Elektrická požární signalizace

(Ne)kvalifikovaný odhad

Při své práci mohou projektanti narazit na otázky požární bezpečnosti, které platné normy neřeší. Pokud je ale nutné znát odpověď, většina projektantů neztrácí čas a provede odhad. Typickým případem je stanovení časového průběhu požáru nebo nalezení optimální polohy čidel EPS. Tento odhad je založen na zkušenostech a praxi projektanta a bohužel se někdy může více podobat jeho přání než skutečnosti.

Přesněji než podle norem

Pro přesné řešení požární bezpečnosti přitom mají zpracovatelé bezpečnostních řešení mocný nástroj – požární inženýrství. Zákon o požární ochraně č. 133/1985 Sb. ve znění zákona č. 186/2006 Sb. povoluje v § 99 použít postup odlišný od postupu, který stanoví česká technická norma nebo jiný technický dokument upravující podmínky požární ochrany a kterým je právě požární inženýrství.

Požární inženýrství

Problematika a postupy řešení požárního inženýrství jsou popsány v ISO/TR 13387. Řešitel stanoví pravděpodobné zdroje a následný průběh požáru. Základní metodou požárního inženýrství je specifikace vhodných návrhových požárních scénářů a návrhových požárů. Návrhový požární scénář je popisem průběhu konkrétního požáru v čase a prostoru, který specifikuje, jaký má na požár vliv charakteristika objektu, uživatelé, požárně bezpečnostní zařízení (PBZ) a všechny ostatní faktory. Definuje zdroj a průběh vznícení, rozvoj a šíření požáru, vzájemné ovlivňování požáru okolím a naopak ovlivňování okolí požárem, uhasínání a uhasnutí požáru. Zachycuje i chování uživatelů při požáru, působení uživatelů a PBZ na průběh požáru.

Návrhový požár

Podkladem pro stanovení požárního scénáře je návrhový požár. Návrhový požár je idealizovanou představou skutečného požáru, ke kterému může v dané situaci dojít. Pro návrhový požár se volí model nejpravděpodobnějšího požáru nebo se řeší více modelů pravděpodobných požárů. Návrhové požáry obvykle obsahují model vývoje rozhodujících parametrů požáru, např. intenzity uvolňování tepla, velikost požáru, teploty v různých místech prostoru, především na konstrukcích, uvolňování kouře a toxických zplodin a další. Podstatou návrhového požáru je popis jednotlivých fází požáru. Výpočet návrhového požáru poskytuje množství výsledků,kterými jsou například stanovení rychlosti nárůstu teplot na stavebních konstrukcích nebo pohyb kouře ve sledovaném prostoru.

Ilustrativní výpočet

Pro ilustraci návrhového požáru poslouží zjednodušený výpočet lokálního požáru uhlí na pásovém dopravníku v šikmém zauhlovacím mostu pro dopravu uhlí v tepelné elektrárně. Zauhlovací most je tvořen opláštěnou ocelovou příhradovou konstrukcí s dvojicí pásových dopravníků uhlí. Celý most stoupá pod úhlem přibližně 16° z úrovně terénu do výšky 47 m. Celková délka mostu je 170 m, šířka 6,6 m a výška 3,6 m. Střešní a obvodový plášť mostu je z hliníkového plechu, boční okenní plochy jsou tvořeny sklem s drátovou vložkou. Podlaha je betonová.

Komínový efekt

Obr. 1 Aproximace komínového efektu

Nejprve musíme analyzovat podmínky, ve kterých požár probíhá. Model šikmého mostu byl zvolen proto, že v něm dochází k silnému, snadno představitelnému komínovému efektu, který urychluje hoření. V dlouhém šikmém uzavřeném mostu dojde při požáru k výraznému rozdělení teplot vzduchu a spalin v dolní a horní části mostu. Most je rozdělen na dva požární úseky, které jsou odděleny požárními stěnami, avšak v těchto požárních stěnách jsou velké otvory pro pásové dopravníky. Plocha otvorů umožní vznik výrazného komínového efektu. Chladný vzduch bude přisáván spodními otvory a horními otvory bude odváděn horký vzduch.

Výsledné přiblížení komínového efektu pomocí ekvivalentní výšky otvoru vykazuje do 350 ºC velmi dobrou shodu s výpočtovým komínovým efektem v rozsahu a při vyšších teplotách je výsledek z hlediska vlivu na rozvoj požáru konzervativnější. Proto můžeme přistoupit k vlastnímu výpočtu požáru.

Fáze požáru

Obr. 2 Rychlost uvolňování tepla při návrhovém požáru podle ČSN EN 1991-1-2

Rychlost uvolňování tepla při požáru závisí na tom, v jaké fázi se požár nachází.

Rozlišujeme čtyři fáze požáru:

• iniciační fáze
• fáze rozvoje
• plně rozvinutá fáze
• fáze útlumu

Iniciační fáze nemá pro náš účel význam a v souladu s ČSN EN 1991-1-2 ji pomineme. Ostatní fáze rozvoje požáru nám pak poskytnou obrázek o průběhu požáru, proto pro ně zjistíme charakteristické rychlosti uvolňování tepla. Z obr. 2 jsou všechny tři fáze patrné: kvadratická fáze rozvoje, vodorovná plně rozvinutá fáze a klesající fáze útlumu.

Lokální požár

Obr. 3 Vývoj výšky plamene


Obr. 5 Vývoj teploty v ose plamene na úrovni stropu

Na základě rychlosti uvolňování tepla můžeme vypočítat vývoj lokálního požáru, který je pro hodnocení polohy čidla EPS nejdůležitější. Při výpočtu získáme průběh teplot v čase a v prostoru.

Obr. 4 Vývoj teploty v ose plamene na úrovni stropu a na úrovni čidla EPS v první minutě

Získané údaje

Ilustrativní výpočet návrhového požáru umožnil efektivně zjistit, jak rychle bude v případě zahoření uhlí na dopravníkovém pásu v prostoru mostu stoupat teplota. Ve výšce 0,5 m nad pásem, kde je často umístěn tepelný kabel EPS, dojde k dosažení iniciační teploty 80 ºC poplachu nejpozději do 10 sekund od počátku rozvoje požáru.

U stropu dosáhne teplota plamene v nejkritičtějším místě v páté minutě 350 ºC a v deváté minutě 500 ºC. Získané výsledky výpočtového požáru lze dále použít například pro posouzení rychlosti ztráty stability konstrukce, umístění čidel EPS nebo nastavení zpoždění automatického hašení SHZ.