Pěnová stabilní hasicí zařízení v praxi
© 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.
Ochrana skladů pneumatik
Databáze NFPA uvádí tři úspěšné ohňové zkoušky, při kterých se k hašení použily sprinklery ESFR. Pneumatiky byly uložené na paletách do výšky 7 m. Intensita dodávky vody byla 48 mm.min−1. Tyto zkoušky byly průkazné pro sklady s pneumatikami v koších s výškou 2 m uloženými v poloze „na stojato“ do výšky skladování 8,5 m. Pro větší výšky skladování než 8,5 m a pro koše vyšší než 2 m nebyly tyto zkoušky relevantní. To vedlo firmu VIKING k návrhu nového konceptu ochrany skladů pneumatik.
Jako neúspěšné bylo vyhodnoceno hašení lehkou pěnou s nasáváním vzduchu do generátoru na lehkou pěnu z vnitřku budovy (Hot Foam). Ukázalo se, že použité generátory na lehkou pěnu nedokázaly vytvořit lehkou pěnu ze zahřátého vzduchu. Proto byly další zkoušky provedeny s pěnovým sprejovým (zaplavovacím) SHZ. Z předcházejících poznatků bylo zřejmé, že k aktivaci tohoto SHZ musí dojít za co nejkratší dobu a k hašení se musí použit filmotvorné pěnidlo aplikované s vysokou intensitou dodávky. K hašení byly použité otevřené sprinklery (bez tepelné pojistky) typu „High Challenge Large Drop“ s min. tlakem 1,7 bar na hubici. K eliminování zpoždění ve výstřiku byl chráněný úsek rozdělený do zón po 100 m2. Dodávka vody do zón byla řízena přes zónové ventily aktivované elektrickou požární signalizací. Všechny zóny, každá s vlastním přívodním potrubím, které jsou dotčené možným požárem o průměru 7 m, mají zajištěnou současnou dodávku vody. Podle toho může být účinná plocha pro navrhování zásobování vodou daná součtem průtoků ze dvou, tří nebo čtyř zón. Součástí navrženého pěnového sprejového SHZ je detekční zařízení s lineárními hlásiči.
Hodnotícím kritériem zkoušky bylo:
- uhašení požáru;
- nepřekročení teploty 350 °C ve vzdálenosti 2 m od ohniska požáru;
- za hranicí zkušebního objektu nesmí dojít k žádnému poškození v důsledku požáru.
Obr. 1 Ohňová zkouška skladu pneumatik pěnovým sprejovým SHZ VIKING
Ohňové zkoušky byly provedeny ve zkušební laboratoři s výškou 14 m, ve které byl instalován sklad s pneumatikami uloženými „na stojato“ se skladovací výškou 8,8 m. Detekční zařízení instalované na stropě vyhlásilo požární poplach za 30 s a za 32 s při druhé zkoušce. K uhašení zkušebního ohně došlo při první zkoušce za 1:51 min a při druhé zkoušce za 2:45 min. Max. doba potřebná k zavodnění potrubí od hlášení EPS byla 45 s. Teplota pod stropem nepřekročila 100 °C a v různých výškách, ve vzdálenosti 2 m od regálu, nepřekročila 50 °C. Intensita dodávky pěnotvorného roztoku byla 30 mm.min−1.
Na základě provedených zkoušek byly stanoveny návrhové požadavky, jejichž hodnoty jsou oproti zkušebním podmínkám navýšeny o bezpečnostní rezervu. Max. plocha chráněná jednou sprejovou hubicí je 7,4–9 m2 a rozteč mezi hubicemi je min. 2,4 m a max. 3 m. K zavodnění potrubí od hlášení EPS musí dojít nejdéle za 25 s. Intensita dodávky zůstala 30 mm.min−1. K aktivaci zaplavovacích řídicích ventilů, místo hlášení obvyklých dvou lineárních hlásičů, se používá hlášení od tří lineárních hlásičů. VdS schválilo toto SHZ pro budovy s výškou stropu 14 m a výškou skladování 8,8 m.
Ochrana leteckých hangárů
Problematiku ochrany hangárů řeší např. dokument FM 7-93N. Cílem ochrany je pokrytí celé podlahové plochy hangáru pěnou. Lokalizace požáru se předpokládá do 30 s od zahájení výstřiku pěny a uhašení požáru do 60 s. To je obvyklá podmínka i pro záchranu lidských životů v letadlech. Zásoba pěnidla musí mít 100% zálohu. Jako hasivo se používá pěna třídy 1A/B tvořící na povrchu hořlavé kapaliny vodní film. Rozsah ochrany závisí na typu hangáru. Ten je dán jeho velikostí, počtem letadel a rozsahem prováděné údržby.
K ochraně leteckých hangárů se navrhují lafetové proudnice na pěnu, pěno-vodní zaplavovací sprejová nebo pěno-vodní sprinklerová SHZ, pěnová SHZ na střední a lehkou pěnu nebo pěnové hadicové navijáky.
U lafetových proudnic se předpokládá dálkové ovládání a samočinný kyvadlový rozstřik pěny. Rozmísťují se tak, aby pokryly prostor pod i nad křídly letadla.
Pěno-vodní zaplavovací sprejová SHZ se obvykle navrhují pro stropní/střešní ochranu. Pro případ požáru rozlitého paliva se na podlaze instalují samočinné vysunovací sprejové pěnové hubice.
Střední pěna se připouští pouze pro hangáry typu 3 s tím, že chráněná plocha může být max. 1400 m2.
Generátory na lehkou pěnu se umisťují na střechu nebo těsně pod ni, aby vytvořily dostatečně vysokou vrstvu pěny na letadle a kolem něj. Pokud nebyly odzkoušené pro nasávání vzduchu z chráněného prostoru, musí se instalovat tak, aby nasávaly čerstvý vzduch.
Všechny hangáry musí být vybavené dvojitým detekčním zařízením. U velkých požárních úseků se provádí rozdělení na zóny ohraničené kouřovými zábranami.
Na letišti v Lisabonu instalovala v r. 1971 švédská firma Svenska SKUM pěnové SHZ pro ochranu hangáru s plochou 14 740 m2 určeného pro letadla Boeing 747-Jumbo. Čerpací zařízení s 3 čerpadly a celkovým průtokem 50 000 l/min zásobuje pěnové sprejové zaplavovací SHZ, tři lafetové proudnice a pěnové hadicové navijáky. Zkouška prokázala, že za 60 s se na celé ploše hangáru vytvoří vrstva pěny o výšce 125 mm. Do činnosti se pěnové zaplavovací SHZ uvede do 7 s. Svenska Skum zabezpečila kromě jiného i hangár II ve Stockholmu. V tomto případě pěnovým SHZ na lehkou pěnu. Zkouškou bylo potvrzeno vytvoření vrstvy lehké pěny o výšce 4,7 m za 2:59 min na ploše 8 625 m2. Výška pěny 6,13 m byla dosažena za 3:40 min. Generátory na lehkou pěnu měly průtok 1000 m3/min.
Obr. 2a Ochrana hangáru pěnovým SHZ na těžkou pěnu
Obr. 2b Zkouška zaplavení hangáru lehkou pěnou
Ochrana heliportů
Vrtulníky se staly běžným leteckým prostředkem využívaným v civilním provedení, zejména záchrannými službami. Za výchozí návrhový dokument řešící ochranu heliportů lze považovat americkou normu NFPA 418.
Heliporty se vybavují:
- přenosnými a pojízdnými hasicími přístroji;
- hadicovými navijáky s pěnotvornou proudnicí;
- lafetovými proudnicemi na pěnu;
- pěnovým sprejovým zařízením na ochranu přistávací plošiny.
Hadicové navijáky mají průtok 227 l/min, 360 l/min nebo 454 l/min. Konstrukčně jsou shodné s navijáky používanými na zásahových letištních automobilech.
Min intensita dodávky je pro pěnidlo AFFF 4,1 mm.m−2 a pro fluoroproteinové pěnidlo 6,5 mm.m−2. Doba činnosti pěnového SHZ musí být nejméně 5 min.
Ochrana jímek nádrží s LNG a LPG
LNG (zkapalněný zemní plyn) je rychle se odpařující kapalina, která obsahuje 83–90 % metanu. Jde o plyn vysoce hořlavý s velkou výhřevností. Skladuje se při −164 °C. Při úniku je nejdříve těžší než vzduch a postupně se stává lehčí než vzduch. Každý únik začne okamžitě vřít. Vytvořený oblak je unášen větrem s možností zapálení od nahodilého zdroje. Při spalování LNG se uvolňuje třikrát více tepla než při hoření benzínu.
LPG (zkapalněný uhlovodíkový plyn) obsahuje propan a butan. Při tlaku 1 bar má butan teplotu varu −42,5 °C a metan 0,5 °C. LPG je vždy těžší než vzduch, což vede k jeho rozšiřování do suterénů, kanálů nebo podzemních dutých prostorů. Je vysoce hořlavý v koncentraci 2–9,5 %. Riziko požáru se zvyšuje s množstvím vyteklého LPG. Požár vzniká na okrajích mraku.
V případě LNG/LPG přichází v úvahu dva scénáře, a to požár nebo únik zkapalněného plynu bez požáru.
K omezení intensivního tepelného toku v případě požáru, s možným rozšířením požáru na sousední objekty, se instalují na těchto objektech skrápěcí sprejová zařízení. Předčasné uhašení požáru např. práškovým hasicím zařízením se nedoporučuje, jelikož by vznikl stav nebezpečnější než za situace, kdy je požár pod kontrolou. V případě LPG by bylo uhašení zdůvodněno za situace, že by se hořící páry dostaly k základům nebo do kanalizace a byla ohrožena bezpečnost osob.
Při úniku LNG/LPG bez vzniku požáru se pomocí lehké nebo střední pěny musí omezit únik par do ovzduší. Pěna zmrzne a páry zkapalněného plynu pronikají vzniklými krátery do ovzduší. Je třeba navrhnout opatření, aby před zapěňováním jímky se do ní nedostala voda např. z vodních clon určených pro nařeďování oblaku par v případě úniku LNG. Vrstva pěny se musí trvale obnovovat. Pokud by se oblak hořlavých par LNG dostal např. větrem k nahodilému zdroji, může se vznítit nebo dojít k výbuchu.
Spouštění pěnového SHZ musí být samočinné, nejpozději do 15 s. Lehká pěna má mít v případě LNG číslo napěnění 500 ± 50. Na LPG lze kromě lehké pěny použít i střední pěnu s napěněním 60 ± 10. Zásoba pěnidla musí být na 1 h provozu pěnového zařízení.
| Palivo | Druh pěny | Intensita dodávky pěnotvorného roztoku [mm.m−2] | Číslo napěnění |
|---|---|---|---|
| LNG | lehká | 10 | 500 ± 50 |
| LNG | lehká | 7 | |
| LPG | lehká | 10 | |
| LPG | střední | 12 | 60 ± 10 |
Ochrana venkovních skladovacích nádrží na hořlavé kapaliny, tankovišť...
Pro hašení skladovacích nádrží se nejčastěji navrhují pěnová SHZ na těžkou pěnu a pro ochranu jímek a čerpacích zařízení pěnová SHZ na střední pěnu. Číslo napěnění pěny pro ochranu jímek by nemělo být vyšší než 80 a vzdálenost, na kterou se pěna dopravuje, by měla být max. 30 m. Skladovací nádrže jsou jednoplášťové s nezbytnou záchytnou jímkou nebo dvouplášťové. Mohou být opatřené pevnou střechou nebo plovoucí střechou ve formě pontonu.
Způsoby dodávky pěny a druhy v úvahu přicházejících přiměšovacích zařízení byly popsané v části 1.
Obr. 3 Zborcená skladovací nádrž na benzín po požáru tankoviště Buncefield
Obr. 4 Dvouplášťová skladovací nádrž s kapacitou 125 000 m3
Jako příklad je uveden požární koncept použitý např. v Centrálním tankovišti provozovaným podnikem MERO, a.s. v Nelahozevsi, který splňuje mezinárodní standardy a je předmětem pravidelných prohlídek pojistitelů. Tankoviště má celkovou kapacitu cca 1,5 mil. m3 ropy. Největší dvouplášťové nádrže mají skladovací kapacitu 125 000 m3. Pro představu, vnější průměr takové nádrže je 90 m a výška 24 m. Jako přiměšovací zařízení jsou použity nádrže na pěnidlo s vnitřním vakem o objemu 15 m3 opatřené přiměšovačem. Zásoba pěnidla je na dobu činnosti 60 min při intensitě dodávky pěnotvorného roztoku aplikovaného shora 12,2 mm.min−1. Doprava pěnotvorného roztoku do nejvzdálenější nádrže trvá 120 s.
Sprejové zařízení pro ochlazování plášťů nádrží je zásobované z podzemního rozvodu vody přes dálkově a místně ovládané armatury umístěné za ochrannými zdmi. O nárocích na zásobování vodou svědčí požadavek na dodávku vody o průtoku 22 000 l/min pro scénář hašení a ochlazování hořící nádrže a chlazení dvou sousedních nádrží. Spouštění instalovaných pěnových SHZ je samočinné na základě hlášení lineárních a plamenných hlásičů požáru. Možné je i dálkové spuštění z velínu a ruční spouštění uzavíracích armatur.
Příslušná jednotka PO je vybavená odpovídající mobilní technikou včetně dvou lafetových proudnic Ambassador typu 1× 6 na vodu a pěnu s max. průtokem 22 700 l/min a dostřikem 138 m při náklonu 30 °.
Zkušenosti z devastujících požárů řady tankovišť v minulosti ukazují na nezbytnost trvale udržovat instalovaná požárně bezpečnostní zařízení v provozuschopném stavu a provádět opakované nácviky při nejrizikovějších scénářích. Úspěšný zásah v těchto mimořádných podmínkách se neobejde bez propracované logistiky a účinné taktiky. V žádném případě se nelze spoléhat jenom na sofistikovanou automatiku a řízení zásahu přes obrazovky a výstupní terminály. Zvlášť u tankovišť, kde jsou pro rozvody kabelů a produktů použity ocelové mosty. Ty mohou být při případném výbuchu slabým článkem požárního konceptu. Nelze nezmínit v této souvislosti výbuch hořlavých par, ke kterému došlo v roce 2005 na tankovišti v Buncefieldu. Výsledkem bylo 20 zcela zničených nádrží z celkového počtu 28 na této lokalitě. Shořelo 35 mil. litrů oleje, kerosinu a benzínu. Jenom nepřímé škody z titulu přerušení činnosti byly odhadnuté na 70–114 mil. £.
Obr. 5a Příklad skladu hořlavých kapalin
Obr. 5b Hašení požáru v záchytné jímce proudnicí na střední pěnu
Ochrana zakladačových garáží
Ochrana zakladačových garáží je podstatně komplikovanější než standardních hromadných garáží. To vyplývá z rozložení požárního zatížení v uzavřeném konstrukčním zakladačovém systému, kde jsou podmínky pro rozvoj požáru obdobné jako u vysokoregálových skladů. Pokud není instalované účinné a provozuschopné stabilní hasicí zařízení, ZOKT a EPS je zásah pro jednotky PO nebezpečný a podmínky pro jeho provedení složité.
Ve Velké Británii byly provedené zkoušky hasicí schopnosti sprinklerového zařízení specificky navrženého jako objektová ochrana pro zakladačový systém, kde na horní skloněné plechové neprostupné plošině byl osobní automobil Land Rover Discovery a pod ním Ford Mondeo. Požár byl založen na sedadle řidiče. V nádrži bylo 20 l paliva. U horního automobilu bylo otevřené okno u řidiče. K hašení byla použitá pěna aplikovaná standardní sprinklery. Systém byl navržen pro nebezpečí OH2. První sprinkler typu CU s K 80 a otevírací teplotou 80 °C se otevřel cca za 3 min. Postupně se otevřely celkem 3 sprinklery. Navržené sprinklerové zařízení zajistilo bezpečné podmínky pro zásah hasičů a zamezilo rozšíření požáru na další automobily. Ukázalo se, že tyto výsledky nelze zevšeobecnit na jiné typy zakladačových garáží.
S těmito závěry korespondují požadavky technických podmínek VdS CEA 4001. V případě zakladačových garáží požadují použití pěnového sprinklerového SHZ objektového typu. Sprinklery jsou účelně rozmístěné v zakladačovém systému ve zmenšených odstupech 1,5–2,5 m. Za účinnou plochu se počítá 6 stání. Zatímco u hromadných garáží bez zakladače může být instalován sprinkler s tepelnou odezvou speciální, pro zakládačovou ochranu musí mít tepelnou odezvu rychlou. Důvodem je nemožnost dosáhnout u objektové ochrany, mnohdy v otevřené stavební konstrukci, potřebnou kumulaci tepla v blízkosti sprinkleru. U stropní ochrany, typické pro hromadné garáže bez zakladačového systému, se u stropu, v místech, kde jsou instalované sprinklery, tato vrstva vytvoří velmi rychle.
Plasty – polyuretanové a laminátové matrace, syntetické tkaniny, plastové maloobjemové kontejnery…
Výrobky z plastů patří ke komoditám s vysokou tepelnou energii, tepelným tokem a rychlostí šíření požáru ve vertikálním a horizontálním směru. Hoření doprovází intensivní tvorba hustého černého kouře s vysokým podílem toxických látek a nulovou viditelností. Při skladování ve vysokoregálových skladech je třeba brát v úvahu i způsob balení. V převážné míře to jsou kartonové obaly a igelitové fólie.
Účinná ochrana před požárem předpokládá použití pěnových SHZ. Zdaleka se to netýká jenom výroby, ale i skladování a v neposlední řadě recyklace plastů. V řadě případů je řešením použití pěno-vodních sprinklerových SHZ nebo pěnových sprejových SHZ. Závažnost uvedené problematiky dokladují opakující se požáry. Z těch největších lze uvést požár polyuretanových bloků ve firmě Neochem (2006), kde shořelo 60 t PUR bloků. Při požáru ve firmě REMIVA (2011) zabývající se recyklací plastových odpadů byla škoda odhadnutá na cca 270 mil. Kč. Požár ve firmě Elmo-Plast (2013) způsobil škodu 70 mil. Kč. Výrobním programem byl zahradní nábytek, revizní šachty plastové kanalizační a tlakové armatury.
Obr. 6 Typické komodity v prodejnách nábytku
Bibliografie
- Rybář P., Stabilní hasicí zařízení vodní a pěnová, edice PKPO, díl 1, 2015.
- Rybář P., Stabilní hasicí zařízení plynová, prášková aerosolová a inertizační, provozuschopnost a účinnost SHZ, edice PKPO, díl 2, 2016.
- Transition of the Firefighting Foam Industry, Tyco, Bulletin, 2016.
- Handbook of Fire Protection Engineering, 5th ed. 2016.
- Fire-Fighting Systems, American Bureau of Shipping, 2015.
- R. M. Gagnon, Design of Special Hazard Fire Protetcion Systems, TYCO,1997.
- Fire Protection Handbook, NFPA, 20. vydání.
- M. Wilson, LNG Fire Protection Asia Pacific Fire, str. 43–50, 2000.
- Gudelines Course Risk Mannagement In General Storage Facilities, MAPFRE RE a ITSEMAP, Praha 2000.
- Firemní literatura Minimax, Svenska Skum, TYCO, Viking, 2017.
- ČSN 65 0201 – Hořlavé kapaliny – Prostory pro výrobu, skladování a manipulaci.
- 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.
Foam fire extinguishers 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.