Časopis 112 ROČNÍK XIX ČÍSLO 1/2020

V rubrice POŽÁRNÍ OCHRANA přinášíme informace o požáru v podzemních garážích v Brně-Žebětíně. Dále si přečtete o požáru v obci Tursko. Představujeme HZS podniku ČEPRO, Cerekvice nad Bystřicí. Jaké jsou požadavky na uskladnění a kompletování zboží a s tím související požární ochranu ve výtahových a karuselových skladovacích systémech. Co přinesla zkouška požáru autobusu na CNG? V rubrice INTEGROVANÝ ZÁCHRANNÝ SYSTÉM informujeme o novém Cvičebním řádu jednotek PO. Dvě příslušnice HaZZ SR navštívily OPIS MV-GŘ HZS ČR. Seznámíme vás s průběhem taktického cvičení Potopa 2019 v Karlovarském kraji. Motorová řetězová pila se stala nezbytným pomocníkem hasičů. Čtyřem HZS krajů byla předány drony. V rubrice OCHRANA OBYVATELSTVA A KRIZOVÉ ŘÍZENÍ přinášíme informace o tom, jak hasiči v Liberci školili asistenty prevence kriminality. V rubrice INFORMACE si přečtete o akci „Daruj život, aneb i hrdinové občas potřebují pomoci“. ČEPS udělil medaile za zásluhy i příslušníkům HZS ČR. 

Stlačený zemní plyn (CNG) je alternativním palivem ke konvenčním pohonným systémům na naftu či benzín jak v osobní, tak v hromadné přepravě osob. Tlak na využití alternativních paliv narůstá se zpřísněním emisních limitů škodlivin. CNG jako pohonná látka pro městskou a meziměstskou přepravu osob je atraktivní také díky nižším provozním nákladům v porovnání s benzínem či naftou. Dopravní podniky měst v celé České republice i v Evropě již běžně využívají autobusy na CNG pro hromadnou přepravu osob.
Požár před a po zahájení úniku plynu z tlakových lahví (vlevo pravděpodobně únik ze čtyř láhví najednou, vpravo pouze z jedné láhve)
V rámci výzkumného projektu bezpečnostního výzkumu ČR VI20172019077 je v Technickém ústa­vu požární ochrany (TÚPO) ve spolupráci s Vysokou školou chemicko­ technologickou v Praze (VŠCHT) již tři roky studována problematika havarijního výtoku plynu z tlakových nádob v osobních vozidlech v případě požáru vozidel. CNG palivový systém v autobusech je kapacitně přibližně desektrát větší oproti osobním vozidlům a kvůli velkým prostorovým nárokům jsou nádrže umístěny na střeše. Požár autobusu na CNG tak představuje pro okolí významné riziko. Velkorozměrové požární zkoušky jsou cenným zdrojem informací a jsou nezbytné pro pochopení problematiky rychlosti šíření a průběhu požáru včetně získání informací o množství uvolněného tepla nebo toxicitě spalin. Získané poznatky jsou důležité jak v oblasti prevence, tak v oblasti represe, především pro ochranu příslušníků zasahujících jednotek požární ochrany.

Havarijní únik CNG ze zásobníků
Autobusy se často pohybují v husté městské zástavbě. Při řízeném uvolnění CNG z nádrží v případě požáru je uvolněno velké množství plynu, které může vytvořit hořlavý mrak daleko přesahující hranice autobusu nebo dokonce tryskový plamen tzv. „jet“, tedy směrově ohraničený, velmi rychlý proud hořícího plynu. Délka a směr závisí na konstrukčním uspořádání přetlakového bezpečnostního zařízení, umístění lahví a ochranného krytu lahví na střeše. Při požáru CNG autobusu v Nizozemí v říjnu 2012 [Berends] se vytvořil jet, který dosahoval vzdálenosti 15 až 20 metrů od boku autobusu v horizontálním směru. Z předchozích zkoušek požáru CNG v osobních automobilech víme, že délka, počet a směr jetů závisí na počtu, velikosti a umístění výtokových otvorů přetlakového zařízení. Přetlakové zařízení na CNG palivové soustavě je spouštěno teplotou. Na každé tlakové láhvi (palivové nádrži) CNG palivového systému je multifunkční ventil, jehož součástí je přetlakové zařízení (často označované jako tepelná pojistka), jehož funkcí je řízené uvolnění plynu z nádrže v případě, že dojde k jejímu nadměrnému zahřátí a nárůstu tlaku, který by mohl vést k roztržení nádrže. Tepelné pojistky ve své konstrukci mají buď tavný kov, který při překročení teploty 110 °C vyteče, nebo skleněnou trubičku s kapalinou, která praskne (obdobně jako u sprinklerové hlavice). V obou případech jde o zařízení, které nelze zpětně uzavřít, láhev se musí zcela vyprázdnit. Únik plynu trvá řádově několik minut a jeho intenzita zpravidla postupně klesá. Při předchozích experimentech bylo zjištěno, že tepelné pojistky s tavným kovem mohou po otevření tzv. zamrznout, protože vlivem expanze plynu dojde k silnému ochlazení těla celého ventilu a tavný kov ztuhne dřív, než stihne všechen z pojistky vytéct. Zbylý kov způsobí zúžení výtokových otvorů a důsledkem je snížení průtoku plynu oproti maximální možné kapacitě a tím prodloužení doby výtoku. Je­ li požár v okolí ventilu dostatečně intenzivní, tavný kov může opět změknout a zcela vytéct z pojistky a tím uvolnit výtokové otvory. Důsledkem je zvýšení intenzity výtoku plynu a hoření. Tento nárůst je ale zcela nepředvídatelný a může nastat téměř po celou dobu výtoku plynu z láhve.

Poznatky ze zkoušky požáru
Zkoušky požáru dvou CNG autobusů proběhly v listopadu 2019 a byly provedeny ve spolupráci s HZS Olomouckého kraje, který získal dva vyřazené CNG autobusy výrobce SOR od společnosti ARRIVA MORAVA, a.s., a zabezpečil organizační chod zkoušek. Na logistickém zajištění zkoušek se podílel i Záchranný útvar HZS ČR. TÚPO ve spolupráci s VŠCHT zajistil měření teploty, tepelného toku a videodokumentaci zkoušky. Hlavním cílem zkoušek bylo ověřit, zda poznatky z chování CNG palivového systému při požáru osobních vozidel jsou přenositelné na požáry CNG autobusů a identifikovat specifická rizika požáru CNG autobusů. Zkoušky byly také součástí vzdělávání příslušníku z řad vyšetřovatelů příčin vzniku požárů, kteří měli příležitost si zblízka prohlédnout CNG systém namontovaný na střeše autobusu, sledovat rozvoj a průběh požáru a následně ohledat požářiště.

V průběhu zkoušky byly dva CNG autobusy postaveny těsně vedle sebe tak, jak bývají odstavovány v depech dopravních podniků. Uspořádání zkoušky bylo zvoleno s cílem, abychom mohli sledovat riziko přenosu požáru na okolní autobusy a bylo inspirováno skutečným případem požáru CNG autobusu v depu dopravního podniku MHD Kladno v lednu 2019 [Strádal] a požáru autobusů v depu dopravního podniku Ostrava v červnu 2019, při kterém bylo poškozeno celkem 12 autobusů, z toho jeden na CNG. Šíření požáru mezi autobusy bylo významně ovlivněno vnějšími podmínkami, protože zkouška proběhla venku za silného větru, který proudil ve směru od zapáleného autobusu ke druhému autobusu a přenos požáru byl tak urychlen. Požár byl iniciován vanou s heptanem o rozměru 60 × 60 cm umístěnou pod motor na levé straně, tedy straně blíž ke druhému autobusu. Záměrem bylo simulovat vznícení v motorovém prostoru, iniciační zdroj byl nicméně výrazně větší než ve skutečném případě zahoření v motorovém prostoru. Během pěti minut od zapálení hořely oba autobusy po celé své délce jak v interiéru, tak exteriéru. K prvnímu úniku plynu došlo přibližně v sedmé minutě od zapálení. Unikající plyn vytvořil hořlavý mrak, který dosahoval až 10 metrů za hranice autobusu a byl silně strháván větrem. Na střeše každého autobusu byly umístěny čtyři tlakové nádoby, každá o objemu 240 litrů. Na každé nádobě byly umístěny celkem čtyři tepelné pojistky, dvě namontované vždy na jednom multifunkčním ventilu na každé straně tlakové láhve. Na každém ventilu byl nicméně jiný typ pojistek. Na straně blíž k místu iniciace požáru byly pojistky se čtyřmi otvory, každý o průměru 6 mm, na straně druhé pojistky s jedním otvorem o průměru 7 mm. Tři tepelné pojistky byly dále umístěny podél krajních lahví na vysokotlakém vedení na každé straně autobusu. Láhve uchycené v rámu včetně přetlakových zařízení byly výrobcem autobusu zakoupeny jako celek od externího dodavatele a splňují předpis EHK č. 110 – jednotná ustanovení pro schvalování zvláštních součástí motorových vozidel, která ve svém pohonném systému používají stlačený zemní plyn (CNG) a/nebo zkapalněný zemní plyn. Podélné umístění pojistek má pravděpodobně zabránit lokálnímu přehřátí láhve na některém z konců nebo ve středu láhve. Případy lokálního přehřátí láhve, které vedlo k selhání funkce tepelné pojistky a roztržení láhve, jsou v literatuře zaznamenány [Perrete]. Při prvním pozorovaném úniku plynu došlo k vyprázdnění všech nádrží na jednom z autobusů. Podle informací od společnosti Arriva byly nádrže plné, tedy o tlaku 200 barů. Tuto informaci ale nebylo možné nijak ověřit, ani to, zda bylo v obou autobusech stejné množství plynu. Únik plynu na druhém autobusu byl poprvé pozorován necelou minutu po zahájení výtoku plynu z lahví na druhém autobusu. Šlo ale pravděpodobně jen o únik z jedné láhve. Sklolaminátový kryt nebyl v té době příliš poničen a bránil úniku plynu. Ten probíhal pod krajem krytu a nebyl tedy tak intenzivní jako na druhém autobusu. Podle teplot naměřených na tepelných pojistkách, tedy v prostoru pod sklolaminátovým krytem, došlo po zahájení výtoku plynu k ochlazení celého prostoru tak, že nebylo dosaženo dostatečné teploty pro otevření pojistky na zbylých třech lahvích, ačkoli byl autobus ve fázi plně rozvinutého požáru. K otevření pojistek na třech dalších lahvích došlo postupně až přibližně v 19. až 21. minutě zkoušky. V tuto chvíli autobus již téměř shořel, hořelo pouze v oblasti lahví a neshořelé části boku a zadní části autobusu. Požár byl ve fázi dohořívání. Sklolaminátový kryt byl natolik poškozen, že kromě hořlavého mraku, který vznikne, dojde­ li k porušení jetu a tím promíchání unikajícího plynu, jsou pozorovány i jasně směrově ohraničené jety. Jeden z nich mířil přímo do prostoru cestujících skrz úplně prohořelou střechu. Jet dosahoval podlahy autobusu. Délka žádného z jetů ale nepřesáhla tři metry.

Tlakové láhve na střeše autobusu před zkouškou a po zkoušce
Tlakové láhve na autobusech byly plně kompozitní s polymerní vložkou. Při umístění na střechu a při vyšším počtu lahví jsou kompozitní láhve u autobusů preferovány proti lahvím ocelovým, často montovaným do osobních vozidel, protože jsou výrazně lehčí. Po zkoušce byl vrchlík jedné z lahví uříznut. Polymerní vložka byla rozteklá, což znamená, že došlo k narušení láhve z hlediska těsnosti. Nedošlo ale k roztržení láhve.

Závěr
Z provedené zkoušky a předchozích výsledků jak experimentálních, tak numerických modelů vyplývá, že dynamika výtoku plynu, a tím i ohrožení okolí unikajícím plynem, silně závisí na konstrukci CNG palivového systému, způsobu jeho vestavby, poloze a typu tepelné pojistky. Současná mezinárodní legislativa v oblasti vozidel na CNG ale zabezpečuje pouze to, že v případě požáru dojde ke kontrolovanému vyprázdnění tlakové láhve a tím k zamezení roztržení láhve. Nejsou kladeny žádné požadavky na prokázání bezpečnosti celého systému po vestavbě do autobusu, ale pouze jednotlivých částí CNG palivové soustavy. Mezi doporučení, která vyplývají z nehod zaznamenaných v literatuře a studia chování plynu při výtoku z lahví, patří kontrola směrování výtokových otvorů tepelné pojistky tak, aby jet nepůsobil přímo na žádnou jinou láhev či v blízkosti stojící objekty, minimalizace možnosti lokálního přehřátí kontrolou provedení vestavby tak, aby v blízkosti lahví nebyly žádné otvory na střechu autobusu a kontrolou rozmístění přetlakových zařízení, použití materiálů se zvýšenou požární odolností na střeše autobusu a krytech lahví a další.

Požár se může vyvíjet mnoha způsoby a zásadně ovlivňuje, kdy a kde dojde ke spuštění tepelné pojistky. Ne vždy musí výtok nastat ze všech lahví v přibližně stejnou dobu. Láhve se mohou vyprazdňovat postupně i s delším časovým odstupem. Požáry autobusů mívají relativně rychlý rozvoj. Může se tak stát, že k vyprázdnění některé z lahví dojde už před příjezdem jednotky požární ochrany, která o tom ale neví a k situaci musí přistupovat jako k požáru s přítomností tlakových lahví. Doporučenou strategií je vytvořit bezpečnou vzdálenost a nechat plyn vyhořet tak, aby bylo jisté, že jsou všechny láhve vyprázdněny. Pokud není požár rozšířen do prostoru tlakových lahví, ochlazování lahví brání kryt, který zabraňuje přístupu chladicí vody. V případě, že je při příjezdu jednotek požární ochrany prostor lahví zcela zasažen požárem, nebo po zahájení výtoku plynu z lahví, není doporučeno láhve chladit, protože by tím mohlo dojít i k ochlazení tepelných pojistek. V lepším případě ochlazení tepelné pojistky povede ke zpomalení výtoku plynu nebo náhlým změnám v intenzitě výtoku plynu, které ale nelze předvídat. V horším případě by ochlazení tepelné pojistky před jejím otevřením vedlo k jejímu úplnému selhání a nelze pak vyloučit možnost roztržení tlakové láhve. Pokud je z nějakého důvodu nutné zabránit působení tepla z hořícího plynu (rozšíření požáru, narušení statiky konstrukčních prvků objektu), doporučuje se chladit prvky, na které působí, nikoli samotné láhve.

Zdroje
[Strádal] Strádal M., Požár autobusu na CNG, časopis 112, ročník XVIII, číslo 6/2019
[Berends] Berends E., Sloetjes A., Fire in a CNG bus, Sborník Třetí mezinárodní konference Fires in Vehicles, 1.–2. října 2014, Německo.
[Perrette] Perrette L., Wiedemann H. K., CNG buses fire safety: learnings from recent accidents in France and Germany. Society of automotive engineer world Congress 2007, Detroit, USA, 2007. SAE international.


kpt. Ing. Lucie HASALOVÁ, Ph.D., kpt. Ing. Václav VYSTRČIL, TÚPO, doc. Dr. Ing. Milan JAHODA, VŠCHT Praha, foto archiv autorů

Print  E-mail  X Corp.   Facebook