Požární ochrana 2014

Transkript

1 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 214 Sborník přednášek XXIII. ročníku mezinárodní konference Ostrava, VŠB - TU září 214

2 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 214 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 září 214

3 Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova Ostrava - Výškovice Česká republika Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB - TU Ostrava Lumírova Ostrava - Výškovice Česká republika Česká asociace hasičských důstojníků Výškovická 2995/4 7 3 Ostrava - Zábřeh Česká republika Recenzované periodikum POŽÁRNÍ OCHRANA 214 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 ISSN

4 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

5 Obsah Asistent krizového řízení v krizovém štábu obce 1 Adamec Vilém, Maléřová Lenka Vliv aplikace vodního proudu na tepelné podmínky ve FOK Zbiroh 5 Balner Dalibor, Hora Jan, Strakošová Eva Odstupové vzdáleností a vliv jejich velikosti na ekonomiku investičního procesu stavby 12 Bojda Tomáš, Thomitzek Adam, Ondruch Jan Fire Resistance Testing of Glazed Building Elements 15 Borowy Andrzej Využití vysokotlaké diferenční snímací kalorimetrie (HP-DSC) při popisu chování pevných látek a materiálů při zahřívání 18 Bursíková Petra, Buřičová Hana, Suchý Ondřej Požiarovosť v Ruskej federácii za obdobie Coneva Iveta Posouzení šíření kouře v koridorech s využitím modelu požáru 26 Cvejn Tomáš, Pokorný Jiří Požární bezpečnost objektů věznic 29 Česelská Tereza Velkorozměrová požární zkouška v Rýmařově 31 Česelská Tereza, Filipi Bohdan Flash-Point Prediction for Binary Mixtures of Alcohols 35 Dolníček Petr, Skřínský Jan, Lukešová Petra, Skřínská Mária, Marek Jan, Bartlová Ivana Study of Flow Characteristic of in-line Foam Concentrate Inducers Used in Fire Protection 39 Drzymała Tomasz, Gałaj Jerzy, Binio Joanna Nové poznatky v oblasti zkoušení dřevěných konstrukcí 45 Dufková Magdaléna, Kuklík Petr, Rada Václav Modelovanie ekonomických škôd pri požiaroch v Žilinskom kraji 48 Dvorský Ján, Klučka Jozef Statistické úvahy k normovaným metodám verifikace zkušebních aparatur pro stanovení PTCH 52 Dvořák Otto Interakce elektrického pole s plameny 55 Dvořák Otto, Staněk Jan, Koller Jan, Hrzina Pavel Some Comments on Explosion Parameters and Inert Effect on the Explosion Limits of the Flammable Gases and Liquids 6 Flasińska Paulina Investigation of the Influence of Nozzle Inclination Angle and Output on the Size of Sprinkling Area and Intensity of the Spray 64 Gałaj Jerzy, Bąk Sławomir Komplexná metodika hodnotenia protipožiarnych zásahov v mestských sídliskách 7 Gašpercová Stanislava, Polorecká Mária, Kozák Peter Spôsoby a možnosti efektívnej prípravy krízových štábov 74 Grega Matúš, Andrassy Vladimír Dispersion Conditions of Combustible Dusts for Determination of Minimum Ignition Energy (MIE) 79 Havelková Jana, Lepík Petr Bezpečnost a ekonomika provozu stabilních hasicích zařízení 83 Hošek Zdeněk Přístup EU, NATO k ochraně obyvatelstva 87 Chalupa Jiří Nové poznatky při odběru vzorků akcelerantů z požářiště 88 Charvátová Vlasta, Růžička Milan Využitie monitora Ambassador 1x6 (2x6) pri hasení veľkoobjemovej nádrže ropy 93 Chromek Ivan Zhodnocení účinnosti NV č. 91/21 Sb., o podmínkách požární bezpečnosti při provozu komínů, kouřovodů a spotřebičů paliv 97 Chudová Dana, Mitrenga Karel Modelování tepelné degradace pevných materiálů z hlediska reakční kinetiky 11 Ira Jiří, Hasalová Lucie, Jahoda Milan Hmotnostní úbytek těkavých kapalin při hoření - experiment a modelování 15 Jahoda Milan, Hasalová Lucie, Roučková Eva Evaluation of Fire Appliances on Renault Midlum Chassis with Brigades of Fire and Rescue Service of the Zlin Region 18 Jánošík Ladislav Protipožární obklad sloupů sádrokartonem nebo nástřikem protipožární omítkou Knauf Vermiplaster 112 Janoušek Radek

6 Asistent krizového řízení v krizovém štábu obce Assistant for Crisis Management in Crisis Staff of Municipality doc. Ing. Vilém Adamec, Ph.D. Ing. Lenka Maléřová, Ph.D. VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 7 3 Ostrava-Výškovice vilem.adamec@vsb.cz, lenka.malerova@vsb.cz Abstrakt Problematice fungování krizových štábů obcí není v současnosti věnována zvláštní pozornost. Přesto se v systému krizového řízení státu s obcemi počítá. Příspěvek upozorňuje na některé aspekty při utváření krizových štábů. Dále uvádí doporučení, která se týkají organizačního uspořádání a fungování krizových štábů obcí. Klíčová slova Krizové řízení, obec, krizový štáb obce. Abstract Problems functioning crisis staffs municipality is not today devoted to special attention. Nevertheless in system crisis management of state with municipality calculate. Contribution highlighting some one aspects at configuration crisis staffs. Next features recommendation that the be related to organizational form and functioning crisis staffs of municipalitys. 1 Krizový štáb obce Pokud se krizový štáb obce zřizuje, pak jako jako pracovní orgán starosty obce s úkolem podpořit jej při přípravě na krizové situace a při jejich řešení. 1 Předsedou KŠ obce je starosta obce. Členy KŠ může starosta jmenovat z řad zaměstnanců obecního úřadu, členů rady obce, resp. zastupitelstva obce, zástupců složek IZS dislokovaných v obci a dalších osob, jejichž odbornost je možné při přípravě na řešení mimořádných událostí a krizových situací a při jejich řešení v obci využít. Jisté problémy jsou s vnitřním uspořádáním krizového štábu. Organizační uspořádání KŠ obce na platformě bezpečnostní rady a SPS KŠ není možné, protože bezpečnostní radu obce nezřizuje. Obce se rovněž často potýkají s nedostatkem vhodného personálu. Tato skutečnost byla předmětem zkoumání v rámci projektu Zabezpečení přípravy lektorů dalšího vzdělávání v oblasti ochrany obyvatelstva při mimořádných událostech v Moravskoslezském kraji (dále jen Projekt ) [4] - viz obr. 2. Keywords Crisis management, municipality, crisis staff of municipality. Úvod Představitelé územní veřejné správy využívají při zdolávání mimořádných událostí a řešení krizových situací pracovní orgán, kterým je krizový štáb (dále jen KŠ ). Zatím, co hejtman kraje a starosta obce s rozšířenou působností (dále jen ORP ) mají povinnost zřídit svůj krizový štáb, starosta obce krizový štáb zřídit může [7, 8]. Předsedou krizového štábu je jeho zřizovatel. Krizové štáby kraje a krizové štáby ORP tvoří členové příslušné územní bezpečnostní rady a další osoby zařazené do stálé pracovní skupiny krizového štábu (dále jen SPS KŠ ) [3, 5, 8] - viz obr. 1. lenové bezpenostní rady Pedseda krizového štábu Pracovišt krizového štábu lenové stálé pracovní skupiny Obr. 1 Struktura územního krizového štábu veřejné správy Vnitřní organizační uspořádání krizových štábů obcí přímo stanoveno není. Starostovi obce je uloženo, v případě, že se rozhodne krizový štáb zřídit, přihlédnout k požadavkům stanovenými právními a metodickými doporučeními a místním podmínkám [3, 5]. Obr. 2 Vztah mezi počtem zaměstnanců obecního úřadu a počtem obyvatel závislost - zdroj: [4] Prezentovaný výsledek v podstatě potvrzuje to, že čím je obec menší, tím méně stálých zaměstnanců obecního úřadu má, a tím méně je možné jich do řešení krizových situací zapojit. Personál tedy nutno hledat jinde. 1.1 Organizační uspořádání krizového štábu obce Jak již bylo uvedeno v předchozím, KŠ obce je pracovním orgánem starosty jak pro přípravu na krizové situace, tak i pro jejich řešení - viz obr. 3. Důvodem ke zřízení krizového štábu obce je podpora starosty obce při plnění úkolů svěřených mu v dané oblasti právním řádem [9]. Starosta obce: - zajišťuje připravenost obce na mimořádné události a na řešení krizových situací, - plní úkoly stanovené starostou obce s rozšířenou působností, - plní úkoly stanovené dalšími orgány krizového řízení, - plní úkoly a opatření uvedené v krizovém plánu obce s rozšířenou působností, - odpovídá za využívání informačních a komunikačních prostředků určených ministerstvem vnitra, - odpovídá za využívání pomůcek krizového řízení určených MV odst. 2 písm. a) zákona č. 24/2 Sb. 1

7 Píprava na krizové situace Obr. 3 Činnost krizového štábu obce K dalším požadavkům patří to, že krizový štáb je předurčen k řešení všech druhů krizových situací, a že po dobu jejich řešení má fungovat nepřetržitě, byť ne v plném obsazení. Tedy, že krizový štáb obce se bude k plenárnímu zasedání scházet jako celek, ale mezi těmito zasedáním bude jeho stálá funkce zabezpečena cestou stálé pracovní skupiny. S přihlédnutím k výsledkům Projektu [4] lze pro zřízení krizového štábu obce navrhnout jeho organizační strukturu následovně. Aktivity krizového štábu obce lze roztřídit podle jejich charakteru na činnosti řídící (výkonné), administrativní (podpůrné) a poradní. K jejich plnění lze vytvořit v rámci krizového štábu pracoviště (funkce): - operační pracoviště, - sekretariát krizového štábu, innost krizového štábu obce - expertní skupina. Vnitřní členění krizového štábu obce s jednotlivými funkcemi je zachyceno na obr. 4. Počet osob zařazených na jednotlivá pracoviště je dán místními možnostmi. Za nejmenší, ještě smysluplné obsazení, je možné považovat složení: - Předseda krizového štábu (starosta obce, místostarosta obce), - Asistent krizového řízení (operační pracoviště), - Zapisovatel krizového štábu (Sekretariát KŠ). Nutno připomenout, že s ohledem vysokou úroveň informatizace ve veřejné správě, je potřeba rovněž počítat s technickým personálem pro obsluhu pracoviště krizového štábu. Pedseda krizového štábu ešení krizových situací Operaní skupina Sekretariát KŠ Expertní skupina Asistent krizového ízení Zapisovatel krizového štábu Pracovišt krizového štábu Pedstavitelé Poradci Obr. 4 Vnitřní členění krizového štábu obce s funkčním obsazením Činnosti jednotlivých funkcionářů, resp. pracovních skupin, je možné charakterizovat následovně. Předseda krizového štábu Předseda krizového štábu řídí a organizuje činnost krizového štábu. Využívá přitom sekretariát krizového štábu. Předseda krizového štábu zejména: - rozhoduje o opatřeních k řešení nastalé situace, o obsahu informací pro veřejnost a způsobu jejich poskytování, - komunikuje s představiteli spolupracujících orgánů, krizových štábů a s médií, - zabezpečuje další úkoly nezbytné pro řešení nastalé situace. Operační pracoviště Operační pracoviště zajišťuje stálou podporu KŠ po stránce procesní, tj. hodnocení situace, přípravu návrhu rozhodnutí předsedy KŠ, zabezpečení jejich realizace a kontrolu plnění uložených opatření. Operační pracoviště zejména: - sleduje vývoj situace, analyzuje její změny a tyto textově a graficky dokumentuje, - vede přehledy o nasazených a disponibilních silách a prostředcích k řešení situace, - připravuje návrh reakce na změnu situace ve formě návrhu rozhodnutí předsedy KŠ, - zabezpečuje, po přijetí příslušného rozhodnutí, jeho realizaci, - vede protokol o postupu řešení mimořádné situace a situační mapu. Tyto úkoly pro předsedu krizového štábu plní asistent krizového řízení. Sekretariát krizového štábu Sekretariát podporuje administrativně, organizačně a mediálně předsedu krizového štábu, resp. krizový štáb jako celek. Sekretariát KŠ zejména: - zabezpečuje komunikaci KŠ s okolím, - vede základní přehled o obsahu komunikace krizového štábu (Deník doručených a odeslaných zpráv), - plní funkci podatelny, - připravuje zasedání KŠ a zabezpečuje jeho řádný průběh, - pořizuje zápisy ze zasedání krizového štábu, - vede přehled o vynakládání finančních prostředků. Sekretariát krizového štábu rovněž zabezpečuje zprovoznění a chod pracoviště krizového štábu. Do sekretariátu KŠ jsou zařazení zapisovatel, tiskový mluvčí, a další pracovníci, např. právník, kteří mohou být potřební při řešení nastalé krizové situace. Expertní skupina Toto pracoviště připravuje odborné podklady pro přípravu a realizaci rozhodnutí předsedy KŠ a zabezpečuje plnění přijatých opatření u svých mateřských organizací. Skupina je složená z představitelů složek bezpečnostního systému obce a zástupců dalších organizací, resp. samostatných expertů, v závislosti na druhu řešené mimořádné situace. 1.2 Využití krizového štábu obce Starosta obce může ke své podpoře využít krizový štáb obce jak při řešení krizové situace, tak i v rámci přípravy na krizové situace. Krizový štáb obce při přípravě na krizové situace Při přípravě na řešení mimořádných událostí a krizových situací vykonává KŠ obce přiměřeně činnosti bezpečnostní rady obce s rozšířenou působností [5]. Mohl by projednávat a posuzovat: - možné zdroje rizik v obci a jejím okolí a výsledky analýzy ohrožení, - krizová opatření, která se týkají obce a vyplývají pro ni z krizového plánu obce s rozšířenou působností, - havarijní opatření, která se týkají obce a vyplývají pro obec z vnějšího havarijního plánu, pokud se tato nachází v zóně havarijního plánování, - finanční zabezpečení připravenosti obce na mimořádné události nebo krizové situace a jejich řešení, - závěrečné zprávy o hodnocení krizových situací řešených obci, - stav připravenosti složek IZS dislokovaných v obci, - způsob seznámení právnických a fyzických osob: 2

8 s charakterem možného ohrožení v obci, s připravenými krizovými opatřeními, se způsobem jejich provedení. KŠ obce by mohl projednávat a posuzovat i další záležitosti a dokumenty související s připraveností obce na mimořádné události a krizové situace a jejich řešení [3]. 1.3 Krizový štáb obce při řešení krizových situací Při zdolávání následků mimořádných události, resp. řešení krizových situací, vykonává krizový štáb obce přiměřeně činnosti jako krizový štáb obce s rozšířenou působností [5]. Úkoly KŠ lze členit na činnosti spojené s přípravou a průběhem zasedání krizového štábu a činnosti představující stálou podporu krizového štábu - viz obr. 5. Obr. 5 Struktura činnosti krizového štábu Zasedání krizového štábu V závislosti na časovém průběhu řešení krizové situace rozlišujeme úvodní, průběžné a závěrečné zasedání krizového štábu. Jednotlivé druhy zasedání se od sebe liší zejména tím, co se v rámci nich projednává [1, 2]. Ze zasedání krizového štábu se pořizuje zápis a přikládá se k němu prezenční listina účastníků zasedání. V závislosti na místních podmínkách se může pořizovat též zvukový záznam, který se ukládá společně s projednávanými dokumenty. Činnost stálé pracovní skupiny krizového štábu Úkoly, které jsou nutné k zachování nepřetržité činnosti krizového štábu plnit, je možné rozčlenit následovně: - udržování spojení krizového štábu s okolím, - vedení dokumentace o činnosti krizového štábu, - příprava podkladů pro rozhodnutí předsedy krizového štábu, - distribuce přijatých opatření a kontrola jejich plnění, - ostatní aktivity. Dokumentaci o činnosti krizového štábu tvoří písemnosti zpracovávané po dobu aktivace krizového štábu při řešení krizové situace. O činnosti krizového štábu obce je vhodné vést následující dokumenty: - deník doručených a odeslaných zpráv, - protokol o postupu řešení situace, - situační mapu, innost stálé pracovní skupiny krizového štábu Dokumentování inností Komunikace Sledování situace Píprava rozhodnutí Vydání rozhodnutí Kontrola rozhodnutí Ostatní aktivity - zápisy ze zasedání krizového štábu. [1, 5] Mezi ostatní aktivity řadíme především zpracovávání různých zpráv a hlášení, které jsou zasílány nadřízeným orgánů, příprava a realizace mediální. 2 Asistent krizového řízení Obec nemá povinnost zřídit pracoviště krizového řízení, jak je tomu na vyšších stupních územní veřejné správy. Zpravidla proto nemá ani zaměstnance, který získal zvláštní odbornou způsobilost z oblasti krizového řízení a ochrany obyvatelstva. Připočteme-li k tomu ještě u menších obcí výše avízovanou personální nedostatečnost, je nutno pro řešení krizových situací hledat doplňkové personální zdroje. Ty může poskytnout místní sbor dobrovolných hasičů a navrhnout své odborně způsobilé členy např. na funkce asistentů krizového řízení. Před zařazením členů dobrovolných hasičů, ale i dalších osob, do funkcí, je žádoucí jejich speciální odborná příprava. Řešením může být využití výsledků již zmíněného Projektu. Pro funkci asistenta krizového řízení je nabízeno vzdělávání v odbornosti specialista ochrany obyvatelstva. Odborná příprava je přímo zaměřena na činnost v krizovém štábu obce. Samotný kurz je 16-ti hodinový a zahrnuje následující odborná témata: - úvod do ochrany obyvatelstva, - organizace a řízení bezpečnosti v obci, - ochrana zaměstnanců v podniku při mimořádných situacích, - bezpečnostní situace v obci, - připravenost obce na mimořádné události a krizové situace, - postavení obce v systému záchranných prací, - opatření ochrany obyvatelstva v obci, - obnova území postiženého mimořádnou událostí, - krizový štáb obce. Časový prostor vymezený pro odbornou přípravu je rozdělen přibližně v poměru 6 % teorie, 4 % praxe. V praktické části kurzu se jeho absolventi účastní cvičení krizového štábu obce. Vzděláváním specialistů ochrany obyvatelstva se zabývá Ústřední hasičská škola v Jánských koupelích. Závěr Krizový štáb obce je pracovním orgánem starosty obce pro přípravu na krizové situace a jejich řešení. Tvoří jej starosta obce a další členové krizového štábu. Za nejmenší, smysluplné obsazení krizového štábu obce, je možné považovat složení předseda krizového štábu, asistent krizového řízení a referent (zapisovatel) sekretariátu KŠ. Pro činnost krizového štábu obce je vhodné vést následující dokumenty - Deník doručených a odeslaných zpráv, Protokol o řešení mimořádné situace, Situační mapu a Zápisy ze zasedání krizového štábu. Pro zajištění odborné přípravy osob zařazovaných do funkcí v krizových štábech obcí je možné využít výsledků Projektu. Tento příspěvek je zpracován s podporou projektu CZ.1.7/3.2.7/3.5 Zabezpečení přípravy lektorů dalšího vzdělávání v oblasti ochrany obyvatelstva při mimořádných událostech v Moravskoslezském kraji. Použitá literatura [1] Adamec, V.: Metodický manuál pro přípravu specialistů ochrany obyvatelstva. 1. vyd. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, s. ISBN [2] Adamec, V.; Maléřová, L.: Krizový štáb obce, In: Sborník příspěvků mezinárodní konference Metody a postupy ke zkvalitnění výuky krizového řízení a přípravy obyvatelstva na řešení krizových situací, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta logistiky a krizového řízení, Uherské Hradiště září 213, str. 1-2, 4 stran, ISBN

9 [3] Nařízení vlády č. 462/2 Sb., k provedení 27 odst. 8 a 28 odst. 5 zákona č. 24/2 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon), ve znění pozdějších předpisů. [4] Pracovní dokumentace projektu Zabezpečení přípravy lektorů dalšího vzdělávání v oblasti ochrany obyvatelstva při mimořádných událostech v Moravskoslezském kraji. Identifikační kód CZ.1.7/3.2.7/3.5. [5] Ministerstvo vnitra ČR. Jednotná pravidla organizačního uspořádání krizového štábu kraje, krizového štábu obce s rozšířenou působností a krizového štábu obce. In Věstník vlády pro orgány krajů a orgány obcí, Ročník 9, částka 6, Směrnice Ministerstva vnitra č.j. MV /PO- OKR-211, ze dne 24. listopadu 211. [6] Zákon č. 128/2 Sb., o obcích (obecní zřízení), ve znění pozdějších předpisů. [7] Zákon č. 239/2 Sb., o integrovaném záchranném systému a změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. [8] Zákon č. 24/2 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon), ve znění pozdějších předpisů. 4

10 Vliv aplikace vodního proudu na tepelné podmínky ve FOK Zbiroh Effect in the Application of Fire Stream on the Thermal Conditions in the Flashover Container Zbiroh Ing. Dalibor Balner Ing. Jan Hora Ing. Eva Strakošová VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 7 3 Ostrava-Výškovice dalibor.balner.st@vsb.cz, Jan.Hora@hzspk.cz eva.strakosova@vsb.cz Abstrakt Při hašení v uzavřeném prostoru je činnost hasičů zaměřená na ochlazení vrstvy kouře a následně ochlazení horkých povrchů. Posoudit vliv aplikace vodního proudu v uzavřeném prostředí je složité. Jedním ze způsobů jak tuto problematiku exaktně zkoumat, je experimentální výzkum založený na sledování změn tepelných podmínek při aplikaci roztříštěného vodního proudu, resp. vodní mlhy ve vrstvě horkého kouře. Využití FOK umožňuje reprodukovatelně tyto podmínky simulovat v různých prostorech s odlišnou geometrií a dispozicí. Určující je optimální distribuce vodních kapek v takových prostorech, podmíněná správnou technikou použití vodního proudu. Cílem je odebrání energie z vrstvy kouře při minimálním ovlivnění výměny plynů. Výzkum byl založen zejména na sledování hustoty tepelného toku a teploty v prostoru. Klíčová slova Požár ve vnitřním prostoru, sdílení tepla, radiace, dynamika požáru, hustota tepelného toku, hašení vodní mlhou. Abstract Firefighters activity in case of confined space fighting is focused on cooling the smoke layer and subsequently cooling down hot surfaces. Assess the effect of fire stream in a confined space is difficult. One way to examine this issue scientifically is an experimental research based on tracking changes in the thermal conditions in the application of diffuse jet or water mist in a layer of hot smoke. Use of flashover container allows reproducibly simulate these conditions in different areas with different geometry and layout. Determining is the optimal distribution of water droplets in such areas, conditionally correct technique using the fire stream. The aim is to remove energy from the smoke layer with minimal influence of gas exchange. The research was based mainly on monitoring the heat flux and temperature in the space. Key words Fire in Confined Space, Heat Transfer, Radiation, Fire Dynamics, Heat Flux, Water Mist Firefighting. Úvod Měření poklesu hustoty tepelného toku a teploty přes různě definovaný vodní proud v podmínkách zařízení simulující reálné podmínky požáru ve Zbirohu (dále jen FOK ) proběhlo Na experimentu se podílely následující subjekty: FBI VŠB - TU Ostrava, HZS Plzeňského a Středočeského kraje, ZÚ HZS ČR. Zařízení ve Zbirohu bylo zvoleno z několika důvodů. Významnou roli hrál výkon zařízení a míra podobnosti podmínek, které panují ve FOK při spalování kapalného propanu, s podmínkami při skutečném požáru ve vnitřním prostoru. Dalším důvodem je velikost výcvikového prostoru č. 1 ve FOK, která při zkoumání hustoty tepelného toku má velký význam, protože ve velkém prostoru se inertizační účinek vznikající vodní páry neprojeví bezprostředně, ale se zpožděním a měřené hodnoty ovlivňuje proto jen v omezené míře. V neposlední řadě lze ve FOK ovlivnit proudění plynů. Před provedením experimentu proběhla diskuze, která blíže specifikovala cíle výzkumu. Při zkoumání dynamiky požáru ve vnitřním prostoru lze považovat za obecně přijímaný fakt, že optimálního hasebního účinku při hašení požáru ve vnitřním prostoru lze dosáhnout, pokud v polydisperzní směsi převládá velikostní frakce vodních kapek v kritickém intervalu,3 -,5 mm a je-li voda v této formě dopravena do větší části prostoru. Celkové množství vody závisí na řadě faktorů, mimo jiné na velikosti, dispozici a geometrii prostoru a směru a intenzitě proudění. Výše uvedené má vztah k požáru ve vnitřním prostoru v celé jeho extenzi, tj. týká se celého dynamického komplexu vzájemných vztahů mezi hořením, okolním prostředím a hasivem. V tomto ohledu byla provedena v druhé polovině 2. století řada experimentů. Na základě zpracované rešerše k problému bylo zřejmé, že je třeba se zaměřit na nějakou specifickou oblast, aby zkouška ve Zbirohu nebyla pouhým opakováním předchozích měření. Proto bylo cílem zkoušek ověřit vliv míry otevření proudnice při nastaveném průtoku a tlaku na odstínění tepelného toku. Výše uvedené parametry jsou určující pro velikost, kinetiku a trajektorii vodní kapky vznikající na proudnici. V konečném důsledku tak bylo záměrem popsat vliv zmíněných veličin na změnu podmínek sdílení tepla radiací ve FOK a porovnat je s podmínkami, v situaci, kdy voda není do prostoru dodávána. Popis měření Experiment byl rozdělen na následující etapy: 1. ověření techniky a technologie měření a nastavení parametrů v zařízení, 2. změření parametrů proudnice ve "studeném" režimu pro průtok 1 a 25 l.min -1 pro tlaky v hodnotách,4,,45,,55,,65 a,75 MPa, 3. provedení referenčního měření hustot tepelného toku teplot v zařízení bez dodávky vody, 4. provedení měření hustot tepelného toku a teplot v zařízení pro definovanou míru vodního kužele, pro průtok 1 a 25 l.min -1 a pro tlaky v hodnotách,4,,45,,55,,65 a,75 MPa, Samotné provedení experimentu bylo provedeno následujícím způsobem. Od stroje CAS 32 - T 815 bylo vytvořeno dopravní vedení s rozdělovačem doplněné o průtokoměr a tlakoměr v následujícím pořadí ve směru od CAS: 2 x B, rozdělovač, C (2 m), průtokoměr (PR), C (2 m), tlakoměr (TL), C (1 m), proudnice. Dané vedení je zobrazeno na následujícím obr. 1: Obr. 1 Schéma zapojení dopravního vedení s rozdělovačem Proudnice byla umístěna na přenosnou lafetu kvůli zajištění konstantní pozice. Lafeta s proudnicí byla umístěna do FOK před stojan s radiometry ve výšce mezi horním a spodním radiometrem. 5

11 Před a za proudnicí byl také umístěn řetěz s termočlánky v různých výškách, pro zajištění měření teplot v kontejneru viz obr. 2 a 3. Ovládání proudnice bylo zajišťováno pomocí instruktorů FOK, jelikož vytvoření vodního pulsu pomocí kulového ventilu, umístěného před 1 m hadicí C připojenou na lafetu, je velmi nepřesné kvůli změnám tlaku v hadici. Obr. 2 Umístění měřicích zařízení 1 - Řetěz s termočlánky - zadní, 2 - Řetěz s termočlánky - přední, 3 - Radiometr - horní, 4 - Radiometr - spodní, 5 - Proudnice umístěná na lafetě Samotné měření se tedy skládalo z měření hustoty tepelného toku na horním a spodním radiometru a teplot na 2 termočláncích umístěných na předním a zadním řetězu (ve vztahu k proudnici) v definovaných výškách. Radiometry byly umístěny v hliníkové trubce o vnějším průměru 6 mm s hloubkou zaústění 9 mm, kvůli minimalizaci emise z horní vrstvy plamenů. Trubky byly hliníkové kvůli nízké emisivitě daného materiálu. Na ústí hliníkových trubek byly vytvořeny speciální ofukovací trysky, aby se zabránilo pronikání vody na radiometry. Tyto trysky však přestaly v průběhu experimentu plnit funkci, protože spotřeba vzduchu byla větší než zásoba tlakových lahví, použitých jako zdroj vzduchu pro vzduchovou clonu. Obr. 3 Dispozice měřicích zařízení T přední - (S8 - S1) - 223, 28, 188, 168, 148, 128, 18, 78 [mm]; T zadní - (S12 - S1) - 223, 28, 188, 168, 148, 128, 18, 88, 78, 68, 48, 28 [mm]; R 1,2-7, 14 [mm] Prvním problémem při navrhování experimentu bylo nalézt způsob, jak využít plamen vznikající ventilací řízeným spalováním kapalného propanu jako zdroj sálání. Při každém hoření jsou přítomny tři základní principy sdílení tepla - kondukce, konvekce a radiace. Zmiňované mechanismy přispívají svým dílem při každém hoření a požáru ve všech jeho fázích a ve všech místech současně. Bylo zřejmé, že není možné vytvořit v zařízení takové podmínky, aby tepelná radiace byla přítomna jako jediná forma přestupu tepla. Pravděpodobnou se zdála varianta takového uspořádání, kdy bude formou převládající. Pomocí dvou, později tří přetlakových ventilátorů byly změněny tlakové poměry v zařízení - uvnitř kontejneru byl vytvořen přetlak. Přiváděcími otvory byly vrata kontejneru - odváděcími otvory byly zvoleny komíny a dveře do sousedního kontejneru. Díky vyvolanému proudění bylo možné směrovat proudění plynů a vytvořit tak de facto horký "fluidní objekt" vykazující stabilitu dostatečnou pro to, aby jej bylo možno použít jako akceptovatelný energetický zdroj pro experiment. Při realizaci se ukázalo, že výše uvedený předpoklad platí s jistými omezeními v případě, že do systému není přiváděna voda. Působením přetlakové ventilace a vhodným využitím vertikálně i horizontálně umístěných otvorů došlo k předpokládanému odklonění proudění požadovaným směrem. Samostatnou fází měření bylo testování parametrů používané proudnice Quadrafog 5. Byla sledována účinná délka dostřiku a výstřikový úhel při definovaném tlaku (,75,,65,,55,,45,,4 MPa), průtoku (1 a 25 l.min -1 ) a změně úhlu výstřiku. Stejné změny nastavení proudnice byly následně použity při samotné zkoušce. V grafu na obr. 5 jsou uvedeny maximální a průměrné hodnoty hustoty tepelného toku dopadající na radiometry v jednotlivých výškách bez aplikace vodního proudu - při kalibraci zařízení. Jak je patrné, tak změna hustoty tepelného toku je asi 35 % mezi horním a dolním radiometrem jak při průměrných hodnotách, tak při hodnotách maximálních. Lze tedy konstatovat, že při snížení výšky o 7 cm poklesla hustota tepelného toku při daném měření bez aplikace vody přibližně o 35 %. Hodnoty byly získány výběrem lokálních extrémů křivky hustoty tepelného toku bez aplikace vodního proudu. V průběhu referenčního měření hustoty tepelného toku bez dodávky vody do zařízení bylo provedeno šest sérií po deseti zapáleních. Vývoj hodnot hustoty tepelného toku pro spodní a horní radiometr uvádí grafy 1 a 2. Emise ohřátých ohraničujících konstrukcí byla velmi dobře patrná v době mezi dvěma zapáleními, tj. hodnoty lokálního minima na křivce popisující hodnoty hustoty tepelného toku vykazují zřetelnou růstovou tendenci v intervalu 7 kw.m -2 pro horní radiometr a 6 kw.m -2 pro spodní radiometr pro jednu sérii, resp. o přibližně 5 kw.m -2 v průběhu celého referenčního měření pro obě dvě pozice radiometrů. Tento příspěvek vlastní emise sálání ohraničujících konstrukcí ovlivňuje i hodnoty lokálního maxima, které vykazují růstovou tendenci v intervalu 5 kw.m -2 pro horní radiometr a 6,5 kw.m -2 pro spodní radiometr pro jednu sérii, resp. o přibližně 5 kw.m -2 v průběhu celého referenčního měření pro obě dvě pozice radiometrů. Je možné tedy učinit závěr, že spolupůsobení tepelné emise ohraničujících konstrukcí se významně podílí na celkové tepelné bilanci a nelze jej zanedbat. Konečná fáze měla za cíl popsat změnu podmínek v zařízení v případě, že je do systému dopravena voda. Parametry dodávky vody se průběžně měnily stanoveným způsobem podle následujícího klíče: zařízení pracovalo na stupeň 1, tj. při otevření servo ventilu na 3 %, doba zapnutí hořáků byla 3 s, přičemž v druhé sekundě měla být aplikována voda; 5 pulsů v délce 2 s později 5 s při průtoku 1 l.min -1 a 5 pulsů v délce při průtoku 25 l.min -1 ; po deseti pulsech následovala změna velikosti vodního kužele a dostřiku proudnice pootočením hubice o 1/5 v intervalu - 9 ; měření byla prováděna postupně pro tlaky,75 MPa,,65 MPa,,55 MPa,,45 MPa a,4 MPa viz obr. 4. Obr. 4 Definování měření Průběh hodnot tepelného toku pro jednotlivé tlaky a průtoky uvádí grafy 3 až 14. Přerušovanou čarou jsou vyneseny hodnoty referenčního měření. V grafech 2, č. 4 a 5, 7 a 8, 1 a 11 a 13 a 14 jsou zaznamenány minimální a maximální hodnoty pro jednotlivé radiometry při různých tlacích a průtocích a jsou zde uvedeny 6

12 i referenční hodnoty. Naplánováno bylo tak celkem 25 měřených pokusů. Ve skutečnosti v důsledku intenzivního tepelného působení na obsluhu proudnice bylo třeba navýšit počet hasičů obsluhujících proudnici, což vedlo k výpadkům a prostojům. S výjimkou informačního šumu při sérii pro tlak,65 MPa, kdy voda nebyla dodávána podle dohodnutého klíče, však neměly zmíněné nedostatky takový vliv, aby zatížily měření neakceptovatelnou chybou. Problémem představovala pomalá odezva průtokoměru. Průtokoměr na změny průtoku v řádu sekund nereagoval, a proto lze celkové množství vody dodávané do prostoru stanovit pouze orientačně. V tomto smyslu lze použít následující výpočet. Pro ekvivalentní průměr proudnice a stanovení koeficientu průtoku platí: Diskuze Ze závislosti hustoty tepelného toku na čase zkoušky byly pro daný tlak vybrány lokální extrémy funkce neboli maximální hodnoty hustoty tepelného toku, kterých bylo dosaženo při aplikaci vody do prostoru za daného tlaku. Z těchto maximálních hodnot pro daný tlak byly následně vytvořeny průměrné hodnoty. V následující tab. 2 jsou uvedeny průměrné hodnoty hustoty tepelného toku dopadající na horní/spodní radiometr při aplikaci proudu za daného tlaku na proudnici: d1 q1 1 q2 25 7,9 mm ; ,1.1. P 2, ,1.1.,6.1 P 2,1.1.,6.1 12, 4 mm q c. 2 2 p1. d 4q. c d 2p v q teor 1teor c kde d ekvivalentní průměr[mm], q jmenovitý průtok [m 3.s -1 ] nebo [l.min -1 ], c koeficient průtoku [-], v rychlost proudění [m.s -1 ], d průměr proudnice [m], p tlak na proudnici [Pa]. 6 Přibližné množství vody dodávané do prostoru udává tab.1: Tab. 1 Přibližné množství vody dodávané do prostoru v závislosti na tlaku Jmenovitý průtok [l.min -1 ] Tlak [MPa],4,45,55,65 MPa l.s -1 1,34 1,46 1,58 1,71 l.min l.min -1 3,52 3,73 4,13 4,48 l.s -1 Voda je do prostoru dodávána ve formě polydisperzní směsi, kdy velikostní frakce vodní kapky v určitém intervalu převládají. Vodní kužel nemá homogenní strukturu, ale průtok v jeho částech se mění v závislosti na konstrukci proudnice. Používaná proudnice tvořila vodní kužel s nejvyšší intenzitou dodávky vody v jeho středu. Pro stanovení distribuční funkce pro velikost kapky lze použít Rossin - Rammlerovo rozdělení. Mechanismus chování oblaku vodních kapek v teplotním poli je natolik složitý, že na platformě tohoto článku jej nelze popsat. Jedná se o komplex dynamických vztahů, kdy kapky jsou v interakci s prostředím i se sebou navzájem. Roli hraje množství faktorů, mimo jiné převládající velikost vodní kapky v oblaku, celkové množství vody, proudění a teplota prostředí, výkon energetického zdroje atd. Základní hrubou představu o chování výrazně nehomogenního systému si lze vytvořit aplikací kriteriálních rovnic popisujících možné a pravděpodobné procesy v souvislosti s nestacionárním transportem hmoty a energie. d 2 p 2., ,63 35 l.min d1.7,9.1 v. 35., , m.s d 13 l.min ; q2teor v. 35.,42 m.s 254 l.min ,98; c, Tab. 2 Horní a spodní radiometr 7,5 bar 6,5 bar 5,5 bar 4,5 bar 4 bar Průměr [kw.m -2 ] 13,39 16,18 16,21 17,8 16,59 16,3 [kw.m -2 ] 7,75 7,75 8,3 9,46 9,19 8,44 Při srovnání dat je patrné, že pokles hustoty tepelného toku je asi 47,4 % mezi horním a dolním radiometrem (7 cm výškově) při aplikaci vody a cca 35 % bez aplikace vody. Pokud se podíváme na průměrné hodnoty v grafu na obrázku 5 (Hustota tepelného toku bez aplikace vody) a srovnáme je s hodnotami z tab. 2, je možné stanovit pokles hustoty tepelného toku při aplikaci vody, jak pro spodní/horní radiometr tak celkově. Lze tedy konstatovat, že pokles hustoty tepelného toku při aplikaci vody do prostoru mezi zdroj sálání a radiometry činí u horního radiometru zhruba 46,1 % a 56,3 % u radiometru dolního. Obecně lze tedy říci, že pokles hustoty tepelného toku přes aplikovanou vodu je při tomto měření přibližně 51 %. V grafu na obr. 5 jsou také uvedeny maximální a průměrné hodnoty teploty naměřené na termočláncích umístěných nejblíže radiometrům, tzn. ve výšce 78 a 148 cm, bez aplikace vodního proudu - při kalibraci zařízení. Teplota [ C] 6, 55, 5, 45, 4, 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5,, Teploty ve výšce radiometr T - horní (prmr) T - horní (max) T - dolní (prmr) T - dolní (max) Obr. 5a Teploty a hustoty tepelného toku bez aplikace vody 7

13 POŽÁRNÍ OCHRANA 214 Hustota tepelného toku [kw.m 2 ] Hustota tepelného toku dopadající na radiometry Obr. 5b Teploty a hustoty tepelného toku bez aplikace vody Z grafu vyplývá, že změna průměrné teploty činí asi 67 % a maximální teploty zhruba 59 % mezi termočlánky umístěnými přibližně v místě radiometrů (148 a 78 cm). Hodnoty byly získány výběrem lokálních extrémů křivek teploty bez aplikace vodního proudu. Stejným způsobem byla selektována data při aplikaci vody. Ze závislosti teploty na čase zkoušky byly pro daný tlak vybrány lokální extrémy funkce neboli maximální hodnoty teplot, kterých bylo dosaženo při aplikaci vody do prostoru za daného tlaku. Z těchto maximálních hodnot pro daný tlak byly následně vytvořeny průměrné hodnoty. V následující tabulce jsou uvedeny průměrné hodnoty naměřených teplot při aplikaci proudu za daného tlaku na proudnici: Tab. 3 Horní a dolní termočlánek R - horní (prmr) R - horní (max) R - dolní (prmr) R - dolní (max) 7,5 bar 6,5 bar 5,5 bar 4,5 bar 4 bar Průměr [ C] [ C] ,2 Jak je vidět z hodnot, změna mezi horním a spodním termočlánkem je procentuálně přibližně stejná při aplikaci vody i bez ní, tedy asi 66 % (bez vody 67 %) u průměrných hodnot. Pokud srovnáme hodnoty bez aplikace vody (obr. 5) s hodnotami v Tabulce 3 (kdy byla voda aplikována), můžeme stanovit pokles teploty pro horní/dolní termočlánek a také celkově. Je tedy možné říci, že při tomto měření poklesla teplota na horním termočlánku z hodnoty 456 ºC na 286 ºC, neboli se snížila o cca 37 %. U spodního termočlánku se teplota snížila z hodnoty 152 ºC na 98 ºC, což je pokles o téměř 36 %. Obecně lze tedy konstatovat, že pokles teploty přes aplikovanou vodu je při tomto měření přibližně 36 %. Při porovnání procentuálního vyjádření hodnot hustoty tepelného toku a teploty po aplikaci vody lze konstatovat, že k většímu poklesu dochází u hustoty tepelného toku než u teplot. Voda byla do prostředí dodávána při různých tlacích a průtocích, což mělo vliv na celkové množství vody dopravené do systému, ale také na velikost kapky. Při průtoku 1 l.min -1 je dobře patrný pokles účinnosti dodávky vody do prostředí s klesajícím tlakem na proudnici. Spolupůsobí zde menší objem dodávaného hasiva a velký rozměr kapek. S ohledem na omezené množství vody se v zanedbatelné míře projevuje inertizace prostředí vodní párou, která byl výrazná u větších průtoku q = 25 l.min -1. V souvislosti se zužováním kužele a prodlužováním účinného dostřiku se projevil fakt, že voda se dostala do vlastní zóny plamene, což vedlo podle všeho ke snížení teploty plamene a tím i emise sálavé složky tepla. Lze se proto domnívat, že i když se hodnota hustoty tepelného toku se zužujícím se kuželem zvyšovala, jsou získané hodnoty nižší v důsledku odebraného konvektivního tepla vzestupnému proudu horkých plynů. V grafech, reprezentujících maximální a minimální hodnoty zaznamenané radiometry pro měření s dodávkou vody, se často objevuje po prvotním poklesu z maximální hodnoty další nárůst, aby pak křivka pokračovala v poklesu - v oboru hodnot v intervalu Hustotatepelnéhotoku (kw.m 2 ) Hustota tepelného toku (kw.m 2 ) Hustotatepelnéhotoku(kW.m 2 ) jednoho pulsu se vlastně objevují dvě lokální maxima a dvě minima. Trend je v tomto případě opačný než u dalších sledovaných hodnot a s klesajícím tlakem na proudnici rovněž vykazuje klesající tendenci. Při bližším zkoumání toto druhé lokální minimum odpovídá přibližně okamžiku po ukončení dodávky vody. Příčinou by nemělo být sálání z plamene hořáku, protože z bezpečnostních důvodů byly hořáky při měření pro tlaky,4 -,65 MPa odstavovány 3 s před ukončením dodávky vody. Možným vysvětlením je okamžité spolupůsobení nárůstu transmisivity prostředí v důsledku odvedení vodní páry, selektivní emise tepelné radiace plynných reziduí ve vzestupném proudu horkých plynů a vlastní emise tepelného záření ohraničujících konstrukcí. Řešením by mohla být selektivní detekce vlastních frekvencí vyzařování plynů, jejichž přítomnost přichází v této fázi experimentu v úvahu. Při průtoku 25 l.min -1 bylo patrné, že odváděcí otvory nejsou dostatečné pro odvod plynů při nárůstu tlaku v zařízení vyvolaného příspěvkem vzniklé vodní páry. Z toho důvodu měření ovlivnil na jedné straně inertizační účinek páry, který snižoval intenzitu energetického zdroje, a na straně druhé skoková změna tlaku při expanzi páry vzniklé fázovou přeměnou dodávané vody, která způsobila posunutí hranice plamene směrem k radiometrům. S větší intenzitou, než při průtoku 1 l.min -1 docházelo při zužování kužele a prodlužováním účinného dostřiku k ochlazování teploty plamene a tím i snížení emise sálavé složky tepla. Při nízkých tlacích na proudnici vznikaly velké kapky, které se v průběhu svého letu neodpařily a dopadaly na žhavé ohraničující konstrukce. Tak vznikala další pára, jejíž přítomnost vedla k dalšímu snížení výkonu energetického zdroje, snížení prostupnosti prostředí pro tepelné záření a byla příčinou i snížení sálání ohraničujících konstrukcí. V průběhu teplot změřených na termočláncích S8 - S1 je patrný místy extrémní nárůst teplot, po většinu času však teplotní křivky ukazují nízké hodnoty. Vysvětlením je možný kontakt vody s termočlánky při prodloužení účinného dostřiku proudnice a jejich průběžné ochlazování. Hustotatepelnéhotoku,radiometr1a2 Hustotateplenéhotoku,radiometr1a21l.min 1,,75,,65,,55MPa referennímení as(s) horníradiometrref spodníradiometrref Lineární(horníradiometrref) Lineární(spodníradiometrref) Graf 1 Průběh hodnot hustoty tepelného toku pro radiometr 1 a 2 - referenční měření Maximálníaminimálníhodnotyhustotytepelnéhotoku referennímení as(s) Graf 2 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 1 a 2 - referenční měření Hustota tepleného toku, radiometr 1 a 2-1 l.min -1,,75,,65,,55 MPa as (s) Graf 3 Průběh hodnot hustoty tepelného toku pro radiometr 1 a 2 při průtoku na proudnici 1 l.min -1 a tlaku,75 -,55 MPa horníradimetrmin spodníradiometrmin spodníradiometrmax horníradiometrmax Lineární(horníradimetrmin) Lineární(spodníradiometrmin) Lineární(spodníradiometrmax) Lineární(horníradiometrmax) horní radiometr ref spodní radiometr ref horní radimetr 1 spodní radiometr 1 Lineární (horní radiometr ref) Lineární (spodní radiometr ref) Lineární (horní radimetr 1) Lineární (spodní radiometr 1) 8

14 POŽÁRNÍ OCHRANA 214 Hustota tepleného toku, radiometr 1 a 2 Ͳ 25 l.minͳ1,,75,,65,,55 MPa horní radiometr max horní radiometr stred horni radiometr min horní radimetr min horní radiometr max Lineární (horní radimetr min) Lineární (horní radiometr max 17555) Lineární (horní radiometr stred 17555) as (s) Hustota tepelného toku (kw.m2) Hustota tepelného toku (kw.m2) Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 2-1 l.min-1,,75,,65,,55 MPa horní radiometr ref spodní radiometr ref horní radimetr 25 spodní radiometr 25 Lineární (horní radiometr ref) Lineární (spodní radiometr ref) Lineární (horní radimetr 25) as (s) Graf 9 Průběh hodnot hustoty tepelného toku pro radiometr 1 a 2 při průtoku na proudnici 25 l.min-1 a tlaku,75 -,55 MPa Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 1-1 l.min-1,,75,,65,,55 MPa Lineární (spodní radiometr 25) Graf 4 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 2 - při průtoku na proudnici 1 l.min-1 a tlaku,75 -,55 MPa horní radiometr max Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 2 Ͳ 25 l.minͳ1,,75,,65,,55 MPa horní radiometr stred horni radiometr min spodní radiometr max Lineární (spodní radimetr min) 1 1 Lineární (horní radiometr max 17555) 5 5 Lineární (horní radiometr stred 17555) Lineární (horni radiometr min 1454) as (s) Lineární (spodní radiometr max) Graf 5 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 1 - při průtoku na proudnici 1 l.min-1 a tlaku,75 -,55 MPa Hustota tepleného toku, radiometr 1 a 2 Ͳ Hustota tepelného toku (kw.m2) Hustota tepelného toku (kw.m2) spodní radimetr min horní radimetr min horní radiometr max horní radiometr stred25755 horníradiometr min horní radiometr max Lineární (horní radimetr min) Lineární (horní radiometr max ) Lineární (horní radiometr stred25755) Lineární (horníradiometr min ) Lineární (horní radiometr max) 1 l.minͳ1,,45,,4 MPa Lineární (horní radiometr ref) 1 1 Lineární (spodní radiometr ref) 5 5 Lineární (horní radimetr 1) horní radiometr ref Graf 1 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 2 - při průtoku na proudnici 25 l.min-1 a tlaku,75 -,55 MPa spodní radiometr ref horní radimetr 1 spodní radiometr 1 Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 2 Ͳ 25 l.minͳ1,,75,,65,,55 MPa Lineární (spodní radiometr 1) as (s) Graf 6 Průběh hodnot hustoty tepelného toku pro radiometr 1 a 2 při průtoku na proudnici 1 l.min-1 a tlaku,45 -,4 MPa Hustota tepelného toku (kw.m2) Hustota tepelného toku (kw.m2) as (s) spodní radiometr max Lineární (spodní radimetr min) 1 1 Lineární (spodní radiometr max ) 5 5 Lineární (spodní radiometr stred257555) spodní radimetr min spodní radiometr max spodní radiometr stred spodní radiometr min Lineární (spodní radiometr min ) Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 2 Ͳ 1 l.minͳ1,,45,,4 MPa 4 Lineární (spodní radiometr max) as (s) Graf 11 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 1 - při průtoku na proudnici 25 l.min-1 a tlaku,75 -,55 MPa horní radiometr max 1454 horní radiometr stred 1454 horni radiometr min 1454 horní radiometr max Lineární (horní radimetr min) Hustota tepleného toku, radiometr 1 a 2 Ͳ 25 l.minͳ1,,45 Ͳ,4 MPa Lineární (horní radiometr max 1454) Lineární (horní radiometr max) as (s) Graf 7 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 2 - při průtoku na proudnici 1 l.min-1 a tlaku,45 -,4 MPa Hustota tepelného toku (kw.m2) Lineární (horni radiometr min 1454) Lineární (horní radiometr ref) 1 1 Lineární (spodní radiometr ref) 5 5 Lineární (horní radimetr 25) Lineární (spodní radiometr 25) Lineární (horní radiometr stred 1454) horní radiometr ref spodní radiometr max Lineární (spodní radimetr min) 1 1 spodní radimetr min spodní radiometr max 1454 spodní radiometr stred 1454 Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 2 Ͳ 25 l.minͳ1,,45,,4mpa spodníradiometr min 1454 Lineární (spodní radiometr max 1454) Lineární (spodní radiometr stred 1454) 5 5 Lineární (spodníradiometr min 1454) Lineární (spodní radiometr max) as (s) Graf 8 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 1 - při průtoku na proudnici 1 l.min-1 a tlaku,45 -,4 MPa spodní radiometr 25 Graf 12 Průběh hodnot hustoty tepelného toku pro radiometr 1 a 2 při průtoku na proudnici 25 l.min-1 a tlaku,45 -,4 MPa Hustota tepelného toku (kw.m2) Hustota tepelného toku (kw.m2) 4 horní radimetr 25 as (s) Maximální a minimální hodnoty hustoty tepelného toku, radiometr 1 Ͳ 1 l.minͳ1,,45,,4 MPa 4 spodní radiometr ref Hustota tepelného toku (kw.m2) horní radimetr min horní radiometr max Lineární (horní radimetr min) 1 1 Lineární (horní radiometr max 25454) 5 5 horní radimetr min horní radiometr max horní radiometr stred25454 horníradiometr min Lineární (horní radiometr stred25454) Lineární (horníradiometr min 25454) Lineární (horní radiometr max) as (s) Graf 13 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 2 - při průtoku na proudnici 25 l.min-1 a tlaku,45 -,4 MPa 9

15 POŽÁRNÍ OCHRANA 214 Hustotatepelnéhotoku(kW.m 2 ) Teplota( C) Maximálníaminimálníhodnotyhustotytepelnéhotoku,radiometr1 25l.min 1,,45,,4MPa as(s) Graf 14 Lokální maxima a minima změřených hodnot tepelného toku pro radiometr 1 - při průtoku na proudnici 25 l.min -1 a tlaku,45 -,4 MPa Teploty,termolánkyS12,S7aS4,referennímení as(s) Graf 15 Průběh teplot na termočláncích S12, S7 a S4 při referenčním měření Graf 16 Průběh teplot na termočláncích S12 při referenčním měření při průtoku 1 l.min -1 a 25 l.min -1 pro tlaky,75 MPa,,65 MPa a,55 MPa Graf 17 Průběh teplot na termočláncích S12 při referenčním měření při průtoku 1 l.min -1 a 25 l.min -1 pro tlaky,45 MPa a,4 MPa Graf 18 Průběh teplot na termočláncích S7 při referenčním měření při průtoku 1 l.min -1 a 25 l.min -1 pro tlaky,75 MPa,,65 MPa a,55 MPa Teplota( C) Teplota( C) Teplota( C) as(s) as(s) Graf 19 Průběh teplot na termočláncích S7 při referenčním měření při průtoku 1 l.min -1 a 25 l.min -1 pro tlaky,45 MPa a,4 MPa Teploty,termolánekS121l.min 1 a25l.min 1,,45,MPa,,4MPa as(s) 1 5 Teploty,termolánekS71l.min 1 a25l.min 1,,75MPa,,65MPa,,55Mpa Teploty,termolánekS71l.min 1 a25l.min 1,,45,MPa,,4MPa spodníradimetrmin spodníradiometrmax25454 spodníradiometrstred25454 spodníradiometrmin spodníradiometrmax Lineární(spodníradimetrmin) Lineární(spodníradiometrmax25454) Lineární(spodníradiometrstred25454) Lineární(spodníradiometrmin257555) Lineární(spodníradiometrmax) referenníteplotys12 referennímenís7 referennímenís4 Lineární(referenníteplotyS12) Lineární(referennímeníS7) Lineární(referennímeníS4) referenníteplotys12 referennímenís referennímenís referenníteplotys7 referennímenís referennímenís referenníteplotys7 referennímenís71454 referennímenís Teplota( C) Teplota( C) Teploty,termolánekS41l.min 1 a25l.min 1,,75,MPa,,65MPa,,55MPa as(s) Graf 2 Průběh teplot na termočláncích S4 při referenčním měření při průtoku 1 l.min -1 a 25 l.min -1 pro tlaky,75 MPa,,65 MPa a,55 MPa Graf 21 Průběh teplot na termočláncích S4 při referenčním měření při průtoku 1 l.min -1 a 25 l.min -1 pro tlaky,45 MPa a,4 MPa Závěr Problematika velkorozměrových zkoušek, tedy experimentů, které probíhají v měřítku odpovídajícímu reálným podmínkám, je poměrně složitá. Jedním z mnoha důvodů je jejich komplikovaná příprava a realizace. Testování v podmínkách celkové extenze komplexních procesů bez možnosti tematické redukce nebo metodické abstrakce není možné bez induktivního přístupu, kdy jsou pojmenovány dílčí problémy, které se nejprve vyřeší v laboratoři nebo pomocí modelu. Současně však velkorozměrové zkoušky představují ve vztahu k laboratornímu zkoumání izolovaných aspektů problému nebo k matematickým modelům významný verifikační a validační mechanismus, protože experimenty v reálném měřítku významným způsobem korigují představu o předmětu našeho zkoumání. Popisovaný experiment ve Zbirohu je jedním z mnoha, které v zařízení simulující reálné podmínky požáru proběhly s cílem studovat některý z fenoménů dynamiky požáru nebo požární taktiky. Jakkoliv je problematika interakce hasiva a prostředí v podmínkách požáru ve vnitřním prostoru široce zkoumána, jsou některé její oblasti probádány relativně málo, protože předmětem zájmu je značně složitý dynamický systém a stav jednotlivých základních prvků tohoto systému se po celou dobu procesu nestacionárně mění v čase i místě. V prostoru odpovídajícímu svým charakterem podmínkám běžného užívání, je kvantifikace výše uvedené soustavy pomocí měření instrumentálně náročná a úspěšnost měření závisí v některých ohledech na faktorech, které lze z pohledu lidského činitele ovlivnit jen málo. Podmínkou úspěšného měření je zvládnutá rešerše uvedeného problému při současném stavu poznání a chápání základních zákonitostí, protože jinak jsou realizovány experimenty, které jsou technickou a technologickou obdobou zkoušek, které proběhly dříve. V horším případě jsou získané výsledky interpretovány chybně nebo mimo kontext, což ve svých důsledcích představuje přímé ohrožení osob. Lze konstatovat, že výše popsaný velkorozměrový experiment byl ve výsledku přínosem. Do značné míry se potvrdila řada původních předpokladů. Byla také navržena technika a technologie měření a po realizaci identifikována jejich slabá místa. Významným přínosem experimentu je množství dat umožňujících kvantitativní analýzu některých oblastí zkoumaného problému. I přes obtíže spojené s provedením těchto zkoušek opakovaně za stejných podmínek, je pro teorii a praxi nutné ve výzkumu pokračovat, protože při určení shodných nebo obdobných kritérií, lze i s vědomými chybami provádět verifikaci a validaci získaných výsledků s přímým dopadem pro praxi v řadě oblastí. Za všechny lze jmenovat zásahovou činnost jednotek PO, navrhování požárně 1 5 Teploty,termolánekS41l.min 1 a25l.min 1,,45,MPa,,4MPa as(s) 1 5 referenníteplotys4 referennímenís referennímenís referenníteplotys4 referennímenís41454 referennímenís

16 bezpečnostních řešení, navrhování konstrukce ochranných prostředků a věcných prostředků požární ochrany a požární techniky a ověření funkčnosti realizovaných návrhů apod. V rámci EU se jedná o původní a sofistikovaný přístup, který spojuje teorii s praxí. Použitá literatura [1] Bengtsson, L.G.: Enclosure fi res. First published. Sweden: Karlstad, Sweden, Räddnings Verket Swedish Rescue Services Agency, s. ISBN , U3-647/5. [2] Bitala, P.: Některé aspekty detekce požáru z pohledu integrace požárně-bezpečnostních zařízení, disertační práce, Ostrava, VŠB - Technická Universita Ostrava, s. [3] Drysdale, D.: An Introduction to Fire Dynamics, New York, USA: John Wiley & Sons, LTD, s. ISBN [4] Layman, L.: Fundamentals of Firefi ghting Tactics, 194, New York, USA, Magruder publishing company. [5] Nosikievič, J.; Šťáva, P.: Zásobování hasivy, 1986, Ostrava, VŠB - TU Ostrava, Hornicko-geologická fakulta, 186 s. [6] Quantiere, J.G.: Pricples of Fire Behavior, Delmar Publishers, 1 st edition, New York, USA, ISBN , 257 s. [7] Särdqvist, S.: Water and Other Extinguishing Agents, 22, Karlstad, Sweden, Räddnings Verket, p. 155, ISBN [8] Žižka, J.: Soubor experimentálních zkoušek při simulovaném požáru v podmínkách uzavřeného prostoru provedených ve výcvikovém zařízení Zbiroh, Diplomová práce, Ostrava, VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství,

17 Odstupové vzdáleností a vliv jejich velikosti na ekonomiku investičního procesu stavby Standoff Distance and the Effect of Their Size on the Economy of the Investment Process of Construction Ing. Tomáš Bojda 1 Ing. Adam Thomitzek 2 Ing. Jan Ondruch 2 1 VŠB - TU Ostrava, Fakulta stavební Ludvíka Podéště 17, Ostrava-Poruba 2 VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 7 3 Ostrava-Výškovice tomas.bojda.st@vsb.cz, adam.thomitzek@vsb.cz jan.ondruch@vsb.cz Abstrakt Článek se zabývá problematikou stanovení velikosti odstupových vzdáleností mezi objekty. Snížení velikosti odstupových vzdáleností použitím přesnějších metod jejich stanovení má vliv jak na velikost investičních nákladů na pořízení stavby, tak na investice a provoz doprovodných inženýrských sítí a v neposlední řadě na efektivní využití pozemku a snížení záboru nezastavěné půdy. Klíčová slova Odstupová vzdálenost, požární bezpečnost staveb, investiční náklady, pozemek, inženýrské sítě. Abstract The article deals with the determination of the size of the standoff the distance between the objects. Reduce the size of standoff distances using more precise methods of their determination affects how the size of the investment costs for the acquisition of buildings, and on the investment and operation of the accompanying engineering networks and not least on the effective use of the land and reducing the amount of undeveloped land. Keywords Standoff distance, fire safety of buildings, the cost of investment, land, civil engineering. Úvod Pro stanovení odstupových vzdálenosti lze využít postupy definované v současně platných normách a také další postupy, například počítačové programy postavené na modelování průběhu požáru a jeho šíření do okolí místa hoření. Použitím přesnějších postupů, lze snížit hodnotu odstupových vzdáleností oproti zjednodušeným postupům formulovaným v normách požární bezpečnosti staveb, a tím snížit velikost investičních nákladů na pořízení stavby, tak na investice a provoz doprovodných inženýrských sítí a v neposlední řadě na efektivní využití pozemku a snížení záboru nezastavěné půdy. Pro hodnocení velikosti odstupových vzdáleností byl vybrán objekt na stavbě Vědeckotechnologického parku Corporate Bitech Park for Medical Inovations4 MEDI. Pro tento objekt byl požárně nebezpečný prostor od obvodových stěn objektu stanoven podle ČSN 73 82, a to pro jednotlivé bloky stavby. Podle [4] dosahuje největších hodnot odstupová vzdálenost u bloku A a bloku D a to hodnot v rozmezí 1,5 až 12 m. Postup řešení K určení odstupových vzdáleností od objektu pro kritickou hodnotu hustoty tepelného toku 18,5 kw.m -2 byl využit matematický model programu Fire Dynamics Simulator verze (dále jen FDS ). Matematický model FDS je produktem americké státní organizace NIST (National Institute Standard and Technology). Jde o nekomerční volně stažitelný program přístupný na stránkách této organizace. S programem FDS je distribuován také program Smokeview, který je vizualizační program umožňující animaci vytvořené simulace. Model FDS lze využít při simulaci přenosu tepla a produktů hoření, přestupu tepla, pyrolýzy, šíření plamenů a nárůstu požáru, aktivaci sprinklerů, teplotních a kouřových detektorů či sledování účinnosti sprinklerů. Obecně se dá model FDS využít k simulaci jakéhokoliv pomalého proudění tekutin, jehož původem nemusí být zrovna požár. Pomalým prouděním tekutin je označováno proudění s Machovým číslem menším než,3. Program FDS obsahuje dílčí modely, které se označují jako submodely a řeší specifické úlohy průběhu požáru. Submodel pro přenos tepla sáláním využívá rovnice přenosu tepla radiací především pro šedé těleso a v některých vybraných případech se užívá širokospektrální model. Používá se přibližně 1 diskrétních úhlů. Rovnice je řešena použitím techniky podobné metodě konečných objemů pro přenos tepla konvekcí FVM (Finite Volume Method - metoda konečných objemů). Použitím přibližně 1 samostatných úhlů, metoda konečných objemů spotřebuje zhruba 2 % celkového výpočtového času procesoru. Absorpční koeficienty směsí plynových sazí jsou počítány použitím úzkopásmového modelu RADCAL [1, 2, 3]. K samotné tvorbě modelu v programu FDS byla využita dostupná projektová dokumentace stavby. Z požárně bezpečnostního řešení stavby byl vybrán požární úsek, jehož část byla nadále modelována. Hodnota výpočtového požárního zatížení pro daný požární úsek je 56,1 kg.m -2. Požární zatížení bylo modelováno hranicemi ze dřeva, které byly v prostoru rovnoměrně rozmístěny. Zapálení probíhalo na celé ploše, tak aby začaly hořet v jeden okamžik všechny hranice ze dřeva. Zdroj zapálení byl po 2 s odstraněn a nadále již docházelo k samotnému hoření hranic ze dřeva. K vymezení odstupové vzdálenosti byla využita metoda výpočtu poklesu radiace a také bodové měření pomocí radiometrů. Požárně nebezpečným prostorem stavby byly vedeny dva horizontální řezy (SLICES) ve výšce 1,5 m a 4 m a také v každé požárně otevřené ploše vyskytující se v obvodové stěně byl veden uprostřed těchto otvorů vertikální řez. Celkem se jednalo o sedm vertikálních řezů (SLICES). Pro přesnější určení hodnot hustoty tepelného toku byly u každé požárně otevřené ploše umístěny radiometry. Radiometry byly ve výšce 1,5 m od země ve vzdálenosti po 1 m od obvodové stěny až do vzdálenosti 5 m. Celkem připadalo na jednu požárně otevřenou plochu v obvodové stěně 5 radiometrů. Celkový počet radiometrů v simulaci byl 35. Výsledky simulace Výpočet simulace byl realizován na dvou pracovních stanicích. Jedna z nich je osazena procesorem Intel Core i3-324 třetí generace Ivy Bridge, 3.4 GHz, 8 GB RAM. Druhá stanice je osazena procesorem Intel Core i3-413 čtvrté generace Haswell, 3.4 GHz, 8 GB RAM. Při výpočtu simulace byly využity 2 jádra na každé stanici. Výpočtový prostor byl rozdělen na dvě 3D mřížky 12

18 o velikosti jedné buňky 1 x 1 x 1 cm. Celkový počet buněk ve dvou 3D mřížkách byl Každá výpočtová mřížka byla přidělena jednomu jádru procesoru. Celková doba výpočtu simulace byla nastavena na 24 s. Výsledky simulace při využití horizontálních řezů k určení kritické hodnoty hustoty tepelného toku 18,5 kw.m -2 ve vybraných časech jdou vidět na obr. 1 a obr. 2. Jedná se o porovnání horizontálních řezů pořízených ve stejném čase simulace v rozdílných výškách řezů počítaných od země. Obr. 3 Hustota tepelného toku vertikálního řezu vedená jedním z otvorů se znázorněnou kritickou hodnotou 18,5 kw.m -2 Obr. 1 Hustota tepelného toku ve výšce 1,5 m od země se znázorněnou kritickou hodnotou 18,5 kw.m -2 Obr. 1 znázorňuje hranici kritické hodnoty hustoty tepelného toku ve výšce 1,5 m od země. Na obr. 2 jde o tentýž případ jen řez je veden ve výšce 4 m od země. Obr. 2 Hustota tepelného toku ve výšce 4 m od země se znázorněnou kritickou hodnotou 18,5 kw.m -2 Na obr. 3 je výstup ze simulace při určování hustoty tepelného toku pomocí vertikálního řezu, kdy je řez veden středem vybrané požárně otevřené plochy. Konkrétně se jedná o pátou požárně otevřenou plochu počítanou zleva (obr. 1 a obr. 2). Na výsledcích simulace je patrné, že pokud je v obvodové stěně několik požárně otevřených ploch, největší hodnoty hustot tepelného toku nejsou dosahovány přímo proti požárně otevřeným plochám. Ze simulace vyplývá odstupová vzdálenost 6 m pro kritickou hodnotu hustoty tepelného toku 18,5 kw.m -2. Závěr V tomto příspěvku je ukázáno použití matematického modelu FDS k určení odstupových vzdáleností od objektu. Ve většině případů lze tedy předpokládat, že zpřesněním výpočtů lze dosáhnout snížení velikosti odstupů mezi objekty. Takto lze plněji využít architektonický návrh provedení stavby a také ve větší míře efektivně využívat pozemky, jejichž cena v dnešní době neustále roste, a dále racionálně navrhovat dopravně technickou infrastrukturu. To lze zjistit na následujících údajích: Průměrné ceny stavebních pozemků (ČSÚ 212): Ostrava - odhadní cena 786,- Kč/m 2, kupní cena 96,- Kč/m 2, Praha 4 - odhadní cena 5 879,- Kč/m 2, kupní cena 6 937,- Kč/m 2, Praha 6 - odhadní cena 8 14,- Kč/m 2, kupní cena 9 664,- Kč/m 2. Průměrné ceny dopravně technické infrastruktury (ÚÚR 212): Vodovod v nezastavěném území, profil potrubí 25 mm PE Kč/bm, Kanalizace betonová, profil potrubí 3 mm Kč/bm, Rozvody kabelové silnoproudé, VN 22 kv, 3 x Kč/bm. Pro zjednodušení byla vybrána jen nezbytná technická infrastruktura. Nejsou zde zahrnuty náklady na zemní práce, zásobování plynem, veřejné osvětlení, místní komunikace a zeleň. V porovnání s cenami pozemků i tak tvoří náklady na tuto infrastrukturu významný podíl. Vždy záleží na atraktivnosti lokality a velikosti aglomerace. Primární proto musí být úspora zabrané plochy při realizaci zejména nových investic, podpořená docílenou vyšší efektivitou vynaložených investičních nákladů. Menší potřeba pozemků a z toho plynoucí nižší cena povede prioritně k úspoře investičních nákladů. Sekundárně dojde zkrácením tras dopravnětechnické infrastruktury k dalším významným úsporám. Racionální nakládání s pozemky je základním principem urbanismu. Řešená problematika je součástí širšího problému a jde svým způsobem o hraniční oblast. Jde o mezioborové téma. Použitá literatura [1] Fire Dynamics Simulator - Technical Reference Guide Volume 1: Mathematical Model. Maryland: NIST, p. NIST Special Publication 118, 6. Edition. [2] Fire Dynamics Simulator - User s Guide. Maryland: NIST, p. NIST Special Publication 119, 6. Edition. 13

19 [3] Kučera, P.; Pezdová, Z.: Základy matematického modelování požáru. 1. vydání. Ostrava: SPBI, s. Edice SPBI Spektrum, sv. 73. ISBN [4] Navrátil, V.: Technická zpráva. Vědeckotechnický park 4 MEDi - CORPORATE BIOTECH PARK FOR MEDiCAL INNOVATIONS OSTRAVA, DOKUMENTACE PRO PROVÁDĚNÍ STAVBY, Zlín:

20 Fire Resistance Testing of Glazed Building Elements Andrzej Borowy, Ph.D. Instytut Techniki Budowlanej 1 Filtrowa St., -611 Warszawa, Poland a.borowy@itb.pl Abstract Fire resistance test and assessment procedures are defined in European standards specifically for different glazed building elements taking into account element function, orientation and specific behaviour of glazed elements under fire exposure. These elements are normally have to fulfilled requirements regarding normal usage and, in case of fire, have to provide required integrity, insulation and/or radiation criteria, and sometimes also loadbearing capacity. Fire resistance of glazed elements is normally determined by testing. New facilities of Fire Testing Laboratory of Building Research Institute allow to test building elements in really large scale. In the paper some results of testing are presented. Discussion of results obtained is included. Keywords Fire resistance, testing, glazed elements, walls, roofs. 1 Introduction Glass is widely used in modern buildings. Special kind of glass is used in fire resistant separating elements like walls (internal and external) and roofs. Now, in many applications, fire doors are made with glazing or even as fully glazed doors. Fire resistance requirements defined in building regulations are addressed to building elements and construction products. In Construction Products Regulation [1] it is required that the construction works must be designed and built in such a way that in the event of an outbreak of fire: a) the load-bearing capacity of the construction can be assumed for a specific period of time; b) the generation and spread of fire and smoke within the construction works are limited; c) the spread of fire to neighbouring construction works is limited; d) occupants can leave the construction works or be rescued by other means; e) the safety of rescue teams is taken into consideration. The concept of compartmentation, commonly used in building regulations in most countries, does not differentiate building elements from material point of view but refers to the performance criteria that must be fulfilled by the building elements during the fire in order to achieve fire safety goals. Of course building elements must fulfilled other essential characteristics required in given application. Building regulations do not treat separately glazed elements. But glazed elements are specific. The most important characteristic of such elements is that they are transparent and some of them even during the fire maintain their transparency. Designers in many projects use glazed elements in different way. Depending on the role of the element in the design - is that partition, external wall or roof, the fire testing procedure and fire performance criteria are defined differently. As glazed elements can fulfill different role in building they are designed specifically to this role and they tested for fire resistance in different way depending on this function. The effect of the tests is fire resistance classification, together with the field of application, elaborated according to EN [2]. The general conditions for fire resistance testing and additional and alternative procedures are defined in EN [3] and EN [4]. Specific standards addressed to specific building elements define detailed requirements for testing each kind of elements. In the paper some examples of test results obtained for partitions, curtain walls and glazed roofs are presented an discussed. 2 Partitions Fire resistance tests of partitions are carried out in accordance with EN [5]. Partition, size of 3 x 3 m minimum, shall be heated from one side with one vertical edge not fixed to the supporting construction. If element is symmetrical one test is sufficient to establish fire resistance classification of the partition. During the fire resistance test the measurements of temperature rise, deformation and radiation are made. Also other observations like occurrence of gaps, openings, sustained flaming shall be carried out. The criteria of integrity, insulation and radiation are used for fire resistance assessment of partitions. Designers gladly use the glass panes of the largest possible sizes. Now it is possible to assess fire resistance of partitions in full size. In Fig. 1 example of glazed partition after the fire resistance test is presented. The size of the element was 454 x 35 mm (width x height) with largest glass pane of 1477 x 2577 mm (width x height). Fig. 1 Example of glazed partition after the fire resistance test It is visible quite big deformation of the partition but the integrity of the element has been kept. Comparison of two partitions class EI 3 deformations during the fire resistance test was made. Partitions were made of the same aluminium profiles with the same profile insulations. The arrangements of glass panes were slightly different but the sizes of the elements and of the glasses were similar. In first partition dimensions of 454 x 35 mm (width x height), the largest glass pane had dimensions of 1477 x 2577 mm (width x height). In second partition dimensions of 4154 x 35 mm (width x height), the largest glass pane had dimensions of 1577 x 2577 mm (width x height). For each partition different kind of glass was used. The maximum deformation was reached on the profile located between two biggest glass panes one of each was a pane with the one free vertical edge. The glass construction in partitions was different. The observed deformations ware also different. The fastest rise of deformation in both cases was observed in first 1 minutes. In case of first partition the maximum deflection of about 13 mm was reached after 1 minutes of the test. Next, the deformation was slowly raising reaching about 15 mm after 3 minutes. In case of second partition the maximum deflection of about 1 mm was reached after 1 minutes of the test. Then, the deformation was slowly decreasing reaching about 6 mm after 3 minutes. 15