Minulost a současnost pěnových stabilních hasicích zařízení
© Fotolia.com
Pěnová SHZ jsou obvykle určena pro hašení požárů hořlavých kapalin a plastů pěnou, která se aplikuje různým typem výstřikových koncovek nebo zařízení na povrch hořlavé kapaliny, exponované objekty nebo do chráněného prostoru.
V historickém exkursu hašení požárů pěnou lze zmínit patent z roku 1877 na chemickou pěnu, jehož autorem byl J. H. Johnsen. K jeho praktickému využití došlo až začátkem minulého století, kdy byly chemickou pěnou chráněny nádrže ropy v Baku. V roce 1914 přišel J. Stanzing a kol. s myšlenkou vytvořit chemickou pěnu přidáváním prášku do vody. Jednalo se o tzv. suchou pěnu. I ta byla pro praxi málo operativní a kromě jiného i nákladná. V rámci hledání dalších možností se v polovině třicátých let minulého století došlo k mechanickým pěnám. Ty se vytváří přisáváním vzduchu do pěnotvorného roztoku vytvořeného z pěnidla a vody. Základem pěnidel byl nejdříve vodný roztok hydrolyzovaných bílkovin jako je např. rohovina nebo peří. Výhodou hasicích pěn vytvořených z těchto pěnidel byla vysoká přilnavost pěny na konstrukce a skrápěné povrchy a odolnost proti teplu. Jejich nevýhodou byla nízká roztékavost a relativně krátká životnost v důsledku degradace pěnidla v průběhu jeho skladování. V ČR se až do 70. let minulého století používalo proteinové pěnidlo AFRODON.
Před druhou světovou válkou bylo zkonstruováno zařízení, které vytváří pěnu napěněním pěnotvorného roztoku stlačeným vzduchem. Muselo se počkat dalších 50 let, než došlo k rozšíření této pěny pod označením CAF (Compressed Air Foam) s názvem stlačená pěna.
Od padesátých let minulého století začala éra účinnějších a stabilnějších syntetických pěnidel, která obsahovala syntetické tenzidy. V roce 1953 bylo patentované syntetické pěnidlo pro hašení hořlavých kapalin mísitelných s vodou jako je alkohol. Jistým historickým mezníkem bylo uvedení na trh v roce 1975 pěnidla AFFF (Aqua Film Foarming Foam) nazývaného „Lehká voda“. Hlavní předností pěny vytvořené z tohoto pěnidla je schopnost vytvořit na povrchu hořlavé kapaliny vodní film s vysokou roztékavostí, který izoluje a ochlazuje povrch hořlavé kapaliny mnohem účinněji než proteinové pěny. To vedlo k rychlému celosvětovému rozšíření tohoto produktu zejména tam, kde se předpokládalo hašení požárů rozlitých kapalin. Další výhodou byla možnost aplikovat pěnotvorný roztok z tohoto pěnidla i standardními sprinklery a sprejovými hubicemi bez přisávání vzduchu. Postupně byla na trh uváděna další pěnidla jako je AFFF AR (pěnidlo určené k hašení hořlavých kapalin mísitelných s vodou), FFFP (fluoroproteinové pěnidlo) a v neposlední řadě universální syntetická pěnidla.
V souvislosti se stále větším důrazem na ochranu ekologie byla zaměřena pozornost na pěnidla obsahující perfluorované tenzidy a ethylglykol, u nichž je obtížná odbouratelnost v přírodě. To vedlo v roce 2000 firmu 3M k rozhodnutí dobrovolně zastavit výrobu těchto produktů před tím, než došlo k zákazu požívání látek na bázi perfluorkoktansulfanátů. Další vývoj přinesl změnu technologie výroby tenzidů nezbytných pro vytvoření filmu na povrchu hořlavé kapaliny, které nejsou škodlivé pro životní prostředí.
K rozšiřování pěnových SHZ s využitím shora uvedených produktů docházelo postupně, od padesátých let minulého století, v souvislosti s rozvojem chemického a petrochemického průmyslu, výrobou a zpracováním plastů a budováním velkých překladišť, stáčecích stanic a skladovacích areálů ropných produktů. Tam všude jsou pěnová SHZ nezastupitelná v ochraně majetku před devastujícími požáry spojenými s vysokými materiálními a ekologickými škodami.
Navrhování pěnových SHZ
U pěnových SHZ na těžkou a střední pěnu je cílem vytvořit na povrchu hořlavé kapaliny homogenní vrstvu pěny o intensitě dodávky stanovené pro dané nebezpečí.
Skutečná intensita dodávky se stanovuje na základě:
- výpočtu podle ČSN EN 13565-2;
- souvisejících norem a technických podmínek-viz tab. 2;
- katalogových listů výrobců pěnových SHZ;
- výsledků malorozměrové nebo velkorozměrové zkoušky hasicí schopnosti.
Návrh pěnového SHZ musí vycházet zejména z:
- druhu hořlavých látek;
- intensity dodávky;
- charakteristiky použité pěny zejména její roztékavosti a rozpadu vlivem hoření;
- způsobu aplikace, který ovlivňují výstřikové koncovky a jejich rozmístění;
- překážek ve výstřiku;
- možných úniků mimo chráněný prostor nebo plochu rozlité hořlavé kapaliny;
- ekologických a zdravotních omezení.
Výchozím normativním dokumentem pro navrhování pěnových SHZ je ČSN EN 13565–2 Stabilní hasicí zařízení – Pěnová zařízení – Část 2: Navrhování, konstrukce a údržba.
Při vypočtu skutečné intensity dodávky pěny se vychází z min. intensity 4 l/min.m2. Ta se navyšuje korekčními součiniteli zohledňujícími třídu hasicí schopnosti pěnidla, druh objektu a vítr. Např. při aplikaci pěny pěno-vodními sprinklerovými a sprejovými hasicími zařízení se intensita dodávky pěny zvyšuje o 50 %. Další korekce se provádějí s ohledem na vlastnosti hořlavé kapaliny. To se týká zejména hořlavých kapalin s bodem varu nižším než 40 °C a kapalin s širokým bodem varu, které mohou vytvořit po hoření vrstvu. U těch se zvyšuje intensita dodávky o dalších 100 %. Naopak, nižší počáteční intensita dodávky je vhodná při hašení vysoce viskózních materiálů, které se zahřívají na více než 90 °C.
I u pěnových SHZ má zásadní význam spolehlivost zařízení pro zásobování vodou. To musí zajistit dodávku vody v požadovaném množství po dobu činnosti vyplývající z relevantního návrhového dokumentu. Dodávka vody se vypočítá pro nejhorší návrhový scénář zahrnující všechna zásobovaná zařízení včetně např. sprejových zařízení určených pro ochlazování konstrukcí.
Zvláštní pozornost vyžaduje návrh potrubního rozvodu při použití neewtonských pěnidel. Aby se eliminovalo možné snížení hasicí schopnosti v důsledku nižší intensity dodávky, doporučuje se minimalizovat délku potrubí, které je naplněné v pohotovostním stavu tímto druhem pěnidla.
Při hašení pěnou může dojít k znečištění spodních vod toxickými kapalnými látkami vznikajícími při hašení případně pěnotvorným roztokem. Řešením je jejich svedení do záchytných jímek (retenčních nádrží), kvalitní návrh pěnového SHZ, jehož výsledkem je max. účinnost navrženého pěnového SHZ, a v neposlední řadě strategie a logistika hasebního zásahu, což se týká především požárů velkoobjemových skladovacích nádrží hořlavých kapalin.
U pěnových SHZ musí být vždy možnost ručního spuštění ze snadno přístupného a bezpečného místa.
| Značka pěnidla | Anglický název | Český název a charakteristika | Obvyklá třída hasicí schopnosti1) / schopnost tvořit film | Úroveň odolnosti proti zpětnému rozhoření1) |
|---|---|---|---|---|
| AFFF | Aqua Film Forming Foam | Pěnidla tvořící na hladině hořlavé kapaliny vodní film | I / ano | C |
| AFFF – AR | Aqua Film Forming Foam – Alcohol resistant | Jako AFFF, ale odolné proti alkoholu | I / ano | B |
| FFFP | Film Forming Fluroprotein Foam | Fluotoproteinová pěnidla tvořící vodní film | I / ano | B |
| FFFP – AR | Film Forming Fluroprotein Foam – Alcohol resistant | Jako FFFP, ale odolná proti alkoholu | I / ano | A |
| FP | Fluoroprotein Foam | Fluoroproteinová pěnidla | II / ne | A |
| FP – AR | Fluoroprotein Foam – Alcohol resistant | Jako FP, ale odolná proti alkoholu | II / ne | A |
| P | Protein Foam | Proteinová pěnidla | III / ne | B |
| P – AR | Protein Foam – Alcohol resistant | Jako P, ale odolná proti alkoholu | III / ne | B |
| S | Synthetic Foam | Syntetická pěnidla | III / ne | C |
| S – AR | Synthetic Foam – Alcohol resistant | Jako S, ale odolná proti alkoholu | III / ne | C |
| 1) Údaje vyplývají z ČSN EN 1568-3. | ||||
Pěnová SHZ na lehkou pěnu
Cílem těchto zařízení je zaplavit chráněný prostor lehkou pěnou a udržet po stanovenou dobu činnosti její dodávku. Při aplikaci lehké pěny není důležitá intensita dodávky v l/min.m2, ale objemová intensita dodávky pěny v m3/min.
U prostorů s otvory je třeba odpovídajícím způsobem dodávku pěny navýšit Pokud nejde o zaplavení chráněného prostoru v celé výšce musí být výška zaplavení o 3 m vyšší, než je výška skladovaných hořlavých látek.
Minimální intensita dodávky lehké pěny je 3 m3/min.
Pro konstrukce s požární odolností 30 min je doporučená minimální doba zaplavení, v závislosti na nebezpečí, 2 min až 5 min. delší doby zaplavení se navrhují pro konstrukce s vyšší požární odolností a při stohovém skladování s výškou stohu větší než 4,6 m.
Doba činnosti pěnového SHZ na lehkou pěnu je min. čtyřnásobek doby zaplavení. Nesmí být menší než 15 min.
Obr. 1 Příklad zkušebního ohně pro ověřování hasicí schopnosti 183 B ovlivněného větrem
Generátory na lehkou pěnu se umisťují obvykle u stropu, rovnoměrně po obvodu místnosti tak, že nasávají vzduch zvenku nebo z chráněného prostoru. V druhém případě lze použít jenom generátory na lehkou pěnu ověřené zkouškou pro tuto aplikaci tzv. „horké pěny“. Aby došlo k zaplavení chráněného prostoru v celém objemu, musí být chráněný prostor odvětrán nad výškou max. zaplavení.
Obecně se nedoporučuje kombinace sprinklerové ochrany a hašení lehkou pěnu. Důvodem je velká destrukce lehké pěny sprinklerovým proudem. Pokud je takové řešení navržené, je třeba úbytek lehké pěny kompenzovat zvýšenou intensitou dodávky.
Alespoň orientační představu o hasicí schopnosti pěny si lze udělat z výsledků zkoušek hasicí schopnosti pěnových přenosných hasicích přístrojů. V případě pěnového přístroje s náplní 9 l pěnotvorného roztoku je předepsaná hasicí schopnost 27 A a 183 B. Pod těmito číselnými údaji se v případě hašení pevných látek (A) skrývá schopnost uhasit hranici dřeva sestavenou z borovicových hranolů o rozměru 4 cm × 4 cm a délce 50 cm. Celková délka této hranice je 2,7 m, výška 0,56 m a šířka 0,5 m. Stejný hasicí přístroj musí uhasit i zkušební oheň hořlavé kapaliny (B) ve vaně o průměru 2,7 m (5,7 m2). Některé pěnové hasicí přístroje s náplní 9 l mají hasicí schopnost o třídu větší, a to 43 A (délka hranice 4,3 m) a 233 B (průměr zkušební vany 4,3 m).
| ČSN EN 13565–2 | Stabilní hasicí zařízení – Pěnová zařízení – Část 2: Navrhování, konstrukce a údržba |
| ČSN EN 12845+A2 | Stabilní hasicí zařízení – Sprinklerová zařízení – Navrhování, instalace a údržba |
| ČSN P CEN/TS 14816 | Stabilní hasicí zařízení – Vodní sprejová zařízení – Navrhování, instalace, údržba |
| VdS CEA 4001 | Richtlinien fűr Sprinkleranlagen |
| NFPA 11 | Standard for Low – Medium – and High Expansion Foam |
| NFPA 16 | Standard for the Installation of Foam-Water Sprinkler and Foam-Water Spray Systems |
Rozsah použití pěnových SHZ
Obr. 2 Sklad maloobjemových plastových kontejnerů
Pěnová SHZ mají obvykle deklaraci uhašení požáru. Možná je i deklarace uvedení požáru pod kontrolu, případně potlačení uvolňování hořlavých par. Navrhují se zejména pro hašení třídy požárů B. Za určitých okolností i požárů třídy A. Může se jednat o požáry 2D, což jsou požáry rozlitých hořlavých kapalin v nádržích nebo záchytných jímkách a požáry 3D v případě skladů nebo přečerpávacích stanic.
Pěno-vodní nebo pěnová sprinklerová a sprejová SHZ jsou vhodná pro ochranu skladů hořlavých kapalin uložených v nádobách, kde je omezen počáteční únik hořlavé kapaliny. Jsou vhodná i pro standardní sprinklerové aplikace realizované v prostorech s větším podílem plastů nebo hořlavých látek. Jako příklad lze uvést zakladačové garáže, sklady alkoholických nápojů v dřevěných sudech, sklady netkaných syntetických látek, pneumatik a plastových maloobjemových kontejnerů (obr. 2), letecké hangáry, přečerpávací stanice, recyklace plastů, skládky odpadů v teplárnách apod.
Obr. 3 Ochrana skladu generátory na lehkou pěnu
Pěnová SHZ na lehkou pěnu jsou vhodná pro ochranu uzavřených prostorů jako jsou sklady, tunely, kabelové kanály, letecké nebo hangáry. Lze je použít i pro vytvoření izolační ochranné vrstvy před požárem nad hořlavými látkami a konstrukcemi. V neposlední řadě se lehká pěna používá k potlačení par uvolňovaných z rozlitých toxických látek a zkapalněných plynů (LPG, LNG).
Pěnová SHZ jsou obecně nevhodná pro hašení chemických látek jako je celulóza nebo oxidační činidla, která podporují hoření, elektrických zařízení pod napětím, kovů jako sodík, draslík a další, které reagují s vodou, nebezpečných látek reagujících s vodou jako je fosforpentoxid a hořlavých kovů jako je hliník nebo hořčík.
U pěnových SHZ platí zásada, že nelze míchat jednotlivé druhy pěnidel. Změna pěnidla je možná jenom v souvislosti s revizí celého pěnového SHZ. Důvodem jsou rozdílné fyzikálně chemické vlastnosti jednotlivých druhů pěnidel. Nerespektování této podmínky znamená porušení vystaveného certifikátu. Je nutné dodržovat rovněž pokyny výrobců o způsobu skladování a zkoušení pěnidel a předmíchaných pěnotvorných roztoků.
Pěnová SHZ, pokud jsou správně navržená, snižují negativní účinky na životní prostředí tím, že omezují šíření zplodin hoření do ovzduší a půdy. V opačném případě mohou životní prostředí vážně ohrozit toxickými kapalnými produkty spodních vod toxickými kapalnými látkami vznikajícími při hašení, pokud by nebyly bezpečně zadrženy v retenčních nádržích.
Z hlediska ochrany osob obsahují pěnidla toxické látky, při manipulaci s nimi je tedy třeba dbát zvýšené opatrnosti. Při vlastním hašení, kromě dýchacích potíží a desorientaci, mohou být přítomné osoby ohrožené samotným požárem a toxickými zplodinami hoření.
Z důvodu korosivních účinků pěnidel vyžadují pěnová SHZ zvýšenou pozornost z hlediska zajištění jejich trvalé provozuschopnosti.
U venkovních instalací, zejména při aplikaci střední a lehké pěny, je třeba počítat s účinkem větru, který při větší rychlosti může způsobit lokální snížení intensity dodávky nebo rozvíření hladiny hořlavé kapaliny a zpětné rozhoření.
Foam SHZs are typically designed to extinguish fires of flammable liquids and plastics with foam applied by different types of spray nozzles or devices on the surface of a flammable liquid, exposed objects, or in a protected area.