Požární řešení skladových objektů
Příspěvek se zaměřuje na požáně bezpečnostní řešení skladů dle ČSN 73 0845. Pro porovnání jsou analyzovány požadavky, které stanovuje legislativa v Portugalsku a Kanadě, a dále požadavky, které stanovuje NFPA (The National Fire Protection Association). Jednotlivé přístupy jsou srovnány a jsou zmíněny nejvýznamnější rozdíly, především ve vztahu k současným trendům ve skladování. V neposlední řadě je představena softwarová pomůcka vytvořená v programovacím jazyce Python, která nese název „Skupina provozů skladů“. Tento nástroj slouží pro zařazení požárního úseku skladu do skupiny provozů skladů dle postupu stanoveného v příloze A ČSN 73 0845. Proces stanovení zjednodušuje a eliminuje případné chyby, které mohou do výpočtu vstoupit.
Foto: Pexels
1. Úvod
Díky narůstajícím požadavkům obchodu vznikají velkokapacitní logistická centra, která požadují co největší prostorovou otevřenost. V rámci trendů sledujeme nárůst automatizace a využití regálů jako nosných konstrukcí. Jedná se o řešení, ve kterém vlastní regály tvoří součást nosné konstrukce budovy a je tak umožněno maximální využití dostupné plochy skladu. A tak vzniká otázka, jak tyto skutečnosti reflektuje norma ČSN 73 0845. Pro porovnání řešení požární bezpečnosti je analyzována platná legislativa, která se používá v Portugalsku, Kanadě a požadavky NFPA. V závěru je představena softwarová pomůcka (freeware), která určuje skupinu provozů skladů v souladu s ČSN 73 0845. Díky této pomůcce je proces stanovení zjednodušen a jsou eliminovány případné chyby, které mohou do výpočtu vstoupit.
2. Analýza platné legislativy
2.1 Česká republika
Materiály, které dříve sloužily jako podklad k řešení požární bezpečnosti ve skladových objektech, jsou:
- ČSN 73 0825 Požárně technické vlastnosti hmot – Třídy požárního nebezpečí skladovaných materiálů (účinnost 1. 6. 1992),
- ČSN 73 0867 Požárně technické vlastnosti hmot – Stanovení třídy požárního nebezpečí skladovaných materiálů (účinnost 1. 6. 1992),
- ČSN 73 0844 Požární bezpečnost staveb – Sklady (účinnost 1. 7. 1978).
Tyto normy byly následně v roce 1997 nahrazeny normou ČSN 73 0845 Požární bezpečnost staveb – Sklady. Poslední úpravou normy pro návrh požární bezpečnosti skladů je verze ČSN 73 0845 vydaná v květnu roku 2012, která je používána dodnes.
Výchozím materiálem pro posouzení skladových objektů je tedy v současné době ČSN 73 0845 s ohledem na požadavky ostatních norem řady ČSN 73 08xx. Nejdříve se sklad zařadí do jedné ze čtyř skupin v závislosti na velikosti půdorysné plochy požárního úseku, podlaží a využití objektu. Dále se postupuje dle jednotlivých kapitol normy. Ačkoliv norma stanovuje omezení na velikosti požárních úseků a skladovací výšky, je možné tyto hodnoty navýšit při instalaci elektrické požární signalizace (EPS), samočinného stabilního hasicího zařízení (SSHZ) nebo zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT). Instalace těchto zařízení je vyjádřena součinitelem c, jehož maximální hodnota je rovna 1. Při vybavení požárního úseku zmíněnými zařízeními se jeho hodnota snižuje dle pravidel ČSN 73 08xx. Pro co nejpozitivnější vliv součinitele c, je tedy cílem mít jeho hodnotu co nejnižší. Přehled povinného použití těchto požárně bezpečnostních zařízení zároveň uvádí příloha B ČSN 73 0845. Kupříkladu elektrická požární signalizace je požadována v požárních úsecích skladů se skupinou provozů skladů II–VII. Pro zohlednění výbavy EPS v součiniteli c, je však nutné zajistit dobu od ohlášení požáru do zahájení zásahu v časovém pásmu H1 neboli do 7 minut. Neomezená plocha normou povolena není a stejně tak norma neřeší sklady, jejichž nosnou konstrukci tvoří přímo ocelové regály. [1, 2] Alternativně je možné řešit odchylným řešením od normy na základě § 99 Zákona o požární ochraně č. 133/1985, ve znění pozdějších předpisů.
Nové stavební objekty skladů musí mít nehořlavé konstrukční systémy. Požární úseky mají minimálně IV. stupeň požární bezpečnosti a konstrukce musejí vykazovat požární odolnost po dobu alespoň: 90 min (podzemní podlaží a mezi objekty), 60 min (nadzemní podlaží), 30 min (poslední nadzemní podlaží, popř. jednopodlažní objekty, konstrukce střech atd.). [1, 2]
2.2 Portugalsko
Požární bezpečnost skladů se řídí ustanoveními zákonné vyhlášky 220/2008 a ministerské vyhlášky 1532/2008. Skladové objekty spadají do budov typu XII „průmysl, dílny, sklady“ a následně se zařazují do jedné ze 4 kategorií rizik. Kategorie závisí na tom, zda je sklad vnitřní či venkovní, na počtu podlaží pod podlažím, ze kterého bude veden požární zásah, a na modifikované hustotě požárního zatížení. Ministerská vyhláška následně stanovuje technické požadavky a posuzuje například přístupové komunikace, vybavení pro požární zásah, požární odolnosti, únikové cesty a další. Zároveň uvádí, že veškeré skladové objekty musejí být vybaveny poplachovými a detekčními systémy, které musejí obsahovat tlačítkové hlásiče, samočinné hlásiče apod. Vyhláška také stanovuje mezní plochy požárních úseků skladů, kdy je možné tyto hodnoty až zdvojnásobit při instalaci sprinklerového hasicího zařízení. Regálové sklady legislativou řešeny nejsou. [3, 4]
Požadované požární odolnosti konstrukcí jsou v závislosti na kategorii rizika: 60 min (1. kat.), 90 min (2. kat.), 120 min (3. kat.) a 180 min (4. kat.). [4]
2.3 Kanada
Návrh vychází z kanadských národních stavebních předpisů z roku 2020 a kanadských národních požárních předpisů z roku 2020. Skladové objekty jsou zařazeny do skupiny F2 nebo F3 (průmyslové prostory se středním nebo nízkým rizikem), v závislosti na obsahu hořlavin na podlahovou plochu. Podle zařazení se stanovují požadavky na konstrukce, odstupové vzdálenosti atd. Například vybavení poplachovým systémem se požaduje v budovách, které jsou vybaveny automatickým sprinklerovým zařízením, a dále v budovách bez sprinklerového zařízení, ve kterých se nachází průmyslové prostory se středním rizikem a s počtem osob vyšším než 75 nad nebo pod prvním nadzemním podlažím. Mezní plochy, požadované požární odolnosti apod. jsou vypsány v jednotlivých článcích pro různé varianty skladových objektů. [5, 6]
Ve zmíněných článcích je například uvedena varianta, kdy u skladového objektu není omezen počet podlaží ani plocha. Toto řešení je možné v budovách, které jsou vybaveny sprinklerovým zařízením, mají nehořlavé konstrukce s požadovanou požární odolností požárně dělících stropních konstrukcí 120 min, mezipatrových konstrukcí 60 min a svislých nosných konstrukcí alespoň takovou, jakou mají konstrukce, kterou podpírají. Pro konstrukce je v tomto případě povoleno i použití těžkých dřevěných konstrukcí, a to pouze v budovách do dvou podlaží, pro střešní konstrukce a konstrukce v patře pod nimi. Těžkou dřevěnou konstrukcí se rozumí takový typ hořlavé konstrukce, u níž je dosaženo určitého stupně požární odolnosti omezením rozměrů dřevěných prvků, dřevěných stropů a střech. Regálové sklady legislativou řešeny nejsou. [5, 6]
2.4 NFPA
Požární bezpečností skladů se zabývá NFPA 1 „Fire Code“, ve kterém se na skladování zaměřuje především kapitola 34 – Obecné skladování. Dle zmíněného podkladu se musejí skladované výrobky klasifikovat, a to se zohledněním veškerých materiálů, obalů a palet. Dokument mimo jiné řeší i sklady, jejichž nosné konstrukce tvoří samotné ocelové regály. V případě, kdy je regálový sklad vybaven sprinklerovým zařízením u stropu a mezi regály, není pro tyto ocelové konstrukce požadovaná žádná požární odolnost. Pokud je objekt vybaven sprinklerovým zařízením pouze u stropu, musejí ocelové sloupy vykazovat požární odolnost po dobu alespoň 60 min. [7]
3. Porovnání
Jednotlivé legislativy rozdělují skladové objekty podle určitých sledovaných parametrů. V České republice se sklady rozdělují podle plochy, podlažnosti a využití, a dále se zařazují do skupiny provozů skladů v závislosti na skladovaných produktech. Následně se stanoví stupeň požární bezpečnosti a z toho vyplývající požadavky na konstrukce. V Portugalsku se stanoví kategorie rizika (4 kategorie) dle toho, zda se sklad nachází uvnitř či venku, počtu podlaží a na modifikované hustotě požárního zatížení a následně se dle kategorie stanoví požadavky na konstrukce. Dále se například při posouzení mezních rozměrů přihlíží k využití budov a zda je objekt samostatně stojící, či zda má společnou stěnu s jiným objektem včetně zohlednění využití sousedního objektu. V Kanadě se objekty dělí podle stupně rizika na střední nebo mírné riziko (značení F2/F3), podle obsahu hořlavin na podlahovou plochu. Požadavky na konstrukce se stanovují v závislosti na zařazení do F2/F3, vybavení sprinklerovým zařízením, podlažnosti a ploše objektu. Postupy jsou ve všech přístupech srovnatelné, jelikož se požární úseky klasifikují na základě charakteristik budovy a skladovaných materiálů. Na základě kategorizace se stanovují požadavky na konstrukce, aktivní prvky požární ochrany a další a zároveň se limitují například maximální plochy požárních úseků.
Zajímavostí je, že kanadská legislativa umožňuje využití hořlavých konstrukcí v objektech s neomezenou plochou, a to pouze za vybavení sprinklery v objektech s maximálně 2 podlažími, přičemž se dřevěné konstrukce využívají pro střešní konstrukce a konstrukce v patře pod nimi. Z toho plyne, že by mohlo být v jednopodlažním skladu vybaveném sprinklerovým zařízením využito dřevěných konstrukcí, které by však musely mít omezené rozměry pro splnění požadované požární odolnosti.
Pro porovnání bylo vybráno několik sledovaných parametrů, které jsou uvedeny níže v Tab. 1.
| Sledovaný parametr | Česká republika | Portugalsko | Kanada | NFPA |
|---|---|---|---|---|
| Minimální požadovaná požární odolnost | 30 min | 60 min | 45 min | – (1) |
| Možnost neomezené skladovací plochy | Ne | Ano | Ano | – |
| Příklad maximální plochy skladu (2) | Až 4000 m2 | Neomezená | Neomezená (3) | – |
| Řešení regálových skladů | Ne | Ne | Ne | Ano |
| (1) Požadavky pouze u specifických případů, například ocelový sloup o výšce 4,5 m až 6 m požadavek na 60 min. (2) Jednopodlažní samostatně stojící objekt sloužící výhradně ke skladování bez výbavy sprinklerovým zařízením. (3) Nehořlavé nosné konstrukce vykazující požární odolnost po dobu min. 60 minut, popř. bez požadavku na požární odolnost při skladování nehořlavých materiálů. (–) Není stanoveno | ||||
4. Softwarová pomůcka: Skupina provozů skladů
Obr. 1 Vstupní okno programu Skupina provozů skladů
Výpočetní software Skupina provozů skladů je vytvořen v programovacím jazyce Python a bude volně dostupný na katedře betonových a zděných konstrukcí fakulty stavební ČVUT v Praze. Jedná se o nástroj, který přiřadí požárnímu úseku skupinu provozů skladů, a to postupem, který odpovídá příloze A ČSN 73 0845. Program slouží výhradně skladům tuhých látek. Po otevření programu se objeví vstupní okno, které znázorňuje Obr. 1. Po stisknutí tlačítka „Spustit program“ se zobrazí výpočetní okno, které slouží pro zadávání hodnot a následné určení skupiny provozů skladů. Při podržení kurzoru na parametrech, které je třeba doplnit, se ukáže okno nápovědy. Toto okno uživateli poskytne informace o parametru a zdroj, odkud je potřeba hodnoty pro jednotlivé materiály doplnit. Okno nápovědy se také zobrazí při podržení kurzoru v oblasti „Požární riziko v požárním úseku určeno pomocí“ a dále při podržení na nápisu „Vstupní hodnoty pro výpočet q“ a „Vstupní hodnoty pro výpočet pn“. Výpočetní okna s oknem nápovědy jsou znázorněna na Obr. 2.
Obr. 2 Příklady oken s nápovědou
Obr. 3 Okno s chybou při chybějících hodnotách
Prvním krokem ve výpočetním okně je výběr, podle čeho bylo stanoveno požární riziko v požárním úseku. Pokud bylo riziko stanoveno ekvivalentní dobou trvání požáru τe, pak se úsek zařadí dle hodnoty průměrného tepleného výkonu q. Pokud bylo určeno pomocí pravděpodobné doby trvání požáru τ, pak zařazení závisí na hodnotách jak průměrného tepleného výkonu q, tak nahodilého požárního zatížení pn. Program však umožňuje výpočet obou hodnot i v případě, kdy zařazení závisí pouze na hodnotě průměrného tepelného výkonu, pro případné další použití uživatelem v dalších posouzeních.
V případě, kdy bylo požární riziko stanoveno dle pravděpodobné doby trvání požáru τ a zařazení do výsledné skupiny provozů skladů závisí na obou sledovaných parametrech, avšak uživatelem nebudou doplněny veškeré vstupní hodnoty, se po stlačení tlačítka „vypočítat“ zobrazí okno s chybou znázorněné na obr. 3.
Pro zadání materiálu je nutné zadat jednotlivé hodnoty do polí vedle tabulky a následně stlačit tlačítko „přidat materiál“. Výpočty probíhají cyklicky, to znamená, že pro přepočet stačí hodnoty přepsat v tabulce a znovu stlačit tlačítko „vypočítat“. Stejně tak je možné hodnoty přidávat pomocí tlačítka „přidat materiál“, či odebírat pomocí tlačítka „odebrat poslední materiál“.
Jako příklad výpočtu je uvažován požární úsek skladu s půdorysnou plochou 350 m2. V tomto skladu jsou umístěny dřevěné a plastové palety. Je uvažováno 350 kusů dřevěných palet s hmotností 24 kg a 350 kusů plastových palet s hmotností 14,31 kg. Na obr. 4 vlevo, je znázorněn výpočet pro uvažovaný požární úsek, pokud by bylo požární riziko stanoveno dle ekvivalentní doby požáru τe, a vpravo pro případ, kdy by bylo požární riziko stanoveno dle pravděpodobné doby požáru τ. Rozhodujícím parametrem je v tomto případě hodnota průměrného tepelného výkonu q, která přesahuje hodnotu 0,2, která je limitní pro zařazení do III. skupiny provozů skladů a zároveň nepřesahuje 0,4, která tvoří horní hranici IV. skupiny provozů skladů. Hodnota nahodilého požárního zatížení pn je menší než 90, tudíž by úsek odpovídal I. skupině provozů skladů, avšak v případě, kdy zařazení záleží na obou hodnotách rozhoduje hodnota vyšší, tedy průměrný teplený výkon q. Požární úsek je v obou případech zařazen do IV. skupiny provozů skladů.
Obr. 4 Příklad výpočtu pro požární úsek s požárním rizikem stanoveným pomocí ekvivalentní doby trvání požáru τe (vlevo) a pomocí pravděpodobné doby trvání požáru τ (vpravo)
5. Závěr
Nejmírnější požadavky na požární odolnosti konstrukcí má ČSN 73 0845. Jak portugalská, tak kanadská legislativa, na rozdíl od české, umožňuje za splnění určitých podmínek neomezené skladovací plochy. Vybavení aktivními prvky požární ochrany je ve všech podkladech něčím podmíněno a zpravidla s sebou nese úlevy, například ve vztahu k plochám požárních úseků. Pouze NFPA poskytuje řešení skladů, ve kterých plní nosnou funkci samotné ocelové regály. V rámci navazujícího výzkumu budou modelovány požární scénáře ve skladu plastů. Předmětem sledování bude výkon a šíření požáru, a to bez a s instalovanými požárně bezpečnostními zařízeními, s cílem ověření nutnosti omezování ploch požárních úseků.
Literatura
- ČSN 73 0845 Požární bezpečnost staveb – Sklady. květen 2012
- ČSN 73 0804 ed.2 Požární bezpečnost staveb – Výrobní objekty. září 2023
- Decreto-Lei n.o 220/2008 de 12 de novembro – Regime Jurídico da Segurança Contra Incêndio em Edifícios. listopad 2008
- Portaria n.o 1532/2008 de 29 de dezembro – Regulamento Técnico de Segurança contra Incêndio em Edifícios. prosinec 2008
- CANADIAN COMMISSION ON BUILDING AND FIRE CODES. National Building Code of Canada: 2020 [online]. 978-0-660-37913–5. B.m.: National Research Council of Canada. 2022. Dostupné z: https://doi.org/10.4224/w324-hv93
- CANADIAN COMMISSION ON BUILDING AND FIRE CODES. National Fire Code of Canada: 2020 [online]. 978-0-660-37929–6. B.m.: National Research Council of Canada. 2022. Dostupné z: https://doi.org/10.4224/tx9t-j486
- Free Access – NFPA 1: Fire Code [online]. [vid. 2024-05-15]. Dostupné z:
https://link.nfpa.org/free-access/publications/1/2024
Poděkování
Tento článek byl vytvořen v rámci finanční podpory Studentské grantové soutěže ČVUT, č. projektu SGS24/039/OHK1/1T/11.
This paper focuses on fire safety solutions for warehouses according to ČSN 73 0845. For comparison, the requirements set by the legislation in Portugal and Canada are analysed, as well as the requirements set by the NFPA (The National Fire Protection Association). The different approaches are compared and the most important differences are mentioned, especially in relation to current trends in warehousing. Finally, a software tool created in the Python programming language called “Warehouse Operations Group” is introduced. This tool is used to classify the fire compartment of a warehouse into a group of warehouse operations according to the method set out in Annex A of ČSN 73 0845. The process of determination simplifies and eliminates any errors that may enter into the calculation.
