Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Dynamika požáru komplexního prostoru z pohledu určení místa vzniku při vyšetřování příčin požáru

Současný trend výzkumu se ubírá dynamikou požáru komplexních prostor – tedy dynamikou požáru v rámci více místností, například domu či bytu o více místnostech. Je postaven na výsledcích získaných z dynamiky požáru jedné místnosti, ale při plánování testů a vyhodnocování závěrů je třeba uvažovat mnohem více proměnných nežli u požárů jednoduché místnosti. Přinášíme několik ucelených výstupů, které jistě budu užitečné pro praxi.


© Fotolia.com

Shrnutí již prezentovaných poznatků

V předchozím článku (zde) byla shrnuta další fakta o dynamice požáru z pohledu určení kriminalistického ohniska (místo vzniku požáru). Byl zde představen systém a princip vytváření stop požáru, tak jak jej definuje příručka NFPA 921. Byl vysvětlen rozdíl mezi účinky požáru (např. ztráta materiálu, zuhelnatění, kalcinace, teplotní deformace aj.) a stopami požáru (viditelné či měřitelné změny v materiálu nebo na materiálu jako důsledek účinků požáru). Dále byly definovány konkrétní stopy, které při požáru vznikají (zejména na stěnách místností), a to jak z hlediska principu jejich vzniku (např. stopy způsobené plamenem, ventilací, hašením, neutrální rovinou aj.), tak i z hlediska jejich tvaru (např. V-stopa, U-stopa, ʌ-stopa, V-ʌ stopa). V závěru této kapitoly minulého článku také byla posuzována jejich relevantnost z hlediska posuzování kriminalistického ohniska, kdy některé stopy mají vypovídající hodnotu k poloze kriminalistického ohniska (např. uvedené tvarově charakteristické stopy na stěnách způsobené plamenem) a dají se vzhledem k připodobnění s naší metodikou prezentovat jako ohniskové příznaky. Na druhou stranu existují také stopy požáru, které vztah ke kriminalistickému ohnisku nemají a při jejich nesprávném vyhodnocení může dojít k záměně s ohniskovými příznaky např. ventilační stopy. Ve druhé části článku byla na několika modelových požárech diskutována zásadní otázka, a to, zda charakteristické ohniskové příznaky, nacházející se na stěnách, jsou viditelné i u požárů, které byly uhašené v plně rozvinuté fázi požáru, tj. po celkovém vzplanutí v daném prostoru. Na základě závěrů prezentovaných testovacích požárů bylo možné říci, že ohniskové příznaky přetrvávají i v případě, pokud místnost přejde do celkového vzplanutí (flashover). Pokud se však nacházejí v oblasti ventilační cesty, může dojít k jejich znehodnocení stopami požáru, které vzniknou díky ventilačním účinkům.

Požáry komplexních prostor

Mezi typické požáry patří ve Spojených státech amerických požáry v kuchyních. Ze statistiky vyplývá, že od roku 2003 až do roku 2007 vaření způsobilo cca 40 % požárů v rezidenčních (bytových) domech [1]. Tento trend je stále aktuální, čemuž nasvědčují informace získané při naší diskusi s vyšetřovateli požárů pro město Boston, ze které vyplynulo, že požár iniciovaný na kuchyňské lince je typický pro tuto oblast. K iniciaci dochází zejména nedbalostním jednáním (např. ponecháním vařiče bez dozoru) či technickou závadou (např. v důsledku závady na digestoři). Tyto požáry většinou vznikají v obydlích nízkopříjmových skupin, kde kuchyň je tvořena malou místností a kvůli její poloze ve středu půdorysu bytu či domu nemívá okenní otvory.

Čím jsou tyto požáry charakteristické? Je to iniciace požáru v určité výšce nad podlahou (Z – vertikální poloha). Také při těchto požárech byl pozorován velmi rychlý vývin zplodin hoření, které měly za následek vysoké procento úmrtnosti osob, jež zasažené prostory nebyly schopny rychle opustit a došlo k jejich udušení. Dalším společným jevem je velmi rychlé rozšíření požáru mimo místnost vzniku (primární místnost) do přilehlých prostor (sekundární místnosti). V rámci ohledání požářiště je často zjišťováno, že v primární místnosti nejsou pozorovány nejintenzivnější účinky požáru, naopak vysokou míru poškození vykazují sekundární místnosti.

Konference Požární bezpečnost staveb 2019

Libušín, Pustevny © Fotolia.com
Libušín, Pustevny © Fotolia.com
Národní muzeum v Praze © Fotolia.com
Národní muzeum v Praze © Fotolia.com

Tématem čtvrtého ročníku konference Požární bezpečnost staveb 18. září 2019 na veletrhu For Arch bude mimo jiné požární bezpečnost památek. Zazní přednášky o systémech nového požárního zabezpečení obnovené památky Libušín na Pustevnách a historické budovy Národního Muzea v Praze. Informace o připravované konferenci a přihlašovací formulář naleznete na stránkách konference konference.tzb-info.cz

Ve Spojených státech amerických v případě neuplatnění znalostí dynamiky požáru docházelo k nesprávnému určení polohy kriminalistického ohniska. Vyšetřovatelé požárů původně posuzovali pouze míru účinků požáru, a tudíž nesprávně interpretovali silné účinky požáru v sekundární místnosti jako vliv doby trvání požáru. Na základě tohoto přístupu často chybně lokalizovali sekundární místnost jako místo iniciace. Proto byla ve Spojených státech amerických provedena řada výzkumů podpořených testovacími a modelovými požáry, které měly s použitím znalosti dynamiky požáru popsat vzniklé „anomálie“ a pomoci vyšetřovatelům požárů v budoucích případech.

Vliv polohy kriminalistického ohniska XYZ na dynamiku požáru

Obecně lze říci, že požár v ohraničeném prostoru se po jeho iniciaci rozrůstá a produkuje stále větší množství energie. Ohraničení daného prostoru stavebními konstrukcemi nemá zpočátku znatelný vliv na vlastní požár, který je řízen pouze palivem a má lokální charakter. Postupně dochází ke zvyšování teploty produktů hoření a snižování jejich hustoty, což má za následek nárůst teplotní diference a vzniku vztlaku. Nad hořícím materiálem dochází k charakteristickému proudění horkých plynů (Fire Plume). V první fázi se horké plyny formují do tvaru sloupce, který postupně stoupá až na úroveň stropu. Po dosažení stropní konstrukce proudění mění směr na horizontální, kdy se horké plyny začnou rozprostírat až k ohraničujícím stavebním konstrukcím (tzv. podstropní proudění – Ceiling Jet Flow). Poté, co toto podstropní proudění dosáhne okolních stavebních konstrukcí, začne se vytvářet vrstva kouře, která postupně klesá. Na rozhraní mezi touto vrstvou a čerstvým vzduchem dochází k vytvoření tzv. neutrální roviny. Přitékající čerstvý vzduch se dostává do proudění horkých plynů jednak v zóně plamene; je také přisáván na principu podtlaku do vzestupného proudu horkých plynů nad zónou plamene a také proniká do vzniklé vrstvy kouře prostřednictvím turbulencí, ke kterým dochází v celé délce proudění. Přítomnost vzduchu v kouřové vrstvě vede na jedné straně k jejímu ochlazení, na straně druhé umožňuje její prohořívání. Díky tomuto konvektivnímu šíření tepla dochází k ohřátí kouřové vrstvy až na teplotu 700 °C. Postupně zahřívaná vrstva kouře sdílí sáláním teplo s okolím, kdy tuto emisi lze charakterizovat hustotou tepelného toku. Hustota emitovaného tepelného toku klesá se vzdáleností v závislosti na pohltivosti prostředí, tj. pokud tedy strop v dané místnosti není příliš vysoký, může hustota tepelného toku dosáhnout na úrovni podlahy kritické hodnoty (cca 20 kW.m−2), pro kterou je, při splnění dalších potřebných podmínek, charakteristické celkové vzplanutí všech hořlavých materiálů v místnosti.

Horizontální poloha XY

Obrázek 1a – vliv horizontální polohy místa iniciace v půdorysu místnosti na výšku plamene [4]
Obrázek 1b – vliv horizontální polohy místa iniciace v půdorysu místnosti na výšku plamene [4]

Obrázek 1 – vliv horizontální polohy místa iniciace v půdorysu místnosti na výšku plamene [4]

Z pohledu dynamiky požáru má významný vliv, pokud dva identické hořlavé soubory (např. křeslo) jsou iniciované uprostřed místnosti, u stěny či v rohu místnosti. Je-li toto křeslo daleko od stěn, může se přitékající čerstvý vzduch volně dostávat do proudu horkých plynů a mísit se. Tím se do zóny plamene přivádí vzduch potřebný pro hoření. Pokud se však hořlavý soubor nachází u stěny, resp. v rohu místnosti, je průtok vzduchu ke kuželu plamene omezen o cca 50 % resp. 75 %, což má za následek prodloužení výšky plamene, vznik turbulencí, kumulace hořlavých plynu ve specifických částech místnosti apod. [2] [3]

Z pohledu vyšetřovatele požárů je lokace původního hořlavého souboru (tedy místa kriminalistického ohniska) v rámci horizontálních souřadnic XY v půdorysu místnosti běžná součást jeho práce. Na základě posouzení vzniklých stop požáru je tedy schopen posoudit a vyhodnotit, zda k iniciaci došlo uprostřed místnosti, u stěny, popř. v rohu místnosti. Pokud byl požár iniciován v blízkosti stěny či stěn, může na jejich povrchu dojít k vytvoření charakteristických, v dalších fázích požáru nereprodukovatelných stop, které tudíž mají relevanci k poloze kriminalistického ohniska a lze je interpretovat jako ohniskové příznaky. Čím je vzdálenost místa iniciace od stěny či stěn větší, tím jsou tyto charakteristické stopy méně znatelné.

Vertikální poloha Z

Jaký vliv má vertikální poloha kriminalistického ohniska na dynamiky požáru z pohledu vytvářených stop požáru?

Nad jakýmkoliv hořícím předmětem dochází k proudění horkých plynů, které zprostředkovává sdílení energie z požáru do vrstev v prostoru. Sloupec kouřových plynů začíná vytvářet vrstvu, která se postupně snižuje, a tím se postupně zmenšuje vertikální vzdálenost mezi základnou zóny plamene a úrovní kouřové vrstvy. Změnou této vertikální vzdálenosti dochází ke změně parametrů plynů vstupující do vrstvy kouře. Pokud je mezi zdrojovou (primární) místností a místnostmi přilehlou (sekundární) propojovací otvor, dojde při poklesu kumulované vrstvy plynů pod úroveň nadpraží otvoru k šíření kouře do sousední místnosti. [2]

V případě požáru iniciovaného na úrovni podlahy („podlahový požár“) dochází k ustálení rozhraní mezi přicházejícím čerstvým vzduchem a odcházejícím kouřem (neutrální rovina) nad zónou plamene. Až po určité době mohou plameny proniknou do vrstvy kouře. Tím se omezí přístupu čerstvého vzduchu do zóny plamene, vlivem čehož dochází k intenzivnějšímu vývinu nespálených plynů a pevných části, které se dále kumulují v kouřové vrstvě. Pokud tato vrstva má dostatečný poměr hořlavých zplodin hoření k vzduchu (φ > 1,8) a dostatečnou teplotu (teplota vznícení uhlovodíkových plynů > 500 °C, teplota vznícení CO > 609 °C), nastává její iniciace. Vzplanutí této vrstvy bývá, při splnění dalších potřebných podmínek, zpravidla doprovázeno i celkovým vzplanutím v celém objemu místnosti. [1]

V případě požáru iniciovaným v určité výšce Z („zvýšený požár“) – typický příklad požár na kuchyňské lince – je vzdálenost od vznikající vrstvy kouře pod stropem a základny zóny plamene výrazně nižší než u požáru, který byl iniciovány na podlaze místnosti. V první fázi dochází ke vzniku vrstvy kouře stejným způsobem jako u „podlahových“ požárů. Z důvodu zvýšené zóny plamene se klesající vrstva kouře výrazně rychleji dostane na její úroveň, čímž dojde k rychlejšímu omezením přístupu kyslíku do pásma hoření. Následuje zpomalení hoření, snížení výkonu požáru a zvýšení produkce CO. Pokud má vzniklá vrstva dostatečné parametry, může kvůli přítomnosti plamene v této vrstvě nastat její iniciace. V tomto případě však většinou dochází k iniciaci pouze kouřové vrstvy, podmínky v místnosti většinou nejsou dostatečné na to, aby nastalo celkové vzplanutí [5].

V případě ohledání takto iniciované místnosti by identifikace kriminalistického ohniska nebyla matoucí, pokud by se jednalo o samostatnou místnost. Části místnosti nacházející se pod úrovní zóny plamene by nebyly výrazně zasažené účinky požáru, výrazné stopy požáru by byly pozorovatelné v horních částech místnosti – tedy v oblastech nad úrovní zóny plamene původního palivového souboru (samozřejmé při dostatečné ventilaci, a množství paliva by i takto iniciovaná místnost přešla do fáze celkového vzplanutí se všemi charakteristickými projevy, avšak po výrazně delším čase než místnost iniciovaná na úrovni podlahy).

V případě, pokud se vedle primární místnosti nachází další sekundární místnost propojená otevřeným stavebním otvorem (dveřmi), dochází k rychlému rozšíření plamene vlivem hořící vrstvy kouře do této místnosti. Pokud je sekundární místnost dostatečně ventilována, dochází zde k rychlému rozvoji požáru eskalující celkovým vzplanutím. Současně, pokud je jediný přístup vzduchu do primární místnosti skrze dveře do sekundární místnosti (absence okenních otvorů, nedojde k destrukci okenní výplně aj.), v primární místnosti dochází díky nedostatečné ventilaci ke snížení intenzity hoření. V důsledku uvedeného je sekundární místnost mnohem více poškozena v porovnání s primární místností, kde lze pozorovat účinky požáru pouze v horních polohách.

Modelový test

Na základě provedených výzkumů a pro účely vyšetřování závažných požárů byl ve Spojených státech amerických proveden zjednodušený počítačový test modelového požáru [5]. Tento test matematicky simuloval požár v místnosti o rozměrech 4×3 m, výška 2,4 m. Místnost měla jeden stavební otvor – dveře, které byly pootevřené na 20°. V rámci testu byly provedeny dvě simulace, podlahový požár (iniciován 0,1 m nad úrovní podlahy) a zvýšený požár (iniciován 1,2 m nad úrovní podlahy).

U zvýšeného požáru docházelo k rychlejšímu zvyšování teploty vrstvy kouře než u podlahového požáru. Vrstva kouře také rychle sestoupila do zóny plamene, v důsledku toho docházelo k utlumení rychlosti hoření. Vlivem toho byla teplota vrstvy kouře o něco nižší než u podlahových požárů. U zvýšených požárů se také mnohem rychleji objevily plameny ve spodní části vrstvy kouře procházející průřezem dveří.

Obrázek 2 ukazuje sreenshot z průběhu modelového testu zvýšeného požáru. Doba hoření je 270 sekund. Na obrázcích je vidět plamenné hoření na spodní části kouřové vrstvy vystupující ze dveří, v poměrně velké vzdálenosti od původního palivového souboru.

Obrázek 2 – modelový test zvýšeného požáru v čase 270 s od iniciace s/bez vrstvy kouře [5]
Obrázek 2 – modelový test zvýšeného požáru v čase 270 s od iniciace s/bez vrstvy kouře [5]

Obrázek 3 znázorňuje screenshot z podlahového požáru, doba hoření je opět 270 s. V tomto čase nebylo viditelné žádné plamenné hoření na spodní části kouřové vrstvy vystupující ze dveří. U obou případů tepelný tok na úrovni podlahy v daném čase nebyl dostatečný, aby způsobily celkové vzplanutí místnosti.

Obrázek 3 – modelový test podlahového požáru v čase 270 s od iniciace s/bez vrstvy kouře [5]
Obrázek 3 – modelový test podlahového požáru v čase 270 s od iniciace s/bez vrstvy kouře [5]

Na uvedeném matematickém modelu je zřejmý rozdíl dynamiky požáru zvýšeného a podlahového požáru, kdy zvýšený požár je charakteristický rychlým poklesem kouřové vrstvy do zóny plamene a jejím ohřátím nad teplotu vznícení hořlavých plynů, které obsahuje. Pokud se tyto plyny s iniciační teplotou dostanou vně místnosti vlivem příhodných ventilačních podmínek, může dojít k jejich vznícení a požár se takto může rychle šířit do přilehlých místností.

Zkušební test

V rámci naší cesty do Spojených států amerických jsme měli možnost se účastnit reálného zkušebního testu požáru, který měl za cíl simulovat dynamiku požáru v rámci dvou místností. Určitým způsobem tento test navazoval na problematiku zvýšených požárů a jejich charakteristické šíření do sekundárních místností. Jak již bylo řečeno, u zvýšených požárů, pokud primární místnost (tedy místnost iniciace) nemá jiný způsob ventilace než dveře, které ji spojují se sekundární místností, dochází k rychlému rozšíření požáru do sekundární místnosti, aniž by primární místnost přešla do fáze celkového vzplanutí. Tomuto pak odpovídají zdánlivě nelogicky rozložené účinky požáru, které jsou v primární místnosti zřetelné pouze v oblastech nad zónou plamene, kdežto v sekundární místnosti (zejména pokud přejde do fáze celkového vzplanutí) jsou viditelné v celém objemu.

V případě našeho testu byl však požár v primární místnosti iniciovaný na úrovni podlahy a hlavním cílem bylo popsat způsob rozšíření požáru do přilehlých prostor v kontrastu s dynamikou požáru zvýšeného požáru.

Obrázek 4 – půdorys zkušební buňky, vyznačení stavebních otvorů a místa iniciace
Obrázek 4 – půdorys zkušební buňky, vyznačení stavebních otvorů a místa iniciace

Pro tyto účely byl v laboratoři připravený objekt – zkušební buňka o vnitřních rozměrech 8,2×4,4 m, výška 2,4 m – trámové konstrukce zevnitř pobitá sádrokartonem. Buňka byla stěnou rozdělena na dvě místnosti o stejné podlahové ploše (primární, sekundární místnost). Buňka měla pouze jeden vnější otvor, který vedl do sekundární místnosti. Ta byla spojena vnitřním otvorem s primární místností. Buňka nebyla opláštěná vyjma oblasti kolem vstupních dveří, kde byla cementová deska, která zajišťovala ochranou funkci proti šlehajícím plamenům ze vstupního otvoru. V každé místnosti se nacházel termočlánkový řetěz (rozteč cca 30 cm), snímač tepelného toku (ve výšce cca 1,5 m nad podlahou) a GoPRO kamera (umístěná na úrovni podlahy). V sádrokartonových stěnách byly zhotovené průzory z nehořlavého skla umožňující pozorování rozvoje požáru. Data ze všech snímačů a kamer byla streamovaná na LCD obrazovky a uspořádaná tak, aby bylo možno v průběhu rozvoje a šíření požáru porovnávat aktuální podmínky v obou místnostech buňky. Požár byl iniciován v odpadkovém koši vedle pohovky v primární místnosti – viz obr. 4, červená tečka.

Po iniciaci v odpadkovém koši v primární místnosti se požár začal rozvíjet standardním způsobem. Došlo k vytvoření vrstvy kouře, která se postupně snižovala. Po dosažení úrovně nadpraží otvoru mezi primární a sekundární místností začalo podstropní proudění pronikat i do sekundární místnosti, kouřová vrstva se v čase cca 180 sekund od iniciace v obou místnostech ustálila ve výšce cca 1m nad podlahou. V tomto čase se hustota tepelného toku v primární místnosti pohybovala na úrovni 17 kW.m−2, v sekundární 6 kW.m−2, teplotní pole bylo dle měřené výšky v primární místnosti 53 °C (u podlahy) až 451 °C (pod stropem), v sekundární místnosti 33–225 °C. V tomto čase bylo možné pozorovat první příznaky celkového vzplanutí, tj. prohořívání kouřové vrstvy na rozhraní neutrální roviny. Během následujících cca 30 vteřin došlo k rapidní změně měřených parametrů v primární místnosti vlivem celkového vzplanutí. V čase 210 s se již hustota tepelného toku v primární místnosti pohybovala na úrovni 75 kW.m−2, v sekundární 37 kW.m−2. Teploty v primární místnosti dosahovaly hodnot v rozmezí 171–800 °C, v sekundární 88–447 °C. Současně se objevovaly první náznaky prohořívání kouřové vrstvy v sekundární místnosti, a to na její spodní části v průřezu stavebního otvoru mezi místnostmi.

Obrázek 5 – stav požáru testovací buňky po 6. minutě od iniciace
Obrázek 5 – stav požáru testovací buňky po 6. minutě od iniciace

V následujícím čase velmi rychle došlo k poklesu neutrální roviny v primární místnosti, a to až na úroveň podlahy. Současně se také snížila intenzita hoření, což se projevilo poklesem měřených parametrů. V sekundární místnosti docházelo k postupnému zvyšování teploty i tepelného toku, po částečném narušení neutrální roviny proudícím vzduchem došlo k jejímu ustálení. V čase cca 300 s od iniciace počalo celkové vzplanutí sekundární místnosti. Současně razantně poklesla hustota tepelného toku v primární místnosti, kde v následujícím čase její maximální hodnota nepřesáhla 30 kW.m−2. V sekundární místnosti se zvýšila hustota tepelného toku až na hodnotu 150 kW.m−2. Relevantně ke změnám hustoty tepelného toku v jednotlivých místnostech došlo také k poklesu a ustálení teplot v primární místnosti v rozmezí 321–426 °C, v sekundární místnosti proběhl nárůst až na hodnotu 900 °C. Vizuálně bylo možné pozorovat velmi intenzivní plamenné hoření v sekundární místnosti, postupně také prohořívala kouřová vrstva vně buňky. V primární místnosti požár zůstal utlumený, plamenné hoření zde nebylo téměř zřetelné (pozorováno průzory ve stěně) – viz obr. 5.

Výše popsaný průběh našeho pozorování testu potvrzují naměřená data, ze kterých byly vytvořeny grafy průběhů jednotlivých veličin v čase – viz grafy 1, 2, 3. Z těchto grafů je zřejmý počátek celkového vzplanutí primární místnosti (čas cca 180 s) a počátek vzplanutí sekundární místnosti (čas cca 340 s). Také je zde zřetelně vidět, jak okamžitě v průběhu celkového vzplanutí sekundární místnosti dochází k razantnímu poklesu měřených veličin primární místnosti.

Grafy 1, 2, 3 – průběh měřených veličin v čase
Grafy 1, 2, 3 – průběh měřených veličin v čase

Ohledání místností zkušebního testu

Obrázek 6 – sekundární místnost, východní stěna – ventilační stopy požáru
Obrázek 6 – sekundární místnost, východní stěna – ventilační stopy požáru

První bylo provedeno ohledání sekundární místnosti, kde byly na první pohled zjevné silné účinky požáru na stěnách, stropu a vybavení místnosti. Účinky byly zřetelné v celém objemu místnosti. Na stěnách a stropu byl vrchní papír sádrokartonových desek v nezakrytých místech zcela shořelý, v místech za nábytkem (křesly, sedačkou a televizním stolkem) zůstal v nižších pozicích neporušený. Orientační laickou zkouškou hloubky kalcinace [6] bylo zjištěno, že výrazně nejměkčí sádrokarton (tj. hloubka kalcinace je největší) je na východní stěně, tj. vpravo od vstupních dveří, na celé této stěně bylo možné pozorovat výraznou „čistou plochu“ (tj. část stěny bez usazených zplodin hoření způsobených účinky požáru). Účinky požáru na vybavení byly zřetelné v podobě hloubky zuhelnatění či ztrátě hořlavého materiálu. I v tomto ohledu byla jejich intenzita nejsilnější na křesle u východní stěny – viz obr. 6. S ohledem na již publikovaný vztah mezi ventilací a vytvářením stop požáru (zde) lze říci, že výše popsané stopy u východní stěny byly stopy vytvořené ventilací, a tudíž se jedná o stopy, které nemusejí být relevantní k poloze kriminalistického ohniska.

Obrázek 7 – primární místnost – pohled na kriminalistické ohnisko v SZ rohu místnosti
Obrázek 7 – primární místnost – pohled na kriminalistické ohnisko v SZ rohu místnosti

Při ohledání primární místnosti bylo patrné, že stěny místnosti a její vybavení jsou výrazně méně zasaženy než v sekundární místnosti. Úroveň hloubky kalcinace laickým způsobem nebylo možné posoudit – stěny místnosti byly zasaženy silně nerovnoměrně. Na jižní stěně u vstupu do místnosti byla pozorována další „čistá plocha“ způsobená ventilací, směrem k západní stěně byla tato ventilační stopa ohraničena zde stojícím nábytkem, který zabránil průtoku čerstvého vzduchu dále podél jižní stěny. Uvedená ventilační stopa byla vytvořena, poté co primární místnost přešla do celkového vzplanutí a v průřezu vnitřního otvoru mezi místnostmi se nacházela ventilační cesta, která způsobila dominantní hoření v této oblasti. Při ohledání kriminalistického ohniska (západní strana pohovky) byla v jeho okolí zjištěna menší stopa požáru na stěně za opěrátkem sedačky. Další čitelná stopa v této oblasti představovala směr termické degradace konstrukce sedačky, která nasvědčovala šíření požáru od západní strany sedačky – viz obr. 7. V praxi by následně bylo vhodné provést přesné měření alespoň severní stěny primární místnosti pomocí kalcinometru, kdy na diagramu hloubky kalcinace by pravděpodobně byla zřetelná zvýšená intenzita kalcinace v oblasti kriminalistického ohniska a toto měření byl bylo možné použít jako další stopu. [6]

Na uvedeném případě je zřejmé, že pro úspěšné nalezení kriminalistického ohniska tohoto případu se vyšetřovatel požáru v případě absence dalších podkladů (svědectví, kamerové záznamy, data z EPS aj.) bez znalostí dynamiky požáru neobejde, protože pokud by daný případ posuzoval pouze na základě intenzity účinků požáru, bylo by kriminalistické ohnisko nesprávně určeno do prostoru východní stěny sekundární místnosti.

Pro úspěšné řešení tohoto případu se použije obecný postup při řešení požárů místnosti, která přejde do fáze celkového vzplanutí, jehož základem je stanovení ventilační cesty/cest (zde). Protože uvedený případ obsahuje dvě místnosti, je určení ventilačních cest komplikovanější. Můžeme uvažovat že:

  1. požár vznikl v sekundární místnosti, tj. po celou dobu trvání požáru existovala pouze jedna ventilační cesta, a to průřezem vnějších dveří,
  2. požár vznikl v primární místnosti, tj. v době poté, co první místnost přešla do celkového vzplanutí, se ventilační cesta nacházela v průřezu vnitřního otvoru mezi místnostmi, v další fázi šířením požáru do sekundární místnosti význam této ventilační cesty slábl. Od okamžiku, co přešla do fáze celkového vzplanutí sekundární místnost, se ventilační cesta nacházela pouze v průřezu vnějších dveří.

Při ohledání byly zaznamenány tyto stopy – ventilační stopa u vnějších dveří v primární místnosti, ventilační stopa u vnitřních dveří v sekundární místnosti, stopa šíření požáru na sedačce v primární místnosti a stopa požáru na stěně za sedačkou v primární místnosti. Dedukcí tedy můžeme říci, že ventilační stopa u vnitřních dveří v primární místnosti by nemohla vzniknout, pokud by požár vznikl v sekundární místnosti, a také, že pozorované stopy v primární místnosti se nachází mimo jakoukoliv ventilační cestu, tj. nám dávají relevanci ke kriminalistickému ohnisku a jedná se o ohniskové příznaky.

Pokud bychom do řešení této situace promítli také získané informace o zvýšených požárech, můžeme vyvodit závěr, že požár v primární místnosti vznikl na úrovni podlahy. Pokud by se jednalo o zvýšený požár, z důvodu absence dalších ventilačních otvorů se dá předpokládat, že by se požár rozšířil do sekundární místnosti, aniž by primární místnost přešla do celkového vzplanutí. V takovémto případě bychom pozorovali velmi malé či žádné účinky požáru ve spodních částech primární místnosti a poškození sekundární místnosti by bylo ještě výraznější ve srovnání s primární.

Závěr

Spojení dynamiky požáru a vyšetřování požárů má „za oceánem“ dlouhou tradici. Jak již bylo uvedeno, pro tyto účely zde byla provedena řada výzkumů, zabývá se jimi několik vysokých škol, vládních i soukromých institucí. Proto je k dispozici obrovské množství informací a dat, které samozřejmě běžný vyšetřovatel požárů není schopen vstřebat a prakticky použít.

Proto je zde zaveden systém výuky, který závěry z výzkumů zjednodušuje a upravuje pro potřeby výkonu služby. Tento systém výuky lze rozdělit na část teoretickou a praktickou.

V rámci teorie jsou standardem informace, které obsahuje nejrozšířenější příručka pro vyšetřování požárů ve Spojených státech amerických NFPA 921, ve kterých lze nalézt jak kapitoly s detailními informacemi, tak kapitoly pro praktické použití – např. „Maticová analýza místa vzniku požáru“ (zde). Vyšetřovatelé požárů také běžně před vzdělávacím kurzem absolvují e-learning (volně dostupný např. na webové adrese cfitrainer.net), který obsahuje několik vzdělávacích videí s touto tématikou. Další možností vzdělávání jsou výuková videa vytvářená jednotlivými laboratořemi v rámci prováděného výzkumu.

Používanou pomůckou při praktické výuce jsou zmenšené modely místností umístěné v dřevěném boxu (obr. 8), na kterých lze dynamické projevy požáru ve vztahu k vytvářeným stopám demonstrovat, bez nutnosti vysokých nákladů. Vyšetřovatelé požárů také mohou absolvovat výcvik v zařízení simulující reálné podmínky požáru (tzv. flashover kontejnery – obr. 9). Tato zařízení jsou primárně určená pro výcvik zasahujících hasičů, nicméně pro účely vzdělávání vyšetřovatelů lze upravit osnovu výcviku, tak aby vyhovoval jejich požadavkům.

Obrázek 8 – zmenšené modely
Obrázek 8 – zmenšené modely
Obrázek 9 – flashover kontejnery
Obrázek 9 – flashover kontejnery

Pro praktickou výuku bývají běžnou součástí vyšetřovacích areálů stabilní modelová srovnávací požářiště. Může se jednat např. od dvě identické místnosti, které byly spáleny za jiných dynamických podmínek. Tyto místnosti jsou vedle sebe a vyšetřovatel požárů má na první pohled názorný příklad o vlivu dynamiky požáru na vytvářené stopy požáru (obr. 10).

Obrázek 10a – modelové požářiště bez faktoru ventilace
Obrázek 10b – modelové požářiště, uplatněn faktor ventilace

Obrázek 10 – modelová požářiště, vlevo bez faktoru ventilace, vpravo uplatněn faktor ventilace

Nejefektivnější možnost procvičení dynamiky požáru představují reálná požářiště, která bývají ve výcvikových areálech připravována v samostatných buňkách. Poloha místa iniciace, časování hašení, simulovaná příčina, ventilační podmínky a další parametry jsou voleny s ohledem na zkušenosti frekventantů tak, aby si každý vyšetřovatel požárů vyzkoušel v praxi zásady uplatnění vlivu dynamiky požáru při stanovení místa vzniku požáru. Závěry vyšetřovatelů požárů po praktickém ohledání vytvořeného požářiště jsou konfrontovány s videozáznamem natočeným v průběhu požáru. Takto lze jednoduše a názorně dynamické projevy požáru přímo pozorovat. V případě pokročilejších vyšetřovatelů požárů jsou používány speciální trenažéry, kdy se jedná o buňky s více místnostmi, na kterých uplatní znalosti dynamiky požáru komplexních prostor.

V rámci výcviku nelze také nezmínit použití virtuální reality. V rámci této technologie již v současné době lze vytvářet poměrně věrohodnou iluzi skutečné reality, která se běžně používá např. při výcviku v armádě, pilotů nebo lékařů. Existují však také již první zkušenosti s použitím této techniky při výcviku zasahujících hasičů či vyšetřovatelů požárů např. v Nizozemí. Tato technologie se velmi rychle rozvíjí a současně dochází k postupnému snižování poměrně vysokých nákladů na její pořízení a provoz. Z toho lze usuzovat, že v budoucnosti bude jistě tvořit nedílnou součást výcviku hasičů, včetně vyšetřovatelů požáru.

Znalost dynamiky požáru má široké uplatnění v požárním inženýrství a významnou oblast představuje v požární ochraně. Ve Spojených státech amerických již po dlouhá léta výzkumy požární dynamiky ve spojení s modelovými požáry a testovacími požáry pomáhají objasnit závažné požáry, velká pozornost je věnována požárům, při kterých dojde k úmrtí zasahujících hasičů. V těchto případech studium dynamiky požáru neslouží pouze k určení kriminalistického ohniska, ale také i k celkovému popisu chování ohně ve vnitřních prostorách. Tyto informace pak používají hasiči při taktice zásahu, tak aby minimalizovali riziko nelineárních projevů požáru v uzavřených prostorách a snížili tak riziko úmrtí či zranění na minimum.

V České republice jsou znalosti dynamiky požáru již několik let úspěšně aplikované v zařízení simulující reálné podmínky požáru, ve kterých mohou zasahující hasiči dynamické jevy požáru nejen reálně pozorovat, ale také účinně na ně reagovat vhodnou taktikou hašení. Z pohledu vyšetřování požárů je situace poněkud odlišná, spojení dynamiky požáru a vyšetřování není zde příliš využíváno. Proto je snaha tuto oblast vyšetřovatelům požárů představit např. v rámci pracovních seminářů. Probíhá také diskuse, jakým způsobem by bylo vhodné tuto problematiku začlenit do základního vzdělávání vyšetřovatelů požáru. Věříme, že během několika let budou vyšetřovatelé požáru tyto znalosti již rutinně používat.

Použitá literatura

  1. INVESTIGATING MULTI-COMPARTMENT FIRE BEHAVIOR OF ELEVATED ORIGINS, Steven W. Carman, IAAI-CFI, CFEI, ATF-CFI (Retired), Carman & Associates Fire Investigations, Dunsmuir, CA, dostupné z:
    http://carmanfireinvestigations.com/publications/.
  2. KUČERA, Petr. Požární inženýrství: dynamika požáru. V Ostravě: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2009. Spektrum (Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství). ISBN 978-80-7385-074-6.
  3. NFPA 921 – Guide for Fire and Explosion Investigation, National Fire Protection Association, Quincy (USA), 2017.
  4. BENGTSSON, Lars-Göran. Enclosure fires. 2001. NRS Tryckeri, Huskvarna, Sweden: Lars-Göran Bengtsson and the Swedish Rescue Services Agency, 2001. ISBN 91-7253-263-7.
  5. INVESTIGATION OF AN ELEVATED FIRE – PERSPECTIVES ON THE ‘Z-FACTOR’, Steven W. Carman, IAAI-CFI, ATF-CFI (Retired), Carman & Associates Fire Investigations, Dunsmuir, CA, dostupné z:
    http://carmanfireinvestigations.com/publications/.
  6. KOPECKÝ, Stanislav, Jakub ŠKODA a Jaroslav ŘEPÍK. Lokalizace kriminalistického ohniska pomocí metody měření hloubky kalcinace sádrokartonových desek [online]. 29. 1. 2018 [cit. 2019-03-06]. Dostupné z:
    https://www.tzb-info.cz/pozarni-bezpecnost-staveb/16873-lokalizace-kriminalistickeho-ohniska-pomoci-metody-mereni-hloubky-kalcinace-sadrokartonovych-desek

Zdroj fotek a grafů: autoři

English Synopsis
Fire Dynamics of Multi-compartment in Terms of Investigating the Cause of Fire

The current trend of research is concerned with the multi-compartment fire dynamics – the dynamics of a fire which spreads through multiple rooms, such as a house or multiple-room flat. It is based on the results obtained from the one room fire dynamics researches, but in dealing with this cases much more variables need to be considered. This complicated process facilitates mathematical modeling and tests fires in laboratories. We bring some integrated outputs that will surely be useful for practice.

 
 
Reklama