Časopis 112 ROČNÍK XVII ČÍSLO 2/2018

V rubrice POŽÁRNÍ OCHRANA vám poskytneme rozbor požáru dřevěného kostela Božího těla v Třinci. Přinášíme článek o mezinárodní spolupráci na úseku zjišťování příčin vzniku požáru. Dále máme rozhovor s vyšetřovateli požáru. V rubrice INTEGROVANÝ ZÁCHRANNÝ SYSTÉM se dočtete o spolupráci psychologické služby HZS ČR se zahraničními subjekty. Seznámíme vás s pilotním dopravně-bezpečnostním projektem „Dožij se dvaceti“. Rubrika OCHRANY OBYVATELSTVA A KRIZOVÉHO ŘÍZENÍ přináší informace o projektu „Slon Hugo“ pro MŠ a třídy prvního stupně ZŠ. Přečtete si článek o spolupráci HZS Olomouckého kraje se statutárním městem Olomouc na projektu vzdělávání osob se specifickými potřebami v oblasti ochrany obyvatelstva a integrovaného záchranného systému, který nese název „BOSPi“. V informacích se dozvíte o bilancování roku 2017 v Institutu ochrany obyvatelstva. Příloha časopisu je věnována tématu „Chřipka ptáků“. 

Se zkratkami se nejen v anglosaské literatuře setkáváme velmi často, jejich nespornou výhodou je, že zpřehledňují text a zrychlují komunikaci, ovšem za podmínky, že jsou jasně vysvětlené. Zkratky se nevyhýbají ani oboru sprinklerové ochrany. Nejčastěji se s nimi setkáme v odborné literatuře, normativních dokumentech a technických dokumentech pro navrhování stabilních hasicích zařízení (SHZ) např. česká technická norma ČSN EN 12845 Stabilní hasicí zařízení - Sprinklerová zařízení - Navrhování, instalace a údržba, vydaná v roce 2015, která byla převedena do soustavy českých technických norem v anglickém jazyce.

Na rozdíl od posledního vydání této normy z roku 2009 přináší pro navrhovatele sprinklerových SHZ řadu změn. Kromě jiného i možnost navrhovat sprinklery CMSA a ESFR. To je důvod zastavit se u těchto zkratek a vysvětlit, co znamenají a co se za nimi obsahově skrývá.

Historické poohlédnutí
S rozvojem skladového hospodářství docházelo postupně ke zvětšování skladovacích ploch a výšek skladování, jakož i ke změně materiálové skladby zboží s narůstajícím podílem plastů. Za těchto podmínek byla standardní sprinklerová ochrana skladů málo účinná. To bylo v sedmdesátých letech minulého století v USA důvodem pro zahájení rozsáhlého vývoje a výzkumu, jehož cílem bylo najít nové sprinklerové technologie, které by v tomto komplikovaném rozložení požárního zatížení byly účinnější.

Schématické znázornění deklarace vodního DHZ - uhašení požáru, potlačení požáru a uvedení požáru pod kontrolu
V rámci těchto výzkumných prací byla vyvinuta zkušební aparatura umožňující provádět opakované ohňové zkoušky, při nichž se vyhodnocuje tzv. skutečná intenzita dodávky ADD (Actual Delivered Density) a požadovaná intenzita dodávky RDD (Required Deliverid Density) hasiva. Zavedením intenzity dodávky ADD a RDD bylo možné definovat i vyšší stupeň ochrany, než jenom uvedení požáru pod kontrolu (Fire Control). Konkrétně potlačení požáru (Fire Suppression). Tuto vlastnost vykazovaly některé nově vyvinuté sprinklery, v té době označované jako sprinklery SM (Suppression Mode). Rozdíl mezi deklarací uvedení požáru pod kontrolu a potlačení požáru je patrný z dále uvedených definic.

Tab. 1  Výchozí parametry pro hydraulický výpočet sprinklerů CMDA, CMSA a ESFR ve vybraných návrhových dokumentech (stav 2017)

Druh skladových sprinklerů	Parametry pro hydraulický výpočet	NFPA 13:2016	VdS CEA 4001: 2014	ČSN EN 12845: 2015
CMSA	Počet sprinklerů a minimální tlak na sprinkleru pro dané nebezpečí. Doba činnosti 60 až 180 minut	ano	ne	ano2)
CMDA	Účinná plocha a minimální intenzita dodávky.Doba  činnosti je obvykle daná.1)	ano	ano	ano
ESFR	Počet sprinklerů je 12 při výšce stropu větší než 4,5 m a při výšce stropu menší než 4,5 m  je 6. Tlak na sprinkleru je podle chráněného nebezpečí.Doba činnosti  60 minut nebo více.	ano	ano	ano 2)

¹⁾ Podle ČSN EN 12845 a VdS CEA 4001 je to 90 minut.
²⁾ Nově byly zavedeny při revizi v roce 2015.

Tab. 2  Množství vody pro vybrané příklady ochrany skladu typu ST1 s dřevnými paletami sprinklery CMSA  podle ČSN EN 12845: 2015

Max. výška stropu/skladování [m]	Sprinkler K tlak, počet spr. soustava	Průtok na sprinkleru [l/min]	Doba činnosti[min]	Objem nádrže na vodu1) [m3]
12,2/6,1	CMSA  K 280 2,1 bar,15 spr. mokrá	405	90	548
10,7/6,1	CMSA  K 240 1,5 bar, 25 spr. suchá	294	120	882
10,7/6,1	CMSA  K 280 1,7 bar, 15 spr. mokrá	365	90	493

¹⁾ Není zohledněna nerovnoměrnost zásobování vodou (cca 20 %) a podstřiky.

Tab. 3 Hlavní parametry sprinklerů  ESFR podle ČSN EN 12845: 2015

Parametr	Sprinkler ESFR
Otevírací teplota                   [°C]	68–74 nebo 93–100
K – faktor      [l/min-1.bar-0,5]	200, 240, 320, 360, 360
RTI	< 50        (22–36)
Rozmístění sprinklerů          [m]	min. 2,4 – max. 3,71) nebo min. 2,4 – max. 32)
Vzdálenost tříštiče od stropu       [mm] od zboží         [mm]	min. 75–150, max.150–4603) min.1000
Plocha pokrytá jedním sprinklerem            [m 2]	min. 6 – max. 9

¹⁾ do  výšky stropu 9 m
²⁾ do výšky stropu 9 m-13 m
³⁾ podle K – faktoru

Uvedení požáru pod kontrolu (Fire Control) – omezení rozvoje požáru (rychlost uvolňování tepla nestoupá) a zamezení poškození stavebních konstrukcí chlazením objektů a plynů anebo zvlhčováním okolních hořlavých předmětů.

Potlačení požáru (Suppression Mode) – prudké snížení rychlosti uvolňování tepla (rychlost uvolňování tepla poklesne) a zabránění opakovanému rozvoji požáru.

Vymezení pole s deklarací potlačení požáru s využitím hodnot ADD a RDDOhňové zkoušky ukázaly, že ve skladech dochází při požárů nejen k jeho rozvoji v horizontálním směru, ale zejména, z důvodu komínového efektu, i ve vertikálním směru. Úspěšné uhašení požáru ve skladech je možné pouze v první fázi jeho rozvoje aplikováním sprchového proudu o velkém průtoku. Kapky ve výstřikovém proudu musí mít velký průměr, aby pronikly zónou plamenného hoření až k ohnisku požáru. Zásadní význam pro účinné uhašení požáru má proto počáteční tlak na sprinkleru. Těmto požadavkům standardní „pomalé“ sprinklery s volně padající kapkou nevyhovovaly. Vývoj se ubíral od zvyšování průtoku na sprinkleru a velikosti kapek k použití tepelných pojistek s rychlou tepelnou odezvou QR (Quick Response) v kombinaci se speciálně tvarovaným tříštičem. Postupně tak vznikala skupina tzv. skladových sprinklerů, které vykazovaly vyšší hasicí schopnosti ve skladových aplikacích než sprinklery do té doby používané. To se kromě jiného projevilo v menším počtu otevřených sprinklerů a v podstatném snížení teploty u stropu při požáru na úroveň, kdy je možné použít nechráněné ocelové konstrukce. Nezanedbatelné jsou i ekonomické přínosy vyplývající z menších nároků na množství vody a zmenšení rozměrů potrubí. Průvodním jevem tohoto vývoje byl bezpočet nových druhů sprinklerů, což vytvořilo značně nepřehlednou situaci při jejich navrhování. K těm nejčastěji používaným patří sprinklery typu:

• Zkušební zařízení na stanovení skutečné intezity dodávky vodyELO (Extra Large Orifice) – sprinkler s extra velkým průměrem
• VELO (Very Extra Large Orifice) – sprinkler
  s velkým průměrem
• ESFR (Early Suppression Fast Response) – sprinkler s počátečním potlačením požáru
  s rychlou tepelnou odezvou
• EC (Extened Coverage) – sprinkler
  s prodlouženým dostřikem
• LD (Large Drop) – sprinkler s velkou kapkou.

Zlepšení orientace v návrhových požadavcích přinesla revize normy NFPA 13 v roce 2010, která ke stávajícím sprinklerům typu CMDA a ESFR zavedla novou skupinu sprinklerů CMSA. Do té byly zařazeny sprinklery s velkou kapkou typu LD.

Sprinklery CMSA
Zkratka pro sprinklery CMSA je odvozená od slov Control Mode Specific Application.
Z tohoto označení vyplývá, že jde o sprinklery, které mají deklaraci uvedení požáru pod kontrolu a jsou určené pro speciální aplikace; například k ochraně některých druhů nebezpečí HHS, jako je ochrana pneumatik, rolí papíru apod. Sprinklery CMSA mají součinitel K (průtok při tlaku 1 bar) vyšší než 160. Ve výstřikovém proudu je velké zastoupení kapek s velkým průměrem. Dodávají se v provedení závěsném a stojatém. Otevírací teplota je 68–74 °C u mokrých soustav a 141 °C u suchých soustav. Do skupiny sprinklerů CMSA patří např. sprinklery TYCO EC 25, Ultra K17-16,8 nebo LD 11,2.

Navrhování sprinklerů CMSA
Z hlediska použití sprinklerů CMSA pro ochranu skladů je jejich významnou vlastností schopnost udržet průměrnou teplotu u stropu v chráněném prostoru po dobu tří minut nižší než 300 °C. Zásadní podmínkou je, že budou navrženy v souladu s požadavky vybraného návrhového dokumentu. Stejně jako pro sprinklery ESFR platí, že i malá pochybení v návrhu mohou být důvodem k podstatnému snížení hasicí schopnosti sprinklerového zařízení a zpochybnění účelnosti vynaložených investic na jeho pořízení.

Zásadním požadavkem je ruční otevírání zařízení pro odvod kouře a tepla (ZOKT), jsou­ li instalována. Samočinné spouštění se nepřipouští.
Norma ČSN EN 12845 uvádí návrhové požadavky pro šest skladových nebezpečí:

• blokové skladování (ST1) prázdných dřevěných palet;
• blokové skladování (ST1) prázdných plastových palet;
• blokové skladování (ST1) komodit HHS 1, HHS 2 a HHS 3 s vyloučením plastů;
• blokové skladování (ST1) komodit HHS 3 a HHS 4;
• paletové regály (ST4) komodit HHS 1, HHS 2 a HHS 3 bez plastů;
• paletové regály (ST4) komodit HHS 3 a HHS 4.

Pozn.: návrhové normativní dokumenty NFPA 13 a FM uvádějí v mnoha případech požadavky na sprinklery CMSA obdobné, nikoli však totožné.

V tabulce 2 je příklad ochrany skladu typu ST1 s blokovým skladováním prázdných dřevěných palet se zaměřením na množství vody potřebné k zásobování sprinklerového zařízení se sprinklery CMSA. Je zřejmé, že na množství vody, resp. velikost nádrže na vodu má vliv druh soustavy a výška mezi sprinklerem a horní plochou skladované komodity. Při maximální možné výšce skladu 12,2 m lze použít jenom mokrou soustavu. Při nižších výškách mokrou i suchou. U suché soustavy je třeba počítat s výrazně vyšším množstvím vody.

Sprinklery CMDA
Zkratka pro sprinklery CMDA je odvozená od slov Control Mode Demand Area. Vyplývá z ní, že jde o sprinklery s deklarací uvedení požáru pod kontrolu, u nichž se hydraulický výpočet provádí na základě účinné plochy a intenzity dodávky stanovené pro dané nebezpečí. Jedná se o historický postup vycházející z dlouholeté praxe a ověřené premisy, že intenzita dodávky vody má rozhodující význam pro dosažení požadované hasicí schopnosti. V Evropě, a zejména v německy mluvících zemích,´se sprinklerová ochrana navrhuje převážně s využitím sprinklerů CMDA, a to v neskladových, ale i skladových aplikacích, kde se realizuje pomocí regálových sprinklerů. Za „skladové“ sprinklery se podle dokumentů ČSN EN 12845 považují zejména sprinklery s K115 nebo K160. K navýšení průtoku (velikosti sprinkleru) na K160 došlo v rámci revize normy ČSN EN 12845 v roce 2015.

V normě NFPA 13 jsou sprinklery CMDA uvedeny jako samostatná skupina sprinklerů. V dokumentech FM se tato skupina již nevyskytuje. Je zahrnuta do skupiny skladových sprinklerů, což je dalším významným opatřením směřujícím ke zjednodušení navrhování sprinklerové ochrany skladů.

Navrhování sprinklerů CMDA
Návrhové parametry jsou uvedeny v ČSN EN 12845 a VdS CEA 4001 jak pro skladové, tak i neskladové aplikace. V případě skladů je třeba podle druhu skladování, kategorie skladování a maximální povolené výšky skladování počítat s intenzitou dodávky vody při jenom stropním jištění 7,5–30 mm/min. Intenzita dodávky 30 mm/min se použije např. pro vysoko­ regálový sklad ST4 s výškou skladování 6 m u kategorie III nebo 4,4 m u kategorie IV. Množství vody se počítá z účinné plochy, která je v tomto případě 300 m2. U suché soustavy by se musela zvětšit účinná plocha o 25 %.

Pozn.: při větší výšce skladování, nebo když je vzdálenost mezi horní plochou skladování a střechou nebo stropem větší než 4 m se musí použít regálové sprinklery. Ty zajistí s jistotou deklaraci uvedení požáru pod kontrolu. Nevýhodou je, že v regálu musí být v příslušných úrovních proveden rozvod vody.

Tab. 4 Doby činnosti a průtoky hydrantových systémů podle NFPA 13: 2016

Komodita	Druh sprinklerů	Počet stropních sprinklerů v účinné ploše3)	Minimální požadavek na zásobování hydrantů [l/min]	Doba činnosti4)[min]
třída I-IV skupina A plasty, prázdné palety	CMDA standardní a EC	-	950 a 1900 1)	60, 90, 120, 150 1)
	CMSA standardní	12- 25 a více	950 a 1900 2)	60, 90, 120, 150 2)
	CMSA EC	6- 12  a více	950 a 1 900 2)	60, 90, 120, 150 2)
	ESFR	12- 25 a více	950 a 1 900 2)	60, 90,120, 150 2)
sklady pneumatik	CMDA standardní a EC	nelze	2850	180
	CMSA standardní	do 15	950	180
	ESFR	do 12 přes 12 do 20	1900	180
role papíru	CMDA standardní	nelze	1900	120
	CMSA standardní	do 25	1900	120
	ESFR	do 12	950	60

¹⁾ podle velikosti účinné plochy
²⁾ podle počtu sprinklerů
³⁾ u CMSA a ESFR je počet sprinklerů stanoven podle příslušných požadavků normy + dodatečné sprinklery, např. podstřiky
⁴⁾ podle ČSN EN 12845 je doba činnosti pro nebezpečí HHS (skladové) 90 min, pokud není stanoveno jinak (ESFR, CMSA sprinklery)

Klasifikace sprinklerů podle NFPA 13 a FM GLOBAL
Sprinklery ESFR
Zkratka ESFR (Eearly Suppression Fast Response) vyjadřuje, že jde o sprinklery, které rychle potlačí požár v počáteční fázi jeho rozvoje. Jsou charakterizovány výstřikovým proudem s vysokou kinetickou energií a tepelnou pojistkou s rychlou tepelnou odezvou, což vyjadřuje součinitel RTI (Response Time Index) nižší než 50. Systém ESFR se rychle rozšířil, v krátké době po jeho uvedení na trh v roce 1988, nejen v USA, ale i v Evropě. Důvodem byla možnost zajistit sprinklerovým zařízením ESFR účinnou ochranu vysoko­ regálových skladů jenom stropním jištěním (pokud není stanoveno jinak) oproti zmíněnému řešení, kdy se instalují regálové sprinklery. Pro investory to představuje splnění požadavku na vysokou flexibilitu skladů, u kterých se obvykle mění nájemci s různými požadavky na způsob skladování. V porovnání s deklarací uvedení požáru pod kontrolu je u těchto sprinklerů dosaženo vyšší hasicí schopnosti.

Navrhování sprinklerů ESFR
Podle ČSN EN 12845: 2015 lze sprinklery ESFR, resp. systém ESFR navrhovat pro ochranu nebezpečí HHS ve skladové konfiguraci ST1, ST2/ST3, ST4 a ST5 pro ochranu následujících komodit:

• Příklad nabídky skladových sprinklerů TYCOnenapěněné plasty v kartonech;
• nenapěněné plasty bez kartonového obalu;
• napěněné plasty v kartonech;
• napěněné plasty bez kartonového obalu;
• pryžové pneumatiky ve skladové konfiguraci ST1;
• role papíru nastojato ve skladové konfiguraci ST1;
• zboží skladované v prostorech pod částečným podlažím v rámci chráněného prostoru (mezaninech) ve skladové konfiguraci ST1.

Sprinklery ESFR se navrhují výlučně ve spojení s mokrou soustavou. Pro ochranu mrazicích skladů se používají suché sprinklery. Jako příklad je uveden sprinkler TYCO ESFR 17. Vzdálenost mezi talířem sprinkleru a horní plochou zboží musí být nejméně 1 m. Zásoba vody se navrhuje obvykle (ne vždy) na 60 min, což je podstatný rozdíl od sprinklerů CMSA nebo CMDA.

Zásadní význam pro účinné použití sprinklerů, a to nejen sprinklerů ESFR, je, že mají podélné a příčné mezery mezi paletami. Těmi se vytváří u vysoko­ regálových skladů komínové tahy pro co nejrychlejší odvedení teplých zplodin hoření ke sprinklerům; tím dojde k jejich rychlému otevření a zahájení hašení v počáteční fázi rozvoje požáru. Mezery musí být průchozí a široké minimálně 15 cm. Zvláštní pozornost se musí věnovat překážkám ve výstřiku, k nimž patří i kouřové zábrany.

Pokud jsou v jednom prostoru instalovány sprinklery ESFR, spolu s jinými druhy sprinklerů, požaduje se jejich oddělení kouřovou zábranou o hloubce minimálně 600 mm. Možné je oddělení uličkou o šířce 1,2 m, která musí být volně průchozí. Osa uličky musí ležet v polovině vzdálenosti mezi sprinklery ESFR a jinými sprinklery a nesmí se využívat pro skladování nebo odkládání hořlavých předmětů, zboží apod. I v tomto případě platí, že návrhové požadavky v dokumentech NFPA 13 a FM jsou obdobné, nikoli totožné.

Jedním z neopominutelných požadavků je ruční spouštění ZOKT. Podle NFPA 13 použití samočinného odvětrání kouře a tepla může zvýšit počet otevřených sprinklerů ESFR až o 90 %, tj. z předpokládaných 12 na 22. To by mělo za následek rychlé vyčerpání zásoby vody. Vylučuje se i u nás často používané spouštění ZOTK prostřednictvím EPS s nastaveným zpožděním. ČSN EN 12845: 2015 nově uvádí požadavek, aby návrh prováděly akreditované firmy a návrhová dokumentace byla předmětem kontroly od relevantní organizace. Za takovou se považuje tzv. nezávislá třetí osoba. Neméně důležité je provádění průběžných prohlídek chráněného prostoru s cílem posoudit všechny změny, které by mohly mít za následek snížení hasicí schopnosti instalovaného sprinklerového zařízení bez ohledu na to, zda jde o zařízení se sprinklery ESFR, CMDA nebo CMSA.

Systém ESFR se nepřipouští pro ochranu:

• pokud není u klienta funkční risk management zajišťující periodické kontroly skladu se zaměřením na změny, které by mohly negativně ovlivnit funkci a hasicí schopnost systému ESFR. Nejčastěji jde o nedodržování skladovacích výšek, změnu skladované komodity, překážky ve výstřiku apod.;
• zboží a způsobu skladování, který není příslušnými orgány schválen pro použití systému ESFR, nebo látek, které jsou extrémně hořlavé, výbušné nebo mají jiné neobvyklé požárně technické charakteristiky;
• při skladování typu ST5/6 s plnými policemi s plochou větší než 2 m2, skladování otevřených krabic a kontejnerů nebo na roštových policích s otevřenou plochou menší než 50 %;
• kde je požadováno samočinné spouštění ZOKT nebo nejde realizovat jakýkoli z požadavků uvedených v citované normě, jako jsou překážky ve výstřiku, nosnost stropů, ovládání vzduchotechnických zařízení, oddělení různých druhů sprinklerů apod.

V souvislosti s přípravou projektové dokumentace systému ESFR je vhodné využít další informace z relevantních návrhových dokumentů, jako je norma NFPA 13, technické podmínky FM GLOBAL nebo VdS CEA 4001.

Rozdíl mezi tříštičem sprinkleru ESFR K240 a Sprinklerem s K80	Sprinkler EC 25 s prodlouženým dostřikem klasifikovaný jako typ CMSA a CMDA

Jako příklad pokročilé technologie je uveden sprinkler TYCO ESFR- 25, kterým lze zajistit, jenom stropním jištěním, ochranu skladů s kartonovými obaly s nenapěněnými plasty až do výšky stropu 14,6 m a skladů s napěněnými plasty bez obalů do výšky stropu 12,2 m.

Závěr
Cílem článku bylo vysvětlit význam zkratek v návrhových dokumentech na sprinklerovou ochranu, což se týká i poslední verze normy ČSN EN 12845 vydané v roce 2015 převzetím textu v angličtině. Současně byly uvedeny některé charakteristické návrhové požadavky týkající se sprinklerů CMSA, CMDA a ESFR, což může být přínosné nejen pro projektanty sprinklerových SHZ, ale i pro zpracovatele požárně bezpečnostního řešení stavby a další osoby působící v oblasti požární bezpečnosti staveb.
Uvedené příklady dávají představu o vysokých nárocích na množství vody k hašení skladů i v případě, že je aplikovaná optimálním způsobem v počáteční fázi rozvoje požáru. Není náhodou, že předmětná norma nepřipouští snižování návrhových požadavků bez průkazů z relevantních zkoušek. To se zdaleka netýká jenom zásobování vodou sprinklerových SHZ. Opakovaně je třeba zdůraznit, že i malá pochybení mohou negativně ovlivnit hasicí schopnost a tím zpochybnit účelnost vynaložených prostředků na instalaci sprinklerového SHZ.
Je potěšitelné, že se sprinklery CMSA a ESFR, ověřené více než dvacetiletým používáním v USA a desítkami ohňových zkoušek, dostaly i do evropské normy EN 12845 a potažmo do ČSN EN 12845.

Literatura
[1] P. Rybář, Stabilní hasicí zařízení vodní a pěnová, edice PKPO, publikace č. 1, 2015,
[2] P. Rybář, Sprinklerová zařízení, Edice SPBI SPEKTRUM č 77, 2011,
[3] W. Klein, J. Böke, Brandschutzanlagen, VdS Schadeverhütung Verlag, 2006,
[4] Fire Protection Handbook, NFPA, 2008,
[5] P.Nash and R.A. Young, Automatic sprinkler systems for fire protection, 1980,
[6] NFPA 13: 2016 Standard for the Installation of Sprinker Systems,
[7] EN 12845: 2015 Fixed firefighting systems­ Automatic sprinkler systems - Design, installation and maintenance,
[8] Data Sheets, Factory Mutual,
[9] Firemní dokumentace TYCO.


Ing. Pavel RYBÁŘ, foto archiv autora
 

Print  E-mail  X Corp.   Facebook