

Naphtalene

57

21

9

15

76

24

2

7

566

Acenaphtylene

36

38

19

48

507

106

6

1

1998

Acenaphtene

1

1

2

1

13

4

2

0

62

Fluorene

20

19

14

20

173

60

18

1

2893

Phenanthrene

231

136

105

107

774

545

408

2

1089

Anthracene

83

45

32

30

281

206

52

1

12367 16718

Fluoranthene

266

211

64

94

608

463

205

1

Pyrene

205

176

42

55

364

328

9

1

8533

Chrysene

277

272

30

46

291

218

198

1

23487

Benzo(a) anthracene

243

295

45

65

335

237

146

2

20906

Benzo(b) fluoranthene

120

104

56

26

389

165

136

-

23753

Benzo(k) fluoranthene

371

451

53

29

235

270

107

-

34656

Benzo(a) pyrene

419

529

57

116

365

245

61

-

14727

Indeno(1,2,3cd)pyrene

391

494

65

131

377

271

70

-

9181

Dibenzo(a,h) anthracene

56

62

30

35

71

46

52

-

5446

Benzo(g,h,i) perylene

194

255

48

86

220

140

98

-

5185

∑ PAH

2969

3109

672

906

5082

3327

1659

18

181566

Obr. 7 Porovnání průměrných hodnot celkového množství nalezených PAH v závislosti na typu vzorkování (dole na obrázku detailní zobrazení) Závěry: 1. Při optimalizaci extrakce pevných vzorků z požárů bylo zjištěno: -

Nejvyšší výtěžky extrakce jsou dosahovány při použití toluenu jako extrakčního činidla. Dobré výsledky poskytuje též extrakce sirouhlíkem.

-

Směsné extrakční činidlo n-hexan/dichlormetan poskytuje nejvyšší výtěžky při použití směsi o koncentraci 20 obj. % dichlormetanu v h-hexanu (viz graf na obr. 5).

-

Při zvýšení teploty extrakce na teplotu 60 °C dochází u analytů s nižší molekulovou hmotností (naftalen, acenaftylen, acenaften a fenantren) ke zvýšení výtěžku. Nalezená množství ostatních analytů se zvýšením teploty extrakce zvyšují pouze zanedbatelně.

2. Z experimentů porovnávajících množství nalezených polyaromatických uhlovodíků v závislosti na způsobu odběru vzorku vyplývá: Obr. 6 Porovnání množství stanovených analytů suchého stěru a sazí ze stěn objektu po požáru


-

Největší množství cílových analytů (PAH) bylo nalezeno ve vzorcích sazí.

-

Ve vzorcích seškrábané omítky nebo ve vzorcích toluenových stěrů bylo nalezeno cca 5 x větší množství analytů na m2 než ve vzorcích suchých stěrů.

-

Výsledky analýz vzorků uhlíkatých zbytků nejsou jednoznačné. Při analýze vzorku uhlíkatého zbytku dřeva (vzorek S8) z požáru RD bylo nalezeno cca 10 x více PAH než při analýze extraktu z přibližně stejného množství omítky. Na vzorku č. S9 bylo ale potvrzeno, že vysoký obsah analytů v CZB nemusí býti vždy pravidlem. Uhlíkatý zbytek po hoření polymerního materiálu je porézní 309


materiál, který může při požáru sám o sobě sorbovat VOC z kouře více než hladké povrchy kovových materiálů nebo omítky. Netěkavé polutanty může však ve větší míře vzorek CZB obsahovat pouze v případech, kdy je jimi sám kontaminován. Například když jsou do vzorku CZB přimíchány saze z kouře. 3. Porovnáním výsledků ze zkoušek modelového spalování vzorků v kouřové komoře a vzorků z požárů bylo analýzami PAH zjištěno: -

Analýzami vzorků odebraných při modelové zkoušce se docílí výsledků srovnatelných s výsledky z reálných požárů.

-

Bylo opět potvrzeno, že největší množství cílových analytů (PAH) bylo nalezeno ve vzorcích sazí.

-

Toluenový stěr je cca 5 - 10 x účinnější než stěr suchým tampónem.

-

V uhlíkatém zbytku vzorku bylo zjištěno nepatrné množství PAH ve srovnání s ostatními druhy odběru vzorků (saze, stěry).

-

V částicích sazí a stěrů z povrchů jsou přítomny hlavně méně těkavé PAH (tzn. látky s molekulovou hmotností vyšší než je hmotnost fenantrenu. viz graf na obr. 6), zatímco množství těkavějších složek je menší, nebo tyto složky zcela chybí.


Dvořák, O.; Růžička, M.; Suchý, O.: "Instrumentální fyzikální metody a metody chemických analýz k identifikaci akcelerantů a toxikantů na požářišti", Závěrečná výzkumná zpráva


o výsledcích řešení výzkumného projektu č. VD20062010A07. Praha: MV GŘ HZS ČR,TÚPO 2011. [2]

Dvořák, O.; Růžička, M.; Suchý, O.: Výzkumný projekt č. VF 20112015021. DVÚ č. 3 „Vzorkování odpadní vody, znečistěné půdy a požárních plynů z ovzduší při hašení požárů, úpravy odebraných vzorků a chemické analýzy zkušebních vzorků“. Dílčí výzkumná zpráva s výsledky řešení v r. 2012. Praha: MV GŘ HZS ČR,TÚPO 2013, 165 s.

[3]

Dvořák, O.; Růžička, M.: Možnosti vzorkování ovzduší požárních plynů pomocí velkoobjemového vzorkovače PUR s následnou chemickou analýzou na obsah polutantů PAHs, PCBs a PCDD/Fs, sborník přednášek XXII. ročníku mezinárodní konference PO 2013; VŠB - TUO, FBI Ostrava

[4]

Kocourek, V.; Hajšlová, J.: Přehled imisní zátěže agrárního ekosystému vybranými prioritními organickými polutanty, Studie VÚRV VVF-10-02, 2003; URL: http://www. phytosanitary.org.

[5]

ČSN EN ISO 16000-12:2010 (83 5801) Vnitřní ovzduší - Část 12: Postup odběru vzorků při stanovení polychlorovaných bifenylů (PCB), polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů (PCDD), polychlorovaných dibenzofuranů (PCDF) a polycyklických aromatických uhlovodíků (PAH); příloha C.

[6]

Elektronická databáze MS spekter „The NIST/EPA/NIH Mass Spectral Library“; Version 2.0 (2008).

310


Cvičení krizového štábu ORP s využitím počítačové simulace Computer Simulation in Municipal Crisis Management Training Ing. David Řezáč, Ph.D. VR Group, a. s. Poděbradova 111, 612 00 Brno [email protected] Abstrakt Kvalita přípravy jednotlivých členů krizových štábů i štábu jako celku determinuje vlastní akceschopnost a úroveň zvládnutí krizových situací nebo mimořádných událostí v praxi. Vzhledem k přirozeným personálním obměnám ve složení krizových štábů je nezbytné zajistit kontinuální přípravu na odpovídající úrovni. Součástí praktické přípravy členů krizového štábu prověřující zvládnutí dílčích činností je cvičení celého krizového štábu. Zde je možno s výhodou uplatnit efektivní moderní simulační technologie ověřené dlouhodobým používáním zejména ve vojenské oblasti. Dynamický rozvoj cvičené (simulované) události vytváří tlak na cvičící a stimuluje je k vysoké aktivitě. Vhodnost nasazení simulačních technologií pracujících v reálném čase bylo úspěšně experimentálně ověřeno při cvičeních KŠ ORP. Klíčová slova

Zahraniční organizace krizového řízení při modernizaci výcvikových metod a prostředků zpravidla vycházejí ze zkušeností uplatnění simulačních a trenažérových technologií při výcviku ozbrojených sil. Rychlý vývoj, masové rozšíření a s tím související pokles cen výpočetní techniky vytvářejí příznivé podmínky pro širokou dostupnost simulačních technologií. Současné technologie tak mají vysoký potenciál posunout připravenost zastupitelů obcí, orgánů krizového řízení pracujících v krizových štábech (KŠ) a složek integrovaného záchranného systému (IZS). Kolaborativní cvičení s podporou modelování a simulace umožňují zapojení jednotlivých příslušníků štábů, kteří prošli individuálním výcvikem, do celkové práce štábu, jehož činnost i důsledky této činnosti jsou sledovány, přičemž tým je posléze hodnocen jako celek [3]. Výchozí podmínky Výcvikové prostředky založené na simulačních technologiích (simulátory) jsou schopny některé inherentní hendikepy klasického výcviku eliminovat a výcvik pronikavě zkvalitnit, zintenzívnit a zefektivnit tím, že: • pro cvičící vytvářejí prostředí, které je velmi blízké podmínkám, v nichž probíhá práce, na kterou se připravují,

Krizový štáb ORP, simulace, počítačem podpořený výcvik, experimentální cvičení.

• simulují kritické a katastrofické situace bez ohrožení životů či zdraví lidí, ve virtuálním prostředí věrně odrážejícím prostředí reálné,

Abstract

• dovolují provádět záznam akcí a reakcí cvičících, zrychlují a objektivizují rozbory a hodnocení,

The quality of training of crisis staff at both individual and collective level determines the real ability of action and the standard of coping with crisis and emergency situations. The natural crisis staff changes place demands on executing proper training continuously. A collective exercise is integral to systematic preparation of crisis staff members and is an evidential way to verify handling of particular activities. The modern simulation technologies are able to support this type of training in a very effective way, which is proven by long-standing successful utilization in training of military staff. The dynamic development of the trained (simulated) situation is the essential feature making the staff work under pressure and stimulating them to high activity. The application of technology performing the simulation in real time has been verified during crisis staff of the municipalities with great success. Keywords Crisis staff of the municipality with extended powers, simulation, computer aided exercise, experimental exercise. Úvod Potřeba připravenosti k řešení krizových stavů se ukazuje v běhu mimořádných událostí proběhlých v posledních desetiletích stále aktuálnější, a to zejména s ohledem na pestrost charakteru mimořádných událostí antropogenních i živelních. Připravenost členů krizových štábů má zásadní vliv na jejich činnost při řešení krizových situací. Různé formy a metody přípravy personálu a orgánů krizového řízení jsou systematicky uvedeny v [1]. Praktická stránka přípravy a výcviku v této oblasti je zatížena specifickým charakterem a podmínkami provádění příslušných činností při řešení krizových situací. Výcviková činnost většinou probíhá za okolností, které se výrazně liší od praxe, pro kterou se cvičící připravují. Jsou sice organizována taktická a součinnostní cvičení v terénu i na štábních úrovních, ale tato zaměstnání jsou vždy časově i ekonomicky velice nákladná [2]. Ostrava 3. - 4. září 2014

• umožňují opakovat situace pro nedokonale zvládnuté činnosti, • pro cvičící činí výcvik zajímavějším, poskytují jim bezprostřední poznání důsledků jejich činnosti, • eliminují škody způsobené cvičeními, z ekologického hlediska nezatěžují životní prostředí, okolí není výcvikem obtěžováno, • podstatně snižují finanční náklady na výcvik (úspory osobních nákladů, PHM, pozastavení výroby apod.). Je ovšem nutné mít na paměti, že výcvikové simulátory nesmějí cvičícím usnadňovat práci. Proto poskytují pouze výstupy velmi blízké praxi a od cvičících vyžadují reakce (řešení) ve formách v praxi obvyklých. Např. při cvičení řídících subjektů (kolektivů) používají grafické dokumenty, akustické a optické povely, signály či jiné formy komunikace uplatňované v daném řízení. Požadavek na validitu výcvikových modelů nebývá tak přísný, jako v případě výzkumných a strategických modelů. Řídící zaměstnání má totiž možnost vstupovat do průběhu cvičení (experimentu), interpretovat, korigovat a komentovat jeho dílčí i konečné výsledky. Na druhé straně však výcvikový simulátor musí dovolovat: přerušovat experiment, opakovat různé sekvence a provádět časové skoky. Také musí umožňovat navozovat různé situace a rozehrávat různé varianty simulované činnosti. Po výcvikových modelech a simulátorech je proto v naprosté většině požadováno, aby pracovaly v reálném čase. Kromě toho se pro zintenzivnění výcviku zejména v modelech pro výcvik řídících subjektů vyjímají „bezdějové“ části simulovaných procesů (skoky v čase). Rovněž se zpravidla požaduje, aby výcvikové simulátory byly doprovázeny nástroji pro pořízení záznamu průběhu cvičení, což umožní přehrávat jednotlivé sekvence či celé cvičení a provádět rozbory i hodnocení objektivněji. Cvičí tak mají rychlou zpětnou vazbu a impakt výcviku je intenzivnější.

311


Výcvikové pracoviště Za účelem podpory štábních cvičení bylo v projektu „Výzkum využití simulačních technologií pro přípravu a výcvik příslušníků a štábů IZS“ řešeného v rámci PBV ČR navrženo, implementováno a experimentálně ověřeno pracoviště využívajícího simulační technologie [4]. Výcvikové řešení bylo realizováno s ohledem na výše uvedené podmínky. Jeho cílem je nahradit realitu okolí cvičících simulací, a to vytvořením virtuální reality, ve které se odehrává mimořádná událost a veškerá činnost zasahujících složek IZS, dalších subjektů a osob. Základními komponentami pracoviště (viz obr. 1) jsou: • simulační systém vytvářející virtuální realitu, ve které se odehrává mimořádná událost a činnost zasahujících složek; simulační systém umožňuje provedení a interakci modelů v reálném čase; průběh simulace lze ovlivnit zásahem obsluhy: nastavením prostředí (parametrů počasí), iniciací jevů a událostí (založení požáru, výbuch, rozvodnění toku …) a zejména pak ve fázi cvičení úkolováním entit (tj. ovládáním simulované techniky a osob) přičemž chování těchto entit je poloautomatické (obsluha nemusí řešit detaily vykonání úkolu či reakce na události), • simulovaný komunikační systém - uzavřený komunikační okruh - náhrada běžně používaných vysílaček, telefonů; jednotlivé komunikační uzly lze plně konfigurovat podle potřeby (telefonní čísla, radiové frekvence) případně simulovat jejich poruchu,

Ani sekundární cvičící nejsou zatíženi nutností zvládnout obsluhu simulátoru - ta je zajištěna vyškolenými operátory, kteří technicky realizují odborně řízenou činnost. Sekundární cvičící však pro svoji rozhodovací činnost využije možnosti vizualizace simulované reality v 3D zobrazení nebo na mapovém podkladě (obr. 3). 3. Pracoviště řídícího cvičení a rozehry Na tomto pracovišti je zázemí pro poslední dvě skupiny zajišťující výcvik (obr. 4): • skupina rozehry scénáře: skupina podřízená řídícímu cvičení, která rozehrává řešenou situaci podle připraveného scénáře (vytváří mimořádné události, incidenty) a doplňuje simulaci o další prvky (dopravu, davy, obyvatele apod.) - obsluhováno opět proškolenými operátory, • skupina rozehry rolí („role players“) - zde jsou osoby reprezentující ostatní subjekty, se kterými cvičící komunikují (operační středisko, KŠ kraje, ostatní ORP, správa silnic či železnic, armáda, technické služby, firmy atp.); případné zásahy do simulovaného virtuálního světa vyplývající z činnosti těchto osob opět realizují operátoři. Podle konkrétních výcvikových potřeb lze tato pracoviště doplnit odborníky provádějícími průběžné hodnocení a rozbor cvičení. Vhodné je, aby byla k dispozici technická podpora řešící včas eventuální problémy tak, aby nedošlo k narušení průběhu výcviku.

• podpůrné prostředky - využité při vyhodnocení výcviku (after action review): pořízení a opětovné přehrání synchronního záznamu průběhu simulace a komunikace, nástroje pro 3D vizualizaci virtuálního prostředí.

Obr. 2 Pracoviště štábu při cvičení KŠ ORP Hustopeče

Obr. 1 Schéma řešení výcvikového pracoviště Celé výcvikové řešení je organizačně rozděleno do tří částí. 1. Pracoviště štábu Primární cvičící (krizový štáb) provádí svou obvyklou činnost. Veškeré osoby, se kterými primární cvičící komunikují (velitel zásahu, operační středisko, funkcionáři a osoby v KŘ, kontaktní pracovníci firem apod.), jsou skuteční lidé, z hlediska výcviku ideálně přímo ti, kteří by na svých pozicích byli i v reálné situaci. Komunikace primárních cvičících s ostatními subjekty (nadřízenými, koordinovanými) je provedena pomocí simulovaného komunikačního systému. Primární cvičící nepřijde do styku se simulátorem a není jeho obsluhou či fungováním nijak zatížen, soustředí se pouze na svou činnost (obr. 2). 2. Pracoviště velitelů zásahových jednotek Sekundárními cvičícími jsou velitelé složek IZS (zásahových jednotek HZS, PČR, ZZS), kteří komunikují s primárními cvičícími (reagují na pokyny štábu, podávají hlášení pro štáb). Veškerá činnost podřízená sekundárním cvičícím (tj. vlastní činnost zásahových jednotek, např. hašení, transport materiálu či osob, různá opatření eliminující škody apod.) je realizována v simulačním systému podle pokynů sekundárních cvičících. Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 3 Pracoviště velitelů zásahových složek při cvičení KŠ ORP Hustopeče Simulační systém Vlastní schopnost simulovat mimořádnou událost a související činnosti se v obecné rovině odvíjí především od: • schopnosti rozehrávat vlastní mimořádnou událost, • existence modelů sil a prostředků (entit), • možnostech působit na jevy související s mimořádnou událostí v simulátoru silami a prostředky nasazenými pro její likvidaci či zmírnění jejích následků, • schopnostech skupiny rozehry reagovat na vznikající situace.

312


První tři body jsou podmíněny přímými schopnostmi simulačního systému, poslední pak schopností rozehry reagovat na nastalé situace. Vyvinutý simulační systém, použitý ve výcvikovém pracovišti, je svým způsobem univerzální, což je dáno navrženým řešením konstruktivní simulace a otevřeností systému. Ta je zabezpečena: • vytvořenou rozsáhlou databází modelů entit pro rozehru činností, • možností doplnění o další modely entit na základě dalších požadavků s využitím připravených komponent, • připravenou sadou obecných i specifických modelů základních úkolů/činností a chování entit, • otevřeností modifikace úkolů/činností a chování, resp. tvorby nových s využitím připravených elementárních modelů, • věrným zobrazením terénu na základě standardních dat ČÚZK, • modelem pro simulaci a meteorologických jevů,

základních

klimatických

• propojitelností systému pomocí standardizovaných protokolů s dalšími simulačními aplikacemi, • schopností zobrazovat výstupy z jiných simulačních aplikací určených pro simulaci konkrétních dějů a z nástrojů GIS.

• pozvaní odborníci GŘ HZS, KŘ HZS (JmK, Vysočina), MV ČR, IOO Lázně Bohdaneč, ŠVZ HZS a CSTT AČR. Pracoviště i veškeré prostředky respektovaly výše uvedenou konfiguraci. Na pracovišti KŠ v zasedací místnosti MěÚ byli přítomni členové krizového štábu ORP, kteří měli k dispozici své pomůcky, materiály a běžně používané prostředky. Během činnosti využívali simulovaný komunikační systém. V rámci rozehry byly cvičícím předloženy vstupy z médií (fiktivní novinový článek, TV reportáž). Po skončení cvičení zde proběhlo vyhodnocení. Na pracovišti velitelů zásahových jednotek byli přítomni velitelé složek IZS, kteří řídili vlastní zásahovou činnost prováděnou v simulaci. Využívali jednak simulovaný komunikační systém a rovněž 2D a 3D vizualizaci simulace. Interakci se simulátorem prováděli vyškolení operátoři. Na pracovišti řídícího cvičení byly soustředěny prostředky pro řízení průběhu cvičení (konfigurační a ovládací panel komunikačního systému, řídící prvky simulace a jejího záznamu), prostředky rozehry (tvorby incidentů, událostí, okolí), a také hráči („role players“) pro KOPIS, nemocnici, ČD, DPMB a další subjekty vstupující do cvičného scénáře. V rámci experimentálního cvičení byla rovněž připravena místnost pro návštěvy s možností zobrazení stavu simulace na mapovém podkladu i s využitím 3D vizualizace. Provedení pilotního projektu byli přítomni také zástupci veřejných médií, ve kterých bylo cvičení posléze prezentováno. Cvičení KŠ ORP Sedlčany Toto cvičení, které navázalo na školení a metodickou přípravu členů KŠ a pracovních skupin, bylo uskutečněno ve spolupráci s odbornými lektory IOO Lázně Bohdaneč dne 20. 5. 2014. Motivem cvičení byla lokální povodeň v obci Sedlčany a jejím okolí, tedy situace, která v oblasti nastala v červnu roku 2013.

Obr. 4 Pracoviště řídícího cvičení a rozehry při cvičení KŠ ORP Sedlčany

Cvičení se zúčastnili členové KŠ ORP, zástupci PČR, HZS, MP a TS Sedlčany. Odborná úroveň byla zajištěna ze strany IOO a odborníkem z FBI VŠB-TUO.

Využití výcvikového pracoviště Způsob praktického nasazení výcvikového pracoviště je popsán v [5]. Jednotlivé fáze přípravy a provedení cvičení jsou v souladu s [6], rozšířena je však oblast přípravná, neboť zahrnuje specifické kroky související s využitím simulačních technologií. Při specifikaci těchto činností byly využity dlouhodobé zkušeností provádění štábních cvičení v prostředí AČR. Navržená struktura, technické řešení a metodika přípravy a provedení pracoviště byly úspěšně prověřeny při cvičeních KŠ ORP. Experimentální cvičení KŠ ORP Hustopeče Experimentální cvičení uspořádané v rámci řešení výše zmíněného projektu BV proběhlo dne 15. října 2013 na obecním úřadě ORP Hustopeče. Námětem byla havarijní situace v průmyslové zóně Hustopeče-Nádraží. Živé cvičení by bylo extrémně náročné, muselo by dojít k zastavení výroby několika velkých podniků, evakuaci několika set zaměstnanců a rozsáhlému zásahu složek IZS. Vlastního cvičení se kromě operátorů simulačního systému a technické podpory zúčastnili: • členové KŠ ORP Hustopeče, • zástupci složek IZS - profesionálové ve svých rolích velitelů HZS, PČR, ZZS JmK a roli operačního střediska, • vedoucí evakuačního střediska, ředitel Nemocnice Hustopeče, zástupce ředitelství firmy Flaga, Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 5 Vizualizace simulace - zatopená oblast znázorněná na mapovém podkladu Pracoviště a prostředky byly v zásadě uspořádány způsobem odpovídajícím výše uvedenému schématu s tím, že činnost BR a SPS byla prováděna v oddělených místnostech (využívají opět simulovaný komunikační systém). Činnost velitelů zásahových IZS byla zajištěna skupinou soustředěnou přímo na pracovišti řídícího cvičení. Na závěr cvičení proběhlo mj. zhodnocení průběhu simulace s využitím synchronního záznamu činnosti sil a prostředků ve virtuálním prostředí a komunikace vedené prostřednictvím simulovaného komunikačního systému. Vizualizace děje (obr. 5 a 6) napomohla k lepšímu pochopení situace důsledků činnosti cvičících. 313


Možnost provedení vyhodnocení cvičení s využitím záznamu a vizualizace děje (after action review) zvyšuje atraktivitu tohoto typu přípravy i motivaci k zapojení cvičících. Vzhledem k uvedeným skutečnostem je možné doporučit další rozvoj a adaptaci simulačních technologií pro přípravě a vzdělání v krizovém řízení. Použitá literatura [1]

Henrych, T.; Krömer, A.; Kratochvílová, D.; Folwarczny, L.; Majer, J.: Metodika pro přípravu členů krizových štábů. „112“. Ročník VII, 9/2008, ISSN 1213-7057.

[2]

Klicnar, M.; Doležal, M.; Halberštát, L.; Spáčil, L.: Analýza využití simulačních technologií pro vzdělávání a výcvik v oblasti krizového řízení, ochrany obyvatelstva a integrovaného záchranného systému. Závěrečná zpráva projektu bezpečnostního výzkumu MV ČR 2005 Nejzávažnější bezpečnostní rizika. Praha: VR Group, a.s., 2005.

[3]

Halberštát, L.; Kovářík, F.: Simulace a hry ve výcviku manažerů krizového řízení. The Science for Population Protection. 4/2012, p.41-56, ISSN 1803-568X.

[4]

Řezáč, D.: Výzkum využití simulačních technologií pro přípravu a výcvik příslušníků a štábů IZS. Závěrečná zpráva projektu bezpečnostního výzkumu MV ČR. Brno: VR Group a.s., 2013.

[5]

Hausner, D.; Řezáč, D.: Výzkum využití simulačních technologií pro přípravu a výcvik příslušníků a štábů IZS. Návrh metodiky využití simulačního střediska. Brno: VR Group a.s., 2013.

[6]

Zásady pro přípravu a provedení cvičení orgánů krizového řízení České republiky. Odbor bezpečnostní politiky MV ČR, květen 2007.

[7]

Dvořáková, I.: Cvičení krizového štábu ORP Sedlčany. Zpravodajství HZS Středočeského kraje [online], Květen, 2014. Dostupné z: http: //www. hzscr. cz/clanek/cvicenikrizoveho-stabu-orp-sedlcany. aspx.

Obr. 6 Vizualizace simulace - zobrazení zatopené oblast v 3D pohledu

Obr. 7 Pracoviště stálé pracovní skupiny při cvičení KŠ ORP Sedlčany Závěr Experimentální cvičení potvrdila,že využívání simulačních technologií, v procesu výcviku příslušníků a štábů IZS, a to přímo v místě zaměstnání cvičících, je přínosné z hlediska ekonomičnosti a efektivity výcviku.


314


Odborná příprava hasičů HZS Libereckého kraje se zaměřením na psychologii a zvládání stresu Training of Fire Service in the Liberec Region Focused on Psychology and Stress Management Mgr. Martina Schneiderová, Ph.D.1 Bc. Pavel Baláž

aktivity ve spojení s dechovým cvičením (jóga, taj-či) a celkové správné životosprávy (Baštecká 2013, Nakonečný 2004).

VŠB - TU Ostrava, Katedra společenských věd 17. listopadu 15/2172, 708 33 Ostrava-Poruba 2 HZS Libereckého kraje, Požární stanice Jablonné v Podještědí Lidická 238, 471 25 Jablonné v Podještědí [email protected], [email protected]

Zvládnutí stresu je nesporně snazší u jedinců, kteří mají kvalitní rodinné zázemí a pocházejí se sociálně stabilního prostředí. Pro některé jedince má zásadní význam náboženské vyznání, věřící bývají často odolnější vůči stresu a pomocí své víry dokáží snadněji překonávat stresové situace (Baštecká 2013, Nakonečný 2004).

2

1

Abstrakt Příspěvek je zaměřen na psychologickou přípravu a zvládání stresu u hasičů HZS Libereckého kraje. Cílem výzkumu bylo zjistit, jaké mají profesionální hasiči znalosti v oblasti psychohygieny a způsoby zmírnění následků působení stresu po prožitých stresových situacích, zda někdy po náročné události uvažovali o pomoci psychologa. Klíčová slova Stres, psychologická příprava, psychohygiena, hasič. Abstract The paper focuses on the psychological preparation and stress management for fire service in the Liberec Region. The aim of study was to find out the knowledge of professional firefighters in the field of mental health and coping strategy after stressful situations and if they ever need a consultation or help of a psychologist. Keywords Stress, psychological preparation, coping, firefighter. 1 Zvládání stresu Zásadní význam pro kvalitní službu hasiče ve výjezdové jednotce má jeho fyzická a duševní rovnováha, která je zárukou úspěšného, profesionálního výkonu při jeho náročném a nebezpečném povolání. Zajištění celkové kondice záchranáře závisí na aktivním tréninku psychických, fyzických a odborných kompetencí. H. Selye uvádí, že "Stres je stav biologického systému projevující se ve formě specifického syndromu, který představuje souhrn všech nespecificky vyvolaných změn v rámci daného biologického systému" a popisuje stres jako nespecifickou odezvu organismu na prožívanou zátěž. H. Coper a M. H. Apley (1966) definují stres jako stav organismu, kdy jeho integrita je ohrožena a organismus musí zapojit všechny schopnosti na svoji ochranu (Hartl, Hartlová 2000, Šváb 2006). Pro účinné zvládání stresu je důležité odstraňovat jeho příčiny, nikoliv pouze symptomy, které jsou jeho důsledkem. V dnešní době je známo mnoho technik zvládání stresu a obranných reakcí, pomocí kterých lze docílit obnovení psychické a fyzické rovnováhy jedince (Šváb 2006). Vnitřní rovnováha organismu je velice důležitá pro základní životní funkce člověka. Rovnováha sil je důsledkem působení stabilizačních mechanismů, kterými je člověk vybaven, ale mnohdy nestačí jen vnitřní odhodlání jedince, aby zpětného získání rovnováhy dosáhl, a je odkázán na pomoc z vnějšího prostředí. Je důležité navést jedince na správnou cestu, cestu uvolnění, fyzické


Mezi nejčastější antistresové aktivity patří antistresové programy (pohybové aktivity, cvičení, masáže, koupele), antistresové aktivity v emoční oblasti (zvládnutí negativních emocí jako jsou zlost nebo vztek, relaxace, uvolňovací a protahovací cvičení, relaxace hudbou, jóga), antistresové aktivity v oblasti myšlení (ovládání myšlenkových pochodů, dechová cvičení, úniková relaxace, meditace, masáže hlavy a šíje), školení, semináře, copping, CISM, debriefing, defusing, tělesný pohyb, správná životospráva a životní styl, stanovení dílčích cílů, jejich reálnost a dosažitelnost, dostatek spánku a odpočinku, pravidelnost a střídmost ve stravování, víra (Brádka 1997, Bydžovský 2008, Dobiáš et al. 2012). Profesionální hasiči mohou v dnešní době využít ke zvládnutí stresu i služeb psychologa. V rámci psychologické služby Hasičského záchranného sboru České republiky, každý HZS kraje má své psychologické pracoviště. V našich podmínkách si však psychologové u hasičů nezískali ještě takovou důvěru, jako například psychologové v Německu nebo USA. Zejména v USA se zabývají problematikou stresu od počátku 80. let, kdy byla zavedena služba psychologa pro záchranáře. V USA mají příkladně propracovaný celkový systém psychologické služby a návštěva psychologa se stala zcela běžnou součástí života nejen hasičů, ale celé tamní populace (Michalík 2009, Perrewé 2011, Šváb 2006). Obecnou podmínkou pro zvládnutí stresu jsou životní perspektivy vycházející z dosavadního smysluplného života. Pokud máme životní perspektivy, jsme schopni mobilizovat síly i v těch nejhorších životních podmínkách (Nakonečný 2004). 2 Zaměření odborné přípravy hasiče V současné době je zaměření přípravy hasiče nejvíce směřováno na fyzickou kondici a všeobecnou odbornou přípravu. Problematika psychické způsobilosti a psychohygieny se v plánech odborné přípravy objevuje spíše okrajově. Přitom péče o duševní zdraví tvoří nedílnou součást přípravy u všech pomáhajících profesí. Přestože hasiči při zvládání stresových situací vykazují vysokou odolnost vůči zátěži, nelze vyloučit, že při konfrontaci s traumatizující událostí nebudou zasaženi akutním stresem či posttraumatickou stresovou poruchou. Odolnost vůči stresu a zátěži je pro práci hasiče velice důležitá a celkově ovlivňuje zdárný průběh celého zásahu. Je proto nezbytné věnovat patřičnou pozornost problematice stresu a psychohygieny v rámci odborné přípravy a tím podpořit možnosti získání zpětné duševní rovnováhy organismu (Šváb 2006). 2.1 Odborná příprava se zaměřením na psychologii a podporu zvládání stresu U HZS LK byla u jednotek profesionálních hasičů za kalendářní rok 2013 organizována odborná příprava o celkovém počtu 870 hodin. Podrobnější rozpis a celkové porovnání jednotlivých okruhů je uvedeno v tab. 1 (HZS LK 2012).

315


Tab. 1 Celkový přehled odborné přípravy u HZS LK (HZS LK 2012) Celkový přehled OP u HZS LK

zpracováním získaných dat. V rámci tohoto příspěvku se však zaměřujeme pouze na oblast strategií zvládání stresu a zátěže. Cílem bylo zjistit, jaké mají profesionální hasiči znalosti v oblasti psychohygieny a způsoby zmírnění následků působení stresu po prožitých stresových situacích, zda někdy uvažovali po náročné události o pomoci psychologa.

Měsíc

Všeobecná OP [hod]

OP na základní TP, TC, PC [hod]

Psychologie [hod]

Fyzická příprava [hod]

celkem OP za měsíc [hod]

leden

52

4

0

22

78

Výzkumný soubor tvoří příslušníci HZS LK, územního odboru (dále jen ÚO):

únor

48

2

0

20

70

• Česká Lípa,

březen

46

4

0

20

70

• Jablonec nad Nisou,

duben

43

7

0

20

70

• Semily,

květen

46

4

0

20

70

• Krajského ředitelství Liberec.

červen

35

12

3

20

70

červenec

45

11

2

22

80

srpen

48

4

0

20

72

září

44

4

4

20

72

Všichni respondenti výzkumu mají základní nástupní výcvik, jsou zařazeni do organizovaného výjezdu a jsou oprávněni k samostatné činnosti na místě zásahu. Do výzkumu nebyli zařazeni hasiči, kteří nesplňují podmínku odborné způsobilosti pro výkon své funkce ve výjezdové jednotce (Baláž 2014).

říjen

43

5

2

20

70

listopad

27

29

0

22

78

prosinec

28

22

0

20

70

Suma [hod]

505

108

11

246

Tab. 2 Charakteristika zkoumaného souboru (Baláž 2014) Charakteristika zkoumaného souboru

< 25

26 až 40

> 40

<7

7 až 20

> 20

ÚS

VOŠ

Bc.

Mgr.

Zaměření OP je vyvážené a zasahuje rovnoměrně do všech potřebných oblastí. Zejména musíme vyzdvihnout všeobecnou fyzickou přípravu, které je věnováno až 25 % veškeré prováděné OP. Podstatná část OP je také věnována zvýšení kompetencí v oblasti taktiky při zdolávání mimořádných událostí. Zdokonalení v této oblasti vede ke zvýšení akceschopnosti hasičů a pozitivně se podílí na zmírnění stresu hasiče při vyhlášení poplachu (HZS LK 2012). Je však třeba konstatovat, že psychologii hasiče a otázkám psychohygieny je věnovaná velice malá část OP prováděné u HZS LK a celkový podíl 11 hodin je nedostatečný. Podle zjištěných údajů je evidentní, že tato oblast je u HZS LK stále podceňována. U HZS LK je sice zřízeno pracoviště psychologa, ale během celého roku nebyly psychologem provedeny žádné přednášky či výcvik se zaměřením na psychologii a duševní hygienu hasiče. Podle získaných zkušeností hasiči za psychologem neradi sami chodí, proto by bylo vhodné, aby psycholog pravidelně navštěvoval stanice a prováděl kolektivní sezení s cílem naučit hasiče používat základy psychohygieny, řešit případové studie z oblasti krizové intervence apod. Otázce psychohygieny by se měli věnovat i velitelé stanic, kteří by byli první stupněm psychické pomoci hasiče. Přes tyto všechny uvedené negativní pohledy musíme konstatovat, že u HZS LK je zřízen posttraumatický tým, který je připraven v případě potřeby ihned pomoci. Zřízení pracoviště psychologa a posttraumatického týmu je velice přínosným krokem v oblasti psychologické intervence a další kroky v této oblasti budou jistě následovat (Michalík 2009). 3 Výzkum Během března 2014 proběhl výzkum subjektivní stresové reakce profesionálních hasičů při vyhlášení poplachu, znalostí oblasti psychohygieny a způsobu vyhlášení poplachu u HZS Libereckého kraje (dále jen HZS LK), a to metodou dotazníkového šetření (dotazník D - 1 vlastní konstrukce) a následným statistickým


Délka služebního poměru [roky]

HZS LK

ÚO Česká Lípa

38

6

21

11

10

24

4

34

3

0

1

ÚO Jablonec nad Nisou

29

3

13

13

4

19

6

24

1

1

3

ÚO Semily

52

5

32

15

11

33

8

47

2

1

2

Celkem OP za rok

V tab. 1 je znázorněn celkový přehled prováděné OP u HZS LK včetně porovnání jednotlivých typů odborné přípravy podle odškolených hodin. Dle uvedených dat je patrné, že prováděná OP u HZS LK je na velmi vysoké úrovni a je jí věnovaná podstatná část denního zaměstnání jednotky (HZS LK 2012).

Věková skupina [roky]

Počet respondentů

870

Dosažené vzdělání

KŘ Liberec

36

4

18

14

7

21

8

29

3

1

3

Suma

155

18

84

53

32

97

26

134

9

3

9

Z výše uvedených dat vyplývá, že výzkumu se zúčastnilo 155 respondentů (66 % z celkového počtu výjezdových hasičů u HZS LK). Respondenti jsou nejvíce zastoupeni ve věkové skupině od 26 do 40 let, s dobou služebního poměru od 7 do 20 let a nejčastěji se stupněm vzdělání úplné střední. 3.1 Vyhodnocení výzkumu v oblasti psychohygieny Cílem bylo zjistit, jaké mají hasiči znalosti v oblasti osobní psychohygieny a jaké mají vlastní způsoby vyrovnání se se stresem. Dále nás zajímalo, jestli hasiči uvažovali po náročné události o pomoci psychologa a pokud ne, tak jaké měli osobní důvody tuto pomoc nevyužít. Výsledky výzkumu v oblasti psychohygieny jsou znázorněny v tab. 3 a v grafu 1 (Baláž 2014). Graf þ. 1

80% 60%

Znalost základních zpĤsobĤ psychohygieny

40%

Vlastní zpĤsob vyrovnání se se stresem

20%

Úvaha o pomoci psychologa

0% ANO

NE

Graf 1 Vyhodnocení výzkumu v oblasti psychohygieny (Baláž 2014) Bylo zjištěno, že 63 % hasičů si nevybavuje základní způsoby osobní psychohygieny. Základy psychohygieny zná 37 % 316


dotázaných hasičů. Mezi nejčastější odpovědi patřily sportovní aktivity, přátelé, rodina a různé druhy relaxace. Mezi málo časté odpovědi patřily návštěva psychologa, dechová cvičení a správná životospráva. Jako základní způsob psychohygieny uvedlo 7 hasičů pití alkoholu, jedná se však o rizikový způsob vyrovnání se se stresem.

u českých špičkových sportovců. Proto je potřebné se v podmínkách HZS ČR věnovat spolupráci hasiče s psychologem a tím zajistit větší vzájemnou důvěru, ale zejména lepší výkonnost, akceschopnost a celkovou vyrovnanost hasičů.

Vlastní způsob, jak se vyrovnat se stresem má 55 % hasičů. Nejčastěji byly uvedeny sportovní aktivity, meditace, posezení s přáteli a rodina. Devět hasičů opět uvedlo, že se vyrovnává se stresem pitím alkoholických nápojů.

[1]

POKYN ředitele HZS LK ze dne 17. prosince 2012 č. 61/2012: k provádění pravidelné odborné přípravy jednotek požární ochrany a příslušníků Hasičského záchranného sboru Libereckého kraje v roce 2013. In Sbírka interních aktů ředitele HZS LK. 2012, 61/2012.

[2]

Baláž, P.: Způsoby vyhlášení poplachu a stresová reakce hasičů při vyhlášení poplachu. Bakalářská práce. Ostrava: VŠB-TUO, 2014.

[3]

Baštecká, B. a kol.: Psychosociální krizová spolupráce. Vyd. 1. Praha: Grada, 2013, 317 s. Psyché (Grada). ISBN 97880 247-4195-6.

[4]

Brádka, S.: Posouzení profesionální fyzické a psychické zátěže příslušníků sboru PO. Kamenná: Ústav hygieny práce v uranovém průmyslu Příbram, 1997.

[5]

Bydžovský, J.: Akutní stavy v kontextu. Vyd. 1. Praha: Triton, 2008, 450 s. ISBN 978-807-2548-156.

[6]

Dobiáš, V.; Bulíková, T.; Herman, P.: Prednemocničná urgentná medicína. 2., dopl. a preprac. vyd. Martin: Osveta, 2012, 740 s. ISBN 978-808-0633-875.

[7]

Hartl, P.; Hartlová, H.: Psychologický slovník. Vyd. 1. Praha: Portál, 2000, 774 s. ISBN 80-7178-303-X.

[8]

Michalík, D.: Psychologie v bezpečnostních sborech: (sborník prací). Vyd. 1. Editor David Michalík. Praha, 2009, 103 s. ISBN 978-807-3120-603.

[9]

Nakonečný, M.: Psychologie téměř pro každého. Vyd. 1. Praha: Academia, 2004, 318 s. ISBN 80-200-1198-6.

Až 80 % záchranářů je během mimořádně události postiženo akutním stresem. Proto nás zajímalo, jestli hasiči po náročné události uvažovali o pomoci psychologa. Provedeným výzkumem jsme zjistili, že o pomoci psychologa uvažovalo pouze 23 % dotázaných hasičů a 77 % hasičů o pomoci psychologa neuvažovalo. Mezi nejčastější odpovědi, proč respondenti neuvažovali o pomoci psychologa, patřily odpovědi jako „nebyl důvod“, „nepotřebuji to“, „poradím si sám“ nebo neuvedli žádný důvod. Faktem je, že využívání odborné psychologické pomoci u nás dosud nemá tradici. Navíc je doprovázeno mýtem, že taková pomoc je pro psychicky labilní jedince, kteří nezvládají svou práci, což je v rozporu se sociální rolí hasiče, která se naopak vyznačuje vysokou psychickou odolností a schopností zvládat i mimořádně náročné či traumatizující situace. Mezi odpovědi také patřily odpovědi typu „nikdy jsem ji neviděl a nemám v ní důvěru“. Podle těchto uvedených odpovědí by bylo vhodné zajistit větší kontakt psychologa s hasiči, například formou pravidelných školení, výcviků, řešení případových studií či workshopů v oblasti psychohygieny a způsobu zvládání stresových situací. Tímto způsobem by byla zajištěna větší vzájemná důvěra mezi hasičem a psychologem (Baštecká 2013). Tab. 3 Vyhodnocení výzkumu v oblasti psychohygieny (Baláž 2014)

Použitá literatura

Vyhodnocení výzkumu v oblasti psychohygieny a pomoci psychologa Organizační část HZS LK

Počet respondentů

Znalost základních způsobů psychohygieny

Máte nějaký způsob jak se vyrovnat se stresem

Přemýšlel jste o pomoci psychologa po náročném zásahu

ANO

NE

ANO

NE

ANO

ÚO Česká Lípa

38

12

26

22

16

10

28

ÚO Jablonec nad Nisou

29

14

15

16

13

3

26

ÚO Semily

52

17

35

26

26

12

40

KŘ Liberec

36

14

22

21

15

10

26

155

57

98

85

70

35

120

37 %

63 %

55 %

45 %

23 %

77 %

Suma

Suma (vyjádření v procentech) Uvedené způsoby psychohygieny -

relaxace - jóga, meditace, hudba, příroda, koníčky, záliby - (14), dechová cvičení - (2), správná životospráva - (1), sportovní aktivity - (15), přátelé, rodina - (20), návštěva psychologa - (3), alkohol - (7) - !.

Uvedené způsoby jak se vyrovnat se stresem

Uvedené důvody proč nevyužily pomoci psychologa

- relaxace - jóga, meditace, odpočinek, hudba, - nepotřebuji to - (21), - poradím si sám, jsem duševně příroda, sex, koníčky, záliby - (18), vyrovnaný - (10), - dechová cvičení - (2), - nebyl důvod - (23), - sportovní aktivity - (20), - nikdy jsem ji neviděl - (4), - práce - (6), - nedůvěra - (7), - rodina - (8), - neuvedl (bez důvodu) - (32). - posezení s přáteli, kolegou -(7), - řešení problému - (1), - nepřipouštím si to - (5), - alkohol - (9) - !.

Ze získaných výsledků je zřejmé, že většina hasičů nezná základy psychohygieny a má nedůvěru, která jim brání spolupracovat s psychologem. Je to důsledkem působení předsudků, kdy hasiči vnímají pomoc psychologa jako stav duševního selhání a ne jako nástroj účinné psychohygieny. Je možné najít jistou paralelu mezi výkonem hasiče a výkonem vrcholového sportovce. Pro vrcholové a profesionální sportovce je psychologická příprava důležitou součástí tréninku a aktuálně můžeme pozorovat její rozvoj také Ostrava 3. - 4. září 2014

NE

[10] Pamela, L.; Perrewé, E.P.; Daniel, C.: The role of individual differences in occupational stress and well being. 1st ed. Bingley, U.K: Emerald, 2011, 311 p. ISBN 978-085-7247117. [11] Šváb, S.: Psychologie práce pro nováčky, hasiče-záchranáře, ale nejen pro ně. 1. vyd. Ostrava: SPBI, 2006, 42 s. ISBN 80866-3484-1.

317


Zkvalitnění služeb na úseku požární prevence - požární prevence je řešení, které se každému vyplatí Improving of Fire Prevention Services - Fire Prevention is a Worthwhile Solution for Everybody plk. Ing. Květoslava Skalská a kolektiv Ministerstvo vnitra - generální ředitelství HZS ČR Kloknerova 26, pošt. přihr. 69, 148 01 Praha 414 [email protected] Abstrakt Požární prevence, jako jeden z nosných článků požární ochrany v České republice, má zájem neustále rozvíjet své služby směrem k adresátům státní správy a vytvářet bezpečné prostředí pro náš život. Aby mohla tento cíl splnit, musí přistoupit k úpravě některých stávajících postupů a tím zajistit i pružné reakce na vývoj společnosti. Klíčová slova Koncepce, požární prevence, proces, požární inženýrství, riziko, vzdělávání, analýza. Abstract Fire prevention, as a one of crucial beams of fire protection in the Czech Republic, is still interested in developing of services aiming to “customers” of a public sector and creating a safe environment for our life. To achieve the goal, it has to modify some contemporary procedures and assure a flexible response on society development. Keywords Conception, fire prevention, process, fire engineering, risk, education, analysis. Koncepce požární prevence v ČR do roku 2016 je právě takovým strategickým materiálem, který řeší zkvalitnění výkonu státní správy. Konečným cílem je vyšší profesionalita, jednotný postup při minimalizaci lhůt. Toto vše ve svém důsledku přinese větší spokojenost osob dotčených požadavky požární prevence, větší míru informovanosti laické veřejnosti a vytváření bezpečného prostředí pro náš život. Hlavním posláním požární prevence je vytvářet účinnou a společensky prospěšnou ochranu před vznikem požáru a jeho šířením. Koncepce požární prevence v ČR (dále jen „Koncepce“) byla schválena na konci roku 2012. Při její tvorbě bylo vedle standardních postupů využito i modernějších nástrojů, zejména analýz nejrůznějších dat. Hasičský záchranný sbor ČR (dále jen „HZS ČR“) se může opírat o dlouhodobě sledovaná statistická data. Prvotním úkonem bylo popsat všechny procesy, celkem 18 procesů, které se v rámci požární prevence realizují a které tvoří tzv. mapu požární prevence. Procesy jsou popsány textově i graficky. Do mapy procesů patří nejdůležitější činnosti, které náleží do výkonu státního požárního dozoru, jako je stavební prevence, kontrolní činnost či zjišťování příčin vzniku požárů. Nesmíme opomenout další důležité činnosti, kterými jsou např. tvorba právních či jiných předpisů, preventivně výchovná činnost či řízení výkonu státní správy. Ostrava 3. - 4. září 2014

Mapa požární prevence Autoři Koncepce analyzovali zejména rizika, která ohrožují popsané procesy a kterých identifikovali celkově 75. Dále definovali cíle, které by měly požární prevenci posunout na novou úroveň. Cílů bylo definováno na 37. Definovaná rizika i cíle byly opět analyzovány za účelem určení priorit. Hledala se taková rizika a takové cíle, které by měli co největší vliv na pozitivní změnu a to z pohledu co nejvíce procesů. K řešení v rámci Koncepce, tj. do roku 2016 bylo schváleno celkem 5 cílů. Výběr byl silně ovlivněn dobou schvalování, tzn. dobou, kdy došlo k výrazným ekonomickým omezením v rozpočtu HZS ČR. Proto byly schváleny cíle, které bylo možné realizovat při minimu nároků na státní rozpočet. Všechny cíle jsou v souladu s posláním požární prevence, a pokud se je podaří uvést do praxe, lze oprávněně očekávat přínos jak pro HZS ČR, tak pro veřejnost. Naplňování cílů není jednoduchým 318


úkolem v nových ekonomických podmínkách. Uvedením cílů do praxe bude splněna schválená Koncepce požární prevence a bude dosaženo nového výchozího stavu pro další rozvoj služeb pro veřejnost, tzn. pro definování nových cílů další Koncepce požární prevence. Schválené cíle Koncepce: Cíl č. 1 Zavedení specialistů pro specifické obory požární prevence, kteří budou odbornými poradci a lektory pro HZS ČR. Cíl č. 2 Zavést systém pro posuzování projektů zpracovaných požárním inženýrstvím. Cíl č. 3 Vypracovat systém určování subjektů ke kontrole dle rizikovosti. Cíl č. 4 Připravit efektivní systém odborné přípravy pro výkon specializovaných činností a jeho realizace. Cíl č. 5 Definovat jednotný celorepublikový systém řízení a vyhodnocování PVČ. Pro každý cíl byla ustanovena pracovní skupina z řad příslušníků HZS ČR, která je identifikovatelná nejen číslem, ale i barvou. V následujícím textu jsou uvedeny dílčí výstupy z práce jednotlivých skupin. Konečný termín splnění cílů je 31. 12. 2016. Práce na cílech jsou řešeny tak, aby bylo možné dílčí výsledky využít pro plnění dalších cílů, popř. aby výsledky mohly být použity i mimo působnost požární prevence. Mimo schválené cíle se však daří plnit i tzv. související cíle. Jedná se o cíle, které byly Koncepcí definovány, ale nebyly určeny k plnění v daném časovém horizontu. 1. Zavést specialisty na úseku požární prevence pro specifické obory, kteří budou odbornými poradci a lektory pro HZS ČR Cíl - sledovat komplexně jednotlivé oblasti zájmu odborně zdatnými příslušníky z řad HZS ČR a poskytovat odbornou podporu Ministerstvu vnitra - generálnímu ředitelství HZS ČR a hasičským záchranným sborům krajů. Znamená to vytvoření odborných autorit pro potřeby HZS ČR v jednotlivých oborech, např. hořlavé plyny, projektování výškových staveb, evakuace osob, matematické modelování požárů. Odborné autority budou mít upravenu pracovní náplň s tím, že budou sledovat vývoj odborné problematiky, budou poradním místem pro HZS ČR, budou navrhovat proškolení příslušníků, tvorbu/úpravu předpisů, budou navrhovat preventivě výchovnou činnost a sledovat statistická data apod. Postupy pro výběr a funkci specialistů jsou navrženy. Výběr příslušníků pro ověření funkčnosti nastaveného systému proběhne v měsíci listopadu 2014. 2. Zavést systém posuzování projektů zpracovaných požárním inženýrstvím Cíl - takových pravidel, která požárnímu inženýrství neumožní stát se nástrojem pro zneužití ve smyslu snížení požární bezpečnosti staveb pod normalizovanou hodnotu. Tato pravidla již dostávají konkrétní podobu a jsou závislá i na odborných znalostech příslušníků. Proto byly stanoveny požadavky na formy a obsah vzdělávání odborníků. Současně bude pro příslušníky vytvořena znalostní databáze. Dotčeným souvisejícím cílem z Koncepce je i řešení úpravy nejproblematičtějších ustanovení projektových norem. Znamená to posuzování projektů příslušníky k tomu určenými, navázání spolupráce s odbornou veřejností (experty) a stanovení podmínek pro tuto činnost vč. finančního zabezpečení.

Znamená to určit oblasti činností, které vykazují nejvýznamnějších rizika, a které budou kontrolovány v pravidelných intervalech. Minimalizovány budou požární kontroly u subjektů, které nevykazují vysokou míru rizika. Paralelně s tímto cílem probíhaly práce na přípravě jednotného informačního systému prevence. Tento informační systém původně nebyl vybrán k realizaci v rámci plnění cílů Koncepce. V tomto případě lze nepochybně konstatovat, že jsou plněny hned dva významné cíle Koncepce. 4. Připravit efektivní způsob průběžného specializovaných činností a jeho realizace

vzdělávání

Cíl - optimálně upravit rozsah výuky specializovaných činností, zavést nové formy výuky, zvýšit odbornou úroveň lektorů. Tým skupiny č. 4. mimo jiné vytvořil materiály, které se již v současné době testují a které mohou využívat všichni příslušníci HZS ČR. Jedná se o pravidla pro podání podnětu k průběžnému vzdělávání - formulář, který povede zadavatele při zadávání témat průběžného vzdělávání specializovaných činností a zkrátí čas potřebný pro přípravu vzdělávacích akcí. Další navazující zajímavý materiál je vyhodnocovací tabulka, s jejíž pomocí lze vygenerovat nejvhodnější nástroje pro danou vzdělávací akci. Jedním z nejdůležitějších cílů skupiny je vytvoření databáze lektorů, kteří mohou být využívání pro realizaci samotných vzdělávacích akcí. Databázi lektorů tvoří nejen odborníci- příslušníci HZS ČR, ale i odborníci z vysokých škol, autoři technických norem a představitelé dalších souvisejících oborů s požární prevencí. Předávání aktuálních informací, vzájemná komunikace a spolupráce požárních preventistů s odborníky, je základem vysoké úrovně požární prevence, která ovlivňuje každodenní život veškeré veřejnosti. 5. Definovat jednotný celorepublikový systém a vyhodnocování preventivně výchovné činnosti

řízení

Cíl - zefektivnění dopadů preventivně výchovné činnosti a zlepšení informování laické veřejnosti v předcházení požárům. Znamená to zaměřit se na koordinaci akcí v rámci celého HZS ČR, maximalizovat jednotné celorepublikové akce a vyhodnocovat dopady preventivně výchovných aktivit. Skupina č. 5 již také v praxi ověřuje dílčí výsledky. Např. definovala 30 základních otázek, které zajímají veřejnost, a které by měl znát každý „hasič“. Významným počinem je navržení úpravy statistického sledování dat tak, aby její výsledky mohly být využívány pro preventivně výchovnou činnost cílenou pro úzké skupiny adresátů. Závěrem Každý se chce cítit bezpečně. Ať doma, v práci, na nákupech, ale i rekreaci. Požární prevence je jednou z mnoha nepostradatelných součástí, která se nemalou měrou podílí na naší každodenní bezpečnosti. Veškerá úsilí spojená s dalšími a dalšími možnostmi, jak ovlivnit, zdokonalit a aplikovat nástroje pro bezpečnost nás všech nejsou zanedbatelná ani zbytečná. Ročně si požáry vyžádají přes 100 lidských životů. Proč by nemohlo toto číslo razantně klesat? Je to velkou měrou na nás, ale vlastně na celé společnosti. Použitá literatura [1]

S Koncepcí je možné se seznámit na webových stránkách Ministerstva vnitra - generálního ředitelství HZS ČR na adrese: http://www.hzscr.cz/clanek/koncepce-spolupracepredpisy--koncepce-pozarni-prevence-v-ceske-republice-naobdobi-let-2012-az-2016.aspx.

3. Vypracovat systém určování subjektů ke kontrole dle rizikovosti Cíl - eliminovat nejvýznamnější rizika vzniku požárů a jejich dopadů při provozování činností.


319


Bis(2-ethylhexyl) Sulfosuccinate Sodium as a Referencewhen Evaluatingthe Wetting Ability Ofthe Foam-Formingconcentrate bryg. dr inż. Mirosław Sobolewski Dominika Gancarczyk kpt. mgr inż. Jakub Jakubiec The Main of Fire School Service, Faculty of Fire Safety Engineering Słowackiego Street 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected], [email protected] Abstract The results ofthe wetting abilityof the threeextinguishing agents concentrates (the S type -synthetic), twowetting agentsused infire service, and the aqueoussurfactantsolution called asAerosolOT(sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate) were presented. The tests based on the PN-EN 1772 "Surfactants active agents - Determination of wetting power by immersion", for which the evaluation standard is the wetting ability of Aerosol OT were performed. Wetting ability in the above method is determined by measuring the sinking time of the technical puck cotton fabric immersed in the solution. In order to compare the results and methods of the research, the measurement of wetting ability based on the guidelines of the American standard NFPA “Wetting agents” were also conducted. Wetting test of fiberboard,described in NFPA 18 has been modified and adapted to the needs of research. At the same time the research methods were evaluated indicating the need for systematization of standards, norms for wetting agents used in firefighting. Keywords Wetting power, sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate, wetting agents. 1 Introduction Wetting in the sense of firefighting actions for we understand as improving the effectiveness of fire-fighting by putting water in the porous structure of flammable material. The penetration of liquids through such materials depends on the wettability of solid by the liquid, the surface tension of the liquid, its viscosity and the average cross section of pores. Research on the introduction of harmonized requirements wetting ability of water solutions of foaming and wetting agentsand have already been carried out in a number of research centers. Poland Standard PN-74/C-04800 "Surfactants. Determination of wetting power, version B" was on the basis of which the method was determined the suitability of wetting agents for use in firefighting. This standard was withdrawn in 1999 in force Norm PN-EN 1772: 2001, which replaced the PN-74/C-04800 slightly changed the procedure of test wetting power, and how to interpret the results. The test consists ofimmersing disks from raw cotton with specific parameters contained in the appropriate cloth immersion gripper it in a beaker with the solution. Wetting ability of the surfactant is determined by comparing its curve from a calibration curve. Standard liquid given in Standard is a solution sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate. This test is easy to perform, however, both the cotton fabric and the way in which the examination does not reflect conditions the extinguishing of fires. Method, which enables testing of wetting agents in conditions similar to practical applications is the method described in the American standard NFPA 18 "Wetting Agents". This Standard distinguishes three types of tests the ability of wetting and fire extinguishing. The firsttest - wood crib test and is analogous to test the effectiveness of fire-fighting equipment described in Ostrava 3. - 4. září 2014

PN-EN 3-7 + A1: 2008. The second test deep-seated fire testWetting agent solutions shall extinguish deep-seated cotton fires and exhibit lessrunoff than water. The last of the tests, wood fiber board penetration.Wetting agent solutions shall extinguish wood fiber board fires and exhibit lessrunoff and weight loss than water. The original description of the test set out in standard NFPA 18 leaves some ambiguity. The Standard is not intended to evaluate the wetting ability of the preparation only to determine whether it can be used as a wetting agent. Currently, Poland has no requirements for foaming and wetting agents used to extinguish solids fires. However, it should be pointed out that the definition of the wetting power of the surfactants solutions and the creation of a universal and comprehensive system of assessment of the effectiveness of fire-fighting water-based agents or additives to the water in practice turns out to be extremely difficult. An attempt to develop tests to determine the wetting power of wetting agents used in firefighting was taken in the laboratory of Extinguishing Agents [4, 5, 6]. In research described in the article the method of measuring the wetting ability based on the PN-EN 1772: 2001and modified test wood fiber board fires by NFPA 18 were used. 2 Wetting power of Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinateabout the commercial name of Aerosol OT is a an anionic surfactant. Surface active agents -surfactants are chemical substances of asymmetrical structure containing hydrophilic and hydrophobic groups. Surfactants forming the adsorption layer on the boundary of phases reduces the surface tension of water. Depending on the ability of molecules to dissociation in water divided them on ionic surfactants (anionic, cationic and amphoteric) and non-ionic surfactants. Synthetic surfactants used in firefighting include anionic and nonionic surface active agents. Sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinateoccurs in the form of a white solid, similar to the wax. Characterized by very good washing and wetting properties, but has lower foaming ability. It is used as a supplement to the basic base of the surface active agents. It belongs to the sulfosuccinic acid derivatives [7]. The chemical sulfosuccinate:

structure

of

Sodium

bis(2-ethylhexyl)

O CH2CH3

NaO3S

OCH2 CH2

(CH2)3CH3

OCH2 CH2

(CH2)3CH3

CH2CH3 O

320


Aerosol OT due to its properties is a component of the wetting agents use in firefighting and rescue units, wetting agents used in the mines to coal-dust humidification, and dispersing agent. The dispersing agent based on aerosol OT was used to combat the oil spill on the Deepwater Horizon oil rig in 2010 in the Gulf of Mexico [8, 9, 10]. The norm PN-EN 1772: 2001 "Surfactants active agents Determination of wetting power by immersion" gives sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate as the wetting standard. In the laboratory of Extinguishing Agents, wettingability of ionic surfactantsbasedon the standard PN-74/C-04800 "Surfactants. Determination of wetting power, version B" was tested. This standard has been withdrawn and replaced by PN-EN 1772: 2001. Fig. 1 shows the wetting abbilityof 3 anionic and oneamphoteric surfactants. 450 400 wetting time [s]

350 300 250 200 150 100 50 0 0

0,5

1

1,5

2 c [g/dm3]

Betaina CAB Aerosol OT

2,5

3

3,5

4

Hostapur SAS 60 Sulfobursztynian N5

Fig. 1 Wetting time dependence of the concentration of surfactants Source: Own work on the basis of: Wróbel P., Mizerski A., Zdolnościzwilżająceipianotwórczeroztworówsulfobursztynianów, Betainy CAB ipentadekanosulfonianusodu. Pracainżynierska 2003 r The studies confirm the very good wetting ability of anionic surface active agents. Among the examined anionic surfactants noteworthy solutions sulfosuccinate, they exhibit better wetting ability of sodium pentadekanosulfonianu. Sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate has the shortest wetting time of cotton fabric [11].

3.3 The study of wetting power by method based on PN - EN 1772:2001 The method described in the Polish Standard PN-EN 1772: 2001 "Surfactants. Determination of wetting ability by immersion" was used. In the tests we used cotton fabric with the following parameters (evaluation of fabric weave and thick fibers made using Delta Optical Microscope-UM 012 with built-in camera): • thickness of a single fiber - 0.75 mm, • uneven weave - weave mesh were diamond-shaped or square with a side dimension 0.5 mm, • mass per unit area of fabric (experimentally) - 0.417 kg/m2. The research the wetting ability of synthetic foaming agents was carried out for concentrations of 80 g/dm3, 40 g/dm3, 20 g/dm3, 10 g/dm3, 5 g/dm3, 2.5 g/dm3, 1.25 g/dm3, and for wetting agents for concentrations of 40 g/dm3, 20 g/dm3, 10 g/dm3, 5 g/dm3, 2.5 g/dm3, 1.25 g/dm3, 0.625 g/dm3. In addition to the calibration of a cotton fabric, sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate solution in a concentration of 2 g/dm3, 1 g/dm3, 0.5 g/dm3, 0.25 g/dm3, 0.125 g/dm3, 0.0625 g/dm3, 0.03125 g/dm3 were used. In order to compare with the extinguishing agent concentrates assumed that the concentrate consists of 10 % of a surfactant. Thus it was assumed that sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate solutions in concentration of this 20 g/dm3, 10 g/dm3, 5 g/dm3, 2.5 g/dm3, 1.25 g/dm3, 0.625 g/dm3, 0.3125 g/dm3 were used to compare the results. The solutions were prepared by weight in distilled water at a temperature of 25 °C, then the solutions were diluted. The discs of raw cotton clothwith a diameter of 30 mm were cut by special punch. Approximately 300 cm3 of the solution was poured into a beaker with a capacity of 500 cm3. Then disc of cotton fabric was immersed in the solution by metal gripper. The time measurement starts when the lower part of the disc touches the solutions, and stop when disc begins to sink of its own accord. For each concentration was performed 3 measurements. The gripper after each measurement was rinsed and dried. Fig. 2 shows a diagram of test-bench.

3 Wettingpowertests 3.1 The aim of the study The aim of the study was to analyse and compare the results of research wetting power of an aqueous solution of foaming and wetting agents have been developed on the basis of various methods. At the same time the research methods were evaluated, and an attempt to develop tests for wetting agents used in firefighting was taken. 3.2 The characteristics of foaming and wetting agents Two standard foaming agents, S type, 1 class A foam and 2 specially designed wetting agents were evaluated of wetting ability: • Pianol S3 - S type, producer CHEMIKA Marek Gajewski, • Sthamex F-15 - S type, producerFabrikchemischerPraparate von Dr Richard Sthamer GmbH & Co. KG, • Prosintex A - cless A foam, producer One on Seven, • Amber One - wettinng agentsfor extinguishing forest fires, producer P.P.H CHEMKONFEKT, • SupraWet - wetting agent,during tests. Sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate, the trade name Aerosol OT, producer CARL ROTHGmbH&Co.was used as a standard liquid in order to compare the wetting ability.


Fig. 2 Thetest bench to wetting ability test by immersing a cotton fabric; Signs: 1 - gripper, 2 - beaker, 3 - disc of cotton fabric Source: Own work 3.4 The results of the measurement of wetting ability method based on PN - EN 1772:2001 A comparison in the graph, the position of curves of studied agent with the standard curve used to properly assess the wetting power of agents by PN - EN 1772:2001. Exanimated wetting time against concentration for agents under test and standard surfactant were plotted on log-log paper. Fig. 3 shows test results of wetting time of tested wetting agent solutions.

321


solution was applied onto the plate by a plastic bottle with a squareshaped bottom and a side with a length of 7 cm. 16 uniformly holes having a diameter of 1.5 mm were drilled in the bottom of the bottle. The distance from the edge was 0.5 cm, and the spacing between the holes was 1 cm. Fig. 4 shows a diagram of test-bench.

10000

wetting time [s]

1000

100

10

1 0,1

1 Aerosol OT

c[g/dm3] Pianol S3

10

100 Sthamex F-15

Fig. 3 „Wetting time/concentrations” curves for tested agents with standard curves for comparison; Source: Own work Comparing the curves of the investigated agents with the standard curve, we see that only the wetting agent SupraWet is below the curve for the standard liquid. Therefore has the best wetting ability of the test agents. Synthetic Sthamex F-15 demonstrated the worst wetting power. Curves wetting Amber One - agent to extinguish forest fires and class A foam practically coincide with the standard curve. The latter used synthetic foaming agents, showed the ability of wetting a little worse than the specially designed wetting agent. However, it should be noted, that each of these agents require different recommended concentration for extinguishing fires of solids. For standard foaming agents recommended concentration is 10 g/dm3, and for wetting agents only 10 - 5 g/dm3. Analyzing the results, the wetting time cotton fabric disc of 10 g/dm3 Pianol S3 is 50 seconds and for wetting agents Amber One at a concentration of 5 g/dm3 (concentration recommended by the manufacturer) - 47 s. Standard foaming agent used in a concentration of 10 g/dm3 achieved the same effect to improve the wetting abilityas for wetting agent Amber One.

100 cm3 solutions of extinguishing agents was used. The solutions were prepared by weight in tap water at 25 °C in the following concentrations: for Pianol S3, Sthamex F-15 and Prosintex A: 40 g/dm3 20 g/dm3 10 g/dm3, 5g/dm3, 2.5 g/dm3, 1.25 g/dm3, and for the wetting agents: 20 g/dm3, 10 g/dm3, 5 g/dm3, 2.5 g/dm3, 1.25 g/dm3. Solutions of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate were prepared in the same concentrations as in method by PN-EN 1772:1990. The bottom edge of the bottle at a distance of 10 cm from the upper surface of the plate. Time leakage of the solution through the holes in the bottom of the bottle was 8 s. Then, after waiting 15 seconds plates soaked with the solution were reweighed and calculated absorption capacity of fiberboard plate by solution. 3.6 The results of the measurement of wetting ability method based on NFPA 18 Sample of fiberboard used in the study slightly differed in dimensions and mass. Wetting power was determined as the amount of solution absorbed to the mass of the sample: Z   m2  m1 / m1   100 %

(1)

where: Z

wettingpower,

m1

weight plate before wetting,

m2

weight plate after wetting.

Fig. 5 shows wetting ability of tested solutions calculated by formula (1). 350 300

The floor fiber board with a thickness of 5 mm produced by Barlinek Kielce was used for tests. Apparent density boards is approximately 210 g/dm3. The modifications to the original test such as reducing the dimensions of the plate, reducing the amount of spray solution were made. It was also decided to carry out tests without tan fiberboard. In addition, sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinatewas used as a standard wetting agentfollowing the example of the test method for wetting ability by PN EN 1772:1990.

250

Z [%]

3.5 The study of wetting power by method based on NFPA 18

200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

c [g/dm3] Pianol S3

Amber One

SupraWet

Sthamex F-15

Prosintex A

Aerosol OT

Z [%]

Fig. 5 Wetting ability of fireboard plates by solutions of wetting and foaming agents; Source: Own work 140 120 100 80 60 40 20 0

Fig. 4 The test bench to wetting ability test based on NFPA 18 standard; Signs: 1 - fibreboard, 2 - truss, 3 - tripod, 4 - vessel for solution, 5 - plastic bottle; Source: Own work

The samples of combustible material were prepared at the beginning of the tests. The plates having dimensions of 100 x 100 mm, were cut and weighed and then placed on atest bench. The Ostrava 3. - 4. září 2014

Fig. 6 Wetting ability of fiberboard plates by water and foaming and wetting agents solutions in concentrations 5 g/dm3; Source: Own work 322


In the conducted test, SupraWet was demonstrated the best wetting ability, similarly as in the method by PN-EN 1772:1990. Other measures of test solutions showed poorer ability to absorb the porous structure of the fiberboard plates from solutions of standard Aerosol OT. Fig. 6 showswetting ability of 5 foaming and wetting agents solutions in concentrations 5 g/dm3 w compared to water. Tile fiberboard used for research shows partially hydrophilic characterand to some extent absorbs water. The result of use any of the tested agentswas the improvement of absorption capacity in the porous structure of the plate. Only synthetic Sthamex F-15 did not improve the wetting ability of water. Thanks to the use the sprinkler solution was applied uniform on fiberboard plate. The upper surface of the plate was completely wetted for each of the test solutions and the penetration on the edges of the plate from the bottom was occurred. In a test of wetting plate by water, the greater part of the water was flowing down the sample. Fig. 7 shows exemplary results of the absorption of water and tested solutions.

the best wetting ability. In the graph, a similar relationship as for Aerosol OT was observed, the largest wetted surface of the lower surface of the plate is for 5 g/dm3 solution and then decreases. Wetting ability of SthamexF-15 and Prosintex A solutions are the same and increases with concentration. It is worth noting,that the synthetic foam concentrate Pianol S3 showed similar absorption capacity as a specifically developed wetting agent Amber One. Using measurements of the fiberboard plate wetted surface, concentrations of the measures for which the wetted surface was the largest were selected. The results were confronted with research wetting time of cotton fabric disc. Tab. 1 shows a comparison of the wetting times of cotton discs at concentrations corresponding to the largest wetted surface of the plate. Tab. 1 comparison of the wetting times of cotton discs at concentrations corresponding to the largest wetted surface of the plate The concentration of the wetting agent corresponding to the largest wetted surface c [g/dm3]

Wetting time of cotton fabric disc [s]

2,5

81

Amber One

5

47

Pianol S3

10

50

Prosintex A

10

19

Sthamex F-15

10

80

SupraWet

2,5

38

Studiedwetting agent Aerosol OT

Fig. 7 Examples of the effects of absorption ability for 2.5 g/dm SupraWetsolutions and water; Source: Own work

3

The wetted surface of the plate was measured for each of the test. The results of the measurements was presented in Fig. 8.

Source: Ownwork.

Analyzing the results presented in Tab. 1, we see that wetting of cotton discs for each of the agents is lower than wetting time for standardsodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate. The results of a simplified method for testing wetting ability were confronted with the conditions of dynamic wetting, approximated to the fire where the contact of water and aqueous solutions with combustible material is limited. This allows to determine the criterion for the assessment of the wetting ability. Critical wetting time of cotton fabric 80 s was determined by using a solution of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate with a very good wetting ability. 4 Conclusions 1. The assessment method based on the PN EN 1772:1990 "Surfactants active agents - Determination of wetting power by immersion"is easy to carry, but do not reflect the conditions during the fire. In this method, there is no clearly defined how to interpret the results. A comparison the position of curves of studied agent with the standard curve was used to assess the wetting power of wetting agents. In addition it is a method of wetting ability for single surfactants, and foaming agents concentrates consist of several components, not only surfactants.

Fig. 8 The wetted surface of the fiberboard plate by foaming and wetting agents solutions; Source: Own work Fig. 8 shows the penetration ability ofporous structure of the fiberboard by tested solutions. The solution of Aerosol OT was achievedthe best result. The largest area of wetted lower surface of the plate was measured for a solution having a concentration of Aerosol OT 2.5 g/dm3. SupraWet this test also was demonstrated Ostrava 3. - 4. září 2014

2. Method of wetting ability measurement based on the American standard NFPA 18 allows to examine the wetting agents in conditions similar for extinguishing fires. The description of test methods left a lot of ambiguities, lack of description of combustible material (fibreboard) or the way of spraying the solution affects the results. The materials used in the tests described in standard present fire hazards characteristic of the USA. It is worth to analyze the risks encountered by JRG in Poland and suggest materials cause difficulties during the fires. 3. The results support the use of fibreboard for measures of wetting agents. Further researches with fiberboard plates treated fire are needed. 4. The results support the use of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate as standard wetting agents.However, it is 323


necessary to develop criteria for assessing the wetting ability of wetting agents to improve the extinguishing effectiveness of water.

[2]

NFPA 18, Standard on Wetting Agents, National Fire Protection Association, 2006.

[3]

5. Based on a comparison of the wetting ability results, the simplified method of wetting time of cotton fabric disc can be used to evaluate the wetting ability of the wetting agents. As a criterion for the assessment the wettability, the wetting time of cotton disc obtained for a solution of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate concentration of 2.5 g/dm3 was proposed.

Wróbel, P.; Mizerski, A.: Zdolności zwilżające i pianotwórcze roztworów sulfobursztynianów, Betainy CAB i pentadekanosulfonianu sodu. Praca inżynierska 2003 r.

[4]

Mizerski, A.: Krytyczna ocena metod pomiaru zdolności zwilżających substancji powierzchniowo czynnych, Archiwum Spalania, 2002, nr 1.

6. On the basis of a comparison of the results of wetting ability tests, the simplified method based onthe PN EN 1772:1990 "Surfactants active agents - Determination of wetting power by immersion" can be used to evaluate the wetting ability of wetting agents. As a criterion for the assessment of the wetting power, the wetting time of cotton fabric disc obtained for a solution of sodium bis (2-ethylhexyl) sulfosuccinate at concentration of 2.5 g/dm3 was proposed.

[5]

Król, B.; Sobolewski, M.; Szałkowski, K.: Badania porównawcze zdolności zwilżających i gaśniczych roztworów środków pianotwórczych na bazie testu zwilżania płyty pilśniowej, Zeszyty Naukowe nr 49 (1) 2014.

[6]

Król, B.; Sobolewski, M.; Jakubiec, J.; Szczech, K.: Badania zdolności zwilżającej roztworów wodnych stosowanych do gaszenia pożarów materiałów stałych, Zeszyty Naukowe nr 46 (2) 2013.

[7]

Karta charakterystyki Aerosolu OT firmy Brenntag.

[8]

Schor, E.: Ingredients of Controversial Dispersants Used on Gulf Spill Are Secrets No More, The New York Times June 9, 2010.

[9]

http://en.wikipedia.org/wiki/Dioctyl_sodium_sulfosuccinate.

7. In each of these tests, SupraWet was demonstrated the best wetting ability. The concentration recommended by the manufacturer is 10 times lower than the concentrations recommended for synthetic foaming agents. 8. The use of synthetic foam Pianol S3 at 1 % concentration improves the extinguishing efficiency of water relative to solids materials. References [1]

PN - EN 1772:2001 ”Środki powierzchniowo czynne. Oznaczanie zdolności zwilżania przez zanurzenie” Polski Komitet Normalizacyjny, 2001.


[10] http://en.wikipedia.org/wiki/Deepwater_Horizon_oil_spill. [11] Simoncic, B.; Rozman, W.: Wettability of cotton fabric by aqueos solutions of surfactants with different structures, Colloids and surfaces 292 (2007) 236-245.

324


Tepelná degradace znečištěné vrchní vrstvy zásahového oděvu Thermal Degradation of Contaminated Top Layer of the Firefighting Suit Ing. Eva Strakošová prof. Dr. Ing. Aleš Dudáček Ing. Bohdan Filipi, Ph.D. VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice [email protected], [email protected], [email protected] Abstrakt Přímá ochrana hasiče před působením tepla je řešena ochrannými prostředky a dýchací technikou. Ochranné prostředky při překročení kritických hodnot působení tepla specifickým způsobem degradují. Nejvyšší nároky jsou kladeny na vrchní vrstvu zásahového oděvu, která je v přímém kontaktu s prostředím v místě zásahu a je vystavena i přímému působení sálavého tepla. Doposud však není dostatečně popsán vliv znečištění materiálu vrchní vrstvy zásahového oděvu na jeho tepelnou degradaci. Příspěvek se proto zabývá dopadem znečištění zásahového oděvu na tepelnou degradaci jeho vrchní vrstvy. Je založen na výsledcích laboratorních testů prováděných v laboratořích FBI VŠB - TU Ostrava v letech 2013 a 2014. Klíčová slova Zásahový oděv pro hasiče, znečištění oděvu, termická analýza. Abstract Direct protection of firefighters from exposure to heat is solved by protective equipment and breathing apparatus. Protective equipment thermal degrades, when critical values of specific heat are exceed. Highest demands are placed on the top layer of the firefighting suit, which is in contact with the environment and is exposed to radiant heat. However, it is not sufficiently described the influence of of the material of the top layer on his thermal degradation. This paper deals with the impact of contamination of the firefighter suit and his influence on thermal degradation of the top layer. This paper is based on the results of laboratory tests, which were doing in laboratories of The Faculty of Safety Engineering VSB - TU Ostrava in 2013 and 2014.

Experimentální část Příprava měření Veškerá měření probíhala v laboratoři na Fakultě bezpečnostního inženýrství VŠB - TU Ostrava. K měření byly vybrány 3 druhy zásahového oděvu a to od společnosti DEVA F-M, s.r.o., Frýdek-Místek [1] a od společnosti VOCHOC, s.r.o., Plzeň [2], jak je uvedeno v tab. 1. Pro testování byla využita vždy vrchní vrstva zásahového oděvu. Testované vzorky byly vybrány z důvodu častého využití u HZS ČR [3] a zároveň byly také využity při sérii testů ve flashover kontejneru ve Zbirohu v červnu 2012, říjnu 2013 a červnu 2014. Tab. 1 Složení vrchní vrstvy zásahových oděvů: Druh oděvu

Gramáž [g.m-2]

Firma

TIGER Plus

210

DEVA F-M, s. r. o.

53 % KERMEL, 39 % Lenzing FR, 6 % Technora, 2 % uhlíková vlákna, vazba RipStop

GoodPRO FR3 FireHorse

230

VOCHOC, s. r. o.

DIAMOND FORCE SOFIGUARD

Premium 20

245

DEVA F-M, s. r. o.

Složení vrchní vrstvy NOMEX DIAMOND Ultra - SOFIGUARD

Před měřeními byly vždy zaznamenávány vnější podmínky měření. Teplota v laboratoři se udržovala na hodnotě 26 ± 2 °C a vlhkost vzduchu se pohybovala v rozmezí 31,4 - 43,9 %. Vzorky byly odebírány z textilie o velikosti 140 x 52 mm, na které byla předem nanesena vrstva tuku. Velikost vzorku odpovídala průměru kruhovému kelímku, jak je patrné z obr. 1 a 2.

Keywords Firefighting suit, contamination of clothing, thermal analysis. Úvod Zásahové oděvy pro hasiče jsou dnes nepostradatelné při boji s požárem. Ochranný oděv musí splňovat přísné bezpečnostní požadavky dle příslušných ČSN a chránit hasiče v různých nejen obvyklých, ale také specifických případech. Vystavení vrchní vrstvy zásahového oděvu tepelné zátěži společně s jeho znečištěním nebo také zvýšenou koncentrací kyslíku a srovnání testovaných materiálů při vzrůstající teplotě je hlavní náplní tohoto článku. Změna hmotnosti a tepelné zabarvení rozkladných reakcí vrchní vrstvy zásahového oděvu při tepelném zatížení jsou vyhodnocovány pomocí termické analýzy. Příspěvek je součástí experimentálního výzkumu s názvem Zvýšení ochrany hasiče před tepelnou radiací roztříštěným vodním proudem. Výsledky vypovídají o vlastnostech jednotlivých materiálů zásahových oděvů vzhledem k jejich praktickému využití, a to zejména s ohledem na maximální dobu expozice vůči tepelnému zatížení. Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 1 a 2 Vzorek vrchní vrstvy zásahového oděvu Byly vybrány dva druhy znečištění, se kterými se hasiči běžně mohou setkat při zásahu, a které byly využity již v proběhlých měřeních pro stanovení kyslíkového čísla. Znečištění bylo provedeno běžně používaným celoročním motorovým olejem, který textilií prosákne a mazacím tukem A4 (plastické mazivo k mazání kluzných i valivých ložisek), který je tužší a zůstává na povrchu. Olej byl smíchán s hexanem, aby tkaninou lépe prosákl a pomocí rozprašovače nanesen na materiál. Hexan se po určité době odpařil. Vzorky byly válcovány přes filtrační papír a sušeny při 60 °C ve vodorovné poloze v sušárně až do konstantní hmotnosti vzorku. Mazací tuk byl nanášen pomocí špachtle (bez použití rozpouštědla). Hmotnosti nanášených tuků vycházely z již proběhlých měření [4] a jsou uvedeny v tab. 2. Snahou bylo, aby plošná hmotnost tuků pro jednotlivé textilie byla vždy stejná.

325


Výsledky měření

0,580

1,716

nanesený tuk [g] 0,565 0,648

čistý vzorek [g] 1,870

nanesený tuk [g]

TGA a DTA þistých vzorkĤ - 20 % O2

0,491 0,588

Změny hmotnosti a tepelného zabarvení rozkladných reakcí studovaného systému [5] při tepelném zatížení jsou vyhodnocovány pomocí termické analýzy. V průběhu tepelného zatížení vzorku dochází k vyvolání nebo změně intenzity procesu, které jsou doprovázeny změnou hmotností, spotřebováním nebo uvolňováním energie atd. Podle vlastností, jejichž změna je sledována jako funkce teploty se nazývá i příslušná analýza. V požární ochraně se využívá především termogravimetrická analýza TGA a diferenční termická analýza DTA. Při termogravimetrii (TGA) sledujeme změnu hmotnosti vzorku v závislosti na teplotě vzorku, na kterou je vzorek plynule zahříván. Výsledkem je termogravimetrická, křivka jako grafická závislost Δm = f(T). Pokud se složení vzorku nemění, hmotnost zůstává konstantní. Diferenční termická analýza měří teplotní rozdíly jako funkci teploty při zahřívání nebo ochlazování materiálu. Teplotní rozdíly se počítají a objevují se v důsledku probíhajících fyzikálních a chemických dějů. Závislost teplotních rozdílů na teplotě (času) je výsledná křivka DTA [6].

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

40 30 teplota [°C]

1,513

0,509

čistý vzorek [g]

20 10 0 -10 50 71 113 154 195 237 278 319 361 402 443 485 526 567 609 650 691 733 774 815 857 898 939 981 1000

a4

nanesený tuk [g]

Výsledky měření TGA a DTA pro zvolené tři druhy zásahových oděvů a jejich rozdílné průběhy v závislosti na jejich znečištění jsou znázorněny na obr. 4 až 6.

hmotnost [%]

olej

čistý vzorek [g]

DIAMOND FORCE

NOMEX DIAMOND ULTRA DIAMOND FORCE DTA KERMEL/ LENZING FR

teplota [°C]

KERMEL/ LENZING FR/ TECHNORA DTA NOMEX DIAMOND Ultra DTA DIAMOND FORCE

Obr. 4 TGA a DTA čistých vzorků při koncentraci kyslíku 21 %

TGA a DTA vzorkĤ s olejem - 20 % O2

hmotnost [%]

Nanášený tuk

NOMEX DIAMOND Ultra

KERMEL/ LENZING FR/ TECHNORA

35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 50

teplota [°C]

Tab. 2 Hmotnost vzorků s tuky

102 175 247 319 392 464 536 609 681 753 826 898 970 1000 teplota [°C] NOMEX DIAMOND ULTRA DIAMOND FORCE DTA KERMEL/LENZING

Postup měření

Po ukončení zkoušky byla naměřena data uložena v počítači, kde po potřebných úpravách v excelu byla dále zpracována. Takto provedená měření nám umožnila sledovat rozkladné procesy v průběhu zahřívání materiálu až do jeho celkové destrukce.

TGA a DTA vzorkĤ s mazivem A4 - 20 % O2 70

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

60 50 40 30 20 10

Teplota [°C]

Zkušební vzorek vrchní vrstvy zásahového oděvu byl nejprve vložen do platinového kelímku a poté umístěn do pece s atmosférou směsi kyslíku a dusíku. Ohřev je elektrický. Pro potřeby měření byly vzorky zkoušeny při normální koncentraci kyslíku a při zvýšených koncentracích kyslíku 30, 40, 50 a 60 %. Pomocí softwaru Stare Evaluation Software jsme nastavili počáteční teplotu na 50 °C a konečnou teplotu experimentu na 1000 °C. Rychlost vzestupu teploty byla 10 °C/min. Vyhodnocení zkoušky opět proběhlo v softwaru Stare Evaluation Software.

Obr. 5 TGA a DTA znečištěných vzorků olejem při koncentraci kyslíku 21 %

hmotnost [%]

Laboratorní měření probíhalo na přístroji Mettler Toledo TGA/ SDTA851 pro stanovení termogravimetrické analýzy (TGA) a diferenční termické analýzy (DTA). Přístroj je vyobrazen na obr. 3.

KERMEL/ LENZING FR/TECHNORA DTA NOMEX DIAMOND Ultra DTA DIAMOND FORCE

0 -10 -20 50

102 175 247 319 392 464 536 609 681 753 826 898 970 1000 teplota [°C] NOMEX DIAMOND Ultra DIAMOND FORCE DTA KERMEL/LENZING FR

KERMEL/LENZING FR/TECHNORA DTA NOMEX DIAMOND Ultra DTA DIAMOND FORCE

Obr. 6 TGA a DTA znečištěných vzorků mazivem A4 při koncentraci kyslíku 21 % Ze získaných výsledků je zřejmé, že čistý zásahový oděv vykazuje lepší vlastnosti než oděv znečištěný. Úbytek hmotnosti probíhá pomaleji a pozvolněji u čistých vzorků než u vzorků znečištěných. Dále byly vyhodnoceny výsledky měření při koncentracích 21, 30, 40, 50 a 60 % O2 pro všechny tři zásahové oděvy. Největší rozdíly vykazuje vzorek materiálu zásahového oděvu KERMEL/ LENZING FR/TECHNORA při 21 a 50 % O2 , jak ukazují grafy na obr. 7 a 8. Na obr. 9 je přehledně znázorněn vliv koncentrace O2 na průběh tepelného zatížení vzorku a jeho hmotnostní úbytek.

Obr. 3 Přístroj Mettler Toledo TGA/SDTA851


326


485 a 567 °C za 8,2 minut. Exopík je zobrazen na obr. 4 při teplotě 536 °C.

110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 50

V materiálu DIAMOND FORCE dochází do 474 °C k velmi pomalému termickému rozkladu, během kterého je úbytek hmotnosti 23 %. Od 474 do 598 °C dochází k termickému rozkladu doprovázenému 65 % snížením hmotnosti během 13 minut. Oxidace uhlíkatých zbytků je patrná až do 750 °C a exomaxima dosahuje při 526 °C.

30 25 20 15 10 5

teplota [°C]

hmotnost [%]

TGA a DTA vzorkĤ KERMEL/LENZING FR/ TECHNORA - 21 % O2

0 -5 102 175 247 319 392 464 536 609 681 753 826 898 970 1000-10 teplota [°C] OLEJ MAZIVO A4

ýISTÝ VZOREK

DTA ýISTÝ VZOREK

DTA OLEJ

DTA MAZIVO A4

Obr. 7 TGA a DTA vzorků KERMEL/LENZING FR/TECHNORA při koncentraci kyslíku 21 % O2

80

110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 -10 50

70 60 50 40 30 20

teplota [°C]

hmotnost [%]

TGA a DTA vzorkĤ KERMEL/LENZING FR/ TECHNORA- 50 %

10 0

102 175 247 319 392 464 536 609 681 753 826 898 970 1000-10 teplota [°C] ýISTÝ VZOREK OLEJ MAZIVO A4 DTA ýISTÝ VZOREK

DTA OLEJ

DTA MAZIVO A4

TGA NOMEX DIAMOND Ultra - þistý vzorek - pĜi daných koncentracích O2

110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

20 30 40 50

960

1000

908

857

805

753

702

650

598

547

495

443

392

340

288

237

185

82

133

60 50

Hmotnost [%]

Obr. 8 TGA a DTA vzorků KERMEL/LENZING FR/TECHNORA při koncentraci kyslíku 50 % O2

teplota[°C]

Obr. 9 TGA vzorků NOMEX DIAMOND Ultra při uvedených koncentracích kyslíku Diskuze Z naměřených výsledků vyplývá, že na úbytek hmotnosti a uvolňování tepla má především vliv jeho znečištění. Čistá tkanina vykazuje vždy lepší vlastnosti než tkanina znečištěná. Z výsledků TGA a DTA čistých vzorků na vzduchu, které jsou znázorněné v grafu na obr. 4, jsou patrné rozdíly mezi měřenými materiály. U vzorku NOMEX DIAMON Ultra dochází až do 400 °C k velmi pomalému 10 % hmotnostnímu úbytku. Od 400 do 578 °C však dochází k velmi rychlému úbytku hmotnosti až o 90 %. Při 516 °C má nejvyšší exomaximum. Oxidace posledních uhlíkatých zbytků je na DTA patrná cca mezi 550 až 570 °C. Z grafů na obr. 7 a 8 je patrné, že KERMEL/LENZING FR/ TECHNORA při termickém rozkladu má vždy dvě části s rychlým úbytkem hmotnosti. Neznečištěný vzorek KERMEL/LENZING FR/TECHNORA se do 237 °C velmi pomalu termicky rozkládá. Mezi teplotami 237 a 278 °C dochází k 21 % hmotnostnímu úbytku během 4 minut. K dalšímu 45 % úbytku hmotnosti dochází mezi


Obecně lze říci, že materiál NOMEX DIAMOND Ultra vykazoval menší úbytek hmotnosti než ostatní materiály zásahových oděvů až do určitého časového intervalu, to znamená, že má nejlepší tepelnou stabilitu. Na téměř „nulovou“ hmotnost se však dostane při nižší teplotě než ostatní materiály. Oxidace posledních uhlíkatých zbytků tohoto vzorku je cca mezi 550 až 570 °C. Ostatní materiály se k „nulové“ hmotnosti dostávají až při teplotě přibližně 750 °C. Výsledky TGA a DTA znečištěných vzorků na vzduchu jsou znázorněné v grafech na obr. 5 a 6. Počátky poklesů hmotnosti a jejich průběhy do teploty asi 250 °C souvisí s nanesenými tuky. Do 216 °C dochází u materiálu NOMEX DIAMON Ultra znečištěného olejem nebo mazivem k 9 % úbytku hmotnosti. U materiálu znečištěného mazivem pak ztrácí 34 % své hmotnosti až do 485 °C. Od této teploty následuje rychlý rozklad tohoto vzorku s úbytkem hmotnosti 53 % za 4 minuty. Exopík u tohoto materiálu s mazivem je patrný při 505 °C. U vzorku NOMEX DIAMON Ultra s olejem je termický rozklad rychlejší než u toho s mazivem, kdy po 400 °C ztrácí 76 % své hmotnosti. Exomaximum je vyobrazeno na obr. 5 u křivky NOMEX DIAMON Ultra při teplotě 526 °C. Zde má také tento materiál nejvyšší exomaximum. Z DTA je patrné, že k oxidaci posledních uhlíkatých zbytků nastává mezi 670 až 770 °C. V materiálu KERMEL/LENZING FR/TECHNORA znečištěným olejem dochází do 195 °C k velmi pomalému 5 % úbytku hmotnosti. Mezi teplotami 195 a 288 °C dochází k 36 % hmotnostního úbytku během 9 minut. K dalšímu 33 % úbytku hmotnosti dochází mezi 485 a 557 °C za 8 minut. Při 526 °C má nejvyšší exomaximum. Oxidace posledních uhlíkatých zbytků materiálu KERMEL/LENZING FR/TECHNORA nastává cca mezi 730 až 770 °C. U vzorku s mazivem dochází k nejvýraznějšímu hmotnostnímu úbytku mezi teplotami 505 až 598 °C, a to 50 % za 9 minut. Nejvyšší exomaximum dosahuje při teplotě 536 °C. Znečištění DIAMOND FORCE olejem nebo mazivem má za následek rychlejší termický rozklad než u materiálu čistého. Výsledná hodnota hmotnosti téhož čistého materiálu při 247 °C je 96 %, u znečištěného vzorku DIAMOND FORCE olejem 88 % a mazivem 87 %. Rozdíl mezi hmotnostními úbytky těchto vzorků při této teplotě je tedy podstatný. Exopíky nastávají při shodné teplotě 536 °C. Dle DTA na obr. 5 a 6 dochází k oxidaci posledních uhlíkatých zbytků u obou v tomto odstavci zmíněných vzorků mezi cca 700 a 760 °C. Podle očekávání zvýšená koncentrace kyslíku znamená rychlejší pokles hmotnosti vzorku zásahových oděvů v čase. Při 60 % koncentraci kyslíku končí proces termického rozkladu vzorku NOMEX DIMAOND Ultra při 458 °C. Zatímco u normální 21 % koncentraci O2 končí tento proces až při teplotě 578 °C. Vliv koncentrace O2 je znázorněn na obr. 9. Jelikož při měřeních ve Zbirohu v červnu 2014 bylo využito dalších zásahových oděvů, které se v tomto článku neobjevují, bude v budoucnu vhodné provést další měření. Závěr Výsledky měření metodou termické analýzy přináší užitečné informace o materiálu zásahového oděvu. Při zahřívání materiálu jsme sledovali rozkladné procesy. Výsledky měření poukazují na skutečnost, že při znečištění zásahového oděvu olejem nebo mazacím tukem dochází k rychlejšímu úbytku hmotnosti než

327


u čistých vzorků. Obecně lze říci, že čím vyšší koncentrace O2, tím rychlejší úbytek hmotnosti za daný časový interval a větší exotermický efekt.


DEVA F-M s.r.o. Sortiment. [online]. 2010 [cit. 2013-05-10]. Dostupný z WWW: .

Z naměřených výsledků vyplývá, že nejlepší tepelnou stabilitu má čistý NOMEX DIAMOND Ultra, protože vykazoval menší úbytek hmotnosti než ostatní materiály zásahových oděvů až do určitého časového intervalu. Naopak u materiálu KERMEL/ LENZING FR/TECHNORA dochází k výrazně rychlejšímu rozkladu než u ostatních vzorků. Při 275 °C nastává 25 % úbytek hmotnosti materiálu. Při znečištění olejem a normální koncentraci kyslíku však dochází k výraznému snížení hmotnosti již do 300 °C, a to téměř na polovinu původní hmotnosti vzorku vrchní vrstvy zásahového oděvu.

[2]

VOCHOC s.r.o. Produkty. [online]. 2011 [cit. 2013-05-10]. Dostupný z WWW: .

[3]

Prokeš, O.: Rozbor tepelné zátěže zásahového oděvu pro hasiče při výcviku. Diplomová práce. Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2012. 63 s. Vedoucí práce Ing. Ladislav Jánošík.

[4]

Strakošová, E.; Dudáček, A.; Filipi, B.: Vliv znečištění zásahového oděvu na vybrané parametry ve vztahu k použití při zásahu. In Požární ochrana 2013. Sborník příspěvků z mezinárodní konference, Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2013. ISSN 1803-1803, ISBN 978-80-7385-127-9.

[5]

Kloužková, A.; Zemennová, P.; Kloužek, J.; Pabst, W.: Termická analýza, VŠCHT Praha, 2012.

[6]

Herecová, L.: Chemicko-analytické metody v bezpečnostním inženýrství a požární ochraně. Edice SPBI SPEKTRUM 81. 1. vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2012, 134 s. ISBN 978-80-7385-119-4.

Vzhledem k znečištění materiálu se jeví jako horší mazivo A4. Pokles hmotnosti začíná jak je patrné z obr. 8 u KERMEL/ LENZING FR/TECHNORA při 50 % koncentraci O2 již při 175 °C, zatímco u znečištění olejem až při 247 °C. V současnosti je připravován článek, který bude věnován materiálům zásahových oděvů, které byly testovány dle normových požadavků na ochranné oděvy metodou hodnocení materiálů vystavených sálavému teplu i metodou stanovení prostupu tepla při vystavení účinků plamene.


328


Ekonomika protipožárních opatření na kulturních památkách Economy of Fire Protection Measures on Heritage Sites Ing. Petr Svoboda Eva Polatová Národní památkový ústav, generální ředitelství Valdštejnské nám. 162/3, 118 01 Praha 1 [email protected], [email protected] Abstrakt Příspěvek shrnuje výsledky provedené analýzy rizika poškození památkových objektů požárem, které bylo od roku 2010 podrobeno 91 památkových objektů ve správě Národního památkového ústavu. Příspěvek identifikuje největší problémy v zajištění památek před požárem a dále se zabývá ekonomickými aspekty protipožárních opatření, zejména budování, provozu a údržbě systémů elektrické požární signalizace. Klíčová slova Protipožární opatření, ekonomika, památky. Abstract This paper summarizes the results of finished heritage sites fire damage risk analysis. 91 of heritage objects in the care of the National heritage institute (CZ) was submitted to the analysis since 2010. This paper identifies significant issues in securing of heritage sites from fire. After that is concerned with economy aspect of fire protection measures, particularly of construction, operation and service of the fire detection and fire alarm systems. Keywords Fire protection measures, economy, heritage sites. V České republice byla v letech 2010 - 2011 prováděna rozsáhlá analýza rizika poškození památkového objektu požárem na vzorku památek spravovaných Národním památkovým ústavem (NPÚ) pod vedením prof. Ing. Jiřího Zelingera, DrSc.1 Na postupné ověřování stavu požárního zabezpečení na všech objektech ve správně NPÚ měla v následujících letech navázat tvorba Metodiky požární ochrany památkových objektů, obsahující základní zásady jejich požární ochrany zejména s ohledem na jejich specifické stavební prvky a historické interiéry (např. řešení požární bezpečnosti staveb, montáž požárně bezpečnostních zařízení, instalace stabilních hasicích zařízení) a následné vytvoření základu národní databáze památek a jejich požárního rizika. Na projektu od počátku spolupracoval Hasičský záchranný sbor České republiky (HZS) a další složky integrovaného záchranného systému. Plány však zmařilo náhlé úmrtí prof. Zelingera v červnu 2011. Nový projekt nazvaný „Metodika a databáze požární ochrany památkových objektů“2 na původní záměr navázal, 1

2

Přístup k hodnocení rizika vzniku požáru vycházel z projektu výzkumu a vývoje Ministerstva kultury „Technologie ochrany kulturního dědictví před požáry“. Hlavním výstupem tohoto projektu byl systém hodnocení požárních rizik poškození muzeí požárem, který se stal součástí nejprve metodického listu a později i certifikované metodiky. Metodický materiál byl sice vytvořen pro muzea, zejména pro analýzu rizika požáru jejich sbírkového fondu, ale řada zde uvedených postupů byly aplikovatelná i na památkových objektech přístupných veřejnosti. Analýza byla provedena na 30 hradech a zámcích. Projekt VG20132015116 „Metodika a databáze požární ochrany památkových objektů“ byl podpořen z programu Bezpečnostního výzkumu MV ČR.


v řadě ohledů jej však překračuje a rozšiřuje. Východiskem je multidisciplinární přístup k ochraně památek před požárem, ve které hrají roli přístupy pracovníků integrovaného záchranného systému (experti na bezpečnost a prevenci), přístupy pracovníků památkové péče (architekti, stavební inženýři, historici umění) i přístupy provozovatelů památek a v neposlední řadě ekonomické přístupy (udržitelnost kulturního dědictví). Zpracování metodiky minimálního standardu požární ochrany památkových objektů bude významným vodítkem pro stanovení preventivních opatření pro vlastníky nebo správce památkových objektů. Metodika bude aplikovatelná pro ochranu sbírkových fondů (expozice a instalace uvnitř památkově chráněných objektů), archivních fondů (archivy v památkově chráněných objektech) a historických knižních fondů (knihovny v památkových objektech). Pozornost i investiční prostředky je třeba upřít zejména tam, kde je jich nejvíce zapotřebí, a kde je požární riziko nejvyšší. Metodika umožní zpracování optimálních postupů pro analýzu rizika vzniku požáru, přípravu souboru opatření ke zvýšení požární ochrany památek a jejich implementaci za předpokladu rozumných investičních i provozních nákladů [5]. Analýza rizika poškození požárem V červnu 2014 byla dokončena první část projektu - analýza rizika poškození památkového objektu požárem na celkem 91 památkových objektech. Součástí vzorku jsou hrady, zámky, kláštery, kostely, muzea v přírodě (lidová architektura) i jedna technická památka (důl Michal v Ostravě). Vzhledem k dlouhé době provádění analýzy (první objekty byly zkoumány v roce 2010) bylo nutné u některých památek, kde došlo k významným investicím do protipožárních opatření, analýzu revidovat. Samotná analýza byla prováděna vyplněním dotazníku zpracovaného prof. Zelingerem [7 - pro účely památkových objektů upraveno]. Podkladem byla prohlídka na místě za účasti správce objektu (kastelána), hasičů z krajského HZS z odboru prevence a požární bezpečnosti staveb, hasičů z místního územního odboru a zástupce místní stanice HZS. Dotazník je rozdělen do dvou částí. Část A hodnotí požární nebezpečí vzhledem ke konstrukci stavby, jejímu umístění, vybavení a způsobu užívání. Část B pak boduje opatření k požární ochraně objektu - nejde jen o technické prostředky, ale také o organizační opatření, správu budovy atp. Body získané v části B se pak odečtou od bodů získaných v části A. Výsledek pak určuje míru rizika požáru (vyšší hodnota udává vyšší míru rizika). Výsledky analýzy rizika poškození památkového objektu požárem 13,33 % 28,89 %

57,78 %

nízké riziko

stĜední riziko

vysoké riziko

Graf 1

329


Výsledky analýzy rizika poškození památkového objektu požárem Provedenou analýzou bylo zjištěno, že hodnocení pouze 13 % památek odpovídá nízkému riziku požáru (méně než 30 bodů), většina - přesně 58 % - odpovídá běžnému riziku a celých 29 % se pohybuje v oblasti vysokého rizika požáru (nad 80 bodů). Ve výsledcích jsou již zahrnuta nápravná opatření, která se uskutečnila v bezprostřední návaznosti na první hodnocení objektu. Byly tak opraveny havarijní elektroinstalace, v některých případech byly doplněny systémy požární signalizace a v některých případech byla provedena významná opatření k dostupnosti zdrojů požární vody. Přesto je číslo velmi vysoké a na tyto památky a jejich zabezpečení bude třeba se v následujících letech zaměřit. Dalším zjištěním bylo, že jen 54 % zkoumaných objektů je vybaveno systémem EPS. Zpravidla jsou systémem zajištěny jen vybrané prostory, přičemž selekce se neřídí žádnou koncepcí a mezi objekty tak panují velké disproporce. Na části objektů jsou zajištěny provozní prostory, kde je nejvyšší riziko vzniku požáru, jinde zase prostory s největší koncentrací historického mobiliáře (expozice, depozitáře). Bohužel není výjimkou, že jsou zajištěny i prostory, kde je pravděpodobnost vzniku a rozvoje požáru téměř nulová (např. sklepní prostory bez hořlavých materiálů), a kde vlivem prostředí naopak hrozí nespolehlivost systému, falešné poplachy a s nimi spojené větší provozní náklady. Hlavním hlediskem pro výběr prostor zabezpečených EPS je však záležitost ryze formální legislativa [8] nařizuje instalaci EPS tam, kde je v kulturní památce prováděna rekonstrukce. Koncepce není zřejmá ani u typologie systémů EPS. Na památkách tak bývají kombinovány různé technologie od běžných opticko-kouřových hlásičů přes lineární hlásiče kouře, nasávací kouřové systémy až po hlásiče plamene či video-detekční systémy. Bohužel se zde jeví, že hlavním kritériem pro volbu nebyla ani technická vhodnost technologie či ohledy na provozní náklady, ale spíše snaha o kompromis mezi hledisky projektanta, HZS a památkového dozoru. Specifickou otázkou je stáři použitých technologií a zařízení. Analýza nedokázala dát odpověď na průměrné stáří systémů, neboť ty se budují a obnovují vzhledem k dostupným zdrojům po malých částech. Odhadem lze průměrné stáří systémů EPS stanovit na 9 let, což představuje hranici jejich životnosti či ekonomicky udržitelného provozu. SHZ se na objektech ve správě NPÚ nenacházejí až na ojedinělé výjimky několika prostor spisoven či centrálních depozitářů. Příčinou jsou nejen vysoké pořizovací a provozní náklady, ale také potřeba významných a často navenek viditelných zásahů do konstrukcí památky (vedení potrubí s hasicím médiem). Nejsou to však pouze elektronikou řízené detekční a hasicí systémy, co má vliv na riziko vzniku a šíření požáru. Analýza zjistila, že nejvýznamnějšími aspekty při eliminaci rizika jsou spíše umístění provozního zázemí, dostupnost požární vody a dostupnost pro požární techniku. Nejhoršího bodového hodnocení v rámci analýzy zpravidla dosahují památky, kde je zázemí správy objektu (provozní prostory, služební byty, údržbářské dílny) umístěno přímo v obtížně hasitelném jádru hradu nebo zámku. Pokud jsou takové prostory přímo pod prohlídkovou trasou či depozitářem, představují skutečné riziko. Naopak památky, kde se toto zázemí podařilo umístit do přístupnějších (např. původně hospodářských) objektů v rámci areálu, vykazují celkovou míru rizika významně nižší. Vzhledem k častému umístění bývalých venkovských šlechtických sídel mimo zastavěné oblasti nebo na samém okraji obcí, je problémem také doprava požární vody a dostupnost pro požární techniku. Stav, kdy je třeba vodu zajišťovat kyvadlovou dopravou z místa vzdáleného několik kilometrů v kombinaci s úzkými branami, jejichž vinou se hasičská technika nedostane do areálu či jádra památky, představuje skutečně komplikované Ostrava 3. - 4. září 2014

možnosti zásahu. Řešením, které už je na některých památkách použito, je malá nádrž, jejíž kapacita postačí k prvotnímu zásahu. Do ní je možné dále čerpat vodu a je napojená na nezavodněné požární potrubí tzv. „suchovod“, do nějž je v případě potřeby možné čerpat vodu za pomocí dieselového agregátu. Ekonomika protipožárních opatření Rutinním řešením zabezpečování stavebních objektů před požárem jsou dnes systémy EPS či SHZ. Ty naposledy jmenované se na památkách vyskytují minimálně, a to z důvodů popsaných výše. Zbývají tedy systémy EPS. V případě, že je systém budován v rámci plánované obnovy památky, vychází požadavek na něj z legislativy, a jako zdroj financování nejčastěji slouží: - dotace poskytované Ministerstvem kultury (Program záchrany architektonického dědictví, Program reprodukce majetku státních kulturních zařízení), - strukturální fondy EU, - finanční mechanismy EHP/Norska. EPS se pak buduje komplexně pro obnovovanou část památky, ovšem většinou bez ohledu na systémy provozované či plánované v ostatních částech. Pokud na památce není plánována stavební obnova, bývá systém financován z programu ISO3. Prostředky v tomto programu se však každoročně krátí, a jeden systém bývá často budován v období několika let. Takovýto systém je pak budován z vlastní vůle investora, který při jeho návrhu velmi zvažuje jak míru investičních, tak následně provozních nákladů. Z prostředků programu ISO je možné systémy EPS nejen budovat, ale také modernizovat. V zásadě jde o jediný zdroj pro modernizaci zabezpečovacích systémů pro památky a muzea. Zatímco ostatní organizace běžně odpisy investičního majetku (kam EPS patří) naplňují fond reprodukce majetku, který je následně zdrojem pro modernizaci, státní či krajské organizace si toto většinou nemohou dovolit. Odpisy jsou buď přímo odváděny zřizovateli, nebo je organizace alespoň nucena zapojovat fond reprodukce do běžného rozpočtu ke krytí provozních výdajů. Zatímco prostředky na budování nových systémů jsou tedy s řadou omezení dostupné, prostředky na modernizaci už nikoliv, což nutí památky a muzea k provozu starých a provozně nákladných systémů. Zdroje na provozní náklady mimo vlastní provozní rozpočet organizací prakticky neexistují. Provozní náklady na systémy EPS vyplývají z platné legislativy [8, 9] a tvoří je zejména: - 1x měsíčně kontrola provozuschopnosti ústředny EPS, - 1x za půl roku kontrola provozuschopnosti samočinných hlásičů požáru a zařízení, které EPS ovládá, - 1x ročně zkouška činnosti EPS, - měsíční (kvartální) platby napojení na PCO HZS, - servis (poškození vinou přepětí, provoz zastaralých systémů). Budeme-li uvažovat, že kontrolu provozuschopnosti ústředny EPS je schopen provozovatel vykonávat sám, pohybuje se výše ročních nákladů dle počtu instalovaných hlásičů a typu systému mezi 110 a 300 tis. Kč4. V případě správce přibližně stovky památkových objektů, jako je Národní památkový ústav, by při plné vybavenosti činily roční provozní náklady systémů EPS částku okolo 20 mil. Kč. To je jen o málo méně, než kolik ze svého rozpočtu ústav vydává na veškerou údržbu. Variantu napojení EPS na 24hodinovou ostrahu je možné realizovat velmi omezeně, většina památek nahrazuje trvalou ostrahu systémem pohotovostí. Ten je poměrně efektivní, neboť na 3 4

Integrovaný systém ochrany - program Ministerstva kultury. Náklady za periodické revize se pohybují v rozsahu 90 - 150 tis. Kč, připojení na PCO HZS dle kraje cca 60 tis. Kč, servis cca 20 - 60 tis. Kč. 330


většině památek jsou služební byty a zaměstnanci jsou tak schopni reagovat na poplach v řádu minut. Nemá však oporu v legislativě a tak může sloužit jen jako interní nástroj provozovatele. Úspory v provozních nákladech je možné dosahovat následujícími způsoby:

(v klidovém režimu jde o nezavodněný suchovod) pomocí dvou čerpadel hnaných v případě požáru automaticky spouštěným dieselovým agregátem. Ten je zároveň zálohou elektrické energie pro samotný hrad a zámek.

- kvalitní přípravou zadání pro projektanta EPS s pečlivým vytipováním zajišťovaných prostor - k tomu lze využít konzultací s pracovníky HZS5, - vyškolením vlastních zaměstnanců k provádění půlročních kontrol provozuschopnosti požárních hlásičů, - je-li systém budován dobrovolně (tj. není důsledkem povinností uložených legislativou/požárně bezpečnostním řešením stavby), pak jej neoznačovat za EPS, ale například jako lokální či pomocnou detekci požáru. V takovém případě postačí pro bezproblémový provoz roční kontrola funkčnosti spojená s revizí, poplach může být vyhlašován lokálně sirénou a za pomoci GSM hlásiče zaměstnancům, vykonávajícím pohotovost. Do budoucna se pro organizace typu NPÚ (spravujících desítky památek) jeví jako optimální zřízení centrálního dohledového pracoviště. To má dnes NPÚ navrženo tak, že bude vybaveno 24hodinovým dohledem o nejméně dvou pracovnících. Pracoviště bude získávat on-line informace od jednotlivých ústředen s tím, že přenosový kanál stejně jako zařízení pro příjem budou plně zálohovány6. Toto pracoviště může mimo EPS monitorovat také systémy EZS, CCTV či řízení mikroklimatu. V kombinaci se systémem pohotovostí v jednotlivých budovách půjde o velmi účinný systém, bohužel prozatím rovněž opomíjený legislativou. Bylo by však chybou soustředit se pouze na systémy EPS. Sebelepší signalizace nezabrání požáru v případě místa nedostupného pro hasičskou techniku a s nedostatkem zdrojů požární vody. Následuje několik případových studií (realizovaných nebo připravovaných), kde se podařilo alespoň částečně vyřešit některé kritické nedostatky.

(foto Radim Vrla) Buchlov - síť hydrantů napojená na soubor vrtů Téměř totožný problém jako na Bečově byl řešen na hradě Buchlov u Uherského Hradiště. V tomto případě ale nebyla v blízkosti žádná vodoteč, nezbylo tedy než přikročit k vrtaným studním. Zásobník o objemu 35 m3 se nachází na pevném stanovišti pod hradem a může být napájen až ze čtyř vrtů, které jsou ovládány z řídícího počítače. Také zde je možnost doplňování zásobníku přímo z požárních cisteren. Nechybí dvojice hydrantů, žádný z nich bohužel není umístěn ve středověkém jádru hradu. Systém obsahuje chlorovací stanici, takže nejde výhradně o zdroj požární vody, ale též o zdroj pitné vody pro účely hradu. Generátor pro případ výpadku el. proudu dosud nebyl instalován.

(foto Eva Polatová) Bečov nad Teplou - zbudování přečerpávací nádrže Hrad Bečov nad Teplou je nedostupný pro hasičskou techniku a neexistoval tu ani dostatečný zdroj hasicí vody. Řešení se našlo v rámci obnovy budovy zahradního domku (původní se dochoval jen v půdorysu), kde byla vybudována přečerpávací nádrž o objemu 38 m3 beroucí vodu z blízké říčky Teplé. Vodu lze kromě čerpání z řeky doplňovat rovněž z požárních cisteren, které tak nemusejí (technicky ani nemohou) vjíždět do jádra areálu. Z nádrže je instalován rozvod požární vody do tří podzemních hydrantů 5 6

Dohoda o spolupráci mezi NPÚ a HZS byla uzavřena v roce 2010. Komunikační kanály: veřejný internet + GSM/GPRS, 2× server s technologií s vysokou dostupností, 2× pracoviště operátora, záloha el. energie pomocí UPS + generátor.


(foto Petr Svoboda) Karlštejn - signalizace v Kapli sv. Kříže Kaple sv. Kříže na Karlštejně patří k nejcennějším památkově chráněným prostorům v ČR. V této části hradu se velmi obtížně hledalo řešení pro umístění požárních hlásičů. Z estetických důvodů (klenby jsou pokryty zlacenými hvězdami z benátského skla) nebylo kam umístit opticko-kouřová čidla a dlouhé prověřování nenalezlo vhodné umístění ani pro lineární detektor - ten byl navíc nevhodný 331


i technicky vzhledem k pozdní reakci v umístění pod vysokými klenbami. Nasávací kouřové hlásiče zase bylo nutné vyloučit kvůli neproveditelným dlouhým šikmým vrtům v kamenných klenbách. Řešení se nakonec našlo ve videodetekčním systému. Osazeny byly dvě kamery vykrývající téměř 99 % prostoru kaple. Systém umí detekovat kouř a poté i plamen.

Koryto nad a pod objektem je nutné opevnit kamennou dlažbou nebo kamennou rovnaninou. Při manipulaci s tabulovým uzávěrem při zásahu složek HZS se předpokládá postupné zahrazování koryta toku s kontinuálním čerpáním vody ze zdrže. Zahrazení toku bude mít dočasný charakter po dobu trvání zásahu [6]. Závěrem lze konstatovat, že ke snížení rizika poškození památek požárem na přijatelnou úroveň je ještě dlouhá cesta. Neobejde se bez pečlivě zvažovaných a dobře naplánovaných investic ani navýšení provozních nákladů. K jejich eliminaci by pomohla větší osvěta mezi správci kulturních památek, ale také drobné úpravy v legislativě. Použitá literatura

(foto M. Plecháčková)

[1]

Jensen, G.: Research Report. Minimum Invasive Fire Detection for Protection of Heritage. Riksantikvaren, Oslo, 2006.

[2]

Jirásek, P.: Příručka k požární ochraně kulturních institucí. ICOM, Moravské zemské muzeum, Brno, 1999.

[3]

Maxwell, I. a kol.: Built Heritage - Fire Loss to Historic Buildings. Historic Scotland, 2007.

[4]

Polatová, E.: Požární ochrana památkových objektů v péči Národního památkového ústavu. In X. medzinárodná konferencia FIRECO 2013 Ochrana před požiarmi. Zborník prednášok. s. 425-430. Trenčín, 2013.

[5]

Svoboda, P.: Multidisciplinární přístup k ochraně památek před požárem. In: X. medzinárodná konferencia FIRECO 2013 Ochrana před požiarmi. Zborník prednášok. s. 441-444. Trenčín, 2013.

[6]

Urbánek, K.: Studie přehrazení Chrudimky u Veselého Kopce. Slatiňany, 2013.

[7]

Zelinger, J.: Technologie ochrany kulturního dědictví před požáry. Technické muzeum v Brně, 2010.

[8]

Vyhláška č. 246/2001 Sb. O stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci).

[9]

ČSN 34 2710. Elektrická požární signalizace - Projektování, montáž, užívání, provoz, kontrola, servis a údržba. Praha, ČNI, 2011.

Veselý Kopec - př ehrazení Dlouhého potoka Rozsáhlé muzeum v přírodě je ohroženo požárem ze sousedství a vzhledem k rozlehlosti neoploceného areálu také žhářstvím. K šíření požáru by došlo velmi rychle, a to navzdory instalované lokální detekci požáru. Místo je přístupné pro techniku HZS, vodu je však třeba dopravovat kyvadlově. Z tohoto důvodu vznikla studie k zajištění odběrného místa pro zásah HZS v dolní části areálu muzea v přírodě. Studie vyhodnotila nejvhodnější profil u místa odpočinku u vodního mlýna. Nachází se po proudu nedaleko soutoku dvou ramen, která zde vytváří malý ostrov, mezi dvěma oblouky. Šířka koryta toku je cca 3,0 m a hloubka 1,0 m. Studie navrhuje vytvořit objekt s jedním tabulovým uzávěrem v ocelovém rámu, osazeném do vodících ocelových profilů zavěšené na dvě cévové tyče s ručním ovládáním. Pro lepší přístupnost je nezbytné doplnit objekt manipulační lávkou, popř. zastřešit, tak aby korespondoval s okolím.


[10] ČSN 73 0875. Stanovení podmínek pro navrhování elektrické požární signalizace v rámci požárně bezpečnostních řešení. Praha, ČNI, 2011.

332


Výběr metod vhodných k posuzování spolehlivosti lidského činitele Selection of Suitable Methods for Human Reliability Assessment Ing. Martina Syručková VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice [email protected]

smyslových orgánů-receptorů. Obr. 1 stručně popisuje proces přijímání informací (počitků, které se krokovou analýzou v mozku spojí ve vjemy).

Abstrakt Ve většině odborných studií lze dohledat informaci o tom, že se člověk podílel více než 80 % na vzniku nežádoucích událostí. Tyto události mohou vést k drobným provozním závadám, ale také vyústit v závažnou havárii. Spolehlivost lidského činitele představuje složitý systém, zahrnující řadu vědních oborů. Její výjimečnost a složitost je dána tím, že každý člověk je individuální entitou. Proto je velmi těžké stanovit metodu, která by dokázala nejen zobecnit postup jakým způsobem hodnocení provádět, jak vyjádřit proměnné v čase nebo zohlednit faktory, které mohou rozhodování jedince ovlivnit, ale zároveň byla schopná tyto hodnoty kvantifikovat. Článek přináší ucelený pohled na problematiku hodnocení spolehlivosti lidského činitele, jeho začlenění do systému managementu rizik a přehled metod, které je možné k posuzování spolehlivosti využít. Klíčová slova Informace, vnímání, lidský činitel, lidské chybování, metody posuzování, management rizik. Abstract

Obr. 1 Příjem nové informace a systém jejího předávání Informace Neexistuje jednoznačná definice tohoto pojmu. Jedná se o proces vnímání a poznávání vlastností a uspořádání objektů kolem nás, neboli údaj o reálném prostředí, jeho stavu a procesech v něm probíhajících. Jde o schopnost organizovat anebo v organizovaném stavu setrvat. [3] Existují různé přístupy k pojmu informace, např. podle M. Bucklanda je možné informace dělit na: • Informaci jako proces - proces sdělování zpráv (systém předávání zprávy pomocí signálů, tyto signály jsou jiným systémem zpracovány a v jejich důsledku se mění stav těchto systémů); • Informace jako znalost - jedná se o objekt informace jako procesu např. názory, znalosti, pro jejichž vyjádření musí být informace interpretována fyzickou formou; • Informace jako věc - v tomto případě se jedná o fixovanou informaci, která je uložena a zobrazována prostřednictvím nějakého média (kniha, film, webová stránka);

In most scientific studies can be traced information about that person participated in more than 80 % of adverse events. These events can lead to minor operating faults, but issue in serious accident too.

• Data processing - hmatatelný proces, zpracování informací.

Reliability of human factors is a complex system involving a number of research areas. Its uniqueness and complexity is given by the fact, that each person is an individual entity. Therefore, it is very difficult to define a method, which is able not only to generalize the procedure how to carry out evaluations to express, be variable in time, or consideration of factors that can affect an individual's decision, but will be unable to quantify these values.

• Technická informace - je spojená s kódováním a přenosem signálu. Jedná se o informace viděné z vnějšku, bez ohledu na jejich význam. Pokud si odmyslíme význam informace, zbude nám forma, kterou je lze popsat jako posloupnost daných stavů. Tato informace je kvantifikovatelná.

The article presents a comprehensive view on the evaluation of the reliability of the human factor, its incorporation into the risk management system and an overview of methods that can be used to assess the reliability of. Keywords Information, perception, human factor, human error, methods of assessment, risk management. Kognitivní psychologie Problematika spolehlivosti lidského činitele představuje komplexní systém, ve kterém klíčovou úlohu sehrává oblast kognitivní psychologie.

Dle Floridia je možné informace rozdělit následujícím způsobem [3]:

• Sémantická informace - data v síti kontextu nabývají význam. Z hlediska významu informace rozlišujeme její dva typy: - instrukční - tato informace nese kromě svého obsahu i performativní kontext Nemůže být lživá/pravdivá, - faktická - nese pouze nějaký fakt. Dát někomu informace, informovat někoho, znát nějaké informace - to se vždy týká jen sémantické, faktické informace. Ta může být pravdivá nebo nepravdivá. Pravdivá informace je údaj o reálném prostředí, o jeho stavu a procesech v něm probíhajících, zatímco nepravdivá informace je buď záměrnou dezinformací nebo "misinformací. Informace by měla být: pravdivá, srozumitelná, včasná, relevantní a etická (etičnost není podmíněna, ale je žádoucí). Je nutné uvědomit si také fakt, že hodnota informace je v čase proměnná. Počitky

Kognitivní psychologie se zabývá vytvářením vnitřních obsahů (modelů) vnějšího světa, které podmiňují chování a jednání člověka, ale také jeho rozhodování a prožívání [6]. Tato oblast psychologie se orientuje na význam poznávání, myšlení, mentální schopnosti a dovednosti, včetně zkoumání intelektu jedince.

Čití tvoří základní poznávací proces, kterým je vnímána a předávána informace o okolním světě. Výsledkem je počitek, který tvoří odraz jedné vlastnosti daného předmětu (výsledek funkce jednoho analyzátoru - např. zrak, sluch, hmat).

Naše mysl neustále vyhodnocuje podněty, které přichází z vnitřního i vnějšího prostředí. Tyto podněty můžeme nazývat informacemi a jejich přijímání se uskutečňuje prostřednictvím

Druhy počitků: zrakové, sluchové, čichové, chuťové, tepelné, tlakové, polohy a rovnováhy, pohybu, bolesti, kožní - hmatové, viscerální - orgánové počitky.


333


Intenzita počitku se dá měnit - stálým působením podnětů se čivost zmenšuje (např. intenzita vůně), nebo stálým cvičením. Vnímání Zachycuje to, co v daný okamžik působí na smysly, informuje o vnějším světě i vnitřním. Tvoří subjektivní obraz objektivní reality v našem vědomí prostřednictvím receptorů (předměty a jevy jsou odráženy jako celek). Umožňuje základní orientaci v prostředí. Výstupem tohoto procesu jsou počitky a vjemy (výsledek většího množství počitků). [6] Vjem - výsledek psychického procesu vnímání spojený s prožitkem a uchovaný v paměti a zkušenostech člověka. Zkušenost přispívá k přiměřenému a přesnému vnímání. Nejedná se tedy jen o obraz určitého předmětu/informace, ale také o jejich poznání. Stopy, které vjemy zanechají v naší paměti si můžeme vybavit po určité době i bez přítomnosti původních podnětů/informací. Kvalita poznávacích procesů závisí především na stavbě a funkci nervové soustavy. Přiměřenost a efektivnost na řadě dalších činitelů: věku, stav organismu, stav CNS a smyslových orgánů. Pozornost Lze definovat jako zaměřenost a soustředěnost duševní činnosti na určitý objekt nebo děj. Závisí na prostředí a vnímajícím subjektu a je předpokladem pro zpracování informace/podnětu v oblasti vědomí. Jevy, které upoutají pozornost, se ukládají do paměti, ostatní jsou zapomenuty. [4] Pozornost můžeme dělit na záměrnou (cílené vnímání podnětu/ informace) a bezděčnou, někdy se objevuje také pozornost protivolní - vnímající subjekt nedokáže potlačit vnímání podnětu. Tanacita - je schopnost subjektu nenechat se rozptýlit a soustředit se pouze na určitý podnět/informaci (uplatňuje se např. při učení). Na rozdíl od tanacity je vigilita schopnost pohotově měnit zacílení pozornosti (vlastnost důležitá např. při řízení dopravního prostředku). Mezi poruchy pozornosti řadíme: roztržitost, rozptýlenost, ADHD - hyperaktivita, která se projevuje např. sklonem k impulzivnímu jednání, ADD - neschopnost přiměřené koncentrace na určitý podnět/informaci po dostatečně dlouhou dobu. Paměť Je psychický proces, který odráží minulé prožívání a chování ve vědomí člověka. Utváří individuální zkušenosti jedince. Dodnes není podstata paměti vysvětlena komplexně, existují pouze teorie, které jsou schopné určité jevy v paměti objasnit. Fyziologická teorie - podle ní je paměť výsledkem plastičností nervové soustavy, po vzruchu se v mozkových buňkách a nervových synapsích utváří určité stopy - vytváří se dočasné spoje, čímž dochází k fyziologickým změnám v nervových buňkách. Zapomínání je poté důsledkem postupného rozpadu těchto spojů. Chemická teorie - paměť vzniká v důsledku specifických chemických změn v mozkových buňkách, které jsou vyvolány působením podnětů/informací. Paměť lze rozdělit na fáze [4]: • zapamatování - vytvoření dočasných stop a spojů v mozkové kůře - reakce na podněty; • pamatování - čas, který uplyne od zapamatování do vybavení (v této fázi se vyskytuje proces zapomínání), informace/subjekty setrvávají v naší psychice, aniž by existovaly v našem vědomí; • vybavování - aktivizace minulé zkušenosti. Myšlení Souhrn všech mentálních činností, prostřednictvím které se zpracovávají a vyhodnocují informace. Myšlení od jednotlivých vjemů a zkušeností postupuje k obecným pojmům, navazuje na smyslové vnímání, využívá paměti a tvořivosti. [6] Ostrava 3. - 4. září 2014

Jedinec nejprve formuluje problém nebo cíl, čím si ho zpřesní a představí tak, aby mohl začít hledat postupy jednání a řešení. Na tento děj bezprostředně navazuje souzení a hodnocení, které posuzuje a porovnává dosažený stav s cílovým, zkušenostmi a představou. Myšlení se pohybuje mezi dvěma rovinami → praktickým a teoretickým, samotné myšlení není ještě jednáním (teoretická rovina), ale na druhé straně obvykle k nějakému jednání směřuje (příprava). Spolehlivosti lidského činitele Co vlastně definuje pojem spolehlivost lidského činitele? Tímto pojmem se obvykle rozumí pravděpodobnost, že osoba správně provede některé požadované aktivity během daného časového období, bez provádění jiné činnosti, která může systém narušit [8]. Spolehlivost je obecná vlastnost objektu spočívající ve schopnosti plnit dlouhodobě požadované funkce, při zachování stanovených hodnot (průměrná doba bezporuchového provozu). U člověka je spolehlivost určována [7]: • Povahou člověka, který má ze své přirozenosti tendenci k provádění chybných výkonů; • Prostředím, v němž se činnost odehrává - nejedná se pouze o prostředí fyzikální, chemické a biologické, ale také sociální. Vlivy prostředí se označují jako PIF (Performance Influencing Factors). Lidská chyba je potom definována, jako plánovaný sled materiálních nebo fyzických činností, které nedosahují zamýšleného výsledku a tyto selhání nemohou být připsána intervenci náhodného působení. [6] Chyba je tudíž založena na nedosažení výsledku, či cíle. Každá chyba vzniká na základě působení určitých negativních vlivů (u každé chyby je možné vysledovat její příčinu). Selhání je poté možné jednoduše definovat jako odchylku od žádoucího stavu. Lidské chyby je také možné dělit na chybu vynecháním (při této chybě bylo opomenut nebo vynechán nějaký krok - zapomenutí, neuvědomění si, nerozpoznání apod.) a chybu provedením - jedná se o úkony, které byly provedeny nesprávně v důsledku špatného pořadí, příliš brzy nebo příliš pozdě. Dalším typem chyby, který se může v rozhodovacím procesu objevit je provedení činnosti/úkonu, který po jedinci nebyl požadován vůbec. Nejvýznamnější druhy lidských chyb a jejich obecných příčin lze rozdělit následovně [8]: • chyby, kterým lze předejít školením nebo pokyny - osoba, která se chyby dopustila, nevěděla, co má dělat. Do této kategorie se také řadí chyby v důsledku špatného úmyslu; • chyby, kterým šlo předejít lepší motivací - osoba, která se chyby dopustila, věděla, co má dělat, ale neudělala to, protože se rozhodla to neudělat; • chyby způsobené nedostatkem fyzických nebo duševních schopností; • chyby způsobené snížením nebo krátkodobou ztrátou pozornosti - úmysl byl správný, ale nebyl proveden. Obr. 2 přináší zjednodušené schéma vývoje nežádoucí události, vzniklé v důsledku chyby, která může vyústit až v havárii. Z obr. 2 je patrné, že nežádoucí událost nastává, pokud se v normálně fungujícím systému objeví nepředvídaná chyba. Jestliže tato chyba není ze systému okamžitě odstraněna, v jejím důsledku přechází systém do abnormálního stavu. V tomto stavu se mohou lidé, nebo automatizace systému pokusit vzniklou poruchu řídit. Nepodaří-li se ze systému poruchu odstranit, vstupuje systém do stavu, kdy je mimo kontrolu, čímž se stává nestabilním, v takovém stavu je možnost vzniku havárie řízena již pouze náhodou.

334


k “prstovým chybám“ např. vkládání chybných vstupních dat do zpravovaného systému. Dokonalejší technika může někdy překrýt nedostatky ve vědomosti zaměstnanců, které jsou důležité pro řešení nestandardních situací. Zaměstnanec disponuje velkým množstvím informací, které paradoxně mohou zhoršovat jeho orientaci a pozornost a v konečném důsledku mohou vést k přehlédnutí, či špatnému vyhodnocení “kritické informace“ (informace o současném stavu systému, informace s nutností provést neprodleně požadovanou operaci). Počet chyb lze snižovat pečlivým navrhováním scelovačů, ovladačů, operačních postupů apod. Přehled metod využitelných k posuzování spolehlivosti lidského činitele Analytických metod existuje celá řada, ne všechny ovšem vyhovují požadavku komplexnosti a možnosti kvantifikace výsledku při posuzování lidského činitele, respektive pravděpodobnosti vzniku lidské chyby. Obr. 2 Vývoj nežádoucí události [9] Kategorie příčin, které se užívají při analýze chyb [7]: • Bezprostřední příčina - ta která vedla k důsledku přímo; • Příčiny přispívající - PIFs, jež k nežádoucí události přispěly (např. nevhodné ergonomické podmínky na pracovišti, nedostatečné osvětlení pracoviště); • Příčiny kořenové - jsou skryty za řadou příčin přispívajících. Často se stává, že při analýze vzniku mimořádné/nežádoucí události, nebývají přispívající příčiny, či kořenové příčiny odhaleny, nebo dochází k jejich špatnému vyhodnocení. Z chyby, která v systému vznikla, je obviňován pouze zaměstnanec, kterému se nehoda přihodila. V důsledku toho nemohou být přijata správná nápravná opatření a tyto příčiny mohou působit i nadále. Četnost lidských chyb Na základě Rasmussenovy taxonomie lidských chyb je možné přibližně stanovit pravděpodobnost selhání obsluhy zařízení, podle typu vykonávané činnosti. Rozlišuje se [9]: • Činnosti založené na dovednostech - člověk vykonává pouze nacvičené úkoly, úkoly jsou vykonávány automaticky, aniž by se na ně musel vědomě soustředit, pravděpodobnost vzniku chyby je 10-4 až 10-2; • Činnosti založené na pravidlech - člověk používá dobře známá pravidla, musí se soustředit na klasifikaci situace a rozpomenout se na postupy, chybovost se při tomto typu činnosti pohybuje od 10-3 do 10-1; • Činnosti založené na znalostech - člověk nemá pro vzniklou situaci vytvořené žádná schémata chování, musí tedy vytvářet nová pravidla řešení problému s využitím analytického myšlení a znalostí, pravděpodobnost vzniku chyby je 10-2 až 1. Paradox automatizace V různých průmyslových odvětvích se setkáváme se stále větším nasazením automatizační techniky. Tato technika má sloužit k omezení pracovní zátěže zaměstnance a zároveň eliminovat možnost vzniku chyb vznikajících chybovostí člověka. Paradoxně automatizace přináší větší psychickou zátěž obsluhy, mění charakter vykonávané práce (dochází ke změně chyb, které mohou být způsobeny člověkem - objevují se nové typy chyb, které se dříve nevyskytovaly) např. tím, že modifikuje tok informací, které jsou zaměstnanci poskytovány, vede ke ztrátě přímého smyslového kontaktu s úkolem. Při využívání klávesnic může docházet Ostrava 3. - 4. září 2014

Pro námi deklarovanou oblast je možné využít kauzální rozbory procesů vystupujících v podniku, z hlediska možnosti vzniku nehod za pomocí vývojových diagramů (flow charts), stromů poruch a událostí (FTA a ETA), které zobrazují nejen kořenové příčiny vzniku nežádoucí události, ale zároveň zobrazují návaznost jednotlivých chyb v systému, ústících v poruchu/nehodu/ havárii, HAZOP (Analýza nebezpečnosti a provozovatelnosti) umožnující systematickou a pečlivou identifikaci nebezpečných/havarijních stavů složitých procesních zařízení (odhalení možných příčin a následků), včetně prověření stávajících bezpečnostních funkcí a formulace opatření snižující míru rizika, analýzu “What-If“, MORT (Management Oversight and Risk Tree) - analytická metoda, jejímž výstupem je strom rizik podílejících se přímo nebo nepřímo na vzniku nehod a vazbu mezi jednotlivými prvky systému, včetně hodnocení prvků podílejících se na snížení rizika, CRT (Current Reality Tree) - sloužící k identifikaci kořenových příčin vzniku mimořádné události ve složitém systému (stanovení jakéhosi “jádra problému“), HTA (Hierarchical Task Analysis) - Hierarchická analýza úkolů, metoda se využívá k posouzení spolehlivosti systému člověk - stroj, k posouzení správnosti provedených úkolů, spolehlivosti obsluhy a vhodnosti stanovení pracovních postupů, RCA (Root Cause Analysis) - Analýza prvotních příčin, jedná se o metodu umožňující identifikaci procesů, které jsou příčinou mechanických selhání. Tato informace je použita k určení kroků vedoucích k zamezení opakování těchto selhání. Mezi metody projektové lze zařadit např. FMEA (Fault Modes and Effects Analysis) - jedná se o analytickou metodu, jejímž cílem je identifikace míst, která mohou vést k selhání systému, metoda je schopná odhadnout rizika již v rané fázi plánování, SWOT (Strenghts, Weaknesses, Opportunities and Treats) - je využívána ke strategickému řízení, je schopná poskytnout celkový obraz o analyzovaném systému a o vlivech vnějšího prostředí, CPA (Critical Path Analysis) - Analýza kritické cesty - umožňuje analyzovat veškeré činnosti, které vytváří systém, umožňuje stanovit v jakém pořadí mají být činnosti provedeny, lze pomocí ní určit, které činnosti mohou být prováděny současně a zda-li k vykonání činnosti bude potřeba specifického nástroje/zdroje, PERT (Projec Evaluation and Review Technique) - jedná se o metodu síťová analýzy, která zkoumá jednotlivé činnosti prováděné v rámci řešení úlohy a čas potřebný k jejich dokončení, dále zjišťuje minimální čas potřebný pro splnění zadané úlohy. HRA (Human Reliability Analysis/Assessment) Analýza spolehlivosti člověka, metoda byla vyvinuta na základě poznatků z různých průmyslových odvětví, jejím cílem je kvantifikovat pravděpodobnost výskytu lidské chyby při plnění zadaného úkolu. Zlepšení spolehlivosti systému je postaveno na

335


pochopení problémů a chyb, které se v něm vyskytují, v takovém případě je možné implementovat nové strategie vedoucí k snižování chybovosti. Analyzovány jsou zejména takové činnosti, které mají potenciál způsobit mimořádnou událost/selhání systému, přičemž zohledňuje jednotlivé kroky a činnosti při provádění úkolu. Případné chyby spojené s jednotlivými kroky jsou následně zvýrazněny - včetně možností uvádějících příčinu vzniku chyby (např. krok překročen, provedena jiná akce, nesprávně zadané hodnoty). Hodnocení je možné provádět zcela obecně, ale také pro konkrétní typ činnosti. Celková pravděpodobnost vzniku chyby je stanovena z průměrné míry chyb pro daný typ úkolu, včetně započtení vlivu situačních faktorů. V rámci HRA jsou využívány metody: HEP (Human Error Probability) - Pravděpodobnost vzniku lidské chyby, slouží ke kvantifikaci zkoumaného jevu. TRACEr - Technika pro retrospektivní a prediktivní analýzu kognitivních chyb, jedná se o soubor vývojových diagramů rozhodování, které obsahují druhy a mechanismy lidských chyb. THERP - Technika predikce míry chyb člověka, metoda umožňuje predikovat chyby člověka v operačním systému a stanovit, zda bude požadovaný úkol úspěšně proveden a rovněž odhadnout pravděpodobnost detekce a opravy nesprávně provedeného úkolu v čase. HTA - PHEA - jedná se o integrovanou metodu umožňující provést analýzu spolehlivosti lidského činitele a zároveň kvantifikovat pravděpodobnost vzniku chyb v jednotlivých krocích. Při hodnocení pravděpodobnosti vzniku chyb se využívá výstupů získaných pomocí metody HTA. V celkovém výstupu jsou také zohledněny faktory ovlivňující výkon člověka v pracovním systému - PIF. Metody druhé generace se začaly vyvíjet v 90. letech 20. století a jejich vývoj nebyl prozatím ukončen. Vychází z metod první generace a podrobněji rozpracovávají zkoumané systémy, respektive nutí hodnotitele pokládat si nové podrobnější otázky. Do metod druhé generace se řadí metody typu: ATHEANA, CREAM, MEMORS, CESA nebo CAH. Závěr Člověk vykonává činnosti nejspolehlivěji za mírné pracovní zátěže, která se nemění náhle a neočekávaně. Pokud provádí činnosti, které jsou založeny na dovednostech a pro jejichž plnění používá známé vzorce řešení požadavků (osvojená pravidla) je pravděpodobnost vzniku lidské chyby poměrně malá. Jelikož


chování člověka nelze zcela spolehlivě předvídat, je lepší s lidskými chybami počítat. Přijmeme-li tento základní fakt, musíme přijmout i taková opatření, která jsou schopná pravděpodobnost vzniku lidské chyby minimalizovat. Pro důkladné vyhodnocení systému člověk - stroj je třeba zvolit vhodnou analýzu. Pokud nám tato analýza nemá přinést pouze kvalitativní popis možného scénáře nehody při výskytu lidské chyby, je nutné zvolit analytickou metodu, která je schopná pracovat také s pravděpodobností výskytu těchto chyb. Metody přinášející komplexní posouzení spolehlivosti lidského činitele, jsou např. HTA - PHEA, či THERP. Použitá literatura [1]

Sternberg, R.J. (2009).: Kognitivní psychologie, 2. vydání, Praha: Portál, 2009. 636 s. ISBN 978-80-7367-638-4.

[2]

Cejpek, J. (2006).: Informace, komunikace a myšlení, 1. vydání, Praha: Karolinum, 2006, ISBN 80-246-1037-X.

[3]

Floridi, L. (2011).: The philosophy of informatik, Oxford: Oxford University Press, 2011. ISBN 978-0-19-923238-3.

[4]

Vágnerová, M. (2004).: Základy psychologie, 1. vydání, Praha: Karolinum, 356s., ISBN 8024608413.

[5]

Thagard, P. (2001).: Úvod do kognitivní vědy: mysl a myšlení, 1. vydání, Praha: Portál, 2001, 231s., ISBN 80-7178-445-1.

[6]

Skřehot, P. (2006).: Spolehlivost lidského činitele, BOZP info. cz [online]. 7. 8. 2006 [cit. 2014-06-28]. Dostupné z: http:// www.bozpinfo.cz/win/knihovna-bozp/citarna/clanky/lidsky_ cinitel/spol_lid_cin06.html.

[7]

Štikar, J.; Haskovec, J.; Šmolíková, J. (2006).: Analýza lidských chyb vedoucích k nehodám, Praha: Univerzita Karlova, 2006, 24s., ISSN 1801-5999.

[8]

Kletz, T.A. (2001).: An Engineer’s View of Human Error, 3. vydání, Institution of Chemical Engineers, 2001, 281s., ISBN 0-85295-430-1.

[9]

Kotek, L.; Vohralíková, M. (2012).: Jak zvyšovat spolehlivost lidské obsluhy, FCC PUBLIC [online], [cit. 2014-06-28]. Dostupné z: http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_ document=37315.

336


Burning Behavior of a Passenger Car Anna Szajewska, PhD. Eng.

Experiment

The Main of Fire School Service, Faculty of Fire Safety Engineering Słowackiego Street 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected]

Studies were conducted on spreading of a fire in a trial that comprised two passenger cars with fuel engines, which were additionally equipped with the LPG system. The LPG and the petrol tanks in both cars were filled to approximately one-fourth of their capacity. The cars were fully equipped and in good working order. The gas installation was operational, and had valid proof of technical testing. The electrical wiring, the ignition and the remaining subassemblies of the vehicle were also in good working order. A spare wheel was in the trunk. The doors and windows were tight. The cars had valid certificates of entry into service and were driven directly to the testing site. Inside the vehicles and on the chassis thermoelectrical temperature sensors were spaced. The temperature of the body surface was additionally measured with the use of thermal cameras. The course of the experiment was registered with the use of digital and thermal cameras. Indications of the thermocouples were recorded.

Abstract The article presents a description of a test fire of a passenger car equipped with a LPG system. The fire was initiated by pouring a flammable mixture on the roof and igniting it with a torch. Photographs were presented which depicted the moment of explosion and gas release after activation of safety valves of the LPG system. Presented were changes in temperature values on selected places in the vehicle during the experiment. Risks were described that occur during a fire for participants of the accident, for rescuers and for bystanders as a consequence of unsealing of the tank and the leakage of fuel and explosion of actuators, shock absorbers and tyres. A description was presented of attempts made to measure the temperature at the car body surface with the use of a thermal camera. Keywords Car fire, arson of cars, temperature, thermal camera, emissivity. Introduction Approximately 8300 fires of transport means are recorded annually in Poland, in which ca. 6700 are fires of passenger cars. Of the total number of ca. 80 000 fires taking place every year in Poland, fires of passenger cars constitute ca. 3.7 %. The number of fires of passenger cars per one million of vehicles registered in Poland comes up to ca. 400 annually and keeps falling systematically. It may be presumed that this is an effect of the improving technical condition of the vehicles, and a decreasing number of alterations and repairs performed outside professional workshops. New cars currently being placed on the market are more sophisticated and their servicing requires the usage of specialist equipment and qualified handling, and so they are impossible to carry out by oneself. What is more, car producers also place on the market vehicles, which are becoming much safer, and so potential fire sources are eliminated in the stage of designing and manufacturing. Despite that a fire of a passenger car is a frequently occurring phenomenon, because as many as 18 cars get burnt every day. Approximately 600 fires every year are caused by intentional arson. The motive may be revenge or endeavours at swindling out compensation from the insurance company. Last year we have recorded arson of cars parked on the streets of Warsaw and other cities, which shocked the society. Arson also happens as a result of actions caused by strong emotions or for terrorist reasons, which may take place during street demonstrations. A fire of passenger car has its rather characteristic nature. Familiarity with the dynamics of its progress and the consequent phenomena is important for persons participating in the incident, experts assigned with studying the causes of the fire and investigating bodies. Knowledge of the process of a car fire spreading and of the accompanying phenomena is very important both for car users and for firemen. It is indispensable to allow working out ways of reducing to a minimum the adverse consequences of such fires. It is also required by specialists assigned with developing post-fire technical opinions for needs of investigating bodies. The Main of Fire School Service performs full-scale studies of fires in passenger cars. Several fire tests have been conducted [3, 4, 5]. Students working on their master theses have participated in those studies.


Recently an intensification was recorded of intentional arson of cars on streets in Poland. We also learn about arson of cars during social unrest abroad. As a rule such arson is committed with the use of the so-called “Molotov cocktails”, i.e. most frequently bottles filled in 2/3 with easily flammable liquid with a tampon soaked in fuel, which plays the role of a cord-like igniting device. In the first car the fire was initiated by pouring one litre of fuel onto the roof of the car and igniting it with a torch. The objective was to simulate arson with the use of a Molotov cocktail. It turned out that pure gasoline was not particularly suitable for this purpose. It quickly flows down the car body and is not easy to ignite. The mixture of gasoline with oil has a greater viscosity and adheres to the car body surface much better, and so it makes it much easier to initiate fire with it. In the next experiment a mixture of petrol and oil was applied much more successfully. In the above mentioned experiment the burning flame ignited the rear fender. The fender, which was made of plastic, started to melt and burn. The fire spread from the fender onto the trunk cover and the left rear lamp. The fire spread to the trunk interior through the opening left after burning out of the rear lamp. After a while the passenger cabin was filled with black smoke. On the inside the screens became covered with a layer of soot. This took place after 2.5 minutes since the fire has broken out. The temperature increase in the trunk caused an increase in pressure in the actuators and the trunk lid opened. The inflow of air intensified the burning process. Flames filled the entire chamber. After less than a minute actuators of the trunk lid exploded with a loud retort. A fire ball appeared. In the seventh minute of the experiment an explosion was recorded of gas released from the LPG system. The LPG tank is equipped with a multivalve, which fulfils several functions, one of which is to assure safety during the fire of the vehicle. It becomes activated once the pressure has achieved the value of 2.7 MPa. Gas then is released under the car through special vent ducts placed in the multivalve casing. The burst pressure of the tank is 6.75 MPa. The multivalve opens the fuse valve which becomes activated when temperature of the tank mantle reaches the value of 110 °C. During the experiment the temperature increase in the trunk chamber caused the activation of the valve. An explosion took place of the gas released from the tank. As an effect of the explosion a white fire ball appeared, which is clearly visible on fig. 1. The fire ball was immediately transformed into a fire tongue a few metres long. It was an effect of combustion of a gas flux released under high pressure from the LPG tank. The gas emission lasted one minute and forty seconds. At the time when the valve was activated, the

337


thermocouple placed close to the tank displayed the temperature of 200 °C (Fig. 2).

with a computer programme ThermaCAM Researcher, which allows carrying out an advanced review of the results. To determine the approximate value of the emissivity of the car body surface, temperature was measured in the same place concurrently with the use of a camera and a thermocouple. With the use of the ThermaCAM Researcher programme it was found that the emissivity of the car body surface at a temperature of 500 °C amounts to 0.78. Conclusions The conducted studies have shown that a fire taking place in a passenger car is a dangerous phenomenon for participants of the accident, for the rescuers, as well as bystanders. Threats comprise in the first place explosions of various subassemblies as a consequence of increasing pressure. Splinters or the heat flux can seriously hurt people present in the vicinity.

Fig. 1 Explosion of gas released from the LPG tank

It turns out that it is not as easy to set a car on fire as it might seem. Pouring burning petrol over a car (shut tightly) may not always lead to a fire. After such an incident the driver has more or less two minutes to get away from the terrorists and undertake actions aimed at extinguishing the car. The temperature of a car fire in the passenger cabin comes up to 1100 °C. At such a high temperature all flammable materials become fully burnt. Consequently a fire may be used to cover up evidence of a crime. Temperature in the engine chamber is by car. 200 °C lower, but it is sufficient to melt down many elements made of alloys that contain aluminium. A passenger car keeps burning at considerable intensity for approximately one hour. During the hour that follows final combustion takes place.

Fig. 2 Dependence of temperature on time for three places: in the trunk close to the LPG valve; in the passenger cabin under the headliner; under the engine bonnet The next effect was the unsealing the fuel tank. Fuel leaked from the engine and burnt spilled on the ground under and around the vehicle. Next the shock absorbers exploded. This was accompanied by a roar and violent flames. The fire spread simultaneously in the trunk and in the cabin. The separating partition ignited already in the preliminary phase of the fire. Each time after the windows fell out the combustion process became even more intensified. The engine chamber was divided from the passenger cabin by a fire proof partition. It took the fire 24 minutes to spread to the engine chamber. All elements made of flammable materials were fully burnt out. Some elements made of aluminium alloys melted, such as the carburettor, the alternator, and the engine bonnet. The melted metal dripped under the car. The tyres were the last to ignite. The fire spread over the tyre surface and after a few to several minutes an explosion took place. It was accompanied by a loud report or hissing and a fire ball that had a radius of ca. 1 m. Fig. 2 presented the dependence of temperature on time for three places: in the trunk close to the LPG tank, in the passenger cabin under the headliner and in the engine chamber over the engine. The maximum temperature in the trunk was 955 °C, in the passenger cabin - 1102 °C, and in the engine chamber 883 °C. The established temperatures are close to temperatures established by other researchers [2, 6, 7]. Literature offers no data as regards the emissivity value of a heated car body [1], and for this reason making measurements of temperature with the use of a thermal camera is hindered. In the experiment use was made of the Flir SC640 camera, equipped


A thermal camera is suitable to allow monitoring the course of a fire, because it allows recording temperature changes from a safe distance. However, measured temperature values may be not be fully correct due to lack of information concerning the emissivity of the surface of the studied object. Furthermore, there are no data concerning the emissivity of the surface of car body sheet, seals, plastic elements and car screens subjected to a very high temperature. References [1]

De Mey G., Więcek B., Termowizja w podczerwieni podstawy [Infrared thermovision - basics]. Wydawnictwo PAK, Warsaw 2011.

[2]

Okamoto, K.; Otake, T.; Miyamoto, H.; Honma, M.; Watanabe, N.: Burning behaviour of minivan passenger cars, Fire Safety Journal, 62, (2013), 272-280.

[3]

Rybiński, J.; Jakubowski, I.; Szajewska, A.: “The research on the development of a passenger car fire”. The 20th International Conference Fire Protection 2011, Ostrava (the Czech Republic) 7 - 8. 09. 2011, 312-314.

[4]

Rybiński, J.; Omazda, A.; Szajewska, A.: Badanie rozwoju pożaru samochodu osobowego z wykorzystaniem termowizji [Studies of the development of a fire of a passenger car with the using of thermal imagining]. Pomiary Automatyka Kontrola, No. 9, 2013, 891-893.

[5]

Rybiński, J.; Skalny, M.; Szajewska, A.: Test fire of a passenger car, Technika Transportu Szynowego TTS no. 9/2012, 14531459.

[6]

Slimonowa, M.; Polednak, P.: Findings from experimental verification of passenger motor car fires in closed space. Pozarni ochrona 2010, VSB - TU, Ostrava, 2010, 324-326.

[7]

Svetlík, J.: Požiar v motorovom priestore osobného motorového vozidla. In Ochrana pred požiarmi a záchranné služby. FŠI ŽU V Žiline, 2010. ISBN 978-80-554-0208-6.

338


Study on Burning Behaviour of Soil Cover Anna Szajewska, PhD. Eng. The Main of Fire School Service, Faculty of Fire Safety Engineering Słowackiego Street 52/54, 01-629 Warsaw, Poland [email protected] Abstract The article presents study on burning behaviour of the controlled fire of soil cover - stubble. It shows the influence of wind speed on the burnt area. A description of attempts made to measure changes of temperature of the surface has been presented. Keywords Fire of stubble, burning behavoiur, fire dynamics, fire growth, controlled fire. 1 Introduction A number of studies on different kinds of factors that influence the ignition and spread of fire have been conducted for many years in order to achieve detailed knowledge of the process of soil cover fire [1, 2]. The studies have aimed at preparing a mathematical model of burning behaviour. This kind of researches constitute the basis for software that predict fire growth. Existing software for modelling meadow fires are strictly connected with the areas where observations took place. Models built in USA and Australia don’t reflect local conditions substantially influence the fire behaviour. In these circumstances it seems to be essential to conduct „local” observations in order to prepare an appropriate simulation software. The study has been conducted to enrich the existing databases and gather data concerning stubble fires in their early stages with respect to the temperature distribution and the speed of fire spread. 2 Methods The collected data are based on empirical research of a stubble fire. The study was conducted on a flat field, after mowing wheat, with straw left on the stubble in the form of chaff. The wheat was cut 20 cm above ground and straw was cut into fine pieces and distributed evenly on the field. The study included three controlled fires. The study included photo recording of moving the fire line (every 5 seconds), recording the temperature by thermocouples type K and a thermovision camera ARGUS®4 HR320 and simultaneous reading the weather conditions: speed and direction of wind, air temperature and atmospheric pressure. The anemometer was placed at a height of 1 m, 15 meters from the area where the research was conducted. The recorded every 5 seconds during the whole observation, until the fire was extinguished.

Fig. 1 15 s of the fire registered by a camera and a thermovision camera, Source: Own study The highest temperature of fire, which was 340 °C, was registered by the thermovision camera at 150 s. The moving line of fire left only burnt area behind and plant material was completely carbonized (Fig. 2). The burnt area is more like a wedge shape than oval which does not coincide with the literature.

Fig. 2 150 s of the fire registered by a camera and a thermovision camera, Source: Own study Fig. 3 and 4 show the increment of burnt area (measured in m2) in relation to time and changing of wind speed during the experiment. Proportionally the largest increment of burnt stubble area occurred at 50 - 60 s of the fire. Trend line marked the increment of burnt area which was increasing along with the fire.

The average moisture of combustible material (fuel) was 8.4 % This value indicates the possibility of dynamic development of fire [3]. The distribution of combustible material had no significant effect on the course of the experiment. Registered air temperature was 25.6 °C. Relative humidity was 30 % and atmospheric pressure was 1011 hPa. Experiment 1 Fig. 1 indicates that in the first minute after initiation of stubble fire it was developing in accordance with the vector of wind speed. The shape was influenced by the strength and direction of the wind and by even distribution of the combustible material. The fire took form of a horizontal fire due to the lay of the land [3]. Fig. 1 shows the point of initiation of fire and the elliptic shape of its propagation.


Fig. 3 Increment of burnt area during 120 s of Experiment 1, Source: Own study

339


passed. Wind direction in relation to previous studies didn’t change, blowing from the North-East. Spread of fire was consistent with the wind direction (Fig. 7). During Experiment 2, proportionally the largest increment of burnt stubble area occurred at 110 s of the fire (Fig. 8) and it was associated with an increase of the entire area covered by fire.

Fig. 4 Speed and direction of the wind during Experiment 1, Source: Own study Experiment 2 Fig. 5 shows 5 s of fire initiation. The bright areas on the thermal camera picture are the field areas heated by solar radiation.

Fig. 8 The increment of burnt area at 120 s of Experiment 2, Source: Own study

Fig. 5 5 s of the fire recorded by a camera and a thermovision camera, Source: Own study At 17 s an increase of the flame height up to 1 m in each direction of fire spread was recorded. Strong wind gusts reached up to 3.0 m/s. The direction of fire spread was consistent with the wind direction (Fig. 6).

Fig. 9 Speed and direction of the wind during Experiment 2, Source: Own study Analogously to Experiment 1, the increments of burnt area were generated by the wind direction. Although the wind strength was weakening, the largest increase in burnt area was recorded at 100 s of Experiment 2 (Fig. 9). Fig. 6 17 s of the fire recorded by a camera and a thermovision camera, Source: Own study

Fig. 7 150 s of the fire recorded by a camera and a thermovision camera, Source: Own study The highest flame temperature (436 °C) was recorded by a thermovision camera at 150 s of the fire. The thermogram also registered the cooling of burning area shortly after the fire front had Ostrava 3. - 4. září 2014

Experiment 3 Experiment 3 was carried out at 5 p.m. It took 3 min 30 s and it was the shortest of the experiments. The reason for shortening the duration of the experiment was sudden and unexpected change in wind direction from the North-East to North-West (Fig. 10), which resulted in the front fire spreading beyond the scope of distributed measurement equipment. It is not possible to predict the changing weather conditions (e.g. wind direction) when preparing the measuring station. These kind of unpredictable obstacles may cause mistakes or incorrect readings from the measuring devices. Fig. 11 shows securing the thermocouple T1 by covering it with soil. It supposed to protect the device from the high temperature of the fire area. Distruction of the thermocouples could prevent from recording any temperature data. Analogously to two previous experiments, the line of fire left completely burnt area behind and plant material was completely carbonized. The highest temperature registered during Experiment 3 was 385 °C and it was higher than the highest temperature in Experiment 1 by 45 °C and lower by 51 °C than the highest 340


temperature in Experiment 2. Strong wind gusts relocated the fire outside the range of the camera and the thermovision camera which prevented from the full illustration of fire course.

(Fig. 13). At 120 s the increment of burnt area was estimated at 0,305 m2/s. 3 Temperature distribution during the experiments Two thermocouples recording surface temperatures during the fire were mounted in the place of burning during all tests. Thermocouples were placed along the expected direction of the fire front (T1 - thermocouple mounted just above the ground in the direction of the predicted fire front moving, T2 - thermocouple mounted 20 cm above the ground) (Fig. 14). The results of experiments were recorded every 10 seconds.

Fig. 10 15 s of the fire recorded by a camera and a thermovision camera, Source: Own study

Fig. 14 Experiment 2 recorded by a camera and a thermovision camera, Source: Own study

Fig. 11 170 s of the fire recorded by a camera and a thermovision camera, Source: Own study In Fig. 12 trend line marks the increment of burnt area which was increasing along with the duration of fire.

Fig. 12 The increment of burnt area during 120 seconds of Experiment 3, Source: Own study

The graphs (Fig. 15, Fig. 16) of the fire temperature distribution in time have been compiled based on the data collected during three experiments. Fig. 15 and 16 present the typical course of the fire in each experiment (visible phases of fire approaching, its development and cooling). The moment of fire front crossing has been marked by the highest temperatures recorded by thermocouple T1 250.3 °C in Experiment 1 and thermocouple T2 306.4 °C in Experiment 2. The results of the measurements are very strongly influenced by the placement of thermocouples. Thermocouple T2 was placed at the angle of 45° relative to the thermocouples T1 and perpendicular to the blowing wind (Fig. 14). Distribution of temperature at the time of the thermocouple T1 is definitely different from registered by the thermocouple T2. The wind direction changing during the experiments strongly influenced the shape and area of burnt surface (change of the fire front movements) preventing from proper registration of the temperature. The highest temperature was recorded by thermocouple T2 during Experiment 2. It was caused by the thermocouple located directly on the fire front. The wind strength had also a significant impact on registered course of fire. At 40 s of Experiment 1 the wind was blowing at a speed of 3.1 m/s, resulting in quick transition of fire front. However, in Experiment 2 the wind speed at 40 s was 2.4 m/s. It caused the fire front transition was longer by 20 s comparing to Experiment 1 (Fig. 4, 9). The difference in temperatures of thermocouple T1 in Experiments 1 and 2 was 49.1 °C.

Fig. 13 Speed and direction of the wind during Experiment 3, Source: Own study

Fig. 15 Temperature distribution obtained by thermocouple T1 during three attempts, Source: Own study

Analogously to the previous experiments, the increments of burnt area were generated by the strength and direction of wind

A similar relationship was also registered with the thermocouple T2 in Experiment 2; the wind blowing at the speed of 2.4 m/s


341


resulted in the fire front crossing within 30 s. In Experiment 3, the wind of 1.5 m/s caused the fire front crossing longer by 30 s. The recorded data of fire course depended on many variables: change in the wind strength and direction, the arrangement of thermocouples.

Fig. 16 Temperature distribution obtained by thermocouple T2 during three attempts, Source: Own study The temperature read from the thermovision camera ARGUS® 4 HR320 was much higher than the temperature indicated by the thermocouple and it was established at 436 °C. This was due to the direct measurement of the flame temperature. Differences in measurement were caused by the sensitivity of measuring instruments; the thermocouples not had time to warm up and register the correct temperature.

strength. At 120 s of Experiment 1 the increment of burnt area was 0.367 m2/s, 0.538 m2/s in Experiment 2 and 0,305 m2/s in Experiment 3. After thorough reviewing the documentation it was noticed that the stubble was "trodden" in some places. The spread of fire in such places was slowed down due to restricted access of oxygen to the combustible material. Wind strength, wind direction and variation of spreading the combustible material per square meter (its amount was approximately the same) were the only factors that may correlate with the increment of the burnt area. In all studies, the fire was developing the fastest on the front, slowlier on the sides and in the end, which is consistent with the literature data. Wind direction and shape of the field caused that fire accepted form of the horizontal fire. As the fire was increasing the speed of fire front was increasing as well. The quickest fire spread was noticed in accordance with the direction of wind blowing. Changing wind direction resulted in change of fire front spread. It influenced the rise of fire area on the sides. The burnt area initially took a shape of an ellipse but later stages of fire developed in the shape similar to a wedge. This shape dominated with constant wind direction. The use of thermocouples to record the temperature during this type of study has not proved successful due to their thermal inertia. References [1]

Boboulos, M.; Purvis, M.R.I.:Wind and slope effects on ROS during the fire propagation in East-Mediterranean pine forest litter, Fire Safety Journal, 44, 2009, p. 764-769.

[2]

Santoni, P.A.; Simeoni, A.; Rossi, J.L.; Bosseur, F.; Morandini, F.; Silvani, X.; Balbi, J.H.; Cancellieri, Rossi L.: Instrumentation of wildland fire: Characterisation of a fire spreading through a Mediterranean skrub, Fire Safety Journal, 41, 2006, p. 171-184.

[3]

Wiler, K.; Wcisło, P.: Ochrona lasów przed pożarami, Warszawa 2013.

4 Conclusions Based on the study it can be seen that changes in wind strength accompanied changes in the burnt area increments. At 120 s of experiments the increments depended on the actual wind


342


Vývoj hasiva na bázi metakaolínu Development of Extinguishing Agents Based on Metakaolin Ing. Libor Ševčík

Druhy metakaolínů

Jan Karl

Existuje řada metakaolínů, které se liší složením (poměrem oxidů hlinitého, železitého, křemičitého a titaničitého). Jejich označení, obchodní názvy a složení je patrné z následující tab. 1. Vzhled jednotlivých druhů metakaolínů je názorný na obr. 1 až 3 [1].

Ing. Milan Růžička Ing. Ondřej Suchý, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 01 Praha 4-Modřany [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] Abstrakt

Tab. 1 Druhy metakaolínů Metakaolíny Označení dle ČSN 721300

Typické hodnoty

Obchodní označení

Al2O3

Fe2O3

TiO2

SiO2

MgO

%

%

%

%

%

Zrnitost

Článek stručně popisuje vývoj hasiva na bázi metakaolínu. Konkrétně popisuje velikost a distribuci částic jednotlivých prášků metakaolínů. Dále seznamuje s výsledky provedených zkoušek na objektech 5A s vybranými prášky metakaolínů ve formě prášku, či suspenze.

Mefisto L05

Mefisto L05

41,9

1,1

1,8

52,9

0,2

D50 = 3 μm; D90 = 10 μm

Mefisto K05

Mefisto K05

38,5

0,7

0,5

58,7

0,4

D50 = 3 μm; D90 = 9 μm

Mefisto LB05

Mefisto LB05

37,5

3,5

1,3

54,4

0,2

D50 = 3 μm; D90 = 10 μm

Klíčová slova

Mefisto LB70

Mefisto LB70

37,5

3,5

1,3

54,4

0,2

D50 = 7,5 μm; D90 = 70 μm

Metakaolín, velikost a distribuce částic prášků, zkušební objekt 5A. Abstract This article briefly describes the development of extinguishing agents based on metakaolin. Specifically, this article describes the size and the size distribution of individual metakaolin powders. The article introduces the results of tests carried out on objects 5A with selected metakaolin powders in powder or suspension. Keywords Metakaolin , size and particle size distribution of powders, test object 5A. Úvod

Obr. 1 Metakaolín Mefisto K05 [1]

V rámci výzkumného projektu č. VF20112015021 „Výzkum efektivnosti vybraných hasiv“ byl v roce 2013 zahájen dílčí výzkumný úkol (DVÚ) zabývající se vývojem hasiva na bázi metakaolínu. Pro vlastní vývoj hasiva je v první fázi nutné ověřit/ vyzkoušet vybraná komerčně dostupná hasiva na bázi metakaolínů ke zjištění hasebních účinností jednotlivých hasiv, proto byly v roce 2013 provedeny první zkoušky hašení sloužící k porovnání hasiv mezi sebou. Protože je hasební účinnost ovlivněna i velikostí částic, byla v roce 2013 v rámci tohoto DVÚ ve spolupráci s VŠCHT realizována distribuce velikosti částic vybraných druhů hasiv na bázi metakaolínů. Metakaolín Metakaolín je dehydroxylovaná forma jílového minerálu kaolinitu. Kaolinit se tradičně používá při výrobě porcelánu. Velikost částic metakaolínu je menší než velikost cementových částic. Metakaolín může být vyroben z primárních a sekundárních zdrojů, které obsahují kaolinit, např. z vysoce čistého kaolinitu, z kaolinitu s nižší čistotou, který obsahuje tropické soli, z papírových kalových odpadů a z písku ropné hlušiny. Dehydroxylace probíhá podle toho v rozmezí teplot (530 až 630) °C. Dehydroxylace je endotermický proces kvůli velkému množství energie, která je potřebné k odstranění chemicky vázané hydroxylové skupiny. Metakaolíny vyráběné v Českých lupkových závodech, a.s. jsou získávány řízenými procesy tepelné a granulometrické úpravy jílovců a plavených kaolinů stabilního chemického složení. Jedná se o vysoce aktivní pucolány na bázi metakaolinitu [1].


Obr. 2 Metakaolín Mefisto L05 [1]

Obr. 3 Metakaolín Mefisto LB05/LB70 [1] 343


Distribuce částic pomocí skenovacího elektronového mikroskopu

(0,6 x 0,6) m, kde byla voda do výše 3 cm a těsně před zapálením zkušebního objektu bylo do tácu nalito 1,5 litru heptanu pro rozhoření, viz obr. 6 a 7. Ve 2. minutě byl kovový tác vytažen pomocí železného háku. V 8. minutě bylo započato hašení práškem, resp. suspenzí [3].

Ve spolupráci s VŠCHT byla provedena distribuce částic. Pro tyto účely bylo v rámci zajištění vodivosti prášků a tedy i dobré pozorovatelnosti distribuce částic provedeno pozlacení. U jednotlivých prášků bylo provedeno vždy 1200 měření velikostí částic. Výsledná velikost prášků je pak průměrem všech měření. Vzhledem k vysoké heterogenitě naměřených dat jsou uvedeny i histogramy distribuce částic, které názorněji vypovídají o rozdělení velikosti částic prášků. Vzorek F58A Průměrná velikost částic po provedení 1200 měření byla 1,46 μm. Tento výsledek je ve shodě s daty uvedenými v tab. 2 a v histogramu (viz obr. 4), kde částice s rozměry do 1,5 μm tvoří přibližně 71,9 % všech naměřených údajů [2]. Tab. 2 Velikost částic prášku F58A Velikost [μm]

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

Četnost

281

381

200

87

53

48

35

30

17

18

11

7

7

% podíl

23,4

31,8

16,7

7,3

4,4

4,0

2,9

2,5

1,4

1,5

0,9

0,6

0,6

Velikost [μm]

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

12

14

16

18

20

Četnost

7

6

3

2

4

1

0

1

0

1

0

0

% podíl

0,6

0,5

0,3

0,2

0,3

0,1

0,0

0,1

0,0

0,1

0,0

0,0

Obr. 5 Histogram distribuce částic prášku F75

Obr. 6 Hořlavý soubor před zkouškami

Obr. 4 Histogram distribuce částic prášku F58A Vzorek F75 Průměrná velikost částic po provedení 1200 měření byla 1,09 μm. Částice s rozměry do 1 μm tvořily přibližně 69,9 % naměřených údajů. Částice s rozměry do 1,5 μm pak tvořily 81,8 % naměřených údajů (viz tab. 3 a obr. 5) [2]. Tab. 3 Velikost částic prášku F75 Velikost [μm]

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

Četnost

402

437

143

72

35

30

11

21

12

9

5

6

4

% podíl

33,5

36,4

11,9

6,0

2,9

2,5

0,9

1,8

1,0

0,8

0,4

0,5

0,3

Velikost [μm]

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

12

14

16

18

20

Četnost

5

2

1

0

2

1

1

1

0

0

0

0

% podíl

0,4

0,2

0,1

0,0

0,2

0,1

0,1

0,1

0,0

0,0

0,0

0,0

Scénář hasicí zkoušky

Obr. 7 Průběh zkoušek

Hořlavý soubor byl tvořen hranicí dřeva o rozměrech (0,5 x 0,5 x 0,57) m (objekt 5A). Vlhkost dřeva se pohybovala v rozmezí (10,6 až 14,2) %. Hranice dřeva byla umístěna na kovovém stojanu. Pod tímto hořlavých souborem se nacházel tác o rozměrech Ostrava 3. - 4. září 2014

344


Hasicí zkoušky s metakaolíny ve formě prášků a suspenzí Vzorky metakaolínů F 58A a F 75 ve formě prášků byly připraveny navážením cca 1 kg prášku, který byl naplněn do 1 l, resp. 2 l hasicího přenosného přístroje. Vzorky metakaolínů F 58A a F 75 ve formě suspenze byly připraveny navážením cca 250 g prášku, jeho smícháním s 2 l vody a zajištěním míchání této směsi po dobu 2 hodin na třepačce. Poté bylo zajištěno naplnění suspenze do 2 kg hasicího přenosného přístroje. V průběhu zkoušek byla monitorována meteosituace v okolí zkušebního požáru. Průběh zkoušek s metakaolíny ve formě prášků a suspenzí je názorně vidět z obr. 8 a 9. Po aplikaci prášku či suspenze bylo provedeno opětovné zvážení přenosných hasicích přístrojů, abychom stanovili úbytek použitého hasiva. Úbytek hasiv je patrná z následujících tab. 4 a 5 [3]. Obr. 8 Hašení zkušebního objektu 5A práškem F 58A

Tab. 4 Úbytky prášků metakaolínů F 58A a F 75 při hašení zkušebního objektu 5A 1. zkouška

2. zkouška

3. zkouška

Druh metakaolínu

Pořadové číslo zkoušky

F 58A

F 58A

F 75

Hmotnost před zkouškou [kg]

1,995

2,040

2,436

Hmotnost po zkoušce [kg]

1,950

1,300

1,465

Úbytek [kg]

0,045

0,740

0,971

Tab. 5 Úbytky suspenzí metakaolínů F 58A a F 75 při hašení zkušebního objektu 5A 4. zkouška

5. zkouška

Druh metakaolínu

Pořadové číslo zkoušky

F 58A

F 58A

6. zkouška F 75

Hmotnost před zkouškou [kg]

3,970

4,060

4,090

Hmotnost po zkoušce [kg]

2,260

2,010

2,325

Úbytek [kg]

1,710

2,050

1,765

Obr. 9 Hašení zkušebního objektu 5A suspenzí prášku F 75

Závěr Bohužel ani při jedné z prováděných zkoušek se nepodařilo uhasit rozhořelou hranici dřeva a k jejímu dohašení bylo použito alternativní hašení vodou. V dalším období bude ověřována hasební účinnost dalších druhů metakaolínů. V případě úspěšného uhašení zkušebního objektu 5A bude následně ověřována hasební účinnost na dalších typech zkušebních objektů.



Dostupné na: www.cluz.cz/cz/metakaoliny-obecne-informace.

[2]

Průša, F.: Analýza distribuce částic a fázového složení, Zpráva, VŠCHT, Praha, 2013.

[3]

Suchý, O. a kol.: Vývoj hasiva na bázi metakaolínu. Dílčí výzkumná zpráva řešení DVÚ č. 6 výzkumného projektu č. VF20112015. Praha: MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav PO, 2014.

345


Využití kouřové komory podle ČSN EN ISO 5659-2 pro stanovení požadavků na vlastnosti materiálů používaných na drážních vozidlech Use of the Smoke Chamber According to ČSN EN ISO 5659-2 to Establish the Requirements on the Properties of Materials Used in Rail Vehicles Ing. Libor Ševčík Ing. Milan Růžička Ing. Ondřej Suchý, Ph.D. MV-GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 01 Praha 4-Modřany [email protected], [email protected] [email protected] Abstrakt

V případě velkoplošných výrobků, jako jsou stěny a stropní podhledy, se zkušební vzorky vystavují tepelnému toku, který simuluje požár v rozvinutém stádiu; tím je tepelný tok 50 kW/m2 bez plamene hořáku. V případě podlahových krytin, které při požáru běžně pohlcují nižší úrovně sálavého tepla, se zkušební vzorky vystavují tepelnému toku 25 kW/m2 spolu s plamenem hořáku. 1) Parametry optické hustoty kouře Hodnocení a stanovení hustoty kouře je založeno na měření propustnosti pomocí měrné optické hustoty DS vypočtené jako funkci času podle vztahu:

Článek stručně popisuje využití kouřové komory podle ČSN EN ISO 5659-2. Konkrétně popisuje možnosti měření za různých podmínek. Dále seznamuje s parametry, které jsou hodnotícím kritériem pro zatřídění jednotlivých materiálů. Klíčová slova Hustota kouře, měrná optická hustota, propustnost, toxicita kouře, standardní index toxicity (CITG). Abstract This article briefly describes the use of the smoke chamber according to ČSN EN ISO 5659-2 . The article specifically describes the measurements in different conditions. The article introduces the parameters that are criterion for classification of materials. Keywords Smoke density, specific optical density, permeability, smoke toxicity, conventional index of toxicity (CITG).

DS (t )  132.log

100 T (t )

(1)

kde DS

měrná optická hustota,

T

propustnost [%],

132 faktor vyplývající z objemu zkušební komory, optické délky dráhy světelného paprsku a exponované povrchové plochy vzorku. Dále se hustota kouře hodnotí hodnotou VOF4, což je oblast přibližně lichoběžníkového tvaru, vymezená křivkou Ds (n) jako funkcí času ve zkušebním intervalu t = 0 min až t = 4 min, při Ds (0) = 0 s a s krokem (dt) 1 minuta, která se vypočte podle vztahu: VOF4   Ds 1  Ds  2   Ds  3  Ds  4  / 2   1 min

(2)

kde VOF4

hodnota vyjádřena v minutách.

Úvod

2) Parametr toxicity kouře

Kouřová komora podle ČSN EN 5659-2 [1] má široké uplatnění při stanovování optické hustoty a toxické vydatnosti kouře. Kromě vlastního stanovení optické hustoty kouře podle výše uvedené normy se využívá i při hodnocení materiálů používaných na drážních vozidlech podle ČSN EN 45545-2 [2] a stanovení toxicity kouře podle DIN 5510-2 [3].

První vzorky plynů se odebírají tak, aby bylo možno získat hodnoty pro okamžik t1 = 240 s. Druhé vzorky plynů se odebírají tak, aby bylo možno získat hodnoty pro okamžik t2 = 480 s. Výsledkem jsou hodnoty CITG počítané jako průměr z 3 měření v dané minutě. Pro klasifikaci se použije vyšší hodnota ze dvou stanovených hodnot CITG (1. hodnota odpovídá CITG ve 4. minutě spočtené jako aritmetický průměr 3 měření, 2. hodnota odpovídá CITG v 8. minutě spočtené jako aritmetický průměr 3 měření).

Při měření podle ČSN EN 45545-2 je zkoušený materiál vystaven působení sálavého tepla 25 kW/m2 nebo 50 kW/m2 s plamínkem nebo bez zkušebního plamínku. Pro stanovení požadovaných parametrů jsou zkoušky dvakrát opakovány (tj. celkem jsou provedeny 3 zkoušky). Tyto zkoušky probíhají 10 minut a jsou u nich vyhodnocovány jak parametry optické hustoty kouře DS (4), DS (max) a VOF4, tak parametr toxicity kouře vyjádřený standartním indexem toxicity CITG. Zatímco optická hustota je měřena kontinuálně optickým systémem, zplodiny hoření jsou analyzovány pro dva vzorkovací časy, konkrétně ve 4. a 8. minutě po zahájení zkoušky. Princip metody Tato metoda spočívá v opalování stanovené oblasti na povrchu zkušebního vzorku. Zkušební vzorek se v kouřové komoře vystavuje sálavému teplu spolu s plamenem hořáku nebo bez něj. Ostrava 3. - 4. září 2014

Vzorek zplodin hoření se z komory odebírá v předem stanoveném místě sondou v okamžicích zkoušky 240 s a 480 s. Zplodiny hoření jsou vedeny z odběrové sondy přes silikonové hadičky do vyhřívané filtrační jednotky a pomocí vyhřívané cesty (mezi jejímiž dvěma větvemi je umístěno vyhřívané čerpadlo) jsou vedeny do plynové kyvety FTIR a následně ven. Odběr vnitřních vzorků se provádí sondou (o vnitřním průměru 5 mm) z korozivzdorné oceli, která je svisle uložena v ose stropního podhledu komory. Odběrná sonda je umístěna 300 mm pod stropním podhledem komory. Ve vzdálenosti maximálně 5 mm od konce sondy je umístěn termočlánek. Pro ochranu FTIR spektrometru se používá filtrační jednotka, která má snadno vyměnitelný filtrační prvek. Filtr musí být vhodný pro dlouhodobé používání při teplotě (165 ± 15) °C a musí být na tuto teplotu předehřátý, aby se zabránilo rozpouštění ve vodě rozpustných plynů ve zkondenzované vodě. Pro odběr 346


vzorku se používá průtok (4 ± 0,5) l/min, aby v komoře nevznikal podtlak a nedocházelo k jakémukoliv narušování průběžného měření hustoty kouře během odběru vzorku plynů. Vzorek zplodin hoření je nasáván vyhřívaným čerpadlem a tratí o celkové délce 2,5 m kontinuálně vyhřívanou na 165 °C je vzorek přiveden do vyhřívané plynové FTIR kyvety, kde jsou ve 4. a 8. minutě zkoušky změřena FTIR spektra s rozlišením 0,5 cm-1. Z těchto spekter se stanoví aktuální koncentrace složek CO2, CO, SO2, HCN, NO, NO2 a plynných halogenvodíků HF, HCl a HBr, pokud jsou ve spalinách přítomné v měřitelných úrovních (tj. nejsou pod mezí detekce). Na obr. 1 jsou zobrazena FTIR spektra těchto a některých dalších plynných složek stanovitelných pomocí FTIR spektroskopie. Pro účely výpočtu hmotnostní koncentrace se musí zaznamenat teplota a tlak v okamžiku odběru vzorku.

Vzorky o stanovených rozměrech (75 x 75) mm o maximální tloušťce 25 mm se před vlastním provedení zkoušky klimatizují po dobu 24 hodin v klimatizační komoře při teplotě (23 ± 2) °C a relativní vlhkosti (50 ± 5) %.

Vlastní stanovení toxicity plynných zplodin tepelného rozkladu nebo hoření materiálu vzorku je založeno na hodnotě CITG (Standardní index toxicity) podle vztahu: 8

CITG  0,0805  

ci

i 1 Ci

kde

(3)

ci

koncentrace složek kouře v komoře ve 4., resp. 8 minutě průběhu zkoušky [mg/m3],

Ci

referenční koncentrace složek kouře [mg/m3].

Výsledné hodnoty CITG mohou být použity i pro výpočet frakční účinné dávky FED (30 min) sloužící ke klasifikaci materiálu dle DIN 5510-2.

Obr. 3 FTIR spektroskop Nicolet Antaris IGS Hodnocení naměřených hodnot jednotlivých parametrů pro hodnocení hustoty a toxicity kouře V následujících tab. 1 a 2 jsou uvedeny pro dané zkušební metody hodnotící parametry a mezní hodnoty DS (4), DS (max), VOF4 a CITG. Tab. 1 Hodnocení optické hustoty kouře - zkušební metody, parametry a jejich mezní hodnoty Parametry a jednotka

Maximum nebo minimum

HL1

HL2

HL3

T10.01 ČSN EN ISO 5659-2 50 kW/m2

Ds (4) bez rozměru

maximum

600

300

150

T10.02 ČSN EN ISO 5659-2 50 kW/m2

VOF4 min

maximum

1200

600

300

T10.03 ČSN EN ISO 5659-2 25 kW/m2

Ds (max) bez rozměru

maximum

-

600

300

T10.04 ČSN EN ISO 5659-2 50 kW/m2

Ds (max) bez rozměru

maximum

-

600

300

Zkušební metoda

Mezní hodnoty

Obr. 1 FTIR spektra vybraných plynných složek [4] Zkušební zařízení a příprava vzorků Zkušební zařízení se skládá ze zkušební komory podle ČSN EN ISO 5659-2 a FTIR spektroskopu Nicolet Antaris IGS. Na následujících obr. 2 a 3 jsou vidět výše zmíněné přístroje.

Tab. 2 Hodnocení toxicity kouře - zkušební metody, parametry a jejich mezní hodnoty Parametry a jednotka

Maximum nebo minimum

HL1

HL2

HL3

T11.01 ČSN EN ISO 5659-2 50 kW/m2

CITG bez rozměru

maximum

-

1,8

1,5

T11.02 ČSN EN ISO 5659-2 25 kW/m2

CITG bez rozměru

maximum

-

1,8

1,5

Zkušební metoda

Mezní hodnoty

Závěr

Obr. 2 Zkušební komora podle ČSN EN ISO 5659-2 Ostrava 3. - 4. září 2014

Popsané zkušební metody umožňují současně stanovit dvě velmi důležité vlastnosti materiálů, konkrétně měrnou optickou hustotu kouře a standardní index toxicity plynných zplodin tepelného rozkladu/hoření, které se tvoří za nastavitelných zkušebních podmínek.

347


Zkušební metody jsou plně využitelné pro potřeby hodnocení materiálů používaných k výrobě interiérů a exteriérů vozidel a jejich začlenění do tříd podle požárního nebezpečí. Použitá literatura [1]

[2]

ČSN EN 45545-2:2014 Drážní aplikace - Protipožární ochrana drážních vozidel - Část 2: Požadavky na požární vlastnosti materiálů a součástí.

[3]

DIN 5510-2:2009 Vorbeugender Brandschutz in Schienenfahrzeugen - Teil 2: Brennverhalten und Brandnebenerscheinungen von Werkstoffenund Bauteilen Klassifizierung, Anforderungen und Prüfverfahren.

[4]

Speitel, L.C.: Fourier Transform Infrared Analysis of Combustion Gases (NTIS 2008).

ČSN EN ISO 5659-2:2013 Plasty - Vývoj dýmu - Část 2: Stanovení optické hustoty v jednoduché komoře.


348


Poznatky ze zkoušek přenosu elektrického náboje přes vodní proud Experience of Testing the Transmission of Electrical Charge through the Water Stream Ing. Martin Trčka, Ph.D.1 Ing. Adam Thomitzek1 Ing. Jan Ondruch1 Ing. Barbora Baudišová1

Na základě studia dostupné literatury bylo navrženo experimentální měření pro ověření přenosu elektrického náboje přes vodní proud při napětí na zdroji 400 kV, kde cílem bylo nalézt závislost mezi svodovým proudem a vzdáleností od zdroje napětí.

Ing. Zdeněk Raška2

Materiály a metody

VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice

Měřící zařízení

1

ČEPS, a.s. Elektrárenská 774/2, 110 52 Praha 10 [email protected] 2

Abstrakt Příspěvek se zabývá poznatky získanými při měření elektrického proudu, jenž prochází přes vodní proud moderních požárních proudnic. Měření se provádělo při aplikaci vody na zařízení pod napětím 400 kV, při různých tlacích a průtocích. Pro různé proudnice byly stanoveny svodové proudy v závislosti na vzdálenosti od zdroje napětí. Klíčová slova Hašení, zvlášť vysoké napětí, přenosová soustava. Abstract The article deals with the knowledge that has been gained in the measurement of electric current that passes through the water stream applied to modern fire nozzles. Measurement was carried out when water was applied to the electrical device under a voltage of 400 kV, at different pressures and flows. For different nozzles were established leakage currents depending on the distance from the power source.

Měřeny byly tyto proudnice: • AWG CM 52 - 3 vzorky (měřena hubice 9 mm i 12 mm), • AWG TN 2400 (dříve TS 2000/2) - 3 vzorky (měřeno při všech nastaveních průtoků), • Leader Ultimatic FO6 - 2 vzorky (měřen 1 vzorek), • POK Galaxie Automatik - 1 vzorek, • Leader Quadrafog 150 - 1 vzorek, • AWG TN 2130 C - 1 vzorek. Proudnice AWG byly preferovány zejména z důvodu dostupnosti požadovaného počtu vzorků, ale také protože jsou jako jediné na trhu výrobcem zkoušeny pro použití k hašení elektrických zařízení pod napětím 400 kV ze vzdálenosti 10 m. Proudnice byly umístěny izolačně na zkušebním zařízení, nastaveny proti mřížce o rozměru 1 x 2 m pod úhlem přibližně 15° v horizontální rovině a v požadované vzdálenosti s od zkušební mřížky. Tato mřížka sestávala ze dvou vrstev pletiva o celkovém rozměru 1 x 2 m umístěná na třech izolátorech. Pro nastavení a pohyb s lafetovou proudnicí byl použit vysokozdvižný vozík. Hubice proudnice se v závislosti na dostřiku pohybovala ve výšce 3,5 - 5,0 m nad terénem. Všechny proudnice byly nastaveny v režimu plného (kompaktního) vodního proudu. Roztříštěný vodní proud nebyl zkoumán.

Keywords Firefighting, extra high voltage, transmission system. Úvod Proudy hasební vody jsou specifickou formou dopravy látky na větší vzdálenosti. V proudnici, která ukončuje hadici útočného vedení, dochází na zúženém dopravním průřezu ke zvýšení rychlosti proudící vody jako důsledek přeměny hydrodynamického přetlaku na kinetickou energii vodního proudu. Při běžných pracovních tlacích v hadicovém vedení cca 0,2 - 0,8 MPa dochází v relativně krátké vzdálenosti za proudnicí (vůči celkovému dostřiku) k rozpadu kompaktního proudu na vodní kapky různých rozměrů. To má za následek, že přenos elektrického proudu přes vodní proud do uzemnění není závislý pouze na elektrické vodivosti použitého hasiva, ale také na velikosti a hustotě vodních kapek rozpadajícího se vodního proudu. Vedení elektrického proudu přes soustavu uzemněné proudnice a vodní proud dopadající na elektrické zařízení pod různým napětím (až do 400 kV) již bylo zkoumáno různými studiemi. Ve starší literatuře (Schreiber H. M., Porst, P. 1972) bylo stanoveno, že bezpečná vzdálenost od elektrického zařízení je dána průměrem hasební trysky v metrech, tj. pro trysku 12 mm je bezpečná vzdálenost 12 m. Pro toto pravidlo ovšem není znám rozsah platnosti zejména z hlediska napětí na hašeném zařízení.


Obr. 1 Dispozice zkušebního zařízení Byl nastaven požadovaný tlak vody a na mřížku se přivedlo zkušební napětí 400 kV, kterým bylo simulováno sdružené napětí v přenosové soustavě. V elektrické části byly použity tyto přístroje: • regulační transformátor TuR Dresden 6/0 - 6 kV, 3200 kVA, v. č. 870786, • zkušební transformátor TuR Dresden 500 kV, 3000 kVA, v. č. 870785, • kapacitní dělič TuR Dresden MCF 600, v. č. 863705, • univerzální voltmetr Haefely Trench, type DMI 551, v. č. 150505, 349


• konduktometr WTW Cond 3310, v. č. 10410891, • PC karta + software Dewetron, v. č. 191329D-04L. Tlak vody byl měřen tlakovým čidlem a zapisován pomocí datalogeru COSMO CDL 2U, průtok byl měřen a zaznamenáván ultrazvukovým průtokoměrem Flomic FL 1034. Proudnice byly vodivě propojeny se záznamovým zařízením, kterým byl měřen svodový proud. Vodivost vody byla měřena při každé změně vzorku pomocí konduktometru a pohybovala se v rozmezí 256 - 412 μS/cm. Jako zdroj vody byla využita vozidla CAS 30 IVECO výrobce Magirus a CAS 20 Renault výrobce WISS. Voda byla čerpána z vodovodní sítě v areálu technologického parku Běchovice. Postup měření byl následující: 1. na proudnici byl nastaven tlak přibližně 300 kPa (nejnižší tlak 300 kPa byl použit, protože použité čerpadlo dosahuje tohoto tlaku na volnoběžné otáčky, přičemž škrcení průtoku způsobuje turbulence ve vedení a tím zpomalení či znemožnění měření průtokoměru - namátkově bylo provedeno měření s tlaky 100 kPa a 200 kPa pro získání hodnot i mimo měřený rozsah, přičemž nebyly pozorovány odchylky v naměřených hodnotách);

Obr. 2 Naměřené hodnoty svodového proudu pro plnoproudovou proudnici AWG CM 52 s tryskou 12 mm

2. proudnice byla umístěna 10 m od zdroje napětí, poté se v intervalech 1 m přibližovala až do vzdálenosti 4 m a v každém intervalu byly zapsány naměřené hodnoty všech měřených veličin; 3. po přiblížení na 4 m se tlak zvýšil na 400 kPa a proudnice se vzdalovala až na 10 m, nebo více pokud svodový proud přesahoval 0,5 mA, která je považována za bezpečnou hodnotu proudu pro lidský organismus; 4. takto se pokračovalo až do tlaku 800 kPa. Z každé měřené trysky nebo nastavení průtoku proudnice tak bylo naměřeno nejméně 28 hodnot jednotlivých veličin s výjimkou automatických proudnic, kde byl počet měření redukován z důvodu příliš mnoha proměnných, které tyto proudnice vzhledem k principu činnosti zahrnují (průtok je ovlivňován jak tlakem a nastavením tak v závislosti na automatice proudnice).

Obr. 3 Naměřené hodnoty svodového proudu pro kombinovanou proudnici AWG TN2400 s nastavením průtoku 235 l/min

Závěrem byla na základě zjištěných hodnot provedena ruční aplikace vodního proudu proudnicí AWC CM 52 (hubice 9 mm), AWC TN2400 (nastavení průtoku 400 l/min a 235 l/min) a AWG TN2130 (nastavení průtoku 130 l/min) na zkušební zařízení z vodorovné vzdálenosti 10 a 11 m. Výsledky a diskuze Naměřené průběhy hodnot svodového proudu se liší zejména v závislosti na typu proudnice. Proudnice plnoproudové dle ČSN EN 12 182-3 s klasickou kruhovou tryskou vykazují opakující se závislost svodového proudu na vzdálenosti s minimálními odchylkami. V případě kombinovaných proudnic s dutým prstencem vody (turbo) dle ČSN EN 12 182-2 vstupuje do závislosti mimo průtoku a tlaku také proměnný tvar vodního proudu. Tento se oproti proudu z plnoproudé proudnice nejprve chová jako dutý prstenec, který se v určité vzdálenosti od trysky spojuje v proud kompaktní, který se dále rozpadá na proud kapek většího rozměru. Celá charakteristika vodního proudu se tak mění v závislosti na tlaku a průtoku. Tyto proudnice tak vykazují značné odchylky v naměřených hodnotách i při přibližně stejných průtocích a tlacích. Jedním z možných vysvětlení také může být stupeň roztříštění vodních kapek v prstenci vodního proudu. Naměřené hodnoty vodivosti odpovídají hodnotám obvyklým pro pitnou vodu. Pro praktickou aplikaci je vhodné ověřit, jaké hodnoty vodivosti jsou pro různé vodovodní řády maximální a jaký je vliv výrazně vyšších hodnot vodivosti na naměřené svodové proudy.

Obr. 4 Naměřené hodnoty svodového proudu pro kombinovanou proudnici AWG TN2130 s nastavením průtoku 130 l/min, pro srovnání uvedeny také hodnoty, které udává výrobce pro napětí 420 kV Při ruční aplikaci vodního proudu na zkušební zařízení ve vzdálenosti 10 m nebyly dotyčnými pozorovány žádné fyziologické příznaky průchodu svodového proudu. Z naměřených hodnot je zřejmé, že svodové proudy v této vzdálenosti jsou na hranici fyziologického vnímání elektrického proudu. Závěr Na základě naměřených hodnot svodového proudu je možné konstatovat, že u všech typů proudnic je výrazným faktorem změny svodového proudu vzdálenost proudnic od zdroje napětí. Dále je možné konstatovat, že dalšími faktory ovlivňující velikost


350


svodového proudu je průtok vody v závislosti na tlaku vody. Bez ohledu na tlak vody je však možné říci, že nejvyšší svodový proud vykazují proudnice s největším nominálním průtokem vody např. 400 l/min. Naopak svodové proudy u proudnic s nižším nominálním průtokem vody (130 l/min) dosahovaly zhruba polovičních hodnot. Závislost průtoku na tlaku není pro různé druhy proudnic stejná. Velký vliv má také geometrie vodního proudu, a to platí zejména u proudnic s dutým prstencem vody, která se v určité vzdálenosti spojuje v kompaktní vodní proud a po určité vzdálenosti se rozpadá na samostatné kapky.


Schreiber, H.M.; Porst, P.: Hasební látky, chemicko fyzikální pochody při hoření a hašení. Praha ČSPO, 1972.

[2]

ČSN EN 15182-2+A1. Ručně ovládané požární proudnice Část 2: Kombinované proudnice PN 16, ÚNMZ: 2010.

[3]

ČSN EN 15182-3+A1. Ručně ovládané požární proudnice Část 3: Plnoproudové a/nebo sprchové proudnice s jedním pevným úhlem výstřiku PN 16, ÚNMZ: 2010.

Obr. 5 Ruční aplikace vodního proudu na zkušební zařízení pod napětím 400 kV


351


Únik zemního plynu a tvorba výbušné směsi v uzavřeném prostoru Leakage of Natural Gas and Formation of Explosive Mixture in Confined Space Ing. Aleš Tulach1 Ing. Miroslav Mynarz

1

Otvor byl vytvořen vytažením válce o výšce a průměru 1 mm. Výška válce imituje stěnu měděného potrubí o tloušťce 1 mm.

prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.2 1 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta strojní 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba [email protected], [email protected] [email protected]

Abstrakt Příspěvek se zabývá popisem úniku zemního plynu z domovních nízkotlakých potrubí. V příspěvek se věnuje šíření uniklého zemního plynu uzavřeným prostorem a definuje oblasti, kde vznikají místní nebezpečné koncentrace. Ucelený obraz šíření zemního plynu v závislosti na uplynulém čase od začátku úniku je získán díky matematickým CFD modelům. Tato práce by měla přispět k lepšímu porozumění šíření a distribuci směsí plynných paliv v uzavřených prostorech, a tím výrazně snížit riziko vzniku požáru nebo výbuchu, nebo jim předcházet.

Obr. 1 Model otvoru [9]

Obr. 2 Schéma otvoru [9]

Klíčová slova Matematické CFD modely, místní koncentrace, výbušná koncentrace, šíření plynu, únik plynu. Abstract The paper describes leakage of natural gas from domestic low-pressure piping. Attention is paid to spreading of the leaked natural gas in the confined space and defines the areas where local hazardous concentrations are formed. Comprehensive picture of spreading of natural gas, in dependence on the elapsed time from the start of leakage, was obtained by mathematical CFD models. This work should contribute to a better understanding of spreading and distribution of mixture of gaseous fuels in confined spaces, and thus to significant reduction of the risk of occurrence of fire or explosion or to prevention of these hazards.

Obr. 3 Model potrubí [9]

Keywords Mathematical CFD models, the local concentration, explosive concentration, distribution of gas, gas leak. 1 Úvod Při běžných výpočtech lze stanovit pouze množství uniklého plynu a dobu kdy dojde k vytvoření výbušné koncentrace v celém objemu ohraničeného prostoru (místnosti). Pro detailnější popsání šíření výbušného plynu je možné využít matematické modely. Tato úloha byla řešena pomoci softwaru ANSYS Fluent [1].

Obr. 4 Schéma potrubí [9] Plyn uniká do uzavřeného prostoru (krychlové nádoby). Potrubí bylo umístěno do spodní části krychlové nádoby o objemu cca 1 m3 [9].

2 Popis prostředí 2.1 Tvorba geometrie V programu Design Modeler byla vytvořena geometrie prostředí (obr. 5). Modelovány byly pouze vnitřní objemy všech částí. Geometrie je složena z potrubí s netěsností (obr. 3) a z objemu tvaru krychle, do kterého uniká hořlavý plyn. K úniku plynu dochází z netěsnosti o průměru 1 mm na měděném nízkotlakém plynovodním potrubí (obr. 1), ve kterém se tlak plynu pohybuje okolo hranice 2 kPa. Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 5 Model celé soupravy [9] 352


Obr. 6 Vnitřní objem nádoby a umístění potrubí [9]

Obr. 9 Rozmístění sledovacích bodů [9]

2.2 Tvorba výpočtové sítě Výpočtová síť byla vytvořena v programu ANSYS Meshing. Síť vzorku je složena ze 40 807 elementů (obr. 7).

Obr. 7 Výpočtová síť v řezu potrubím [9] Celkovou výpočtovou síť tvoří 274 426 elementů (obr. 8). Parametr pro určení kvality 3D buňky (míry její deformace) je 0,748. Hraniční hodnota parametru je 0,9. Kvalita této výpočtové sítě tedy vyhovuje [9].

Obr. 10 Umístění sledovacích bodů [9] 3 Numerické modely Pro numerické modelování výše popsaného fyzikálního měření byl použit program ANSYS Fluent [1], který je vhodný právě pro řešení proudění v dané oblasti. Zvolený program využívá, pro matematický popis probíhajících fyzikálních dějů, tyto zákony: Navierovy-Stokesovy rovnice [6] jsou jedny z rovnic, pomocí kterých lze proudění popsat.   2u  2u  2u   u  uu  uv  uw p      ax   v  2  2  2   Sx  x t x y z x y z     2v  2v  2v   v  vu  vv  vw p     ay   v 2  2  2   Sy  x t x y z y y z  

Obr. 8 Výpočtová síť v celé soustavě [9] 2.3 Tvorba monitorovacích bodů Skrze program ANSYS Fluent bylo v modelu rozmístěno šest sledovacích bodů (obr. 4). Program Fluent následně z těchto bodů vyhodnotil závislost mezi dobou úniku a koncentrací metanu ve směsi se vzduchem v objemových procentech [9, 2]. Ostrava 3. - 4. září 2014

 2w 2w 2w   w  wu  wv  ww p      az   v  2  2  2   Sw  x t x y z z y z  

V třech výše uvedených rovnicích se objevují čtyři neznámé (tlak a rychlosti všech tři složek x, y, z). Přidáním čtvrté rovnice dostáváme vztah čtyř rovnic o čtyřech neznámých. Čtvrtou rovnicí, která pojednává o zachování hmotnostního průtoku, je rovnice kontinuity [6].  t



  ux  x





 u y y

    uz   S z

z

353


Při řešení šíření příměsí počítá program lokální hmotnostní zlomky příměsí „Yi“ [-] ve směsi: Yi´ 

mi´ i´Vi´ i´  i´   m V 

kde mi [kg] je hmotnost příměsi i; m [kg] je celková hmotnost směsi; αi [-] je objemový zlomek příměsi i ve směsi.

se o plochu na ose „z“, která prochází středem potrubí a plochu na ose „x“, která protíná střed otvoru, ze kterého dochází k úniku metanu do nádoby. Rozsah vykreslených kontur, zobrazených na vytvořených plochách, je 0,5 až 1 obj. % koncentrace. Dále je vyhodnocení doplněno o prostorové rozmístění 0,5 % (modrá) a 1 % (červená) objemové koncentrace.

Další veličina, která se užívá ve spojení s šířením příměsi, je molární koncentrace „Ci“ a udává se v jednotkách kmol/m3. Vztah MiCi s jednotkami [(kg/kmol) · (kmol/m3) = kg/m3] vyjadřuje koncentraci. Běžně používaná jednotka ppm definuje miliontinu dané hodnoty (analogie procenta) a může se vztahovat k hmotnostnímu nebo objemovému zlomku. Přenos příměsí (hmotnostního zlomku) je řešen pomocí bilanční rovnice [6], která v měnícím se čase počítá s hodnotami hmotnostních zlomků příměsi „Yi“ a se složkami rychlosti proudění přítomných plynů „ui“.     Yi´     u jYi´   J i´, j  Ri´  Si´ t x j x j





Rovněž bere v úvahu difúzní tok i-té komponenty směsi „Jj,i“, rychlost produkce příměsí vlivem chemické reakce „Ri“ a rychlost tvorby přírůstku z distribuované příměsi „Si“. Distribuce příměsí se liší podle difúzního toku [6].

Obr. 11 Místní koncentrace v době vytvoření 0,5 obj. % v měřícím bodě č. 1

3.1 Volba matematických modelů V řešené úloze dochází k přechodu mezi laminárním a turbulentním prouděním. Jedná se o přechodovou oblast, kde v potrubí probíhá laminární proudění (Re = 359) a v oblasti netěsnosti naopak, vlivem velkého nárůstu rychlosti, dochází k proudění turbulentnímu (Re = 4 640). V rámci dosažení co nejlepší shody numerické simulace s experimentálním měřením bylo využito šesti matematických modelů („Laminární“; „k-ε“; „k-ω“). V modelu „k-ε“ byly vyzkoušeny varianty (k-ε Standard; k-ε RNG a k-ε Realizable). U modelu „k-ω“ byly vyzkoušeny varianty (k-ω Standard a k-ω SST) [2, 6]. 4 Odlišnosti numerické simulace a reálného úniku V reálných případech se do volného prostoru šíří zemní plyn. Proto se musí v simulaci definovat, že se jedná o směs zemního plynu se vzduchem. V databázi programu Fluent je uvedena pouze směs vzduchu a metanu. Další složky zemního plynu je možné doplnit. Tímto krokem by však mohlo dojít ke zpomalení výpočtu z důvodu vyššímu počtu počítaných rovnic. Program Fluent by musel navíc počítat s mnoha dalšími složkami než jen se vzduchem a metanem. Použitý Tranzitní zemní plyn obsahuje 98,39 % metanu a při porovnání hustot metanu z databáze programu (ρ27°C = 0,6679 [kg/m3]) a Tranzitního zemního plynu z literatury [4] (ρ20°C = 0,680; ρ30°C = 0,658 [kg/m3]) je vidět jistá shoda. Díky těmto faktům je možné považovat toto zjednodušení za přijatelné.

Obr. 12 Místní koncentrace v době vytvoření 0,5 obj. % v měřících bodech č. 2, 5, 6 Dva předchozí obrázky ukazují směr šíření plynu. Jelikož byl otvor natočen pod 45° úhlem, šířil se metan nejdříve k bodu č. 1, který ohlásil vznik 0,5 % objemové koncentrace. Poté se plyn šířil po stěně vzhůru až ke stropu nádoby. Jakmile se metan rozšířil ke stropu, začal se šířit k bočním stěnám, na kterých se nacházejí měřící body s čísly 5 a 6. Krátce po reakci měřícího bodu č. 2 (0,5 % koncentrace), dochází k velkému zpomalení rychlosti plynu šířícího se po stropě nádoby. Na zadní stěně (stěna s měřícím bodem č. 3) došlo k zavíření proudu zemního plynu. Z pravého spodního rohu obrázku (obr. 13) je zřejmé, že se metan nešíří po obou bočních stěnách rovnoměrně. Proud metanu, který se šíří po pravé horní části zadní stěny, se dostal k bodu č. 3 mnohem rychleji než plyn proudící z druhé strany.

5 Šíření metanu v uzavřeném prostoru Obecně je z výsledků patrné, že se ze začátku koncentrace prudce zvětšuje a přibližně při 0,3 % až 0,5 % koncentraci dochází k přeměně na pozvolný nárůst koncentrace metanu ve sledovacích místech. Pouze u čtvrtého sledovacího bodu dochází po prudkém nárůstu k opětovnému prudkému poklesu koncentrace. Až po několika vteřinách dochází k pozvolnému nárůstu. U bodu č. 4 je také viditelný lehký pokles koncentrace těsně po dosažení 0,5 % koncentrace. Pro další vyhodnocování šíření metanu prostorem je brán v úvahu pouze matematický model „k-ε Stantard“.

Obr. 13 Místní koncentrace v době vytvoření 0,5 obj. % v měřícím bodě č. 3

Únik metanu je viditelný (obr. 11 až obr. 17) na dvou vytvořených plochách (řezech celou výpočetní soustavou). Jedná Ostrava 3. - 4. září 2014

354


Obr. 14 Místní koncentrace v době vytvoření 1 obj. % v měřícím bodě č. 1

Obr. 17 Místní koncentrace v době vytvoření 1 obj. % v měřícím bodě č. 4

V době po vytvoření 0,5 % obj. koncentrace v bodě č. 3 se plyn šíří pomalu po zadní stěně směrem dolů. V levém prostoru nádoby dochází k většímu zavíření (modrá vypouklina na pravé straně, obr. 14). Obr. 15 zobrazuje rozmístění koncentrací v době vytvoření 1 % obj. koncentrace v měřících bodech s čísly 2, 5 a 6. V této době již došlo k vyrovnání 0,5 % koncentrace do jedné téměř vodorovné hladiny. Pokles 0,5 % hladiny je již, na rozdíl od 1 % hladiny, velmi pomalý.

6 Vytváření nebezpečných a výbušných koncentrací při úniku plynu Velkým problémem je otázka bezpečnosti. V době ukončení výpočtu (vytvoření 1 % obj. koncentrace v bodě č. 4), vyplynula otázka, jestli se již v měřicí nádobě vytvořila nebezpečná (50 % dolní meze výbušnosti) nebo dokonce výbušná koncentrace metanu a vzniklo by tak nebezpečí pro osoby nacházející se v nebo v blízkosti zasaženého prostoru. Z těchto důvodů byla sledována také tvorba místních nebezpečných a výbušných koncentrací. Zemní plyn je výbušný, dosáhne-li koncentrace 5 až 15 objemových procent. V programu Fluent byly vytvořeny dvě prostorové hladiny zobrazující nebezpečnou koncentraci (2,5 obj. %) a dolní mez výbušnosti (5 obj. %). Dále je vytvořená výbušná koncentrace znázorněná v rovině protínající osu x. Její umístění je stejné jako u vyhodnocení v předchozí kapitole.

Obr. 15 Místní koncentrace v době vytvoření 1 obj. % v měřících bodech č. 2, 5, 6 V čase vytvoření 0,5 % obj. koncentrace v posledním bodě (č. 4) jsou obě hladiny téměř vodorovné a dochází k jejich pomalému posunu směrem dolů. Pravý horní roh obrázku (obr. 16) ukazuje, že se 0,5 % a 1 % koncentrace vytváří také v blízkosti otvoru, ze kterého plyn uniká, a že jsou souvisle spojeny s hladinami formou ohnutých kuželů.

Obr. 18 Nebezpečná koncentrace v době vytvoření 1 obj. % v měřícím bodě č. 4

Obr. 16 Místní koncentrace v době vytvoření 0,5 obj. % v měřícím bodě č. 4 V době vytvoření 1 obj. % koncentrace v bodě č. 4 se obě hladiny nacházejí pod potrubím přivádějícím metan (zemní plyn) do nádoby.

Obr. 19 Výbušná koncentrace v době vytvoření 1 obj. % v měřícím bodě č. 4 Ostrava 3. - 4. září 2014

355


Nebezpečná koncentrace se vytvořila jen jako paraboloid nakloněný pod úhlem 45°. Obr. 18 ukazuje rozložení koncentrací v rozsahu 2,5 % až 5 % koncentrace (od nebezpečné koncentrace po koncentraci spodní meze výbušnosti). V momentu ukončení výpočtu vznikla výbušná koncentrace pouze v blízkosti netěsnosti (otvoru), ze které uniká plyn a v potrubí u jeho zaslepeného konce.


Ansys, Inc. ANSYS FLUENT 13.0 - Theory Guide (2010).

[2]

Bojko, M.: 3D Proudění - ANSYS Fluent: učební text. 1. vyd. Ostrava: Ediční středisko VŠB - TUO (2012).

[3]

Bosch, C.J.H.; Duijm, N.J.: Methods for the calculation of physical effects CPR 14E. Third edition. Hague: Committee for the Prevention of Disasters, Outflow and Spray release, 2.1-2.179 (2005).

[4]

Fík, J.: Zemní plyn: tabulky, diagramy, rovnice, výpočty. Praha: Agentura ČSTZ, s.r.o., 355 (2006).

[5]

Koza, V.; Čapla, L.: Stanovení množství uniklého plynu z poškozených plynovodů. Plyn: odborný měsíčník pro plynárenství. ročník XC, 2, 38-42 (2010).

[6]

Kozubková, M.: Modelování proudění tekutin, FLUENT, CFX. 1. vyd. Ostrava: Ediční středisko VŠB - TUO (2008).

[7]

TDG 903 01 - Výpočet množství uniklého plynu z poškozených plynovodů a plynovodních přípojek, ČPS (2006).

[8]

Technické podmínky a návod k použití detektorů GC20N a GC20K, 8 (2002).

[9]

Tulach, A.: Stanovení množství úniku zemního plynu z domovního plynovodu. Diplomová práce. Ostrava: VŠB TU Ostrava, 67 (2013).

7 Závěr Byl zkoumán způsob šíření plynu unikajícího z předem známé netěsnosti do okolního prostoru. V šesti bodech byly měřeny rychlosti změny objemových koncentrací zemního plynu (z 0,5 % na 1 % obj. koncentraci), což poskytlo jen hrubý obraz směru a rychlosti šíření plynu. Matematickým modelem, vyladěným tak, aby se shodoval s výsledky experimentu, bylo možné určit přesnější směry a rychlosti šíření zemního plynu v 3D prostoru a stanovit hranice vytvořené místní nebezpečné a výbušné koncentrace. Obdobným postupem je možné určit šíření plynu a vytváření nebezpečných a výbušných koncentrací přímo v reálných případech. Při haváriích spojených s únikem plynu ve výrobních provozech, domácnostech a dalších. Z takto zjištěných výbušných koncentrací je možné například odhadnout nejpravděpodobnější místa, kde by mohlo dojít k iniciaci výbušné koncentrace a zároveň i odhadnout energii exploze.


356


Kształcenie specjalistów na potrzeby systemu zarządzania kryzysowego w Instytucie Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku Education of Specialists for the Needs of Crisis Management System at the Institute of National Security Pomeranian University in Slupsk dr. Andrzej Urbanek dr. Krzysztof Rogowski mgr. Maciej Zaorski Instytut Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku ul. Arciszewskiego 22a, 76-200 Słupsk, Poland [email protected], [email protected], [email protected] Streszczenie Powszechne wykorzystywanie nowoczesnych technologii w systemach zarządzania kryzysowego wymaga od specjalistów pracujących w ich strukturach coraz bardziej złożonych kwalifikacji i kompetencji. Kadra naukowo-dydaktyczna Instytutu Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku podjęła działania, aby dostosować proces kształcenia studentów do wymogów stawianym im przez potencjalnych pracodawców. W niniejszym artykule jego autorzy opisali przyjęte w Akademii Pomorskiej rozwiązania programowe, infrastrukturę dydaktyczną i narzędzia wykorzystywane w procesie kształcenia studentów w specjalności zarządzanie kryzysowe. Słowa kluczowe Zarządzanie kryzysowe, specjaliści zarządzania kryzysowego, technologie wspomagania zarządzania kryzysowego, edukacja dla bezpieczeństwa. Abstract Widespread exploitation of modern technologies in crisis management systems requires professionals working in their structures more and more complex skills and competencies. Research and teaching staff of the Institute of National Security Pomeranian University in Slupsk has taken action to adjust the learning process of students to the requirements posed to them by potential employers. In this article the authors describe accepted in Pomeranian University program solutions, infrastructure and teaching tools used in the process of educating students in the specialization of crisis management. Keywords Crisis management, crisis management specialists, technology support for crisis management, education for security. Wstęp We współczesnych systemach zarządzania kryzysowego coraz częściej sięga się po nowoczesne technologie monitoringu zagrożeń, ostrzegania i alarmowania o zagrożeniach czy technologie teleinformatyczne wspomagające procesy decyzyjne. Informatyczne bazy danych, specjalistyczne oprogramowanie i narzędzia GIS pozwalają na analizę, wizualizację i animację zagrożeń czy procedur niezbędnych do skutecznego działania w warunkach zagrożeń. Sytuacja ta powoduje, że niezbędnym zabiegiem staje się przygotowanie specjalistów dysponujących nie tylko wiedzą teoretyczną, ale i praktycznymi umiejętnościami Ostrava 3. - 4. září 2014

wykorzystania powyższych technologii do realizacji zadań związanych z działaniem w sytuacjach kryzysowych. W Instytucie Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku podjęto działania, które pozwalają dostosować proces kształcenia studentów do powyższych wymogów. Dzięki pozyskaniu środków z Unii Europejskiej1 zmodernizowana została infrastruktura laboratorium „Edukacyjne Centrum Zarządzania Kryzysowego” oraz powstały trzy nowe pracownie z nowoczesnym wyposażeniem teleinformatycznym. Laboratorium i pracownie doposażono w sprzęt specjalistyczny i oprogramowanie, które stosowane jest obecnie w instytucjach systemu zarządzania kryzysowego. Posiadana baza laboratoryjna umożliwia aktualnie zabezpieczenie procesu kształcenia specjalistycznego studentów na studiach pierwszego stopnia. Dotyczy to następujących specjalności: - zarządzanie kryzysowe, - polityka obronna, - bezpieczeństwo i porządek publiczny, - bezpieczeństwo żeglugi morskiej i portów, - bezpieczeństwo teleinformatyczne. Dokonano również stosownych zmian w programach kształcenia i przygotowano kadrę naukowo-dydaktyczną do posługiwania się wyposażeniem laboratorium w procesie kształcenia studentów. Implikacje dla kształcenia specjalistów zarządzania kryzysowego Implikacją do zmian programu i sposobu kształcenia studentów na kierunku „bezpieczeństwo narodowe” są obserwowane w ostatnim czasie tendencje do: - zmian w sposobie postrzegania bezpieczeństwa, w tym zwrócenie większej uwagi w systemach narodowych na bezpieczeństwo wewnętrzne; - uwzględniania szerokiego spektrum zagrożeń, na które muszą reagować odpowiednie struktury systemu bezpieczeństwa (w tym struktury systemu zarządzania kryzysowego); - zmian systemu i procedur działania w zakresie zarządzania kryzysowego, wynikających między innymi ze zastosowania 1

W latach 2011-2012 w Instytucie Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku zrealizowano projekt współfinansowany ze środków UE pn. Przebudowa i doposażenie laboratorium „Edukacyjne Centrum Zarządzania Kryzysowego Akademii Pomorskiej w Słupsku” podnoszące jakość kształcenia studentów kierunku Bezpieczeństwo Narodowe. Szczegóły dotyczące projektu: A. Urbanek, Zakres i charakter modernizacji infrastruktury dydaktycznej Katedry Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku, [w:] Refleksje nad bezpieczeństwem, S. Kozdrowski, A. Urbanek (red.), Kraków 2011; A. Urbanek, J. Dworzecki, S. Kozdrowski, Rozsah a charakter modernizacie didaktickiej infrastruktury bezpiecnosti Pomorskiej Akademie v Slupsku, [w:] Riešenie krízových situácií prostredníctvom simulačných technologii, Zborník vedeckých a odborných prác z medzinárodnej vedeckej konferencie, wyd. Akadémia Ozbrojených Síl gen. M. R. Štefánika, Liptovský Mikuláš 2013. 357


Nowe podejście do kwestii bezpieczeństwa i tym samym zwrócenie większej uwagi na zagrożenia niemilitarne i bezpieczeństwo wewnętrzne jest spowodowane zmianą układu sił w międzynarodowym środowisku bezpieczeństwa pod koniec XX wieku. Dzisiaj w sposobie ujęcia i definiowania bezpieczeństwa możemy wyróżnić cztery zasadnicze tendencje. Po pierwsze, poszerzył się zakres przedmiotowy bezpieczeństwa, obejmując zarówno istotę jak i treść powyższego procesu, a tym samym i zbiór wartości chronionych w ramach bezpieczeństwa oraz dziedziny życia międzynarodowego i narodowego, w których mogą rozwijać się zagrożenia dla tych wartości2. W związku z powyższym możemy dzisiaj wyróżnić, oprócz tradycyjnego polityczno-militarnego wymiaru bezpieczeństwa, jego aspekty społeczne, kulturowe, ekologiczne, technologiczne czy demograficzne3. Po drugie, rozszerzeniu ulega zakres podmiotowy pojęcia bezpieczeństwo, gdzie wyraźnie odchodzi się traktowania państwa, jako jedynego podmiotu bezpieczeństwa, uznając z jednej strony jako odrębne podmioty instytucje międzynarodowe, a z drugiej strony podmioty pozarządowe, funkcjonujące w ramach struktur narodowych, określone zbiorowości ludzkie, czy wreszcie pojedyncze jednostki. Po trzecie, widoczne staje się akcentowanie subiektywnego wymiaru bezpieczeństwa oraz znaczenia jego percepcji u zainteresowanego podmiotu, co jest z kolei charakterystyczne dla wszystkich koncepcji wyrosłych na gruncie postmodernistycznej wizji świata i stosunków międzynarodowych4. Wreszcie po czwarte, obserwuje się obecnie dalszą internacjonalizację i uwspólnotowienie pojęcia bezpieczeństwo, wskazując na ścisłą zależność bezpieczeństwa od wszystkich uczestników stosunków międzynarodowych, a tym samym brak możliwości samodzielnego osiągnięcia przez podmiot zadawalającego poziomu poczucia bezpieczeństwa. Dotyczy to również kwestii bezpieczeństwa wewnętrznego5. Z uwagi na zmianę sposobu postrzegania bezpieczeństwa i branych pod uwagę zagrożeń mających wpływ na szeroko rozumiane bezpieczeństwo, zmieniło się podejście do zarządzania kryzysowego, traktowanego nie tylko, jako element bezpieczeństwa polityczno-militarnego, ale jako odrębny system bezpieczeństwa wewnętrznego (publicznego) państwa. Z funkcjonalnego punktu widzenia, system zarządzania kryzysowego (rysunek 1) to „[…] skoordynowany wewnętrznie i tworzący pewną całość, dynamicznie się rozwijający układ trzech zasadniczych podsystemów (podsystemu organów zarządzających - aparatu zarządzającego; podsystemu powiązań informacyjnych wewnątrz organizacji, podsystemu metod i działań, czyli reguł funkcjonowania organizacji) realizujących wspólnie jeden zasadniczy cel: obniżenie stopnia oddziaływania czynników sytuacji kryzysowej na funkcjonowania organizacji, a w przypadku 2

3

4

5

Zob.: M. Madej, Zagrożenia asymetryczne państw obszaru transatlantyckiego, Warszawa 2008, s. 28. Por.: M.E. Brown, Security Problems and Security Policy in a Grave New World, [w:] idem (red.), Grave New World: Security Challenges in the 21st Century, Georgetown University Press, Washington 2003, K. Żukrowska, Kryteria bezpieczeństwa ekologicznego, [w:] Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa, S. Dębski, B. Górka-Winter (red.), Warszawa 2003. Zob.: J. Czaputowicz, Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa - aspekty teoretyczne, [w:] Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa, S. Dębski, B. Górka - Winter (red.), wyd. cyt. Zob.: A. Dudek, T. Łoś-Nowak, Bezpieczeństwo państwa w środowisku międzynarodowym, [w:] Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa, S. Dębski, B. Górka-Winter (red.), wyd. cyt., M. Pietraś, Pozimnowojenny paradygmat bezpieczeństwa in statu nuscendi, „Sprawy międzynarodowe” 1997, nr 2.


ich wystąpienia minimalizacji ich wpływu i skutków”6. Istota funkcjonowania systemu sprowadza się zatem do sprawnego zarządzania w sytuacjach kryzysowych7. W świetle obowiązującej w Polsce ustawy z 26 kwietnia 2007 roku, zarządzanie kryzysowe to „[…] działalność organów administracji publicznej będąca elementem kierowania bezpieczeństwem narodowym, która polega na zapobieganiu sytuacjom kryzysowym, przygotowaniu do przejmowania nad nimi kontroli w drodze zaplanowanych działań, reagowaniu w przypadku wystąpienia sytuacji kryzysowych, usuwaniu ich skutków oraz odtwarzaniu zasobów i infrastruktury krytycznej”8. Z pragmatycznego punktu widzenia przyjmuje się, że „[…] zarządzanie kryzysowe opiera się na usankcjonowanych prawnie zależnościach pozwalających na podział zadań, kompetencji i koordynację działań. Wyznacza również ramy do współdziałania jednostek w trakcie prowadzenia działań a także określa sposoby ich aktywizacji”9.

SYTUACJA KRYZYSOWA

w coraz większym zakresie technologii teleinformatycznych i innych narzędzi wspomagających działanie specjalistów.

SYSTEM ZARZĄDZANIA KRYZYSOWEGO CEL – obniĪenie stopnia oddziaáywania sytuacji kryzysowej, minimalizacja jej wpáywu i skutków

aparat zarządzający

powiązania informacyjne

reguáy funkcjonowania organizacji

Rysunek 1 System zarządzania kryzysowego w ujęciu funkcjonalnym. Źródło: opracowanie własne na podstawie: E. Nowak, Zarządzanie kryzysowe w sytuacji zagrożeń niemilitarnych, Warszawa 2007 W Polsce, system zarządzania kryzysowego ma strukturę hierarchiczną, wielopoziomową i wieloszczeblową. W jego strukturze można wyróżnić pięć poziomów decyzyjnofunkcjonalnych: krajowy, resortowy (właściwy dla danego ministerstwa), szczebel wojewódzki, powiatowy, gminny/miejski. Na każdym poziomie tworzy się odpowiednie struktury składające się z następujących elementów10: - organu decyzyjnego (Rada Ministrów, minister właściwy, wojewoda, starosta, wójt, burmistrz, prezydent miasta), - organu opiniodawczo-doradczego (Rządowy Zespół Zarządzania Kryzysowego, zespół zarządzania kryzysowego właściwy dla 6

7

8

9

10

Nowak E., Kitler W., Skrabacz A., Gąsiorek K, Zarządzanie kryzysowe w sytuacji zagrożeń niemilitarnych, Warszawa 2007, s. 46. Sytuacja kryzysowa to zespół okoliczności zewnętrznych i wewnętrznych, w jakich znajduje się dany podmiot (układ, organizacja, system), wpływających na jego funkcjonowanie w taki sposób, iż zaczyna się w nim i jest kontynuowany proces zmienny, w rezultacie czego dochodzi do zachwiania równowagi a następnie jej przywrócenia dzięki podjętym środkom regulacji, jeśli takie zostaną zastosowane. Zob.: tamże, s. 39. Lub zgodnie z ustaleniami ustawy - sytuacja wpływająca negatywnie na poziom bezpieczeństwa ludzi, mienia w znacznych rozmiarach lub środowiska, wywołująca znaczne ograniczenia w działaniu właściwych organów administracji publicznej ze względu na nieadekwatność posiadanych sił i środków. Ustawa z dnia 26 kwietnia 2007 r. o zarządzaniu kryzysowym (Dz.U. 2007 nr 89 poz. 590), art. 2. K. Sienkiewicz-Małyjurek, F.R. Krynojewski, Zarządzanie kryzysowe w administracji publicznej, Warszawa 2010, s. 14. W niektórych pracach zapomina się o szczeblu resortowym. Szerzej G. Sobolewski, Zagrożenia kryzysowe, Warszawa 2011, s. 22-6, K. Sienkiewicz-Małyjurek, F.R. Krynojewski, Zarządzanie kryzysowe w administracji publicznej, wyd. cyt., s. 49. 358


danego ministra, zespoły zarządzania kryzysowego właściwe dla województwa, powiatu lub gminy),

jest stosowana na wielu poziomach funkcjonalnych Platforma Operacyjna Zarządzania Kryzysowego12.

- komórki planistyczno-koordynującej (Rządowe Centrum Bezpieczeństwa, centrum zarządzania kryzysowego właściwe dla danego ministerstwa, wojewódzkie, powiatowe, gminne, miejskie centra zarządzania kryzysowego).

Jak wspomniano we wstępie, sytuacja ta powoduje, że niezbędnym zabiegiem staje się przygotowanie specjalistów dysponujących nie tylko wiedzą teoretyczną, ale i praktycznymi umiejętnościami wykorzystania powyższych technologii do realizacji zadań związanych z działaniem w sytuacjach kryzysowych.

W skład podsystemów wykonawczych wchodzą między innymi wyspecjalizowane służby ratownicze i porządkowe, a w tym: policja, straż pożarna, jednostki ratownictwa medycznego i podmioty wspierające działania ratownicze, w tym organizacje pozarządowe takie jak: GOPR, TOPR, WOPR, PCK, Ochotnicza Straż Pożarna. Strukturę systemu zarządzania kryzysowego przedstawia rysunek 2. SYSTEM ZARZĄDZANIA KRYZYSOWEGO

PODSYSTEM KIEROWANIA SZCZEBEL CENTRALNY

Rada Ministrów, Rządowy Zespóá Zarządzania Kryzysowego, Rządowe Centrum BezpieczeĔstwa, Zespoáy i centra poszczególnych ministerstw i urzĊdów centralnych.

SZCZEBEL WOJEWÓDZTWA

wojewoda, zespóá zarządzania kryzysowego, centrum zarządzania kryzysowego.

SZCZEBEL POWIATU

starosta, zespóá zarządzania kryzysowego, centrum zarządzania kryzysowego.

SZCZEBEL GMINY/MIASTA

wójt, zespóá zarządzania kryzysowego, centrum zarządzania kryzysowego (wedáug potrzeb).

PODSYSTEMY WYKONAWCZE sáuĪby ratownicze (jednostki PaĔstwowej StraĪy PoĪarnej, jednostki Ratownictwa Medycznego), sáuĪby porządkowe (Policja, straĪe miejskie i gminne), podmioty wspierające dziaáania ratownicze (GOPR, TOPR, WOPR, Ochotnicza StraĪ PoĪarna, PCK), inne podmioty wsparcia w sytuacjach kryzysowych (np. Siáy Zbrojne RP, StraĪ Graniczna.

Rysunek 2 System zarządzania kryzysowego w ujęciu strukturalnym. Źródło: opracowanie własne System zarządzania kryzysowego jest systemem złożonym, koordynującym działanie wielu podmiotów, przygotowanym do reagowania na szerokie spektrum różnego rodzaju zagrożeń, stąd też niezmiernie ważnym zagadnieniem jest umiejętne wsparcie systemu przez różnego rodzaju nowoczesne technologie i narzędzia, wspomagające jego działanie w zakresie monitorowania zagrożeń, ich analizy i oceny, usprawnienia procesu podejmowania decyzji czy zapewnienia skutecznego działania w wypadku wystąpienia sytuacji kryzysowych. Stąd też w Polsce podjęto działania, których celem jest wsparcie struktur systemu zarządzania kryzysowego i doposażenie go w specjalistyczne oprogramowanie teleinformatyczne i systemy łączności usprawniające współpracę na wszystkich poziomach funkcjonalnych administracji bezpieczeństwa11. Już w chwili obecnej wiele centrów zarządzania kryzysowego ma do dyspozycji narzędzia zarządzania informacją. Korzysta się między innymi z: Systemów Geograficznej Informacji Przestrzennej (GIS Geographic Information System), aplikacji Informacja Medyczna (InfoMed), baz danych wspierających działania Obrony Cywilnej, bazy danych Wsparcie Pobytu i Działań Wojsk Sojuszniczych Na Terytorium Kraju Gospodarza (z angielskiego HNS - Host Nation Support). Narzędzia te stają się ważnymi elementami pomocniczymi niezbędnymi przy planowaniu i realizacji działań ujętych w planach zarządzania kryzysowego i stałych procedurach operacyjnych uruchamianych w przypadku zaistnienia konkretnej sytuacji kryzysowej. Dodatkowym narzędziem integrującym czynności związane z zarządzaniem łącznością, informacją i podjęciem decyzji w przypadku zaistnienia sytuacji kryzysowej 11

W. Lidwa zauważa, że pomimo widocznego postępu nie jest w pełni realizowany proces zarządzania kryzysowego na wszystkich poziomach administracji. Ponadto zwraca uwagę na konieczność modernizacji między innymi systemów łączności. Zob.: W. Lidwa, Narodowy system zarządzania kryzysowego w Polsce, Kalisz 2013, s. 5-9.


Filozofia kształcenia Uwzględniając zmiany w podejściu do istoty współczesnego bezpieczeństwa, zmiany jakie zachodzą w krajowym systemie zarządzania kryzysowego i oczekiwania wobec specjalistów funkcjonujących w jego strukturach, w Instytucie Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku przystąpiono do zmian programów kształcenia. Punktem wyjścia stało się przyjęcie koncepcji kształcenia modułowego, jako podstawy doboru treści i organizacji procesu kształcenia, ukierunkowanego na lepsze przygotowanie absolwentów do pracy zawodowej. Kształcenie modułowe jest ściśle związane z technologią kształcenia i na jej gruncie pojawiło się stosunkowo wcześnie pojęcie „modułu”. W wielojęzycznym słowniku terminów z zakresu technologii kształcenia wydanym przez UNESCO, moduł opisywany jest jako „[…] uporządkowany zestaw praktycznych działań kształcących, ukierunkowany na osiągnięcie kilku drobnych, ale związanych ze sobą celów; okres uczenia się trwa zazwyczaj od kilku godzin do kilku tygodni; może być nazwany miniprogramem (minikursem) jeżeli kończy się oceną”. W tym samym słowniku system modułowy oznacza „[…] każdy pakiet dydaktyczny, składający się ze zwartych, zamkniętych elementów, z których to elementów może być realizowany jako autonomiczna jednostka”13. Z kolei w The International Encyclopedia of Education można znaleźć następujący zapis: „[...] moduł jest zwartą i samodzielną jednostką kształcenia, w założeniu pierwotnym ukierunkowaną na kilka dobrze sprecyzowanych celów. Sedno modułu stanowią treści kształcenia i instrukcje niezbędne do osiągnięcia tych celów”. Moduł składa się w tym przypadku z dziewięciu elementów: celu modułu, umiejętności wstępnych, celów kształcenia, testu poprzedzającego, modułowych środków przekazu, programu modułu, działań związanych z programem, testu końcowego i oceny modułu14. Pojęcie „modułu” wprowadziła do dydaktyki kształcenia zawodowego również Międzynarodowa Organizacja Pracy (MOP). Traktuje go ona, jako rodzaj szkolenia zawodowego, w którym wprowadzone są tzw. moduły umiejętności kwalifikacyjnych, będące jednostkami dydaktycznymi pozwalającymi na opanowanie minimum umiejętności zawodowych15. Każda tak rozumiana jednostka modułowa posiada precyzyjnie i jednoznacznie określone cele. Zdaniem Krzysztofa Symeli, musi ona spełniać następujące wymogi16: - sama w sobie stanowić odrębną całość, 12

13 14 15

16

HNS, GIS i POZK są na wyposażeniu laboratorium Edukacyjne Centrum Zarządzania Kryzysowego Akademii Pomorskiej w Słupsku. Funkcjonują z powodzeniem w Centrach Zarządzania Kryzysowego Województwa Pomorskiego - HNS, InfoMed, GIS oraz Centrum Zarządzania Kryzysowego Województwa Dolnośląskiego - POZK, W planie Zarządzania Kryzysowego np. Województwa Łódzkiego wymienia się bazę sił i środków jako aplikację „Arcus 2005”. Glossary of Educational Terms, UNESCO, 1986. The International Encyclopedia of Education, Pergamon Press 1985. K. Symela, Przemiany w strukturze programów kształcenia zawodowego, [w:] Baraniak B. (red), Dobór treści kształcenia zawodowego, Tom I, Warszawa-Radom 1997, s. 53. Por.: K. Symela, Modułowe programy kształcenia zawodowego zarys problematyki, „Pedagogika Pracy” Nr 21/3, Radom 1993. 359


- dotyczyć akceptowanego ogólnie podziału pracy w ramach danego zajęcia,

ich dowolnych konfiguracji, umożliwiających zdobywanie różnych kwalifikacji wymaganych na stanowisku pracy19.

- składać się z najważniejszych wartości dla uczenia się,

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że kształcenie modułowe to obok tradycyjnego, alternatywny rodzaj kształcenia zawodowego, traktowany również, jako forma kształcenia integrująca koncepcje nauczania poglądowego, programowanego, indywidualnego, problemowego, strukturalnego, algorytmicznego, wielostronnego i multimedialnego. Kształcenie modułowe nawiązuje również do koncepcji „kompetencji zawodowych”, co oznacza w praktyce, że uczeń zdobywający kwalifikacje zobligowany jest do zademonstrowania umiejętności wykonania pracy zgodnie ze standardami (normami) wymaganymi na danym stanowisku pracy. Uczeń w systemie kształcenia modułowego staje się aktywnym podmiotem edukacji, ma możliwość rozpoczęcia i zakończenia kolejnego etapu nauki zgodnie z jego decyzją, w zależności od jego potrzeb i możliwości, przez co proces uczenia się staje się nadrzędnym wobec nauczania. Kształcenie odbywa się na zasadzie stopniowego „gromadzenia” zbiorów wiadomości i umiejętności oraz ich transferu. Kształcenie modułowe opiera się na podstawach teoretycznych i praktycznych. Podstawę jego realizacji stanowią specjalnie opracowane modułowe programy nauczania wraz z „obudową dydaktyczną”. Programy charakteryzuje elastyczność oraz wielostronność, jeżeli chodzi o drogi dojścia do wymaganych kwalifikacji zawodowych na danym stanowisku pracy20.

- uczący się powinien mieć do osiągnięcia precyzyjnie zdefiniowane cele, po uzyskaniu których będzie wyraźnie odczuwał, że realizuje je właściwie i osiąga kwalifikacje zawodowe, - treść jednostek modułowych powinna dać się transformować i łatwo adoptować do różnych populacji uczących się. MOP wyróżnia trzy rodzaje modułów: teoretyczne, praktyczne oraz mieszane. Programy tego typu przeznaczone są do kształcenia poza systemem szkolnym i bazują na dość niskim przygotowaniu ogólnym potencjalnych użytkowników. Ogólna struktura modułu kwalifikacyjnego w wersji proponowanej przez MOP jest następująca17: - temat, obszar zawodowy, - pożądany zbiór umiejętności wejściowych (wstępnych), - cel (cele) wyrażone w kategoriach umiejętności, - opis niezbędnego wyposażenia technicznego, - program szkolenia (tekst opisowy, normy, rysunki techniczne, algorytmy praktycznego działania), - sprawdzian teoretyczny i praktyczny. Z kolei moduł w ujęciu amerykańskim jest jednostką znacznie szerszą niż w programach MOP. Zakres treści nauczania danego modułu ustala zadanie dydaktyczne, które powstaje w wyniku transformacji zadania zawodowego. Na ogół moduł ten powiązany jest z blokiem zajęć teoretycznych. Programy tego typu funkcjonują w systemie szkolnym, a fundamentem do ich realizacji jest ogólne wykształcenie szkolne18. W Wielkiej Brytanii moduł traktuje się z kolei jako autonomiczną, niezależną jednostkę w planowanej serii procesu nauczania, której zamiarem jest pomaganie uczniom w osiąganiu jasno określonych celów. Odmienny od przedstawionych powyżej system kształcenia modułowego rozwinął się w Holandii. Programy modułowe obejmują tam podstawowe przedmioty zawodowe oraz niemalże cały zakres doskonalenia zawodowego. Moduł rozumiany jest tutaj jako zbiór wiadomości i umiejętności do opanowania przez ucznia w określonej dziedzinie wiedzy ustalonej w programie. W polskiej literaturze trudno znaleźć jednoznaczną interpretację powyższego pojęcia. Moduł traktowany jest z reguły jako element programu kształcenia zawodowego. „Modułowy program nauczania zawodowego” definiowany jest z kolei, jako zbiór jednostek modułowych, które mają za zadanie osiągnięcie określonych celów kształcenia. Istotną rolę w tym zakresie odgrywają cele kształcenia. Zakłada się, że im dokładniej sprecyzowane zostaną cele kształcenia tym łatwiej będzie można podjąć decyzję w zakresie doboru materiału i metod, środków dydaktycznych i kryteriów oceny wyników nauczania. Stąd w tym ujęciu, programy nauczania decydują o organizacji całego procesu i systemu kształcenia. Moduł jest z kolei traktowany jako wyodrębniona część bloku treści kształcenia. Ma za zadanie doprowadzić do uzyskania określonego zakresu umiejętności, wiedzy, postaw i kompetencji zawodowych. Ważnym elementem modułu jest jego niezależność. Każdy moduł można traktować osobno, ale w konsekwencji pewna liczba modułów składa się na uzyskanie przez ucznia określonych kwalifikacji zawodowych. Ważnym elementem programu modułowego jest również jego „obudowa dydaktyczna”, na którą składają się materiały dla uczniów oraz nauczycieli, narzędzia kontroli i oceny (pomiaru dydaktycznego), infrastruktura dydaktyczna oraz środki kształcenia. Niezależność modułów stwarza możliwość tworzenia 17

18

S.M. Kwiatkowski, Moduły kwalifikacyjne w procesie dokształcania i doskonalenia zawodowego. „Rynek Pracy” nr 6, Warszawa 1993. J. Kirjaniuk, Modułowe projektowanie treści kształcenia zawodowego w systemie szkolnym i pozaszkolnym. „Pedagogika Pracy” Nr 3, Warszawa 1980.


Podejście modułowe do procesu kształcenia jest zgodne z ideą i zasadą łączenia teorii i praktyki, gdzie wielostronne kształcenie multimedialne ma charakter kształcenia systemowego, wykorzystującego wszelkie dostępne sposoby do osiągniecia zakładanych celów. Treści wynikające z podręczników nie są w tym przypadku jedynym źródłem wiedzy studenta (korzysta z różnych źródeł), a głównym sposobem zdobywania przez niego wiedzy jest proces rozwiązywania problemów zarówno teoretycznych (tzw. metoda casusowa omawiająca wybrane przypadki w teorii) jak i praktycznych. W dobie społeczeństwa informacyjnego proces ten wspomagany jest coraz częściej przez nowoczesne technologie ICT, pozwalające na tworzenie zróżnicowanych pod względem merytorycznym i metodycznym modeli kształcenia, wsparcia wszelkich działań nauczyciela i uczniów, uatrakcyjnienie kształcenia, czy tworzenie sytuacji problemowych zbliżonych w dużym stopniu do zjawisk, z jakimi mamy do czynienia w realnym świecie. Idea kształcenia modułowego pozwala również na łączenie aspektu wychowawczego z osiąganiem określonych umiejętności zawodowych, przez co można lepiej przygotować uczniów do stawienia czoła przyszłym problemom zawodowym. W duchu tych założeń, kształcenie na kierunku „bezpieczeństwo narodowe” realizowane jest obecnie zgodnie ze zmodyfikowanym programem kształcenia, dostosowanym do wymogów Krajowych Ram Kwalifikacji dla Szkolnictwa Wyższego i uwzględniającym ideę kształcenia modułowego i proponowane w jego ramach rozwiązania. Programowi, w świetle ogólnych kierunków zmian procesu kształcenia na poziomie wyższym, nadano również 19

20

Por.: U. Jeruszka, Ewolucja programów przedmiotów zawodowych, Warszawa 1998, K. Symela, Przemiany w strukturze programów kształcenia zawodowego, [w:] Baraniak B. (red), Dobór treści kształcenia zawodowego, wyd. cyt. Szerzej na temat istoty kształcenia modułowego: A. Urbanek, Edukacja dla bezpieczeństwa. Zarys metodyki szkolenia wojskowego, Słupsk 2013; A. Urbanek, Kształcenie modułowe w systemie akademickiej edukacji dla bezpieczeństwa - szanse i wyzwania, [w:] Kwiatkowski A., Urbanek A. (red.), Edukacja dla bezpieczeństwa - wybrane zagadnienia, Słupsk 2013; A. Urbanek, Modulové vyučovanie v systéme akademického vzdelávania v bezpečnosti - príležitosti a výzvy, [w:] Nové trendy vo vyučovaní spoločenskovedných predmetov v školách zameraných na bezpečnosť, Zborník vedeckých a odborných prác z medzinárodnej vedeckej konferencie, wyd. Akadémia Ozbrojených Síl gen. M. R. Štefánika, Liptovský Mikuláš 2013. 360


strukturę modułową. Wyodrębniono w nim: - grupę modułów przedmiotów ogólnych (7 modułów), - grupę modułów przedmiotów kierunkowych (7 modułów), - grupę modułów przedmiotów specjalistycznych do wyboru przez studentów (fakultatywnych), a w tym m.in.: grupę modułów specjalistycznych dla specjalności Zarządzanie kryzysowe (9 modułów). Cele, organizacja kształcenia i przyjęte normatywy programowe Powołanie w 2008 roku w strukturach Wydziału Filologiczno - Historycznego Katedry Bezpieczeństwa Narodowego (obecnie Instytut Bezpieczeństwa Narodowego), było początkiem kształcenia specjalistów na potrzeby systemu zarządzania kryzysowego w Akademii Pomorskiej w Słupsku. Pierwsi studenci tej specjalności rozpoczęli studia w roku akademickim 2008/2009. Do chwili obecnej kształcenie na studiach pierwszego stopnia na kierunku bezpieczeństwo narodowe w specjalności zarządzanie kryzysowe podjęło 56 studentów studiów stacjonarnych i 75 studiów niestacjonarnych. Pierwszych absolwentów wypromowano w 2011 roku (40 studentów). Szczegóły prezentują tabele nr 1 i 2. Tab. 1 Wyniki rekrutacji studentów na kierunek bezpieczeństwo narodowe w Akademii Pomorskiej w Słupsku (lata 2008 - 2014). Źródło: opracowanie własne Liczba studentów przyjętych w ramach rekrutacji w roku akademickim: 2009/2010

2011/2012

2012/2013

2013/2014

Łącznie

Stacjonarne

103

73

110

98

150

125

837

2.

Niestacjonarne

85

91

108

100

90

60

534

188

164

218

198

240

185

1371

RAZEM:

2010/2011

2008/2009

Charakter studiów

1.

Lp.

Tab. 2 Liczba absolwentów na kierunek bezpieczeństwo narodowe w specjalności zarządzanie kryzysowe w Akademii Pomorskiej w Słupsku (lata 2011 - 2014). Źródło: opracowanie własne Lp.

Charakter studiów

2011

2012

2013

2014

Łącznie

Stacjonarne

20

8

20

8

56

2.

Niestacjonarne

20

20

15

20

75

40

28

35

28

131

Głównym celem kształcenia studentów na kierunku „bezpieczeństwo narodowe” jest przygotowanie absolwentów do pracy w instytucjach realizujących zadania w różnych dziedzinach bezpieczeństwa, z uwzględnieniem zróżnicowania kwalifikacji nabywanych przez nich w ramach konkretnej specjalności, w jakiej się kształcą. Osiągnięcie tego głównego celu kształcenia, jak przyjmuje się w programie, możliwe jest dzięki realizacji celów pośrednich, a w tym: - zapoznania studentów z podstawami wiedzy z zakresu poszczególnych dyscyplin nauk społecznych, - zapoznania studentów z podstawowymi zagadnieniami teorii bezpieczeństwa i poszczególnymi dziedzinami bezpieczeństwa narodowego, - rozwijania u studentów ogólnych kompetencji komunikacyjnych z uwzględnieniem umiejętności posługiwania się wybranym językiem obcym i językiem specjalistycznym,


- rozwijania u studentów sprawności fizycznej niezbędnej do efektywnej pracy w instytucjach dbających o bezpieczeństwo państwa i obywateli, - rozwijania u studentów kompetencji zawodowych powiązanych ze specjalnością w jakiej się kształcą w czasie studiów, głównie w zakresie rozwiązywania typowych problemów zawodowych i posługiwania się nowoczesnymi technologiami wspierającymi pracę instytucji, do pracy w których przygotowywani są w trakcie studiów, - rozwijania u studentów kompetencji społecznych głównie w zakresie umiejętności: samodzielnego działania i myślenia, pracy w grupie zadaniowej specjalistów, permanentnego samodoskonalenia i samokształcenia oraz przygotowania różnych programów społecznych realizowanych na rzecz bezpieczeństwa społeczności lokalnej, - rozwijania u studentów właściwych, pożądanych społecznie postaw etycznych i moralnych. Dzięki osiągnięciu przez studentów zakładanych w programie celów i efektów kształcenia, istnieje możliwość zatrudnienia ich w różnego rodzaju instytucjach cywilnych realizujących lub partycypujących w realizacji zadań w różnych dziedzinach bezpieczeństwa narodowego, w tym absolwentów specjalności zarządzanie kryzysowe – w instytucjach zarządzania kryzysowego funkcjonujących na poziomie gminy, powiatu i województwa. Kształcenie specjalistów na kierunku „bezpieczeństwo narodowe” realizowane jest obecnie w trzech etapach: - etap I - ogólny, w ramach którego studenci zdobywają podstawy wiedzy z zakresu nauk społecznych, - etap II - kierunkowy, w ramach którego studenci zdobywają wiedzę z zakresu nauk o bezpieczeństwie, - etap III - specjalistyczny, w ramach którego studenci opanowują wiedzę i umiejętności z zakresu specjalności, którą wybierają na drugim roku studiów.

Liczba absolwentów specjalności zarządzanie kryzysowe:

1.

RAZEM:

- przygotowania studentów do włączenia się w społeczeństwo wiedzy z uwzględnieniem rozwoju kompetencji własnych, między innymi w zakresie posługiwania się nowoczesnymi technologiami ICT,

Rysunek 3 Struktura procesu kształcenia studentów na kierunku „bezpieczeństwo narodowe” na studiach pierwszego stopnia w Akademii Pomorskiej w Słupsku. Źródło: opracowanie własne Liczbę godzin przewidzianą do realizacji poszczególnych modułów zestawiono w tab. 3.

w

ramach

Etap I realizowany jest przede wszystkim w semestrze pierwszym (za wyjątkiem języka obcego). Jego celem jest zapoznanie studentów z podstawami nauk społecznych, czyli dziedziny, do której zalicza się nauki o bezpieczeństwie. Etap II realizowany jest w trakcie drugiego i trzeciego semestru studiów. W jego ramach prowadzone są zajęcia z modułów/przedmiotów zakwalifikowanych do grupy kierunkowych. Kierunkowe treści kształcenia są wspólne dla wszystkich specjalności. Ich realizacja pozwala na nabycie przez studentów podstaw wiedzy z zakresu nauk o bezpieczeństwie. Z kolei etap III realizowany jest od czwartego do szóstego semestru. Przyjmując zasadę od ogółu do szczegółu studenci specjalności zarządzanie kryzysowe poznają teoretyczne 361


podstawy, prawne uwarunkowania i strukturę systemu zarządzania kryzysowego na poziomie gminy, powiatu i województwa, a także nabywają praktycznych umiejętności między innymi w oparciu o laboratorium „Edukacyjne Centrum Zarządzania Kryzysowego” i praktyki zawodowe odbywane w strukturach powiatowych systemu zarządzania kryzysowego.

Numer modułu

17

Tab. 3 Wymiar godzin dydaktycznych w poszczególnych semestrach. Źródło: Program kształcenia na kierunku „bezpieczeństwo narodowe”, studia pierwszego stopnia, Słupsk 2013 A. studia stacjonarne Semestry i liczba godzin dydaktycznych

Nazwa modułu Moduł przedmiotów ogólnych

I

II

III

IV

330

75

30

30

270

300

Moduł przedmiotów kierunkowych

V

VI

Razem w modułach

18

Zasady ochrony ludności i infrastruktury

Systemy wspomagania zarządzania kryzysowego

570

230

Numer jednostki modułowej

315

220

765

19

Organizacja zarządzania kryzysowego

- (…)

Ochrona ludności i infrastruktury krytycznej

17.2

Obrona przed bronią masowego rażenia

17.3

Komunikowanie społeczne w sytuacjach kryzysowych

18.1

Geograficzne systemy informacji przestrzennej

18.2

Systemy monitoringu zagrożeń

18.3

Organizacja dowodzenia i łączności w sytuacjach kryzysowych

19.1

Organizacja działań ratowniczych w sytuacjach kryzysowych

19.2

Organizacja logistyki w sytuacjach kryzysowych

19.3

Organizacja wsparcia społecznego i psychologicznego w sytuacjach kryzysowych

20.1

Teleinformatyczne systemy wspomagania zarządzania kryzysowego

20.2

Zarządzanie kryzysowe w warunkach klęski żywiołowej

20.3

Zarządzanie kryzysowe w warunkach zagrożenia bezpieczeństwa i porządku publicznego

B. studia niestacjonarne Semestry i liczba godzin dydaktycznych

Nazwa modułu Moduł przedmiotów ogólnych

I

II

III

IV

227

55

20

20

164

194

Moduł przedmiotów kierunkowych

V

VI

Razem w modułach 322

153

204

153

Grupa przedmiotów specjalistycznych w specjalności, podzielona została na 6 modułów i 18 przedmiotów zestawionych szczegółowo w tab. 4. Tab. 4 Moduły i przedmioty kształcenia specjalistycznego w specjalności zarządzanie kryzysowe. Źródło: Program kształcenia na kierunku „bezpieczeństwo narodowe”, studia pierwszego stopnia, Słupsk 2013

15

16

Nazwa modułu

Podstawy zarządzania kryzysowego

Zarządzanie kryzysowe - ujęcie systemowe


Numer jednostki modułowej

21

Wykład monograficzny

21.1

Wykład monograficzny

22

Seminarium dyplomowe

22.1

Seminarium dyplomowe

23

Praktyka zawodowa

23.1

Praktyka zawodowa

510

- (…)

Numer modułu

Zarządzanie w sytuacjach kryzysowych

358

Moduł przedmiotów specjalistycznych - zarządzanie kryzysowe

20

Nazwa jednostki modułowej

15.1

Zagrożenia bezpieczeństwa powszechnego

15.2

Prawne podstawy zarządzania kryzysowego

15.3

Medycyna katastrof

16.1

System zarządzania kryzysowego

16.2

Krajowy system ratowniczogaśniczy

16.3

Krajowy system ratownictwa medycznego

Nazwa jednostki modułowej

17.1

465

Moduł przedmiotów specjalistycznych - zarządzanie kryzysowe

Nazwa modułu

Infrastruktura dydaktyczna Niezbędnym warunkiem kształcenia praktycznego studentów zgodnie z ideą modułowości jest wykorzystanie nowoczesnych narzędzi teleinformatycznych i infrastruktury dydaktycznej. Kształcenie studentów w specjalności zarządzanie kryzysowe odbywa się obecnie w oparciu o nowoczesną bazę dydaktyczną, na którą składają się następujące elementy: - sala wykładowa, - trzy sale do ćwiczeń audytoryjnych, • laboratorium - Edukacyjne Centrum Zarządzania Kryzysowego, w skład którego wchodzą: sala operacyjna pracy zespołów zarządzania kryzysowego, sala służby dyżurnej i zespołu analityków, sala konferencyjna - komunikacji społecznej, serwerownia, - pracownia systemów wspomagania zarządzania kryzysowego.

362


katalog zagroĪeĔ

rejestr miejsc niebezpiecznych

analiza zagroĪeĔ chemicznych

trójwymiarowa mapa miasta Sáupsk

Zdjęcie nr 1 Pracownia systemów wspomagania zarządzania kryzysowego. Źródło: archiwum IBN

Zdjęcie nr 2 Aplikacje komputerowe wykorzystywane w ramach zajęć praktycznych. Źródło: archiwum IBN

Pracownie są wyposażone w sprzęt informatyczny oraz oprogramowanie specjalistyczne i aplikacje między innymi: oprogramowanie wspomagania systemu zarządzania kryzysowego, trójwymiarową wizualizację miasta Słupska i wybranych elementów środowiska i infrastruktury powiatu, generator sytuacji kryzysowych, aplikacje do obsługi systemu AIS. Na wyposażeniu pracowni znajdują się również dwa symulatory: urządzeń łączności oraz systemu GMDSS oraz sprzęt specjalistyczny, między innymi: urządzenia łączności, stacja kontroli radiologicznej, stacjonarna i mobilna stacja meteorologiczna, zestaw do wideokonferencji oraz zestaw do doskonalenia umiejętności komunikacji społecznej w sytuacjach kryzysowych.

Generator wykorzystuje wszystkie aplikacje wspomagania zarządzania kryzysowego i trójwymiarową wizualizację rejonu odpowiedzialności określonej struktury zarządzania kryzysowego (jednostki administracyjnej). Pozwala to na kształcenie studentów w zakresie:

Nowoczesnym narzędziem wspomagającym szkolenie studentów na kierunku bezpieczeństwo narodowe w specjalności zarządzanie kryzysowe, znajdującym się na wyposażeniu Instytutu Bezpieczeństwa Narodowego, jest Generator scenariuszy sytuacji kryzysowych. Generator Scenariuszy Sytuacji Kryzysowych to aplikacja działająca w środowisku GIS z rozbudowaną bazą danych, pozwalająca na generowanie scenariuszy sytuacji kryzysowych z wykorzystaniem odwzorowań przestrzennych. Zawiera on pięć gotowych scenariuszy sytuacji kryzysowych, ale jest też aplikacją otwartą, umożliwiającą tworzenie kolejnych scenariuszy przez wykładowców. Aktualnie w generatorze są zdefiniowane następujące typy zdarzeń o charakterze kryzysowym: - katastrofy lądowe, a w tym: • katastrofy drogowe; • katastrofy kolejowe; • katastrofy na morzu, w porcie i w strefie przybrzeżnej; • katastrofy lotnicze; - klęski żywiołowe, a w tym: • huragany; • intensywne opady śniegu;

- wykonywania rutynowych przedsięwzięć związanych z bieżącym monitoringiem, analizą i oceną sytuacji (zagrożeń) oraz ewentualnej korekty planów zarządzania kryzysowego i stałych procedur operacyjnych, - wykonywania czynności analitycznych związanych ze szczegółową analizą i oceną zagrożenia (zagrożeń) wywołujących sytuację kryzysową oraz oceny sytuacji wyjściowej wszystkich sił i środków niezbędnych do reagowania w określonej sytuacji, czynności związanych z zaplanowaniem sposobu organizacji dowodzenia i łączności sił zaangażowanych w reagowanie na określoną sytuację kryzysową, planowanie akcji ratowniczej, planowanie sposobu ochrony ludności i mienia, planowanie wsparcia logistycznego, planowanie wsparcia medycznego, wsparcia społecznego i psychologicznego, - wykonywania czynności związanych z wykonaniem planu odbudowy łącznie z szacowaniem strat. Generator umożliwia regulowanie stopnia trudności poszczególnych ćwiczeń, a także umożliwia ćwiczącym wykonanie wszystkich przedsięwzięć w poszczególnych fazach zarządzania kryzysowego metodą „krok po kroku” lub wykonania wybranego elementu w składzie zespołów powoływanych na czas ćwiczeń. Posiada aplikację pozwalającą na zarządzanie informacją w sieci wewnętrznej, a w tym: przesyłanie pomiędzy ćwiczącymi dokumentów pomocniczych, wysyłanie meldunków, przekazywanie informacji (poleceń) przez prowadzącego ćwiczenia i informacji zwrotnej przez prowadzącego. Umożliwia również wykonanie planu działania związanego z określonym zagrożeniem (tzw. planu reagowania na sytuację kryzysową). Plan ten jest efektem końcowym (finalnym) każdego ćwiczenia praktycznego studentów. Wykorzystywany aktualnie w Instytucie Bezpieczeństwa Narodowego generator scenariuszy sytuacji kryzysowych posiada następujące moduły:

• powodzie; - pożary, a w tym: • pożar hipermarketu;

- moduł metodyki ćwiczeń (generowania scenariusza i jego oceny),

• pożar terenów zalesionych; • pożar budynków mieszkalnych;

- moduł bazy danych (plany zarządzania, stałe procedury operacyjne, zestawienie sił i środków),

• pożar budynków użyteczności publicznej;

- moduł analizy i oceny zagrożeń,

- skażenia, a w tym: • skażenia chemiczne w wyniku awarii obiektów przemysłowych;

- moduł dowodzenia i łączności,

• skażenia chemiczne transportowych;

- moduł akcji ratowniczej,

w

- epidemie, a w tym:

wyniku

katastrof

środków

- moduł ochrony ludności i mienia, - moduł wsparcia logistycznego,

• epidemie chorób zakaźnych;

- moduł wsparcia medycznego,

• zatrucia pokarmowe.

- moduł wsparcia społecznego i psychologicznego, - moduł meldunkowy, - dziennik zdarzeń.


363


Podsumowanie Nowoczesne technologie determinują funkcjonowanie i są gwarantem postępu we wszystkich, znanych człowiekowi współczesnych gałęziach przemysłu i nauki. Również dydaktyka realizowana na poszczególnych szczeblach systemu edukacji, nie jest i nie może być wolna od implementowania do jej bieżącej doktryny, nowych, postępowych rozwiązań. Najwyższa jakość kształcenia polegająca na profesjonalnym przekazywaniu najnowszej wiedzy, przez kompetentnych i fachowo przygotowanych do realizacji zadań nauczycieli, wsparta m.in. wykorzystywaniem najnowszych form i metod nauczania jak i technologii oraz rozwiązań IT, w tym: kształcenia modułowego, e-learningu, symulacji komputerowych z wykorzystaniem m.in. scenariuszy sytuacji kryzysowych oraz innych efektywnych narzędzi dydaktycznych, stanowi wyzwanie współczesności i to nie tylko w sektorze szkolnictwa wyższego. Nowoczesne podejście do kształcenia specjalistów z uwzględnieniem między innymi andragogicznego modelu kształcenia, jest wynikiem przemian w społeczeństwie, odejściem od tradycjonalizmu, szansą dla młodego pokolenia zmiany własnego statusu społecznego i osiągnięcia kompetencji poszukiwanych na rynku pracy. Zasadne wydaje się przez to takie kształcenie, które nie tylko przekazuje podstawową wiedzę (teorię) ale poprzez odpowiednie ukierunkowanie działalności dydaktycznej pozwala osiągnąć uczniom określone specjalistyczne umiejętności, kompetencje i kwalifikacje nie tracąc przy tym podstawowego celu jakim jest wychowanie przyszłych pokoleń profesjonalistów . Bibliografia [1]

Brown, M.E.: Security Problems and Security Policy in a Grave New World, [w:] idem (red.), Grave New World: Security Challenges in the 21st Century, Georgetown University Press, Washington 2003.

[2]

Czaputowicz, J.: Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa - aspekty teoretyczne, [w:] Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa, S. Dębski, B. Górka - Winter (red.), Warszawa 2003.

[3]

Dudek, A.; Łoś-Nowak, T.: Bezpieczeństwo państwa w środowisku międzynarodowym, [w:] Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa, S. Dębski, B. Górka-Winter (red.), Warszawa 2003.

[4]

Glossary of Educational Terms, UNESCO, 1986.

[5]

Horyń, W.; Maciejewski, J.: Andragogika w ujęciu interdyscyplinarnym, Wrocław 2007.

[6]

Jeruszka, U.: Ewolucja programów przedmiotów zawodowych, Warszawa 1998.

[7]

Kirjaniuk, J.: Modułowe projektowanie treści kształcenia zawodowego w systemie szkolnym i pozaszkolnym. „Pedagogika Pracy” Nr 3, Warszawa 1980.

[8]

Kwiatkowski, S.M.: Moduły kwalifikacyjne w procesie dokształcania i doskonalenia zawodowego. „Rynek Pracy” nr 6, Warszawa 1993.


[9]

Lidwa, W.: Narodowy system zarządzania kryzysowego w Polsce, Kalisz 2013.

[10] Madej, M.: Zagrożenia asymetryczne państw obszaru transatlantyckiego, Warszawa 2008. [11] Nowak, E.; Kitler, W.; Skrabacz, A.; Gąsiorek, K.: Zarządzanie kryzysowe w sytuacji zagrożeń niemilitarnych, Warszawa 2007. [12] Pietraś, M.: Pozimnowojenny paradygmat bezpieczeństwa in statu nuscendi, „Sprawy międzynarodowe” 1997, nr 2. [13] Sienkiewicz-Małyjurek, K.; Krynojewski, F.R.: Zarządzanie kryzysowe w administracji publicznej, Warszawa 2010. [14] Symela, K.: Modułowe programy kształcenia zawodowego - zarys problematyki, „Pedagogika Pracy” Nr 21/3, Radom 1993. [15] Symela, K.: Przemiany w strukturze programów kształcenia zawodowego, [w:] Baraniak B. (red), Dobór treści kształcenia zawodowego, Tom I, Warszawa-Radom 1997. [16] The International Encyclopedia of Education, Pergamon Press 1985. [17] Urbanek, A.: Zakres i charakter modernizacji infrastruktury dydaktycznej Katedry Bezpieczeństwa Narodowego Akademii Pomorskiej w Słupsku, [w:] Refleksje nad bezpieczeństwem, S. Kozdrowski, A. Urbanek (red.), Kraków 2011. [18] Urbanek, A.; Dworzecki, J.; Kozdrowski, S.: Rozsah a charakter modernizacie didaktickiej infrastruktury bezpiecnosti Pomorskiej Akademie v Slupsku, [w:] Riešenie krízových situácií prostredníctvom simulačných technologii, Zborník vedeckých a odborných prác z medzinárodnej vedeckej konferencie, wyd. Akadémia Ozbrojených Síl gen. M.R. Štefánika, Liptovský Mikulás 2013. [19] Urbanek, A.: Edukacja dla bezpieczeństwa. Zarys metodyki szkolenia wojskowego, Słupsk 2013. [20] Urbanek, A.: Kształcenie modułowe w systemie akademickiej edukacji dla bezpieczeństwa - szanse i wyzwania, [w:] Kwiatkowski A., Urbanek A. (red.), Edukacja dla bezpieczeństwa - wybrane zagadnienia, Słupsk 2013. [21] Urbanek, A.: Modulové vyučovanie v systéme akademického vzdelávania v bezpečnosti - príležitosti a výzvy, [w:] Nové trendy vo vyučovaní spoločensko-vedných predmetov v školách zameraných na bezpečnosť, Zborník vedeckých a odborných prác z medzinárodnej vedeckej konferencie, wyd. Akadémia Ozbrojených Síl gen. M. R. Štefánika, Liptovský Mikuláš 2013. [22] Żukrowska, K.: Kryteria bezpieczeństwa ekologicznego, [w:] Kryteria bezpieczeństwa międzynarodowego państwa, S. Dębski, B. Górka-Winter (red.), Warszawa 2003.

364


Vybrané požiarno - technické charakteristiky horľavých priemyselných prachov Chosen Fire-Technical Characteristics of Combustible Industrial Dusts Ing. Miroslava Vandlíčková, PhD. Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta špeciálneho inžinierstva Ul. 1. mája 32, 010 26 Žilina, Slovenská republika [email protected] Abstrakt Dôvodom mnohých doterajších priemyselných, ale i poľnohospodárskych nešťastí sprevádzaných požiarom a výbuchom, bol horľavý usadený alebo rozvírený prach materiálu, s ktorým sa v danej technologickej prevádzke pracovalo. Znalosť fyzikálno - chemických vlastností a požiarno - technických charakteristík horľavých priemyselných prachov do značnej miery napomáha predchádzaniu ich vznietenia a výbuchu, čím sa predchádza potenciálnym stratám na životoch, poškodeniam zdravia alebo veľkým materiálnym škodám. Článok sa zaoberá nebezpečenstvom výbuchu horľavých priemyselných prachov, základnými ochrannými opatreniami a experimentálnym stanovením vybraných požiarno - technických charakteristík priemyselných prachov. Kľúčové slová Požiar, výbuch, horľavý protivýbuchová ochrana.

prach,

mimoriadna

udalosť,

Abstract The reason of many industrial as well as agricultural disasters accompanied by fire and explosion, was settled and whirled up flammable dust of material which was being used there in a particular technological operation. Knowledge of the physico chemical properties and fire-technical characteristics of combustible industrial dusts greatly assists in preventing their ignition and explosion as well as preventing potential losses of life, injuries or big property damages. The article deals with the risk of explosion of combustible industrial dusts, basic protective measures and experimental determination of chosen fire-technical characteristics of industrial dusts. Keywords Fire, explosion, protection.

combustible

dust,

incident,

explosion

Úvod Napriek tomu, že problematika výbuchu priemyselných horľavých prachov sa aktívne rieši už niekoľko rokov a sú legislatívne prijaté opatrenia, ktoré by mali mimoriadnym udalostiam vzniknutým z takýchto dôvodov zabrániť, je možné sa aj v súčasnosti stretnúť s nešťastiami takéhoto pôvodu. Svedčia o tom príklady nasledujúcich nehôd, ktoré sa udiali v priebehu niekoľkých posledných rokov. Ide napríklad o výbuch uhoľného prachu v uhoľnej elektrárni v poľskom meste Turow, ku ktorému došlo v júli 2012. Pri nehode boli zranené štyri osoby. [1] V novembri 2011 v americkom Kansas City nastal výbuch obilného prachu, následkom čoho bolo usmrtených 6 osôb a poškodenie celého výťahu na obilný prach. [2] Ostrava 3. - 4. září 2014

V máji 2011 v čínskej továrni na výrobu elektronických súčiastok došlo k výbuchu hliníkového prachu, pri čom dvaja robotníci prišli o život a ďalších 16 bolo zranených. [3] Keďže výbuchy horľavých prachov majú väčšinou za následok rozsiahle materiálne škody, a v nemalom počte prípadov vážne poškodenia zdravia či dokonca nie výnimočne početné straty na ľudských životoch, je nutné neustále venovať bezpečnosti v tejto oblasti veľkú pozornosť. Na to, aby sa v prevádzkach s výskytom takýchto materiálov vedeli prijať adekvátne bezpečnostné opatrenia, je nutné poznať fyzikálno - chemické vlastnosti a požiarno technické charakteristiky daných prachov. 1 Vlastnosti prachov Kompaktná látka a jej prach majú základný rozdiel v tom, že častice prachu majú oveľa väčší merný povrch a v jeho dôsledku aj väčšiu reaktivitu. Tiež tepelná vodivosť prachu v usadenom stave sa dosť výrazne odlišuje od tepelnej vodivosti kompaktnej látky. Tepelná vodivosť prachov je nízka a blíži sa tepelnej vodivosti izolačných materiálov. To je spôsobené prítomnosťou vzduchu medzi jednotlivými čiastočkami prachu [4]. Z pohľadu protipožiarnej a protivýbuchovej prevencie môžeme medzi požiarno-technické charakteristiky prachov zaradiť napr. nasledujúce parametre, ktoré sa zisťujú experimentálnymi skúškami: dolná medza výbušnosti, maximálny výbuchový tlak, maximálna rýchlosť nárastu tlaku, výbuchová konštanta KSt, inimálna iniciačná energia, teplota vzplanutia usadeného prachu, teplota vznietenia usadeného prachu, teplota horenia usadeného prachu, teplota vznietenia rozvíreného prachu, limitný obsah kyslíka. Pre mnohé horľavé prachy sú zistené požiarno-technické charakteristiky uvedené v odbornej literatúre, avšak je potrebné mať na zreteli, že hodnoty sú uvádzané ako intervaly väčšieho rozsahu a majú viac-menej informatívnu úlohu. Charakter horľavých prachov a ich bezpečnostné parametre závisia vždy na konkrétnej technológii a manipulácii s danou látkou [5]. 2 Minimálna teplota vznietenia prachov 2.1 Stanovenie minimálnej teploty vznietenia vrstvy prachu na stanovenom vyhrievanom povrchu pomocou metódy A podľa STN EN 50281-2-1 Teplota vzplanutia prachu je najnižšia teplota prostredia, pri ktorej dochádza pôsobením vonkajšieho zápalného zdroja k zapáleniu zmesi plynných produktov rozkladu. Podľa STN EN 50281-2-1 sa za vznietenie považuje situácia, ak sú viditeľné plamene alebo žeravenia alebo je dosiahnutá teplota 450 °C alebo je namerané zohriatie o 250 °C vyššie než je teplota vyhrievaného povrchu. Pre druhý a tretí prípad sa za vznietenie nepovažuje prípad, kedy môže byť preukázané, že reakcia neprejde v žeraviace spaľovanie, alebo horenie. Minimálna teplota vznietenia horľavých priemyselných prachov bola stanovovaná pri vzorkách z rôznych priemyselných odvetví. Metódou A, ktorá je popísaná v norme STN EN 50281-2-1 boli stanovené teploty vznietenia prachov uvedené v tab. 1. Všetky hodnoty teplôt boli určované pri rovnakej hrúbke vrstvy daných prachov, a to 5 mm.

365


T [°C]

T [°C]

Vrstva prachu

Vrstva prachu

450 °C

Vyhrievaný povrch

Vyhrievaný povrch

Čas

A

Čas

B

pracovná teplota v momente iniciácie, tvorba hybridnej zmesi, veľkosť prachových zŕn, podiel inertných látok, stav pohybu zmesi, veľkosť objemu nádoby, tvar nádoby usporiadanie nádob, vlhkosť prachu, množstvo prachu v rozvírenom stave, vetranie) [7], preto sa môžu namerané hodnoty odlišovať od tabuľkových, ako to ukazuje tab. 3 Tab. 3 Porovnanie nameranej a tabuľkovej [8] minimálnej teploty vznietenia rozvírených prachov Nameraná hodnota minimálnej teploty vznietenia [°C]

Tabuľková hodnota minimálnej teploty vznietenia [°C]

Drevný prach

450

400

Hladká múka

390

480

Hrubá múka

Vzorka

T [°C]

250 K

Vyhrievaný povrch

Čas

C

Obr. 1 Typické závislosti teplota - čas pre vznietenie vrstvy prachu na vyhrievanom povrchu [6] Tab. 1 Vlastnosti testovaných horľavých priemyselných prachov v usadenom stave Hustota vzorky [kg.m-3]

Veľkosť častíc [μm]

Minimálna teplota vznietenia [°C]

Drevný prach - brúsny

169,59

< 500

340

Čiernouhoľný prach banský

455,54

< 200

220

Prášková farba - ursalová žlť

384,71

< 200

360

Prášková farba - sivá

425,99

< 200

roztekanie, dymenie, bobtnanie, ale vzorka sa nevznietila

Čiernouhoľný prach z oceliarní

503,95

< 200

slabé dymenie, ale vzorka sa nevznietila

Senný prach

495,29

< 200

340

Vzorka

2.2 Stanovenie minimálnej teploty vznietenia vrstvy prachu na stanovenom vyhrievanom povrchu pomocou metódy B podľa STN EN 50281-2-1 Touto metódou sa stanovovali minimálne teploty vznietenia prevažne potravinárskych prachov a výsledky sú uvedené v tab. 2.

negatívna

neurčená

Práškový cukor

380

370

Kakao

480

500

Sušené mlieko

510

520

3 Ochranné opatrenia Aktívnou prevenciou pred výbuchom sa nazývajú opatrenia, ktoré zabraňujú samotnému výbuchu explozívnej zmesi. Pasívna ochrana zahŕňa konštrukčné opatrenia, ktoré obmedzujú účinky výbuchu na bezpečnostnú úroveň. Na elimináciu explozívnej zmesi prachu s kyslíkom možno použiť napr. priemyslové vysávače prachu, čistenie filtračných zariadení od sedimentov, pridávanie inertných látok (napr. dusík, oxid uhličitý, vodná para, vápenec, popol, atď.) do priestorov s explozívnou atmosférou za účelom udržania kyslíka pod limitnou hranicou (napr. v mlynoch, sušiarňach, atď.). Ak sa podarí udržať v priestore s nebezpečenstvom výbuchu podtlak pod určitou hodnotou, je vznik výbuchu vylúčený. Všeobecne možno povedať, že pri absolútnom tlaku 10 kPa nemožno očakávať pri výbušných zmesiach prachov so vzduchom explóziu. [9] Pod sekundárnou ochranou sa rozumie eliminácia iniciačných zdrojov, ktorými môžu byť napr. horúce povrchy, plameň, horúce plyny, mechanické iskry, zváranie a pálenie, elektrické prevádzkové zariadenia. Medzi pasívnu ochranu patrí konštrukcia zariadenia, ktorá je odolná voči výbuchu, odľahčenie výbuchu, potlačenie výbuchu alebo zabránenie prenosu plameňa a výbuchu na ďalšie časti zariadenia a do okolia. Takto výbuchom ohrozené časti zariadenia sa musia konštruovať s určitou tlakovou odolnosťou, ktorá zodpovedá očakávanému výbušnému tlaku v príslušnej časti zariadenia.

Tab. 2 Vlastnosti testovaných horľavých priemyselných prachov v rozvírenom stave Tlak [kPa]

Veľkosť častíc [μm]

Minimálna teplota vznietenia [°C]

Drevný prach

50

< 71

450

Hladká múka

30

< 71

390

Vzorka

Hrubá múka

10

< 500

iskrenie, plameň sa nevytvoril

Práškový cukor

30

< 71

380

Kakao

20

< 71

480

Sušené mlieko

30

< 71

510

Uvedené požiarno - technické charakteristiky mnohých z testovaných prachov sú uvedené i v tabuľkách, avšak je potrebné brať tieto hodnoty iba ako orientačné. Faktorov, ktoré ovplyvňujú výslednú minimálnu teplotu vznietenia konkrétneho testovaného prachu, je mnoho (koncentrácia kyslíka v danom priestore, pracovný tlak v momente iniciácie, veľkosť iniciačnej energie, Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 2 Ukážka centrálneho odsávania pilín a prachu [10] Záver História i súčasnosť ukazujú, že horľavé prachy patria medzi nebezpečné činitele, s ktorými sa možno stretnúť vo veľkom množstve prevádzok, či už je to potravinársky, farmaceutický, 366


papierenský, drevársky, elektrotechnický alebo iný druh priemyslu. Bezpečnosť v technologických procesoch s prítomnosťou horľavého prachu a protivýbuchová prevencia si vyžadujú dodržiavanie postupov, medzi ktoré patrí dôkladná analýza danej technológie. Mimoriadna pozornosť by sa mala venovať chodu prevádzky nielen za bežných podmienok, ale aj okolnostiam a podmienkam odstavovania technologického procesu a možnosti vzniku havarijných situácií.

[4]

Damec, J.: Nebezpečí výbuchu průmyslových prachů (2. Část), In: 150 Hoří, 1993, č. 6, s. 7.

[5]

Kořínek, K.: Požárně technické charakteristiky prachů a jejich význam v technické praxi. Výzkumný ústav bezpečnosti práce. Knihovna BOZP, čítárna [online], 22. december 2006, [cit. 2. Jún 2014]. Dostupné na: http://www.bozpinfo.cz/ win/knihovna-bozp/citarna/clanky/pozarni_ochrana/prach_ vybuchy_pozary.html.

Použitá literatúra

[6]

STN EN 50281-2-1. Elektrické zariadenia do priestorov s horľavým prachom Časť 2-1: Skúšobné metódy. Metódy na stanovenie minimálnych teplôt vznietenia prachu.

[7]

Kulich, M. at all.: Koncepce řešení protivýbuchové prevence v podmínkach průmyslových provozů. Ostrava: SPBI, 2012. 152 s. ISBN 978-80-7385-120-0.

[8]

Beck, at all (1990).: Požárně a bezpečnostně technické charakteristické hodnoty nebezpečných látek. Svaz požární ochrany ČSSR. Berlín. p. 872.

[9]

Štroch, P.: Riziko výbuchu prašných směsí a možnosti prevence. ISBN 978-80-7362-515-3.

[1]

[2]

[3]

RSRS Hlas Ruska. 2012. Rozhlas Hlas Ruska.: Výbuch na elektrárni Turow v Poľsku. [Online] 25. júl 2012. [cit. 2. jún 2014]. Dostupné na http://slovak.ruvr. ru/2012_07_25/82817209/. Daily Mail Reporter. 2011.: Mail Online. News. [Online] 31. október 2011. [cit. 2. jún 2014]. Dostupné na: http:// www.dailymail.co.uk/news/article-2055337/Kansas-grainelevator-explosion-Search-stopped-factory-3-left-missing. html. IHNED. [Online] 25. júl 2012. [cit. 2. jún 2014]. Dostupné na: http://tech.ihned.cz/apple/c1-51903700-v-tovarne-na-ipadydoslo-k-explozi-foxconn-hlasi-dva-mrtve-a-16-zranenych.


[10] Odsávanie pilín a prachu. [online]. [cit. 5. jún 2014]. Dostupné na: http://www.cipres.sk/odsavani-pilin.html.

367


Účinnosť požiarno - technických zariadení Eficiency of Fire Protection Systems Ing. Miroslava Vandlíčková, PhD. Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta špeciálneho inžinierstva Ul. 1. mája 32, 010 26 Žilina, Slovenská republika [email protected] Abstrakt Požiarno-technické zariadenia predstavujú v súčasnej dobe neoddeliteľnú súčasť preventívnych protipožiarnych opatrení. Žijeme v spoločnosti, v ktorej sú typické veľké nečlenené priestory. Tieto predstavujú v prípade požiaru riziko veľkých strát majetku, zdravia, života, životného prostredia. Na zabránenie takýchto veľkých požiarov slúžia práve požiarno-technické zariadenia, ktorými sa zaoberá aj tento článok. Pozornosť je venovaná najmä ich účinnosti a spoľahlivosti. Kľúčové slová Požiar, výbuch, požiarno-technické zariadenia, účinnosť, spoľahlivosť. Abstract Nowadays fire protection systems represent an integral part of fire prevention measures. We live in a society in which building of large undivided spaces, that represent a risk of heavy losses (property, health, lives, environment) in case of fire, are typical. In order to prevent such large fires right the fire protection systems serve. The article deals exactly with this devices - fire protection systems, and attention is paid especially to their reliability and efficiency.

Väčšina ostatných druhov požiarno-technických zariadení i napriek dostupnosti, kompletnosti a funkčnosti považujeme za pasívne prvky. Je to z toho dôvodu, že tieto buď potrebujú na utlmenie alebo likvidáciu požiaru priamu obsluhu alebo dokážu rozvoju požiaru zabrániť aj bez potreby priamej obsluhy, avšak nie aktívnym zásahom, ale skôr „pasívnou prítomnosťou“ (napr. steny, stropy, požiarne dvere, atď.). 2 Základné rozdelenie požiarno-technických zariadení 2.1 Hasiace prístroje Hasiace prístroje sú zariadenia zložené z tlakovej nádoby naplnenej hasiacou látkou, ktorá je po ručnom otvorení ovládacej armatúry vytláčaná pôsobením tlakovej energie vatláčaná na miesto požiaru. [3] Podľa druhu hasiacej látky sa rozdeľujú hasiace prístroje na vodné, penové, halónové, práškové, snehové (CO2). 2.2 Stabilné hasiace zariadenia Stabilné hasiace zariadenia z hľadiska použitia hasiacej látky rozdeľujeme na vodné, plynové, halónové, práškové, kombinované. [3] Slúžia na vykonanie hasiaceho zásahu bez prítomnosti ľudského činiteľa v krátkej dobe po vzniku požiaru. Patria sem sprinklerové zariadenia (zariadenia s kropiacimi hlavicami), drenčerové zariadenia, záplavové zariadenia, zariadenia na vodnú hmlu a penové zariadenia.

Keywords Fire, explosion, fire protection systems, efficiency, reliability. Úvod Požiarno-technické zariadenia majú za úlohu efektívne likvidovať požiar v spolupráci s jednotkami Hasičského a záchranného zboru. Podľa zákona č. 314/2001 Z.z. o ochrane pred požiarmi v znení neskorších predpisov § 2 ods. (1) pism. b) požiarno-technické zariadenia sú hasiace prístroje, stabilné a polostabilné hasiace zariadenia, zariadenia na odvod tepla a splodín horenia, elektrická požiarna signalizácia, zariadenia na hasenie iskier v pneumatických dopravníkoch a požiarne uzávery. [1] Všeobecne možno povedať, že požiarno-technické zariadenia pomáhajú najmä pri identifikácii miesta požiaru, na skrátenie času od vzniku po ohlásenie požiaru (EPS), pri odvode dymu a tepla z horiaceho priestoru, pri lokalizácii a uvedení požiaru pod kontrolu, umožňujú riadenia evakuácie. [2] 1 Aktívne a pasívne požiarno-technické zariadenia Požiarno-technické zariadenia možno rozdeliť z hľadiska správania sa v prípade požiaru do dvoch základných skupín, a to na aktívne a pasívne. Medzi aktívne požiarno-technické zariadenia vo všeobecnosti možno zaradiť zariadenia, ktoré sú vo väčšine prípadov napojené na určitý zdroj a dokážu reagovať na vzniknutý požiar okamžitou aktívnou reakciou bez priameho zásahu obsluhy. Patria sem napr. a) elektrická požiarna signalizácia, b) stabilné hasiace zariadenia so samočinným spúšťaním, c) zariadenia na hasenie iskier v pneumatických dopravníkoch, d) zariadenia na odvod tepla a splodín horenia so samočinným spúšťaním [3]. Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 1 Penové hasiace zariadenie [4] 2.3 Zariadenia na odvod tepla a splodín horenia Zariadenia na odvod tepla a splodín horenia slúžia na odvádzanie splodín horenia a tepla, ktoré vznikajú pri požiari, mimo daný objekt. Udržiavajú tak únikové a prístupové cesty bez splodín horenia, obmedzujú účinky tepla (resp. vysokých teplôt) na stavebné konštrukcie, znižujú škody spôsobené horúcimi plynmi, oddiaľujú alebo zabráňujú objemovému vzplanutiu, chránia, zariadenia a vybavenie stavby. [3, 5] Zariadenia na odvod tepla a splodín horenia môžu byť uvedené do činnosti tepelným alebo pneumatickým iniciačným zariadením, impulzom z elektrickej požiarnej signalizácie alebo manuálne. 2.4 Elektrická požiarna signalizácia Elektrická požiarna signalizácia slúži na vyhodnotenie a signalizáciu poplachového signálu pri vzniku požiaru. Okrem rozpoznania a ohlásenia požiaru obsluhe dokáže vyslať predvolené signály na pripojené a ovládané zariadenia. Medzi základné prvky elektrickej požiarnej signalizácie patria požiarne hlásiče, požiarne slučky, ústredňa elektrickej požiarnej signalizácie, signalizačná linka a doplňujúce zariadenia (diaľkový prenos informácií, ovládacie jednotky, atď.) 368


2.5 Zariadenia na hasenie iskier v pneumatických dopravníkoch

Tab. 1 Publikované odhady spoľahlivosti pre požiarno-technické zariadenia (pravdepodobnosť úspechu [%]) [8] Zariadenia na hasenie iskier v pneumatických dopravníkoch využívajú ako hasiace medium vodnú hmlu, oxid uhličitý, Fire Eng Guidelines Warrington Delphi zmesi plynov namiesto halogénových uhľovodíkov alebo Australia (expertný Japonské štúdie UK (Delphi Group) prieskum) hasiaci prášok. Ich úloha spočíva v identifikácii a iskry Ochranný systém a následné uvedenie hasiaceho zariadenia do činnosti. Plamenné Tokyo Tlenie

Plamenné horenie

Detektor tepla

0

Domáce alarmy dymu

76

Systémový detektor dymu

Tlenie

horenie/ flash over

protipožiarne oddelenie

Watanabe

89

0

90/95

94

89

79

65

75/74

N

N

86

90

70

80/85

94

89

Lúčové detektory dymu

86

88

70

80/85

94

89

Nasávacie detektory dymu

86

N

90

95/95

N

N

Spustenie sprinklerov

95

50

95/99

97

N

2.6 Prvky protiexplozívnej ochrany Prvky protiexplozívnej ochrany predstavujú požiarnotechnické zariadenia, ktoré sú súčasťou technologických prevádzok s výskytom horľavých prachov, plynov alebo aerosólových zmesí. Tieto môžupri určitých koncentráciách vytvárať výbušné zmesí a za určitých podmienok môže dôjsť k ich výbuchu. Medzi takéto zariadenia patria tieto základné skupiny: zariadenia na potlačenie výbuchu, zariadenia slúžiace na zabránenie prenosu explózie, zariadenie na uvoľnenie tlaku a explózie a špeciálne prídavné aplikácie (napr. striekacie kabíny).

Kontrola sprinklermi, ale neuhasenie Uhasenie sprinklermi

N

N

N

48

N

96

N

Murované konštrukcie

81 29 % pravdepodobnosť otvorenia (fixne)

95 pri neotvorení 90 pri otvorení s autozatvorením

N

N

Sadrokartónové členenie

69 29 % pravdepodobnosť otvorenia (fixne)

95 pri neotvorení 90 pri otvorení s autozatvorením

N

N

Obr. 2 Ventexový ventil ako príklad prvku protiexplozívnej ochrany [6] 3 Účinnosť požiarno-technických zariadení Mnohé relevantné informácie a výsledky, ktoré sú vykonávané v danej oblasti stanovenia účinnosti požiarno-technických zariadení, nie sú publikované vo všeobecne známych knihách alebo hlavných periodikách. Dôvod je ten, že takéto výsledky zostávajú väčšinou evidované iba v laboratórnych správach a vnútorných zdrojoch informácií, ktoré sa mnohokrát nedostanú do žiadnej zo všeobecných databáz. Preto komplexnejších štúdií, ktoré sa venujú účinnosti požiarno-technických zariadení, je zatiaľ v databázach obmedzené množstvo. Tie, ktoré existujú, sa na túto problematiku pozerajú z rôznych hľadísk. V jednej z nich jeden z hlavných riešiteľov tejto problematiky definuje tri základné koncepty pravdepodobnosti, a to: Spoľahlivosť - pravdepodobnosť vykonávania špecifickej funkcie za stanovených podmienok v stanovenom časovom intervale bez zlyhania. Spôsobilosť - pravdepodobnosť dosiahnutia stanovených pracovných požiadaviek za špecifikovaných podmienok dostatočne uspokojivo. Dostupnosť - pravdepodobnosť vykonávania danej funkcie dostatočne uspokojivo kedykoľvek (nielen vo vybranom čase) za špecifikovaných podmienok. Efektivita daného system je potom produktom všetkých spomínaných troch faktorov. [7] Na základe niekoľkých zahraničných štúdií (Warrington Fire research Study vo Veľkej Británii, The Australian Fire Engineering Guidelines v Austrálii, kompilácia požiarnej štatistiky pre Tokyo v Japonsku a výsledky zo štúdie “in situ” požiarno-technických zariadení v Japonsku podľa autora Watanabe) [8], ktoré pojednávajú o odhadoch spoľahlivosti systémov na detekciu a potlačenie ohňa ako aj o konštrukčnom rozdelení priestoru z hľadiska požiarnej bezpečnosti, možno uviesť nasledujúce údaje dané v tab. 1.


64

N = neuvedené

Záver Požiarno-technické zariadenia spĺňajú v dnešnej dobe svoju nenahraditeľnú funkciu pri takých mimoriadnych udalostiach, akými sú požiare jednotlivých objektov. Moderné, málo členené priestory obchodných domov, veľkých výrobných hál či otvorených priestranných “open - space” kancelárií predstavujú vhodné podmienky na rýchle šírenie požiaru do priestoru danej budovy. Aby sa eliminoval vznik veľkých materiálnych škôd, poškodenie zdravia či strata na ľuských životoch na minimum, je nutné, aby v budovách boli nainštalované požiarno-technické zariadenia. Tieto však, samozrejme, musia pracovať s čo najvyššou účinnosťou, aby možná záchrana ľudského zdravia, života a majetku prevýšila finančné náklady spojené so zakúpením a montážou požiarnotechnických zariadení do budov a motivovala tak všetky subjekty k ich automatickej inštalácii. Ako ukazujú niektoré zahraničné štúdie, účinnosť jednotlivých druhov požiarno-technických zariadení sa pohybuje v rôznych intervaloch a k ich spoľahlivej prevádzke prispievajú, samozrejme, aj rôzne okolité factory. Oblasť účinnosti požiarno-technických zariadení je komplexnejšou problematikou a zahŕňa spoluprácu mnohých odborníkov z praxe, ako aj samotných výrobcov požiarno-technických zariadení. Poďakovanie „Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-0727-12“. Použitá literatúra [1]

Zákon č. 314/2001 Z.z. o ochrane pred požiarmi v znení neskorších predpisov [Online] [cit. 26. júna 2014]. Dostupné na http://www.minv.sk/swift_data/source/hasici_a_zachranari/ malatinec_opp/vseobecne_zavazne_predpisy/2009/314%20 uplne%20znenie.pdf.

[2]

Požiarno-technické zariadenia. 2013. [Online] [cit. 26. júna 2014]. Dostupné na http://www.bezpeteam.sk/bozp-a-po-/ poziarno-technicke-zariadenia-/?utm_source=copy&utm_ medium=paste&utm_campaign=copypaste&utm_

369


content=http%3A%2F%2Fwww.bezpeteam.sk%2Fbozp-apo-%2Fpoziarno-technicke-zariadenia-%2F. [3]

[4]

[5]

Flachbart, J.: Vplyv požiarno-technických zariadení na bezpečnosť osôb v stavbe. 1. ročník medzinárodnej konferencie Bezpečnosť práce v záchranných službách. Štrbské Pleso, Vysoké Tatry, 27. - 29. apríl 2014. Tažká, stredná a ľahká pena. 2013. [Online] [cit. 30. júna 2014]. Dostupné na http://www.pyronova.com/penovehasiace-zariadenia. Rybář, P.: Sprinklerova zařízení. Edice SPBI Spektrum 77. Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2011. ISBN 978-80-7385-109-4. 73 s.


[6]

Oddeľovacia technika. Rýchlouzatvárače. 2013. [Online] [cit. 30. júna 2014]. Dostupné na http://www.pyrokontrolslovakia. sk/protivybuchova-ochrana/oddelovacia-technika/.

[7]

Nyyssőnen, T at all.: On the reliability of fire detection and alarm systems. Exploration and analysis of data from nuclear and non-nuclear installations. VTT Technical Research Centre of Finland. 2005. S. 21 - 26. ISBN 951-38-6569-X. 62 s.

[8]

Bukowski, R. at all.: Estimates of the Operational Reliability of Fire Protection Systems. Fire Protection Strategies for 21st Century Building and Fire Codes Symposium. Society of Fire Protection Engineers and American Institute of Architects. September 17-18, 2002, Baltimore, MD, s. 111-124.

370


Práškové barvy a jejich hořlavost v procesu lakování Powder Coatings and their Flammability in the Process of Powder Application Ing. Eva Veličková1 doc. Ing. Petr Štroch, Ph.D.1 Ing. Richard Velička, Ph.D.2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice

1

VŠB - TU Ostrava, Fakulta elektrotechniky a informatiky 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba [email protected], [email protected], [email protected]

2

Abstrakt Práškové barvy s ohledem na jejich chemické složení a střední velikost zrna, která je mnohdy menší než 0,04 mm, patří mezi hořlavé prachy. Navíc při samotném procesu nanášení barvy nebo v průběhu její regenerace se barva vyskytuje v rozvířeném stavu, čímž může vytvářet výbušnou atmosféru. To znamená, že při vhodném iniciačním zdroji může dojít k výbuchu práškové barvy a následnému rozšíření požáru do celého zařízení. Proto je nutné, aby provozovatel zařízení provedl patřičné kroky od identifikace nebezpečné látky, přes organizační a technická opatření, až po zhodnocení, zda bylo dosaženo patřičné ochrany.

požadované úrovně bezpečnosti. Podle platné české legislativy by měl každý provozovatel výrobního zařízení provést všechno pro to, aby bylo zařízení pokud možno bezpečné. Technologie práškového lakování Při práškovém lakování se nanáší prášek na povrch výrobku, který je předehřátý, nebo se vytvrzuje následně v peci. Práškové barvy jsou bezrozpouštědlové nátěrové látky, které jsou složené z různých syntetických pryskyřic, případně polymerů, pigmentů a speciálních přísad. Výroba probíhá v třístupňovém výrobním procesu - vážení a mísení složek barev, extrudace na chladící válce a mletí na požadovanou velikost zrn. Pro aplikaci práškové barvy se používá stlačený vzduch. Prášek, který se neusadí na lakovaném předmětu, je odsáván do odlučovací jednotky. Aby prášek ulpěl na výrobku, dokud se nevytvrdí v peci, je v aplikačním zařízení nabíjen. Elektrostatická energie využívá fyzikálního jevu, že se opačně nabité částice přitahují. K nabití prášku jsou využívány dva základní způsoby - Korona a Tribo obr. 1 a 2.

Klíčová slova Prášková barva, požární nebezpečí, požární riziko, poplachový systém požáru, zdroj vznícení. Abstract Powder coatings with respect to their chemical composition and average grain size, which is often less than 0.04 mm belongs to combustible dusts. Moreover, in the actual process of applying paint or during the regeneration of paint occurs in turbulent state, which can form an explosive atmosphere. That is, when an appropriate initiator conditions, can cause an explosion of powder paint and subsequent spreading of the fire to the entire equipment. Therefore, it is necessary that the facility operator has performed the necessary steps for the identification of hazardous substances across organizational and technical measures, for achieve adequate protection.

Obr. 1 Princip nabíjení Korona [1]

Keywords Coating powder, fire hazard, fire risk, fire alarm systém, ignition source. Úvod Požárům na pracovišti lze předcházet prevencí. V některých případech není možné požáru zabránit, potom je třeba mít nainstalovány systémy, které omezí vznik škod na nejmenší možnou míru. Při požáru, případně výbuchu na pracovišti dochází k nekontrolovatelným účinkům ohně a tlaku na lidský organismus, zařízení provozovny a konstrukci stavby, ke vzniku škodlivin jako produktu hoření a ke snížení obsahu kyslíku ve vzduchu vdechovaného zaměstnanci. Další škody způsobují také použité hasební látky. V případě vzniku požáru nebo výbuchu v práškové lakovně, kdy k němu může dojít v uzavřeném prostoru zařízení, dochází k jejich rychlému šíření a zasažení celé technologie lakovny. Protože každoročně dochází k mnoha požárům na pracovištích mnohdy i s tragickými následky, byly již specifikovány metody identifikace požárního nebezpečí, které může vzniknout u strojního zařízení, a také metody posouzení rizika s cílem dosáhnout Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 2 Princip nabíjení Tribo [1] Při elektrostatické nabíjení, tzv. STATIKA (KORONA) jsou částice barvy nabity pomocí elektrody vysokého napětí, umístěné u ústí aplikační pistole. Při elektrokinetickém nabíjení, tzv. TRIBO jsou částice nabity třením v aplikační pistoli a hadicích, vyrobených z vhodného materiálu.

371


Nebezpečí požáru Podle zákona o požární ochraně se za činnosti zvýšeným požárním nebezpečím považují mimo jiné činnosti, u kterých se při výrobě nebo manipulaci vyskytuje hořlavý prach nebo páry hořlavých kapalin v ovzduší nebo v zařízení v takové míře, že nelze vyloučit vznik výbušné koncentrace nebo se hořlavý prach usazuje v souvislé vrstvě nejméně 1 mm. [2] U prachů se přítomnost výbušné atmosféry předpokládá tehdy, pokud jsou rozměry částic menší než 0,5 mm. Výbuch je možný tehdy, pokud koncentrace rozprášené hořlavé látky ve vzduchu dosáhne minimální hodnoty (dolní mez výbušnosti). Nebezpečí výbuchu hrozí již, když koncentrace prachu dosáhne 50 % dolní meze výbušnosti. [3] Identifikace nebezpečí Pokud jsou k dispozici v dostatečném množství, na stejném místě a ve stejnou dobu hořlavé materiály, oxidant a energie pro vznícení, hrozí nebezpečí vzniku požáru. Požární nebezpečí závisí na vzájemném působení těchto tří složek. Požární nebezpečí může vznikat z materiálů zpracovávaných, používaných nebo uvolňovaných strojním zařízením, z materiálů v blízkosti strojního zařízení nebo z materiálů použitých při výrobě strojního zařízení. Kromě požárního nebezpečí se může vyskytovat také nebezpečí výbuchu. - Musí se určit, zda se hořlavé materiály vyskytují, v jakém množství a rozložení. Schopnost hoření materiálů je ovlivněna velikostí, tvarem a nánosem materiálů. Musí se zvážit, zda se mohou vlastnosti materiálů v průběhu doby nebo používáním měnit. - Při posouzení požárního nebezpečí se musí určit výskyt a množství látek, které podporují požár, obvykle to bývá vzduch. - Musí se určit, které zdroje vznícení se mohou vyskytovat. [4] Posouzení rizika 1. Požární riziko se u strojního zařízení určí analýzou a je závislé na: - na výskytu požárního nebezpečí; - pravděpodobnosti jeho vzniku; - stupni možné škody. Analýza požárního rizika musí zahrnovat následující prvky: - seznam všech materiálů začleněných do stroje a procesů, včetně surovin a zpracovávaných materiálů; - hodnocení jejich vznětlivosti, hořlavosti plamenem, hořlavosti, účinků podporujících požár a toxických emisí; - určení kalorického zatížení; - seznam všech možných zdrojů vznícení; - určení požárního scénáře podle kalorického zatížení a zdrojů vznícení;

3. Jestliže jsou nutná opatření ke snížení rizika, musí se rozhodnout o vhodných technických opatřeních ke snížení požárního rizika nebo k omezení účinků požáru. Po každém provedení technického opatření, které vede ke snížení požárního rizika, se musí provést nová analýza rizika. To se opakuje až do okamžiku, kdy je zjištěno, že je stroj bezpečný. Technická opatření požární prevence a požární ochrany nezahrnují celkové riziko u daného strojního zařízení a proto musí být věnována pozornost tomu, aby použitá opatření nezvýšila jiná rizika. Technická opatření požární prevence a požární ochrany zahrnují: - konstrukční, případně inženýrská opatření; - integrovaný systém detekce požáru a protipožární systém; - doplňující opatření; - informace pro používání. [4] Konstrukční/inženýrská opatření Jako konstrukční opatření se používají následující postupy, přičemž je nutno respektovat i následující pořadí prováděných činností. - Při výrobě stroje je třeba používat materiály, které nejsou hořlavé, schopné hořet plamenem nebo mají sníženou hořlavost a hořlavost plamenem. - Je třeba eliminovat nebo minimalizovat rizika přehřívání a to buď samotného stroje nebo materiálů produkovaných nebo používaných strojem. Riziko se analyzuje uvážením odchylek procesu, které mohou vést k přehřívání. - Nebezpečí požáru se eliminuje nebo minimalizuje vhodnou volbou materiálů pro výrobu stroje, ve kterém by mohly vzájemně nepříznivě působit s materiály produkovanými nebo používanými strojem. - Konstrukce stroje musí zamezit vzniku hořlavých koncentrací nebo koncentrací podporujících požár, nebo nahromadění surovin, meziproduktů nebo výrobků, které překračují požadované množství pro tento stroj. Nemůže-li být možnost požáru eliminována, potom musí být omezeny účinky požáru, včetně plamenů, tepla a kouře. [4] Integrovaný systém detekce požáru a protipožární systém Snížení rizika je dosaženo vhodným použitím integrovaného systému detekce požáru a protipožárního systému, které zahrnují zařízení k detekci, řízení, poplachu a hasicí funkce. Závažnost škody je určena rychlostí nárůstu požáru a jeho trváním. Proto má být požár detekován co nejdříve a hašení iniciováno s minimálním zpožděním po detekci požáru. Pokud mohou být ohroženy osoby např. použitím toxických hasicích prostředků, musí být přihlédnuto k bezpečnosti osob v prostoru stroje a ve stroji samotném. Tímto má být zajištěno, že požár je uhašen nebo omezen jen na prostor jeho vzniku. [4]

- hodnocení možných požárních rizik způsobených lidskými chybami, jako je záměna látek a chybné ovládání ovládačů.

Doplňující opatření

Informace o vlastnostech materiálů nebo součástí použitých ve stroji z hlediska požáru mohou být nalezeny v technické literatuře nebo získány od dodavatele. V některých případech mohou být ale požadovány příslušné zkoušky používaných materiálů nebo součástí.

- naprogramovaní vypnutí strojního zařízení i pomocného zařízení, včetně oddálení všech vedlejších surovin a výrobků;

2. Po analýze požárního rizika musí být zhodnoceno požární riziko s ohledem k očekávané škodě. Tato škoda může vyplývat ze samotného požáru, tepelného záření, zplodin hoření nebo z unikajících materiálů. Pokud se hodnocením požárního rizika dojde k závěru, že stroj není bezpečný, musí být realizována opatření ke snížení rizika. Rozsah poškození majetku musí být zvážen v rozhodnutí o nutných technických opatřeních požární prevence a požární ochrany. Ostrava 3. - 4. září 2014

Jako vhodné je provést doplňující opatření:

- nouzové zastavení strojního zařízení, odpojení vedlejších přívodů energie - elektrické přívody a přívody paliva; - oddělení chráněného prostoru pokrytého protipožárním systémem. Je-li to nezbytné, musí být k dispozici retenční nebo jímací zařízení pro zplodiny hoření a hasicí prostředky použité v případě požáru. [4] Informace pro používání Uživateli musí být poskytnuta ucelená a srozumitelná dokumentace, aby bylo zajištěno, že bude moci udržovat strojní 372


zařízení, instalace a technická protipožární ochranná zařízení v náležitém stavu a připravená pro provoz a je-li to nezbytné, že budou iniciována požadovaná protipožární opatření.

Krok 7: Dokončení informací pro používání [4] Grafické znázornění kroků je na obr. 3.

Musí být poskytnuty informace pro uvádění do provozu, provoz a údržbu technických opatření požární prevence a požární ochrany, s ohledem k předpokládanému používání stroje a upozornění o jakýchkoliv zbytkových rizicích požáru. Je-li speciálním požadavkem uživatele, aby požární prevence a požární ochrana strojního zařízení spočívaly alespoň zčásti na existujícím ochranném opatření proti požáru u uživatele, musí být v provozních instrukcích definována a popsána rozhraní. Při určení možného poškození majetku a prostředí, musí výrobce stanovit předpokládané instalační požadavky pro stroj, včetně jeho umístění. Jestliže to uživatel nedodrží, musí posoudit možné poškození svého majetku a prostředí rozšířením požáru za hranice stroje, ovlivnění okolního prostoru, včetně jiných provozů a budov. Toto posouzení může modifikovat určení úrovně poškození a může vyžadovat doplňující opatření uživatelem. [4] Technická opatření požární prevence a požární ochrany Při volbě a konstrukci technických opatření požární prevence a požární ochrany s cílem snížení rizika musí být dodrženo několik kroků opakovacím postupem: Krok 1: Posouzení rizika - analýza rizika s ohledem k požáru u stroje ve všech provozních režimech a v každé fázi jeho životnosti; - hodnocení rizika, které vzniká požárními nebezpečími a rozhodnutí o odpovídajícím snížení rizika pro toto použití. Je-li stroj považován za bezpečný, je opakovací postup ukončen a musí být dokončeny informace pro používání. Krok 2 až krok 7: Rozhodnutí o technických opatřeních požární prevence a požární ochrany, aby bylo dosaženo snížení rizika. Krok 2: - rozhodnutí o konstrukčních a inženýrských opatřeních, která musí být dodržena. Konstrukční a inženýrská opatření musí být kontrolována krokem 1. Není-li dosaženo odpovídající bezpečnosti konečného navrhovaného strojního zařízení, musí být použit krok 3. Krok 3: - rozhodnutí o integrovaném systému detekce požáru a protipožárním systému (bezpečnostní součásti) a o doplňujících opatřeních. Krok 4: Určení bezpečnostních požadavků s ohledem na opatření požární prevence a požární ochrany - určení podmínek pro detekci, poplach a iniciaci ochranných protipožárních zařízení. Krok 5: Volba vhodných částí systému a hasicích prostředků požáru - volba jednotlivých součástí systému podle požadavků stanovených v kroku 4, pokud jde o vhodnost a spolehlivost a stejně tak i počet, umístění, rozložení a množství hasicího prostředku. Krok 6: Ověření platnosti - ověření platnosti požární prevence a požární ochrany dosažené volbou jednotlivých součástí systému v porovnání s požadavky stanovenými v kroku 4. Konečné protipožární systémy a systémy detekce požáru a doplňující opatření musí být kontrolovány krokem 1. Pokud není stroj stále považován za bezpečný, musí být opakovány kroky 3 až 6.


Obr. 3 Opakovací postup pro volbu technických opatření požární prevence a požární ochrany [4] Jestliže se rozhodne o technických opatřeních požární prevence a požární ochraně ke snížení požárního rizika, musí se uvést priority konstrukčních a inženýrských opatření. Pokud nedojde ke snížení rizika na požadovanou úroveň, musí být instalován integrovaný systém detekce požáru a protipožární systém. Ten může zahrnovat: - poplachový systém začátku požáru; - poplachový systém požáru: • ruční hasicí systémy; • automatické hasicí systémy. Přetrvávající zbytkové riziko musí být popsáno v informacích pro používání. [4] Volba systému detekce požáru a hasicího prostředku Při určení volby integrovaného systému detekce požáru a protipožárního systému ve vztahu k očekávané škodě v případě požáru se musí uvážit úroveň závažnosti možné škody. Zranění osob: je-li očekáváno zranění osob, jako následek požáru strojního zařízení, musí být strojní zařízení opatřeno minimálně poplachovým systémem začátku požáru v kombinaci s automatickým hasicím systémem. Poškození majetku nebo prostředí: je-li očekáváno poškození majetku nebo prostředí, jako následek požáru strojního zařízení, musí být:

373


- při malém poškození strojní zařízení opatřeno minimálně ručním hasicím systémem, - při středním poškození strojní zařízení opatřeno minimálně poplachovým systémem požáru ve spojení s ručním hasicím systémem, - při velkém poškození strojní zařízení opatřeno minimálně poplachovým systémem začátku požáru v kombinaci s automatickým hasicím systémem. Pokud jsou použity ruční systémy, je nezbytné, aby v případě vzniku požáru byly přítomny zacvičené osoby, které mohou okamžitě zasáhnout. Toto musí být zahrnuto v informacích pro používání.

Situace v lakovnách Každoročně dochází k požárům práškových lakoven. Příkladem je požár v Krnově, kdy došlo ke vznícení práškové barvy ve ventilaci vlivem poškozeného ložiska. Škoda na zařízení byla asi 10 000 Kč. Vlivem včasného zásahu byl uchráněn majetek v hodnotě asi 100 000 Kč. Podle výše uvedeného postupu by měl být v práškových lakovnách nainstalován systém detekce požáru a automatický protipožární systém, což není hlavně u starších zařízení. Posouzení požárního nebezpečí: - hořlavý materiál, - oxidant - vzduch,

Pokud jsou použity automatické hasicí systémy, musí být zajištěna jejich správná funkce pro všechny předpokládané provozní podmínky.

- zdroje vznícení - např. elektrostatická jiskra, horké povrchy apod.

Řídicí systémy chráněného strojního zařízení a příslušný hasicí systém musí být vzájemně přizpůsobeny tak, aby bylo zajištěno, že hasicí funkce není zhoršena. Řídicí systém pro strojní zařízení musí podporovat funkci hasicího systému a zajistit, že nejsou vytvářena nová rizika.

- výskyt požárního nebezpečí;

Pro volbu vhodného hasicího prostředku každého požáru se musí zvážit následující faktory: - druh požáru; - hořlavé materiály příslušející ke strojnímu zařízení nebo zpracovávané strojním zařízením; - umístění strojního zařízení; - možné zranění osob; - možné poškození prostředí. Správné zvolení hasicího prostředku je závislé i na druhu hořlavé látky. Podle druhu hořlavé látky jsou rozlišovány tzv. třídy požáru - viz tab. 1. Tab. 1 Třídy požáru A

požáry pevných materiálů, hlavně organického druhu, které normálně hoří za vytváření žhavení, např. dřeva, papíru, slámy, uhlí, textilií, pneumatik

B

požáry kapalin nebo zkapalněných látek, např. benzinu, tuku, laku, pryskyřice, vosku, dehtu, etheru, líhu

C

požáry plynů, např. methanu, propanu, vodíku, svítiplynu

D

požáry kovů, např. hliníku, hořčíku, lithia, sodíku, draslíku a jejich slitin

Posouzení požárního rizika: - pravděpodobnost vzniku požáru - existují zdroje vznícení, pravděpodobnost dokládají také statistiky požárů; - stupeň možné škody - účinky požáru nebo výbuchu může být zasaženo celé zařízení i jeho obsluha. Zhodnocením požárního rizika je zjištěno, že stojní zařízení není bezpečné a musí být provedena příslušná opatření. Vzhledem k charakteru činnosti nelze snížit riziko konstrukčními opatřeními, a proto musí být použit systém detekce požáru a automatický protipožární systém. Posuzování stavu zabezpečení lakoven proti vzniku nebo rozšíření požáru bylo provedeno ve čtyřech vybraných lakovnách. Bylo zjištěno, že ve 3 lakovnách jsou k zajištění bezpečnosti s ohledem na vznik požáru nebo výbuchu nainstalována optická čidla ve stříkací kabině. V řídící jednotce je vstupní informace z čidla vyhodnocována a v případě nutnosti je uvedeno do činnosti hasicí zařízení. K hašení se používá CO2 - u ústí pistole je tryska s CO2 a také do odsávacího potrubí jde tryska s CO2 pro případ zahoření ve filtru. V případě zahoření řídící jednotka vypne nanášení barvy. V jedné z posuzovaných lakoven nebyly nainstalovány ani čidla ani automatický systém hašení požáru. Závěr

- voda s přísadami nebo bez přísad;

Z uvedeného vyplývá, že v práškových lakovnách existuje reálné nebezpečí vzniku požáru, a proto by měla být věnována náležitá pozornost jeho odstranění. K požárům těchto zařízení stále dochází z různých příčin. Vzhledem k tomu, že příčiny vzniku požáru odstranit nelze, měla by mít tato zařízení nejlépe automatickou detekci vzniku požáru a stejně tak i automatický systém hašení požáru, aby byli pracovníci obsluhující tato zařízení v co nejmenší míře zasažení jak účinkem požáru, tak také následky hašení požáru.

- pěna;


- prášek;

[1]

Podle této klasifikace tříd požáru jsou zvoleny vhodné hasicí prostředky:

Dostupné na: http://www.technolak.cz/technologie.html.

- plyn hasicí požár, např. oxid uhličitý, dusík, argon a jejich směsi;

[2]

Zákon č. 133/1985 Sb. O požární ochraně, v platném znění.

- chemické hasicí prostředky požáru, např. halonové náhražky;

[3]

ČSN EN 1127-1 ed. 2 (38 9622)Výbušná prostředí - Prevence a ochrana proti výbuchu - Část 1: Základní koncepce a metodika, Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, Praha, 2012.

[4]

ČSN EN 13478+A1 (83 3251) Bezpečnost strojních zařízení - Požární prevence a požární ochrana.

- aerosoly, např. kapalin nebo pevných látek v jemné rozptýlené formě. Druh, použité množství a výstupní rychlost hasicího prostředku musí být přizpůsobeny očekávanému požáru, uspořádání strojního zařízení a provozním podmínkám, prostorovým podmínkám a stejně tak použitému hasicímu prostředku. K hašení očekávaného požáru nebo udržení požáru pod kontrolou musí být dostatečné množství hasicího prostředku, dokud nejsou účinná jiná protipožární opatření. [4]


374


Studie modelu doby služby v jednotkách HZS ČR v návaznosti na směrnici 2003/88/ES Study of the Working Time in Fire-Fighting Units and Rescue Servicesin the Czech Republic in Connection with the Directive 2003/88/EC Ing. Oldřich Volf VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice [email protected] Abstrakt Hasičský záchranný sbor ČR zřejmě stojí před zásadní změnou, která může mít výrazný vliv na fungování této základní složky integrovaného záchranného systému. Tato změna spočívá v navržení zcela nového modelu zajišťování doby služby v jednotkách Hasičských záchranných sborů krajů. Hledání nového řešení 60 let ustáleného modelu doby služby spočívá v nesouladu služebního zákona s evropskou směrnicí, která řeší usměrňování pracovněprávních vztahů v členských zemích EU. Zajištění souladu služebního zákona s evropským právem by pro HZS ČR znamenalo potřebu extrémního navýšení početních stavů příslušníků ve výkonu služby (o 100 %). Zcela nové pojetí zajištění výkonu služby dokáže využít stávajícího počtu příslušníků při zachování požadavků evropského práva. Pro HZS ČR se však jedná o zcela „revoluční“ pojetí systému. Klíčová slova Doba služby, směny HZS ČR, jednotka HZS kraje. Abstract Fire and Rescue Service of Czech Republic perhaps faces before a fundamental change that can have a significant impact on the work of this basic element of the integrated rescue system. This change is based on the entire new model of the working time in the fire brigade units. Searching for the new solution of the sixty-year old working time model lies in discrepancy of inconsistent service law and the European directive that deals with the regulation of labour relations in the EU Member States. The compliance between the service law and the European law would have a large impact on the amount of the firemen in the Fire and Rescue Service (an extreme increase by 100 % members). An entirely new concept of the service is able to use the current number of firemen, while the requirements of the European law are maintained. However, for the Fire and Rescue Service this is an absolutely "revolutionary" new concept of the system. Keywords Working times, shifts of Fire Service, units of Fire and Rescue Service. 1 Úvod Posláním Hasičského záchranného sboru České republiky (dále jen „HZS ČR“), je chránit životy a zdraví lidí, majetek občanů a životní prostředí, jehož jsme integrální součástí [1]. K provádění zásahů při mimořádných událostech HZS ČR disponuje silami a prostředky dislokovanými na stanicích HZS krajů. Stanice jsou rozmístěny podle systému plošného pokrytí území ČR jednotkami požární ochrany [2]. Výkon služby na stanicích je organizován nepřetržitě a to ve 3 směnách A, B a C. Tento systém organizace směn na stanicích je uplatňován již od roku 1954 [3]. To je již Ostrava 3. - 4. září 2014

60 let neměnného způsobu zajišťování výkonu služby. Za tuto dobu se systém detailně propracoval a etabloval se jako plně funkční a osvědčený model doby služby. Vstupem České republiky do Evropské unie v roce 2004, se začalo v odborných kruzích s prvními diskusemi o tom, zda je tento systém doby služby v souladu s Evropským právem. Evropská směrnice, kterou se řídí pracovně právní vztahy v členských zemích EU (dále jen „Směrnice“), totiž neumožňuje výkon práce po dobu 24 hodin [4]. V rámci HZS ČR se mělo za to, že Směrnice se ve svém ustanovení o délce pracovní doby, nevztahuje na veřejné požární sbory a to s odkazem na směrnici o bezpečnosti práce [5]. Proto v roce 2003 kdy vznikal nový služební zákon a který vstoupil v platnost až v roce 2007 [6], bylo pro příslušníky HZS ČR vyspecifikováno zvláštním odstavcem, že výkon služby je zajišťován ve 24 hodinových směnách z čehož připadá 16 hodin na výkon služby a 8 hodin na pohotovost na pracovišti1. HZS ČR se tedy nachází v situaci, kdy může být nařčen2, že zajišťuje výkon služby na stanicích HZS krajů v rozporu s požadavky evropského práva a to ve dvou stěžejních ohledech: 1. Směrnice ukládá aby, každý pracovník měl nárok na minimální denní odpočinek po dobu 11 po sobě jdoucích hodin během 24 hodin. 2. Pracovní dobou dle Směrnice se rozumí jakákoli doba, během níž pracovník pracuje, je k dispozici zaměstnavateli a vykonává svou činnost nebo povinnosti v souladu s vnitrostátními právními předpisy nebo zvyklostmi. 2 Princip problému Shora uvedené lze interpretovat tak, že stávající model doby služby v jednotkách HZS krajů nesplňuje požadavek Směrnice na dobu odpočinku v režimu dne (výkon služby je 16 hodin) a především nedochází k započtení pohotovosti na pracovišti (8 hodin/směna) do týdenního fondu doby služby (dále jen „FDS“). Druhý uváděný rozpor v předpisech je hrozbou pro HZS ČR, neboť důsledek implementace Směrnice by spočíval v potřebě doplnění 100 % početních stavů příslušníků HZS krajů ve směnách. Na základě rizik, která z tohoto případného nesouladu mohou vyplynout pro Českou republiku od Evropské komise, vznikl požadavek na nalezení možného řešení. Od počátku bylo zřejmé, že řešení není jednoduché. Aby nedošlo k naprosté destrukci zavedeného systému požární ochrany (rušením stanic), musel by stát při standardním přístupu zavedení 4. směny pro stanice HZS krajů, navýšit rozpočet HZS ČR o cca 0,98 mld. Kč/rok3. Zavedení 4. směny (2080 příslušníků) ovšem nestačí pokrýt „mezeru“ vzniklou ustanovením směrnice o započtení pohotovosti do fondu pracovní doby. Ve stávající situaci by tedy bylo nutné doplnit celkem 6240 příslušníků, což představuje roční náklady ve výši cca 2,99 mld. Kč. To je nepochybně nemyslitelné a nereálné. Řešení je tedy nutné hledat 1 2

3

§ 53 odst. 5 zákona č. 361/2003 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Právní názory na tuto problematiku se různí i přes řadu rozhodnutí Evropského Soudního Dvora, který potvrzuje v žalobách shora uvedený výklad. Hodnota vychází z průměrných ročních nákladů na mzdy včetně odvodů na sociální a zdravotní pojištění příslušníků tj. 480 tis. Kč/rok. Nejsou zohledněny náklady na vystrojování apod. 375


zcela v jiném systému. Následující obrázek schematicky ukazuje jakým způsobem je v současné době zajišťována nepřetržitá doby služby (obr. 1). Z obrázku je patrné, že nepřetržitosti je dosaženo pouze 3 příslušníky na jedno funkční místo a to díky modelu 24 hodinové směny.

nemožné. Výzkum však prokázal, že řešení je nejen možné, ale že s sebou nese rovněž řadu pozitivních aspektů. 4 Řešení Řešení celé problematiky se opírá o 3 základní oblasti, jimiž jsou: 1. dynamický model doby služby,

ROK8760hodin

2. fond doby služby, 3. požadavky na počty příslušníků ve směnách. 1pƎíslušník 1pƎíslušník pokryje1950 pokryje976hodin pohotovosti hodinFDS

1.PƎíslušníksm.A

Zbývádokrýt5834hodin

2.pƎíslušníksm.B

4.1 Dynamický model doby služby

3.pƎíslušníksm.C

Obr. 1 Schéma personálního zajištění nepřetržité služby v jednotkách HZS krajů dle stávajících národních předpisů Následující schéma již znázorňuje důsledek případné implementace Směrnice (obr. 2). Z obrázku je patrné, že započtením pohotovosti na pracovišti do FDS dochází k zásadnímu výpadku personálního zabezpečení nepřetržité služby. Tento výpadek není možné vyřešit prostým doplněním další směny, neboť by se jednalo o nehospodárné a neefektivní řešení s obrovskými nároky na finanční zabezpečení. ROK8760hodin

1pƎíslušníkpokryje pouze1950hodin 1.pƎíslušník

Zbývádokrýt6810hodin

2.pƎíslušník

3.pƎíslušník

5pƎíslušníkƽchybí 1125hodin/rok

4.pƎíslušník

5.pƎíslušník

=6.pƎíslušník/funkēní místo

Stávající systém struktury směn je na jedné straně organizačně a technicky velice jednoduše řešen, ale na straně druhé je podmíněn zvýšeným požadavkem na personální zajištění doby služby. Zvýšený požadavek spočívá v potřebě vytvářet na každé ze směn příslušné stanice, nutnou zálohu pro nepřítomnost příslušníků [7]. Pro potřeby studie se zavádí pojem „Dynamický model“. V tomto přístupu se na jednotku nahlíží jako na množinu příslušníků P, která je složena z podmnožin V (velitelé), S (strojníci) a H (hasiči), tedy z příslušníků s požadovanou odborností pro zajištění předepsané činnosti jednotky. Vzhledem k tomu, že se tito příslušníci v popisovaném pojetí nedělí do stálých směn (A, B, C), lze stanovit potřebnou zálohu pro zajištění nepřítomnosti pro jednotlivé odbornosti v rámci celé množiny P, tedy celé stanice, nikoliv pro každou směnu zvlášť. Tím docílíme „úspory“ tabulkových míst, které lze v rámci hledaného řešení použít pro vykrytí chybějícího časového úseku způsobeného nutností dodržet požadavky Směrnice. Pro příklad je uvedeno na obr. 3, srovnání počtu příslušníků, stanovených pro výkon služby na stanicích typu C1 s variantou zrušení směn A, B, C.

Obr. 2 Schéma personálního zajištění nepřetržité služby v jednotkách HZS krajů v případě implementace Směrnice

ȈV = 9

ȈS = 12

3 Omezující kritéria Hledané řešení systému doby služby, který by splňoval požadavky evropského práva, musí zároveň: 1. Respektovat stávající systém plošného pokrytí území jednotkami požární ochrany (bez navrhování rušení stanic HZS krajů). 2. Vystačit k zajištění výpadku v nepřetržitém zajišťování doby služby se stávajícím fyzickým početním stavem příslušníků v jednotkách HZS krajů (6280 příslušníků4). 3. Garantovat zachování mzdových (výpadek pohotovosti na pracovišti).

prostředků

Cílem je tedy nalézt takový systém doby služby, který by nevyžadoval navýšení početních stavů HZS krajů, bez hledání tabulkových míst v rušení již existujících stanic a jejich převodem do jiných lokalit a se zachováním fyzických početních stavů platných ke dni 1. 7. 2013. Zároveň nelze navyšovat objem mzdových prostředků. Za úvodní poznámku jistě stojí, že řada příslušníků v managementu HZS ČR, považuje takové řešení za

5

Vztaženo k fyzickým početním stavům systemizovaným ke dni 1. 7. 2013. § 52 zákona č. 361/2003 Sb., o služebním poměru příslušníků bezpečnostních sborů, ve znění pozdějších předpisů.


Stanice C1 Množ. V Množ. S Množ. H V1 S1 H1 V2 S2 H2 V3 S3 H3 V4 S4 H4 V5 S5 H5 V6 S6 H6 V7 S7 H7 V8 S8 H8 H9 H10 H11 H12 H13 H14 H15

Obr. 3 Srovnání potřebného počtu příslušníků k zajištění výkonu služby na stanici typu C1 v systému směn A, B, C s dynamickým modelem doby služby

příslušníků

Zadání v sobě obsahuje dva parametry, které jsou ve vztahu ke shora uvedenému velice protichůdné. Jedním omezením je požadavek, aby se zadání vyřešilo se stávajícím fyzickým početním stavem příslušníků HZS krajů a stejným objemem mzdových prostředků a na straně druhé je potřeba vykrýt výpadek 6810 hodin ročně (pro každé funkční místo) vzniklých započtením pohotovosti na pracovišti do FDS příslušníků (37,5 hod/týden5).

4

ȈH = 18

Stanice C1 SmČna A SmČna B SmČna C V1 V1 V1 V2 V2 V2 V3 V3 V3 S1 S1 S1 S2 S2 S2 S3 S3 S3 S4 S4 S4 H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 H4 H4 H4 H5 H5 H5 H6 H6 H6

Snížení počtu příslušníků je mimo shora uvedeného, umožněno větší flexibilitou systému. Příslušník je stavěn zařazen do výkonu služby vždy, kdy je to potřeba s přihlédnutím k zákonným omezením (např. dodržení mezisměnového volna nebo čerpání fondu doby služby). V současném systému je příslušník využit k výkonu služby jedenkrát za 3 dny, bez ohledu na efektivitu. Dynamická směna tedy nemá v organizačním řízení ustálenou podobu (roztřídění v rámci stanice), nýbrž je sestavována na každý den podle předem definovaných parametrů. Do služby tak mohou být začleňovány ty prvky množiny, které nemají pro příslušný den definovaná omezení. Dynamický model tvorby směn skýtá určitý potenciál k zvýšení hledané efektivity využití příslušníků pro chybějící dobu služby (s aplikací Směrnice). Na jedné stanici typu C1 činí úspora 8 tabulkových míst, což je při počtu stanic tohoto typu u HZS ČR (48 v roce 2013) celkem 384 tabulkových míst. Tato úspora má ovšem svá omezení. Nelze ji aplikovat na stanice typu P0 až P2. Přepočtem početních stavů na zbývajících typech stanic lze počítat s úsporou 670 tabulkových míst /dle vzorce (1)/.

376


NP 

KR  N Psm  k p FDSr  tN celk

(1)

3

kde

Jihoþeský Jihomoravský

2

KR kalendářní rok (v hodinách),

Karlovarský 1,5

FDSr roční fond doby služby (v hodinách), tNcelk celkový čas nepřítomnosti jednoho příslušníka v kalendářním roce (v hodinách),

Královéhradecký

1

Liberecký Moravskoslezský

0,5

Olomoucký

NPsm požadovaný počet příslušníků k zajištění minimálního početního stavu směny na stanici, kp

Hlavní mČsto Praha

2,5

0 00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22

Pardubický

personální konstanta (hodnota je číslo 1). Graf 1 Porovnání počtů mimořádných událostí v denní době s nasazením sil a prostředků jednotek HZS krajů (období 2006 až 2012)6

4.2 Fond doby služby FDS je rovněž jednou z 3 oblastí, které poskytují určitý stupeň volnosti pro hledání řešení a to v tom smyslu, že jej lze oproti stávajícímu stavu navýšit. Služební zákon taxativně uvádí hodnotu týdenního FDS pro příslušníky na 37,5 hodin [6]. Směrnice však připouští maximální délku týdenního fondu pracovní doby až 48 hodin. Je tedy zřejmé, že v oblasti FDS existuje potenciál umožňující navýšení FDS. Hledaný stupeň volnosti se nalézá v intervalu <37,5; 48>. Pro hledané řešení lze tedy uvažovat s určitým navýšením FDS, což by umožnilo efektivnější využití příslušníků (každý příslušník může pokrýt v roce více času doby služby, viz obr. 1 a 2). Dalšími výpočty bylo zkoumáno, jaká bude optimální hodnotu týdenního FDS, která bude postačující k pokrytí požadované doby služby v roce. V případě maximálního FDS dle Směrnice by došlo k pokrytí dalších 552 hodin ročně u každého příslušníka, oproti stávajícímu stavu. FDS by se navýšil ze současných 1950 hodin ročně na 2496 hodin/rok.

kde

4.3 Požadavky na počty příslušníků ve směnách

PN

Třetí a poslední oblastí poskytující určitý stupeň volnosti je oblast koncepce plošného rozmístění jednotek PO na území ČR, respektive požadavky stanovené pro základní a minimální početní stavy příslušníků na směnách stanic HZS krajů. Zároveň je nutno konstatovat, že je to oblast značně citlivá na zachování systémové rovnováhy (nenarušit akceschopnost jednotek PO ani systém jako celek). Při hledání požadovaného počtu příslušníků pro pokrytí nepřetržitého výkonu služby je možné aplikovat systém využívaný v řadě zemí EU. Tím je například odlišný početní stav směn v režimech dne a noci, ale i dalších forem diference (roční období, změna rizika apod.). Tento institut je již zakotven i v našem národním předpise [8]. Principem tohoto opatření je odpovědět na otázky typu: Je nezbytné udržovat identické početní stavy směn v režimu den a noc? Jsou v těchto časových úsecích identická rizika? Existuje jiná možnost k zachování rovnováhy v současném systému? Je taková úvaha platná pro všechny typy stanic? Při hledání potřebného potenciálu k doplnění předchozích uvedených pilířů byl analyzován časový interval 24 hodin a jeho zatížení mimořádnými událostmi, které vyžadují nasazení sil a prostředků jednotek HZS krajů. Jde de facto o posouzení míry rizika v časové ose. Výsledky ukázaly, že počty zásahů se v denní době zásadně mění, což je patrné z grafu 1. Důležitým ukazatelem není ani tak počet událostí, ale tvar křivek, který je ve všech regionech ve stejném čase téměř identický. To ukazuje na obecnou platnost jevu v celé ČR. Je to zcela logické, neboť většina mimořádných událostí kopíruje denní aktivitu člověka. Na základě těchto faktů je možné tvrdit, že není účelné, aby v době od 19 do 7 hodin, byl zajišťován výkon služby ve stejném početním obsazení příslušníků. Snížení minimálního počtu příslušníků v režimu den a noc není principiálně možné pouze u stanic typu P0 a P1, kde je minimální početní stav i v denní době a další snižování by vedlo k neakceschopnosti jednotky. Snižování počtů příslušníků je tedy možné aplikovat výhradně na stanice typu P2 až P4 a stanice typu C. Cílem studie není rozhodnout kolik příslušníků má v režimu „noc“ sloužit. To bude jistě předmětem dalších odborných diskusí a modelací s ohledem na konkrétní podmínky té které stanice. Ostrava 3. - 4. září 2014

Cílem studie je rozhodnout, zda je tento model funkční z hlediska organizačního a technického a zda má jako soustava odpovídající potenciál ke splnění omezujících požadavků. Jestliže je tedy diferenciace početních stavů principiálně možná stanovuje se potřebný počet příslušníků dle vzorce (2). KR KR KR  PN vden  PN vnoc  PN sden 2 2 2 Nx     FDSr  tN celk FDSr  tN celk FDSr  tN celk

(2)

KR KR KR  PN snoc  PN hden  PN hnoc 2 2 2    FDSr  tN celk FDSr  tN celk FDSr  tN celk celkový počet příslušníků jednotlivých funkcí ve směně,

Nx

den(noc) i

požadovaný počet příslušníků dané funkce pro režim služby den a noc,

KR kalendářní rok v hodinách (24 hodin x 365 dní = 8760 hodin), FDSr roční fond doby služby (v hodinách), tNcelk celkový čas nepřítomnosti jednoho příslušníka v kalendářním roce (v hodinách). Aplikací vzorce do výpočetní techniky lze jednoduchým způsobem modelovat nejrůznější varianty pro každou stanici zvlášť, podle místních podmínek, což ukazuje na značnou flexibilitu systému. Touto metodou (třetím pilířem) již bylo dosaženo hledaného cíle (viz závěry). 5 Závěry S využitím všech shora uvedených principů, zavedením dynamické směny, navýšením FDS příslušníka a snížením požadavků na početní stavy v noční době u vybraných stanic HZS krajů bylo dosaženo hledaného cíle. Pomocí výpočtů bylo zpracováno celkem 6 variant. Varianty modelovaly různé délky FDS. Výsledná varianta počítá s týdenním FDS 45 hodin. Výsledkem této varianty je, že by k zajištění funkčnosti systému postačovalo doplnit 28 tabulkových míst oproti stávajícím fyzickým početním stavům (6280). V letošním roce již došlo k navýšení početních stavů HZS ČR o 200 tabulkových míst a tak je jasné, že z uvedené varianty je možné slevovat. To znamená buď snižovat požadavek na FDS, nebo lze modelovat jiný poměr obsazení směn den/noc, než jak bylo kalkulováno v prvotním výpočtu. Vygenerovaný systém je tedy obecně platný a navíc v případě aplikace do praxe velice variabilní. Všechny varianty výpočtů jsou rozpracovány až do vzorových ročních rozpisů směn, které prokazují praktickou funkčnost a to jak s ohledem na prokázání funkčnosti výpočtu tak dodržení všech legislativních požadavků na směnnost (dodržování mezisměnového 6

Zdroj dat: MV-GŘ HZS ČR. Oddělení statistiky a analýz Ing. Pavel Lukeš. 377


volna, FDS atd.). Při užití výsledné varianty by příslušník absolvoval od 14 do 16 směn měsíčně (z toho max. 4 noční směny) s tím, že by na pracovišti trávil od 180 do 199 hodin měsíčně, což je ve srovnání se současnými 240 měsíčně na pracovišti nezanedbatelný rozdíl. Dále bylo prokázáno, že lze zachovat stávající výši mzdy příslušníků. Bude-li objem mzdových prostředků v systému zachován, pak není důvod, aby pro stejný počet příslušníků došlo ke snížení mezd. Jde ovšem do značné míry o politické, nikoliv odborné hledisko. Matematicky je tato hypotéza opřena o analýzu mezd příslušníků HZS Karlovarského kraje (průřezově všechny platové třídy a tarifní stupně). Z analýzy vyplývá, že přepočtená „hasičohodina“ výkonu služby je honorována výrazně lépe než „hasičohodina“ pohotovosti na služebně. Odejmutím 80 hodin pohotovosti v měsíci dojde sice k výpadku této složky současné mzdy, která je ovšem plně kompenzována navýšením FDS z 37,5 hodiny na 45 hodin (o 30 hodin/měs.).

hodnocení situačních záležitostí tendenci příliš se soustředit „na konec příběhu“. Měla by být, ale vždy soustředěna stejná pozornost vzniku a především postupnému vývoji sledované situace se všemi okolnostmi, které vývoj provází [12].

Součástí studie byl také sociologický kvantitativní výzkum zaměřený na zjišťování postojů příslušníků k případné změně systému doby služby. Pro výzkum byla zvolena metoda dotazníkového šetření pomocí tzv. sémantického diferenciálu [9], pomocí níž lze sledovat změny postojů respondentů. Pro výběr vzorku byla použita metoda kvótového výběru [10]. Kritéria byla velikost kraje, typ stanice a míra zaměstnanosti v kraji. Cílová skupiny byla rozdělena do tří skupin; vyšší management, střední management a směnový hasiči. Reprezentativní vzorek tvoří celkem 174 respondentů. Respondenti uváděli na 6 bodové škále své postoje k případné změně doby služby a to u 13 vybraných adjektiv. Součástí výzkumu bylo provedení strukturované presentace nového systému včetně důvodů, které vedou ke zpracování studie. Respondenti odpovídali na tytéž dotazníky před a po strukturované presentaci s cílem zkoumat posuny v postojích. Bylo navštíveno celkem 14 stanic ve 4 krajích. Z provedeného výzkumu bylo získáno obrovské množství dat, která budou sloužit nejen pro potřeby studie, ale pro další sociologická šetření psychologického pracoviště MV - GŘ HZS ČR.


Závěrem je nutné zdůraznit, že výsledky studie jsou obecnými závěry, které napomohly ukázat případnou cestu. V žádném případě se nejedná o metodiku, která by v takovéto podobě měla být v dohledném čase aplikována. Aplikace nalezeného řešení by vyžadovala celou řadu legislativních změn národních právních předpisů, což samo o sobě je dlouhodobý standardizovaný proces. Velice zajímavé je, že nejčastější argumentace oponentů nesměřuje na systém samotný, ale na systémy souvisejícími. Nejčastější dotazy jsou typu „Jak bude prováděna odborná příprava? Jak bude prováděno hodnocení podřízených? Jak bude obsazována lezecká skupina?“ apod. Zde je nutné uvést, že jistě nelze aplikovat současné systémy výkonu služby (odborná příprava, činnosti speciálních služeb apod.) na nový model doby služby. Ten by vyžadoval přizpůsobení i dalších ustálených systémů vytvářených po 60 let na systém směn 24 h práce 48 h volno. Na druhou stranu není nijak složité tyto systémy uzpůsobit jinému režimu služby (jako je tomu v jiných zemích). Tyto argumenty jsou ovšem pochopitelné a lze je charakterizovat jako naprosto přirozenou atribuční chybou [11]. Člověk má ve svém


V každém případě zůstává faktem, že stávající model doby služby je evidentně preferován všemi skupinami respondentů a to bez ohledu na požadavek EU a bez ohledu na fakt, že většina argumentů stavěných proti novému modelu služby je de facto subjektivní. Jediným objektivním dopadem pro cílovou skupinu s negativním výstupem, je zvýšení nákladů na cestování do zaměstnání, neboť na místo 10 směn ve stávajícím systému vyžaduje nový model až 16 směn v měsíci. Nutno dodat, že i tento věcný argument je pouze dočasný a týká se stávajících příslušníků. Nový příslušníci by již nastupovali k HZS krajů bez historické zátěže spojené s potřebou adaptace na zavedenou změnu ustáleného systému doby služby.

[1]

ČESKO.: Zákon č. 238/2000 Sb., o Hasičském záchranném sboru České republiky a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů ČR.

[2]

ČESKO.: Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů ČR.

[3]

Szaszo, Z.: Stručná historie profesionální požární ochrany v českých zemích. 1. vydání. MV-GŘ HZS ČR. 2010. 306 s. ISBN 978-80-86640-60-0.

[4]

EU.: Směrnice evropského parlamentu a rady č. 2003/88/ ES, o některých aspektech úpravy pracovní doby. In Ústřední věstník Evropských společenství L 299.

[5]

EU.: Směrnice evropského parlamentu a rady č. 89/391/ EHS, o zavádění opatření pro zlepšení bezpečnosti a ochrany zdraví zaměstnanců při práci. In Ústřední věstník Evropských společenství L 183/1.

[6]

ČESKO.: Zákon č. 361/2003 Sb., o služebním poměru příslušníků bezpečnostních sborů, ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů ČR.

[7]

Hanuška, Z.: Organizace jednotek požární ochrany. 2. aktualizované vydání, SPBI Spektrum. Ostrava. 2008. 116 s. ISBN 978-80-7385-035-7.

[8]

ČESKO.: Vyhláška Ministerstva vnitra č. 247/2001 Sb., o organizaci a činnosti jednotek požární ochrany, ve znění vyhlášky Ministerstva vnitra č. 226/2005 Sb. In Sbírka zákonů ČR.

[9]

Hayes, N.: Základy sociální psychologie. Portál. Praha, 1998 (kapitola Měření postojů). 112 s. ISBN 80-7178-198-3.

[10] Ferjančik, J.: Úvod do metodologie psychologického výzkumu. Portál. Praha. 2000. 255 s. ISBN 80-7178-367-8. [11] Hewstone, M.; Stroebe, W.: Sociální psychologie. 1. vyd. Portál. Praha. 2006. 769 s. ISBN 80-7367-092-5. [12] Nolen-Hoeksema, S.; Fredrickson, L.B.; Loftus, G.R.; Wagenaar, W.A.: Psychologie Atkinsonové a Hilgarda. 3. aktualizované vydání, Portál. Praha. 2012. 888 s. ISBN 978-80-262-0083-3.

378


Numerická simulácia vplyvu ventilácie na šírenie dymu počas požiaru v podzemnej garáži Computer Simulation of the Impact of Ventilation on Smoke Propagation during Undergroud Car Park Fire Mgr. Peter Weisenpacher, PhD. doc. RNDr. Ladislav Halada, CSc. RNDr. Ján Glasa, CSc. Ing. Lukáš Valášek Slovenská akadémia vied, Ústav informatiky Dúbravská cesta 9, 845 07 Bratislava, Slovenská republika [email protected] Abstrakt

simulácia výrazne napomôcť konštrukcii a nastaveniu parametrov odvetrávacích zariadení. Požiar a následné šírenie dymu v garáži sú nelineárnym procesom, ktorého priebeh je veľmi ťažko predvídať bez využitia počítačovej simulácie. V prípade nesprávneho dizajnu odvetrávacích zariadení, prípadne nastaveniu nevhodných parametrov jeho činnosti (napr. rýchlosti odsávania) môžu nastať neželané a neočakávané dôsledky, ktoré by negatívne následky požiaru mohli dokonca zhoršiť (napr. spätné prúdenie dymu proti smeru odsávania, tzv. backlayering). Simulácia činnosti odvetrávacích zariadení je preto obzvlášť dôležitá. Spomedzi rôznych simulačných systémov je vďaka vysokému výkonu a možnosti paralelizácie výpočtu obzvlášť vhodný systém FDS (Fire Dynamics Simulator, verzia 5.5.3) vyvinutý v NIST (National Institute of Standards and Technology, USA) [3, 4].

Zlepšovanie efektivity ventilačných systémov v podzemných garážach a ďalších objektoch dopravnej infraštruktúry je dôležitým problémom, riešeniu ktorého v poslednej dobe napomáha aj numerická simulácia. Naša práca sa zaoberá počítačovou simuláciou požiaru dvoch automobilov a šírenia dymu v podzemnej garáži. Skúma vplyv typu ventilácie a výkonu ventilátorov na priebeh zadymenia, na prúdenie vzduchu počas požiaru a na udržateľnosť podmienok prežitia ľudí v zasiahnutom priestore. Využíva pritom výsledky experimentu s požiarom sedadlového priestoru automobilu a jeho šírenia sa na vedľa stojace vozidlo, ktoré boli využité na overenie spoľahlivosti použitého numerického modelu. Vzhľadom na veľké výpočtové nároky je výpočet realizovaný na počítačovom klastri Ústavu informatiky SAV v Bratislave.

Táto práca nadväzuje na experimentálny výskum požiarov osobných motorových vozidiel [6, 7] a následné počítačové simulácie, ktoré napomohli k tvorbe realistického modelu osobných motorových vozidiel pre potreby systému FDS [8 - 11]. Tento model umožňuje simulovať požiar osobných motorových vozidiel (OMV) v garáži omnoho realistickejším spôsobom ako by to umožnilo použitie tzv. pool fires s predpísaným tepelným výkonom. V prezentovanej práci použitý model zohľadňuje aj spätné pôsobenie ventilácie na rozvoj požiaru, ktoré môže pomerne výrazne ovplyvniť jeho rozvoj.

Kľúčové slová

Experiment s požiarom v interiéri OMV a jeho simulácia

Počítačová simulácia, požiar v garáži, šírenie dymu. Abstract Improving of ventilation systems performance in underground car parks and other transportation infrastructure is an important problem, whose solution has been recently supported by numerical simulation. This paper deals with computer simulation of two cars fire and smoke propagation in an underground car park. It examines the impact of ventilation configuration and fans performance on the course of smoke propagation, airflows and tenability conditions in affected area. The simulation is based on the results of an experiment with car interior fire and its spread onto vehicle in its proximity, which had been used to verify the numerical model. Due to large computational requirements calculations are executed on a cluster of computers at the Institute of Informatics, Slovak Academy of Sciences, Bratislava. Keywords Computer simulation, car park fire, smoke propagation. Úvod Požiare v podzemných garážach sú obzvlášť nebezpečnou udalosťou, spôsobujúcou jednak škody na konštrukcii, vybavení garáže a parkujúcich vozidlách a tiež ohrozujúcou ľudí nachádzajúcich sa v garáži počas požiaru [1]. Rozsah týchto škôd narastá v prípade husto osídlených mestských oblastí vyznačujúcich sa vysokou koncentráciou automobilov a tým aj vysokými nárokmi na počet a kapacitu garáží. Úmerne tomu narastajú aj nároky na výkon a spoľahlivosť požiarno-bezpečnostných zariadení. Jedným z nich je aj samočinné odvetrávacie zariadenie. Rozvoj možností počítačovej simulácie požiarov [2, 8 - 11] v poslednej dobe dosiahol štádium, v ktorom môže počítačová Ostrava 3. - 4. září 2014

V rokoch 2008 - 2009 sa uskutočnila séria požiarnych experimentov na otvorenom priestore v testovacích zariadeniach Strednej školy požiarnej ochrany Ministerstva vnútra Slovenskej republiky v Považskom Chlmci [6, 7]. V jej rámci bol vykonaný aj experiment s požiarom v interiéri OMV a so šírením tohoto požiaru na ďalšie OMV nachádzajúce sa v jeho blízkosti (obr. 1). Vzdialenosť medzi oboma automobilmi bola 50 cm. Pravé predné a ľavé zadné okno prvého automobilu bolo rozbité, čo spôsobilo voľný prístup kyslika do automobilu. Na detekciu teploty plynu boli použité štyri termočlánky: vo vnútri prvého automobilu nad sedadlom vodiča, nad strechou a v batožinovom priestore a jeden termočlánok bol umiestnený na karosérii druhého OMV. Správanie požiaru bolo zaznamenané digitálnymi fotoaparátmi a infračervenou kamerou. Požiar bol iniciovaný zapálením malého kusu látky namočenom v benzíne (asi 10 ml) a umiestnenom na zadné sedadlo za sedadlom vodiča. Intenzita požiaru znateľne narástla po niekoľkých desiatkach sekúnd. Po dvoch minútach požiaru došlo k flashoveru, vznietil sa celý interiér a plamene sa cez rozbité okná rozšírili až nad strechu automobilu. Počas nasledujúcich minút popraskali aj ostatné okná a teplota vo vnútri interiéru presiahla 1000 °C. Po 7 minútach sa vznietilo gumové tesnenie na okne druhého OMV. Po 12 minútach bol požiar uhasený požiarnikmi. Následne boli vykonané FDS simulácie tohto požiarneho scenára s cieľom verifikovať FDS reprezentáciu geometrie oboch vozidiel a ich materiálových vlastností [9]. Použili sme 3 cm rozlíšenie na oblasti s rozmermi 576 x 486 x 240 cm (celkový počet buniek bol 2,488,320). S cieľom čo najväčšej materiálovej hodnovernosti, karoséria bola vytvorená z plechov, okná zo skla a kolesá z gumových pneumatik (obr. 1). Model druhého automobilu obsahoval tiež gumové tesnenie okna v mieste, kde

379


došlo k jeho zapáleniu v priebehu experimentu. Použili sme štandardné tabuľkové hodnoty pre materiálové vlastnosti týchto materiálov. Model tiež obsahoval vybavenie interiéru, ako sú sedadlá, palubná doska s volantom a vnútorné obloženie. Ukázalo sa, že na vytvorenie realistického modelu interiéru stačí rozlíšiť dva druhy materiálov: UPHOLSTERY pre sedadlá a PLASTIC pre všetky ostatné materiály v interiéri. Počítačová simulácia vyššie uvedeného scenára s využitím tohto modelu oboch automobilov viedla k dobrej zhode s hodnotami teplôt nameraných na termočlánkoch v priebehu experimentu aj s hodnotami získanými z literatúry [5].

Obr. 2 Schéma podzemnej garáže s konfiguráciou ventilácie D1

Obr. 1 Priebeh požiarneho experimentu v Považskom Chlmci a jeho simulácia Simulácia šírenia dymu v priebehu požiaru v podzemnej garáži Na simuláciu šírenia dymu v garáži sme využili overený model dvoch OMV [11]. Skonštruovali sme model podzemnej garáže s rozmermi 23,04 x 38,88 x 3,0 m (celková plocha 895,8 m2) s parkovacími miestami pre 24 automobilov (obr. 2). Geometria parkoviska obsahuje dva 36 cm hrubé betónové trámy pod stropom a osem pilierov s rovnakou hrúbkou, ktoré rozdeľujú priestor do troch sektorov. Prístupová cesta spája vjazd do garáže s parkovacími miestami, z ktorých niektoré sú obsadené náhodne rozmiestnenými zaparkovanými autami (celkový počet vozidiel je 12, dva horiace automobily sú umiestnené v strednej časti garáže). Šírka vjazdu je 3,96 m. Pod stropom je umiestnený pomerne rozsiahly potrubný systém s rúrami o priemere 6 cm a 36 cm. Požiar je inicializovaný horením štvorcovej plochy s tepelným výkonom 72,9 kW na sedadle vodiča pravého OMV, zatiaľ čo okno na ľavej strane vodiča je rozbité. Paralelizácia výpočtu v systéme FDS si vyžaduje rozdelenie výpočtovej oblasti na jednotlivé mriežky, ktoré sú následne priradené jednému výpočtovému jadru. Pre simuláciu sme použili delenie na 144 mriežok zvolených tak, aby sa medzi obidvomi OMV nenachádzalo žiadne rozhranie mriežok, ktoré by mohlo znížiť presnosť simulácie prechodu tepla medzi nimi (obr. 3).


Obr. 3 Model horiacich automobilov a schéma podzemnej garáže s konfiguráciou ventilácie D2 a znázorneným rozdelením na 144 výpočtových mriežok V rámci analýzy vplyvu ventilačného systému na šírenie dymu uvažujeme dve rôzne konfigurácie odvetrávacieho potrubného systému na mechanickú extrakciu dymu (obr. 2 a 3). Prvá konfigurácia (D1) používa 9 privádzacích ventilátorov nachádzajúcich sa v blízkosti výťahu a chodby a 9 odsávacích ventilátorov viacmenej pravidelne rozmiestnených po celej dĺžke potrubia. Obidva typy ventilátorov sú v simulácii reprezentované plochou 96 x 48 cm, pričom prúdenie vzduchu je na ňu kolmé. Druhá konfigurácia (D2) používa 9 privádzacích ventilátorov (tri z nich majú iné umiestnenie než v D1) a 12 odsávacích ventilátorov. Konfigurácia D2 je zvolená s cieľom nasmerovať prúdenie vzduchu pod stropom cez vjazd do garáže hustejším rozložením odsávacích ventilátorov v blízkosti vjazdu a využiť ho tým ako privádzací alebo odvádzací otvor. V [11] sme testovali efektivitu odsávania oboch konfigurácií pre viaceré 380


Obr. 4 Rýchlosť prúdenia vzduchu na horizontálnych rezoch podzemnej garáže vo výškach 0.84 m, 1.62 m, 2.04 m a 2.52 m pre konfiguráciu ventilácie D1 (1.5, 2.0) v čase t = 400 s

zvolené rýchlosti prúdenia vzduchu ventilátormi. V tejto práci bližšie analyzujeme prúdenie vzduchu v garáži a nárast zadymenia v garáži pre tri vybrané scenáre. Prvým z nich je konfigurácia ventilátorov D1 s rýchlosťou privádzacích ventilátorov 1.5 ms-1 a odsávacích ventilátorov 2.0 ms-1, ďalej označený D1 (1.5, 2.0). Ďalšie dva scenáre sú D1 (3.0, 10.0), skúmajúci vplyv vysokých rýchlostí prúdenia a D2 (1.5, 1.5), testujúci efektivitu druhej odvetrávacej konfigurácie. Na vyhodnotenie efektivity ventilácie je použitá hodnota viditeľnosti spriemerovaná po celej ploche garáže vo výške ľudskej hlavy a časovo spriemerovaná hodnota tejto veličiny počas celého trvania požiaru. Simulácia obsahuje 384 x 648 x 50 buniek (celkový počet je 12,441,600). Simulovaných bolo 600 s požiaru na SIVVP klastri na Ústave informatiky SAV v Bratislave. Je to IBM dx360 M3 klaster s 54 výpočtovými uzlami (2x Intel [email protected] GHz CPU, 48 GB RAM). Počet jadier je 648. Celkový výpočtový čas bol 1 - 4 dni v závislosti od rýchlostí prúdenia vytvoreného ventilátormi. Vyhodnotenie výsledkov simulácie Bez prítomnosti ventilácie a v dôsledku požiaru a umiestnenia vjazdu do garáže sa vytvorí prúdenie smerujúce uhlopriečne od výťahových dverí do protiľahlého rohu garáže [11]. V reze vo výške hlavy to zodpovedá smeru od ľavého dolného k pravému hornému okraju. Jednotlivé ventilačné scenáre toto prúdenie modifikujú.


Ako vidno na obr. 4 zobrazujúcom veľkosť rýchlosti v horizontálnych rezoch vedených v rozličných výškach pre konfiguráciu ventilácie D1 (1.5, 2.0) v čase t = 400 s, dominantný typ prúdenia je v jednotlivých rezoch veľmi podobný. Najzreteľnejšie je viditeľný v najmenšej výške 0.84 m. Dva prúdy vedúce z ľavého horného a ľavého dolného rohu vytvorené prívodnými ventilátormi smerujú do centrálnej časti garáže k požiaru, kde sa zlievajú a zahýnajú oblúkom proti smeru hodinových ručičiek k hornej časti rezu. V ostatných bodoch rezu je rýchlosť prúdenia menšia. Vo výške hlavy sledujeme podobný vzor, ale dominantný prúd sa viac rozptyľuje a tým zvyšuje rýchlosť prúdenia vo svojom okolí. Vo väčších výškach je síce tento prúd stále pozorovateľný, ale už výraznejšie pozmenený vplyvom ventilácie a potrubím a betónovými trámami nachádzajúcimi sa pod stropom. V najnižšej výške tiež možno pozorovať prúdenie cez vjazd do garáže privádzajúce čerstvý vzduch z vonku, kým v najvyššej výške smeruje prúd dymu opačným smerom. V scenári D1 (3.0, 10.0) je vzhľadom na veľkú odsávaciu rýchlosť priebeh prúdenia výrazne odlišný (obr. 5). Ventilácia nasáva vzduch rýchlosťou 2 - 3 ms-1 a vytvára tým rýchle prúdenie v smere hodinových ručičiek pozdĺž stien garáže. V scenári D2 (1.5, 1.5) sa naopak vytvára omnoho pomalšie prúdenie s rýchlosťou 1 ms-1 proti smeru hodinových ručičiek v centrálnej časti garáže.

381


Obr. 5 Rýchlosť prúdenia vzduchu na horizontálnych rezoch garáže vo výške hlavy pre konfiguráciu ventilácie D1 (1.5, 2.0), D1 (3.0, 10.0) a D2 (1.5, 1.5) v čase t = 180 s a t = 450 s


382


35

Konfig. Bez Ventilácie D1 (1.5, 2.0) D1 (3.0, 10.0) D2 (1.5, 1.5)

30

ViditeĐnosĢ [m]

25

Privádzacia rýchlosť [m.s-1]

Odsávacia rýchlosť [m.s-1]

Viditeľnosť v 180. s [m]

Bez vent.

-

-

25.4

D1

1.5

2.0

28.5

D1

3.0

10.0

24.7

D2

1.5

1.5

28.5

Konfig.



Viditeľnosť časovo ustrednená

Bez vent.

0.7

0.3

10.78

D1

12.9

2.4

17.34

D1

10.6

6.8

16.74

D2

13.8

6.7

19.01

20

15

10

5

0 50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

t [s]

Obr. 7 Hodnoty priemernej viditeľnosti pre jednotlivé konfigurácie ventilácie

Obr. 6 Časový priebeh priemernej viditeľnosti pre jednotlivé konfigurácie ventilácie

Obr. 8 Viditeľnosť na horizontálnych rezoch garáže vo výške hlavy pre konfiguráciu ventilácie D1 (1.5, 2.0), D1 (3.0, 10.0) a D2 (1.5, 1.5) v čase t = 180 s, t = 360 s a t = 450 s


383


Najjednoduchším ukazovateľom hodnoty zadymenia pre jednotlivé simulačné scenáre je viditeľnosť spriemerovaná po celom horizontálnom reze garážou vedenom vo výške ľudskej hlavy 1.62 m (obr. 6). Priebeh tejto veličiny v čase vykazuje pozvoľný pokles počas celého trvania požiaru, preto je veľmi dobrým ukazovateľom efektívnosti ventilácie aj jej časové ustrednenie, t.j. efektivita ventilácie je charakterizovaná jediným číslom (obr. 7). Podľa časovo spriemernenej viditeľnosti sa ako najefektívnejšia javí tretia testovaná konfigurácia D2 (1.5, 1.5). Treba mať ale na pamäti, že sa jedná len o efektivitu pre tento konkrétny požiar, kde špecifický tvar prúdenia v konfigurácii D2 smeruje plamene od druhého automobilu a odďaľuje tým jeho vznietenie. Pri inom vzájomnom rozostavení automobilov by rozdiely medzi prvou a treťou testovanou konfiguráciou boli omnoho menšie. Spoločnou vlastnosťou týchto konfigurácií sú nízke rýchlosti prúdenia, vďaka ktorým nie je narušená horúca vrstva a dym z nej nie je strhávaný na úroveň ľudskej hlavy. To vedie k veľmi dobrým hodnotám viditeľnosti približne až do troch štvrtín trvania požiaru, keď priemerná hodnota viditeľnosti klesne pod hranicu 10 m udávajúcu podmienky udržateľnosti života. Z hľadiska priestorového rozloženia sa dym kumuluje najskôr pozdĺž chodby a výťahových dverí a neskôr sa rozširuje do ostatných častí garáže (obr. 8). Odlišný priebeh má zadymenie v druhej testovanej konfigurácii D1 (3.0, 10.0). Rýchle prúdenie od vjazdu rozptyľuje dym z horúcej vrstvy, strháva ho na úroveň výšky hlavy a prudko znižuje viditeľnosť, v počiatočnej fáze požiaru dokonca pod hodnoty, ktoré by sa dosiahli bez ventilácie. Výhodou tejto konfigurácie je vysoká rýchlosť odsávania, čo sa prejaví v tej fáze požiaru, keď vrstva dymu poklesne na úroveň ľudskej hlavy. Prvá a tretia konfigurácia v tom prípade neodsávajú dym dostatočnou rýchlosťou a druhá konfigurácia dosahuje lepšiu hodnotu viditeľnosti. Konfigurácia D2 (1.5, 1.5) predĺži trvanie podmienok udržateľnosti ľudského života približne o 211 s, konfigurácia D1 (1.5, 2.0) o 173 s a D1 (3.0, 10.0) o 183 s. Záver V tomto príspevku je ilustrované použitie systému FDS na simuláciu šírenia dymu v podzemnej garáži a vplyvu ventilácie. Uvažované boli tri rôzne scenáre s odlišnou konfiguráciou ventilácie a rýchlosťami prívodných a odsávacích ventilátorov. Na základe výsledkov simulácie sú analyzované vzory prúdenia vzduchu pre jednotlivé konfigurácie a rýchlosti a priebeh zadymenia priestoru garáže. Ventilácia predlžuje trvanie podmienok udržateľnosti ľudského života približne o 3 až 3 a pol minúty. Simulácie potvrdili, že v úvodnej fáze požiaru, keď je horúca vrstva vo väčšej výške, je výhodné použiť rýchlosti ventilácie pod 2 m.s-1, zatiaľ čo vyššie rýchlosti sú vhodné na zvýšenie intenzity odvetrávania až v tej fáze požiaru, keď vrstva dymu klesne pod úroveň ľudskej hlavy.


Poďakovanie Tento výskum bol finančne podporený Vedeckou grantovou agentúrou VEGA (projekt VEGA 2/0184/14). Použitá literatúra [1]

Deckers, X.; Haga, S.; Tilley, N.; Merci, B.: Smoke control in case of fire in a large car park: CFD simulations of full-scale configurations, Fire Safety Journal vol. 57, pp. 22-34, 2013.

[2]

Halada, L.; Weisenpacher, P.; Glasa, J.: Computer modelling of automobile fires (Chapter 9, pp. 203-228), In Advances in Modeling of Fluid Dynamics (Liu, Ch., ed.), InTech Publisher, Rijeka, 2012.

[3]

McGrattan, K.; Baum, H.; Rehm, R.; Mell, W.; McDermott, R.; Hostikka, S.; Floyd, J.: Fire Dynamics Simulator (Version 5), Technical Reference Guide, NIST Special Publication 1018-5, NIST, Gaithersburg, Maryland, USA, 2010.

[4]

McGrattan, K.; McDermott, R.; Hostikka, S.; Floyd, J.: Fire Dynamics Simulator (Version 5), User’s Guide, NIST Special Publication 1019-5, NIST, Gaithersburg, Maryland, USA, 2010.

[5]

Okamoto, K.; Watenabe, N.; Hagimoto, Y.; Chigira, T.; Masano, R.; Miura, H.; Ochiai, S.; Satoh, H.; Tamura, Y.; Hayano, K.; Maeda, Y.; Suzuki, J.: Burning Behaviour of Sedan Passenger Cars, Fire Safety Journal vol. 44, pp. 301-310, 2009.

[6]

Polednak, P.: Experimental verification of automobile fires (in Slovak), Proceedings of the 4th International Conference on Fire Safety and Rescue Services, Zilina, Slovakia, 2010.

[7]

Svetlik, J.: Fire in the passenger car engine compartment (in Slovak), Proceedings of the 4th International Conference on Fire Safety and Rescue Services, Zilina, Slovakia, 2010.

[8]

Weisenpacher, P.; Halada, L.; Glasa, J.: Computer simulation of fire in a tunnel using parallel version of FDS, Proc. of the 7th Mediterranean Combustion Symp., Assoc. Sezione Italiana del Comb. Inst., 11 p., 2011.

[9]

Weisenpacher, P.; Glasa, J.; Halada, L.: Parallel simulation of automobile interior fire and its spread onto other vehicles, Proc. of the Int. Congress on Fire Computer Modeling, Santander, pp. 329-338, 2012.

[10] Weisenpacher, P.; Poledňák, P.; Halada, L.; Glasa, J.; Valášek, L.: Analysis of course of fire by computer simulation, Proc. of the Int. Conf. on Fire Safety (Šenovsky, M., ed.), Valtice, 15 p., 2012. [11] Weisenpacher, P.; Halada, L.; Glasa, J.; Slizik, P.: Smoke propagation in car park fire: a parallel study, Proc. of the 8th Mediterranean Combustion Symposium, Izmir, Turkey. International Center for Heat and Mass Transfer, 12 p., 2013.

384


Accidents with Ammonia Uncontrolled Release - Water Curtain Efficiency Tomasz Węsierski

Tab. 1. Number of events with participation of liquid ammonia and its solutions in 200 - 2009

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

Average

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

1005

Aneta Łukaszek-Chmielewska

Ammonia (anhydrous)

36

32

25

34

22

15

12

11

16

38

26

24

2073

Małgorzata Ciuka

ONZ number

Małgorzata Majder-Łopatka Zdzisław Salomonowicz

Ammonia, water solution (35 - 50 %), density in 15 °C not higher than 0,880 g/dm3

0

2

2

1

2

0

0

2

1

0

0

1

Abstract

Substance

Ammonia vapors at a suitable concentration casuses, among others, the pain and watery of eyes, redness, swelling and spasm of the eyelids, cough, sore throat, hoarseness, salivation, nausea, vomiting, chest pain, shortness of breath. There may also be swelling of the larynx with a feeling of choking, bronchospasm, respiratory arrest, pulmonary edema. The immediate consequence of poisoning may be acute bronchitis, pneumonia and pulmonary fibrosis with severe respiratory failure ultimately causing death. Contact of ammonia vapors with the skin causes chemical burns with deep ulcerations. The effects of ammonia are primarily related to its irritation to upper respiratory tract. Ammonia undergoes rapid absorption and excretion from the area of the upper respiratory tract, and therefore does not affect the deeper tissues of the body. In the available literature there is no information about the teratogenic, genotoxic or carcinogenic hazards [2]. So it is extremely important to elaborate cheap and effective techniques designed to quick neutralization of the threats associated with the ammonia vapors. One of them is the application of water curtains which have a high efficiency associated with very good solubility of ammonia in water.


d, Pm

2672

Ammonia, water solution Because of wide industrial aplication, ammonia (10 - 35 %) density in 4 0 5 1 4 1 4 2 4 2 4 3 uncontroled release are one of the most often accidents 15 °C between 0,880 0,957 g/cm3 which have place with toxic industrial compounds. In article possible real scenarios was analised and the neutralisation metodology was proposed. It was described water Methodology of experiment curtain efficency based on kinetic measurments in closed chamber. Work of water curtains is based on the fundamental laws of The measurments showed applicable water efficency because of mass transfer and basic exchange process is absorption. It involves high ammonia solubility and overall water availability. the transfer of molecules from one gas phase through phase boundaries to the volume of the second phase (liquid). In other Keywords words, absorption is the process of engulfing by water or an aqueous Water curtain, ammonia, neutralization. solution of dangerous substance caused by the concentration difference between the two phases. This process can be divided into several stages: move the component to the phase boundary (liquid Because of the huge industrial demand ammonia is one of the surface), the dissolution in the fluid boundary layer and transfer of more common causes of chemical hazards in Poland. It is estimated the absorbed component into the liquid interior. that only refrigeration industry uses about 300 000 tonnes of this gas in ammonia refrigeration systems [1]. The statistics events (2003 Change in ammonia concentration was analyzed as a function 2013) involving anhydrous ammonia and aquenous solutions are of the water curtain work duration where water delivered from the shown in Tab. 1. Analyzing the table, it is shown that the greatest top by nozzle having a diameter of 1 mm. The characteristics of the probability of occurrence is represented by anhydrous ammonia current is shown at Fig. 1. (24 events/year) but the events intensity are characterized by high 270 variability (variation coefficient Vx =39 %).

260

250 0

20

X, cm

40

Fig. 1 Water droplets characteristics used in the current study. Nozzle diameter Φ = 1 mm, d - average diameter of droplets; X - distance from the axis of the curtain An essential element of equipment was the measuring chamber (476 x 676 x 1002 mm) with the possibility to install from one to three water curtains (fig. 2). After stabilization of the NH3 concentration in the test chamber (i.e. in the absence of fluctuation of the PID detector MiniRAE 2000 for about 5 min) the water curtain started spraying the water through the the nozzle (d = 1 mm) into the chamber.

385


region I

region II

c, ppm

1000

1 100

2 3

10 0

200

P

Fig. 4 Time dependence curves of ammonia concentration during the work of water curtain. Nozzle diameter Φ = 1 mm. Initial concentration of ammonia 1) 4950 ppm 2) 2860 ppm 3) 550 ppm. ln (c) = f (t) divided into two kinetic areas. Water flow intensity V = 95 dm3 h-1; T = 17 °C

Fig. 2 Scheme of the experimental stand: 1) drain valve 2) gas analyzer. 3) recorder 4) flowmeter 5) rotameter 6) pressure gauge 7) testing chamber 8) nozzle Results and discussion Changing the NH3 concentration in the chamber in all the cases studied is of exponential decay similar to that which indicates the fact that the process rate is directly proportional to the initial concentration of ammonia to the reaction characteristic of the first order (Fig. 3). It should be noted, however, that the value of the constant k process at initial concentrations greater than 350 ppm is changing in time as easily show presenting the concentration axis in logarithmic form and approximate them by straight line equation (Fig. 4). Thus, the lower the initial concentration of NH3 the less deviation is from the characteristic curve for a first order reaction over the range considered.

4000

c, ppm

100 t, s

Conclusions Results of this study clearly show that the water curtain can be an effective element in reducing the risk of exposure of toxic industrial susbtances during their uncontrolled release. This study carried out for the conditions imaging closed room, with water sprayed from the top, can be likened to a larger scale of what we have to do in the case of warehouses, manufacturing and technological buildings. Taking into account the highest concentration of the study (4950 ppm, t = 200 s) water curtains significantly reduces the toxic ammonia load (L = C2t) from 8,17.107 ppm2min to 0,62.107 ppm2min., i.e. over thirteen times. In this case, after the time of 200 s it is achieved LOAEL level (70 ppm) NH3 i.e. the lowest value of irritation of the upper respiratoty tracts is observed [3]. Toxic load 8,17.107 ppm2min do not threat life (LCL0 = 1420 mg/m3 = 938 ppm L = 9,0129.108 ppm2min) although in the case of an accidental release of the substance or other event is likely that the victim may lose consciousness and that can be long enough to impact the victim by toxic cloud [4]. References [1]

Http://wentylacja.com.pl/Wiadomo%C5%9Bci/Brakwiedzy-utrudnia-szersze-zastosowanie-amoniaku-32432. html.

[2]

Material Safety Data Sheet, Ammonia, CIOP 1997 -2007.

[3]

Tarkowski, X.M.; Tarkowski, S.: Podstawy i metody oceny środowiska pracy, 2003, 26, 2.

[4]

Borysewicz, M.; Furtek, A.; Potempski, S.: Poradnik metod ocen ryzyka związanego z niebezpiecznymi instalacjami procesowymi, Instytut Energii Atomowej, Otwock-Świerk, 2000 r.

2000 1 2 3 0 0

50

100

150

t, s

Fig. 3 Time dependence curves of ammonia concentration during the work of water curtain. Nozzle diameter Φ = 1 mm. Initial concentration of ammonia 1) 4950 ppm 2) 2860 ppm 3) 550 ppm


386


Examination of the Impact of the Ventilation of Room on the Response Time of Fire Detectors bryg.dr inż. Waldemar Wnęk mł.kpt.mgr inż. Sylwia Boroń

Exhaust channel W1

mł.bryg.mgr inż. Przemysław Kubica inż. Grzegorz Kasperowicz

Supply channel N2

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

FIRE Supply channel N3

Introduction Ventilation of the room is one of the factors that affects the distribution of smoke in the room which is secured by fire alarm systems. The response time of fire detectors depend on the ability of smoke to reach the detector in the initial stage of fire development. Since many years, in the Department of Technical Security Systems the measurements of the response time of fire detectors for diffrent methods of ventilation or diffrent kinds of combustible materials have been performed. It has an impact on the optimal seletion of fire detectors as well as on the appropriate arrangement of detectors in the ventilated room.

Fig. 1 Arrangement of the fire detectors in the test chamber in relation to the elements of ventilation, DUR - ultraviolet light scattering optical smoke detector, DIO - ionization smoke detector, DOR - infrared light scattering optical smoke detector, DOT - multisensor heat and light scattering optical smoke detector, TUP - static and rate of rise heat detector

In the paper, the methodology of measurements and the results for different scenarios of aeration of the test room will be presented. Test bench A test chamber has dimensions of the floor of 5 m length, 5 m width and the height 2.8 m. Two chamber walls are made of glass with increased resistance. Other walls, floor and ceiling are covered with ceramic tiles. During mechanical ventilation, the ventilation channel with dimension of a square cross-section of 0.20 m x 0.20 m, placed at the ceiling space, was tooking air out with velocity providing 5, 10 and 20 air changes in the test chamber per hour using the built-in fan (Fig. 1 - W1 inlet). In order to compensate the loss of air, additional air was supplied through the channel with dimension of a square cross-section 0,40 m x 0,40 m and located on one of the glass walls, in the upper part of the room (Fig. 1 - N2 inlet). During measurements with the gravitational ventilation, aeration was provided by a channel, located in the floor space. The channel had a square cross-section with dimensions of 0,40 m x 0,40 m - N3 inlet. The ventilation channel was the same, which in case of the mechanical ventilation - W1 inlet. As a combustible material seasoned pine wood was used. Samples of wood had dimensions of 25 cm x 2 cm x 1 cm and were stacked with dimension of the base of 25 cm x 25 cm. During the tests 1,6 kg of pine wood was burned. Wood was stacked each time and put on a tray with dimensions of 0.6 m x 0.6 m. To ignite the wood 20 dm3 of contaminated ethanol was used each time. Ethanol was placed under a stack of wood in a container with dimensions of 5 cm x 10 cm. During the tests the temperature was being measured directly above the place of burning and in distances of 1 m, 2 m, 3 m, 4 m, and 5 m. Besides the response time of individual detectors was measured. The detectors marked with numbers 1 - 3 are placed in the ventilation channel relative to the stack of burning wood. In the horizontal projection detectors 4 - 9 are located on an arc with a radius of 3 m from the fire. It allows to examine the imact of different installations placed on the ceiling on the respons time of detectors.


Fig. 2 View of the source of fire in the time function Analysis of the response times The appointed response times of the particular detectors are presented in Tab. 1. The term "without ventilation" means that in the room air inlets and ventilation channel are closed. "Gravitational ventilation" means that the gravitational channel with dimensions of 0,20 m x 0,20 m located in the upper part of the room and the aerating channel with dimensions of 0,40 m x 0,40 m in the lower part of the room at a height of 0,60 m are opened. The term "mechanical ventilation 5 changes/h" means the measurements performed during the operation of mechanical ventilation in the chamber, with the multiplicity of 5 air changes per hour. Air flow is provided by a fan mounted in the exhaust gravitational channel. Loss of air is supplemented by the hole with dimensions of 0,40 m x 0,40 m 387


In each of measurements, the response time of heat detector was twice longer than the response time of the last activated smoke detector. The measurements clearly show, that during combustion of pine wood, the heat detector should be installed just in case if it is not possible to install smoke detectors. Only smoke detectors were subjected to further analysis.

and located at a height of 2 m. Similarly, the terms "mechanical 10 changes/ h" and "mechanical 20 changes/h" means the results of measurements performed during the operation of mechanical ventilation with the multiplicity of 10 and 20 air changes per hour. Tab. 1 The response time measurement results Response time [s]

Type of ventilation

DUR(1)

DIO(2)

DOR(3)

DOR(4)

DIO(5)

DUR(6)

DOR(7)

DOT(8)

TUP(9)

Without ventilation

150

126

89

82

92

78

87

85

467

Gravitational

141

134

123

90

106

85

90

93

342

mechanical 5 changes/h

106

100

112

84

87

79

106

102

584


115

107

94

68

70

60

99

101

473


217

163

125

80

58

75

119

120

466

Fig. 3 presents the response times of the particular detectors according to the type of ventilation, and for mechanical ventilation - according to the multiplicity of air changes. It shows clearly that the response times of heat detectors TUP (9) significantly deviate from the response times of smoke detectors. 600

500

Fig. 4 presents the response times of smoke detectors installed in front of the ventilation channel. The response times of particular detectors are different according to the changes in ventilation. For ionization smoke detector DIO (5) the response times decrease with the increase of the multiplicity of air changes, and thus with the increase of the air flow in its nearest. The difference between the longest and the shortest response time is 48 s, which represents 83 % of the shortest time. For detectors DOR (4) and DUR (6) the differences in response times at various multiplicities of air changes are not large.

400

The DOR (4) detector activated the fastest at the multiplicity of 10 air changes and the latest at the gravitational ventilation. The difference between the times is 22 s, what represents 30 % of the shortest response time 68 s.

300

200

180 sec 100

bez wentylacji without ventilation

grawitacyjna gravitational

mechaniczna mechanical 5 ch/h 5 w/h

mechaniczna mechanical 10 ch/h10 w/h

TUP(9)

DOT(8)

DOR(7)

DUR(6)

DIO(5)

DOR(4)

DOR(3)

DIO(2)

DUR(1)

0

mechaniczna 20 w/h mechanical 20 ch/h

Fig. 3 Graphical presentation of the response times of smoke and heat detectors installed in the test chamber On the basis of the performed researches, it can be deduced that smoke is the basic phenomenon of fire considering the time of fire detection. 140

The DUR (6) detector has the shortest response times. The difference in response times for specific gravity conditions is 25 s, which represents 42 % of the shortest time. The minimum response times for detectors DOR (7) and DOT (8) are longer or equal to the maximum response time of DUR detector (6), and maximum response times are twice of the shortest response time of DUR detector (6). 250 217 200 163 150

120

119

120

106 99 87 90

106 100

92

90 82

80

Adopting the principle, that detectors must response during 180 seconds, it results that at 20 changes/h, heat detectors and smoke detector DUR (1) placed behind the ventilation channel did not signal the state of alarm. Next general statement is that ventilation has a negative impact on the response time of the detectors. But not in every case. It can also happen, that the response time decreases in the function of the increasing multiplicity of air changes, as in the case of detector DIO (5).

84

87

85

80

78

79

58

60

115 106

134 126 107 100

100

125

123 112 89

94

85

75

70

68

102 101 93

150 141

50

60

40

0 DUR(1)

DIO(2)

DOR(3)

20 without ventilation bez wentylacji

0 DOR(4)

DIO(5) without ventilation bez wentylacji

DUR(6) gravitational grawitacyjna

DOR(7)

DOT(8)

mechanical 5 ch/h mechaniczna 5 w/h

mechaniczna 10 w/h mechaniczna 20 w/h mechanical 20 ch/h mechanical 10 ch/h

gravitational grawitacyjna

mechanical 5 ch/h mechaniczna 5 w/h

mechanical 10 ch/h10 w/h mechaniczna mechanical 20 ch/h mechaniczna 20 w/h

Fig. 5 Results of the measurement of the response time of smoke detectors located behind the air duct

Fig. 4 Results of the measurement of the response time of smoke detectors located in front of the air duct


388


Detectors behind the air channel have longer response times than their counterparts not covered by the channel. The shortest response times are reached by the detector DOR (3). The minimum response time was 89 s in the chamber without ventilation, the maximum response time was 125 s at 20 air changes per hour. The minimum response time of detector DIO (2) was 100 s at 5 air changes, while at 20 air changes needed for activation over 2 min 40 s. Detector DUR (1) was placed the farthest from the outlet of the air channel and activated at the latest of the detectors installed in this part of the chamber. At 5 air changes, detector DUR (1) detected the smoke the most quickly after 160 s, and for 20 air changes after 3 min 37 s. Comparing the response times of detectors, DOR (3) has the smallest scatter of the response times. It is characterized by the shortest response times, except for the case of 5 air changes. 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

82

78

87 85

90

85

90

93 84 87

Mechanical ventilation operating with the multiplicity of 20 air changes definitely diversifies the response times of detectors. In this case the difference between the response times is 1 min 32 s. 250 217 200 150

99

60

85

78 72

DUR(1) DUR(6)

79

75

róĪnica

60 55

56 50 27 0 without ventilation

80 68 70

115

106 100

101

79

142

141

150

119120

106 102

106 92

of mechanical ventilation with 5 and 10 multiplicity of air changes. The difference between the response times of the first and the last activated detector is 18 s.

gravitational

mechanical 5 ch/h

mechanical 10 ch/h

mechanical 20 ch/h

DOR(4)

75

DIO(5)

58

DUR(6) DOR(7) DOT(8)

gravitational

without ventilation

mechanical 5 ch/h

mechanical 10 ch/h

Fig. 8 The effect of the location of detectors DUR on the response time

mechanical 20 ch/h

Fig. 6 Results of the measurement of the response time of smoke detectors located in front of the air channel, depending of the way of ventilation During flame combustion, the shortest response time was reached by detector DUR (6) in most cases. At the lack of ventilation, there are slight differences between the response times. Between the fastest activeted and the last activated smoke detector the difference is 14 s. With the increase of the multiplicity of air changes, the difference in the response times of particular detectors is increasing and is 62 s at 20 air changes in the chamber. In this case the response time of the last activated detector is over twice longer than the response time of the first activated detector.

Fig. 8 presents the effect of the location of detectors DUR on the response time. Graph in green colour describes the difference between the response times of detector (1) located behind the ventilation channel and the response time of detector (6). The smallest dispersion of the response times was measured for mechanical ventilation set at 5 air changes in the test chamber and was 27 s. At mechanical ventilation operating with the productivity of 10 air changes and the gravitational ventilation, the differences of times were similar - 55 s and 56 s. For 20 air changes, the response time of detector located in front of the vetnilation channel was about 2 min 22 s shorter than the response time of detector of the same type placed behind the channel. With the increase of the air changes in the test chamber, an increased difference between the response times of the detectors DUR placed in different locations of the chamber is noticable.

250

180

217

163 160

200 163 150 150

100

141 126

134

123

89

106100112

115

140 125

107 94

DUR(1)

120

DIO(2)

100

134

126

106

107

100

92

105

87

DOR(3)

DIO(5)

80

70

50

58

60 40

0 without ventilation

gravitational

mechanical 5 ch/h

mechanical 10 ch/h

34

28 13

20

For detectors located behind the air channel (Fig. 7) at 5 air exchanges, the response times of detectors oscillate near 106 s and are similar to each other. The dispersion of the response times is 12 s. Detector DIO activated the most quickly. In other cases, the detector with the shortest response time is DOR (3). At 10 air change per hour, the dispersion between the fastest activated detector (DOR 94 s) and the last activated detector (DUR 115 s) is 21 s. For measurements under conditions of natural ventilation, response times of all detectors are longer than during the operation Ostrava 3. - 4. září 2014

róĪnica

37

mechanical 20 ch/h

Fig. 7 Results of the measurement of the response time of smoke detectors located behind the air channel, depending of the way of ventilation

DIO(2)

0 without ventilation

gravitational

mechanical 5 ch/h

mechanical 10 ch/h

mechanical 20 ch/h

Fig. 9 The effect of the location of detectors DIO on the response time Fig. 9 presents the effect of the location of detectors DIO on the response times. The difference between the response times of the detectors located in front of and behind the ventilation channel increases with the increasing multiplicity of air changes. When ventilation is set to 5 air changes, the difference in response times of detectors DIO is minimal amounting to 13 s. It grows up to 105 s for ventilation operating at 20 air changes. Detectors DUR (1) and DIO (2) located behind the ventilation channel have longer response times in each case.

389


140

125

123 112

120 100

89

82

87

90 90

106

99

94 84

80

119

80 68

DOR(3)

60

DOR(4) DOR(7)

40 20 0 without ventilation

gravitational

mechanical 5 ch/h

mechanical 10 ch/h

mechanical 20 ch/h

Fig. 10 The effect of the location of detectors DOR on the response time

2. The response times of detectors depends on the location of detectors (Fig. 8, 9, 10). The detector which was the closest to the inlet of ventilation channel reached the alarm state the fastest. It may be related to the intense movement of air and smoke in the vicinity of the detector. 3. The difference between the response times of the same type detectors located in different places of the test chamber increases with the increase of the multiplicity of air changes (Fig. 8, 9). 4. In each of the measurements, heat detector activated with over twice longer time than the last in turn of activation of the smoke detector. Moreover, measurements clearly show that in case of burning pine wood, heat detectors should be installed just in case if it is not possible to install smoke detectors. References

Fig. 10 presents the response times of detectors DOR located In different part of the test chamber.

[1]

Detector (3) is situated behind the ventilation channel, detektor (4) is located in front of the inlet of the ventilation channel, detector (7) is located in a greater distance from the inlet to the ventilation. The graph shows that detector (4) soon signals the alarm state. Detector (3) located behind the ventilation channel needs the longest time to initiate a fire alarm.

Wnęk, W.: Wpływ parametrów lotnych produktów spalania na ich wykrywalność w instalacjach wentylacyjnych, Materiały V Międzynarodowej Konferencji „Bezpieczeństwo Pożarowe Budowli”, Warsaw-Miedzeszyn 2005, p. 343-354.

[2]

Wnęk, W.: Wpływ gatunku drewna na czas zadziałania pożarowych czujek dymu, Materiały VII Międzynarodowej Konferencji „Bezpieczeństwo Pożarowe Budowli”, Warsaw 2008.

[3]

Wnęk, W.: Zasady projektowania sterowania instalacjami do odprowadzania dymu i ciepła, „Sterowanie urządzeniami przeciwpożarowymi w obiektach budowlanych” Warsaw 2013, p. 33-38.

[4]

Wnęk, W.; Gancarczyk, P.; Tuziemek, Z.; Łoza, H.: Laboratorium technicznych systemów zabezpieczeń, SGSP, Warsaw 1999.

[5]

Wnęk, W.: Materiały na szkolenie projektantów, instalatorów i konserwatorów systemów sygnalizacji pożarowej w CNBOP PIB: Klasyfikacja i podział czujek ze względu na rodzajów monitorowanego parametru pożarowego. Podział i wybrane własności systemów SAP, Zasady projektowania systemów SAP, Konserwacja systemów SAP, ćwiczenia projektowe, Józefów 2014.

Detector (3) and (7) have similar response times during operation of the mechanical ventilation and without ventilation in the chamber. Conclusions Research carried out at the Laboratory of Technical Systems Security in the Main School of Fire Service permit to draw the following conclusions: 1. For the mechanical ventilation operating with the multiplicity of 5 and 10 air changes in the test chamber, for the gravitational ventilation and without the ventilation, among detectors installed in front of the ventilation channel, detector DUR (4) activated the fastest. And for mechanical ventilation with multiplicity of 20 air changes - detector DIO (5) activated the fastest (Fig. 6). Among the detectors which are located behind the ventilation channel, for the multiplicity of 5 air changes per hour, detector DIO (2) activated the fasters. In other cases detector DOR was the first (Fig. 7).


390


Protection of Building against Dust Explosion by Means of Venting Dr. Eng. Marek Woliński

Procedure described in standard [3] is slightly more complicated. Here, required vent area is calculated with use of formula:

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

0.5 A  C  AS  pred ,max

(2)

where:

Abstract Diverse production processes make use of solid materials in form of powder or dust. This can result in creation of dust explosion hazard not only inside process equipment but also inside rooms (or buildings) in which the equipment is installed. Dust explosion inside the room can be initiated by factors connected with the room as itself, or can be caused by vented explosion or uncontrolled explosion in process apparatus (secondary explosion in the room). Presented paper discusses calculation of vents as protection means for buildings, according to procedures described in two standards: EN 14491 and EN 1991-1-7. Introduction

A

required vent area [m2],

C

venting formula constant:

AS

0 < KSt ≤ 100

C = 0.018 bar0.5

100 < KSt ≤ 200

C = 0.026 bar0.5

200 < KSt ≤ 300

C = 0.030 bar0.5

internal surface area of enclosure [m2],

pred,max

maximum explosion overpressure developed in a vented enclosure during a vented deflagration, bar.

Application of the formula is limited to values pred,max not exceeding an overpressure of 0.1 bar. Also, for buildings pred,max should always exceed pstat (differential pressure, at which venting element is able to open) by at least 0.02 bar.

Numerous processes in modern industry make use of solid (organic and inorganic) materials in form of powder or dust. It results in creation of dust explosion hazard not only inside process equipment but also inside rooms (or buildings) in which the equipment is installed. Dust explosion inside the room can be initiated by factors connected with the room as itself, or can be caused by vented explosion or uncontrolled explosion in process apparatus installed inside the room (secondary explosion in the room). Consequences are mainly devastating: fatalities among the personnel and ruined or damaged building construction.

The internal surface area AS is the total area that constitutes the perimeter surfaces of the discussed enclosure and includes the roof or ceiling, walls, floor and vent area.

Protection of buildings by venting

A

Standard [1] presents the following attempt to reduction of explosion risk. At first prevention -by means of avoiding or reduction of explosive atmospheres as well as avoiding possible ignition source. But if no prevention is possible in particular case, means of protection should be applied, consisting in “halting the explosion and/or limiting the range to a sufficient level by protection methods, e.g. isolation, venting, suppression and containment” [1]. Of course, application of protective measures results from “acceptance” of explosion occurrence.

pmax maximum overpressure occurring in a closed vessel during the explosion of dust-air mixture, determined under specified test conditions [kN/m2],

Mentioned above explosion venting as protective measure could be applied to any enclosure - also in case of building or production room with dust explosion hazard. But if the venting has to be effective, it is necessary to perform accurate sizing of vent. Required venting area depends on factors describing explosion characteristics of the dust - air mixture (maximum overpressure pmax and dust explosion constant KSt), the state of the dust cloud (concentration of dust and its distribution, turbulence in the cloud), geometry of the enclosure and its explosion resistance as well as construction of the venting device. Sizing of vent Rather easy way of vent sizing for rooms proposes Polish decree on technical conditions of buildings [2]. For protection of rooms with explosion hazard it suggests total area of venting devices (e.a. openings with glass panels) calculated according to coefficient: A / V  0.065m 2 /m3 where: A


V

room cubature [m3].


(1)

The most complicated (and taking into account more parameters describing the problem) is attempt presented in the Eurocode [4]: 0.569  4.485  108  pmax  K St  pBem  0.027  0.753  V A 0.5     pstat  10   pBem

(3)

where:

KSt


dust explosion constant [kN/m2 · m/s],

pBem the design strength of the structure [kN/m2], pstat differential pressure, at which venting element is able to open [kN/m2], V

room cubature [m3].

Proper application of the formula (3) demands determination of dust explosion parameters pmax and KSt according to relevant standards [5] and [6]. Also, information on the room elongation as well as building structure strength are necessary. Exemplary calculations Some calculations were performed according above equations (1) - (3) to show how complications in the attempt influences the result - required vent area for particular production room. Calculations were performed for the production room of 1200 m3, with cuboid shape and dimensions: L1 = 4 m, L2 = 15 m, L3 = 20 m. Also, for the building construction following values were assumed (taking into account information on validity of particular formula [3, 4] as well as typical damages of building structures and its components under specific overpressures [7]): pred,max = 0.1 bar = 10 kN/m2, pBem = 15 kN/m2, pstat = 10 kN/m2. Four kinds of dust, of different properties were used in calculations: dust from grinding Al, dust from polishing Al, phenol resin, wheat flour. Explosion parameters of dusts are given in the Tab. 1, below.

391


Tab. 1 Explosion parameters of dusts for required vent area exemplary calculations [8] Kind of dust Dust from grinding Al

pmax, bar

KSt, bar · m/s

5.7

214

Dust from polishing Al

5.0

18

Phenol resin

9.3

129

Wheat flour

7.4

42

And Tab. 2, below, gives results of calculations of required vent area for this room, according to discussed above formula (1, 2, 3). Tab. 2 Required vent area A Formula (1): A [m2]

Formula (2): A [m2]

Formula (3): A [m2]

Dust from grinding Al

78

83

92

Dust from polishing Al

78

50

5

Phenol resin

78

72

92

Wheat flour

78

50

23

Kind of dust

It can be seen that results in calculations of the required vent area A strongly depend on method applied. Increasing number of factors, influencing calculated value of required vent area A, causes better approximation of real conditions and also - gives possibility of optimization in choice of vent(s) area and its location. However, it looks, that experimental validation of such calculations is necessary. Conclusions Technical standards suggests, that explosion venting in case of dust explosion could be applied also for protection of buildings integrity, and gives tools for calculation of required venting area. However, when designing vents for building (or production room) one should remember that venting is a protective measure (not preventive), so application of venting results from “acceptance” of explosion occurrence. This way, it is possible to calculate


proper vent area (taking into account data on dust explosibility characteristics and data on building construction strength) as well as to design proper location of vents in walls or ceiling/roof (in accessible part of the total area that constitutes the perimeter surfaces of protected enclosure). And building construction will be protected against collapse in case of dust explosion. But it is protective measure for building construction, not for people working in building/production room. In case of dust explosion workers will be subjected to pressure wave reflecting rigid walls, floor and ceiling, thermal radiation and burning dust particles, projectiles and toxic atmosphere after explosion. One can say that synergy of these factors effects on human body “ensures” fatalities. So, safety of workers should be achieved by explosion prevention (avoiding explosive atmospheres, avoiding possible ignition sources), not by explosion protection. References [1]

EN 1127-1:2013 Explosive atmospheres - Explosion prevention and protection - Part 1: Basic concepts and methodology.

[2]

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz. U. Nr 75 z 2002 r., poz. 690 z późn. zm. (in Polish).

[3]

EN 14491:2012 Dust explosion venting protective systems.

[4]

EN 1991-1-7:2006 Eurocode 1 - Actions on structures - Part 1-7: General actions - Accidental actions.

[5]

EN 14034-1:2004 Determination of explosion characteristics of dust clouds - Part 1: Determination of the maximum explosion pressure pmax of dust clouds.

[6]

EN 14034-2:2006 Determination o explosion characteristics of dust clouds - Part 2: Determination of the maximum rate of explosion rise (dp/dt)max of dust clouds.

[7]

Lees, F.P.: Loss Prevention in the Process Industries, vol. 1. Butterwoths, London and Boston 1980.

[8]

Eckhoff, R.K.: Dust Explosions in the Process Industries 3rd ed. GPP, Elsevier 2013.

392


Analýza šíření plynného NH3 ze zimního stadionu v případě malého a velkého havarijního úniku nástroji CFD Analysis of Gaseous NH3 Dispersion from an Ice Stadium in the Case of Small and Large Emergency Leak by Tools of CFD Ing. Ondřej Zavila, Ph.D.1 Ing. Marian Bojko, Ph.D.2 prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc.2 prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc.1 Ing. Lenka Maléřová1 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice 2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta strojní 17. Listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] [email protected] 1

technologie. Pro případ, že by došlo k porušení některého z prvků této technologie, je strojovna vybavena systémem nouzového odvětrávání. Potenciálně uniklý čpavek v kapalném skupenství by se v intervalu běžných teplot začal rychle odpařovat a v plynném skupenství by rychle zaplnil prostor strojovny a ohrozil tak její obsluhu. Proto je strojovna vybavena systémem detektorů NH3, na jejichž podnět se při havárii aktivují ventilátory nouzového odvětrání prostoru, které vyvedou ventilační šachtou plynný NH3 mimo objekt stadionu. Co se však stane, pokud je havarijní únik veliký, okolní obydlená zástavba je blízko a meteorologické podmínky jsou pro rozptyl polutantu nepříznivé? Na některé z těchto otázek může poskytnout alespoň částečné odpovědi následující případová studie. Matematický model

Abstrakt Článek věnován problematice havarijního úniku plynného NH3 (čpavku) ze zimního stadionu do prostředí městské zástavby. Pro účely této studie byly vybrány dva reálné zimní stadiony a z dostupné technické bezpečnostní dokumentace nadefinovány reálné zdroje potenciálního havarijního úniku NH3. Celá studie je realizována formou 3D numerické simulace za pomocí CFD kódu ANSYS Fluent 14.0. Simulace je provedena pro dva různé zimní stadiony, dvě různá roční období a dvě varianty havarijního úniku. Výsledky této studie mohou vizualizovat nejen rozsah případné technologické havárie v okolní městské zástavbě, ale také případný dopad teroristického aktu s využitím těchto zařízení. Klíčová slova CFD, čpavek, havarijní únik, modelování, terorismus, zimní stadion. Abstract The article is dedicated to the problem of an emergency leak of gaseous NH3 (ammonia) from an ice stadium in an urban terrain. For the purpose of this study two real ice stadiums were chosen and real parameters of NH3 emergency leak source were defined in accordance with available technical safety documentation. All the study is realized by 3D numerical simulation with the use of CFD code ANSYS Fluent 14.0. The simulation is executed for two different ice stadiums, two different seasons of the year and two variants of pollutant emergency leak. Results of the study could visualize not only the range of potential technological disaster but also the impact of potential act of terrorism with the use of this type of technology. Keywords CFD, ammonia, emergency leak, modeling, terrorism, ice stadium. Úvod Zimní stadiony patří mezi sportovní a kulturní zařízení většiny větších měst v celé Evropě. Pro chlazení letové plochy se dosud ve většině případů používá technologie založená na použití NH3 (čpavku) v kapalném skupenství, ačkoliv dnes již existují alternativní bez-čpavkové technologie. Každý stadion má pak zpravidla strojovnu svého tzv. „čpavkového hospodářství“, kde jsou umístěny zásobníky čpavku a všechny ostatní komponenty celé Ostrava 3. - 4. září 2014

Pro účely numerické simulace úlohy turbulentního proudění a rozptylu plynného NH3 v blízkém okolí zimních stadionů v městské zástavbě byl zvolen software ANSYS Fluent 14.0 [1]. Je to komerční software specializovaný na oblast mechaniky tekutin a sdílení tepla řadící se do skupiny tzv. CFD (Computational Fluid Dynamics) kódů. Jeho výpočtový model je založen na numerickém řešení soustavy parciálních diferenciálních rovnic, které vyjadřují zákon zachování hmotnosti (rovnice kontinuity), zákon zachování hybnosti (Navier-Stokesovy rovnice) a zákon zachování energie (rovnice energie). Tento základní soubor rovnic může být rozšířen o další rovnice vyjadřující přenos tepla (rovnice pro přenos tepla - konvekcí, kondukcí nebo radiací) nebo přenos příměsí (rovnice pro přenos příměsi - plynných, kapalných nebo pevných). Soustava rovnic je pak řešena některou z numerických metod, v tomto případě metodou konečných objemů [1, 7]. Model počítá ve 2D i ve 3D výpočtových oblastech. Výsledky výpočtů mohou být vizualizovány formou vyplněných nebo nevyplněných kontur fyzikálních polí, vektorů, trajektorií částic, izo-ploch, animací, 2D diagramů hodnot nebo datovými soubory výsledků v číselné podobě. Pro výpočet turbulentního pole proudění vzduchu se využívá rovnice kontinuity, Navier-Stokesovy rovnice a rovnice energie. Pro výpočet úniku plynného polutantu pak platí rovnice pro přenos příměsí [1, 2, 7]. Vstupní data Následující případová studie prezentuje 3D numerickou simulaci havarijního úniku NH3 u dvou různých zimních stadionů odlišné polohy v městské zástavbě, ve dvou různých ročních obdobích (léto a zima) a při uvážení dvou různě intenzivních havarijních úniků plynného NH3. První tzv. MALÝ únik představuje situaci, kdy by došlo k prasknutí čpavkového potrubí v prostoru strojovny, a aktivoval by se obvyklý systém odvětrávání strojovny. Druhý tzv. VELKÝ únik představuje situaci, kdy by došlo k destrukci celého zásobníku NH3 o objemu 4000 [l] a opět by se aktivoval systém nouzového odvětrávání strojovny. Vstupní data pro výpočet softwarem ANSYS Fluent 14.0 [1] byly definovány na základě meteorologických dat poskytnutých Českým hydrometeorologickým ústavem (ČHMÚ) [4]. Parametry zdroje havarijního úniku plynného NH3 byly definovány na základě kvalifikovaného odhadu podle materiálů poskytnutých bezpečnostními a provozními techniky obou zimních stadionů.

393


Výpočtová oblast pro oba zimní stadiony tvaru kvádru o rozměrech 800 [m] (šířka) x 800 [m] (délka) x 150 [m] (výška) byla vytvořena podle mapových podkladů získaných z Katastrálního úřadu v Ostravě (Česká republika) [6] za pomocí softwaru DesignModeler [1]. Výpočtová oblast byla vždy následně rozdělena na dva na sobě ležící kvádry. První kvádr měl rozměry 800 [m] (šířka) x 800 [m] (délka) x 50 [m] (výška), a představoval zónu blízko u zemského povrchu, v níž se nachází městská zástavba. Druhý kvádr měl rozměry 800 [m] (šířka) x 800 [m] (délka) x 100 [m] (výška), a představoval zónu volné atmosféry, do níž již žádná zástavba nezasahuje. Grid (síť výpočtových elementů) výpočtové oblasti byl vytvořen za pomocí softwaru ANSYS Meshing [1]. Celkový počet buněk gridu činil v obou případech přibližně 1 600 000 buněk.

Průměrná teplota vzduchu T0 byla pro Stadion č. 1 zvolena 292.35 [K] = + 19.2 [°C] (léto) a 273.45 [K] = + 0.3 [°C] (zima), a pro Stadion č. 2 pak 291.95 [K] = + 18.8 [°C] (léto) a 273.05 [K] = - 0.1 [°C] (zima), a to dle podkladů poskytnutých ČHMÚ [4]. V případě VELKÉHO úniku byly okrajové podmínky pro zdroj NH3 pro Stadion č. 1 definovány teplotou zdroje 266.25 [K] = - 6.9 [°C] (léto) a 256.8 [K] = - 16.35 [°C] (zima), a pro Stadion č. 2 pak teplotou zdroje 266.05 [K] = - 7.1 [°C] (léto) a 256.6 [K] = - 16.55 [°C] (zima). V případě MALÉHO úniku byly okrajové podmínky pro zdroj NH3 definovány hodnotou teploty okolního vzduchu. Hmotnostní průtok směsi čpavku a vzduchu byl ve všech případech dán hodnotou 1.58363 [kg.s-1].

Okrajové podmínky pro výpočtovou oblast byly definovány atmosférickým tlakem 101 325 [Pa], profilem rychlosti větru, profilem turbulentní kinetické energie, profilem rychlosti turbulentní disipace a profilem teploty ovzduší. Profil rychlosti větru byl definován jako:  z  v  vref     10 

p

(1)

kde v je rychlost proudění vzduchu (větru) [m.s-1] v dané výšce z [m], vref je referenční rychlost proudění vzduchu ve výšce z = 10 [m] a p je mocnina pro třídu stability atmosféry D (dle PasquillGifforta) [3]. Hodnota referenční rychlosti vref byla dosazena pro všech 8 základních směrů větru (viz tab. 1 a obr. 1). Profil turbulentní kinetické energie byl definován jako:

Obr. 1 Satelitní snímek umístění zimních stadionů č. 1 a č. 2 v městské zástavbě - vyznačení průměrných lokálních teplot ovzduší, dominantních směrů a rychlosti větru (LÉTO / ZIMA) [5]

v*2 (2) 0.3 kde k je turbulentní kinetická energie [m2.s-2] a v* je třecí rychlost, pro kterou byla zvolena hodnota 0.4 [m.s-1] [1]. k

S

SV

V

JV

J

JZ

Z

Léto

1.7 (17.3)

2.1 (11.0)

1.3 (2.3)

1.2 (4.2)

1.1 (13.5)

1.5 (16.7)

1.4 (8.5)

V případě VELKÉHO úniku byl polutant definován jako směs vzduchu (hmotnostní zlomek 0.63 [-]) a plynného čpavku (hmotnostní zlomek 0.37 [-]) vycházejícího z plošného zdroje o rozměrech 1.4 [m] (šířka) x 2.4 [m] (délka) umístěného ve výšce 11 [m] nad zemí (u Stadionu č. 1) a 6 [m] nad zemí (u Stadionu č. 2). V případě MALÉHO úniku byl polutant definován jako směs vzduchu (hmotnostní zlomek 0.9 [-]) a plynného SZ čpavku (hmotnostní zlomek 0.1 [-]) vycházejícího z plošného zdroje o stejných rozměrech a výškovém 1.3 umístění jako v případě úniku VELKÉHO. (8.6)

Zima

2.4 (16.7)

2.3 (9.9)

1.9 (1.5)

1.4 (3.4)

1.5 (15.2)

3.5 (31.8)

1.5 (6.7)

1.4 (5.8)

Léto

1.6 (15.2)

1.5 (9.5)

1.5 (11.8)

1.2 (2.3)

1.1 (7.6)

1.2 (23.1)

1.1 (18.4)

Zima

1.7 (16.3)

2.0 (6.8)

1.7 (8.6)

1.4 (0.8)

1.5 (9.0)

2.2 (35.7)

1.7 (11.4)

Tab. 1 Hodnoty rychlosti větru a jejich četnosti pro Zimní stadion č. 1 a č. 2 dle ČHMÚ [4] Rychlost větru vref [m.s-1] (četnost výskytu [%])

Stadion č. 1

Stadion č. 2

Pozn.: S = severní vítr (vítr foukající ze severu); SV = severovýchodní vítr; V = východní vítr; JV = jihovýchodní vítr; J = jižní vítr; JZ = jihozápadní vítr; Z = západní vítr; SZ = severozápadní vítr Profil rychlosti turbulentní disipace byl definován jako:



3

v* , v*  0.4  z

0.419  vref  10  zref ln   zref 

   

(3)

kde ε je rychlost turbulentní disipace [m2.s-3], v* je třecí rychlost [m.s-1], vref je referenční rychlost proudění vzduchu ve výšce zref = 10 [m]. Profil teploty atmosféry byl definován jako: T  T0  273.15    z

(4)

kde T je teplota [K], T0 je průměrná teplota dle ČHMÚ [K], γ = -0.0065 [K.m-1] je suchoadiabatický koeficient pro třídu stability atmosféry D a z je výšková souřadnice [m]. Ostrava 3. - 4. září 2014

Nejprve byl proveden výpočet turbulentního pole proudění vzduchu jako stacionární (časově nezávislá) úloha. Poté byl v modelu aktivován zdroj plynného 1.2 polutantu a úloha byla dokončena jako nestacionární (8.7) (časové závislá). Pro výpočty byly použity RNG k-ε model 1.5 turbulence a Species Transport model výpočet pohybu (5.1) a rozptylu příměsí [1]. CFD software ANSYS Fluent 14.0 byl pro účely této analýzy verifikován na úloze pohybu a rozptylu plynů v aerodynamickém tunelu [10]. Výsledky Výsledky numerického modelu byly vyhodnoceny ve 2D řezech 3D výpočtových oblastí ve výšce 1.5 [m] nad terénem pro koncentrace plynného NH3 odpovídající limitům akutní toxicity ERPG-1 (25 [ppm]) a ERPG-2 (150 [ppm]). Z výsledků této srovnávací studie vyplývají následující fakta. Zimní Stadion č. 1 se nalézá v místech, kde je celoročně teplota prostředí (teplota vzduchu) přibližně o 0.4 [°C] vyšší, než je tomu v případě Stadionu č. 2 (viz obr. 1). Podle katastrálních map [6] a leteckých fotografií lze usuzovat, že je to způsobeno hustotou obydlené zástavby a také větší blízkostí objektů v okolí Stadionu č. 1. Tento fakt může mít elementární vliv na pohyb a rozptyl kouřové vlečky v blízkém okolí zdroje. V teplejším prostředí se plynný NH3 po opuštění zdroje úniku rychleji zahřeje, zmenší svou hustotu (měrnou hmotnost) a sníží svou tendenci klesat k zemi, 394


tj. zasáhne úměrně tomu i menší plochu povrchu terénu, kde se mohou pohybovat lidé [9]. Dominantní směry větru vyplývající z hodnot četnosti svého výskytu (viz tab. 1 a obr. 1) se u obou stadionů nijak výrazně neliší, tj. dva ze tří jsou co do směru totožné (severní a jihozápadní vítr). Pokud jde o rychlosti větru, u Stadionu č. 1 se vyskytují nejvyšší rychlosti větru ze severovýchodu (až 2.1 [m.s-1]) a jihozápadu (až 3.5 [m.s-1]), zatímco i Stadionu č. 2 je to vítr ze severu (až 1.6 [m.s-1]) a jihozápadu (až 2.2 [m.s-1]). Z tohoto výčtu jasně plyne, že v prostoru Stadionu č. 1 fouká vítr o 0.5 - 1 [m.s-1] rychleji, než případě Stadionu č. 2. Pro rozptyl plynného polutantu z toho vyplývá fakt, že rychlejší vítr v městské zástavbě generuje vyšší mechanickou turbulenci, která může přispět k rychlejšímu rozptylu plynného polutantu do širšího okolí. Není také bez zajímavosti, že Stadion č. 2 se v rámci města nalézá hlouběji v zastavěné oblasti obklopen množstvím stavebních objektů a překážek. Tyto objekty sice generují mechanickou turbulenci, ale zároveň tak snižují rychlost proudění vzduchu, což může být příčinou faktu, že je zde proudění vzduchu pomalejší. Dalším důležitým srovnávacím faktorem je také výšková poloha zdroje polutantu nad okolním terénem. Z výsledků simulace vyplývá, že čím je výšková poloha zdroje polutantu větší, tím méně polutantu se ve vyšších koncentracích dostává až k povrchu země do dýchací zóny obyvatelstva, protože se kouřová vlečka stihne rozptýlit dříve, než této výškové hladiny dosáhne. Na druhou stranu o to více mohou být potenciálně zasaženy vyšší patra obytných budov.

povrchem se rozlévá do větší plochy a může tak zasáhnout vyšší počet nechráněných lidí. Opět i zde je nebezpečnějším ročním obdobím zima.

Obr. 2 Zimní stadion č. 1 (VELKÝ ÚNIK) - vyplněné kontury koncentrací NH3 v rovině horizontálního řezu 1.5 [m] nad terénem pro 8 světových stran a limity akutní toxicity ERPG-1 (25 [ppm]) a ERPG-2 (150 [ppm])

Zajímavé je také porovnání pohybu a rozptylu kouřových vleček NH3 v zimě a v létě (viz obr. 2, obr. 3, obr. 4 a obr. 5). V zimě má kouřová vlečka jasnou tendenci více klesat a rozptylovat se v blízkosti zemského povrchu, což je pro civilní obyvatelstvo pohybující se mimo uzavřené objekty v blízkém okolí nebezpečnější. V případě Stadionu č. 1 (viz obr. 2 a obr. 3) to není tak patrné vzhledem k vyšší výškové poloze zdroje úniku, ale u Stadionu č. 2 je to zcela evidentní rozdíl (viz obr. 4 a obr. 5). Fyzikálním vysvětlením tohoto jevu je změna poměru hmotnostních (gravitačních) sil a setrvačných sil u kouřové vlečky v důsledku změny její teploty. Vyplývá to z definice Froudeova čísla fyzikální podobnosti Fr [-], které vyjadřuje poměr mezi těmito silami [9]. Celkově lze říci, že Stadion č. 1 se nalézá méně hluboko v městské zástavbě vzhledem k dominantním lokálním směrům větru. Rychlost větru, teplota vzduchu, výšková poloha zdroje úniku polutantu, hustota zástavby a blízkost obytných objektů jsou zde vyšší. Ze všech těchto faktorů plyne, že zde existuje vyšší riziko zasažení většího počtu obydlených objektů a vyššího počtu obyvatel v kratším čase, než je tomu u Stadionu č. 2. Vzhledem k výškovému umístění zdroje úniku NH3 (11 [m] nad terénem) jsou pravděpodobně více ohroženy vyšší patra okolních objektů. Z hlediska rozptylových podmínek je zde nebezpečnější zimní období roku. Stadion č. 2 z hlediska svého umístění a charakteristických meteorologických podmínek představuje na první pohled pro civilní obyvatelstvo ohrožení menší, avšak jsou zde jiná specifika. Vzhledem ke skutečnosti, že stadion je obklopen volným prostranstvím, mechanická turbulence způsobená větrem a stavebními objekty zde není tak silná. Proto kouřová vlečka polutantu má větší tendenci udržet si celistvý tvar a ve vyšších koncentracích se rozptylovat na větší vzdálenosti. Navíc díky nižší výškové poloze zdroje úniku (6 [m] nad terénem) se kouřová vlečka drží blíže u země, což má za následek rozlévání do větší plochy mezi stavebními objekty a ohrožení většího počtu obyvatel pohybujících se v dané chvíle na otevřené ploše než je tomu u Stadionu č. 1. Pro praxi z toho vyplývá, že v okolí tohoto stadionu může být potenciálně zasaženo sice menší množství obydlených objektů s nižším počtem obyvatel v nich, ale za to o to silnější koncentrací NH3. Pro obyvatelstvo pohybující se v danou chvíli v nekrytém terénu je zde však situace ve srovnání se Stadionem č. 1 horší. Kouřová vlečka pohybující se nízko nad zemským Ostrava 3. - 4. září 2014

Obr. 3 Zimní stadion č. 1 (MALÝ ÚNIK) - vyplněné kontury koncentrací NH3 v rovině horizontálního řezu 1.5 [m] nad terénem pro 8 světových stran a limity akutní toxicity ERPG-1 (25 [ppm]) a ERPG-2 (150 [ppm]) Při porovnání výsledků VELKÉHO a MALÉHO úniku se všechny tyto trendy potvrzují. V případě MALÉHO úniku (viz obr. 3 a obr. 5) jsou kouřové vlečky pouze užší a mají menší délkový dosah, co lze snadno vysvětlit nižším hmotnostním zlomkem zastoupeného polutantu (čpavku). Teplota směsi polutantu a vzduchu ve zdroji nemá téměř žádný vliv na pozdější pohyb a rozptyl kouřové vlečky. Je to způsobeno faktem, že se kouřová vlečka směsi NH3 a vzduchu ihned po opuštění zdroje (výpustního otvoru větrací šachty strojovny čpavkového hospodářství) ohřívá na teplotu okolního prostředí, takže se pak v základních fyzikálních principech chová stejně jako kouřová vlečka při VELKÉM úniku. MALÝ únik však samozřejmě úměrně své zastoupené koncentraci polutantu představuje nebezpečí na menší zasažené ploše pro menší počet obyvatel.

395


již tak silný vliv na proudové pole. V členitém, resp. zastavěném terénu měst mohou však být výsledky těchto modelů zavádějící (podrobněji viz literatura [8]). Studie zaměřeny do podobných oblastí mohou sloužit také pro účely prevence proti terorismu. Vzhledem k dostupnosti a úrovni fyzického zajištění podobných technologických objektů v poměru ke škodě, kterou může jejich destrukce způsobit, by se tyto objekty mohly v budoucnu stát snadno potenciálním cílem diverze. V návaznosti na výše uvedené by jistě posílila bezpečnost civilního obyvatelstva žijícího v blízkém okolí těchto objektů také vyšší informovanost o možném nebezpečí a o postupech, jak těmto nebezpečím čelit improvizovanými prostředky. Závěr

Obr. 4 Zimní stadion č. 2 (VELKÝ ÚNIK) - vyplněné kontury koncentrací NH3 v rovině horizontálního řezu 1.5 [m] nad terénem pro 8 světových stran a limity akutní toxicity ERPG-1 (25 [ppm]) a ERPG-2 (150 [ppm])

Analýzy bezpečnosti technologických zařízení pracujících s nebezpečnými toxickými látkami si vyžaduje vždy velmi komplexní přístup. Je vhodné postupovat v analýze od úrovně makroměřítka k mikroměřítku, tj. začít rekognoskací vzdálenějšího okolí objektu a postupovat až k jednotlivým detailům technologie. Ačkoliv je počasí takřka neopakovatelné a množství dílčích vlivů v rozlehlém terénu veliké, přesto se dá řada fyzikálních teorií i v makroměřítku velice dobře aplikovat. Záleží pouze na míře přesnosti dat a výsledků, kterou si řešitel přeje dosáhnout, což může být s ohledem na velikost studované oblasti problém. Obecné fyzikální trendy se ale i na větších oblastech území dají zpravidla zřetelně vysledovat. Pak jen stačí uvést je do správné souvislosti s trendy a detaily v mikroměřítku. Ochrana života a zdraví obyvatelstva bylo, je a bude vždy primárním cílem těchto studií. Poděkování Tato studie byla podporována projektem ev. č. VG20132015128 "Zvýšení environmentální bezpečnosti prevencí zneužití průmyslových chemických látek k terorismu" podpořeného Ministerstvem vnitra z Programu bezpečnostního výzkumu ČR v letech 2013 - 2015. Použitá literatura [1]

ANSYS: Computational Fluid Dynamics (CFD) Software [online]. ANSYS: ©2011 [cit. 31.1.2014]. Dostupné z: http://www.ansys.com/Products/Simulation+Technology/ Fluid+Dynamic.

[2]

Bojko, M.: Návody do cvičení „Modelování proudění“ - FLUENT [online]. 1. vyd. Ostrava: VŠB - Technická Univerzita Ostrava, 2008 [cit. 31.1.2014]. ISBN 978-80248-1909-9. Dostupné z: http://www.338.vsb.cz/PDF/BojkoFluent.pdf.

[3]

Bubník, J.; Keder, J.; Macoun, J.; Maňák, J.: Metodický pokyn odboru ochrany ovzduší MŽP výpočtu znečištění ovzduší z bodových a mobilních zdrojů „SYMOS‘97“ (Systém modelování stacionárních zdrojů) [online]. Praha: ČHMÚ a EKOAIR, 1999 [cit. 31.1.2014]. Dostupné z: http://knc.czu. cz/~vachm/ovzdusi/ovzd_zak/symos_A4.pdf.

[4]

Český hydrometeorologický ústav [online]. Český hydrometeorologický ústav: ©2014 [cit. 31.1.2014]. Dostupné z: http://www.chmi.cz/portal/dt?portal_lang= en&menu=JSPTabContainer/P1_0_Home.

[5]

Google Earth [online]. Google Earth: ©2014 [cit. 31.1.2014]. Dostupné z: http://google-earth.en.softonic.com/.

[6]

Katastr nemovitostí: Katastrální pracoviště Ostrava [online]. Katastrální úřad pro Moravskoslezský kraj: ©2014 [cit. 31.1.2014]. Dostupné z: http://www.nemovitosti-katastrnahlizeni.cz/katastralni-urad-ostrava/.

[7]

Kozubková, M.: Modelování proudění tekutin, FLUENT, CFX [online]. 1. vyd. Ostrava: VŠB - Technická Univerzita Ostrava, 2008 [cit. 31.1.2014]. Dostupné z: http://www.338. vsb.cz/PDF/Kozubkova-Fluent.pdf.

Obr. 5 Zimní stadion č. 2 (MALÝ ÚNIK) - vyplněné kontury koncentrací NH3 v rovině horizontálního řezu 1.5 [m] nad terénem pro 8 světových stran a limity akutní toxicity ERPG-1 (25 [ppm]) a ERPG-2 (150 [ppm]) Diskuse Výsledky studie jasně ukazují, jak veliký vliv na šíření a rozptyl plynného polutantu mají nejen meteorologické podmínky, ale i řada dalších aspektů, které nemusí být patrné na první pohled. Případové studie tohoto typu mohou být velmi užitečné například v oblasti havarijního plánování nebo posuzování kvality ovzduší, kde poskytují reálnou představu o rozsahu potenciální mimořádné události. Zajímavá je také otázka, jaký modelovací nástroj řešitel zvolí? U případů modelování havarijních úniků z technologických zařízení v městské zástavbě nebo jiném členitém terénu by to měl být matematický nástroj zaměřený do oblasti proudění tekutin, a měl by mít do svých výpočtových algoritmů zapracován vliv mechanické turbulence při obtékání těles. Tato vlastnost je zcela klíčová pro dosažení relevantních výsledků. Statistické modely typu založené na metodice SYMOS‘97 [3] apod. mechanickou turbulenci při obtékání těles a terénu příliš nezohledňují. To je také důvodem, proč jsou určeny primárně pro výpočty v jednoduchém rovinatém terénu a na větších plochách, kde mechanická turbulence nemá Ostrava 3. - 4. září 2014

396


[8]

Zavila, O.; Kozubková, M.; Bojko, M.; Danihelka, P.; Maléřová, L.: Mathematical simulation of ammonia gas release in a complex urban terrain using CFD and a statistical approach. In Safety and security engineering V. Southampton: WIT Press, 2013. S. 759-770. ISSN 1743-3509.

[9]

Zavila, O.; Bojko, M.; Kozubková, M.; Danihelka, P.; Maléřová, L.: CFD Analysis of the Influence of Meteorological Conditions on Motion of Gas Ammonia


in the Case of Emergency Release in Urban Development. In AIP Conference Proceedings. Vol. 1558, part 1. New York: American Institute of Physics, 2013. S. 216-219. ISBN 9780-7354-1185-2. [10] Zelinger, Z.; Střižík, M.; Kubát, P. et al.: Dispersion of Light and Heavy Pollutants in Urban Scale Models: CO2 Laser Photoacoustic Studies. Applied spectroscopy. 2009, 63(4), 430-436. ISSN 0003-7028.

397


Tepelný komfort a limity použitelnosti zásahového oděvu při ochraně proti tepelným účinkům na hasiče při zásahu v uzavřeném prostoru Thermal Comfort and Limits of the Applicability of the Firefighting Suit to Protect Against Thermal Action on Firefighters in Action in a Enclosed Space Ing. Jan Žižka

Úvod

prof. Dr. Ing. Aleš Dudáček

Přímá ochrana hasiče před působením tepla je řešena ochrannými prostředky. Ochranné prostředky ovšem při překročení kritických hodnot působením tepla specifickým způsobem degradují, což napomáhá k nežádoucímu prostupu tepla ochranným oděvem. Velmi důležitou úlohu při ochraně každého hasiče pracujícího v blízkosti požáru hrají i jeho individuální zkušenosti. Použití zásahových oděvů v různých podmínkách tepelné zátěže můžeme posuzovat buď z hlediska odolnosti a účinnosti použitých materiálů pro ochranu hasiče před tepelným působením, nebo z pohledu komfortu hasiče v ochranném oděvu.

Ing. Šárka Bernatíková, Ph.D. Ing. Eva Strakošová VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava-Výškovice [email protected], [email protected] [email protected], [email protected] Abstrakt Článek prezentuje výsledky měření prováděných ve Flashover kontejneru s cílem zvýšení bezpečnosti a ochrany hasiče při zásahu v uzavřeném prostoru, se standardně používaným zásahovým oděvem (podle ČSN EN 469) a dále pak výsledky vyhodnocení dostatečnosti ochranné funkce zásahového oděvu v dynamickém vztahu ochranný prostředek - člověk. Prezentované závěry vycházejí z analýzy výsledků experimentálních měření provedených v letech 2013 a 2014 ve výcvikovém zařízení hasičů ve Zbirohu. Měření probíhala v komorách č. 1 a č. 2 víceúčelového výcvikového trenažéru pro simulaci podmínek požárů v uzavřeném prostoru. Příspěvek popisuje konstrukci a vybavení těchto prostor, použitou metodiku měření a postup zkoušek. Jsou uvedeny hodnoty teplot a hustot tepelného toku naměřené v blízkosti zasahujícího hasiče, hodnoty teplot na oděvech a kůži hasiče a diskuze nad dílčími získanými údaji.

V letech 2011 - 2014 byla provedena série experimentálních měření ve Flash Over kontejneru (FOK) ve výcvikovém zařízení pro hasiče ve Zbirohu, jak lze vidět na obr. 1. Měření probíhala při výcviku hasičů pod záštitou HZS Plzeňského kraje. Cílem bylo získat vstupní data o parametrech prostředí ve FOK a o odezvě extrémních podmínek sálavého tepla na zásahový oděv a hasiče provádějícího výcvik, zejména pro zvýšení bezpečnosti výcviku.

Klíčová slova Flashover kontejner, experiment, ochranný oděv, hustota tepelného toku, teplota. Abstract The article presents the results of measurements carried out in Flashover container. The aim is to increase the safety of fighters in a confined space, using the standard intervention clothing (according to EN 469). Paper presents the results of the evaluation of the adequacy of the response function protective clothing in a dynamic relation protective equipment - man. The presented conclusions are based on analysis of the results of experimental measurements carried out in the years 2013 and 2014 at the training facility firefighters in Zbiroh. Measurements were carried out in chambers no. 1 and no. 2 multipurpose training simulator to simulate fire conditions in confined spaces. The paper describes the construction and equipment of the spaces, the methodology of measuring and test procedure. The results show values of temperature and heat flux density measured in the vicinity affecting firefighters, temperature values on clothing and skin firefighters and discussion of the obtained partial data. Keywords

Obr. 1 Experimentální měření ve FOK ve Zbirohu Experimentální část Popis výcvikového trenažéru Experimentální měření probíhalo v komorách č. 1 a č. 2 ve výcvikovém trenažéru pro simulaci podmínek požáru v uzavřeném prostoru ve Zbirohu. Komora č. 1 představuje prostor vzniklý sestavou dvou přepravních ISO kontejnerů třídy 1AA, které jsou spolu propojeny dlouhou boční stranou. Komora č. 2 je vytvořena kolmým napojením dvou kontejnerů; napojení kolmého kontejneru je přibližně v jedné třetině délky. Poloha termočlánků (označení S) a radiometrů (označení R) použitých pro určení teplotního pole a stanovení hustoty tepelného toku je znázorněna na obr. 2 a 3. Prostor je primárně určen pro nácvik efektivní dodávky hasební látky ve formě tzv. 3D vodní mlhy.

Flashover container, experiment, firefighting suit, heat flow density, temperature.


398


Obr. 2 Komora č. 1 FOK

Obr. 4 Grafické znázornění pozic účastníků měření v jednotlivých komorách

Obr. 3 Komora č. 2 FOK Pro vytvoření podmínek požáru v uzavřeném prostoru je použito propanových hořáků. V každé komoře jsou tři hořáky - zapalovací, stabilizační a hlavní hořák. Palivem pro zapalovací a stabilizační hořák je plynná fáze propanu, pro hlavní hořák pak fáze kapalná. V komoře č. 1 je instalován hlavní hořák s maximálním projektovaným výkonem 6 MW, v komoře č. 2 s výkonem 3 MW. Regulace výkonu hořáků je prováděna řízením přívodu kapalné fáze propanu pomocí kulového kohoutu se servopohonem s předvolenými polohami VYPNUTO, 30 %, 60 % a 90 %. Podrobnější popis FOK je uveden v [5], popis podmínek při výcviku v komoře č. 1 je uveden v [1]. Jednotlivá experimentální měření byla rozdělena do tří zkoušek podle nastaveného provozního výkonu hořáku. Ten odpovídal 30 %, 60 % a 90 % maximálního výkonu hořáku. Zvolené hodnoty provozního výkonu odpovídaly výkonům používaným při standartním výcviku hasičů ve FOK. Každá zkouška zahrnovala 2 x 4 cykly po 5 aktivacích hlavního hořáku (pulsech). Doba aktivace hlavního hořáku byla 3 s, s následnou prodlevou přizpůsobenou skutečné době provedení požadovaného hasebního úkonu. Po každém cyklu došlo ke změně pozic cvičících hasičů (posunu), každý hasič tedy během zkoušky prošel každou pozicí dvakrát. K posunu došlo vždy po ukončení zásahové činnosti hasiče na pozici č. 1 (pětkrát aktivace hořáku = pětkrát hašení). Posun byl proveden vždy o jednu pozici proti směru hodinových ručiček, jak je patrné z obr. 4. Čas tp byl čas potřebný k posunu hasičů mezi jednotlivými pozicemi.

Celkem se každého měření účastnilo vždy osm hasičů, kteří byli rozděleni do dvou družstev „A“ a „B“, po čtyřech hasičích. Každé družstvo bylo tvořeno lektorem a hasičem č. 1, č. 2 a č. 3. Rozestavení je patrné z obr. 4. Při každém výkonu hořáku proběhl výcvik obou družstev „A“ a „B“. V letech 2011 a 2012 byli cvičící vybráni z řad příslušníků HZS ČR, kteří již absolvovali výcvik ve výcvikovém zařízení ve Zbirohu v rozsahu minimálně 75 hodin. V letech 2013 a 2014 se výcviku účastnili také příslušníci HZS ČR, kteří výcvik ve FOK doposud neabsolvovali. Při měření v roce 2014 pak hasiči bez zkušeností s tímto typem výcviku tvořili samostatné družstvo „A“. Kromě měření při vlastním výcviku hasičů v kontejneru proběhlo i měření prostředí v kontejneru při užití stejného schématu aktivace hořáků, ale bez přítomnosti hasičů a hašení. Použité ochranné oděvy Při citovaných experimentálních zkouškách byli zasahující hasiči vystrojeni předepsanými a schválenými prostředky osobní ochrany standardně používanými při zásahu a výcviku u HZS ČR [2]. Byly používány zásahové oděvy pro hasiče od tuzemských výrobců VOCHOC, s.r.o., a DEVA F-M, s.r.o. K výrobě jednotlivých používaných typů oděvů byla podle druhu výrobce použita různá vlákna vysokých užitných vlastností. Jak vlákna přírodní tak chemická, případně jejich kombinace. Kromě typu použitých vláken se používané oděvy také lišily ve hmotnosti, hustotě, konstrukci a vlastní struktuře textilie. V rámci tohoto příspěvku jsou prezentována zejména data získaná měřením při použití zásahových oděvů GoodPro FR3 FireHorse, TIGER Plus a Premium 20. Výsledky experimentu V dalším textu jsou prezentovány výsledky měření při výcviku hasičů v komoře č. 1 a č. 2 FOK. Pro interpretaci byl zvolen výkon hořáků 60 % a výcvik hasiče A1 (resp. B1) při jeho druhém výskytu na pozici 1 (tj. pátý cyklus v rámci zkoušky). Vyhodnocení


399


S2:0,88

teplota uvnitř komory měřená termočlánkem ve výšce 0,88 m nad podlahou v blízkosti ramena hasiče na pozici 1 [°C],

HOŘÁK

chod hlavního hořáku,

LR:TO-O teplota vnějšího povrchu oděvu na levém rameni [°C], LR:TM-O teplota mezi membránou a vnější vrstvou oděvu na levém rameni [°C], LR:TM-I

teplota mezi membránou a vnitřní vrstvou oděvu na levém rameni [°C],

LR:TO-I

teplota vnitřního povrchu oděvu na levém rameni [°C],

LR:TK

teplota kůže hasiče na levém rameni [°C],

LP:TK

teplota kůže hasiče na horní části levé paže (u ramene) [°C].

Teplota vně kontejneru byla měřena termistorovým čidlem ALMEMO, hustota tepelného toku radiometrem SCHMIDTBOELTER SBG01 s časovou konstantou (63 %) < 250 ms, teplota prostředí v komoře kontejneru S2:0,88 plášťovým termočlánkem typu K s průměrem 1,5 mm. Teploty zásahového oděvu LR:TO-O a LR:TM-O byly měřeny termočlánky typu K GG-K-38 o průměru 0,127 mm, teploty LR:TM-I a LR:TO-I termočlánky typu K TG-K40 resp. TT-K-40 o průměru 0,08 mm. Teplota kůže hasiče LR:TK byla měřena platinovým odporovým teploměrem Pt1000, teplota LP:TK speciálním termistorovým snímačem FBMI ČVUT v Praze. Pro záznam bylo použito (s výjimkou jednotky FBMI ČVUT, která má vlastní datalogger) záznamníků (dataloggerů) ALMEMO. Na obr. 5 je znázorněn průběh sledovaných parametrů u hasiče A1 provádějícího podruhé v rámci zkoušky při výkonu 60 % výcvik na pozici 1. Měření proběhlo v komoře č. 2 v roce 2013. Na obr. 6 je obdobný záznam pro hasiče B1. Hasič A1 byl vybaven zásahovým oděvem Premium 20 výrobce DEVA F-M, s.r.o., hasič B1 oděvem GoodPro FR3 FireHorse výrobce VOCHOC, s.r.o. U hasiče A1 není pro poruchu termočlánku k disposici teplota LR:TO-I.

200,0

40,00

150,0

35,00

100,0

30,00

50,0

25,00

0,0

20,00

LR:TO-O LR:TM-O LR:TM-I LR:TO-I

200,0

40,00

150,0

35,00

100,0

30,00

50,0

25,00

0,0

20,00

LR:TO-I LR:TM-O LR:TM-I LR:TO-O HOěÁK R1:45° S2:0,88 LP:TK

ýAS [hh:mm:ss]

Vzhledem k parametrům použitého oděvu, zejména jeho hustoty, tepelné vodivosti a tepelné kapacity (s ohledem na jeho zvýšenou vlhkost) dochází při poklesu okolní teploty a tedy i povrchové teploty oděvu k tomu, že tato poklesne pod teplotu na vnější straně membrány, vnitřní straně membrány a krátkodobě i pod teplotu na vnitřní straně oděvu. V roce 2014 proběhlo měření při výcviku hasičů v komoře č. 1. Na obr. 7 je znázorněn průběh sledovaných parametrů u hasiče A1 provádějícího podruhé v rámci zkoušky při výkonu 60 % výcvik na pozici 1, na obrázku 8 je obdobný záznam pro hasiče B1.

A1 VÝKON 60 % POZICE 1 [2014] 250,0

45,00

200,0

40,00

150,0

35,00

100,0

30,00

50,0

25,00

0,0

20,00

LR:TO-I LR-TM-O LR:TM-I LR:TO-O HOěÁK R1:45° S2:0,88 LR:TK

ýAS [hh:mm:ss]

Obr. 7 Komora č. 1, výkon 60 % - hasič A1 na pozici 1

HOěÁK

B1 VÝKON 60 % POZICE 1 [2014]

R1:45° S2:0,88 LP:TK

ýAS [hh:mm:ss]

Obr. 5 Komora č. 2, výkon 60 % - hasič A1 na pozici 1 Z uvedených průběhů je zřejmé, že teplota S2:0,88 nepřesáhla 80 °C. Teplota vnějšího povrchu oděvu na rameni se pohybovala podle aktivace hořáku mezi 55 °C až 75 °C u hasiče A1 resp. mezi 40 °C a 70 °C u hasiče B1. Hustota tepelného toku R1:45° vyvolaná teplotou kontejneru byla cca 10 kW/m2. Hustota tepelného toku v době aktivace hořáku a následného dohořívání propanu pak Ostrava 3. - 4. září 2014

45,00

250,0

45,00

200,0

40,00

150,0

35,00

100,0

30,00

50,0

25,00

0,0

20,00

TEPLOTA KģŽE [ °C]

45,00

250,0

Obr. 6 Komora č. 2, výkon 60 % - hasič B1 na pozici 1

TEPLOTY ODċV, PROSTěEDÍ [ °C], HUSTOTA TEPELNÉHO TOKU [kW/m2]

250,0



A1 VÝKON 60 % POZICE 1 [2013]

B1 VÝKON 60 % POZICE 1 [2013] TEPLOTA KģŽE [ °C]

hustota tepelného toku v blízkosti hasiče na pozici 1, s osou radiometru směrem k hořáku a s úhlem 45° nahoru [kW/m2],


R1:45°


TRH:OUT teplota vně kontejneru v jeho blízkosti [°C],

dosahovala hodnot 40 kW/m2, v jednom případě se vyskytl pík 67 kW/m2. Pro srovnání, při zkoušce bez hasičů a aplikace vody do kontejneru (zkouška při „suchém kontejneru“) dosahovala teplota S2:0,88 k 800 °C a hustota tepelného toku R1:45° hodnot až 115 kW/m2. Výskyt vody a vodní páry v komoře č. 2 z předchozího hašení zcela evidentně výrazně snižuje maximální hodnoty teploty a hustoty tepelného toku. Při pobytu hasiče v „suché“ komoře č. 2 by došlo k překročení přijatelných hodnot teploty i hustoty tepelného toku z hlediska degradace materiálu oděvu a přehřátí hasiče [4].

TEPLOTY ODċV, PROSTěEDÍ [ °], HUSTOTA TEPELNÉHO TOKU [kW/m2]

je založeno na výběru měřených míst v prostoru kontejneru, na zásahovém oděvu a hasičích. Jedná se o následující parametry:

LR:TO-I LR:TM-O LR:TM-I LR:TO-O HOěÁK R1:45° S2:0,88 LR:TK

ýAS [hh:mm:ss]

Obr. 8 Komora č. 1, výkon 60 % - hasič B1 na pozici 1 400


Teplota na povrchu kůže (LR:TK) u hasiče A1 postupně stoupala z 37,6 °C k hodnotě 40 °C. U hasiče B1 teplota na povrchu kůže vystoupala z hodnoty 39 °C na 40 °C a potom se pohybovala v rozmezí 39,7 až 40,3 °C.

A1 VÝKON 60 % POZICE 1 (DETAIL TěETÍHO PULSU) [2014] 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 0,0

45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00


TEPLOTY ODċV, PROSTěEDÍ [ °], HUSTOTA TEPELNÉHO TOKU [kW/m2]

Detail rozložení teplot v jednotlivých vrstvách oděvu hasiče A1 při třetí aktivaci hořáku je uveden na obr. 9.

LR:TO-I LR-TM-O LR:TM-I LR:TO-O HOěÁK R1:45° S2:0,88

ýAS [hh:mm:ss]

LR:TK

Obr. 9 Komora č. 1, výkon 60 % - hasič A1 na pozici 1 detail při třetí aktivaci hořáku Na tomto detailu je dobře vidět pokles teplot mezi vnějším a vnitřním povrchem zásahového oděvu. Z porovnání teplot S2:0,88 v blízkosti hasiče a povrchových teplot oděvu vyplývá, že zahřátí povrchové vrstvy je způsobeno zejména tepelnou radiací. Vzhledem k tomu, že termočlánky použité pro měření povrchové teploty na oděvu měly podstatně menší časovou konstantu, než termočlánek použitý pro měření teploty v blízkosti hasiče, byl účinek krátkodobě působící tepelné radiace na teplotu indikovanou tímto termočlánkem menší. Na následujících obr. 10 a 11 jsou pro srovnání uvedeny průměrné hodnoty teplot a hustoty tepelného toku prostředí a teplot naměřených na hasičích A1 a B1 v komoře č. 1 a č. 2 a průměrné hodnoty teploty a hustoty tepelného toku v těchto komorách bez přítomnosti hasičů (a hasební vody). Z tohoto srovnání je významná výrazně vyšší teplota dosažená v komoře č. 2 bez hasičů (působení vody a vlhkosti ve vzduchu).


120

600

100

500

80

400

60

300

40

200

20

100

0

0

TEPLOTA BEZ ZÁSAHU [°C]

Teplota měřená u hasiče na pozici 1 (S2:0,88) byla po celou dobu výcviku u hasiče B1 nižší než 80 °C, u hasiče A1 se vyskytly dva píky, jeden 110 °C, druhý 233 °C. Je tedy zřejmé, že neutrální rovina byla výše než 0,88 m nad podlahou. Pro srovnání, při měření bez hasičů a aplikace vody do kontejneru (zkouška při „suchém kontejneru“) dosahovala teplota S2:0,88 k 130 °C a hustota tepelného toku R1:45° hodnot až 46 kW/m2. Hustota tepelného toku R1:45° vyvolaná teplotou kontejneru byla cca 5 až 6 kW/m2. Hustota tepelného toku v době aktivace hořáku a následného dohořívání propanu dosahovala 40 až 50 kW/m2, v jednom případě se vyskytl pík 61 kW/m2. Na rozdíl od situace v komoře č. 2 dosahovala povrchová teplota oděvu na rameni hasiče podstatně vyšších hodnot, u hasiče A1 se maxima při každé aktivaci hořáku pohybovala mezi 195 °C a 210 °C, u hasiče B1 od 75 °C do 235 °C. Nejnižší teplota byla při první aktivaci hořáku a nejvyšší při páté aktivaci, což dokládá akumulaci tepla v oděvu s dobou expozice v extrémně teplém prostředí. Maxima teplot mezi vrchní vrstvou oděvu a membránou se u hasiče A1 pohybovala mezi 150 a 175 °C, u hasiče B1 pak nepřesáhla 72 °C. Teplota na vnitřním povrchu oděvu na rameni (LR:TO-I) dosáhla u hasiče A1 až 82,7 °C, u hasiče B1 nepřesáhla po celou dobu 50 °C.

TEPLOTA [°C] HUSTOTA TEPELNÉHO TOKU [kW/m2]

U hasiče A1 došlo při měření k poruše termočlánku měřícího teplotu LR:TM-I.

SROVNÁNÍ A1 a B1 60 % [2013]

A1 B1 BEZ

PARAMETR

Obr. 10 Srovnání průměrných hodnot měřených parametrů v komoře č. 2

TEPLOTA [ °C] HUSTOTA TEPELNÉHO TOKU [kW/m2]

Při experimentálním měření v roce 2014 byl hasič A1 vybaven zásahovým oděvem TIGER PLUS výrobce DEVA F-M, s.r.o., hasič B1 oděvem GoodPRO FR3 FIRE HORSE výrobce VOCHOC, s.r.o.

SROVNÁNÍ A1 a B1 60 % [2014] 120 100 80 60 40

A1

20

B1 BEZ

0

PARAMETR

Obr. 11 Srovnání průměrných hodnot měřených parametrů v komoře č. 1 Markantní je i vyšší povrchová teplota oděvu u hasiče A1 v komoře č. 1 než u ostatních hasičů. To, co představuje v soustavě ochranný zásahový oděv - člověk problém je schopnost lidského faktoru reagovat na změnu stavu. Podle názoru autorů jsou absolutní hodnoty podstatné, ale z pohledu BOZP je zásadní změna sledovaných parametrů v čase. Rychlost změny teploty na spodní straně zásahového oděvu se zpravidla pohybovala do 0,5 °C.s-1. V době výskytu tohoto píku byla rychlost změny teploty 1,1 °C.s-1. Tento stav lze připodobnit situaci při brzdění v autě před překážkou. Pokud se překážka objeví pod kritickou vzdálenost, za daných podmínek, řidič není schopen provést žádnou akci, protože celkový čas potřebný pro dílčí procesy je delší než doba do kontaktu s překážkou. Podobně pokud, dojde k proražení tepelné bariéry ochranného zásahového oděvu bezprostředně - skokem, hasič není schopen dostatečně rychle reagovat, Což není způsobeno nedostatkem zkušeností, ale fyziologickými vlastnostmi jedince. U družstva složeného z nováčků se toto projeví v čistší podobě, neboť díky nedostatku výcviku u nich nevznikl perceptuální set tj. soubor návyků optimalizujících pobyt v daném prostředí. U hasiče B1 v komoře č. 1 docházelo mezi aktivacemi hořáku k poklesu teploty povrchové vrstvy oděvu pod teplotu uvnitř oděvu, která byla zahřátá z předchozích cyklů zkoušky při výkonu 60 %. To bylo pravděpodobně podpořeno i větší tepelnou kapacitou vnitřní části oděvu vlivem jeho zvýšené vlhkosti způsobené pocením a vodou použitou pro hašení. Závěr Pro prezentaci výsledných parametrů prostředí a odezvy extrémních tepelných podmínek, teploty a sálavého tepla na zásahový oděv a hasiče provádějícího výcvik byl zvolen druhý „výskyt“ hasiče A1 (resp. B1) na pozici 1, tj. předtím hasič postupně prošel pozice 1 - L - 3 - 2. Např. při měření v roce 2014 byl hasič před zahájením druhého kola výcviku na pozici 1 vystaven prostředí ve FOK po dobu 11 minut a 40 sekund (hasič A1), resp. 401


8 minut a 50 sekund (hasič B1). Vlastní doba výcviku na pozici 1, tj. na pozici hasiče u proudnice, byla 3 minuty u hasiče A1 a 2 minuty 50 sekund u hasiče B1. Delší doba jednotlivých úkonů u hasičů družstva „A“ oproti hasičům družstva „B“ byla pravděpodobně způsobena malými individuálními zkušenostmi hasičů družstva „A“ ve FOK, tedy i celkovou efektivitou prováděných činností v daném prostředí. To patrně také způsobilo vyšší povrchové teploty zásahového oděvu hasiče A1. Jeho větší tepelná zátěž způsobila, že po ukončení této zkoušky výcvik ve FOK v daném dnu ukončil. Dosažená teplota povrchu kůže nedosahovala podle Königové [3] hodnot pro vznik popálenin. Je třeba si ovšem uvědomit, že teplota vnitřní strany oděvu na rameni dosáhla u hasiče A1 až 82,7 °C a delší kontakt by již ke vzniku popálenin vedl. Podle Königové je kritická teplota kůže pro vznik ireverzibilních změn při 70 °C méně než 2 sekundy, je tedy předpoklad že k přímému kontaktu vnitřní strany oděvu s pokožkou nedošlo. Toto je dáno jednak použitým spodním prádlem a jednak domněnkou, že po dobu tepelné expozice, která přesahovala hodnotu 70 °C po dobu 10 s, byla mezi vnitřní stranou oděvu a spodním prádlem vzduchová vrstva. Jako významný jev se ukázal výskyt výrazně vyšších teplot zejména v komoře č. 2 bez přítomnosti hasičů (respektive vody použité pro hašení). To může vystavit hasiče krátkodobému působení vysokých teplot při zahájení výcviku ve FOK (při první aktivaci hořáků před nasazením vody). Z výše uvedeného vyplývá, že pro získání návyků bezpečného chování v tepelně extrémních podmínkách, tedy k dosažení vyšší bezpečnosti hasičů a ochraně věcných prostředků požární ochrany


v podmínkách požáru v uzavřeném prostoru je důležité správně vyhodnotit situaci, zvolit nejvhodnější taktický postup a následně správně provést požadovaný zásah. Touto schopností lépe disponují hasiči, kteří pravidelně absolvují výcvik v takovýchto zařízeních. Příspěvek vznikl s podporou projektů SGS SP2013/187 a SGS SP2014/174. Použitá literatura [1]

Bernatíková, Š.; Dudáček, A.; Žižka, J.; Jánošík, L.; Kučera, P.: Monitoring prostředí ve flashover kontejneru při simulaci požáru v uzavřeném prostoru. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava. Řada bezpečnostní inženýrství. 2012. 10 s. ISSN 1801-1764.

[2]

ČSN EN 469. Ochranné oděvy pro hasiče. Praha: Český normalizační institut, květen 2006, 48 s.

[3]

Königová, R.: Komplexní léčba popálenin. 1. vydání, Praha: Grada Publishing, 2001, 253 s. ISBN 80-95824-46-9.

[4]

Prokeš, O.: Rozbor tepelné zátěže zásahového oděvu pro hasiče při výcviku. Diplomová práce, Ostrava: VŠB - TU Ostrava, 2012. 63 s.

[5]

Tomášek, A.: Výcvikový a pozorovací trenažér, etapa I a II. Průvodní a technická zpráva k projektové dokumentaci pro stavební povolení. Ing. Vlastimil Gothard, Praha: MV GŘ HZS ČR, 2010, 23 p.

402

Požární ochrana 2014 Recenzované periodikum Sborník přednášek XXIII. ročníku mezinárodní konference Kolektiv autorů Za věcnou správnost jednotlivých příspěvků odpovídají autoři Nebyla provedena jazyková korektura Editor: doc. Dr. Ing. Michail Šenovský Vydalo Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství v Ostravě 2014, jako svou publikaci 1. vydání ISBN 978-80-7385-148-4 ISSN 1803-1803

Požární ochrana 2014

Recommend Documents