Ambivalence systémů řízení inteligentních budov
Příspěvek je zaměřen na ambivalentní vlivy systémů řízení inteligentních budov z pohledu meritorních požadavků na zajištění požární bezpečnosti. Dokazuje, že spolehlivá a funkční detekce je sice základním předpokladem pro efektivní řešení v případě požáru, ale nestačí k úplnému zajištění požární ochrany. Komplexní řešení této problematiky obnáší ještě řadu dalších nezbytných kroků a opatření technického i organizačního charakteru.
Úvod
S růstem požadavků na uživatelský komfort, bezpečnost a ekonomický provoz budov dochází v současné době ke sjednocování dříve nezávislých systémů pro vytápění, větrání, klimatizaci, osvětlení, řízení spotřeby energie, hlášení požáru, zabezpečení a často i systémy pro zábavu a mnoho dalších, které se teprve objevují v závislosti na proměnách životního stylu požárně bezpečnostní aspekty systémů řízení „inteligentních budov“, jejichž počet v současné době stále vzrůstá nejen z důvodu neustále se stupňujících požadavků na úspory energií, ale také díky vysokým požadavkům investorů na kapacitu, variabilitu, automatizaci a uživatelský komfort nových budov. Současná doba je charakteristická intenzivním vědeckotechnickým rozvojem, což se logicky promítá do veškerých průmyslových odvětví. Výjimkou není ani oblast stavebnictví, která zaznamenává díky progresivnímu vývoji inovačních technologií a zavádění nových druhů stavebních materiálů a diverzifikovaných konstrukčních prvků do praxe prudký rozvoj. Na moderní stavby jsou však kladeny stále vyšší nároky také z hlediska jejich vybavení moderními technickými a technologickými systémy, včetně komplexních systémů pro řízení budov. S růstem požadavků na variabilitu, uživatelský komfort, bezpečnost a hospodárnost provozu jsou sjednocovány nejen dříve nezávislé systémy pro vytápění, větrání, klimatizaci, osvětlení, řízení spotřeby energie a zabezpečení budov, ale rovněž požárně bezpečnostní systémy. Vzájemnou součinnost těchto subsystémů pak vlastní uživatel budovy vnímá jako jeden komplexní inteligentní systém (dále jen „inteligentní budovy“)1. Za inteligentní budovy jsou zjednodušeně řečeno považovány objekty s integrovaným managementem, tj. se sjednocenými systémy řízení [informační technologie (IT), technika prostředí, komunikace, energetika, měření a regulace], zabezpečení (monitoring přístupu, požární ochrana, bezpečnostní systémy) a správy budovy (plánování, pronájem, leasing, inventarizace).
Kromě rostoucího podílu uplatňování moderních technologií a materiálů při výstavbě inteligentních budov lze v současnosti zaznamenat i další trend, a to posun od solitérních projektů inteligentních budov jako „state of the art“ svého druhu k celým urbanistickým komplexům městského charakteru, tvořeným velkými soubory inteligentních budov s moderními technologiemi.
Již vlastní návrhy inteligentních budov, na jejichž dispoziční řešení, kapacitu a víceúčelové využití jsou při současném zachování hospodárnosti provozu investory kladeny rok od roku vyšší nároky, představují značnou zátěž jak pro projektanty, tak pro dodavatele. Provoz takovýchto víceúčelových inteligentních budov či komplexů je však téměř neodmyslitelně spjat s kumulací vysokého počtu osob a značných materiálních hodnot, jejichž ochrana v případě vzniku požáru nebo jiné mimořádné události není jednoduchou záležitostí. Jakákoli projekční, materiálová, konstrukční či technologická chyba může následně způsobit velmi závažné kumulativní problémy. Proto se v současnosti obory požární bezpečnost staveb a požární inženýrství dostávají do popředí celosvětového zájmu.
Problematika inteligentních budov a jejich navrhování
Inteligentní budovy představují, jak již bylo řečeno, velmi složitý systém. Inteligentní koncept řízení těchto budov zahrnuje nejen ekonomické, energetické, ekologické a bezpečnostní, ale také legislativní aspekty. Vlastní technologie budov pak zahrnuje oblasti, jakými jsou automatizace, požárně bezpečnostní a bezpečnostní systémy, osvětlení, klimatizace, rozvody energií a další podpůrné systémy. Z těchto důvodů byly vyvinuty inteligentní elektronické řídicí systémy, které jsou při správné konfiguraci schopny efektivně koordinovat všechny tyto oblasti a učinit tak budovy bezpečnějšími, komfortnějšími, hospodárnějšími a efektivnějšími. Moderní inteligentní koncepce, která propojuje jednotlivé funkční oblasti a zajišťuje jejich vzájemnou komunikaci, snižuje možná rizika a přináší potřebnou přidanou hodnotu staveb. Tím, že se jednotlivé funkce propojí, dochází současně k mnohonásobnému zvýšení jejich výkonu. K tomu, aby bylo možné plně využít možností vyplývajících ze vzájemné integrace jednotlivých systémů, je nezbytné, aby se jejich propojením zabýval tzv. systémový integrátor. Ten garantuje komunikaci mezi jednotlivými systémy takovým způsobem, že všechna data popisující chování budovy budou na centrálním pracovišti obsluhy dostupná ve stejném komfortu, umožňujícím efektivní provoz a správu budovy.
Při moderních způsobech navrhování těchto druhů staveb a projekci jejich vnitřního technického zařízení je stále více zřejmé, že na jednotlivé profese nelze již pohlížet izolovaně, ale je nutné je vzájemně propojit za účelem snížení celkových nákladů na výstavbu, snížení energetické náročnosti, ale také v zájmu zajištění integrované bezpečnosti budov. Na realizaci inteligentní budovy se proto musí v tomto duchu podílet všichni účastníci – investor, architekt, inženýři projekčního týmu, případně i budoucí uživatel, a to již od samého počátku projektu. To klade vysoké nároky na odborné a kvalifikační předpoklady osob, které se na shora uvedených činnostech podílí. Z platné právní úpravy vyplývá, že vybrané činnosti ve výstavbě (např. projektová činnost) mohou vykonávat pouze fyzické osoby, které získaly oprávnění k jejich výkonu podle zákona č. 360/1992 Sb. [8] anebo přímo podle samotného stavebního zákona [3]. To se týká rovněž projektantů požárně bezpečnostních řešení staveb a projektantů požárně bezpečnostních zařízení.
Požadavky na požární bezpečnost staveb tvoří velmi důležitou část předpisů pro stavební objekty. Požární bezpečnost staveb zahrnuje požadavky na dispoziční řešení a vnitřní uspořádání budov, na užitné vlastnosti nosných konstrukcí, stavebních výrobků, technických zařízení a požárně bezpečnostních zařízení v podmínkách požáru. Takové požadavky se běžně stanovují v závislosti na provozním charakteru objektů a účelu jejich užívání (budovy pro bydlení a ubytování, shromažďovací prostory, budovy zdravotnických zařízení a sociální péče, výrobní objekty atd.) s přihlédnutím ke specifickému riziku vyplývajícímu z obsazení objektů osobami a ke specifickému požárnímu riziku.
Rozvoj a rozšíření požáru v objektech závisí na mnoha činitelích včetně charakteru a rozložení použitých hořlavých látek (požární zatížení), přístupu vzduchu, vlastnostech nosných a dělicích konstrukcí, systémů pro řízení odvodu kouře a tepla a účinnosti systému požární ochrany. Požární bezpečnost osob v objektech lze efektivně zvýšit zajištěním včasné detekce anebo automatickým potlačením požáru prostřednictvím vhodných druhů požárně bezpečnostních zařízení.
Požární bezpečnost staveb v České republice upravuje zejména zákon č. 133/1985 Sb. [2], zákon č. 183/2006 Sb. [3], zákon č. 22/1997 Sb. [4] a řada právních předpisů různé právní síly vydaných k provedení těchto zákonů. Společným jmenovatelem většiny z nich je, že se v podrobnostech odvolávají na dodržení tzv. normových hodnot požární bezpečnosti staveb či normativních požadavků. Konkrétně se jedná o technické požadavky zakotvené v českých technických normách řady ČSN 73 08xx, obecně známých pod pojmem „Kodex norem požární bezpečnosti staveb“. Všechny normy zahrnuté do tohoto kodexu stanoví jednak konkrétní technické požadavky požární bezpečnosti pro jednotlivé druhy staveb a jednak definují průkaz splnění těchto požadavků.
Požární ochrana inteligentních budov
Inteligentní budovy jsou většinou navrhovány jako rozsáhlé vícepodlažní, či spíše výškové stavby, kde zajištění bezpečnosti jejich obyvatel hraje klíčovou roli. Hovoříme-li o bezpečnosti inteligentních budov, je třeba zdůraznit, že se jedná nejen o zajištění bezpečnosti z hlediska prevence kriminality, ale také o zajištění požární bezpečnosti. Synergie požárů, objektů a osob vytváří velmi široké spektrum možných variant požárních scénářů. Z těchto důvodů je třeba vytvářet podmínky pro zajištění požární ochrany a požární bezpečnosti inteligentních budov již ve fázi územní a projektové přípravy. Zde je třeba věnovat pozornost zejména správnému umístění staveb v území, jejich dispozičnímu a konstrukčnímu řešení a současně zvolit vhodné prvky pasivní i aktivní požární ochrany pro zajištění bezpečné a rychlé evakuace osob, k likvidaci nebo ke snížení intenzity případného požáru a pro zajištění bezpečnosti zasahujících jednotek požární ochrany a ostatních složek integrovaného záchranného systému.
V případě vzniku požáru nebo jiné mimořádné události pracují komplexní systémy inteligentních budov s předem definovanými scénáři, čímž se snižuje nebezpečí nesprávné nebo opožděné reakce na vzniklou situaci. Pro bezpečnou funkci budovy jako celku je však nutný vzájemný přenos informací mezi veškerými systémy – např. při požárním poplachu se spustí požární ventilace, vypne ostatní vzduchotechnika, uvedou se do požárního režimu výtahy, rozsvítí se nouzové osvětlení únikových cest a odblokují se únikové východy. Dalším příkladem může být ovládání osvětlení nebo klimatizace jednotlivých prostorů podle stavu jejich obsazenosti, který je vyhodnocen přístupovým systémem, nebo aktivace příslušného uzavřeného televizního okruhu (CCTV – Closed Circuit Television) při narušení objektu signalizovaném zabezpečovacím systémem. Ve srovnání s dřívější koncepcí, kdy každý automatizovaný subsystém tvořil samostatnou síť, aplikuje se v současné době jednotná síťová infrastruktura, představovaná převážně IP sítí celé budovy (Internet Protocol – protokol, pomocí kterého spolu komunikují všechna zařízení v Internetu), která integruje veškeré subsystémy inteligentní budovy s vlastním rozhraním a vlastním způsobem řízení přístupu ke sdílenému mediu [6]. Tato nová koncepce má tu výhodu, že přenos dat mezi systémy elektronickou cestou je operativnější a vzniká při něm méně chyb, než při komunikaci pracovníků obsluh jednotlivých izolovaných systémů.
Jednotná síť a integrovaný systém řízení inteligentních budov také umožňuje simulovat havárie a jiné mimořádné události a ověřit možnosti využití překryvných funkcí jednotlivých subsystémů při výpadku či poruše jednoho ze subsystémů. Například přítomnost oxidů uhlíku může být detekována v klimatizačním systému objektu dříve, než systémem elektrické požární signalizace (dále jen „EPS“). Detektory zabezpečovacího systému také mohou zjistit malé teplotní výkyvy indikující vznikající požár i v místech, která nejsou pokryta požárními hlásiči systému EPS. Kamerový systém budovy pak umožňuje bezprostřední monitoring exponovaných prostor. V každém případě však platí, že v případě požáru musí být systém EPS nadřazen všem ostatním systémům řízení budovy a nesmí být jimi negativně ovlivňován. Pro splnění takové podmínky je nezbytná aplikace redundantní síťové infrastruktury (zdvojená síťová infrastruktura), která by měla mimo jiné zabránit vzniku takových situací, které se vyskytly při požáru po teroristickém útoku na budovy WTC v New Yorku dne 11. září 2001 [7].
Při požáru bezesporu hraje velmi důležitou roli včasná detekce a přesná lokalizace místa jeho vzniku [1]. V tomto směru sehrává nezastupitelnou funkci systém EPS. Nejčastěji používané systémy EPS jsou adresovatelné digitální (analogové) systémy. V případě vyhodnocení požáru ústřednou EPS zajišťuje systém EPS (viz ČSN 34 2710+Z1) [5] následující činnosti:
- vyhlášení požárního poplachu v objektu (spuštění optické a akustické signalizace v ohrožených prostorech objektu a v řídicím centru),
- přenos informace o vzniku požáru na operační a informační středisko hasičského záchranného sboru místně příslušného kraje (tato činnost může být provedena automaticky prostřednictvím zařízení dálkového přenosu na pult centralizované ochrany, nebo manuálně trvalou obsluhou),
- spuštění stabilního hasicího zařízení,
- řízení evakuace osob (spuštění předprogramovaných výstražných hlášení, spuštění nouzového únikového anebo protipanikového osvětlení v přímo ohroženém a sousedních prostorech spolu s dalšími audiovizuálními pokyny pro evakuaci),
- uvolnění dveří na únikových cestách a současné uvedení požárních dveří do pohotovostního stavu (uzavření požárních dveří, odblokování ovládání přístupovým systémem),
- zabezpečení požárního režimu provozu výtahů a eskalátorů,
- vypnutí příslušných technologických zařízení, spuštění požárního větrání v ohrožených sekcích a aktivaci požárních klapek nebo kouřových klapek,
- aktivaci CCTV kamer v ohrožené oblasti, pakliže nejsou přímou součástí detekčního systému,
- spuštění náhradních zdrojů elektrické energie.
Spolehlivá a funkční detekce je sice základním předpokladem pro efektivní řešení v případě požáru, ale nestačí pochopitelně k úplnému zajištění požární ochrany. Komplexní řešení této problematiky obnáší ještě řadu dalších nezbytných kroků a opatření technického i organizačního charakteru, a to až do fáze úplné likvidace požáru.
Literatura
- HOŠEK, Z.: Požární bezpečnost staveb, Česká společnost pro stavební právo. Vyd. 1. – Praha : ABF 2006, 127 s.; ISBN 80-86905-22-5
- Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů
- Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), ve znění pozdějších předpisů
- Zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů
- ČSN 34 2710+Z1 Elektrická požární signalizace – Projektování, montáž, užívání, provoz, kontrola, servis a údržba: Srpen 2013
- WANG, S.: Intelligent Buildings and Building Automation, Taylor & Francis 2009, 248 s., ISBN 978 0 415 47571 6
- EDWARDS, R.: Intelligent Buildings and Building Automation, Construction Management and Economics 29 (2), Taylor & FrancisTaylor 2011, strana 216–217
- Zákon č. 360/1992 Sb., o výkonu povolání autorizovaných architektů a o výkonu povolání autorizovaných inženýrů a techniků činných ve výstavbě, ve znění pozdějších předpisů
Poznámky
1 Pojem inteligentní budova obsahuje logický rozpor, který se odráží zejména v nejasnosti definic. Inteligence je z hlediska psychologie obecně chápána jako rozumová schopnost živých bytostí. Výstižnějším termínem pro tento druh budov by proto byl Integrated Building (integrovaná budova), ale ani tato definice nepostihuje charakter budovy, která by měla reagovat nejen na proměny stavu uvnitř, ale i na pocity uživatelů. ... Zpět
The article is focused on ambivalent features of systems intelligent building management from the obligatory requests on fire safety point of view. It insists that reliable and functional detection is the basic predetermination to effective solution in fire case but it is not sufficient to the total fire protection provision. The complex solution of the problematics involves many further steps and provisions of both, technical and organizational character.