Požární bezpečnost a toxicita zplodin hoření při požárech a jejich hašení – I. díl
© Fotolia.com
Dvoudílný článek informuje o nebezpečí požárů z hlediska toxicity jejich zplodin hoření v kouři. Zatím účelem uvádí vybraná data o požárech podle statistických údajů ČR a EU, seznamuje s existujícími normami ISO, IEC a EN ke zkoušení a hodnocení toxicity zplodin hoření materiálových výrobků laboratorními, bench-scape, large-scape testy, seznamuje s legislativou EU k požární bezpečnosti staveb a v závěru konstatuje nezbytnost pokračování ve výzkumu a vývoji dotčené problematiky.
Úvod
Požár 24 podlažní výškové budovy Greenfell Tower v Kensingtone, západní části Londýna dne 14. 06. 2016 usmrtil 75 osob a 203 přeživších se ocitlo bez domova. Testy, které následně byly v Anglii realizovány, neprošlo 100 kontrolovaných výškových budov [1]. Tragédie vyvolala otázky odborné i neodborné veřejnosti k současné úrovni požární bezpečnosti budov (nejenom výškových) ve většině státech a možnostem eliminace nebezpečí pro osoby a životní prostředí.
Je známo, že cca od padesátých let probíhal vývoj a výroba materiálů k užití jak pro stavební konstrukce, tak pro vnitřní vybavení budov s rostoucí aplikací plastů - syntetických polymerních materiálů. Hlavními prioritami byly hmotnost, pevnost a jiné užitné vlastnosti, ne však požárně technické charakteristiky včetně toxicity zplodin hoření. Nebezpečí intoxikace kouřem s následkem usmrcení a zranění představují především požáry:
- obytných budov s hořlavými stavebními hmotami a hořlavým vnitřním vybavením (křesla, skříně, koberce atd.),
- skladů a průmyslových objektů,
- dopravních prostředků,
- lesů a polí.
V mnoha stavebních výrobcích, nábytku a dalším vnitřním vybavení budov materiály jsou obsaženy retardéry hoření obsahující mj. halogeny, fosfor, fosfáty. Tyto materiály při hoření produkují kromě běžných toxických plynů CO, NOx, SO2, HCN, HCl, HBr, HI též dibenzo-p-dioxiny (PCDDs), dibenzofurany (PCDFs), polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs), polychlorfenoly (PCPhs), polychlorbenzeny (PCBs), které navyšují toxicitu zplodin hoření. Současné stavební předpisy specifikují požadavky na pož. odolnost a reakce na oheň. Požární odolnost zkouší celistvost, izolační schopnost, stabilitu stavební konstrukce za definovaných podmínek. Zkoušky reakce na oheň stavebních výrobků testují zapalitelnost, šíření plamene, rychlost uvolňování tepla (HRR), tvorbu kouře vznik hořlavých kapek/částic, ne však toxicitu zplodin hoření [2]. Nařízení o stavebních výrobcích (CPR) vydané EU specifikuje následujících sedm požadavků na budovy, ne však toxicitu zplodin hoření v rámci požární bezpečnosti [3]:
- mechanickou odolnost a stabilitu,
- požární bezpečnost,
- hygienu, zdraví a životní prostředí,
- bezpečnost a přístupnost při užívání,
- ochranu před hlukem
- úspora energie a tepla,
- udržitelné využívání přírodních zdrojů.
Ve výše uvedené souvislosti je cílem článku ve stručnosti charakterizovat nebezpečí požárů údaji:
- ze statistiky požárů v ČR a v porovnání s vybranými zeměmi světa, - o fázích a klasifikaci požárů,
- k existujícím mezinárodním a evropským normám ISO, IEC, EN, které řeší hodnocení toxicity zplodin hoření materiálových výrobků na základě zkoušek a matematických modelů k výpočetním odhadům Frakční účinné dávky (FED), Konvenčního indexu toxicity (CIT Letální koncentrace 50 ( LC50), - z platné legislativy EU podle CPR.
1. Nebezpečí požárů v ČR podle statistiky požárů
Podle celostátní databáze statistiky požárů v ČR vedené MV – GŘ HZS ČR vzniklo za období let 2011 až 2017 v průměru ročně 18 479 požárů s průměrnou přímou škodou 2 749. 106 Kč, které v průměru ročně zranily 1 277 osob a usmrtily 115 osob. Uchráněné hodnoty požárním zásahem byly odhadnuty v průměru na 9 431. 106 Kč , viz tab. č. 1. Ze spojitého diagramu celkového počtu osob zraněných požáry v jednotlivých letech 1993 – 2017 je trend této závislosti vyjádřen regresní přímkou y = 17,358x + 835,51 s regresním koeficientem 17,358, koeficientem determinace R2 = 0,5987 a lineárním Pearsonovým korelačním koeficientem R = 0,7738, viz obr. č. 1.
Podle obr. č. 2, sloupcového diagramu, lépe vyjadřuje závislost celkového počtu usmrcených osob požáry za období 1993 – 2017 polynomická závislost y = - 0,1638x2 + 4,6774x + 93,875 s koeficientem determinace R2 = 0,2956 a Pearsonovým korelačním koeficientem R = 0,5437. Diagramy a výpočty průměrů a regresních rovnic byly realizovány v Excelu. Korelační koeficient udává těsnost vztahu mezi skutečnou hodnotou a hodnotou podle korelační rovnice. Pokud je jeho hodnota 0,5 < R < 0,7 je těsnost závislosti hodnocena jako významná. V našem případě lze obě kauzality interpretovat jako dobře vystihující. Pomocí těchto rovnic lze odhadovat četnosti zraněných a usmrcených osob požáry v dalších letech.
Tab č. 1 Počty požárů (PP), usmrcených (U) a zraněných (Z) osob požáry v ČR vč. přímých škod (PŠ)
a uchráněných hodnot (UH) [4]
| Údaj | Rok | Průměr | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2011 | 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | 2017 | ||
| PP | 21 125 | 20 492 | 17 105 | 17 388 | 20 232 | 16 253 | 16757 | 18 479 |
| U | 129 | 125 | 111 | 114 | 115 | 122 | 92 | 116 |
| Z | 1 152 | 1 286 | 1 189 | 1 179 | 1 449 | 1 291 | 1392 | 1 277 |
| PŠv) (.106 Kč) | 2 242 | 2 862 | 2 403 | 2 198 | 2 496 | 3 378 | 3653 | 2 747 |
| UHv) (.106 Kč) | 8 079 | 10 638 | 13 342 | 11 534 | 11 093 | 11 654 | 9674 | 9 194 |
v) Vysvětlivka: Zaokrouhleno na celé jednotky milionů
Obr. č. 1 Počty zraněných (Z) osob požáry v ČR
Obr. č. 2 Počty usmrcených (U) osob požáry v ČR
2. Nebezpečí požárů ve vybraných státech světa podle statistiky požárů
Za účelem porovnání situace v ČR jsou v následujících tab. č. 2 a č. 3 uvedeny pro jednotlivé státy počty obyvatel (PO) , celkové počty usmrcených (Uc) a zraněných osob (Zc) požáry v jednotlivých letech 2012 – 2016 a z těchto dat následně jsou vypočteny průměrné počty celkem usmrcených a zraněných osob: – za kalendářní rok (Uc/rok), – na 100 000 obyvatel (
/105), – a na 100 požárů /100). Data byla převzata z World Statistics Bulletin [5]. Z tabulek je patrno, že ze 42 takto hodnocených států světa se ČR řadí mezi:
- 19 států, které mají průměrný počet usmrcených osob na 100 000 obyvatel ≥1,
- 25 států, které mají počet osob zraněných požáry (Z)/100 000 obyvatel ≥2,
Zajímavé je též porovnání průměrného počtu celkově usmrcených a zraněných osob na 100 požárů. Podle publikovaných údajů v EU každý den vzniká nejméně 5000 požárů, každý rok je cca 70 000 osob hospitalizováno v nemocnicích s vážnými zraněními od požárů budov, požáry způsobují ročně škody přes 126 .109 EUR, 14 typů rakovin postihuje zasahující hasiče více jak ostatní osoby, atd.
Pro zajímavost je uvedena tab. č. 4 s podrobnějším členěním počtu požárů (PP), usmrcených (U) a zraněných (Z) osob v ČR porovnáním dat v r. 2016 a 2017. Nezanedbatelné jsou četnosti u rodinných domků a ostatních budov pro bydlení, bytového domovního fondu, dopravních prostředků atd. Podrobnější analýza míst vzniku požáru, druhu hořlavého materiálu/výrobku, který začal hořet, příčin vzniku požáru a usmrcení/zraněných osob požáry atd. v ČR a v porovnání s vybranými státy světa by měl být předmětem nově vypracované studie/výzkumné zprávy.
Tab. č. 4 Počty požárů (PP), usmrcených (U) a zraněných (Z) osob požáry v ČR podle druhu budov/objektů [
| Druh objektu | 2016 | 2017 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| PP celk | U celk | Z celk | PP celk | U celk | Z celk. | |
| budovy občanské výstavby včetně budov pro dopravu a spoje | 547 | 3 | 116 | 711 | 6 | 117 |
| bytový domovní fond | 1 553 | 27 | 383 | 1 514 | 16 | 432 |
| rodinné domky a ostatní budovy pro bydlení | 1 847 | 40 | 308 | 1 675 | 19 | 297 |
| budovy a haly pro výrobu a služby | 354 | 0 | 53 | 369 | 2 | 99 |
| energetické výrobní budovy | 97 | 1 | 12 | 79 | 1 | 13 |
| budovy a objekty pro garážování | 92 | 0 | 12 | 99 | 1 | 19 |
| budovy pro skladování (bez zemědělských) | 72 | 0 | 16 | 70 | 1 | 10 |
| budovy pro skladování zemědělských produktů | 42 | 0 | 7 | 40 | 0 | 4 |
| budovy pro rostlinou a živočišnou výrobu | 33 | 0 | 2 | 33 | 0 | 4 |
| objekty v zemědělství | 9 | 0 | 2 | 13 | 0 | 0 |
| objekty mimo budovy (bez zemědělských) | 151 | 1 | 10 | 150 | 1 | 6 |
| objekty ve výstavbě a rekonstrukci | 44 | 0 | 2 | 38 | 0 | 10 |
| provizoria a účelové objekty u budov | 483 | 5 | 60 | 469 | 7 | 53 |
| dopravní prostředky a pracovní stroje | 1 988 | 29 | 152 | 2 035 | 21 | 188 |
| zemědělské plochy a přírodní prostředí | 507 | 0 | 7 | 603 | 0 | 11 |
| Lesy | 892 | 0 | 15 | 966 | 2 | 9 |
| volné skladovací plochy | 2 041 | 3 | 22 | 2 513 | 0 | 21 |
| demolice, skládky odpadu | 4 438 | 7 | 55 | 4 384 | 3 | 37 |
| Ostatní | 1 063 | 8 | 57 | 996 | 12 | 62 |
| Σ = | 16 253 | 124 | 1 291 | 16 757 | 92 | 1 392 |
3. Fáze požáru a jejich klasifikace
Technická komise ISO/TC 92 publikovala v ISO/TR 9122-1 [6] revidované normou ISO 19 706 [7], všeobecnou klasifikaci fází požáru, viz tabulka č. 5 níže. Důležitými činiteli ovlivňujícími toxickou vydatnost zplodin hoření jsou kromě druhu hořlavého materiálu mj. též koncentrace kyslíku a hustota tepelného toku/teplota. Podmínky používané při zkouškách v laboratorním měřítku je potřebné podle tabulky nastavit tak, aby pokud možno odpovídaly požárům ve skutečném měřítku. Podstatné je ukázat, že zkušební podmínky (modelový požár) definované v normalizované zkušební metodě odpovídají požadované fázi požáru a napodobují ji. Po zapálení může rozvoj požáru probíhat různými způsoby v závislosti na podmínkách prostředí a na uspořádání hořlavých materiálů. Lze však stanovit obecné schéma rozvoje nehašeného požáru v uzavřeném prostoru, kdy křivka závislosti teploty na čase obecně má tři fáze a fázi uhasínání (viz Obr. č. 3).
Fáze 1 (bezplamenný rozklad) odpovídá počáteční fázi požáru před vznikem plamenného hoření, spojené s malým vzestupem teploty v prostoru požáru. Hlavním nebezpečím v této fázi je vývin kouře a toxických zplodin.
Fáze 2 (rozvíjející se požár) začíná zapálením a končí exponenciálním nárůstem teploty v prostoru požáru. Hlavním nebezpečím v této fázi jsou šíření plamene, uvolňování tepla a vývin kouře a toxických zplodin.
Fáze 3 (plně rozvinutý požár) začíná tehdy, když povrch všech hořlavých materiálů, nacházejících se v prostoru je rozložen do takové míry, že v celém prostoru dojde k náhlému vznícení spojenému s rychlým a velkým vzestupem teploty (celkové vzplanutí).
![Obr. č. 3 Jednotlivé fáze rozvoje požáru v uzavřeném prostoru [6]](/docu/clanky/0179/017983o8.png)
Na konci 3. fáze jsou hořlavé materiály a/nebo kyslík do značné míry spotřebovány, takže teplota klesá rychlostí závislou na větrání a na charakteristikách toku tepla a přenosu hmoty v systému. To je fáze uhasínání. V každé z těchto fází se může tvořit jiná směs zplodin rozkladu, vznikajících hořením, což opět ovlivní jejich toxicitu.
Tab. č. 5 Všeobecná klasifikace fází požáru [6]
| Fáze požáru | [O2] (% obj.)A | [CO2/CO]B | T (°C)A | q(kW/m2)C | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Bezplamenný rozklad | ||||
| Doutnání (samovolně se udržující) | 21 | – | < 100 | – | |
| Oxidační rozklad od vnějšího sálání | 5 až 21 | – | < 500 | < 25 | |
| Anaerobní pyrolýza od vnějšího sálání | < 5 | – | < 1 000 | – | |
| 2 | Rozvíjející se požár (plamenné hoření s dostatkem vzduchu) | 10 až 15 | 100 až 200 | 400 až 600 | 20 až 40 |
| 3 | Plně rozvinutý požár (plamenné hoření s nedostatkem vzduchu) | ||||
| Malý požár lokalizovaný v malém uzavřeném prostoru | 1 až 5 | < 10 | 600 až 900 | 40 až 70 | |
| Požár po flashoveru | 5 až 10 | < 100 | 600 až 1 200 | 50 až 150 | |
| A Celkové (průměrné) podmínky prostředí v uzavřeném prostoru. [O2] je obj. koncentrace kyslíku | |||||
| B Střední hodnota poměru obj. koncentrací CO2 a CO ve špičce plamenů požáru. | |||||
| C Hustota tepelného toku q dopadajícího na zkušební vzorek (průměrná). | |||||
Podmínky pro použití při zkouškách v laboratorním měřítku lze odvodit z uvedené tabulky se specifikací v normě ISO 19706 [7]. Nicméně požár je složitý fenomén, což vede k problémům při simulaci všech hledisek (aspektů) požáru v laboratorním měřítku. Problém validity požárního modelu je proto závažným technickým problémem požárního zkušebnictví.
4. Související mezinárodně uznávané normy
Přehled norem vypracovaných k toxicitě zplodin hoření mezinárodními normalizačními organizacemi ISO/TC92/SC3 - Fire Threat to People and Environment [8], IEC/TC 89 Fire Hazard Testing/WG11 [9] a CEN/TC 256 Railway applications/WG 1 – Fire Protection [10] je uveden v následující tab. č. 6. Normy ISO zde uvedené nejsou dosud převedeny do EN a do ČSN, na rozdíl od norem IEC.
Tab. č. 6 Normy ISO, IEC a EN s problematikou toxicity zplodin hoření při požáru [8] - [11]
| vydavatel | Název normy |
|---|---|
| ISO/TC92/SC3 | ISO 29904:2013 Fire chemistry -- Generation and measurement of aerosols |
| ISO 29903:2012 Guidance for comparison of toxic gas data between different physical fire models and scales | |
| ISO/NP 29903-1:Guidance for comparison of toxic gas data from different tests- Part 1: General | |
| ISO/DTS 1967: tvorba Guidelines for assessing the adverse impact of wildland fires on the environment and to people through environmental exposure | |
| ISO 29903:2012 Guidance for comparison of toxic gas data between different physical fire models and scales | |
| ISO 27368:2008 Analysis of blood for asphyxiant toxicants -- Carbon monoxide and hydrogen cyanide | |
| ISO/TR 26368:2012 Environmental damage limitation from fire-fighting water run-off | |
| ISO 26367-1:2011 Guidelines for assessing the adverse environmental impact of fire effluents -- Part 1: General | |
| ISO 26367-2:2017 Guidelines for assessing the adverse environmental impact of fire effluents -- Part 2: Methodology for compiling data on environmentally significant emissions from fires | |
| ISO 19706:2011 Guidelines for assessing the fire threat to people | |
| ISO 19703:2010 Generation and analysis of toxic gases in fire -- Calculation of species yields, equivalence ratios and combustion efficiency in experimental fires | |
| ISO 19702:2015 Guidance for sampling and analysis of toxic gases and vapours in fire effluents using Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy | |
| ISO 19701:2013 Methods for sampling and analysis of fire effluents | |
| ISO/TS 19700:2016 Controlled equivalence ratio method for the determination of hazardous components of fire effluents -- Steady-state tube furnace | |
| ISO/TR 16312-2:2007 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment -- Part 2: Evaluation of individual physical fire models | |
| ISO 16312-1:2016 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment -- Part 1: Criteria | |
| ISO/TR 13571-2:2016 Life-threatening components of fire -- Part 2: Methodology and examples of tenability assessment | |
| ISO 13571:2012 Life-threatening components of fire -- Guidelines for the estimation of time to compromised tenability in fires | |
| ISO 13344:2015 Estimation of the lethal toxic potency of fire effluents | |
| ISO 12828-2:2016 Validation method for fire gas analysis - Part 2:Intralaboratory validation of quantification methods | |
| ISO 12828-1:2011 Validation method for fire gas analysis -- Part 1: Limits of detection and quantification | |
| IEC/TC 89 | IEC 60695-7-1:2010 Fire hazard testing - Part 7-1: Toxicity of fire effluent - General guidance. (identická: ČSNEN 60695-7-1, ed. 2) |
| IEC TS 60695-7-50:2002 Fire hazard testing - Part 7-50: Toxicity of fire effluent - Estimation of toxic potency- Apparatus and test ... | |
| IEC TS 60695-7-51:2002 Fire hazard testing - Part 7-51: Toxicity of fire effluent - Estimation of toxic potency: Calculation and interpretation of test results (odkaz v ČSNEN 60695-7-1, ed. 2) | |
| IEC 60695-7-2:2011 Fire hazard testing - Part 7-2: Toxicity of fire effluent – Summary and relevance of test methods. (identická: ČSN EN 60695-7-2:2012) | |
| IEC 60695-2-10:2000 Fire Hazard testing - Part 2-10: Glowing/hot-wire based test methods - Glow-wire apparatus and common test procedure | |
| IEC TS 60695-7-50:2002 Fire hazard testing - Part 7-50: Toxicity of fire effluent - Estimation of toxic potency - Apparatus and test methods (odkaz v ČSNEN 60695-7-1ed. 2) | |
| CEN/TC 256/WG1 | ČSN EN 45545-2:2013+A1:2016 Railway applications - Fire protection on railway vehicles - Part 2: Requirements for fire behaviour of materials and components |
| ÚNMZ | ČSN EN 60695-7-3:2012 Zkoušení požárního nebezpečí - Část 7-3: Toxicita zplodin hoření - Použití a interpretace výsledků zkoušek |
V dalším textu je uvedena stručná charakteristika dotčených norem z tab. č. 6.
- ISO 12828-1:2011 Validation method for fire gas analysis -- Part 1: Limits of detection and quantification
V normě jsou definovány a vypočítány limity detekce a limity kvantifikace. Uvádí metody určení vhodných hodnot pro tyto dva parametry pro specifický analytický postup a pro konkrétní chemické látky. Neobsahuje podrobné pokyny o metodách odběru vzorků a analýzách konkrétních látek, které by mohly být přítomny ve zplodinách. Toto vodítko je obsaženo v normách ISO 19701 a ISO 19702. - ISO 13344:2015 Estimation of the lethal toxic potency of fire effluents
Tato mezinárodní norma umožňuje výpočetní odhad letálního toxického potenciálu zplodin hoření (fire effluents) materiálu vystaveného konkrétním podmínkám spalování podle modelu fyzikálního požáru. Dva parametry vypočítané za použití této normy jsou Frakční účinná dávka, FED (Fractional Effective Dose) a Letální koncentrace 50, LC50 (Lethal Concentration 50).
Hodnoty smrtelné toxické účinnosti jsou specificky závislé na zvoleném modelu požáru, scénáři expozice a vyhodnocený materiál. Hodnoty spojené s expozicemi potkanů 30 minut jsou předpovězeny pomocí výpočtů, které dosazují naměřená analytická data koncentrací oxidu uhelnatého (CO), oxidu uhličitého (CO2), kyslíku (O2) a pokud jsou obsaženy též kyanovodíku (HCN), chlorovodíku (HCl), bromovodíku (HBr), fluorovodíku (HF), oxidu siřičitého (SO2), oxidu dusičitého (NO2), akroleinu a formaldehydu při spalování vzorku za atmosférických podmínek. Tato mezinárodní norma nemá za cíl řešit všechny bezpečnostní problémy. Je odpovědností uživatele této normy stanovit přiměřenou bezpečnost. - ISO 13571:2012 Life-threatening components of fire -- Guidelines for the estimation of time to compromised tenability in fires
Norma je jedním z mnoha nástrojů dostupných pro použití v inženýrství požární bezpečnosti, určena k řešení důsledků vystavení člověka život ohrožujícím složkám požáru. Časově závislé koncentrace požárních zplodin a tepelného prostředí požáru jsou určovány rychlostí růstu požáru, koncentracemi různých požárních plynů vznikajících hořením použitých hořlavých materiálů/hmot, charakteristikami těchto požárních plynů a větráním. Jakmile budou stanoveny, metodika uvedená v normě může být použita k odhadu doby pro únik. S opatrností lze toto pokyny použít i pro odhad časového limitu pro záchranu osob, které jsou nehybné z důvodu zranění, zdravotního stavu atd. Životně ohrožující součásti, ke kterým se vztahuje, zahrnují toxicitu zplodin hoření, teplo a vizuální ztemnění kouřem. - ISO 16312-1:2016 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment - Part 1: Criteria
Norma poskytuje technická kritéria a návod pro vyhodnocování modelů fyzikálního požáru (tj. laboratorních spalovacích zkušebních zařízení a provozních protokolů) používaných ve studiích toxicity zplodin hoření hořením výrobků a materiálů za podmínek požáru a relevantních pro bezpečnost života. Příslušné analytické metody, metody výpočtu, postupy biologických zkoušek a předpovědi toxických účinků zplodin požáru lze nalézt v ISO 19701, ISO 19702, ISO 19703, ISO 19706 a ISO 13344. Srovnání je podrobně popsána v ISO 29903. Předpovědi toxických účinků požárních zplodin hoření jsou též uvedeny v ISO 13571 a ISO/TR 13571-2. - ISO/TR 16312-2:2007 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment -- Part 2: Evaluation of individual physical fire models
Tato technická zpráva hodnotí užitečnost modelů fyzikálního požáru, které byly standardizovány, jsou běžně používány a/nebo jsou citovány ve vnitrostátních nebo mezinárodních normách, pro tvorbě dat o toxicitě zplodin hoření při požáru, a to se známou přesností. Uplatňuje kritéria stanovená v normě ISO/TR 16312-1 a směrnicích uvedených v normě ISO/TR 19706. Aspekty modelů, které jsou zvažovány, jsou zamýšlená aplikace modelu, principy spalování, fáze požáru, které se model pokouší replikovat, typy vytvořených dat, povahu a vhodnost podmínek spalování, kterým jsou zkušební vzorky vystaveny, a platnost stanovená pro model. - ISO/TS 19700:2016 Controlled equivalence ratio method for the determination of hazardous components of fire effluents -- Steady-state tube furnace
Technická specifikace popisuje metodu ustáleného stavu pomocí trubkové pece (SSTF) pro tvorbu požárních zplodin hoření a pro jejich identifikaci a měření, zejména výtěžků toxických látek. Používá jako model požáru pohyblivou trubkovou pec k působení na zkušební vzorek při různých teplotách a průtoku vzduchu. Mezilaboratorní reprodukovatelnost byla hodnocena na vybraných homogenních termoplastických materiálech a tento dokument je tak pro tyto materiály omezen. Metoda je ověřena pro testování homogenních termoplastických materiálů, které produkují výtěžky s definovanou konzistencí. - ISO 19701:2013 Methods for sampling and analysis of fire effluents
Norma představuje několik vzorkovacích a chemických analytických metod vhodných pro analýzu jednotlivých chemických látek v požárních zplodinách hoření. Postupy se vztahují k analýze spalin z požárního zkušebního zařízení nebo modelu fyzikálního požárního testu a nezabývají se specifickou simulací požáru. Nezahrnuje aerosoly a FTIR techniku. - ISO 19702:2015 Guidance for sampling and analysis of toxic gases and vapours in fire effluents using Fourier Transform spectroscopy Infrared (FTIR)
Tato norma specifikuje požadavky a doporučení pro vzorkovací systémy k použití při malých a velkých požárních zkouškách, pro výběr parametrů a použití samotného přístroje FTIR a pro sběr a použití kalibračních spekter. - ISO 19703:2010 Generation and analysis of toxic gases in fire -- Calculation of species yields, equivalence ratios and combustion efficiency in experimental fires
Norma uvádí definice a rovnice pro výpočet výtěžků toxických zplodin a požárních podmínek, z nichž byly odvozeny z hlediska poměru ekvivalence a účinnosti spalování. K dispozici jsou vzorové výpočty pro praktické případy. Metody mohou být použity k vytváření buď naměřených, nebo průměrných hodnot pro ty experimentální požáry, ve kterých jsou k dispozici časově rozlišená data. - ISO 19706:2011 Guidelines for assessing the fire threat to people
Tato obsahuje obecné pokyny pro hodnocení požáru ohrožující osoby. Zahrnuje vypracování, hodnocení a využívání příslušných kvantitativních informací k hodnocení rizika ohrožení a požáru. Tyto informace, které jsou obecně získány z vyšetřování požáru, statistiky o požáru, zkoušek požáru v reálném měřítku a modelů fyzikálního požáru, jsou určeny pro použití ve spojení s výpočetními modely pro analýzu vzniku a rozvoje požáru, šíření požáru, tvorbu a pohyb kouře, tvorbu chemických látek, pohyb osob, jakož i detekci a potlačení požáru ISO/TR 13387. Aspekty metodologie popsané v této normě jsou dále uvedeny v ISO 13571 a ISO 13344. Norma neřeší účinky plynů a aerosolů na elektronické zařízení a účinky častých, mnohonásobných vystavení se vlivům prostředí na životní prostředí, které jsou důležité pro návrh požární bezpečnosti. - ISO 26367-1:2011 Guidelines for assessing the adverse environmental impact of fire effluents - Part 1: General
Tato norma obsahuje pokyny, jejichž primárním zaměřením je posouzení nepříznivého vlivu požárních zplodin hoření na životní prostředí, včetně požárů, které se vyskytují v komerčních a domácích prostorách, v neuzavřených obchodních místech, průmyslových a zemědělských lokalitách a železničních a námořních dopravních systémech. Je nástrojem pro vypracování standardních protokolů pro hodnocení místních a vzdálených nepříznivých dopadů požárů na životní prostředí a pro stanovení vhodných preventivních opatření, analýz po požáru s cílem určit povahu a rozsah nepříznivých dopadů na životní prostředí a shromažďování relevantních údajů pro použití při posuzování nebezpečí ohrožení životního prostředí. - ISO/TR 26368:2012 Environmental damage limitation from fire-fighting water run-off
Tato technická zpráva poskytuje informace pro vypracování postupů na omezení nepříznivých dopadů na životní prostředí způsobených hasební vodou, odtékající z požářiště. Informace se vztahují na sklady, skladovací prostory pro chemikálie, rafinerie, zpracovatelské závody, které manipulují a/nebo skladují produkty s potenciálem znečištění, a vozidla pro přepravu těchto látek. Použije se pouze na pozemní operace a na požáry přírody.
Technická zpráva poskytuje přehled současných potenciálních přístupů k řízení a odstraňování nepříznivých dopadů na životní prostředí způsobených odtékající hasební vodou a relevantní informace pro navrhování a dimenzování vodních záchytných nádrží, které omezují únik kontaminované vody do okolního prostředí. Zpráva má do tří hlavní částí: popis nebezpečí požáru, limity znečištění životního prostředí a podrobnosti týkající se možného návrhu vodních nádrží. - ISO 29904: 2013 Fire chemistry -- Generation and measurement of aerosols
Tato mezinárodní norma mj. definuje přístroje a postupy pro odběr vzorků a měření aerosolů a poskytuje postupy pro interpretaci a oznamování údajů. Je určena k tomu, aby pomáhala tvůrcům požárních zkoušek a osobám provádějícím měření a používat vhodné metody pro měření aerosolu pro různé nebezpečí pro osoby a životní prostředí. Interpretace dat z těchto měření je silně závislá na konečném použití dat. Požárem generované aerosoly mohou představovat přímé riziko omezení úniku z požáru tím, že ztemňují cestu pro výstup, nebo mohou způsobit chronické zdravotní a ekologické nebezpečí z chemických sloučenin obsažených v aerosolu (například toxické chemikálie, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky v sazích nebo radionuklidech). Částice aerosolu mohou být vdechovány do různých hloubek plic v závislosti na jejich velikosti a hustotě nebo mohou být uvolňovány do životního prostředí a usazeny na zemi a ve vodních tocích. Aerosol = suspenze kapiček kapaliny nebo pevných částic v matrici s plynovou fází, které jsou generovány požáry a dosahují velikosti částic od méně než 10 nm do více než 10 μm. Částice = produkty v pevné fázi přítomné v aerosolech.
Závěr
Systém požárního testování a klasifikace, který byl v roce 1990 zaveden směrnicí o stavebních výrobcích (CPD) a později nařízením o stavebních výrobcích (CPR) v roce 2011, nemá přesný mechanismus specifikující, jak budou výrobky reagovat na skutečné požáry. Průmysl stavebních výrobků se rychle rozvíjí, takže je velmi důležité, aby systém požárního testování a klasifikace držel krok s reálnými riziky ve stavbách. CPR netestuje a nespecifikuje toleranční limity pro toxické nebezpečí kouře se smrtelnými následky od požáru. Hasiči jsou znepokojeni zvyšujícími se intenzitami kouře při požárech budov. Musí se klást větší důraz na prevenci toxicity a korozivity kouře pro požární bezpečnost budov a životního prostředí. To vyžaduje pokračování ve výzkumu a vývoji v této oblasti, což je zájem a i úkol nejenom pro EU jako celek, ale i pro ČR.
Poděkování
Práce vznikla za finanční podpory MŠMT v rámci programu NPU I č. LO1605-UCEEB- fáze udržitelnosti a projektu MV ČR, č. VI20162019034 „Výzkum a vývoj ověřených modelů požáru a evakuace osob a jejich praktické aplikace při posuzování požární bezpečnosti staveb“ na UCEEB ČVUT v Praze.
Bibliografie:
| [1] | https://www.bbc.com/news/uk-england-london-40272168 |
| [2] | DVOŘÁK, O.: Možnosti zkušebního stanovení nebezpečí toxicity zplodin hoření hořlavých materiálových výrobků. Interní dokument ČVUT-UCEEB, 2015. |
| [3] | Regulation (EU) No 305/2011 of the European Parliament and of the Council of 9 March 2011 laying down harmonised conditions for the marketing of construction products and repealing Council Directive 89/106/EEC Text with EEA relevance a NV č. 215/2016 Sb., kterým se mění NV č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky, ve znění NV č. 312/2005 Sb |
| [4] | Celostátní databáze statistiky požárů v ČR vedené MV – GŘ HZS ČR |
| [5] | https://www.ctif.org/sites/default/files/ctif_report22_world_fire_statistics_2017.pdf |
| [6] | ISO/TR 9122-1:1989 Toxicity testing of fire effluents -- Part 1: General |
| [7] | ISO 19706:2011 Guidelines for assessing the fire threat to people |
| [8] | https://www.iso.org/search.html?q=toxicity |
| [9] | https://www.iec.ch/search/?q=toxicity |
| [10] | https://standards.cen.eu/dyn/www/f?p=204:32:0::::FSP_ORG_ID,FSP_LANG_ID:7727,25&cs=1FEF67F837AB5DF18D5EAA68B39E48F76 |
| [11] | http://www.unmz.cz/urad/vyhledavani-technickych-norem |
| [12] | KAPLAN, H. L. at all: Effect of combustion Gases on Escape Performance of the Baboon and Rat. Fire Sciences, 3 (4), pp. 228-244, 1985. |
| [13] | PURSER, D. A.: Toxicity assessment of Combustion Products. SFPE Handbook of Fire Protect. Engineering, 2nd edition, NFPA, Quinay, MA, Sect. 2, pp. 85-146, 1995. |
| [14] | LEVIN, B. C.: A summary of the NBS literature review on the chemical nature and toxicity of the pyrolysis and combustion products from seven plastics. Fire and Materials, 1987, 11, 143- 157. |
| [15] | HARTEL, G. E.: Advances in Combustion Toxicology. Vo. 1-3, Lancaster, Pensylvania: TPC Inc., 1989 |
| [16] | DIN 53436-1:2015-12 Erzeugung thermischer Zersetzungsprodukte von Werkstoffen für ihre analytisch-toxikologische Prüfung - Teil 1: Zersetzungsgerät und Bestimmung der Versuchstemperatur. |
| [17] | NV č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci |
| [18] | ČSN EN ISO 5659-2: 2017 Plasty - Vývoj dýmu - Část 2: Stanovení optické hustoty v jednoduché komoře |
| [19] | NFX 70-100-1: 2006 Fire tests. Analysis of gaseous effluents. Part 1: Methods for analysis gases produced by thermal degradation. |
| [20] | NFX 70-100-2: 2006 Fire tests. Analysis of gaseous effluents. Part 2: Tubular furnace thermal degradation method. |
| [21] | TAKUMI TKASUGA. Quantitative An analysis of Toxic Compounds from Combustion of some plastic materials and newspaper. Organohalogen Compounds, Vol. 60-65, Dioxin 2003, Boston, MA. |
| [22] | Study to evaluate the need to regulate within the Framework of Regulation (EU) 305/2011 on the toxicity of smoke produced by construction products in fires. Final Report, EU commission, 2017. |
The article briefly informs about the fire hazards from the point of view of the toxicity of smoke combustion products. It presents selected data on fires according to Czech and EU statistics, acquaints with the existing ISO, IEC and EN standards for testing and evaluation of the toxicity of combustion products of materials products with bench- scape, large-scale tests, introduces EU legislation on fire safety of buildings and finally concludes the necessity of continuing the research and development of the issue.