Požární ochrana 2013

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 2013 Sborník přednášek XXII. ročníku mezinárodní konference Ostrava, VŠB - TU září 2013

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 2013 Sborník přednášek XXII. ročníku mezinárodní konference pod záštitou rektora Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava prof. Ing. Iva Vondráka, CSc. a generálního ředitele HZS ČR plk. Ing. Drahoslava Ryby Ostrava, VŠB - TU září 2013

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/ Ostrava - Zábřeh Česká republika Recenzované periodikum POŽÁRNÍ OCHRANA 2013 Sborník přednášek XXII. 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 plk. 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 prof. Dr.-Ing. Gerhard Hausladen - TU München prof. Dr.-Ing. Gert Beilicke - Ingenieurbüro für Brand- und Explosionsschutz Leipzig prof. RNDr. Pavel Danihelka, CSc. - VŠB - TU Ostrava prof. Dr. rer. nat. Tammo Redeker - Institut für Sicherheitstechnik Freiberg prof. Dr. rer. nat. habil. Reinhard Grabski - Institut der Feuerwehr Heyrothsberge 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. Isabela Bradáčová, CSc. - VŠB - TU Ostrava Ing. Lenka Černá - SPBI Ostrava Ing. Jaroslav Dufek - PAVUS, a.s. Praha doc. Dr. Ing. Miloš Kvarčák - VŠB - TU Ostrava doc. Ing. Miroslava Netopilová, CSc. - VŠB - TU Ostrava plk. Ing. Zdeněk Ráž - TÚPO Praha doc. Mgr. Ing. Radomír Ščurek, Ph.D. - 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 Fire Detection Systems in the Orthodox Monasteries 1 Bogdanov Saša, Pešić Dušica Počítačová simulace velkorozměrových požárních zkoušek v tunelu Radejčín 4 Bursíková Petra, Buřičová Hana, Dvořák Otto Experimentální ověření nebezpečí Li baterií při elektrickém zkratu a proudovém přetížení 8 Buřičová Hana, Ševčík Libor, Michut Petr, Dvořák Otto Porovnanie sorbentov ECO DRY PLUS, LITE DRI a VAPEX pri likvidácií motorového oleja z pôdy 12 Coneva Iveta Požárně bezpečnostní zařízení v památkově chráněných objektech 18 Česelská Tereza Adopted Assumptions and Evaluation of Capabilities of the Computer Program Dedicated to Simulate a Long-Distance Closed Circuit Water Relaying 22 Drzymała Tomasz, Gałaj Jerzy, Binio Joanna Výpočetní odhady adiabatické teploty plamene při hoření/výbuchu, energie výbuchu a maximálního výbuchového tlaku v uzavřeném objemu 27 Dvořák Otto Hodnotenie povrchových úprav dreva retardérmi horenia 31 Fanfarová Adelaida, Osvald Anton Posouzení a standardizace fyzické ochrany objektů veřejných vysokých škol 34 Foldyna Libor, Švec Jiří DPO SR a kategorizácia obecných hasičských jednotiek na Slovensku 38 Frisová Jana, Chromek Ivan Analysis of Effectiveness of upper Layer Cooling with Spray Stream Generated by Water Nozzle using Computer Simulation method 42 Gałaj Jerzy, Żurawski Łukasz Počítačová simulácia požiaru v tuneli a jeho vplyv na evakuáciu 49 Glasa Ján, Halada Ladislav, Valášek Lukáš, Weisenpacher Peter Quantifying the Combustion Behaviour of Materials by the Combustion Efficiency Using the Example of Melting Plastics 56 Hahn Sarah-Katharina, Krause Ulrich, Rost Michael Numerická předpověď pohybu osob při požární evakuaci 61 Hasalová Lucie, Kubová Petra, Jahoda Milan Vyšetrovanie sklonu k samovznieteniu rastlinných olejov nanesených na inertnom poréznom nosiči 64 Hrušovský Ivan, Martinka Jozef, Chrebet Tomáš, Kiš-Pétyová Adela, Balog Karol Četnost zásahů jednotek požární ochrany na událostech typu živelní pohroma v Moravskoslezském kraji v letech Chmelíková Karolína, Ježková Pavlína, Adamec Vilém Modelovanie šírenia dymu v rodinnom dome 71 Chrebet Tomáš, Martinka Jozef, Hrušovský Ivan, Balog Karol, Kadlec Milan Počítačové modelování šíření požárů 74 Ira Jiří, Hasalová Lucie, Jahoda Milan Vyhodnocení spotřeby vzduchu uživatele dýchací techniky 78 Jánošík Ladislav, Bareš Kamil Testování vnitřního prostředí ochranných oděvů pro hasiče 81 Jánošík Ladislav, Němčák Jakub, Sagra Aleš Sádrokartonové protipožární bezpečnostní konstrukce 84 Janoušek Radek Vliv proudění na maximální výbuchové parametry 86 Jánská Miloslava, Lepík Petr, Serafín Jiří, Mynarz Miroslav Study of Minimum Ignition Temperature in Layer and Cloud of Dusts Obtained from Different of Wooden 90 Jaskółowski Waldemar, Ogrodnik Paweł, Ptak Szymon, Foks Damian Taktické řízení mimořádné události interaktivní mapou s napojením na výjezdová vozidla 92 Jirouš David, Procházka Boris Investigations for Fire Protective Requirements on Multi-Storey Timber Buildings 95 Kampmeier Björn Zásahová činnosť pri lesnom požiari v lokalite Nižná Boca 98 Kapusniak Jaroslav, Monoši Mikuláš Stanovení velikosti částic aerosolových hasiv ve vznosu a jejich distribuce podle velikosti 102 Karl Jan, Dvořák Otto Zkušební stanovení koncentračních mezí výbušnosti, maximálního výbuchového tlaku, brizance a K Gmax za technologických podmínek 105 Karl Jan, Ševčík Libor, Dvořák Otto Projekty podporované Evropskou unií v oblasti ochrany obyvatelstva a krizového řízení 108 Klaban Vladimír Příprava sendvičové látky PCL nanovlákno - dřevní prach - PCL nanovlákno a testování a její sorpční schopnosti 110 Klouda Karel, Buřičová Hana, Weisheitlová Markéta, Chvojka Jiří

6 Fire Detection Systems in the Orthodox Monasteries Saša Bogdanov, M.Sc. 1 Dušica Pešić, PhD. 2 1 Ministry of Finance, Tax Administration Bulevar Mihajla Pupina 16, Novi Sad, Serbia 2 University of Niš, Faculty of Occupational Safety of Niš Čarnojevica 10a, Niš, Serbia bogdanovsasa@yahoo.com, dusica.pesic@znrfak.ni.ac.rs Abstract Systems for fire detection at early stage are mandatory part of integrated fire protection in all kinds of buildings. Unfortunately, these systems are rarely present in the orthodox monasteries regardless of high fire risk which exists in these objects. The aim of this paper is to propose possible fire detection solutions in sense of adequate choice of components and structure of fire protection system according to activities and everyday ambient conditions. The main limited factors in all deliberations are indoor monk s activities which are followed by presence of smoke from candles or similar sources. Consequently, reliability of fire alarm generated from optical smoke detectors can be significantly reduced, and, with inappropriate alarm threshold the false alarm rate may be high. For optimal solutions it is necessary to consider alarm threshold level of fire detectors and its locations in object, usage of thermal detectors, and temporary and controlled, disconnection some parts of system. Solutions proposed in paper are illustrated by case study which involves characteristics of fire detection system in monastery Visoki Decani located on Kosovo. Key words Fire, detector, fire alarm system, Visoki Decani. Introdiction Fire detection and alarm systems are one of the most important components of integrated fire protection system for the buildings. The extent of the damage caused by fire depends of the moment of detection, like as the moment of localization and extinguishing of fire. To damage of potential fire would be reduced to a minimum, it is necessary to install appropriate systems for the fire detection and fire alarm systems. Design of fire alarm system is an iterative process based on the general rules of set standards and regulations, as well as special rules and recommendations for individual cases [1]. The basis for the proper selection and design of fire alarm system is to determine the degree of fire vulnerability of building. The decision on the selection and cost of alarm systems and other components of the system for fire protection can be determine based on an assessment of fire risk [3]. Because of buildings construction and daily activities of monks, Orthodox monasteries are the buildings with high vulnerability of fire. Unfortunately, systems for fire detection are rarely present in the monasteries regardless of high fire risk which exists in these objects. The fire vulnerability of monasteries complexes All the orthodox monasteries complexes are built during many centuries. Only the outer walls of complex buildings, as well as the fundaments, were built of stone. Other parts of the buildings were built of the timber. Due to large quantity of embedded timbering, the fire load of those buildings is very high. Regardless of the fact that the buildings are mostly built of flammable materials, none of them is divided into fire protection sectors [2]. On the other hand, the fire risk of monastery complexes is increasing. Many of buildings are reconstructed. In some monasteries production plants for production of candles, incense, dairy plants, sawmills and other production plants are mounted. The use of modern materials, equipment and devices increases the fire risk. Until recently, the main reasons of fires in the monasteries were inflamed candles, icon lamps, hearths, furnaces or chimneys. Nowadays, the number of potential fire causes is drastically increased. For those reasons, the monasteries complexes are rated as the buildings with high fire risk and it is necessary to equip those buildings with fire detection and extinguishing systems. Fire detection system Fire detection system consists of a central unit that is connected with peripherals units of systems which are installed in the area that is being monitored. There are automatic and manual fire alarm, signaling devices and alarm systems and various executive devices. Criteria for selection of the type and disposition of fire detectors The efficiency and reliability of any automatic fire detection system depends on the correct choice of fire detectors. The choice of the automatic detector is based on a number of criteria, as follow: the type of possible fire (smoldering fire with a large amount of smoke, fire with flame without the appearance of large amounts of smoke...), the area that is monitored, the height of the protected facilities, the ambient conditions (temperature, humidity, air flow...), and the limiting factors (smoke, dust, electromagnetic radiation...). Considering the kind and quantity of the present flammable materials (i.e. timber) in the monasteries, smoldering fire can be expected. Smoldering fire in some cases may last for days. Even in the growth phase of the fire a great quantity of smoke can be expected. Due to great quantity of smoke, the optical smoke detectors should be the basic type of fire detectors. However, there are a number of factors that may lead to the appearance of a large number of false alarms by the smoke detectors. The first factor is the fact that some of buildings are more than 1000 years old, so the timber in the buildings has begun to decay, producing the dust. On the other hand, the attics are dilapidated and full of the dust. In the attics the air flow occurs and brings in the dust from the outside. The presence of dust can lead to occurrence of great number of false alarms. The other problem that is present in the monasteries is some special characteristics of the monk s life that may have influence on generating a large number of false alarms by the smoke detectors. Namely, one of the most important characteristics of the monk s life of the is the prayer accompanied by lighting icon lamp and thurible. While the thurible burning, the incense briquette produces great quantity of smoke which would soon be detected as fire by the smoke detector. Consequently, reliability of fire alarm generated from optical smoke detectors can be significantly reduced, and, with inappropriate alarm threshold the false alarm rate may be high. Due to special characteristics of the buildings and the monk s life, a suitable replacement must be found for a classical smoke detector, which would be irreplaceable in similar buildings in urban areas. The use of beam smoke detectors is not absolutely excluded, for the applications where it is possible to adjust the alarm thresholds of detectors. The alarm thresholds should be set so that they trigger at the smoke concentration levels that occur during fire, and at the same time to be immune to the smoke concentration levels that occur during monastic prayer, as well as to the dust. Ostrava září

7 In the monastery buildings where the hindering factors are not present, smoke detectors should be installed. However, in most of the monastery buildings, it is necessary to install the heat detectors. The best solution is use of the multi-sensor fire detectors that use multiple criteria for deciding of sending the alarm message. Their alarm threshold is most commonly formed as a combination of a certain concentration in the smoke detector chamber, and a certain temperature detected by a thermistor. It is obvious that a combination of types of fire detectors is a perfect solution for monastery buildings. A very important phase of fire detection system design is defining of necessary number of detectors per monitored area. According to the valid legal regulations, if the protected area is not greater than 30 m 2, it is sufficient to install one heat detector. If the protected area is greater, it is necessary to install one detector per 20 m 2. Maximum area of monitoring for smoke detector is 60 m 2 or 80 m 2. However, the monastery buildings have some special characteristics regarding the monitoring area of a fire detector. Monastery lodgings do not have regular geometric shapes. The corridors inside many buildings are divided into several parts, they branch and that have a direct influence on the distance between the fire detectors. Regardless of the fact that the area of a great number of rooms in the buildings does not exceed 30 m 2, it is necessary to install a fire detector in each of the rooms inside the buildings. The attic structures of the buildings are very specific, so the fire detectors should be installed on different minimal distances to cover the monitored attic space. Particular consideration needs to be given to the location of fire detectors, because in a large space, smoke may not necessarily travel straight up. Point detectors may be appropriate for small rooms, but large volumes are best served by either an air sampling unit or an optical beam system. Fire alarm central The role of fire alarm central unit is to receive the data from the fire detectors and to inform about the occurrence of fire and the place where it occurred by sound and light signalization. The main tasks that a fire alarm central unit installed in a monastery buildings must perform are as follows: collection and processing of information about the condition of fire alarm lines, outer signalization excitation lines, and control devices; self-diagnostics of the key functions of the control unit; visual and sound signalization; handling of subsystems controlled by the central unit; setting the alarm criteria and undertaking of executive functions. Also, the control unit should be able to store the times of some of the following events in the system: alarm occurrence, alarm reset, line fault and repeated turn on of a zone, real time adjustment, change of output characteristics, etc [1]. Fire alarm central unit should be placed in a room with a continuous attendance, or if it is not the case, to be connected with such room by the parallel signalization. Monastery environments are specific, there are no such departments or rooms in them, but nevertheless it is possible to install the control unit in the monastery in an appropriate way. Central unit should be installed in the monastery cell of one of the monks. Fire detection system in the monastery Visoki Decani The monastery Visoki Dečani is located in the river valley Dečanske Bistrice, 12 km south of the town of Peć, in Kosovo. The monastery is away from the urban areas and surrounded by mountains. The whole monastery complex covers an area of approximately 2.88 hectares (Fig. 1). In the complex is located the main monastery church that was built of white and red marble, six outbuildings and two lodgings: Leonti and Miloš lodgings with the treasure house and the dining room, which are mostly made of the timber. Cost-effectiveness of installing fire detection system in the monastery Decani is more than justified. Namely, despite the fact that it is a monastery complex, which is on the UNESCO list of world cultural and historical heritage, it is one of the objects of high fire risk [4]. Fig. 1 The monastery complex Visoki Dečani The fire vulnerability In the complex, the most vulnerable building of fire is Miloš lodging with treasury and dining room. It was built more than 150 years. Its dimensions are basically 40 x 17 x 15 m. It is a three-storey building (i.e. ground floor, first floor, second floor). Most part of the building, from the bell to the treasury, is made of flammable materials (chestnut s and pine s tree) with wooden mezzanine and attic structures. The facility is not divided into fire sectors. Due to the large fire load of the building, in case of fire, there is likely that in the short time period, over the roof structure, the fire will engulf the entire building. The chimneys are made of bricks and they are plastered, so that by the visual inspection can not be notice the damage and cracks, through which the flame could penetrate in case of inflammation of soot. Through one chimney was placed the beam. In the case of inflammation of soot, there will come to the ignition of the mentioned beam. In the monastery's kitchen which is located in the middle of the lodging, there are furnace and chimney channel. They are in use throughout the year and they represent a major threat to the fire occurrence. In the basement, there are aggregates and a tank with oil. In the outbuildings there is a large amount of flammable materials (i.e. paper, cotton and synthetic fabrics, articles of wood, hay, etc.). Due to materials used for the buildings construction and the type of materials which can be found in buildings of the monastery complex, it can be expected to fire classes, as follow: class A (i.e. fire of timber, fabrics, wax, candles, etc.); class B (i.e. petroleum products, paints and varnishes) and class C (i.e. propane-butane). The big problem would represent a large amount of smoke that always occurs in fires in these buildings. Fire detectors Considering the materials which were used to build the buildings and the special characteristics of the monk s life, it is necessary to use the thermal detectors for fire detection. The number of thermal fire detectors that need to be incorporated into the facility Miloš lodging is shown in tab. 1. Based on the data presented in tab. 1, in the building is necessary to install: thermal fire detectors and - 43 manual fire detectors. 2 Ostrava září 2013

8 On the basis of the performed assessment of the number and types of detectors with associated characteristics, acceptable and optimal solution for the fire detector system is the application of fire detectors of Siemens company, from series DM i DT (par example, manual DM 1131, thermal DT 1131, multi-sensor from Sintoso series, etc.) [5] or detectors with similar characteristics. Tab. 1 The number of thermal fire detectors in Miloš lodging The type of detector Number of rooms to 30 m 2 The required number of detectors Number of rooms above 30 m 2 is very limited, because of indoor monk s daily activities that are usually followed by presence of smoke. This problem can be solved by installing thermal fire detectors or a combination of different types of fire detectors, depending on the type of areas which need to be protected. Fire alarm central unit should be installed in the monastery cell of one of the monks. When the monk is at the divine service, the signal from the central unit would be transmitted over the internal wireless phone network. The required number of detectors Area of other spaces, m 2 The required number of detectors BASEMENT Thermal detector (corridors) 3 Manual detector GROUND FLOOR Thermal detector (corridors, terrace) 8 Manual detector FIRST FLOOR Thermal detector (corridors, terrace) 12 Manual detector SECOND FLOOR Thermal detector (corridors, attic) 25 Manual detector ATTIC Thermal detector Manual detector Fire alarm central For covering of entire area in the monastery building, it is necessary to install 132 thermal detectors, but it does not mean that the control unit that supports a sufficient number of fire detectors per a loop (and that is usually 128, 256 or 512 addressable devices per a loop) and the appropriate loop length, would be a good choice by default. As a matter of a fact, the network topology is affected both by buildings disposition and the disposition of rooms inside the buildings, so a control unit that supports both addressable loops and zone (group) fire alarm lines would be a good solution. Given the specificity of the monastery complex, a proper solution can be installed microprocessor controlled fire detection central CS1115 Siemens Building Technologies, with the ability to connect up to 256 addressable detectors AnalogPLUS to two loops [5]. Central unit should be installed in the monastery cell of one of the firefighting monks, and when the monk is at the divine service, the signal from the central unit would be transmitted over the internal wireless phone network. Conclusion Early detection of any fire always leads to its easier suppression and minimization of its consequences. One of the important aspects of the concept of fire safety is the installation of fire detection and alarm systems. Installing a smoke detector that is ideal for monastic complexes will lead to the appearance of a number of false alarms. Namely, usage of smoke detectors for fire detection Cost-effectiveness of installing fire detection system in the monastery Decani is more than justified. Despite the fact that it is the monastery complex which is on the UNESCO list of world cultural and historical heritage, it is one of the objects of high fire risk. On the other hand, the monastery is away from the urban areas and the system for early detection and extinguishing of fire in the initial stage is only way to protect the monastery from a possible fire. References [1] Blagojević, M.: Alarmni sistemi, Fakultet zaštite na radu u Nišu, Niš, [2] Bogdanov, S.: Analiza stanja zaštite od požara pravoslavnih manastira sa predlogom rešenja za manastir Hilandar, Fakultet zaštite na radu u Nišu, Niš, [3] Dimitropoulos, K.; Köse, K.; Grammalidis, N.; Cetin, E.: Fire detection and 3d fi re propagation estimation for the protection of cultural heritage areas, International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science, Vol. XXXVIII, Part 8, Kyoto, [4] Zakon o zaštiti od požara ( Sl.glasnik RS, br. 111/09). [5] Siemens - tehnička i prospektna dokumentacija, Ostrava září

9 Počítačová simulace velkorozměrových požárních zkoušek v tunelu Radejčín Computer Simulation of Large-scale Fire Tests in the Tunnel Radejčín Ing. Petra Bursíková Ing. Hana Buřičová Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV - GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, Praha 4 - Modřany petra.bursikova@tupo.izscr.cz, hana.buricova@tupo.izscr.cz otto.dvorak@tupo.izscr.cz Abstrakt Článek stručně charakterizuje: - v úvodu účel a zdůvodnění plánovaných velkorozměrových požárních zkoušek v tunelu Radejčín a jejich počítačového modelování, - scénáře velkorozměrových požárních zkoušek a systémy měření, - počítačové simulace velkorozměrových požárních zkoušek pomocí SWs FDS a Smartfire a jejich výsledky včetně maximálních teplot v ose tunelové trouby v blízkosti jeho ostění. Klíčová slova Počítačová simulace požárů, FDS, Smartfire, model typu pole, velkorozměrové požární zkoušky, tunel. Abstract The article describes briefly: - in the introduce chapter the purpose and reasons of planned large-scale fire tests in the tunnel Radejčín and their computer simulations, - scenarios of large-scale fire tests and the measuring systems, - computer simulations of large-scale fire tests by the help of the SWs FDS and Smartfire and their results including the maximum temperatures in the central line of the tunnel in vicinity of its ceiling. Key words Computer simulation of fires, FDS, Smartfire, field model, large-scale fire tests, tunnel. Úvod Velkorozměrové požární zkoušky plánované v tunelu Radejčín na dálnici D8 jsou připravovány v souladu s platnými předpisy v ČR mj.: - podle TKP 24, příl , části VII/RDS Zkušební požár [1] dokumentace RDS řeší technické práce, které musí zajistit zhotovitel díla, spojené se zkušebním požárem a s ochranou vlastní tunelové trouby při požáru včetně odstranění následků a uvedení do původního stavu. Při zkušebním požáru se zjišťují teplotní pole, hustoty toku tepla, tvorba kouře a optická hustota kouře, rychlost proudění vzduchu uvnitř a vně tunelu, vzorkování ovzduší, chemická analýza, meteorologická situace vně a uvnitř (teplota, relativní vlhkost vzduchu, rychlost a směr větru). Při přípravě zkušebního požáru nutno spolupracovat s TÚPO (Technický ústav požární ochrany) a velitelem cvičení, pracovníkem HZS příslušného kraje. Zkušební požár se realizuje po dokončení definitivního ostění, pokud je požadován v rámci stavebního povolení. - podle TKP 7 D, příl. č. 6 [2] první hlavní technická prohlídka tunelové stavby zahrnuje mj. vyhodnocení zkoušky požárního zabezpečení tunelu (zkušebního požáru a taktického cvičení HZS). - podle TP 154, části [3] náplní první hlavní prohlídky tunelové stavby je mj. kontrola protokolu o vyzkoušení požárního zabezpečení tunelu dle platné metodiky zkoušení. Technický ústav PO Praha na žádost Pragoprojektu Praha a.s. vypracoval Návrh realizace požárních zkoušek v STT Radejčín a projednal ho v pracovní skupině pro přípravu požárních zkoušek v tunelu Radejčín najmenované MV - GŘ HZS ČR [4]. Specifikace těchto velkorozměrových požárních zkoušek byla zapracována do projektu požární zkoušky vypracované Pragoprojektem Praha. Na realizaci zkoušek měření se budou podílet VŠB - TUO, FBI a ČVUT - FD. Předpokládaný termín realizace těchto zkoušek je září Pro potřebu zabezpečení ostění tunelové trouby tunelu Radejčín v okolí ohniska požárních zkoušek TÚPO - OVV počítačově modeloval schválené scénáře velkorozměrových požárních zkoušek s cílem předpovědi maximálních teplot v definovaných pozicích (x, y, z) od ohniska požárů [4]. Termíny a zkratky CFD - Computational fluid dynamics, je odvětvím fluidní mechaniky užívající numerických metod a algoritmů k řešení a analýze problémů zahrnující toky tekutin. Výpočty jsou realizovány počítači a simulují interakci kapalin a plynů s povrchy, které jsou definovány hraničními podmínkami. ČVUT - FD - České vysoké učení technické, Fakulta dopravní. FDS - Fire Dynamics Simulator je SW pro počítačovou simulaci velkorozměrového turbulentního proudění pro nízko-rychlostní toky s důrazem na toky kouře a tepla od požárů, vyvinutý Národním ústavem pro standardizaci a technologii v USA. RDS - realizační dokumentace stavby. Smartfire - je pokročilý CFD simulátor požárů vyvinutý Skupinou požární bezpečnosti při Univerzitě Greenwich. SW - software (programové vybavení). TKP - technické kvalitativní podmínky staveb. TC - termočlánek. TP - technické podmínky. TÚPO - OVV - Technický ústav požární ochrany, Oddělení výzkumu a vývoje. VŠB - TUO, FBI - Vysoká škola báňská, Technická univerzita Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství. Charakteristika tunelu Radejčín, požárních scénářů a systému měření při zkouškách Tunel Radejčín je dálniční tunel (D8) jednosměrný, dvoupruhový kategorie T 9,5, LTT 600 m a PTT 620 m. Dálnice v obou tunelech má shodné příčné uspořádání. Tunelové trouby jsou navrženy s vnitřním světlým profilem pro dálniční pás v tunelu šířky 9,5 m (0,25 + 3,75 + 3,75 + 0,25 + 1,5) a se dvěma chodníky po stranách šířky cca 1 m, nikde nebude šířka chodníků menší 4 Ostrava září 2013

10 než 0,85 m. Únikové chodníky jsou nad úrovní vozovky zvýšeny o 120 mm. Základní výška průjezdního průřezu je 4,5 m, průjezdný profil je zvýšen na 5,2 m pro možnost průjezdu nadměrných vozidel v šířce 3,5 m nad osou vozovky. Výška gabaritu nad chodníkem je 2,25 m. V tunelu jsou propojky v km: 58,910, 59,070 a 59,230. Vzdálenosti od portálu jsou 150 m nebo 130 m, mezi záchrannými cestami je vzdálenost 160 m. Větrání tunelu je podélné realizované pomocí 3 dvojic proudových ventilátorů umístěných uvnitř tunelu, viz obr. 1 a 2. Plánovaná velkorozměrová požární zkouška simulující 10 MW požár automobilu v STT ve směru Ústí nad Labem tunelu Radejčín bude realizována hořením automobilového benzínu o objemu 340 l, který bude v otevřené nádrži o rozměrech (3,5 x 2 x 0,4) m umístěný ve výšce 1 m nad finálním povrchem vozovky a s ohniskem v geometrickém středu nádrže symetricky kolem středu osy tunelové trouby a to ve vzdálenosti 320 m od pražského portálu (315 m je pozice osy 2. propojky), tj. 5 m za druhou prostřední propojkou ve směru jízdy s přirozeným prouděním vzduchu 0,5 m.s -1 a s nuceným prouděním vzduchu 3 m.s -1. Počítačové simulace velkorozměrových požárních zkoušek pomocí CFD Výpočty byly provedeny v SWs Pyrosim/Fire Dynamics Simulator (FDS) a Smartfire. V programu FDS byl požár definován jako zdroj tepla. Geometrie modelového scénáře téměř odpovídá reálné geometrii, kdy modelová geometrie má výšku 7,1 m, šířku 11,1 m a délku 620 m, viz obr. 3 vlevo. Požár je ve scénáři reprezentován hořením benzínu s rychlostí odhořívání 0,067 kg.m -2.s -1 v otevřené nádrži o ploše 7 m 2 na 1 m vysokém podstavci. Radiace byla počítána základním modelem radiace a vzhledem k velikosti modelu a numerické náročnosti byl použit LES model. Na vstupním a výstupním portálu jsou definovány volné okrajové podmínky a na vstupním portálu je nastaveno proudění vzduchu ve směru osy x 0,5 m.s -1. Dále je v tunelové troubě umístěno 6 ventilátorů, z toho dva ve vzdálenosti 110 m, další dva ve vzdálenosti 290 m a poslední dvojice ve vzdálenosti 490 m od portálu tunelové trouby. Každý ventilátor generuje rychlost proudění 5 m.s -1 (při scénáři s nuceným prouděním). Úloha byla počítána jako časově závislá (nestacionární). V simulaci s přirozeným prouděním negenerovaly ventilátory žádné proudění. Výpočetní síť sestává ze buněk o velikosti (0,2 x 0,2 x 0,2) m. Okolo požáru je numerická síť zjemněna a velikost buňky je (0,1 x 0,1 x 0,1) m. Obr. 1 Foto STT tunelu Radejčín a jejího pražského portálu Obr. 3 Geometrie tunelu zadaná do programu FDS (vlevo) a programu Smartfire (vpravo) Požární zkoušky byly modelovány také v programu Smartfire verze 4.1. Požár byl popsán jako objemový zdroj tepla a byl modelován jedním kvádrem představující hoření benzínu s konstantní rychlostí uvolňování tepla jako simple fire. Výška kvádru odpovídá výšce plamenů L, jenž jde odhadnout z Heskestadovy korelace [5] s použitím hodnoty předpokládaného výkonu, viz rovnice (1): 2/5 L 0, 23Q 1,02D c (1) Obr. 2 Příčný řez PTT tunelu Radejčín s vyznačením polohy ventilátorů a rozměrů V průběhu požárních zkoušek budou měřeny v definovaných pozicích teploty ovzduší plášťovanými termočlánky typu K, hustoty toku tepla radiometry, koncentrace vybraných zplodin hoření a rychlosti proudění vzduchu pomocí analyzátoru plynů TESTO 350. Zdroj požáru bude snímán termovizní kamerou FLIR ThermaCAMS65. Geometrie modelového scénáře byla zadána podle reálného profilu, viz obr. 3 vlevo. Oblast byla vysíťována buňkami. Úloha byla počítána jako časově závislá (nestacionární) s časovým krokem 5 s, s 50 iteracemi mezi každým časovým krokem a s celkovým počtem časových kroků 240. Pro výpočet byl vybrán flow model, heat transfer a radiation model (six flux). Teplota okolního vzduchu byla nastavena 288,15 K. Všechny stěny a strop jsou uvažovány jako vodivé objekty. Na vstupním portálu byla definována rychlost proudění vzduchu ve směru osy x 0,5 m.s -1 (přirozené proudění), nebo 3,5 m.s -1 (nucené proudění). Výsledky jsou reprezentovány v plošných řezech a v jednotlivých bodech. Maximální vypočtené teploty byly vyhodnoceny v místech plánovaného umístění termočlánků (TC 1 - TC 9 ) ve výšce 7 m v ose tunelu v těsné blízkosti jeho ostění, viz obr. 4. Ostrava září

11 smr Ústí nad Labem y [0, 0, 0] x smr Praha U požární zkoušky s nuceným prouděním vzduchu (obr. 6) při větší hodnotě rychlosti proudění došlo ke zvýšení maximálních teplot nad zdrojem hoření v blízkosti ostění tunelu. Vyšší maximální teplotu nad hořícím objektem odhadl program FDS (1065 C) v porovnání s programem Smartfire (556 C). Hodnoty maximální teploty u ostění ve větší vzdálenosti od tácu s hořícím benzínem jsou velmi podobné výsledkům ze simulací programem FDS i Smartfire požární zkoušky s volným prouděním vzduchu. Obr. 4 Schematické znázornění požárního objektu a počátku souřadnicového systému Pozn.: TC 1 (-10; 0; 7) m TC 2 (-5; 0; 7) m TC 3 (0; 0; 7) m TC 4 (3,5; 0; 7) m TC 5 (5; 0; 7) m TC 6 (10; 0; 7) m TC 7 (15; 0; 7) m TC 8 (20; 0; 7) m TC 9 (30; 0; 7) m Maximální teplota [ C] Vzdálenost od poátku ohniska [m] simulace - FDS simulace - Smartfire Obr. 7 Příčný řez tunelovou troubou v programu FDS znázorňující teplotní pole ve 401,2 vteřině Obr. 5 Maximální teploty plynů ve výšce 7 m v ose tunelu při požární zkoušce s přirozeným prouděním vzduchu 0,5 m.s -1 Maximální teplota [ C] simulace - FDS simulace - Smartfire Vzdálenost od poátku ohniska [m] Obr. 6 Maximální teploty plynů ve výšce 7 m v ose tunelu při požární zkoušce s nuceným prouděním vzduchu 3,5 m.s -1 Na výše uvedených obrázcích (obr. 5 a 6) jsou uvedeny maximální teploty plynů v závislosti na vzdálenosti od hořící nádrže s benzínem, které byly monitorovány v ose tunelu v blízkosti ostění. Na obr. 5 jsou uvedeny výsledky pro požární zkoušku s přirozeným prouděním 0,5 m.s -1 a na obr. 6 s nuceným prouděním vzduchu 3,5 m.s -1. Nejvyšší maximální teploty byly vypočteny nad tácem s hořícím benzínem na jeho počátku u obou požárních zkoušek. Při požární zkoušce s přirozeným prouděním vzduchu (obr. 5) vypočetl program FDS nepatrně vyšší hodnotu maximální teploty (553 C) nad hořícím objektem ve srovnání s programem Smartfire (515 C). Dále za tácem s benzínem předpovídá program FDS u ostění tunelu ve vzádlenosti 10 m a více nízké hodnoty maximální teploty (36,1-62,3) C, zatímco při simulaci programem Smartfire pozvolna klesají maximální teploty se zvyšující se vzdáleností od požárního objektu a ve vzdálenosti 30 m je maximální teplota 180,6 C. Obr. 8 Teplotní řez tunelem v blízkosti hořícího objektu v 600 s v programu Smartfire Závěr Programy FDS a Smartfire byly použity pro provedení předpovědí maximálních teplot, které mohou být v blízkosti ostění tunelu dosaženy při plánovaných požárních zkouškách s nuceným a přirozeným proudění vzduchu a na základě těchto výsledků bude navržena ochrana ostění při velkorozměrových zkouškách v STT tunelu Radejčín. Nejvyšší maximální teploty byly vypočteny nad hořícím objektem na jeho počátku a při vyšší rychlosti proudění vzduchu došlo ke zvýšení maximálních teplot nad zdrojem hoření v blízkosti ostění tunelu. Po realizaci velkorozměrových požárních zkoušek budou porovnány naměřené a vypočtené hodnoty sledovaných veličin. Následným laděním výpočtů budou výpočty pomocí SWs Smartfire a FDS validovány s vypracováním závazné metodiky počítačového modelování požáru v tunelu. Metodika bude použita k hodnocení požární bezpečnosti v sousedním tunelu Prackovice. 6 Ostrava září 2013

12 Použitá literatura [1] TKP Staveb pozemních komunikací, kap. 24 Tunely. Praha: Ministerstvo dopravy, [2] TKP pro dokumentaci staveb, kap. 7 Tunely, podzemní stavby a galerie. Praha: Ministerstvo dopravy, [3] TP 154 Provoz, správa a údržba tunelů poz. komunikací. Praha: ELTODO IEG a.s., [4] Dvořák, O.: Návrh realizace požárních zkoušek (PZ) v STT Radejčín. Praha: Technický ústav PO, 2012, 15 s. [5] Galea, E.R., Patel, M.K.: Principles and Practice of fi re modelling: A collection of lecture notes for a short course. The University of Greenwich, Publikace z edice SPBI SPEKTRUM Rizika podzemních staveb EDICE SPBI SPEKTRUM 70.j Karel Klouda SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPENOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ Tato publikace se věnuje oblasti, která získává na prioritě a to podzemním stavbám. Popisuje zásady navrhování a projekci podzemních staveb, včetně významu geotechnického průzkumu. Věnuje pozornost KAREL KLOUDA současným technologickým trendům výstavby. Charakterizuje nejdůležitější typy podzemních staveb, včetně jejich historie, směru vývoje a zajímavosti. Jsou vytipována rizika těchto staveb v rozdělení na rizika RIZIKA PODZEMNÍCH STAVEB spojená s výstavbou, existencí, provozem a s lidským faktorem a ve vztahu k nim. Je vyzdvižen význam Báňské záchranné služby ke snížení rizika propadu a závalu podzemního díla. Druhá část publikace je rozdělena na popis konkrétních experimentů prováděných se záměrem zvýšení některých prvků bezpečnosti u podzemních staveb a na experimenty prokazující možnosti jejich zneužití v kategorii selhání lidského činitele. ISBN Rok vydání cena 190 Kč EDICE SPBI SPEKTRUM 71.a SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPENOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ PETR KUERA TEREZA ESELSKÁ PAVLÍNA MATEKOVÁ POŽÁRNÍ ODOLNOST STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ Požární odolnost stavebních konstrukcí Petr Kučera, Tereza Česelská, Pavlína Matečková Součástí řešení požární bezpečnosti každého objektu je navržení takové stavební konstrukce, která by v případě požáru po určitou dobu zabránila jeho šíření a zároveň byla v takové situaci schopna odolávat vznikajícím teplotám, aniž by došlo k jejímu vážnému porušení. Tato publikace by tak chtěla reagovat na požadavky dnešní technické praxe a nabídnout možnost řešit požární odolnost stavebních konstrukcí výpočtem dle evropských návrhových norem Eurokódů. Výhodou zavedených Eurokódů je legalizace případného výpočtového postupu návrhu stavebních konstrukcí na účinky požáru. Hlavním cílem publikace je poskytnout základní orientaci při návrhu požární odolnosti stavebních konstrukcí výpočtem a zpracovat soubor řešených příkladů pro snazší porozumění vysvětlených postupů. + CD se šablonami pro výpočet řešených příkladů z publikace v tabulkovém procesoru Excel. ISBN Rok vydání cena 170 Kč Knihy lze objednat na nebo na tel.: Ostrava září

13 Experimentální ověření nebezpečí Li baterií při elektrickém zkratu a proudovém přetížení Experimental Examination of Li Batteries Danger during Electric Short Circuit and Current Supercharge Ing. Hana Buřičová Ing. Libor Ševčík Ing. Petr Michut Ing. Otto Dvořák, Ph.D. MV - GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, Praha 4 - Modřany hana.buricova@tupo.izscr.cz, libor.sevcik@ tupo.izscr.cz petr.michut@ tupo.izscr.cz, otto.dvorak@ tupo.izscr.cz Abstrakt Příspěvek stručně charakterizuje vybrané výsledky experimentálního ověřování nebezpečí požárů spojené se zkratováním a proudovým přetížením lithiových a lithiumiontových baterií. Experimenty byly realizovány v rámci řešení DVÚ č. 1 Hašení požárů Li- baterií výzkumného projektu TÚPO č. VF Chování Li baterií v průběhu uvedených zkoušek je dokladováno videozáznamem, záznamem teplot na povrchu baterie a monitorováním uvolňujících se plynů. Stručně jsou uvedeny též výsledky zkoumání rozsahu poškození vnitřních částí testovaných baterie pomocí počítačového tomografu a následné vizuální kontroly po mechanickém rozříznutí a odstranění krytu baterie. Klíčová slova Li baterie, elektrický zkrat, proudové přetížení. Abstract This paper briefly describes selected results of experimental verification of a fire danger associated with an electric short circuit and a current supercharge of the lithium and lithium-ion batteries. Experiments were realized in the framework of the PRT (Partial Research Task) No. 1 of the TÚPO s research project No. VF The behaviour of Li- batteries during these tests is documented by the video and a temperature on a surface of the battery and released gases were monitored. There are also mentioned investigation results of a failure range of tested batteries inside parts by the help of the computer tomography and the subsequent visual check after the mechanical slashing and removal of the battery cover. Key words Li batteries, electric short circuit, overcharging Úvod V rámci řešení DVÚ č. 1 výzkumného projektu č. VF [1] byly na TÚPO provedeny zkoušky elektrického zkratu a proudového přetížení několika typů Li baterií/akumulátorů. Cílem bylo zmapovat chování Li- baterií při elektrickém zkratu a proudovém přetížení a zjistit schůdný experimentální způsob vedoucí k jejich řízenému zapalování pro další etapu řešení. Termíny, zkratky Primární el. články jsou chemické zdroje elektrické energie, které mají schopnost nevratně přeměnit při vybíjení chemickou energii na energii elektrickou. Hlavními funkčními částmi primárních článků jsou kladná a záporná elektroda, elektrolytový systém tvořený elektrolytem (pevným, kapalným nebo gelovým), separátory a obal (nádoba) [2]. Lithiové primární články mají za anodu/zápornou elektrodu kovové Li a za kladnou elektrodu/katodu disulfid železa, nebo fluorid uhlíku, oxid manganičitý, oxid měďnatý nebo Li-thionilchlorid. Li-iontové články neobsahují kovové Li, za katodu (při vybíjení zde probíhá redukční reakce) užívají interkalované sloučeniny s lithiem (směs oxidů Li s dalším kovem) a za anodu (při vybíjení zde probíhá oxidační reakce) uhlík ve směsi s jinými chemikáliemi a za elektrolyt směs esterů. Při nabíjení je tomu opačně. Baterie (alias akumulátorová baterie, akumulátor, baterie sekundárních článků, elektrická baterie) sestává z několika akumulátorových článků, je znovu nabíjitelným chemickým zdrojem elektrické energie: v průběhu nabíjení je schopna přijímat elektrickou energii z vnějšího zdroje a ukládat ji (akumulovat) ve svých elektrodách jako energii chemickou (změnou chemického složení elektrochemicky aktivních složek elektrod). Hlavními funkčními částmi elektrických akumulátorů jsou kladná a záporná elektroda, elektrolytový systém tvořený elektrolytem a separátory a obal (nádoba) akumulátoru včetně proudových vývodů elektrod. Jsou opětovně nabíjitelné. Vzniká paralelním, sériovým nebo kombinovaným (sérioparalelním) zapojením několika článků. Za baterii lze považovat i jeden článek opatřený vývody a etiketou popř. článek v komerčním provedení nebo článek doplněný elektronickým obvodem (časté u Li-Ion akumulátorů). Při sériovém zapojení je jmenovité napětí baterie dáno součtem napětí jednotlivých článků, kapacita takovéto baterie je dána kapacitou článku, který má nejmenší hodnotu této veličiny. Paralelně je možné spojovat pouze články se shodným napětím, výsledná kapacita baterie je dána součtem kapacit jednotlivých článků [2]. TÚPO - Technický ústav požární ochrany, Praha. Velkorozměrové zkoušky zkratování a proudového přetížení Li baterií Elektrický zkrat na krátko Byly zkratovány dva akumulátory o napětí 3,7 V s kapacitami 0,8 a 2,5 Ah, které byly před provedením zkoušky čerstvě nabité. Zkratovací zařízení se skládalo ze svorek pro vložení akumulátoru, zkratovacích měděných kabelů o délce 5 m a zkratovacího spínače. Elektrický odpor zkratovacího vedení na svorkách byl 0,3 Ω. Akumulátory byly postupně umístěny do svorek na zkratovacím zařízení a k testovanému akumulátoru byl připevněn horký konec termočlánku. Ve vzdálenosti cca 5 m byl sepnut zkratovací spínač. Během zkratování byl pořizován záznam teplot termočlánkem, který byl připevněný ke zkratovaným akumulátorům. Oba akumulátory se při zkratování zahřívaly, viz obr. 1. Maximální teplota u akumulátoru s kapacitou 0,8 Ah byla 107,43 C (v čase 182 s) a u akumulátoru s kapacitou 2,5 Ah byla maximální teplota 47,75 C (v čase 421 s.). Zkratovací proudy byly vypočteny z odporu zkratovacího vedení a napětí Li-baterií: Baterie 0,8 Ah - U/R = 13,3 A, Baterie 2,5 Ah - U/R = 13,3 A. Při zkratování nedošlo k roztržení pláště Li-baterií či k jejich zahoření. 8 Ostrava září 2013

14 Teplota [ C] as [s] Obr. 1 Závislost teploty na čase při zkratování baterie o kapacitě 0,8 Ah Proudové přetížení vedoucí k destrukci zdroje Na proudové přetížení byly testovány čtyři druhy baterií, viz obr. 2 a obr. 3: baterie 0,8 Ah, baterie 2,5 Ah, akumulátor z mobilního telefonu BC50 z cell Motorola 750 mah, akumulátor z mobilního telefonu Nokia mah, akumulátor 80 Ah. TELWIN-Dynamic420 v případě akumulátoru z mobilního telefonu BC50 z cell Motorola 750 mah a akumulátoru z mobilního telefonu Nokia mah. V průběhu zkoušky byla měřena teplota na plášti baterie termočlánkem typu K v intervalu 1 s. Při hoření baterií bylo vzorkováno ovzduší do promývačky plynů naplněné 1 mmol vodným roztokem NaOH. Vzorkovací sonda byla umístěna ve vzdálenosti (10-20) cm nad baterií (zdrojem kouře). Odebraný roztok byl analyzován pomocí RTG fluorescenční spektroskopie s cílem kvalitativně analyzovat prvek fosfor. V průběhu zkoušek byly klešťovým ampérmetrem KEW 2003A měřeny hodnoty proudu v obvodu. Při zkoušce baterie s kapacitou 0,8 Ah sériově zapojené v obvodu se třemi velkokapacitními olověnými akumulátory FIAM LM 420, na kterých byla před zkouškou naměřena hodnota napětí 6,3 V, procházely testovanou baterií proudy až 20 A, poté došlo k jejímu odpojení vlastním ochranným obvodem baterie. Z tohoto důvodu nedošlo k výbuchu a následnému hoření baterie. Při zkoušce docházelo pouze k zahřívání. Maximální teplota pláště baterie o kapacitě 0,8 Ah byla 91,5 C. Baterie o kapacitě 2,5 Ah obsahovala ve své konstrukci také ochranný obvod, který se nepodařilo odstranit, a z tohoto důvodu nebyla dále testována. Akumulátor z mobilního telefonu BC50 z cell Motorola 750 mah byl proudově přebíjen pomocí autostartéru s nastavenou hodnotou napětí 12 V. Z akumulátoru byly odstraněny ochranné obvody. Při zkoušce jím procházel proud až 17 A. Akumulátor se postupně zahříval a při teplotě 145 C došlo k výbuchu a okamžitému prudkému vývoji velkého množství šedivého dýmu. Ovzduší nad baterií bylo vzorkováno výše popsaným způsobem, výsledky jsou uvedeny v tab. 1. Na obr. 4 vpravo je vidět akumulátor po zkoušce přebíjení. Tab. 1 Prvkové složení ovzduší vzorkovaného při hoření akumulátoru BC50 Obr. 2 Testované baterie Prvek Koncentrace [ppm] Si 546 Na < 0,10 % Mg 86,2 I 84,1 Te 59,0 P 4,0 Obr. 4 Připojený akumulátor těsně před zkouškou (vlevo), akumulátor po zkoušce (vpravo) Obr. 3 Testovaný akumulátor 80 Ah (vlevo) a testovaný akumulátor se třemi termočlánky a sondou pro analýzu spalin (vpravo) Při zkouškách přebíjení byly baterie zapojeny sériově do obvodu přes svorky a měděné kabely o délce 5 m a průřezu 4 mm 2, reostat a tři velkokapacitní olověné akumulátory FIAM LM 420 (420 Ah, nominální 2 V) v případě baterií 0,8 a 2,5 Ah nebo autostartér Ostrava září 2013 Dále byl proudově přetížen akumulátor z mobilního telefonu Nokia mah. Hodnota napětí na autostartéru byla nastavena na 12 V. V průběhu zkoušky však došlo k rozpojení obvodu vlivem tepelného pnutí baterie. Při opětovném zapojení byla při dalším měření použita hodnota napětí na autostartéru 24 V. Baterie se postupně zahřívala až na teplotu 108 C, kdy došlo k výbuchu na straně kladné elektrody a k okamžitému prudkému uvolňování velkého množství šedivého dýmu a následnému plamennému hoření akumulátoru, viz obr. 5. Ovzduší nad akumulátorem bylo vzorkováno a výsledky jsou uvedeny v tab. 2. Baterií protékal maximální proud 5,5 A. 9

15 Obr. 5 Akumulátor v průběhu zkoušky (vlevo) a po zkoušce (vpravo) I (A) as [s] Obr. 7 Průběh proudu při proudovém přebíjení akumulátoru Tab. 2 Prvkové složení ovzduší vzorkovaného při hoření akumulátoru z mobilního telefonu Nokia 5110 Prvek Koncentrace [ppm] Na < 0,10 % Si 73,0 Mg 65,4 I 59,0 Te 44,5 P 4,6 U (V) as [s] Obr. 8 Průběh napětí na akumulátoru Akumulátor o kapacitě 80 Ah byl při zkoušce přebíjení zapojen měděnými kabely o průřezu 25 mm 2 do obvodu s bočníkem o rozsahu 150 A/150 mv a autostartérem TELWIN-Dynamic 420. Při zkoušce byla měřena teplota na plášti akumulátoru termočlánkem typu K. Termočlánkovým kompenzačním vedením o délce 10 m byl termočlánek propojen s měřící ústřednou a PC zajištujícím kontinuální sběr dat. V průběhu zkoušek bylo též měřeno napětí na akumulátoru a proud procházející akumulátorem. Při hoření akumulátoru bylo vzorkováno ovzduší analyzátorem plynu TESTO 350 ve vzorkovacím bodě umístěném 30 cm nad akumulátorem. Protože hodnota napětí 12 V na autostartéru nebyla dostatečná k přebití akumulátoru, byla použita hodnota 24 V. Téměř okamžitě po zapojení obvodu se začal z akumulátoru slabě uvolňovat šedý dým, který postupně nabýval na intenzitě. Do půl minuty začal akumulátor hořet na jedné straně po dobu cca 20 s jasně žlutým plamenem, viz obr. 6 vlevo, plamen se však uhasil v momentě, kdy došlo k prohoření pláště akumulátoru a uvolňování dýmu. Napětí na akumulátoru kleslo na hodnotu přibližně 5 V a proud začal růst na hodnotu přibližně 250 A, viz obr. 7 a obr. 8. Maximální naměřené hodnoty toxikantů v průběhu zkoušky (cca 3 min po krátkodobém vznícení akumulátoru) byly pro CO 39 ppm a pro CO 2 0,11 obj. %. Praktické ověření konstrukce uvnitř akumulátoru před a po proudovém přetížení Na obr. 9 jsou snímky akumulátoru o kapacitě 80 Ah pořízené počítačovou tomografií, přístrojem firmy Siemens, typ Somatomdefinition A.S. před proudovým přebíjením. Cílem pořízení snímků počítačové tomografie akumulátoru bylo také zjištění, zda je možné tímto způsobem detekovat vnitřní poškození akumulátoru pro potřeby zjišťování příčin vzniku požárů. Ukázalo se však, že pořízení snímků počítačovou tomografií nemůže nahradit mechanické rozebrání akumulátoru a následnou vizuální prohlídku. Obr. 9 CT snímek akumulátoru o kapacitě 80 Ah z boku - příčný svislý řez (vlevo), detail horní části akumulátoru z boku - příčný vodorovný řez horní částí (vpravo nahoře) a příčný vodorovný řez vnitřní částí akumulátoru (vpravo dole) Obr. 6 Fotografie akumulátoru v průběhu zkoušky (vlevo), detail prohořelého boku akumulátoru po zkoušce (vpravo) Za účelem ověření změn ve vnitřní konstrukci akumulátoru v důsledku proudového přebíjení byla schránka akumulátoru rozříznuta laserem a následně pilkou. Otevřený akumulátor je na obr. 10. Při otevírání akumulátoru byly patrné jednotlivé ochranné obaly. Po odstranění plastové schránky následoval igelitový obal, pod nímž byl obal z hliníkové fólie. Pod hliníkovou fólií se nacházel další polymerní obal. Pod tímto obalem se nacházely jednotlivé elektrody proložené mikroporézní membránou. Byly pořízeny fotografie ukazující místo zkratu, viz obr. 10. Je patrné, že v místě zkratu byla zasažena velká plocha elektrod a směrem od tohoto místa ke schránce akumulátoru se plocha zasažená zkratem na elektrodách zmenšovala. Po otevření testovaného akumulátoru 10 Ostrava září 2013

16 se aktivní hmota na katodě nevznítila, neuvolňoval se dým ani nebyla aktivní hmota zasažena elektrolytem a rozpouštědlem. Obr. 10 Rozebraný akumulátor o kapacitě 80 Ah po zkoušce přebíjení, známky zkratu na elektrodách označené šipkami Závěr V článku je uveden výsledek experimentálního ověření chování Li baterií při elektrickém zkratu a proudovém přetížení. Při elektrickém zkratu se baterie pouze nadměrně zahřívaly. Při proudovém přetížení u baterií, ze kterých byl odstraněn ochranný obvod, došlo k výbuchu na straně kladné elektrody a následnému plamennému hoření baterie. Při proudovém přebíjení akumulátoru došlo k uvolňování dýmu a krátkodobému zahoření na prohořelém boku akumulátoru. Bude pokračováno s experimentem chování Li- baterie při nadměrném vnějším tepelném zahřátí. Literatura [1] Dvořák, O. a kol.: Dílčí výzkumná zpráva s výsledky řešení v roce 2012 výzkumného projektu č. VF Hašení požáru Li baterií/akumulátoru, Praha: Technický ústav požární ochrany, 2013, s. 56. [2] Publikace z edice SPBI SPEKTRUM EDICE SPBI SPEKTRUM 61. SDRUŽENÍ POŽÁRNÍHO A BEZPENOSTNÍHO INŽENÝRSTVÍ ZDENK KADLEC PRVODCE SDÍLENÍM TEPLA PRO POŽÁRNÍ SPECIALISTY H d1 L=s1 d2 s2 h Průvodce sdílením tepla pro požární specialisty Zdeněk Kadlec Publikace je zpracována tak, aby při cenové dostupnosti a jednoduchosti splňovala základní požadavky na praktická řešení úloh ze sdílení tepla. Je především určena požárním specialistům se středoškolským a vysokoškolským vzděláním. Při preventivních kontrolách stávajících objektů a schvalování nových projektů musí specialista identifikovat a předvídat možné zdroje vzniku požáru, výbuchu a jiných havárií, které mohou požár nebo výbuch způsobit. Při expertizách umožňuje správná aplikace poznatků ze sdílení tepla i teoretické zdůvodnění a návrh opatření, která výrazně snižují riziko jejich vzniku. Publikace je řešena formou příručky, kde každá kapitola obsahuje: stručný přehled vzorců, zákonů, schémat a diagramů, - krátký teoretický úvod, - vyřešené příklady, které jsou pro danou problematiku typické a - nevyřešené příklady. V příloze jsou uvedeny tabulky nejdůležitějších fyzikálních vlastností běžných pevných látek, plynů a vodní páry. ISBN Rok vydání cena 105 Kč Knihu lze objednat na nebo na tel.: Ostrava září

17 Porovnanie sorbentov ECO DRY PLUS, LITE DRI a VAPEX pri likvidácií motorového oleja z pôdy Comparison Sorbents ECO DRY PLUS, LITE DRI and VAPEX on Liquidation Engine Oil from Soil Ing. Iveta Coneva, Ph.D. Žilinská univerzita v Žiline, Fakulta špeciálneho inžinierstva ul. 1. mája 32, Žilina, Slovenská republika iveta.coneva@fsi.uniza.sk Abstrakt Pri dopravných nehodách na cestných komunikáciách pomerne často dochádza k neželateľným únikom nebezpečných, najmä ropných látok do pôdy. Jednotky Hasičského a záchranného zboru využívajú na likvidáciu únikov nebezpečných látok sorbenty. Na základe praxe vznikla potreba porovnania účinnosti vybraných sypkých sorbentov a to konkrétne ECO DRY PLUS, LITE DRI a VAPEX pri likvidácií úniku motorového oleja do pôdy v závislosti od rôznych faktorov, najmä od času a druhu vzorky zeminy. Kľúčové slová Sorbenty, ECO DRY PLUS, LITE DRI, VAPEX, nebezpečná látka, motorový olej, pôda. Abstract In traffic accidents on roads quite often leads to undesirable leakage of dangerous, especially hydrocarbons in soil. Units Fire and Rescue Service used for spills of hazardous substances sorbents. Based on experience was a need compare the efficacy of selected bulk sorbents namely ECO PLUS DRY, LITE DRI and VAPEX at liquidation engine oil leak into the soil, depending on various factors, in particular the time and type of soil samples. Key words Sorbents, ECO DRY PLUS, LITE DRI, VAPEX, dangerous substance, engine oil, soil. Úvod Dopravné nehody ako závažné havárie sú často sprevádzané neželateľnými únikmi prevádzkových kvapalín a pohonných hmôt. Medzi prevádzkovými kvapalinami najčastejšie dochádza k úniku motorového oleja. Na lokalizáciu a likvidáciu prevádzkových kvapalín a pohonných hmôt Jednotky Hasičského a záchranného zboru SR používajú rôzne sypké sorbenty [1-9]. Na základe skúmania a modelovania neželateľných únikov prevádzkových kvapalín a pohonných hmôt do pôdy s následnou aplikáciou sypkého sorbentu v závislosti od časového faktora, druhu vzorky pôdy a taktiež druhu a množstva sorbentu, je možné správne určiť, vybrať a použiť najvhodnejší typ sorbentu vzhľadom na daný typ kontaminantu. Ako kontaminant bol vybratý použitý motorový olej (z osobných automobilov). Pri experimente sa aplikovali nasledovné sypké sorbenty: ECO DRY PLUS, LITE DRI a VAPEX [10-12]. Pôdny typ všetkých použitých vzoriek bol kambizem a to konkrétne dva druhy vzoriek pôdy: trávnatá a orná. Cieľom výskumu bolo experimentálne skúmanie, porovnanie a vyhodnotenie priebehu kontaminácie (prienikov) motorového oleja do vzoriek pôdy s následnou dekontamináciou - aplikáciou troch druhov sorbentov. Na dosiahnutie cieľa bolo nutné splniť nasledovné čiastkové ciele [2, 3, 5, 12-15]: - Charakterizovať priebeh vsakovania motorového oleja do pôdy v závislosti od času, druhu pôdy (orná/trávnatá) a podľa charakteru povrchu vzorky výseku pôdy (množstvo trávy). - Stanoviť množstvo aplikovaného sorbentu v závislosti od času aplikácie sorbentu po aplikácií oleja na vzorke pôdy. - Zhodnotiť relevantnosť aplikácie sorbentu na vzorku po uplynutí určeného časového intervalu. - Skúmať priebeh sorpcie oleja sorbentom na povrchu vzorky, výseku pôdy. - Zhodnotiť adekvátnosť nasadenia skúmaných sorbentov pre sorpciu-desorpciu na pôdnom povrchu. 1. Porovnanie množstva aplikovaných sorbentov na kontaminovaných vzorkách pôdy Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného anorganického sorbentu ECO DRY PLUS v čase expozície 1minúta na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 43,39 g do 69,71 g, čo predstavuje priemer 53,20 g daného sorbenta (obr. 1). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 20,80 g do 45,50 g, čo predstavuje priemer 35,80 g daného sorbenta (obr. 1). Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného organického sorbentu (drviny) LITE DRI v čase expozície 1minúta na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 20,00 g do 34,50 g, čo predstavuje priemer 25,80 g daného sorbenta (obr. 1). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 3,90 g do 14,80 g, čo predstavuje priemer 9,28 g daného sorbenta (obr. 1) [2, 12-15]. Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného anorganického (prašného) sorbentu VAPEX v čase expozície 1 minúta na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 6,90 g do 7,50 g, čo predstavuje priemer 7,10 g daného sorbenta (obr. 1). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 3,50 g do 6,35 g, čo predstavuje priemer 5,30 g daného sorbenta (obr. 1) [2, 11, 13-15]. Obr. 1 Graf porovnania množstva aplikovaných sorbentov po 1. minúte expozície motorového oleja [2, 12-15] Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného anorganického sorbentu ECO DRY PLUS v čase expozície 15 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 6,20 g do 39,90 g, čo predstavuje priemer 14,30 g daného sorbenta (obr. 2). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 7,50 g do 12,00 g, čo predstavuje priemer 11,50 g daného sorbenta (obr. 2) [2, 12, 14, 15]. Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného organického 12 Ostrava září 2013

18 sorbentu (drviny) LITE DRI v čase expozície 15 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 3,00 g do 5,80 g, čo predstavuje priemer 4,40 g daného sorbenta (obr. 2). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 3,00 g do 4,00 g, čo predstavuje priemer 3,50 g daného sorbenta (obr. 2) [2, 12, 13, 15]. Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného anorganického (prašného) sorbentu VAPEX v čase expozície 15 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 0,50 g do 0,80 g, čo predstavuje priemer 0,63 g daného sorbenta (obr. 2). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 1,00 g do 3,00 g, čo predstavuje priemer 1,68 g daného sorbenta (obr. 2) [2, 12, 14, 15]. Obr. 2 Graf porovnania množstva aplikovaných sorbentov po 15. minútach expozície motorového oleja [2, 12-15] Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného anorganického sorbentu ECO DRY PLUS v čase expozície 30 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 6,00 g do 6,70 g, čo predstavuje priemer 6,37 g daného sorbenta (obr. 3). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 3,50 g do 6,00 g, čo predstavuje priemer 4,50 g daného sorbenta (obr. 3) [2, 12, 15]. Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného organického sorbentu (drviny) LITE DRI v čase expozície 30 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 2,00 g do 6,00 g, čo predstavuje priemer 3,50 g daného sorbenta (obr. 3). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 2,00 g do 2,90 g, čo predstavuje priemer 2,40 g daného sorbenta (obr. 3) [2, 12, 13, 5]. Na základe experimentálnych údajov množstvo aplikovaného anorganického (prašného) sorbentu VAPEX v čase expozície 30 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom sa pohybovalo od 0,50 g do 1,00 g, čo predstavuje priemer 0,75 g daného sorbenta (obr. 3). Množstvo rovnakého sorbenta na vzorkách trávnatej pôdy za rovnakých podmienok sa pohybovalo od 1,00 g do 1,10 g, čo predstavuje priemer 1,05 g daného sorbenta (obr. 3) [2, 12, 14, 15]. Obr. 3 Graf porovnania množstva aplikovaných sorbentov po 30. minútach expozície motorového oleja [2, 12, 14, 15] Z experimentálnych údajov (obr. 1, 2, 3) vyplýva, že pri kontaminácii olejom ornej pôdy je nutné použiť väčšie množstvo sorbentov, ako pri kontaminácii trávnatej pôdy. Potvrdzujú to údaje namerané pri aplikácií všetkých troch sorbentov a pri všetkých skúmaných časoch expozície, iba pri aplikácii VAPEXU po 30. minútach od aplikovania oleja sa použilo viac sorbentu na trávnatú pôdu ako na ornú. Na porovnanie sa využili údaje o priemerných množstvách aplikovaných sorbentov, čím sa zabránilo skresleniu údajov v dôsledku niektorých značných odchýlok nameraných hodnôt. V grafoch na obr. 1, 2 a 3 sú pozorované rozdiely medzi množstvami aplikovaných sorbentov na vzorkách ornej a trávnatej pôde po 1. minúte a po 15. a taktiež po 30. minútach kontaminácie motorovým olejom. Rozdiely sú spôsobený trávou na povrchu, ktorá má schopnosť naviazať na seba viacej motorového oleja a tým pravdepodobne dochádza k tzv. zvyšovaniu sorpčnej schopnosti pôdy [2, 12-15]. 2. Porovnanie časov sorpcie motorového oleja aplikovanými sorbentami na kontaminovaných vzorkách pôdy Na základe experimentálnych údajov časy sorpcie (rýchlosť aplikácie sorbentu v minútach) motorového oleja (naviazania motorového oleja na sorbent) na sorbent ECO DRY PLUS, v čase expozície 1minúta na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 4,00 min. do 7,00 min., čo predstavuje priemer 5,40 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 15 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 2,00 min. do 4,40 min., čo predstavuje priemer 2,80 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 30 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 1,00 min. do 1,60 min., čo predstavuje priemer 1,30 min. Celkový priemer časov sorpcie motorového oleja na sorbent ECO DRY PLUS na vzorkách ornej pôdy predstavuje 3,45 min. (obr. 4). Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 1minúta na vzorkách trávnatej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 1,50 min. do 4,00 min., čo predstavuje priemer 3,10 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 15minút sa pohybovali od 1,00 min. do 1,50 min., čo predstavuje priemer 1,140 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 30 minút sa pohybovali od 0,50 min. do 2,00 min., čo predstavuje priemer 1,00 min. Celkový priemer časov sorpcie motorového oleja na sorbent ECO DRY PLUS na vzorkách trávnatej pôdy predstavuje 1,85 min. (obr. 4) [2, 12, 15]. Na základe experimentálnych údajov časy sorpcie motorového oleja na sorbent LITE DRI, v čase expozície 1minúta na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 3,00 min. do 6,00 min., čo predstavuje priemer 4,20 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 15 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 0,50 min. do 1,00 min., čo predstavuje priemer 0,90 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 30 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 0,50 min. do 1,00 min., čo predstavuje priemer 0,83 min. Celkový priemer časov sorpcie motorového oleja na sorbent LITE DRI na vzorkách ornej pôdy predstavuje 2,15 min. (obr. 4). Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 1minúta na vzorkách trávnatej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 1,50 min. do 2,00 min., čo predstavuje priemer 1,68 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 15 minút sa pohybovali od 0,50 min. do 1,00 min., čo predstavuje priemer 0,72 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 30 minút sa pohybovali od 0,50 min. do 0,50 min., čo predstavuje priemer 0,50 min. Celkový priemer časov sorpcie motorového oleja na sorbent LITE DRI na vzorkách trávnatej pôdy predstavuje 1,04 min. (obr. 4) [2, 12, 13, 15]. Na základe experimentálnych údajov časy sorpcie motorového oleja na sorbent VAPEX, v čase expozície 1minúta na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej Ostrava září

19 motorovým olejom, sa pohybovali od 7,00 min. do 8,00 min., čo predstavuje priemer 7,60 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 15 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 1,00 min. do 4,00 min., čo predstavuje priemer 2,20 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 30 minút na vzorkách ornej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 1,00 min. do 1,00 min., čo predstavuje priemer 1,00 min. Celkový priemer časov sorpcie motorového oleja na sorbent VAPEX na vzorkách ornej pôdy predstavuje 4,25 min. (obr. 4). Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 1minúta na vzorkách trávnatej pôdy kontaminovanej motorovým olejom, sa pohybovali od 1,00 min. do 2,00 min., čo predstavuje priemer 1,60 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 15 minút sa pohybovali od 1,00 min. do 1,50 min., čo predstavuje priemer 1,18 min. Časy sorpcie rovnakého sorbenta, v čase expozície 30 minút sa pohybovali od 0,50 min. do 1,00 min., čo predstavuje priemer 0,75 min. Celkový priemer časov sorpcie motorového oleja na sorbent VAPEX na vzorkách trávnatej pôdy predstavuje 1,28 min. (obr. 4) [2, 12-15]. spodných vôd. Rozhodujúcim faktorom je aj vlhkosť pôdy. Na základe pozorovania sa zistilo, že vlhké vzorky (vzorky pôdy zobraté po daždi) pomalšie absorbovali motorový olej, ale prenikal hlbšie do pôdy, pretože pôda už bola čiastočne nasýtená vodou. Obr. 5 a 6 Rezy kontaminovaných vzoriek ornej a trávnatej pôdy motorovým olejom po aplikovaní sorbentu ECO DRY PLUS po jednej minúte [2, 12, 15] Obr. 4 Graf porovnania priemerných časov sorpcie skúmanými sorbentami pri kontaminácii vzoriek ornej a trávnatej pôdy [2, 12-15] Obr. 7 a 8 Rezy kontaminovaných vzoriek ornej a trávnatej pôdy motorovým olejom po aplikovaní sorbentu LITE DRI po jednej minúte [2, 12, 13, 15] Experimentálne sa zistilo, že čas za ktorý došlo k nasýteniu sorbenta, alebo k naviazaniu všetkého motorového oleja bol dlhší pri sorpcii na vzorkách ornej pôdy ako pri sorpcii na vzorkách trávnatej pôdy. Porovnávané boli priemerné hodnoty časov sorpcie v minútach. Okrem druhu pôdy na čas sorpcie vplýva aj dĺžka expozície motorového oleja na vzorke pôdy. Jedným z faktorov, ktoré vplývajú na rýchlosť vsakovania motorového oleja do pôdy, je kvalita (napr. vlhkosť pôdy, porast na jej povrchu a iné parametre) vzorky pôdy, postup aplikácie motorového oleja ale aj sorbentu na vzorku (napr. rýchlosť vylievania, sypania a premiešavania sorbentu, čo bolo vykonávané manuálne), to všetko môže ovplyvňovať namerané údaje, podieľať sa na vzniku odchýliek a čiastočne skresliť výsledky [2, 12-15]. 3. Porovnanie priebehu sorpcie jednotlivých sorbentov na kontaminovaných vzorkách pôdy a ich význam pri lokalizácií, likvidácii únikov kontaminantu do pôdy Na základe experimentálneho skúmania bolo zistené, že nasadenie sorbentu pri úniku kontaminantu (motorového oleja) do pôdy má svoje opodstatnenie, je však nutné správne vyhodnotiť reálnu situáciu. Ak sa súvislá vrstva motorového oleja nachádza na povrchu zeminy, je potrebné čo najrýchlejšie aplikovať na kontaminant sorbent. Čas dojazdu jednotiek HaZZ SR a začiatok lokalizácie a následnej likvidácie kontaminantu zohráva jednu z kľúčových úloh pri predchádzaní vzniku ekologických následkov. Kontaminant môže vsiaknuť úplne do pôdy, ale môžu nastať aj situácie, pri ktorých nedôjde k úplnému nasiaknutiu oleja pôdou. Takéto situácie môžu nastať pri veľkom objeme kontaminantu, pri kontinuálnom úniku kvapaliny z automobilu, pri zamrznutej pôde alebo môže ostať motorový olej zachytený v prirodzených priehlbinách, čím sa zamedzí rozširovaniu kaluže a spomalí sa tak vsakovanie motorového oleja do pôdy [1-4, 6-9]. Včasná aplikácia sorbentu spôsobí, že môže dôjsť ku kontaminácii iba vrchnej časti pôdy a zníži sa tým pravdepodobnosť kontaminácie Obr. 9 a 10 Rezy kontaminovaných vzoriek ornej a trávnatej pôdy motorovým olejom po aplikovaní sorbentu VAPEX po jednej minúte [2, 12, 14, 15] Suché vzorky absorbovali motorový olej rýchlejšie, ale sorpcia (priesak) nebol do takej hĺbky, taký intenzívny ako u mokrých vzoriek. Na obr. 5, 7 a 9 sú zachytené rezy vzoriek ornej pôdy so zmesou motorového oleja a jednotlivých sorbentov. Na obr. 6, 8, a 10 sú zachytené rezy vzoriek trávnatej pôdy so zmesou motorového oleja a jednotlivých sorbentov ECO DRY PLUS, LITE DRI a VAPEX [2, 10-15]. Stanovenie optimálneho množstva sorbentu použitého pri odstraňovaní motorového oleja z pôdy sa stanovuje rozdielne ako u tvrdého povrchu, akým je napríklad vozovka. Rozdiel je v tom, že na vozovke vzniká kaluž kontaminantu, ktorá minimálne vsakuje do vozovky, dokonca často steká po okrajoch vozovky do pôdy. Pri úniku kontaminantu na povrch pôdy následne dochádza k prieniku oleja do pôdy a jej kontaminácií. Pri kontaminácii vrstvy pôdy sa počíta s jej odstránením, nakoľko takáto pôda stráca svoje poľnohospodárske vlastnosti. Pri aplikácií vhodného sorbenta stačí použiť množstvo, ktoré zabráni rozširovanie kaluže kontaminantu (dochádza k lokalizácií), prenikanie motorového oleja do pôdy (sorpciu) a zamedzenie rozlievania motorového oleja pri jeho odstraňovaní spolu s pôdou (lokalizácia a likvidácia) a preto nemusí dôjsť k úplnej sorpcii motorového oleja sorbentom. 14 Ostrava září 2013

20 4. Porovnanie aplikovaných jednotlivých sorbentov na kontaminovaných vzorkách pôdy Jednotlivé skúmané vzorky pôdy neboli úplne identické, mali rozdielny tvar, vlhkosť, množstvo porastu a hustotu koreňového systému, preto bolo obtiažne vytvoriť rovnaké podmienky pre skúmané sorbenty. Sorbenty majú rozdielne sorpčné kapacity, čo malo vplyv na objektivitu výsledkov. Na základe skúmania, porovnania a vyhodnotenia nameraných údajov boli získané nasledovné výsledky [2, 10, 11, 12, 15]. Na grafe (obr. 11) sú znázornené porovnania percentuálnych podielov množstva aplikovaných jednotlivých sorbentov na kontaminovaných motorovým olejom vzorkách ornej pôdy. V 1. minúte bolo potrebné aplikovať najviac sorbentu LITE DRI, keď v priemere bolo potrebné aplikovať dokonca o 20 % viac sorbentu, ako bolo množstvo stanovené sorpčnou kapacitou podľa výrobcu. Sorbentu ECO DRY PLUS bolo použitého priemerne 92 % a VAPEXU len 14 % (tab. 1, obr. 11) [2, 12-15]. Po 15. minútach expozície na vzorkách ornej pôdy bol vyhodnotený ako najlepší sorbent opäť VAPEX, keď bolo potrebné použiť iba 4 % sorbentu. Sorbentu LITE DRI bolo aplikovaných 19 % z celkového množstva a sorbentu ECO DRY PLUS najviac 25 % (tab. 1, obr. 11) [2, 12-15]. Po 30. minútach minútach expozície na vzorkách ornej pôdy bol vyhodnotený ako najlepší sorbent VAPEX, keď bolo potrebné použiť iba 1 % sorbentu. Sorbentu LITE DRI bolo aplikovaných najviac 15 % z celkového množstva a sorbentu ECO DRY PLUS 11 % (tab. 1, obr. 11) [2, 12-15]. Tab. 1 Podiel z celkového množstva sorbentu stanoveného sorpčnou kapacitou na vzorkách ornej pôdy [2, 12-15] Doba expozície mot. oleja Podiel z celkového množstva [%] [min] ECO DRY PLUS LITE DRI VAPEX Obr. 11 Graf porovnania percentuálneho podielu množstva aplikovaných sorbentov z množstiev sorbentov predpísaných sorpčnou kapacitou pri aplikovaní na ornej pôde [2, 12-15] Na grafe (obr. 12) sú znázornené porovnania percentuálnych podielov množstva aplikovaných jednotlivých sorbentov na kontaminovaných motorovým olejom vzorkách trávnatej pôdy. V 1. minúte bolo potrebné aplikovať najviac sorbentu ECO DRY PLUS takmer 62 % z celkového množstva, sorbentu LITE DRI bolo použitého priemerne 40 % a VAPEXU len 10 % (tab. 2, obr. 12) [2, 12-15]. Po 15. minútach expozície na vzorkách trávnatej pôdy bol vyhodnotený ako najlepší sorbent VAPEX, keď bolo potrebné použiť iba 3 % sorbentu. Sorbentu LITE DRI bolo aplikovaných 15 % z celkového množstva a sorbentu ECO DRY PLUS najviac 20 % (tab. 2, obr. 12) [2, 12-15]. Po 30. minútach minútach expozície na vzorkách trávnatej pôdy bol vyhodnotený ako najlepší sorbent VAPEX, keď bolo potrebné použiť iba 2 % sorbentu. Sorbentu LITE DRI bolo aplikovaných najviac 10 % z celkového množstva a sorbentu ECO DRY PLUS 9 % (tab. 2, obr. 12) [2, 12-15]. Tab. 2 Podiel z celkového množstva sorbentu stanoveného sorpčnou kapacitou na vzorkách trávnatej pôdy [2, 12-15] Doba expozície Podiel z celkového množstva [%] mot. oleja [min] ECO DRY PLUS LITE DRI VAPEX Obr. 12 Graf porovnania percentuálneho podielu množstva aplikovaných sorbentov z množstiev sorbentov predpísaných sorpčnou kapacitou pri aplikovaní na trávnatej pôde [2, 12-15] Z predchádzajúceho porovnania vyplýva, že najvhodnejším sorbentom pre aplikáciu na ornej a trávnatej pôde je VAPEX. Z výsledkov porovnania sorbentov ECO DRY PLUS a LITE DRI pri sorpcii a manipulácii s nimi vyplýva, že sorbent LITE DRI je vhodnejší pre aplikáciu na trávnatom povrchu ako ECO DRY PLUS. Pri kontaminácii ornej pôdy dosiahol lepšie výsledky sorbent ECO DRY PLUS. Pre potvrdenie daných záverov, by bolo vhodné opakovať experimentálne skúmanie na väčšom počte vzoriek. Pre výber vhodného sorbentu je nutné zohľadniť nasledujúce kritéria [2, 10-12]: Vlastnosti sorbentu: ako je sorpčná kapacita, prašnosť, zrnitosť, objem a iné. Kontaminant: treba zohľadniť, či je kontaminant ropný produkt, žieravá látka, hydrofóbna alebo hydrofilná a pod. Kontaminovaný priestor: exteriér/interiér, povrch (vozovka, pôda, voda). Cena: mala by mať najmenší vplyv na výber vhodného sorbentu. Vplyv na životné prostredie. Na základe praxe, v súčasnej dobe má rozhodujúci vplyv na výber vhodného sorbentu hlavne cena a sorpčná kapacita. V tab. 3 sú pre porovnanie uvedené sorpčné kapacity skúmaných sorbentov a ich cena. Z údajov vyplýva, že so stúpajúcou sorpčnou kapacitou rastie aj ich cena. Najvýznamnejšou vlastnosťou, ktorá v ideálnom prípade zohľadňuje všetky kritéria pri výbere je univerzálnosť sorbentu. Táto vlastnosť šetrí miesto v hasičskej technike, eliminuje možnosť nasadenia nevhodného sorbentu, predchádza vzniku ekologickým haváriám a v konečnom dôsledku šetrí finančné prostriedky [2, 10-12]. Tab. 3 Porovnanie cien a sorpčných kapacít skúmaných sorbentov [2, 10-12] ECO DRY PLUS VAPEX LITE DRI Sorpčná kapacita 1 kg 1,30 1,43 3,20 sorbentu pre olej [l] Cena za kg [ ] 1,03 1,76 2,34 Ostrava září