Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Požární riziko dětského kočárku na chráněných únikových cestách

Článek popisuje experiment, jehož cílem bylo simulovat reálný požár kočárku v uzavřeném prostoru a kvantifikovat nebezpečí v průběhu jeho hoření měřením průběhu teplot, hustot toku tepla, koncentrací CO, CO2 a úbytku kyslíku, rychlostí vývinu tepla a optické hustoty kouře v definovaných pozicích. Výsledky měřených veličin objektivizovaly a potvrdily reálné nebezpečí vzniku a rozšíření požáru od hořícího kočárku a zároveň sloužily k validaci jeho počítačového modelu. Cílem je stanovit podmínky pro případné únikové cesty bez nutnosti provádět další požární zkoušky přímo na místě.


© Fotolia.com

Vnitřní chodby a schodiště bytových domů plní podle zákona č. 133/1985 Sb. [1] funkci únikové cesty pro uživatele domu a zároveň jde o vnitřní zásahovou cestu pro hasiče. Umístění odložených botníků, skříní, židlí, kočárků atd. v těchto prostorách podporuje v případě požáru jeho šíření a může zkomplikovat i protipožární zásah. Tento článek popisuje experiment, jehož cílem bylo simulovat reálný požár kočárku v uzavřeném prostoru a kvantifikovat nebezpečí v průběhu jeho hoření měřením průběhu teplot, hustot toku tepla, koncentrací CO, CO2 a úbytku kyslíku, rychlostí vývinu tepla a optické hustoty kouře v definovaných pozicích. Výsledky měřených veličin objektivizovaly a potvrdily reálné nebezpečí vzniku a rozšíření požáru od hořícího kočárku a zároveň sloužily k validaci jeho počítačového modelu. Hlavním cílem bylo vytvořit zjednodušený počítačový model kočárku, který by mohl být použit i v jiných modelových prostředích, dále ověřit šíření požáru a zplodin v konkrétních prostorech a stanovit podmínky na případné únikové cesty bez nutnosti provádět další požární zkoušky přímo na místě.

Úvod

Podle statistiky HZS ČR patří požáry v bytových domech k nejčastějším tragédiím. Bytové domy mají ve většině případů pouze jedno schodiště, které mnohdy slouží jako tzv. chráněná úniková cesta. Dle ČSN 73 0802 čl. 5.3.3. [2] nesmí být v chráněných únikových cestách žádné požární zatížení kromě konstrukcí oken, dveří (jsou-li třídy reakce na oheň B až D) a kromě požárního zatížení v prostorech sloužících dozoru nad provozem v objektu (vrátnice, recepce, sociální zařízení atd.). Další výjimky ve formě umístění jednotlivých předmětů lze nalézt v Příloze 6 vyhlášky 23/2008 Sb. [3]. Na chodbách bytových domů lze však velmi často narazit na botníky, skříně, židle a kočárky umístěné pod nejnižším schodišťovým ramenem nebo dokonce přímo u vchodových dveří do bytů na schodišťových podestách. Ať již je důvod jakýkoliv (pohodlnost uživatelů, absence kočárkáren, absence úložného prostoru v samotných bytech či úplně jiný), rozhodně nejde o řešení, které by bylo bezpečné. Jako důkaz mohou posloužit některé požáry [4, 5, 6]:

  • 2. ledna 2013, Plzeň (obr. 1a); Kočárek pro dvojčata zahořel v 1. NP pod schodišťovým ramenem čtyřpodlažního panelového objektu a poškodil rozvody kabelové televize a internetu. Schodiště i byty znehodnotilo silné zakouření. Kočárek v hodnotě 15 000 Kč způsobil škody na majetku v odhadované hodnotě 500 000 Kč, požár se obešel bez zranění.
  • 1. prosince 2015, Liberec; Kočárek byl zapálen úmyslně v 1. NP dvoupodlažní ubytovny, požár se následně rozšířil na dřevěné dveře, nicméně díky rychlému zásahu se požár nestačil rozšířit do dalších prostor. Hustý dým znemožnil únik a hasiči museli některé obyvatele evakuovat požárním žebříkem. Škody byly vyčísleny na 12 000 Kč.
  • 9. února 2017, Holice (obr. 1b); Kočárek byl zapálen úmyslně v blízkosti vchodových dveří bytového domu, požár se na dveře následně rozšířil. Škoda na kočárku byla vyčíslena na 2 500 Kč, opravy dveří a omítek vyšly na 50 000 Kč.
Obr. 1: Příklady škod způsobených požáry kočárků v bytových domech; a) Plzeň [4]
a)
Obr. 1: Příklady škod způsobených požáry kočárků v bytových domech; b) Holice [6]
b)

Obr. 1: Příklady škod způsobených požáry kočárků v bytových domech; a) Plzeň, b) Holice [4, 6]

Zásadním problémem ovšem nejsou materiální škody, byť mohou několikanásobně překročit pořizovací cenu kočárku, nýbrž ohrožení zdraví osob při evakuaci. Lokálně může hořící kočárek zužovat únikovou cestu, sálavý tepelný tok může být potenciálním zdrojem ohrožení, viz Tab. 1. Největším nebezpečím je však rapidní zakouření schodišťového prostoru, které je dáno použitými materiály. Unikající osoby pak mohou snížením viditelnosti nebo nadýcháním toxických zplodin zpomalit svůj pohyb, popřípadě může být evakuace úplně zastavena (viz Tab. 2).

Tab. 1 Fyziopatologické účinky sálavého tepla na lidskou pokožku [7]
Q [kW‧m−2]Účinky
1,0Sluneční záření v tropech (referenční)
2,5Snesitelné po dobu 30 min
5,0Vznik puchýřů do 30 s
6,4Vznik puchýřů do 18 s
9,5Dosažení prahu bolestivosti do 6 s
10,5Dosažení prahu bolestivosti do 3 s
16,0Okamžité bolesti a popáleniny druhého stupně do 5 s
90,0Okamžitá destrukce kůže
Tab. 2 Fyziopatologické účinky koncentrace CO a CO2 na lidský organismus [7]
COCO2
[%]Účinky[%]Účinky
0,01Bez nebezpečí0,03Běžná koncentrace
0,08Silné bolesti hlavy5,00Nevolnosti, závratě, zrychlené dýchání
0,30Nevolnosti, závratě
0,65Bezvědomí9,00Smrt
1,20Smrt

Únikové cesty v bytových domech

Základní projekční zásady pro bezpečnou evakuaci v bytových domech jsou uvedeny v normách ČSN 73 0802 [2] a ČSN 73 0833 [8], které jsou zezávazněné vyhláškou 23/2008 Sb. [3]: V objektech s požární výškou do 9,0 m (tedy cca čtyřpodlažní domy) musí chodba, po níž se uniká, tvořit samostatný požární úsek a lze ji považovat za tzv. nechráněnou únikovou cestu (NÚC), pokud vzdálenost od dveří nejzazšího bytu na volné prostranství nepřekročí 35 m. U objektů rozsáhlejších, kde je tato mezní délka únikové cesty překročena, u objektů vyšších nebo u objektů s větším počtem osob je potřeba zřídit chráněnou únikovou cestu (CHÚC), nejčastěji schodišťový prostor, samostatný požární úsek se specifickými požadavky na vybavení požárně bezpečnostními zařízeními (PBZ). U objektů se složitější geometrií je možné NÚC a CHÚC kombinovat – z bytu se v takových domech může unikat NÚC, po určité vzdálenosti je pak ale nutné vstoupit do CHÚC a požární úsek CHÚC musí končit na volném prostranství.

V požárním úseku nechráněné únikové cesty v bytových domech se nesmí vyskytovat větší množství hořlavých předmětů, nahodilé požární zatížení nesmí překročit hodnotu 5,0 kg ekvivalentní dřevní hmoty na metr čtvereční, což odpovídá cca 3,3 kg polyuretanu nebo polyvinylchloridu, popřípadě 2,0 kg kaučuku. Teoreticky tedy lze uvažovat, že požární zatížení všech hořlavých předmětů včetně kočárku rozpočtené na celou plochu chodby bude nižší než požadavek normy. Chráněná úniková cesta slouží pro evakuaci většího počtu osob, popřípadě v situacích, kdy je doba evakuace delší. Má tedy přísnější požadavky, a to nejen na požární zatížení umisťované v CHÚC, ale taktéž na větrání a celkově na eliminaci průniku kouře do jejího prostoru. V závislosti na typu CHÚC lze navrhnout přirozené, nucené rovnotlaké nebo nucené přetlakové větrání:

  • přirozeně, otvory na každém podlaží. Jejich velikost je závislá na podlahové ploše CHÚC v daném podlaží, na způsobu větrání (tedy zda jde o větrání z jedné strany nebo o větrání příčné) a na typu CHÚC. Při jednostranném větrání jde o min. 2,0 m2 nebo 10 % z podlahové plochy v případě CHÚC A, respektive 2,5 m2 nebo 12,5 % v případě CHÚC B. Při příčném větrání se předpokládá účinnější výměna vzduchu, lze proto plochu oken snížit na min. 1,0 m2 nebo 5 % z podlahové plochy v případě CHÚC A, respektive 1,25 m2 nebo 6,25 % v případě CHÚC B.
    Součástí CHÚC typu B navíc musí být samostatně větraná předsíň s otvory o ploše alespoň 1,4 m2 nebo větracími průduchy o rozměrech 500 × 300 mm v každém podlaží. Při tomto způsobu větrání se otvory nemusí otvírat automaticky, předpokládá se otevření uživateli při úniku.
  • přirozeně, otvory ve vstupním (nebo nižším) a nejvyšším podlaží. Tento způsob větrání využívá rozdílu tlaků na vstupu a výstupu, tzv. komínového efektu. Otvory musí mít plochu alespoň 2,0 m2 v případě CHÚC A a 2,5 m2 v případě CHÚC  B. Předsíň CHÚC B má stejné požadavky jako v předchozím způsobu. V tomto případě již je nutné zajistit otevření otvorů dálkovým ovládáním instalovaným na několika místech v prostoru CHÚC. Doporučuje se, aby případné otvírání otvorů bylo zajištěno nejen dálkovým ovládáním, ale i automaticky za pomoci lokální detekce.
  • nuceně rovnotlace. Pokud je CHÚC umístěna uvnitř dispozice, a nelze tedy větrat přirozeně, je nutné zajistit větrání samostatnou VZT jednotkou. CHÚC A musí být větrána alespoň 10 minut s násobností n = 10 hod−1, prostory CHÚC B (tedy jako samotný schodišťový prostor, tak předsíň) musí být větrány alespoň 30 minut s násobností n = 12,5 hod−1.
  • nuceně přetlakově. Přetlakové větrání se použije zaprvé u CHÚC B a nahrazuje se jím nutnost zřizovat předsíň. Prostor musí být větrán alespoň 30 minut, přetlak by měl být v rozmezí 25–100 Pa. Zadruhé se použije u CHÚC C sestávající ze schodišťového prostoru a předsíně. Přetlakově musí být větrány oba prostory, a to po dobu alespoň 45 minut. Hodnoty přetlaku oproti uvažovanému tlaku v běžných prostorech jsou 25–100 Pa v předsíni a 50–100 Pa ve schodišťovém prostoru.

Co se týče požárního zatížení, v CHÚC se nesmí vyskytovat žádné hořlavé výrobky s výjimkou předmětů přesně definovaných v Příloze 6 vyhlášky 23/2008 Sb. [3]. Mezi povolenými je například jedna čalouněná židle, jeden malý závěsný automat na nápoje, popřípadě plastová květinová výzdoba s danými rozměry. Kočárek výslovně povolen není, a tudíž jej není možné v CHÚC ponechat. Průnik kouře je eliminován instalací požárních dveří se samozavíračem, u vyšších typů CHÚC pak také s deklarovanou kouřotěsností. Nicméně hlavním prvkem, kterým se alespoň teoreticky zajišťuje bezpečnost při evakuaci, je dostatečné větrání prostoru CHÚC.

Velkorozměrová zkouška požáru kočárku

Obr. 2: Konfigurace měřicích zařízení
Obr. 2: Konfigurace měřicích zařízení

Z výše uvedených příkladů bylo potvrzeno, že hořící kočárek představuje určité nebezpečí. Konkrétní účinky zahoření kočárku byly zjišťovány pomocí velkorozměrové požární zkoušky v nábytkovém kalorimetru, který využíval přístrojové vybavení Požární laboratoře Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT v Praze. Zkouška proběhla 7. dubna 2017. Cílem provedení experimentu bylo simulovat reálný požár kočárku v uzavřeném prostoru a kvantifikovat nebezpečí v průběhu jeho hoření. Hlavními zjišťovanými parametry byly rychlost uvolňování tepla (HRR, z anglického Heat Release Rate), jakožto klíčová požárně technická charakteristika při predikci a hodnocení rozvoje a šíření požáru [9], rychlost vývinu kouře (SPR, z anglického Smoke Production Rate) a dále teploty a hustota tepelného toku v blízkosti kočárku.

Kočárek byl umístěn na váhy do prostoru pod odsávací zvon určený pro zkoušku Room Corner Test dle ISO 9705 [10], respektive ČSN EN 14390 [11]. Zvon o rozměrech 3,0 × 3,0 m byl napojen na vodorovné potrubí s usměrňovači proudění a analyzátory pro zjišťování požárně technických charakteristik. Odsávání zajišťoval ventilátor o výkonu až 3,5 m3‧s−1. Zkouška Room Corner Test využívala pro zjišťování HRR principu kyslíkové kalorimetrie se zpřesňujícími algoritmy analýzy CO a CO2. Pro měření teploty byly použity termočlánky typu K, tepelný tok byl sledován Schmidt-Boelterovým radiometrem, viz Tab. 3, umístění čidel viz Obr. 2.

Tab. 3 Specifikace použitých měřidel
Měřená veličinaTyp měřidla
Koncentrace O2Servomex 011540000 (paramagnetický analyzátor, do 25 % obj. O2)
Koncentrace COServomex Ir 1522 (infračervený analyzátor, do 5 %% obj. CO)
Koncentrace CO2Servomex Ir 1520 (infračervený analyzátor, do 10 %% obj. CO2)
Teplota plynůTermočlánky MAVIS typu K (T1, T2 a T4 plášťované s vnějším průměrem 3 mm,
T3 s terčíkem pro měření povrchové teploty)
Hustota toku teplaradiometr Hukseflux SBG01 (do 20 kW‧m−2)
Úbytek hmotnostiVáhy KERN DE 300K 5DL (do 300 kg s rozlišovací schopností 0,1 g)
Intenzita osvětleníLuxmetr DLM-536

Pro zkoušku byl použit dětský kočárek Roan Marita s čtyřkolovým podvozkem a hlubokou korbou. Rámová konstrukce podvozku byla kovová včetně kovového odkládacího koše (slitina hliníku). Rukojeť, krytky spojů a báze pro přichycení korby byly zhotoveny z tvrdého plastu (PVC). Pneumatiky byly nafukovací, plášť pneumatik byl zhotoven z butylkaučuku. Pneumatiky nebyly před zkouškou vypuštěny. Hluboká korba kočárku byla specifická tuhou podlážkou z tvrdého plastu, ostatní části jsou textilní (PE) s větší či menší výplní z polyuretanové pěny (PUR) s kovovými výztuhami. Počáteční hmotnost celého kočárku byla 16,265 kg (10,555 kg podvozek, 5,710 kg hluboká korba). Zdrojem zahoření byla papírová koule z 8 novinových archů A3 politá 5 cl čistého metanolu. Koule byla umístěna dovnitř korby pod stahovací stříškou a v určený čas zapálena technikem pomocí zapáleného bavlněného polštářku. Průběh zkoušky je rozveden v Tab. 4.

Tab. 4: Časový průběh požární zkoušky
Relativní čas
[mm:ss]
Popis události
00:00zahájení zkoušky, výkon odsávání 0,9 m3/s
01:08iniciace zápalného zdroje
01:45plameny prošlehly mimo korbu a hoří stříška a korba
02:00stříška odhořela
02:15hoří plastové úchytky podvozku, hořící části odpadávají na krycí desku vah, kouř vyplňuje celý prostor odsávacího zvonu
02:45odpadá kus látky z korby a hoří ve spodní části kočárku
03:00hoří rukojeť
03:30korba je odhořelá cca z jedné třetiny
04:00kvůli hustému dýmu je výkon odsávání zvýšen na maximálních 3,5 m3/s
04:14textilní část korby je zcela odhořelá, hoří tvrdá podsada
04:30hoří (a postupně explodují) pneumatiky
05:15kočárek se začíná hroutit
05:30hustý dým se valí i mimo odsávací zvon
06:15kočárek se zcela zhroutil
08:00požár postupně ustává, stále hoří pneumatiky
10:00hoří už jen pneumatiky a rozteklé plasty na krycí desce vah
17:30hoří už jen drobné zbytky na krycí desce vah
20:00ukončení zkoušky

Z průběhu zkoušky je patrné, že kočárek téměř celý shoří za cca 7 minut od zahoření. Během tohoto času se hořením uvolní celkově až 200 MJ, celkově se při požáru kočárku uvolnilo THR = 330 MJ. V době plně rozvinutého požáru se okamžitě uvolňuje přes 1,0 MW (maximálně Qmax = 1127,66 kW v čase 06:30), viz Obr. 3a. Z celkové hmotnosti kočárku m0 = 16,265 kg odhořelo při požární zkoušce ∆m = 6,870 kg, přičemž v době prvních 7 minut odhořelo 88,3 % celkového hmotnostního rozdílu. Z těchto hodnot vyplývá, že efektivní výhřevnost kombinace použitých materiálů, tedy podíl celkového uvolněného tepla THR k celkovému úbytku hmotnosti ∆m je ∆Heff = 35,21 MJ‧kg−1.

Teploty nad kočárkem (termočlánky T1 a T2) dosáhly nevyšších teplot tT1,max1 = 585,9 °C v čase 02:30 a tT2,max1 = 753,7 °C v čase 02:54. Jde o čas, kdy hořel textilní povlak stříšky, a plameny tedy přímo působily na termočlánky. V době nevětšího uvolňování tepla taktéž došlo k částečnému nárůstu teplot, ale protože ohnisko požáru bylo o cca 40 cm níže, nešlo o tak vysoké hodnoty (konkrétně tT1,max2 = 350,8 °C a tT2,max2 = 529,0 °C, obojí v čase 06:09). Termočlánek T3, umístěný uvnitř korby, byl zasažen plamenem po celou dobu hoření, průběh teplot je bez výraznějších špičkových hodnot, maximální teplota byla naměřena tT3,max = 861,9 °C v čase 06:57. Teploty u podlahy, měřené termočlánkem T4 začaly narůstat až od chvíle, kdy začaly odpadávat první trosky (cca od 3. minuty). Od 5. do 14. minuty pak byla teplota u podlahy vlivem hořících louží roztavených plastů víceméně konstantní – kolísaly okolo 650 °C (maximální teplota tT4,max = 731,9 °C v čase 06:18). Viz Obr 3b.

Hodnoty hustoty tepelného toku v blízkosti kočárku kopírovaly hodnoty uvolněného tepla HRR, první vrchol Imax1 = 9,4 kW‧m−2 nastal v čase 02:30. Celkové maximum Imax2 = 23,7 kW‧m−2 pak bylo zaznamenáno v čase 06:06, viz Obr. 3c. Pro porovnání, ČSN 73 0802 [2] definuje dvě hodnoty kritického tepelného toku:

  • Icrit1 = 18,5 kW‧m−2 je hranice požárně nebezpečného prostoru, v němž vzniká nebezpečí rozšíření požáru na jiné konstrukce. Tento limit byl při zkoušce překročen v čase 04:51 až 05:21 (30 sekund).
  • Icrit2 = 10,0 kW‧m−2 je hodnota pro posouzení možnosti evakuace kolem požárně otevřených ploch (oken) na únikových cestách, například na pavlači. Dle čl. 9.4.12 této normy [2] je možné být vystaven tepelnému toku této hodnoty po dobu 5 sekund (což přibližně odpovídá tabulce fyziopatologických účinků, viz Tab. 1). Tento limit byl při zkoušce překročen v čase 04:30 až 06:45 (135 sekund).

I průběh rychlosti vývinu kouře (SPR, Smoke Production Rate) odpovídal křivce HRR. Je tedy možné uvažovat, že změna materiálů, které hořely, neměly takový vliv na změnu rychlosti tvorby kouře. Optická hustota kouře (viz Obrázek 3d) se zvýšila více než desetinásobně až na D = 3,85 m−1. Z optické hustoty kouře lze pak vypočítat viditelnost. V omezeném prostoru požární komory klesla viditelnost (při koeficientu K2 = 3,0 pro běžné denní osvětlení [12]) z původní hodnoty S0 = 3,64 m na Smin = 0,34 m v čase 6:15, přestože byl zvon neustále odsáván (od 4. minuty dokonce maximální intenzitou).

Zplodiny hoření byly analyzovány na koncentraci CO a CO2. Je zajímavé, že obě složky zplodin se od průběhu HRR (a potažmo jiných veličin) poněkud liší: Zatímco u HRR jsou dva vrcholy (ve druhé a páté minutě) hodnotově odlišné a rozdíl je více než pětinásobný, vrcholové koncentrace obou sledovaných sloučenin si téměř odpovídají. To znamená, že při hoření stahovací stříšky a matrace docházelo k uvolňování stejného množství CO a CO2 jako později, když byl kočárek požárem zcela zasažen. Při porovnání naměřených hodnot (Obr. 6c, d) s Tab. 2 je patrné, že CO a CO2 by mohly způsobit podráždění unikajících osob a mohly by způsobit zpomalení evakuace, nicméně ani jedna ze zkoumaných sloučenin nebyla zastoupena ve smrtící koncentraci. Na druhou stranu, předmětem požární zkoušky (a následného vyhodnocení) nebylo zjišťování koncentrace jiných nebezpečných látek (HCN, oxidy dusíku apod.) nebo jejich kombinace.

Celkový čas hoření kočárku cca 7 minut odpovídá té nejmenší garantované době dojezdu platné pro obce s I. stupněm nebezpečí území obce. V tomto času navíc není započítán reakční čas, tedy fáze zpozorování a fáze předání informace Integrovanému zásahovému systému. Ačkoliv jde o garantovaný čas, tedy dobu, do které se jednotky HZS na místo dostaví, z výsledků zkoušek je patrné, že v případě požáru kočárku není úplně možné spoléhat se na zásah HZS a je potřeba pokusit se požár zlikvidovat vlastními prostředky.

Výsledky zkoušky poskytují experimentální údaje o průběhu hoření kočárku.

Obr. 3: Výsledky požární zkoušky: a) základní data požární zkoušky
a)
Obr. 3: Výsledky požární zkoušky: b) průběh teplot
b)

Obr. 3: Výsledky požární zkoušky: c) hustota tepelného toku
c)
Obr. 3: Výsledky požární zkoušky: d) vývin kouře a optická hustota kouře
d)

Obr. 3: Výsledky požární zkoušky: a) základní data požární zkoušky, b) průběh teplot, c) hustota tepelného toku, d) vývin kouře a optická hustota kouře

Počítačové modelování požáru kočárku pomocí FDS

Obr. 4: Popis modelového prostoru
Obr. 4: Popis modelového prostoru

Velkorozměrová požární zkouška kočárku posloužila krom sběru dat též k validaci počítačového modelu požáru tohoto kočárku. Cílem bylo vytvořit zjednodušený model kočárku, který by mohl být použit i v jiných modelových prostředích, a ověřit tak šíření požáru a zplodin v konkrétních prostorech a podmínky na případné únikové cestě bez nutnosti provádět další požární zkoušky přímo na místě.

K počítačovému modelování požáru dětského kočárku byl použit počítačový program Fire Dynamics Simulator (dále jen FDS), konkrétně verze 6.5.3. Vizualizačním nástrojem byl v tomto případě program Smokeview, verze 6.4.4. Výpočetní oblastí byl prostor pod odtahovým zvonem, samotná digestoř a zaústění do odvodního potrubí, viz Obr. 4.

 
Obr. 5: Definované křivky uvolňování tepla a dodatečného kouře
Obr. 5: Definované křivky uvolňování tepla a dodatečného kouře

Protože se předpokládá, že výsledný model poslouží například k ověřování ventilace schodišťových prostor, byl kočárek v rámci maximálního zjednodušení nahrazen dvěma ventilačními plochami (křivky viz Obr. 5):

 
  • hořící složkou o přibližných půdorysných rozměrech kočárku; tato složka byla definovaná jako plocha s definovanou rychlostí uvolňování tepla, respektive jako hořící plocha. Při uvolňování tepla docházelo k definované reakci jednoduchých uhlovodíků a taktéž byla nastavena „dokonalost spalování“ (byly určeny hodnoty hmotnostního poměru pro tvorbu sazí a tvorbu CO: SOOT_YIELD a CO_YIELD).
  • plochou pro dodatečnou tvorbu kouře, respektive sazí; tato plocha byla definována jako „ventilátor“, který do prostoru vháněl směs vzduchu se sazemi v předem definované výkonové křivce.

Výhodou použití pouze ventilačních ploch je fakt, že nikterak nelimitují velikost výpočetních buněk. Při použití hrubší sítě se pouze upravuje absolutní hodnota, průběhy však zůstávají stejné. Kombinací obou ploch se podařilo vytvořit model, který v požadovaných veličinách odpovídá provedení požární zkoušce, viz Obr. 6. Model lze použít jak pro zjišťování teplotního pole v okolí kočárku, ale zejména pro posuzování možnosti evakuace z prostoru zasaženého požárem kočárku.

Obr. 6: Porovnání experimentu a modelu FDS: a) HRR
a)
Obr. 6: Porovnání experimentu a modelu FDS: b) optická hustota kouře
b)

Obr. 6: Porovnání experimentu a modelu FDS: c) vývoj CO
c)
Obr. 6: Porovnání experimentu a modelu FDS: d) vývoj CO₂
d)

Obr. 6: Porovnání experimentu a modelu FDS: a) HRR, b) optická hustota kouře, c) vývoj CO, d) vývoj CO2

Model požáru kočárku na chráněné únikové cestě

O negativních účincích hořlavých předmětů ponechaných na chráněné únikové cestě, pokud dojde k jejich zahoření, se lze přesvědčit na následujícím příkladu. Je vhodné upozornit, že z hlediska větrání CHÚC jde o limitní příklad, byť stále umožněný českými technickými normami.

Vzorem pro simulaci je bodový panelový dům s jedním podzemním a deseti nadzemními podlažími postavený na počátku 60. let 20. století v panelové soustavě HK 65. V této soustavě je schodišťový prostor uvnitř dispozice bez jakéhokoliv přímého osvětlení nebo provětrání. Jedinými otvory jsou vstupní dveře v 1. NP a výstup na střechu v nástavbě nad 10. NP. Takový objekt, stavěný podle současných platných požadavků, by již musel mít chráněnou únikovou cestu typu B, vždyť požární výška objektu převyšuje 22,5 m (h = 28,5 m), nicméně při rekonstrukcích objektů, které vznikly před uvedením českého požárního kodexu (tedy před rokem 1977 [13]), lze počítat s určitými ústupky, jakými je například použití CHÚC typu A tam, kde by již byla potřeba CHÚC B. Autorům článku je známo, že při rekonstrukcích obdobných objektů s požární výškou nad 22,5 m se přirozené větrání komínovým efektem s nasávacím otvorem v 1. NP a odvodním otvorem v úrovni střechy běžně používá.

Schodišťový prostor (viz Obr. 7) je obdélníkového tvaru s přibližnými rozměry 6,0 × 4,2 m, konstrukční výška jednoho podlaží je 2,85 m. Schodiště, umístněné do středu prostoru, je jednoramenné se 14 stupni hloubky 272 a výšky 190 mm. V 1. NP se do schodiště vstupuje přes zádveří obdélníkového půdorysu o rozměrech 6,0 × 2,4 m. Dveře mezi zádveřím a schodišťovým prostorem jsou dvouramenné o rozměrech 1,2 × 1,9 m. Dveře na volné prostranství a dveře na střechu jsou dvouramenné o rozměrech 1,2 × 2,5 m. V reálném případě by všechny tyto dveře měly být napojeny na lokální detekci (tlačítkové hlásiče a ideálně též automatická čidla) a při vyhlášení poplachu by se měly otevřít. Pro potřeby tohoto jednoduchého modelu nebyla detekce implementována: uvažovalo se, že dveře jsou již otevřeny a v modelu byly naprogramovány pouze prázdné otvory. Pro popis konstrukcí se použily materiály s následujícími materiálovými charakteristikami (viz Tab. 5). Hořící kočárek, respektive dvě sálavé plochy popsané v kapitole výše, byl umístěn pod schodišťové rameno v 1. PP.

Tab. 5: Použité materiálové charakteristiky [14]
MateriálObjemová hmotnost
[kg‧m−3]
Měrná tepelná kapacita
[kJ‧kg−1‧K−1]
Součinitel tepelné vodivosti
[W‧m−1‧K−1]
železobeton24001,021,58
sklo26000,840,76
dlažba20000,841,01
Obr. 7: Půdorys vstupního podlaží se znázorněným rozdělením prostoru do výpočetních sítí
Obr. 7: Půdorys vstupního podlaží se znázorněným rozdělením prostoru do výpočetních sítí

Výstupem této jednoduché ověřovací studie bylo vizuální pozorování proudění vzduchu a zjišťování viditelnosti v celém schodišťovém prostoru. Při prostupu vzduchu schodišťovým prostorem docházelo k víření vzduchu v každém podlaží u obvodových stěn pod stropy jednotlivých mezipater. Z modelu je patrné, že v něm nastaly stejné fyzikální pochody, ke kterým dochází i při tzv. komínovém efektu. Vzduch proudil chráněnou únikovou cestou s rychlostí 1,5 m‧s−1. Kouř byl sice postupně odváděn větracím otvorem v nejvyšším místě, avšak proces byl pomalý a větrání nedostatečné. Po uplynutí 300 s (5 minut) došlo k zaplnění celého prostoru vyjma zádveří kouřem doprovázeného nulovou viditelností (viz Obr. 8). Protože kouř se rozptýlil po celém schodišťovém prostoru, postupně se ochlazoval a proudění vzduchu zcela záviselo pouze na rozdílu tlaku v určitých výškových úrovních (a nikoliv rozdílu teplot). Proto ani po 1200 sekundách (20 minut), tedy cca 7 minut po odhoření celého kočárku, nedošlo k dostatečnému odvětrání kouře mimo objekt.

Obr. 8: Viditelnost [m] a) v 0. sekundě
a)
Obr. 8: Viditelnost [m] b) v 50. sekundě
b)
Obr. 8: Viditelnost [m] c) ve 100. sekundě
c)
Obr. 8: Viditelnost [m] d) ve 150. sekundě
d)

Obr. 8: Viditelnost [m] e) ve 200. sekundě
e)
Obr. 8: Viditelnost [m] f) ve 250. sekundě
f)
Obr. 8: Viditelnost [m] g) ve 300. sekundě
g)
Obr. 8: Viditelnost [m]

Obr. 8: Viditelnost [m] a) v 0. sekundě; b) v 50. sekundě; c) ve 100. sekundě; d) ve 150. sekundě; e) ve 200. sekundě; f) ve 250. sekundě; g) ve 300. sekundě

Závěr

Evakuace osob je jedním z hlavních cílů požární bezpečnosti staveb a pro její bezpečný průběh je vyžadována celá řada požadavků. V případě většího počtu osob v objektu nebo v případě vyšších objektů se zřizuje chráněná úniková cesta jako prostředek bezpečné evakuace. V prostoru CHÚC nemá být evakuovaná osoba vystavena stresovým podnětům vyplývajícím z požáru (oheň, kouř, teplota), proto je v prostoru CHÚC významně limitována hořlavost stavebních výrobků a taktéž je limitováno množství hořlavých materiálů, které lze v CHÚC ponechat. Velmi častým předmětem na únikových cestách, který ovšem překračuje tyto stanovené limity, je dětský kočárek.

To, že je případný požár kočárku rizikem pro evakuaci, je doloženo nejen skutečnými zaznamenanými požáry, ale též provedenou požární zkouškou, kde byla rizika kvantifikována. Na jednu stranu je nutno uvést, že hořící kočárek nevytvoří takové množství toxických látek, aby ve větším objemu schodišťového prostoru mohl ohrozit unikající osoby na životě. Na druhou stranu, produkovaný kouř má dráždivé účinky, což společně s výrazným nárůstem teploty v okolí může evakuaci zpomalit nebo dokonce zastavit.

Pomocí reálné velkorozměrové požární zkoušky v nábytkovém kalorimetru byl validován počítačový model kočárku pro použití v CFD simulacích a byl použit pro jednoduchou studii funkčnosti přirozeného větrání CHÚC ve vysokém panelovém domě. Na základě této simulace bylo ověřeno, jak nebezpečné je umístění hořlavých výrobků na CHÚC: Navržené (a legislativně povolené) přirozené větrání pomocí tzv. komínového efektu bylo v případě požáru kočárku v 1. PP pod schodištěm zcela nedostatečné a došlo k úplnému zakouření schodišťového prostoru a snížení viditelnosti na nulovou hodnotu. Prostor schodiště zůstal zakouřen i dlouho po odhoření kočárku.

Závěrem je ale nutné upozornit na fakt, že požární větrání únikové cesty není možné považovat za požární odvětrání: Požární větrání má zajistit přísun čerstvého vzduchu a eliminaci nežádoucích negativních účinků (rozmělnění) kouře proniknuvšího z požárem zasaženého jiného požárního úseku. Požární odvětrání (též samočinné odvětrávací zařízení), které má za úkol odvést zplodiny hoření ze zasaženého prostoru, musí být mnohem kapacitnější.

Použitá literatura

  1. Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, 1985.
  2. ČSN 73 0802 – Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty, Praha: ÚNMZ, 2009.
  3. Vyhláška 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, v aktuálním znění, Praha: MV ČR, 2008.
  4. M. Říský, „Hořící kočárek nadělal v paneláku škodu za půl milionu,“ Plzeňský deník, 02 Leden 2013.
  5. Z. Štrauchová, „LIBEREC: Požár v ubytovně zavinil hořící kočárek, zapálil jej žhář“, Genus Plus, 1. prosinec 2015.
  6. TN.cz (klma), „Žhářský útok: Cílem byl dětský kočárek, požár se šířil dál“, TN.cz, 9. únor 2017.
  7. O. Dvořák, „Působení požáru na lidský organismus“, Odborný časopis požární ochrany 112, sv. XII, pp. 8–11, 2013.
  8. ČSN 73 0833 – Požární bezpečnost staveb – Budovy pro bydlení a ubytování, Praha: ÚNMZ, 2010.
  9. P. Hejtmánek, H. Najmanová a L. Ševčík, „Rychlost uvolňování tepla jako paramter pro hodnocení chování materiálů při požáru“, Materiály pro stavbu, pp. 34–39, 2015.
  10. ISO 9705-1 – Reaction to fire tests – Room corner test for wall and ceiling lining products – Part 1: Test method for a small room configuration, Ženeva: ISO, 2016.
  11. ČSN EN 14390 – Požární zkouška – Velkorozměrová ověřovací zkouška výrobků pro povrchové úpravy, Praha: ČNI, 2007.
  12. J. Pokorný, „Korelace optické hustoty kouře a viditelnosti, prognóza viditelnosti“, Jiří Pokorný, Opava, 2004.
  13. P. Chytrý, „ČSN 73 0802 – stručná historie a zavádění do praxe“, J. SEIDL & spol., s.r.o., 7. listopadu 2012. [Online]. Available: http://www.seidl.cz/cz/technicky-zpravodaj/technicky-zpravodaj-42/csn-73-0802-strucna-historie-a-zavadeni-do-praxe-510.html. [Přístup získán 1. srpna 2018].
  14. TZB-info, „Katalog stavebních materiálů“, TZB-info, [Online]. Available:
    https://stavba.tzb-info.cz/docu/tabulky/0000/000086_katalog.html. [Přístup získán 1. srpna 2018].
English Synopsis
Fire risk of baby stroller on the protected escape routes

The article describes an experiment which simulated real fire of baby stroller in closed space. The aim was to calculate the danger of burning heat, the density and development of the heat flow, CO and CO2 concentration, oxygen loss and optical density of smoke in defined positions.