Požární ochrana 2013

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 4. - 5. září 2013

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 4. - 5. září 2013

Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika www.fbi.vsb.cz Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství se sídlem VŠB - TU Ostrava Lumírova 13 700 30 Ostrava - Výškovice Česká republika www.spbi.cz Česká asociace hasičských důstojníků Výškovická 2995/40 700 30 Ostrava - Zábřeh Česká republika www.cahd.cz Recenzované periodikum POŽÁRNÍ OCHRANA 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: 978-80-7385-127-9 ISSN: 1803-1803

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

Tepelná stabilita kompozitních nanovláken polymer - dřevo (green composites) 115 Klouda Karel, Buřičová Hana, Košťálová Eva, Mikeš Petr, Chvojka Jiří Virtuální realita ve službách krizových štábů 119 Kovářík František, Halberštát Ladislav Využití thermokamery pro testování průběhu srážek aerosolu z generátoru s radikály hoření 122 Kroča David, Klouda Karel, Weisheitelová Markéta, Brádka Stanislav Vývojové trendy ve využívání zdrojů požární vody na vodovodní síti 126 Kročová Šárka Vliv vlhkosti a mísicího poměru na požárně technické a výbuchové charakteristiky alternativních a směsných paliv 129 Kulich Martin Požáry v komínech, jejich příčiny a důsledky na stavební úpravy komínů 134 Kupilík Václav Faktory ovlivňující pohyb osob při evakuaci 137 Kutilová Kristýna, Kučera Petr, Meinel Radek Požiarne deliace steny strešného priestoru 141 Leitnerová Soňa, Olbřímek Juraj Vliv velikosti částic na LEL prachu 143 Lepík Petr, Serafín Jiří, Mynarz Miroslav, Drgáčová Jana Kyanid (kyanovodík) ako toxická látka, všadeprítomný produkt spaľovania v súčasných požiaroch 147 Marková Iveta, Zelený Ján Consideration of Unknown and Stochastic Distributed Parameters in the Models of Fire Safety Engineering 151 Melcher Thomas, Zinke Ronald Protipožiarna úprava drevených materiálov 158 Michalovič Roman Passive Measures of Landfill Fire Protection 161 Milosevic Lidija, Mihajlovic Emina, Radosavljevic Jasmina, Djordjevic Amelija Protection of Structural Steelwork with Fire-Resistant Coatings 165 Milosevic Lidija, Mihajlovic Emina, Radosavljevic Jasmina, Djordjevic Amelija Porovnanie vybraných výpočtových metód pre stanovenie požiadaviek na požiarnu odolnosť konštrukcií 169 Mózer Vladimír Posúdenie nebezpečenstva výbuchu analýzou FMEA v technológii so sušiarňou BS 6 174 Mračková Eva Určení iniciačního zdroje v průběhu zjišťování příčiny vzniku požáru 179 Nejtková Miroslava Simulace testování zvýšení požární odolnosti dílčí části stavební konstrukce 182 Netopilová Miroslava, Vláčil Michal Rádiové prostředky pro řízení zásahu: přenos videa, audia a dat v zastavěných prostředích 186 Odstrčilík Miroslav Analysis of Influence of Reinforced Concrete Structures Cooling during Fire on the Bond between Steel and Concrete 188 Ogrodnik Paweł, Bednarek Zoja Jednotka požární ochrany jako součást preventivních opatření 191 Ondruch Jan, Kutilová Kristýna Analýza údajů o dopravních nehodách s přítomností nebezpečných látek 193 Patáková Hana, Procházka Jan Statistické údaje jako jeden ze zdrojů požárně inženýrských hodnocení 196 Pokorný Jiří, Nanek Martin, Pliska Martin, Šlachta Zdeněk Ignition and Smoldering of a Wood Dust Layer on a Hot Surface 199 Półka Marzena, Kukfisz Bożena, Piechocka Ewa, Sobolewski Mirosław, Wnęk Waldemar Kontrolní seznam pro posouzení kritičnosti vybraných míst pozemních komunikací 202 Procházka Jan Analýza dopravních nehod s přítomností nebezpečných látek na pozemních komunikacích 205 Procházková Dana, Strymplová Veronika, Patáková Hana, Procházka Zdenko, Procházka Jan Model pro řízení bezpečnosti dodavatelských řetězců 209 Procházková Dana Zásady ochrany dopravní infrastruktury 214 Procházková Dana Fires at Transfer Stations of Municipal Waste 219 Radosavljevic Jasmina, Milosevic Lidija, Zivkovic Lj., Raos M., Zivkovic N., Mihajlovic Emina Termická degradácia celulóznej izolácie 222 Rantuch Peter, Zigo Jaroslav, Chrebet Tomáš Plánování komplexní připravenosti 225 Richter Rostislav Využití metod operační analýzy pro posuzování kritičnosti prvku dopravní infrastruktury 228 Rostek Petr, Pupíková Jana, Markuci Jiří, Adamec Vilém Možnosti vzorkování ovzduší požárních plynů pomocí velkoobjemového vzorkovače PUR s následnou chemickou analýzou na obsah polutantů PAHs, PCBs a PCDD/Fs 232 Růžička Milan, Dvořák Otto Hodnocení potenciálního nebezpečí pro hasiče zasahující v prostředí kontaminovaném radioaktivními látkami 236 Sabol Jozef, Šesták Bedřich, Polívka Lubomír

Tepelná stabilita kompozitních nanovláken polymer - dřevo (green composites) Thermal Stability of Composite Nanofibers Made of Polymer and Wood (Green Composites) doc. Ing. Karel Klouda, CSc., M.B.A., Ph.D. 1 Ing. Hana Buřičová 2 Ing. Eva Košťálová, Ph.D. 3 Ing. Petr Mikeš, Ph.D. 3 Ing. Jiří Chvojka 3 1 Státní úřad pro jadernou bezpečnost Senovážné náměstí 9, 110 00 Praha 1 2 MV - GŘ HZS ČR, Technický ústav požární ochrany Písková 42, 143 00 Praha 4 - Modřany 3 Technická univerzita v Liberci Studentská 2, 460 01 Liberec karel.klouda@sujb.cz Abstrakt Příspěvek popisuje přípravu tzv. green composites, kde matricí je polyvinylbutyrát a výztuž obsahuje nano a mikro prach z vybraných exotických dřev. Tento kompozit byl zpracován do formy nanovláken a testována jeho stabilita v závislosti na typu dřeva a hustoty nanovláken. Ke stanovení struktury byla provedena FT IR a SEM analýza. Klíčová slova Kompozit, nanovlákno, garapa, teak. Abstract The contribution describes preparation of the so-called green composites where the matrix is polyvinyl butyrate and the reinforcement consists of nano- and micro-dust from selected exotic woods. The composite was processed into the form of nano fibers and their thermal stability was tested depending on the type of wood and density of nano fibers. FT IR and SEM analyses were performed to determine the structure. Key words Composite, nano fiber, garapa, teak. Úvod Kompozity (kompozitní materiály) jsou obecně heterogenní systémy tvořené minimálně dvěma fázemi s rozdílnými vlastnostmi. Jejich spojením se získá látka (materiál) většinou s novou vlastností - projev synergie. Kompozity se vyrábějí smíšením jednotlivých složek, jedna z nich se nazývá matrice (spojitá fáze), druhá výztuž (nespojitá fáze). Matrice může být např. kovová, polymerní, keramická, skleněná, uhlíková. Výztuž, která zajišťuje mechanické vlastnosti, může být ve formě drobné částice, vlákna (skleněná, uhlíková, kevlarová), vrstvená látka (jíly) apod. Kvalitní rozhraní mezi matricí a výztuží má zásadní vliv na vlastnosti výsledného kompozitu. Nejde jen o plochu vzájemného kontaktu, v níž dochází k soudržnosti vazbami mechanickými (zaklínění), fyzikálními (vliv smáčivost povrchů, Van den Wallsovy vazby) a chemickými (dílčí chem. reakce). Na rozhraní vzniká jiná morfologie než ve vnitřku matrice. Na úrovni mikrostruktury lze hovořit o složkách A-matice, složky B- výztuž a rozhraní A/B. Toto rozhraní má odlišné vlastnosti od vnitřních vlastností kompozitů a způsobuje jev zvaný kompozitní působení. Ostrava 4. - 5. září 2013 Někdy se upravuje vzájemná soudržnost na rozhraní tzv. apretací, nanesení vhodné látky na povrch částic (silany, organ. sloučeniny titanu apod.). Zaměřili jsme se na kompozitní materiály s polymerní matricí, kde částicový (výztuž) kompozit je přírodní látka, snadno biodegradovaná. Tyto kompozity se pyšní názvem Green Composites [1]. Jedná se o celulozoligninové materiály, tj. dřevní prach, dřevní piliny, celulózu, nanocelulózu, vlákna z bambusu, kokosová vlákna, kůže apod. [2]. Jako polymerní matrice jsou většinou použity epoxidy [3], polypropylen (i modifikovaný) [4-9] polyethylen (i modifikovaný) [5, 10, 6], polyvinylalkohol [1], polyvinylburarat [2], polykaprolaktan [11, 14], polymethylmetakrylát [12], kopolymer polypropylen - etylvinyl acetát [13]. Práce na těchto typech kompozitů jsou mimo jiné podporovány i projektem Amazonian Phoenix project [2], který řeší i ekologické zpracování dřevní hmoty u těžby dřeva. Ve většině citovaných pracích jsou uváděny změny mechanických vlastností připravených kompozitů jako je tvrdost, pevnost v tahu, pevnost v ohybu, modul pružnosti apod., a to ve vztahu k použitému polymeru resp. k jeho modifikaci [4, 3, 10]. Porovnání vlivu různých typů dřevin použitých jako výztuž na mechanické vlastnosti bylo popsáno u dřev vyskytujících se převážně v jižní a jihovýchodní Asii, jako je teak (teka obrovská), sal (shorea robusta) a rubber (malajský dub, kaučukovník) [3]. Poměr složení připravených kompozitů byl 80 % epoxid a 20 % dřevní prach. Prokázala se nejlepší kompatibilita vůči epoxidu u prachu ze dřeva teak. Kompozit s ním měl nejvyšší pevnost v ohybu a v tahu, rovněž tvrdost kompozitu klesala od teaků přes sal a rurbber. Je popsána [12] příprava kompozitu v podobě nanovláken na bázi polymethylmethakrylátu - nanoceluloza pomocí elektrospiningu. Výchozí nanoceluloza byla připravena rozkladem dřeně měkkého dřeva kyselinou sírovou (64 % při 45 C) s následující úpravou jako je neutralizace, filtrace a čištění [12]. Koncentrační rozsah nanocelulozy v matrici PMMA se pohyboval od 5-41 hm%. U takto připravených nanovláken byla zjišťována tepelná stabilita (TGA, DSC), jejich morfologie (SEM) a funkční skupiny (FT IR - spektrum) apod. Pro náš experiment připravit kompozit v nanovláknu pomocí elektrospiningu jsme zvolili jako matrici polymer polyvinylbutyrát (PVB) a dřevní prach ze dřev teak a garapa či jejich směsi. U takto připravených kompozitů byla provedena FT IR analýza, zjišťovaná tepelná stabilita (TGA, DSC) a morfologie vláken (pomocí SEM). U sendvičového uspořádání byla navíc testována absorpční schopnost materiálu. Příprava kompozitních nanovláken Exotická dřeva teak (Tescona Graundis) a garapa (Apuleia Leiocarpa) se brousila na pásové brusce, typ Houdek PBH 300B Basset, rychlost brusného pásu 17 m.s -1, brusný pás měl zrnitost 100. Toto broušení původně probíhalo z důvodu měření množství a distribuci nano a mikro aerosolových částic. Pro přípravu kompozitu se použil prach, který sedimentoval na ploše u pásové brusky, viz obr. 1. 115

Termická analýza TGA a DSC připravených nanovláken byla byla prováděna na STA i 1500 Instrument Specialists Incorporated- THASS, analytické váhy SUMMIT, SI 234-4, průtok vzduchu 20 ml.min -1 rychlost ohřevu 10 C.min -1, keramický kelímek, průměr 5 mm a výška 8 mm, degradační médium vzduch. Obr. 1 Sedimentovaný prach po broušení dřeva Garapa Pro zajímavost uvádíme rozdíly mezi těmito dřevy v distribučním rozložení aerosolových částic v oblasti nano rozměrů, které byly identifikovány během broušení, cca 1m od pásu brusky, viz obr. 2, 3. Tepelná stabilita a morfologie připravených kompozitních nanovláken U připravených kompozitů a výchozího polymeru jsme provedli testování jejich tepelné stability a to v závislosti na typu dřeva a částečně i na odtahové rychlosti přípravy. TGA křivky vzorků č. 1a až č. 5a (viz obr. 6-10) lze rozdělit na několik úseků lišících se směrnicí, tj. rychlostí úbytku hmotnosti. Toto rozdělení s odpovídajícím rozmezím teplot a příslušným hmotnostním úbytkem je uvedeno v tab. 1. V tab. 2 jsou uvedeny parametry detekovaných tepelných dějů na DSC křivce. Tepelné zbarvení děje (ΔH) bylo zjištěno jako plocha píku odpovídajícího příslušnému tepelnému ději, tj. jako plocha ohraničená DSC křivkou a spojnicí bodů označujících počátek a konec tepelného děje. Plocha píků je přímo úměrná teplu uvolněnému nebo spotřebovanému při reakci a výška píků (H f1 ) je přímo úměrná rychlosti reakce. U vzorků č. 1a až č. 5a se při zahřívání na DSC křivce (viz obr. 6-10) projevilo tři až pět tepelných dějů. Při teplotách od 25 C do cca 100 C došlo u vzorků č. 1a až č. 4a k endotermnímu ději. Při teplotách 414,8 C (vzorek č. 2) až 480,8 C (vzorek č. 4) začalo u všech vzorků docházet k výraznému exotermnímu ději s plochou píku na DSC křivce kolem 1800 kj.kg -1 u vzorků č. 1a a č. 4a, nad 1000 kj.kg -1 u vzorků č. 2a a č. 5a, nad 2000 kj.kg -1 u vzorku č. 3a. Obr. 2 a 3 Distribuční rozložení aerosolových částic dřev Garapa a Teak Z makroskopického pohledu měl sedimentovaný prach teaku hrubou strukturu, minimální prašnost, kterou způsobila soudržnost a shlukování dřevního prachu. U garapy převažovaly drobnější částice ze střední prašnosti a dobrou sypavostí. Ukázka mikroskopické struktury použitého prachu teaku a garapy je na obr. 4 a 5. Obr. 6 STA vzorku č. 1a - slepý, odtahová rychlost 30 mm.min -1 (navážka 9,1 mg) Obr. 4 Částečky prachu dřeva teak Obr. 5 Částečky prachu dřeva garapa Polymer polyvinylbutarát (PVB) byl od fy Kurakay o molekulové hmotnosti 60 tisíc, jako desetiprocentní roztok v etanolu. Elektrostatickým zvlákňováním technologií Nanospider založenou na principu elektrospiningu byly připraveny nanovlákna z následujících směsí: - Samotný polymer PVB (10 hm%) + etanol; - Polymer PVB (10 hm%) + etanol + 20 hm% prachu z teaku; - Polymer PVB (10 hm%) + etanol + 20 hm% prachu z garapy; - Polymer PVB (10 hm%) + etanol + 20 hm% směsi prachu z garapy a teaku v poměru 2:1. Příprava probíhala i při různých odtahových rychlostech 60, 50, 40, 30 mm.min -1. Podkladová textilie byla spunbond. Obr. 7 STA vzorku č. 2a - garapa, odtahová rychlost 30 mm.min -1 navážka (9,2 mg) 116 Ostrava 4. - 5. září 2013

Tab. 1 Rozdělení TGA křivky na teplotní intervaly podle TGA křivky x Vzorek č. Interval č. Rozmezí teplot [ C] Hmot. úbytek [%] 1a PVB 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 25,0-41,5 41,5-72,2 72,2-315,6 315,6-347,0 347,0-410,5 410,5-469,1 469,1-538,0 0,6 1,5 8,9 5,0 51,9 24,7 10,6 Obr. 8 STA vzorku č. 3a - garapa, odtahová rychlost 40 mm.min -1 (navážka 8,4 mg) 2a PVB+ garapa 30 mm.min -1 25,0-45,9 45,9-74,3 74,3-283,9 283,9-353,5 353,5-438,3 438,3-476,6 476,6-532,9 0,3 1,2 4,9 16,6 55,8 7,3 15,0 3a PVB+ garapa 40 mm.min -1 25,0-49,1 49,1-68,3 68,3-293,6 293,6-433,8 433,8-518,6 0,0 0,9 6,7 70,5 21,6 4a PVB+ teak 40 mm.min -1 25,0-54,1 54,1-74,2 74,2-267,7 267,7-357,5 357,5-427,3 427,3-475,7 475,7-554,3 0,2 1,3 5,2 17,8 49,8 13,3 9,5 Obr. 9 STA vzorku č. 4a - teak, odtahová rychlost 40 mm.min -1 (navážka 8,4 mg) 5a PVB+ garapa+teak 60 mm.min -1 25,0-31,8 31,8-71,4 71,4-278,0 278,0-376,2 376,2-414,4 414,4-478,7 0,6 1,8 6,6 35,1 30,4 18,2 0,4 2,5 3,7 53,4 19,2 22,7 garapa 1 2 3 4 5 6 25,0-49,7 49,7-94,6 94,6-255,0 255,0-341,7 341,7-405,7 405,7-458,9 Obr. 10 STA vzorku č. 5a - garapa-teak 2:1, odtahová rychlost 60 mm.min -1 (navážka 8,1 mg) Vysvětlivka: X - vymezené průsečíky tečen vedených na příslušném oblouku TGA křivky. Celkové tepelné zabarvení při rozkladu má z kompozitů nejvyšší kompozit PVB - garapa, připravený odtahovou rychlostí 40 mm.min -1. Tato hodnota je cca poloviční oproti tepelnému zabarvení u samotného prachu z dřeva garapa. Průběh křivek TGA a DSC prachu z dřeva garapa má rovněž odlišný průběh oproti kompozitům (porovnání obr. 7-8 a obr. 11). Rozklad garapy probíhá s dvěmi oddělenými exoefekty se stejnou maximální výškou na křivce DSC. Obr. 11 TGA a DSC křivka u samotného výchozího prachu dřeva garapa (navážka 8,7 mg) Obr. 12 Výsledky z elektronové mikroskopie, vláken kompozitu ze směsi PVB (10 hm%) + etanol + 20 hm% TEAK Ostrava 4. - 5. září 2013 117

Výrazný první exoefekt začíná už při teplotě 233 C, což je mnohem nižší teplota, než vykazují kompozity s výztuží garapa. Obdobný průběh rozkladu byl již dříve popsán u prachu z dřeva teak [15] a i v tomto případě platí, že počátek prvního exoefektu je při výrazně nižší teplotě než u kompozitu PVB - teak. Morfologickou rozdílnost připravených kompozitů v závislosti na použitých typech dřev ilustrují pořízené snímky z elektronové mikroskopie, obr. 12 a 13. Tab. 2 Parametry probíhajících tepelných dějů (DSC) 1a Vzorek č. PVB 2a PVB+ garapa 30 mm.min -1 3a PVB+ garapa 40 mm.min -1 4a PVB+ teak 40 mm.min -1 5a PVB+ garapa+teak 60 mm.min -1 Tepelný děj č. 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 garapa 1 2 3 Rozmezí teplot [ C] 25,0-90,4 348,0-419,4 287,4-334,7 440,8-563,8 25,0-94,8 273,7-346,0 348,8-428,3 429,1-556,6 25,0-97,9 276,8-309,1 309,1-347,9 352,6-414,8 414,8-538,3 25,0-107,0 251,6-362,4 362,4-425,9 480,8-581,7 268,6-352,4 373,4-416,2 458,8-547,6 25,0-144,1 233,2-388,8 388,8-483,7 ΔH [kj.kg -1 ] -61,0 277,5 33,5 1072,5-98,7 91,0 251,2 1937,1-142,2 23,3 54,3 167,6 2442,7-197,7 243,7 253,2 975,6 143,1 87,3 1893,4-389,5 3467,5 2457,6 H f1 [mw] 2,5 16,6 2,2 24,7 3,2 4,8 16,6 50,9 4,8 4,1 5,2 12,3 50,5 6,3 6,9 19,0 21,6 10,4 5,9 53,5 6,7 78,2 79,5 Vysvětlivka: ΔH = tepelné zbarvení děje podle DSC křivek; (ΔH > 0 exotermní děj, ΔH < 0 endotermní děj); H fl = výška píku tepelného děje na DSC křivce v absolutní hodnotě vztažená k bodu, který odpovídá počátku tepelného děje. Obr. 13 Výsledky z elektronové mikroskopie, vláken kompozitu ze směsi PVB (10 hm%) + etanol + 20 hm% GARAPA Σ ΔH [kj.kg] 1321,5 2180,6 2545,7 1274,8 2123,8 5535,6 Závěr Připravené kompozity patří do tzv. kategorie green composites, kdy výztuž je biologicky odbouratelná složka. Výsledky prokázaly vliv druhu dřevní výztuže na tepelnou odolnost a vlastní průběh tepelného rozkladu připravených kompozitů. Z obráceného pohledu kompozit stabilizoval a zvýšil tepelnou odolnost použitého dřevního prachu. Popsaná příprava tvoří zatím minimum výzkumu v této oblasti. U většiny připravených a opublikovaných kompozitů mimo nano oblast byly popsány hlavně změny mechanických vlastností. Oblast nano rozšiřuje možnosti i dalších aplikací, a bude předmětem následných prací. Seznam literatury [1] Bana, R.; Banthia, A.K.; (2007).: Green Composites: Development of Poly (Vinyl Alcohol) - Wood Dust Composites, Polymer - Plastics, Technology and Engineering, Vol. 46, pp. 821-829. [2] Nobre, A.D.; Marinelli, A.L.; Monteiro, M.R.; Ambrósio, J.D.; Branciforti, M.C.&Kobayashi, M. (2009).: The development of Bio-fibre polymer composites: a contribution to the Amazon Rain Forest Sustainability - The Amazon Fenix Project, Proceedings of 10 th International Conference on Wood and Biofi ber Plastic Composites and Nanotechnology in Wood Composites Symposium Madison, WI, USA. [3] Chowdhury, D. (2010).: Study on Mechanical Behavior of Wood Dust Filled Polymer Composites, Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Rourkela, Roll No: 10603001. [4] Trombetta, E.; Flores-Sahagun, T.H.S.: Satyarayana, K.G. (2010). Effect of Reprocessing of PPMA through reactive extrusion on production of polypropylene-sawdust composites. Revista Materia, Vol.15, pp. 309-318. [5] Mengeloglu, F.; Karakus, K. (2008).: Thermal Degradation, Mechanical Properties and Morphology of Wheat Straw Flour Filled Recycled Thermoplastic Composites. Sensors, Vol. 8, pp. 500-509. [6] Hetzer, M.; De Kee, D. (2008).: Wood/polymer/nanoclay composites, environmentally friendly sustainable technology:a review. Chemical Engineering Reserch and Desing, Vol.86, pp. 1083-1093. [7] Hristov, V.N.; Vasileva, S.T. (2004).: Deformation mechanisms and mechanical properties of modified polypropylene/wood fiber composites. Polymer Composites, Vol.25, pp. 521-526. [8] Kokta, B.V.; Raj, R.G.; Daneault, C. (1989).: Use of wood flours as filler in polypropylene:studies on mechanical properties. Polymer-Plastics Technology and Engineering, Vol. 28, pp. 247-259. [9] Oksman, K.; Clemons, C. (1998).: Mechanical properties and morphology of impact modified polypropylene-wood flour composites. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 67, pp. 1503-1513. [10] Dikobe, D.G.; Luyt, A.S. (2010).: Comparative study of the morphology and properties of PP/LLDPE/ wood powder and MAPP/LLDPE/wood powder polymer blend composites. express Polymer Letters, Vol. 4, pp. 729-741. [11] Saedd, K.; Park, S.Y.; Lee, H.J.; Baek, J.B.; Hun, W.S. (2006), Preparation of electrospun nanofibers of carbon nanotube/ polycaprolactone nanocomposite. Polymer, Vol. 47, pp. 8019-8025. [12] Dong, H.; Strawhecker, K.E.; Snyder, J.F.; Orlicki J.A.; Reiner, R.S; Rudie, A.W. (2012).: Cellulose nanocrystals as reinforcing materiál for electrospun poly(methyl methacrylate) fibers: Formation, properties and nanomechanical characterization. Carbohydrate Polymers, Vol. 87, pp. 2488-2495. [13] Dikobe, D.G.; Luyt, A.S. (2009).: Morphology and Propertis of Polyprophylene/ethylvinyl acetate copolymer/wood powder blend composites. Polymer Letters, Vol. 3, pp. 190-199. [14] Yuan, W.; Yuan, J.; Zhang, F.; Xie, X. (2007).: Syntheses, Characterization, and in Vitro Degradation of Ethyl Cellulose-graft-poly ( -caprolactone)-block-poly (L-lactide) Copolymers by Sequential Ring-Opening Polymerization. Biomacromolecules, Vol. 8, pp. 1101-1108. [15] Klouda, K.; Matheislová, H. (2012).: Tepelná stabilita sedimentovaných prachů z vybraných exotických dřev. In Požární ochrana 2012. Sborník příspěvků z mezinárodní konference, pp. 113-119, ISBN 978-80-7385-115-6. 118 Ostrava 4. - 5. září 2013

Virtuální realita ve službách krizových štábů Virtual Reality in the Service of Crisis Staffs Ing. František Kovářík 1 doc. RNDr. Ladislav Halberštát, CSc. 2 1 MV - GŘ HZS ČR, Institut ochrany obyvatelstva Na Lužci 204, 533 41 Lázně Bohdaneč 2 Univerzita obrany Brno, Fakulta ekonomiky a managementu Kounicova 65, 602 00 Brno františek.kovarik@ioolb.izscr.cz Abstrakt Příspěvek se zabývá využitím simulací virtuálních technologií pro potřeby krizových štábů obcí s rozšířenou působností. Navazuje na projektové řešení, kdy veškeré dění vyvolané mimořádnou událostí, které má za úkol skutečný krizový štáb obce s rozšířenou působností vyřešit, je simulováno pouze virtuálně s využitím počítačových systémů a simulovaných komunikačních prostředků. Klíčová slova Virtuální realita, krizový štáb, simulace. Abstract The discussion paper deals with the use of virtual simulation technology for the needs of crisis staffs. It builds up on a project solution, whereby all events triggered by an emergency within the competence of the crisis staff of a municipality with extended competence are simulated only virtually, using computer systems and simulated communications. Key words Virtual reality, crisis staff, simulation. O možnostech virtuální reality (dále jen VR) pro využití krizovými štáby (dále jen KŠ) jsme se již zmínili na konferenci v roce 2011. V té době jsme víceméně reagovali na technologické možnosti VR a dále jsme se hlouběji zabývali smyslem využitelnosti virtuálních technologií. Od této doby však projektové řešení úkolu poskočilo dopředu a dnes jsme v etapě vlastní aplikace na podmínky KŠ obce s rozšířenou působností (dále jen ORP) v Hustopečích u Brna. Hlavním nositelem bezpečnostního projektu VG20102013004- SIMEDU je firma VR Group, a.s. Praha, která se od počátku svého založení v roce 1998 zabývá využitelností VR pro ozbrojené složky a integrovaný záchranný systém (IZS). Využitelnost pro IZS však nebyla v prvních fázích řešení, v té době ještě mimo projektová řešení bezpečnostních projektů v gesci ministerstva vnitra, nalezena. A nebyla nalezena, či spíše ani aktivně hledána společná platforma spolupráce. Tehdejší technologie sdružující nástroje, které KŠ dnes využívá, byly mnohem jednodušší a to zejména proto, že cena technologií byla pro běžné typy KŠ prakticky nedosažitelná. Již před šestnácti lety byla ještě v Institutu civilní ochrany, dnes Institutu ochrany obyvatelstva v Lázních Bohdaneč provedena první studie se společností Virtual Reality Association a.s., ze které řada zaměstnanců přešla pod dnešní VR Group, a.s. Praha včetně jejího současného ředitele. Cílem prvních studií bylo hledat možnosti efektivního uplatnění VR, která do té doby byla využívána především Armádou České republiky prostřednictvím nejrůznějších automobilních, zbraňových nebo leteckých trenažérů. Dá se říci, že tato spolupráce dala první podněty pro zahájení budování informačního systému pro krizové řízení se zaměřením na oblast vzdělávání. V závěru 32 stránkové studie pod názvem Možnosti uplatnění počítačové simulace v CO ČR v listopadu 1997 se konstatují k využitelnosti simulací čtyři oblasti. První oblastí - vytvořit nástroj k odhalování rizik sledováním synergií a dominoefektů v návaznosti na plánování. Druhou oblastí - vytvoření nástrojů řiditelnosti v době krize. Pro první i druhou oblast však existovala nutná podmínka redukování problémů spojených s řešením tak, aby mohl být vypracován konzistentní popis originálu, ve kterém jsou použity pouze deterministické vztahy. Třetí oblastí - návrh informačního systému pro krizové řízení, bez významných omezení. Stávající ISKŘ (v té době zatím neexistující) měl být výrazně modernizován tak, aby byl schopen virtuální modelování zvládat. Cílem čtvrté oblasti bylo využití VR a simulací pro potřeby vzdělávání a to zatím bez konkrétního využití. V této části bylo konstatováno, že je nutné navrhnout postup, jenž povede ke snížení pořizovacích a provozních nákladů. Závěrem této exkurze do historie lze podotknout, že další práce na využitelnost virtuálních technologií ve prospěch orgánů krizového řízení a složek IZS čekaly více než deset let. Současný projekt SIMEDU se soustředí na oblast podpory orgánů krizového řízení za krizových stavů na úrovni ORP za podmínky, že je svolán KŠ. Cílem projektu je Nahradit procesy týkající se řešení MU a jsou vně krizového štábu. Tímto ustanovením byl projekt jasně profilován a touto cestou se nadále ubíral. V rámci projektu byla zpracována řada analýz adaptace stávajících výcvikových modulů provozovaných na simulačním pracovišti Univerzity v Brně, které využívá Armáda české republiky pro výcvik svých jednotek. Bylo nutné transformovat systém principů velení AČR na oblast koordinace složek IZS KŠ ORP. Stupeň KŠ ORP byl zvolen jako výchozí. Aby bylo možné popsat koordinaci složek IZS, bylo nutné zvládnout ještě jeden důležitý moment a tím byl popis práce KŠ ORP, který není vždy týmově (svým složením) jednotný. Původní strategie práce KŠ vytyčená první krizovou legislativou se opírala o systém STANO. Tento systém však nebyl řadou ORP pozitivně přijat jako praktický a proto docházelo k postupnému zmírňování zásad práce krizového štábu až do roviny, kdy je prakticky v kompetenci starostů sestavit takový statut a jednací řád krizového štábu, který jim vyhovuje. Rozpětí organizace krizových štábů se tedy dnes pohybuje od ponechání původních modelů STANO s velkou organizační podporou základních složek IZS a především pak HZS ČR a JSDH až po struktury využívající ve stálých pracovních skupinách jen úředníky příslušných oddělení městského úřadu ve svých původních názvech. Podstatné je, že doposud víceméně oba zmiňované modely, jak dokazují neustále se opakující povodňové stavy, fungují. Řešený projekt je nastaven tak, aby plně respektoval rozmanitost stylu práce KŠ v závislosti na jeho velikosti. Pod velikostí je myšleno nejen statutem a krizovým plánem delegované množství orgánů krizového řízení, tvořících jádro KŠ a jeho pracovní skupiny, ale především faktický stav funkce KŠ s ohledem na správní území, počet obyvatelstva a další faktory předurčující možné krizové stavy vycházející z analýzy rizik. Cvičení krizového štábu je metodicky připravováno s ročním předstihem. Je to relativně dlouhé období vyžadující velké množství příprav všech aktérů cvičení. Přípravy provedení a ukončení cvičení má pět základních etap: Zpracování Kalendářního plánu; Ostrava 4. - 5. září 2013 119

Zpracování Plánu CAX; Zpracování a upřesnění řídící dokumentace; Provedení cvičení s počítačovou podporou (CAX); Ukončení cvičení, rozbory a analýzy. V následující tabulce je uveden zjednodušený harmonogram všech pěti etap. Zpracování kalendářního plánu Doba přípravy Obsah činnosti 12 měsíců Žádost o realizaci cvičení Projednání možností využití technologií s počítačovou podporou Návrh scénářů, cílů cvičení apod., organizace cvičení Splánování součinnosti 1 Zpracování technických požadavků pro simulaci Zpracování technických požadavků mezi cvičícími a řídícím cvičení 6-12 měsíců Testování nových technických řešení Stanovení termínů přípravy počítačové techniky a plánovacích konferencí 4-6 měsíců Příprava operátorů pro provedení CAX Zpracování plánu počítačové podpory Doba přípravy Obsah činnosti 4-6 měsíců Upřesnění témat, cílů a záměru cvičení Stanovení období cvičení a jednotlivých učebních úkolů pro cvičící štáby Upřesnění organizační struktury 2-4 měsíce Vydání pokynů ke zpracování dokumentace ke cvičení Splánování součinnosti 2 2-4 měsíce Zaslání zpracovaných podkladových materiálů ke cvičení na SP Zpracování a upřesnění řídící dokumentace Doba přípravy Obsah činnosti 2 měsíce Zpracování plánu řízení a plánu rozehry a vyhodnocení cvičení 1 měsíc Splánování součinnosti 3 14 dnů Příprava technologií Příprava prostorů a technických prostředků do 7 dnů Příprava řídící skupiny, rozhodčí služby apod. Zaslání podkladů pro reálnou logistiku Příprava operátorů do 3 dnů Kontrola prostorů a technických prostředků Provedení cvičení s počítačovou podporou Doba přípravy Obsah činnosti První den cvičení Příjezd organizátorů cvičení a rozvinutí technologií na místnostech Provedení shromáždění cvičících s řídícím cvičení s prezentací o Rozdělení, rozchod a zaujetí pracovišť, příprava a rozvinutí podkladů Kontrola stavu komunikačních a technických prostředků Provedení spojovacího nácviku Provedení rychlého cvičení Vyhodnocení rychlého cvičení Druhý den cvičení Doba přípravy Po Provedení rozehry jednotlivých scénářů dle plánu řízení Dílčí vyhodnocení rozehrávaného scénáře Možné opakování předešlého scénáře Opětovné dílčí vyhodnocení rozehrávaného scénáře Ukončení cvičení, likvidace uzavření a předání pracovišť Kontrola a stažení technických prostředků Odevzdání zpracované dokumentace cvičícími Ukončení cvičení, rozbory a analýzy Obsah činnosti Provedení vyhodnocení zpracované dokumentace skupinou rozboru a rozhodčími Vyhodnocení jednotlivých rozeher řídícím cvičení a skupinou rozboru Příprava a zpracování rozboru cvičení pro předání Provedení vlastního rozboru cvičení Zpracování statistických údajů, případně údajů měření Zpracování analýzy, návrhů a doporučení pro další přípravu KŠ Splánování součinnosti, kterých je během příprav několik, je velice důležité, protože vždy se vyskytne řada specifických problémů. Záleží na tom, jestli účastníci absolvují podobný výcvik poprvé a jakou mají zkušenost s řešením krizových situací ve svých mateřských KŠ. Příprava scénáře plánu rozehry je velice důležitým okamžikem. Tato etapa také nejvíce zabírá času v přípravných pracích. Model lokality musí být převeden do 3D simulované mapy, musí být vytvořeny virtuální modely události, modely prostředí a modely sil a prostředků, jejich chování apod. Virtuální podpora KŠ má tři strany. První stranou jsou cvičící, druhou stranou jsou řídící cvičení a jeho operátoři a poslední stranou je simulátor. Složení týmu cvičících (KŠ) není potřeba podrobně představovat. Dle zákona se vždy jedná o členy bezpečnostní rady ORP a stálou pracovní skupinu. Připravované cvičení je nově organizováno mobilním způsobem v krizovém štábu a na ostatních pracovištích městského úřadu. Cvičení se bude odehrávat ve dvou dnech, přičemž první den je věnován přípravě technologií pro celé cvičení. Řídící cvičení má pracoviště řídícího cvičení a rozehry. Řídící cvičení zabezpečuje koordinaci celého cvičení a je také rozhodčím cvičení. Ve spolupráci se svým týmem ovládá jak tým do rozehry situace a okolí, tak tým role players a další podřízené jednotky. Dále pak syntetické prostředí nazývané Matrix, které má poloautomatické chování, což značí, že obsluha nemusí řešit detaily vykonání úkolů či reakce na události. Práce týmu rozehry situace okolí spočívá na činnosti jeho operátorů, kteří zprostředkovávají interakci se simulátorem zpravidla v návaznosti na pokyny velitelů jednotek. Operátoři v podstatě zabezpečují simulaci vývoje mimořádné události, simulaci okolí KŠ, kde jsou myšleny především ostatní obce s rozšířenou působností a ostatní složky IZS a simulaci nadřízených, kam patří například KŠ kraje, operační středisko Hasičského záchranného sboru a podobně. Dále je vytvořena skupina players - hráčů, kteří simulují například obyvatelstvo. Důležitá je simulace podřízených jednotek. Důraz je přitom položen na velitele zásahu a jeho štáb a na vazbu na operační informační středisko Hasičského záchranného sboru, zdravotnické záchranné služby a police. Dále rozpracována potřebná škála ostatních složek IZS. Organizačně jsou štáby velitele zásahu složeny 120 Ostrava 4. - 5. září 2013

klasickým způsobem, tedy náčelník štábu, člen pro spojení, člen pro týl, člen pro síly a prostředky, zástupce pro IZS. V podřízenosti velitele zásahu jsou velitelé sektorů a velitelé úseků. Jak již bylo výše zmíněno, vše stmeluje syntetické prostředí Matrix. Pomocí Matrixu je realizována tzv. konstruktivní simulace, tj. simulace prostředí v 3D a 2D módu dle potřeby, simulace reálných sil a prostředků, simulace činnosti štábu velitele zásahu, modely objektů (entit), modely chování a úkolů, práce s terénní databází, modely vzájemných interakcí a modely počasí. Síly a prostředky a různé další objekty vkládané do mapy jsou uspořádány do přehledné databáze 3D modelů. Je snaha, aby objekty respektovaly vlastnosti příslušných objektů. Například takticko-technická data, rozměry, maxima rychlosti, časové normy, transportní kapacity atd. Entity jsou rozděleny do čtyř základních kategorií. První jsou technika a osoby z oblasti IZS, druhá kategorie jsou civilní osoby a technika (muž, žena, dítě, autobus, nákladní auto, lokomotiva s vagony apod.). U živých entit je simulováno zranění, které může vyústit na smrt nebo naopak v ošetření apod. Třetí kategorií jsou funkční objekty (hasicí přístroje, tlakové láhve, čerpací stanice, hydrant, nosítka apod.). Poslední čtvrtou kategorií jsou objekty dotvářející scénu (mobiliář, stavební prvky, bedny, hromady materiálu, části staveb, plotů apod.). Prostředky, které jsou během cvičení v pohybu, ovládají v částečném poloautomatickém režimu operátoři dle situace a pokynů řídícího cvičení. Simulovány jsou i jevy a události v dynamickém procesu vývoje mimořádné události. Například rozšiřování požáru, různé výbuchy, šíření nebezpečné látky apod. Syntetické prostředí Matrix je tvořeno konstruktivní simulací WASP. Je to nástroj umožňující propojení mapového podkladu s technikou v návaznosti na tabulky dat. Dochází k propojení podrobných informací o vybrané entitě (pozice, rychlost, náklad, pasažéři, pozorované entity, stav průběhu plnění úkolů). Editor úkonu entit a jednotek řeší tvoření posloupností za sebou prováděných úkolů s různým způsobem přechodu naplnění dalšího virtuálního děje. Pro úplnou informaci je potřeba ještě zmínit, že celý simulační systém je doplněn simulovaným komunikačním systémem, který má nahradit vysílačky, telefony a další komunikační prostředky. Veškerá komunikace je zaznamenává pro následné vyhodnocení. Existují také podpůrné nástroje právě pro zaznamenávání všech simulací a prostředky hodnotitele a pozorovatele (jsou to plošné i prostorové mapy, samostatné pohledy do virtuální scény, statistické nástroje apod.). První cvičení krizového štábu obce s rozšířenou působností s využitím mobilních virtuálních prostředků bude realizováno v obci Hustopeče u Brna. Na den 25. září je plánována generálka, která proběhne v Brně na simulačním pracovišti a 14. až 15. října proběhne v Hustopečích u Brna ostré cvičení KŠ. Scénář cvičení zaměřené na mimořádnou událost, která nastala náhle v průmyslové oblasti Šakvice. Došlo k explozi a poničení průmyslových technologií. Lidé mají různě těžká zranění. Vzhledem k situaci musí být organizována evakuace zaměstnanců. Jsou aktivovány síly a prostředky složek IZS. Starosta Hustopečí rozhodl, že bude svolán KŠ. Eliminace mimořádné události se nedaří. Mezitím probíhá evakuace pěti set padesáti osob z průmyslové zóny Šakvice na sportovní stadion do Hustopečí u Brna. Dochází k dalším rozsahem menším událostem se zraněními. O situaci je informován hejtman Jihomoravského kraje. Při evakuaci dochází k různým komplikacím. O řešení mimořádné události se silně zajímají média. Starosta svolává tiskovou konferenci. Probíhá činnost KŠ v pravidelných zasedáních a stálé pracovní skupiny jsou v plném nasazení. Pro realizaci cvičení byly vytvořeny všechny podmínky simulace včetně entit skutečných územních sil a prostředků. Celé spádové území je simulováno interaktivní dynamickou 3D mapou. KŠ Hustopeče u Brna bude pracovat na běžných podkladech, které má k dispozici pro řešení mimořádných událostí. Organizace mobilní simulace bude rozdělena na tři části v podřízenosti řídícího cvičení. Řídící cvičení bude mít skupinu technické podpory, spojení, simulace a experty ze společnosti VR Group a.s.. Zástupce řídícího cvičení bude řídit skupinu rozboru a analytiky. Zástupce řídícího cvičení z ORP Hustopeče u Brna bude zprostředkovávat vazbu mezi KŠ ORP a řídícím cvičení. Podrobnosti o průběhu cvičení budou zpracovány v samostatné studii po skončení a vyhodnocení cvičení. Bude zpracována certifikovaná metodika činnosti KŠ s využitím mobilních virtuálních technologii. Závěr Toto historicky první cvičení KŠ ORP s využitím simulačních prostředků pokládá základní kámen pro budoucí formy cvičení. Poměrně rychle se vyvíjí nové počítačové technologie a s tím ruku v ruce virtuální technologie. V současnosti dochází k prudkému rozvoji prostorového zobrazování, a to jak na bázi vývoje monitorů, tak na bázi holografie. Tak jak se budou vyvíjet běžné prostředky pro použití v KŠ, tak se budou zdokonalovat simulační prostředky. Budoucnost vzdělávání jako takového patří virtuálním technologiím. Literatura: [1] Belbin, R.M.: Management Teams Why They Succeed or Fail. Oxford: Butterworth-Heinemann,1993. [2] Borodzicz, E.P.: Risky business: Crisis simulations examined in the context of the safety people. PhD Thesis, London: University of London 1997. [3] BORODZICZ, E.P.: Using simulations to facilitate learning within risk situations. In: SAUDERS, D., SEVERN, J. (Eds.) Simulation and Gaming Research 1999. [4] Cannon-Bowers, J.; Tannenbaum, S.; Salas, E.; Volpe, C.: Defi ning competencies and establishing team training requirements. In: GUZZO, R., SALAS, E. (Eds) Team Effectiveness and Decision-making in Organisations, San Francisco: Jossey Bass,1995. [5] Green, W.G.: Exercise Alternativesfor Training Emergency Management Command Center Staffs. La Vergne, TN USA: Universal Publishers/uPUBLISH.com, 2000. 195 str. ISBN 1-58112-748-0. [6] Paton, D.: Disaster Business Continuity: promoting staff capability. Disaster Prevention and Management 1999, 8(2), str. 127-133. [7] Petranek, C.F.: Written debriefi ng: The next vital step in learning with simulations. Simulation and Gaming 2000, 31(1), str. 108-118. [8] Petranek, C.: Written debriefi ng: The next step in learning with simulation. Simulation & Gaming. 2000, 35(1), str. 70-84. [9] Salas, E.; Cannon-Bowers, J.; Blickenderfer, E.: Team performance and training research: emerging principles. Journal of the Washington Academy of Science 1995, 83(2), str. 81-106. [10] Taber, N.: Emergency response: Elearning for paramedics and fi refi ghters. Simulation Gaming 2008, 39, str. 515. [11] Wasserman, E.: Simulation exercise in disaster preparedness training. In: Disasters 1983, 7 (1) str. 44-47. Ostrava 4. - 5. září 2013 121

Využití thermokamery pro testování průběhu srážek aerosolu z generátoru s radikály hoření The Use of Thermo Camera for Testing the Process of Aerosol Collisions from Generator with Combustion Radicals Bc. David Kroča VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice doc. Ing et. Ing. Karel Klouda, CSc., Ph.D., MBA Státní úřad jaderné bezpečnosti Senovážné náměstí 9, 110 00 Praha 1 Ing. Markéta Weisheitelová Státní úřad jaderné, chemické a biologické ochrany, v. v. i. Příbram - Kamenná, 262 31 Milín Ing. Stanislav Brádka, Ph.D. Státní úřad jaderné, chemické a biologické ochrany, v. v. i. Příbram - Kamenná, 262 31 Milín david.kroca.st@vsb.cz, karel.klouda@sujb.cz, weisheitelova@sujchbo.cz, bradka@sujchbo.cz Abstrakt V příspěvku je provedena analýza thermogramů pořízených při hašení pevné a kapalné látky pomocí aerosolu vyvinutého z generátoru. Je rovněž diskutována velikost vzniklého aerosolu, rychlost jeho koagulace a jeho vliv na prostředí, ve kterém došlo k jeho uvolnění. Klíčová slova Thermokamera, aerosolový hasicí generátor AGS - 8/3, nano částice, korozivní vliv. Abstract This item analyses thermograms that were taken during the fire extinguishing of solid and liquid materials by aerosols developed by the generator. It also discuss the size of arisen aerosol, the speed of its koagulation and its impact on the enviroment in which it was released. Key words Thermo camera, aerosol extinguishing generator AGS - 8/3, nanoparticles, rust effect. Úvod Mezi moderní způsoby hašení patří nesporně aerosolová hasiva, jejichž vznik můžeme datovat začátkem 70. let minulého století vyvinuté ruskou agenturou pro výzkum kosmu SOJUZ. Aerosoly likvidují požár na obdobném principu jako hasicí prášky. Efekt jejich použití je však několikanásobně vyšší. V místě vzniku požáru dochází k reakci, která mění tuhou směs na drobné částice o velikosti stovek nanometrů, které likvidují radikály požáru na svém povrchu svým antikatalytickým - inhibičním efektem. Čím drobnější jsou tyto částice, tím je hašení účinnější [1]. Popis hasicího generátoru AGS - 8/3 Jde o stabilní aerosolové hasicí zařízení (AHZ), které na trh dodává firma K.B.K. fire, spol. s r.o., Ostrava. Generátor AGS - 8/3 slouží k objemovému hašení požárů pevných látek (dřevo, plasty atd.), kapalných i lehce vznětlivých hořlavin např. ropných produktů, ale také k hašení elektrických zařízení pod napětím do 40 kv [2]. Generátor se skládá z plechové, válcové nádoby, v níž je uložena aerosol vytvářející směs s rozbuškou. Obvod víka generátoru je perforován, jímž proudí hasební aerosol. Jako součást je dodávána i konzola k uchycení zařízení v zabezpečovaném prostoru (viz obr. 1). Obr. 1 Generátor AGS - 8/3 1 - plášť, 2 - spouštěč, 3 - konzola, 4 - výstupní otvory, 5 - svorková lišta Prováděné experimenty a související měření Celkově byla provedena tři experimentální měření se zaměřením na velikost vznikajících částic z generovaného aerosolu, záznam teplotního průběhu uvolňovaného aerosolu a následný vliv na vzorky kovových materiálů. Experiment č. 1 Experiment (i následující experimenty) probíhal v reálné místnosti areálu Státního ústavu jaderné, chemické a biologické ochrany (SÚJCHBO). Místnost měla objem 46 m 3 a do vedlejší měřící místnosti byly ve stěně vytvořeny otvory pro jímání aerosolu, umístění objektivu thermokamery, průchodky na přívod proudu do generátoru. Citlivá technologie měřicího přístroje pro měření nanočástic, neumožnila jeho umístění v experimentální místnosti (předpoklad agresivní aerosol). Proto byl umístěn 1 m od otvoru ve stěně sousedící s experimentální místností (viz obr. 2). Otvor pro jímání aerosolu je na obrázku označen písmenem A a otvor pro objektiv IR kamery je označen jako B. A B Obr. 2 Umístění měřící techniky ve vedlejší místnosti 122 Ostrava 4. - 5. září 2013

První experiment nebyl zaměřen na hašení požáru, nýbrž na testování dekontaminačních schopností generovaného aerosolu publikovaných v příspěvku na konferenci Ochrana obyvatelstva DEKONTAM 2013. Jedním z cílů experimentu bylo rovněž měření koncentrace nano aerosolových částic a jejich rozložení v generovaném prostoru (experimentální místnosti). Přehled o celkové koncentraci nanočástic v měřeném rozsahu v závislosti na čase prezentuje následující Graf 1. Výsledky měření koncentrace nanočástic a změny v jejich průměru při experimentu č. 2 s porovnáním se získanými výsledky z experimentu č. 1 uvádí grafy na níže uvedených obrázcích (Graf 3 Srovnání průběhu celkových koncentrací během obou experimentů a Graf 4 Srovnání geometrického průměru nanočástic během obou experimentů). 1 Graf 1 Celková koncentrace nanočástic Na tuto závislost uvedenou v Grafu 1 navazuje Graf 2, který charakterizuje změnu geometrického průměru v čase. Graf 3 Srovnání průběhu celkových koncentrací během obou experimentů Graf 2 Vývoj geometrického průměru v čase Bod č. 1 v předcházejícím grafu prezentuje start generátoru, bod č. 2 počátek odvětrávání místností. Pokles koncentrace v čase a zároveň nárůst geometrického průměru velikostní distribuce měřených nanočástic je ovlivněn jejich koagulací. Z tvaru křivky v čase od bodu 2 lze usuzovat, že částice o velikosti cca 200 nm se odvětrávají mnohem pomaleji, než částice o velikosti cca 400 nm. Experimet č. 2 Základní rozdíl experimentů mezi č. 1 a č. 2 byl ve změně ověřování využitelnosti uvolněného aerosolu jako hasiva. V tomto případě bylo použito jako palivo suché dřevo z břízy bělokoré (2,1 kg). Z obr. 3 je patrné i prostorové uspořádání vůči generátoru, které umožňuje snímání infrakamerou z vedlejší měřící místnosti (nalevo). A to jak ohně, tak generátoru. Graf 4 Srovnání geometrického průměru nanočástic během obou experimentů V případě experimetu č. 2 byl rovněž testován teplotní průběh generace aerosolu. Podrobnější analýze se bude věnovat samostatná kapitola. Experiment č. 3 Experiment číslo tři, byl obsahově zaměřen na zjišťování účinnosti aerosolu při hašení kapaliny hexan (250 ml) a působení dalších sekundárních faktorů při využívání tohoto typu generátoru k hašení požárů v uzavřených místnostech. Za obdobných podmínek byl i v tomto případě thermokamerou zaznamenáván teplotní průběh hašení a generace aerosolu ze zařízení. Podrobnému popisu jednotlivých snímků se věnuje následující kapitola. Analýza thermografických snímků pořízených při kontaktu uvolněného aerosolu s požárem dřeva a uhlovodíku Ke stanovení teploty povrchů snímaných materiálů a netransparentní atmosféry byl použit infračervený zobrazovací systém ThermaCAM P25 upgradovaný na systém P65. Infrakamera s objektivem 24 je vybavena mozaikovým mikrobolometrickým detektorem FPA s rozlišením 320 x 240 pixelů. Měřící systém Obr. 3 Umístění generátoru v experimentální místnosti Ostrava 4. - 5. září 2013 1 V Grafu 3 je experiment č. 1 značen červeně a experiment č. 2 modře; v Grafu 4 je toto značení opačné. 123

snímá ve spektrální oblasti 7,5 až 13 μm, s přesností 2 % z absolutní hodnoty snímané teploty za ideálních podmínek a přesně definovaných ovlivňujících parametrů. Dynamický rozsah teplot pro měření snímaných povrchů byl 0-500 C [3]. Měřící systém neumožňuje zaznamenávat jednotlivé thermogramy v reálném čase, toto omezení souvisí se zpracováním a ukládáním snímku na paměťové médium. Pro popsané experimenty byl interval ukládání dat 10 vteřin u požáru dřeva, 6-7 vteřin u požáru uhlovodíku. Hoření dřeva (bříza) a jeho následné hašení aerosolem Před vlastním uvolněním aerosolu jsme hranici dřeva nechali řádně rozhořet. Z prvního thermosnímku obr. 4 a) je patrno, že teplota hořících polen dosahuje hodnoty, kdy probíhá pyrolýza dřeva [4], teplota plamene se pohybuje v rozmezí 250-350 C (viz následující série snímků obr. 4a), b). Během experimentu (hašení) rostla teplota v místnosti cca 1,5-2 m od ohniště z 28 C na max. 47 C (2 min. od počátku hašení) s následujícím poklesem na 40 C po ukončení experimentu, před odvětráním místnosti. Hoření uhlovodíku (hexan) a jeho následné hašení aerosolem Zapálený hexan před uvolněním aerosolu hořel svítivým plamenem, který měl podle zabarvení z thermosnímků čtyři teplotní pásma, od středu ke kraji 300-400 C, 200-250 C, 150-170 C a 100-120 C. Obr. 8 a) čas měření 11:20:06 (vlevo); b) 11:20:33 (vpravo) Obr. 4 a) čas měření 11:13:12 (vlevo); b) 11:13:21 (vpravo) Za cca 40 sec. od uvolnění aerosolu z generátoru klesla teplota plamene o cca 100 C, žhnoucí polena prozatím se stejnou maximální teplotou cca 500 C. Pokles teploty polen na cca 200-250 C byl zaznamenán až cca po 1 min. od uvolnění aerosolu (viz obr. 6). V tuto dobu již není z thermosnímků patrné plamenné hoření. V čase 7 sec. (viz obr. 8 a, b) po uvolnění aerosolu došlo k prudké turbulenci plamene. Minutu po uvolnění aerosolu plamen již nevycházel z hladiny hexanu (viz série thermosnímků uvedených na obr. 9), ale byl v prostoru s kulovým tvarem. Teplota tohoto útvaru se pohybovala od středu ke kraji v tomto rozmezí: 250-200 - 160 C (viz obr. 9 a) čas měření 11:20:59 (vlevo); b) 11:21:06 (vpravo). Obr. 9 a) čas měření 11:20:59 (vlevo); b) 11:21:06 (vpravo) Obr. 5 a) čas měření 11:13:50 (vlevo); b) 11:13:59 (vpravo) Teplota uvolňovaného aerosolu během hašení dosahuje hodnoty 100-150 C a je srovnatelná s teplotou spalin nad žhnoucím dřevem (viz výše uvedený obrázek). Ke konci experimentu, cca 90 sec. od uvolnění aerosolu do prostoru, je teplota víka generátoru vyšší, než u uhasínajících polen dřeva a dosahuje hodnoty blížící se ke 200 C (viz série snímků obr. 6 a obr. 7). V časovém intervalu do 45 sec. došlo ke snižování teploty tohoto útvaru a jeho postupnému mizení v prostoru s teplotou cca 70 C. Stejně jako v předcházejícím případě i zde došlo k odkapu z trysek generátoru, s teplotou odkapu vyšší a to cca až 250 C, teplota víka generátoru byla v maximální hodnotě kolem 300 C, teplota uvolňovaného aerosolu během hašení dosahovala hodnoty 100-120 C. Maximální teplota 1,5 m od hořící nádoby byla během působení aerosolu při zahájení hašení 27 C, během hašení 54 C, po uhašení 48 C, s následným poklesem na 43 C před odvětráním (viz následující obrázek). Obr. 6 a) čas měření 11:14:47 (vlevo); b) 11:14:57 (vpravo) Rovněž byl zaznamenán, v závěru uvolňování aerosolu, odkap z trysek generátoru. Tento odkap (pravděpodobně chladící slož) měl teplotu cca 120-140 C (viz thermosnímky s časem 11:15:29-11:15:38). Obr. 7 a) čas měření 11:15:29 (vlevo); b) 11:15:38 (vpravo) Obr. 10 a) čas měření 11:22:03 (vlevo); b) 11:22:09 (vpravo) Korozivní vliv sedimentu aerosolu Korozivní vliv sedimentů z generovaného aerosolu byl testován na kovových vzorcích, které byly přítomny na podlaze v experimentální místnosti, a to jak při experimentu č. 1 (bez požáru), tak experimentu č. 2 (požár dřeva). Kovové destičky měly rozměr 52 x 52 x 2 mm a byly následujícího složení: 1. pozink; 2. titan-zinek; 3. hliník; 4. mosaz; 5. nerez ocel; 6. železo; 7. měď; 8. hliník + měď (eloxovaný). Po skončení experimentu č. 1 byly vzorky kovu ponechány na místě 24 hod. Poté byly jednotlivé destičky omyty destilovanou vodou a vysušeny. U experimentu č. 2 byly na podlahu 124 Ostrava 4. - 5. září 2013

experimentální místnosti položeny dvě sady stejných vzorků. U první sady byl průběh následného zpracování stejný jako u vzorků z experimentu č. 1. Destičky z druhé sady byly po 24 hod. přemístěny do laboratoře a ponechány s kontaminovaným povrchem dalších 24 hod. Poté byly omyty a osušeny. V tomto případě lze hovořit o 48 hod. kontaktu se sedimentem. Z vizuálního porovnání stavů povrchu destiček lze konstatovat, že u vzorku č. 5 (nerez ocel) a vzorku č. 8 (hliník a měď) nebyly patrny stopy koroze - poškození povrchu. U vzorků u kterých byl poškozen povrch korozí je rovněž patrný rozdíl mezi vzorky exp. č. 1 a exp. č. 2, (respektive bez požáru a při něm). Při experimentu č. 2 bylo poškození povrchů intenzivnější. Byl potvrzen časový vliv kontaminace na stupeň poškození povrchu vzorku při experimentu č. 2 (porovnání první a druhé sady vzorků). Nejvíce byly zasaženy působením sedimentu vzorky č. 4 mosaz (viz obr. 11) a vzorky č. 7 měď (viz obr. 12). U všech těchto vzorků byla zasažena a porušena celá plocha vzorků. Závěr Výsledky základních experimentů naznačují, že tato daná hasební látka má i přes určité korozivní negativní vlastnosti víceúčelové použití v praxi. Má výraznou perspektivu pro další používání zejména ve specifických podmínkách provozně - technických zařízení a v různých technologických objektech. Její hlavní efekt lze spatřovat zejména v rychlosti hašení požáru v jeho počátečních fázích. Tato schopnost bude mít za následek podstatné snížení hmotných škod, které pravidelně při rozsáhlých následných požárech vznikají. Autoři příspěvku děkují panu Ing. Petru Bebčákovi, Ph.D. ze společnosti K.B.K. fire s.r.o., za poskytnutou aerosolovou hasicí techniku, díky které bylo možno popsané experimenty realizovat. Literatura [1] Orlíková, K., Štroch, P.: Hasiva klasická a moderní. Edice SPBI SPEKTRUM. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství. 2002. ISBN 80-86111-93-8. [2] Generátor hasicího aerosolu AGS-8/3. [online]. Dostupné z www: <http://www.kbkfire.cz/produkty/zarizeni-aerosolovehohaseni-pozaru/ >[cit. 2013-05-30]. [3] Manuál k použití zobrazovacího system ThermaCAM P25. [4] Zánostný, P., Kurc, L. Vliv podmínek a složení suroviny na pyrolýzu dřevní hmoty. 2011. In Chemické listy 105, ISSN 458-466. Obr. 11 Vliv sedimentu na vzorek mosazi Obr. 12 Vliv sedimentu na vzorek mědi Přehled o stupni poškození jednotlivých kovů (slitin) je patrný z následující tabulky. Tab. 1 Výsledky působení sedimentu aerosolu na vzorky kovů Vzorek kovu Stupeň poškození povrchu kovu a) Exp 1 (24 hod.) b/ Exp 2 (24 hod.) b/ Exp 1 (48 hod.) b/ 1. pozink x xx xxx 2. titan-zinek 0 x xx 3. hlíník 0 0 xx 4. mosaz xx xxx xxx 5. nerez ocel 0 0 0 6. železo x xx xxx 7. měď xxx xxx xxx 8. hlíník + měď (eloxovaný) 0 0 0 Pozn.: a) stupeň poškození: 0 - bez poškození, x - stopy koroze, xx - částečně zkorodován, xxx - korozí zasažen celý povrch; b) doba kontaktu vzorků se vzniklým sedimentem. Ostrava 4. - 5. září 2013 125

Vývojové trendy ve využívání zdrojů požární vody na vodovodní síti Developmental Trends in the Use of Fire Fighting Water Resources in a Water Supply System doc. Ing. Šárka Kročová, Ph.D. VŠB - TU Ostrava, Fakulta bezpečnostního inženýrství Lumírova 13, 700 30 Ostrava - Výškovice sarka.krocova@vsb.cz Abstrakt Pro zásobování požární vodou musí mít každé zastavěné území dostatek vody z přirozených, umělých nebo víceúčelových zdrojů. Pro daný účel je technicky nejjednodušší a ekonomicky nejlevnější variantou využívat pro požární odběry v městech a obcích vodu z hydrantové sítě nebo výtokových stojanů. S trvalým snižováním množství realizované a fakturované vody u různých typů spotřebitelů v systémech vodovodů pro veřejnou potřebu narůstá i trend provozovatelů těchto zařízení vodovodní síť při rekonstrukcích výrazně redimenzovat na nové provozní podmínky. V malých městech a obcích může redimenzace vodovodních řadů vést k podstatnému snížení hydraulické účinnosti hydrantové sítě a nemožnosti využívat pro požární účely výtokové stojany. Jak snížit uvedená rizika při respektování vývojových trendů ve vodárenství v 21. století naznačuje v základním rozsahu následující článek. Klíčová slova Nadzemní hydrant, výtokový stojan, vodovodní řad, realizovaná voda, redimenzace, hydraulická účinnost. Abstract To ensure the supply of fire fighting water, every built-up area has to have a sufficient amount of water from natural, artificial or multi-purpose resources. For the given purpose, the technically simplest and cheapest variant is the use of water from the hydrant network and fire discharge pillars for fire fighting in towns and municipalities. With steady decreasing the amounts of produced and invoiced water in the case of various types of consumers in public water supply systems, a trend towards the considerable redimensioning of these facilities by their operators during water supply system reconstruction according to new operating conditions is growing. In small towns and municipalities the re-dimensioning of water mains may lead to a substantial reduction in hydraulic efficiency of hydrant networks and to the impossibility of using fire discharge pillars for fire fighting. The following article outlines how to reduce the mentioned risks while respecting the developmental trends in water supply in the 21 st century. Key words Pillar hydrant, fire discharge pillar, water mains, produced water, re-dimensioning, hydraulic efficiency. 1. Úvod Rozvoj vodárenství v průběhu minulého století umožnil nejen podstatně zlepšit kvalitu lidského života, snížit šíření epidemií přenášených vodou, umožnit rychlý rozvoj měst, obcí a jejich infrastruktury, ale současně i podstatně zlepšit do té doby nedostatečné zajištění požární bezpečnosti staveb. Vodovodní sítě se staly nedílnou součástí technické infrastruktury s víceúčelovým využitím. V současné době vodovodní sítě zásobují pitnou vodou v České republice 9,8 mil. obyvatel [1] a jsou zdrojem požární vody pro statisíce vnějších odběrních míst vybudovaných na vodovodních sítích k těmto účelům. I když nejsou jediným zdrojem požární vody, jsou v místech s minimálním výskytem povrchových vod zdrojem mimořádně významným. Snižují časové prodlevy spojené s čerpáním a dovážkou vody ze zdrojů přirozeného původu nebo zdrojů umělých. Pokud je výběru odběrního místa jako zdroji požární vody na vodovodní síti věnována dostatečná pozornost a je posuzován v širším spektru rizik a nebezpečí, stává se spolehlivým pomocníkem jednotek požární ochrany při požárním zásahu. Situace se však postupně začíná měnit. Po privatizaci státních podniků zajišťujících dodávky pitné a požární vody pro města a obce na soukromé vodárenské společnosti a současnému poklesu spotřeby pitné vody se stala většina vodárenských systémů naddimenzovanými zařízeními s řadou technicko-provozních rizik a nebezpečí. Těmto rizikům a nebezpečím se přirozeně snaží vodárenské společnosti čelit a snižovat jejich negaci. Možností a způsobů je řada. Jednou z nich je redimenzace vodovodních řadů na nové podmínky, rušení vodojemů, snižování objemu akumulací vod ve vodojemech a v řadě případů i rušení místních, ekonomicky již nevýhodných zdrojů vod. Daný trend za určitých podmínek již může být negativním jevem, snižujícím současné zabezpečení požární vodou zastavěných území a jednotlivých stavebních objektů a jejich souborů. Specialisté zabývající se požární bezpečností ve státní správě a samosprávě by měli být ostražití a v rámci prevence, při stavebním nebo vodoprávním řízení, této problematice věnovat zvýšenou pozornost. 2. Vodovodní síť jako základní zdroj požární vody pro města a obce V současné době vodovodní síť v České republice dosáhla délky 74 141 km [1] a průměrně se ročně prodlužuje o dalších cca 700 km. Vodovodní síť je zdrojem pitné vody pro 93,4 % obyvatel [1] a pro převážnou část veřejné a soukromé infrastruktury státu. Dle ČSN 75 2411 - Zdroje požární vody je vodovod pro veřejnou potřebu současně považován za významný víceúčelový zdroj požární vody zejména v zastavěných územích. Využití vodních zdrojů jako zdrojů požární vody je nutno veřejnoprávně projednat s vlastníkem nebo provozovatelem daného vodního díla. Kapacita vodního zdroje (vodovodní sítě), která může být dána k dispozici jako požární voda bez narušení provozního účelu vodárenského zařízení, musí být trvale zajištěna. Z vodárenského hlediska mají různé systémy rozlišnou spolehlivost a zejména kapacitní možnosti dodávky vody k využití pro zásobování požární vodou. 2.1 Vodárenská soustava Význam vodárenských soustav skupinových a oblastních vodovodů trvale narůstá. Bez jejich funkce by nebylo možné nejméně od poloviny minulého století zajistit rozvoj měst a obcí a současně dostatek požární vody z vodovodní sítě v zastavěných územích. Vodárenskou soustavu, viz obr. 1, tvoří téměř vždy významný povrchový zdroj pitné vody (vodárenská nádrž) a výrobně distribuční vodárenský systém přivádějící pitnou vodu do jednotlivých spotřebišť. 126 Ostrava 4. - 5. září 2013

1 ÚV 8 2 5 3 5 Studny Úpravna vody Vodojem Spotřebiště 2 5 5 3 7 7 4 5 5 6 5 ÚV 8 1 ČOV Legenda: 1 vodárenská nádrž 2 prameništ podzemních vod 3 zastav né území 4 pr myslová zóna 5 akumulace pitných vod 6 centrální akumulace pitných vod 7 p ivad pitné vody 8 úpravna vod 5 4 2 5 5 Obr. 1 Vodárenská soustava skupinového nebo oblastního vodovodu 7 3 3 7 6 5 3 Recipient Obr. 2 Vodárenský systém místního obecního vodovodu Její základní výhodou z hlediska požárních odběrů je téměř kapacitní neomezenost odběru vody se stálým hydrodynamickým tlakem vody. Hydrodynamický tlak vody na přívodních řadech je relativně vysoký a pohybuje se zpravidla v rozmezí 0,6 MPa až 1,1 MPa. Průtoková kapacita v přívodních řadech a na předávacích místech pro jednotlivá spotřebiště je ve stovkách l.s -1. Daného vodárenského systému je možné a vodné využívat i jako významného víceúčelového vodního zdroje pro potřeby hašení zejména lesních a travních porostů, zejména v lokalitách s nižší dostupností pro techniku jednotek požární ochrany k přirozeným vodním zdrojům nebo při jejich úplné absenci. 2.2 Městská vodovodní síť Městská vodovodní síť má zpravidla dostatečnou kapacitu pro dodávky vody všem typům vnějších odběrních míst (podzemní hydranty, nadzemní hydranty, výtokové stojany, plnicí místa) jako zdrojů požární vody pro zastavěná území. V současné době je většina městských vodárenských systémů napojena na vodárenské soustavy a nemá kapacitní problémy s dodávkami vody spotřebitelům. Množství realizované vody se pohybuje ve vodovodní síti jako celku v desítkách až stovkách l.s -1 a v jednotlivých tlakových pásmech v desítkách l.s -1. Rovněž kapacita akumulované vody ve vodojemech, kterou lze využít i pro požární účely, je ve stovkách až tisících m 3. Při výběru vhodného odběrního místa jako zdroje požární vody na vodovodní síti je však nutné zvažovat jeho provozněbezpečnostní parametry ve vztahu k typu sítě a hydraulické účinnosti této sítě ve standardních podmínkách a podmínkách mimořádných nebo krizových situací. Nevhodně vybrané odběrní místo, jak je uvedeno v další části článku, může i v těchto systémech způsobovat vážné odběrové potíže při různém hydraulickém zatížení v době požárního zásahu. 2.3 Vodovodní síť v obcích Vodárenský systém v obcích nebo malých městech má zpravidla jeden podzemní zdroj vody, jednoduchou a hydraulicky nenáročnou vodovodní síť, viz obr. 2. Vodovodní síť je vytvářena zpravidla z kombinovaného a větevného systému. Větevný systém, viz obr. 3, bývá z hlediska zajištění hydraulických parametrů vnějšího odběrního místa jako zdroje požární vody na vodovodní síti, vážným rizikem. Ostrava 4. - 5. září 2013 P ivad Vodojem Bodový uzáv r v uzlu sít Zásobní ad Rozvád cí ad Obr. 3 Vzorové schéma větvené vodovodní sítě Základní provozně-bezpečnostní rizika větveného systému místních vodovodů měst a obcí jsou následující: nižší dimenze vodovodního řadu, zpravidla DN 80 mm, nižší bezpečnost dodávky vody pro odběrní místo, které slouží jako zdroj požární vody, menší hydraulická účinnost odběrního místa, vyšší pravděpodobnost vzniku inkrustací v potrubí a následné snižování průtokových množství vody v trubním systému. Uvedené a další faktory často snižují provozní bezpečnost odběrních míst. V menších obcích s větveným rozvodným systémem, jeho nízkou hydraulickou účinností a malou nestálou kapacitou vodního zdroje, je obtížné v některých případech dodržet podmínky, které stanovuje ČSN 73 0873 Požární bezpečnost staveb - Zásobování požární vodou. I přes uvedená provozně - bezpečnostní rizika lze vždy prostřednictvím matematického modelování nebo monitorovaní hydraulických veličin nalézt několik vhodných úseků vodovodní sítě pro vybudování odběrního místa jako kapacitně dostatečného zdroje požární vody. 2.4 Vnitřní vodovody v průmyslových a obchodních zónách Vnitřní vodovody v průmyslových a obchodních zónách jsou reálně integrální součástí vodárenských systémů pro veřejnou potřebu. Jejich integrita, i když ne z právního a majetkového hlediska, spočívá v absolutní technicko-provozní závislosti na vodovodní síti. Na tuto reálnou propojenost a závislost velmi často provozovatelé vodárenských systémů pro veřejnou potřebu zapomínají, zejména při dimenzování vodovodních přípojek a měřících zařízení (vodoměrů) osazených na přípojkách. Pokud jsou na vnitřních rozvodných systémech vybudována odběrní místa sloužící jako zdroje požární vody, musí tato odběrní místa mít stejnou kapacitní výkonnost, jako odběrní místa na vodovodní síti pro veřejnou potřebu. U areálů s rozsáhlými vnitřními vodovody a současně se zvýšeným nebo vysokým požárním nebezpečím, je vhodné nebo často i nutné u napojení vodovodní přípojky na vodovodní síť osadit, viz obr. 4, další ovládací armatury. 127

B B vodovodní síť A E C D D vodovodní řad směr toku vody vodovodní přípojka Legenda: A - hlavní uzávěr B - sekční uzávěr C - T-kus D - E-kus E - F-kus nemovitost Obr. 4 Vodovodní přípojka pro areály s vyššími provozněbezpečnostními prvky Uvedený způsob napojení průmyslového areálu na vodárenskou okruhovou síť podstatně zvyšuje pravděpodobnost zajištění dodávek vody pro odběrní místa jako zdroje požární vody i při haváriích na vodovodních řadech přivádějící vodu k areálům. 3. Vývojové trendy ve vodárenství v 21. století V závěru 20. století došlo v České republice k zásadní restrukturalizaci průmyslu a zrušení velké části spotřebitelského spektra pitné vody. Téměř současně s touto událostí se začala rychle zvyšovat cena vodného, viz obr. 5, a v jeho důsledku podstatně snižovat spotřeba pitné vody. Obr. 5Vývoj ceny vodného jako faktoru snižování spotřeby pitné vody Třetím závažným činitelem ovlivňující množství realizované vody v distribučních systémech vodovodů pro veřejnou potřebu v České republice bylo snižování ztrát pitné vody, viz obr. 6. Uvedené tři základní faktory a řada sekundárních dalších, zásadně změnila původní vývojové trendy spotřeby vody a pohled na dimenzování vodovodních sítí. Velká část současných vodovodních řadů a akumulací pitných vod ve městech, a obcích je nyní naddimenzována. V jejím důsledku ztrácí distribuovaná pitná voda často čerstvost, mění svou kvalitu a snižuje se prvek zdravotního zabezpečení vody proti sekundárnímu mikrobiologickému znečištění. Zdánlivě tyto uvedené faktory nemají s požárním zabezpečením zastavěných území mnoho společného. Opak je však pravdou. Vodárenské společnosti na vzniklou situaci musí a budou reagovat. Jejich předpokládaná reakce bude následující: - nový výpočet vodovodní sítě pomocí matematického modelování, - na základě nových poznatků kalibrace výpočtu, návrh redimenzace velké části vodovodních řadů, - při následné rekonstrukci vodovodní sítě podstatné snížení DN potrubí, -v důsledku snížení DN potrubí může v řadě případů dojít ke snížení současné hydraulické účinnosti odběrního místa určeného jako zdroj požární vody. Vyšší riziko snížení kapacitní účinnosti lze očekávat u výtokových stojanů, které dle ČSN 73 0873 Požární zabezpečení staveb - Zásobování požární vodou, musí zajišťovat minimálně průtok při požárním odběru v množství 35 l.s -1, - přiměřeně se redimenzace vodovodních řadů projeví i na hydraulických parametrech odběrních míst jako zdrojů požární vody na vnitřních vodovodech průmyslových a obchodních areálů, - snižování počtu vodojemů ve vodovodních systémech a objemu akumulované vody v různých, především velkokapacitních vodojemech. S touto naznačenou alternativou musí v následujících letech státní správa a samospráva měst a obcí počítat a být na ni připravena. Měla by být připravena na vodoprávní projednávání požadavků vodárenských společností na rekonstrukce vodovodních sítí a mít připraveny odborně podložené argumenty s požadavky na zachování základního množství odběrních míst jako zdrojů požární vody na vodovodní síti a současně i jejich minimálních hydraulických parametrů. 4. Závěr Nové podmínky a nutnost provádění nejen operativních zásahů ve výrobně-distribučních systémech vodovodů pro veřejnou potřebu, ale i prosazování nových dlouhodobých trendů rozvoje, nesmí ohrozit ani snížit současné využívání vodovodů jako víceúčelových zdrojů požární vody. Prostřednictvím řídící a monitorovací techniky ve vodárenském prostředí lze snadno skloubit jak potřeby vodárenských společností, tak potřeby vedoucí k zajištění požárního zabezpečení staveb z vodovodní sítě. Technika, odborná způsobilost a znalost řešení i v nových složitých podmínkách provozování vodovodů pro veřejnou potřebu umožňuje zcela zachovat tento významný zdroj požární vody v zastavěných územích i v celém průběhu tohoto století. Literatura: [1] Vodovody a kanalizace 2011 [online]. Ministerstvo zemědělství [cit. 2012-10-07]. Dostupné z WWW: <http://www.mze.cz/>. Obr. 6 Vývoj snižování ztrát vody v distribučních sítích pitných vod v ČR 128 Ostrava 4. - 5. září 2013

Vliv vlhkosti a mísicího poměru na požárně technické a výbuchové charakteristiky alternativních a směsných paliv The Influence of Moisture and Mixing Ratio on the Fire-Technical Characteristics of Alternative and Bended Fuels Ing. Martin Kulich VVUÚ a.s., Pikartská 1337/7, 716 07 Ostrava-Radvanice kulichm@vvuu.cz Abstrakt Úvodní část příspěvku je věnována představení vzorků paliv a palivových směsí, které byly podrobeny rozborům požárně technických a výbuchových charakteristik (dále jen PTCH) a stručnému rozboru a komentáři k jednotlivým veličinám, na které byly palivové vzorky testovány, zejména z pohledu jejich praktického významu ve vztahu k zajištění provozní bezpečnosti. Další část příspěvku je věnována přímému srovnání dosažených výsledků a vyvození z toho plynoucích závěrů. Závěr příspěvku se věnuje stručné rekapitulaci hlavních kroků, které by měli provozovatelé zdrojů dodržet při zavádění nových paliv a palivových směsí. Klíčové slova Alternativní palivo, směsné palivo, požárně technická charakteristika, riziko, výbuch. Abstract The introductory part of the article deals with an introduction of samples of fuels and fuel blends that were subject to analyses within fire-technical and explosion characteristics, so as to a brief analysis and comment on the individual quantities for which the fuel samples were tested, particularly from the viewpoint of their practical importance in relation to ensuring operational safety. The next part deals with a direct comparison of the achieved results and a deduction of conclusions resulting from those. The last part of the article deals with a brief recapitulation of the main steps to be kept by the source owners while implementing new fuels and fuel blends. Key words Alternative fuel, blended fuel, fire-technical characteristics, risk, explosion. Úvod Sestavení a prezentování příspěvku na uvedené téma má přímou návaznost na výsledky dlouhodobé spolupráce mezi VVUÚ, a.s. (konkrétně divize Analýza rizik a Akreditované zkušební laboratoře č. 1025) a skupiny ČEZ v oblasti výzkumu a vývoje souvisejících s riziky požáru a výbuchu spojených s alternativními a směsnými palivy, které jsou vhodné pro nasazení v klasických tepelných elektrárnách skupiny ČEZ. Jednou z podmínek rozvoje inovací ve Skupině ČEZ je systematická podpora aplikovaného výzkumu a vývoje v energetice. Pro dosažení dobrých výsledků je nutná spolupráce s vysokými školami, výzkumnými ústavy i podnikatelskými subjekty. Řešení výzkumného projektu s názvem požárně-bezpečnostní aspekty využívání alternativních paliv, jehož realizace je financována z prostředků skupiny ČEZ, a.s., bylo z pohledu vybraných vzorků paliv rozděleno na dvě základní části, a to konkrétně část biomasa - BM a část Tuhá Alternativní Paliva - TAP. Samotné řešení projektu pak bylo rozděleno do pěti ucelených etap, které na sebe bezprostředně navazují, a to následovně: Etapa I Definování vstupních požadavků na výběr vhodných alternativních paliv (BM/TAP) a jejich směsí se základním palivem (hnědé nebo černé uhlí). Etapa II Identifikace vhodných druhů a směsí BM pro spalovací procesy dle navržených výběrových kritérií a provedení samotných rozborů PTCH u BM. Etapa III Identifikace vhodných druhů a směsí TAP pro spalovací procesy dle navržených výběrových kritérií a provedení samotných rozborů PTCH u TAP. Etapa IV Vyhodnocení laboratorních rozborů provedených v II. a III. etapě a jejich přímé vzájemné srovnání. Etapa V Aplikace získaných výsledků v bezpečnostním managementu vybraných klasických elektráren ČEZ. Specifikace vzorků paliv a palivových směsí v rámci řešení projektu. Při samotném výběru paliv pro účely řešení projektu bylo uvažováno s mnoha výběrovými kritérii a požadavky, se kterými byly vzorky konfrontovány (provozně-technologické, ekologické, ekonomické, legislativní, atd.). Na základě identifikace výše uvedených faktorů pak každý vzorek prošel výběrovým procesem, byly vybrány konkrétní vzorky a pro ně specifické provozní stavy, pro které byly tyto vzorky testovány na jednotlivé parametry PTCH. Biomasa Testy vzorků BM byly zaměřeny zejména na objasnění chování čistých vzorků pří různých úrovních vlhkosti, ve kterých se tyto vzorky mohou v provozu reálně vyskytovat. Níže je uvedena stručná specifikace vzorků, které byly vybrány k rozborům na základě zmíněného výběrového procesu, včetně specifikace zkušebních podmínek, za kterých byly rozbory PTCH provedeny: Označení vzorku pro účely testování: BM1 Specifikace vzorků: Dřevní štěpky (klest, kořeny, vláknina) Definovaná % vlhkost vzorku pro rozbory PTCH: 20, 30, 40 [% hm.] Stav: Prašná frakce Označení vzorku pro účely testování: BM2 Specifikace vzorků: Peletky z cíleně pěstovaných rostlin Definovaná % vlhkost vzorku pro rozbory PTCH: 10, 15 [% hm.] Stav: Prašná frakce Ostrava 4. - 5. září 2013 129