Projektanty zajímají především příznaky ohně na dřevě, kovu a sklu, ale i možnost vyloučení falešných ukazatelů požáru.
Diagnostika požáru podle druhu materiálů
Oheň se zvětšuje úměrně s oxidací, jeho intenzita a rychlost je dále ovlivněna druhem hořlavé látky a uvolněním řetězové reakce. Jeho šíření lze přirovnat k pyramidě postavené vrcholem dolů, avšak příčina požáru spočívá v počátečním zdroji zapálení.
Lze vyjít z modelu tvaru V, který je výslednicí následujících faktorů: přenosu tepla konvekcí (horký vzduch a plyny vznikající při spalování jsou lehčí než okolní vzduch), přenosu tepla kondukcí (pokud hořlavá látka má jednotnou souvislou strukturu), přenosu tepla radiací, rozkladného působení žáru na hořlavou látku, a nakonec samotného ohně, který při bodu vznícení poskytuje podmínky pro pyrolitické vypařování.
Projektanty zajímají především příznaky ohně na dřevě, kovu a sklu, ale i možnost vyloučení falešných ukazatelů požáru.
PRŮZKUM V EXTERIÉRU A INTERIÉRU
Prvním krokem při určování zdroje požáru je vizuální přezkoumání všech povrchů na budově zasažené požárem. Jeho příznaky v exteriéru kolem vertikálních otvorů se mění v závislosti na trvání a intenzitě ohně a na síle a rychlosti větru z vnější strany konstrukce.
Pokud se na vnějším vertikálním povrchu objeví model tvaru V jako rovnostranný trojúhelník, nebylo pronikání ohně zabráněno. Jestliže je tento model mnohem širší, než je světlost otvoru, pak pronikal otvorem plamen nízké intenzity a velkého rozsahu, přičemž ukazatelem doby pronikání plamene je hloubka zuhelnatění rámu horní části otvoru. Je-li model tvaru V stejné šířky jako otvor a vzniká pouze v omezené vzdálenosti na horním okraji otvoru, svědčí to o větší intenzitě plamene. Také v tomto případě je hloubka zuhelnatění ukazatelem doby pronikání plamene.
V interiéru se mohou ke stanovení šíření ohně určit příznaky. Žárovka se deformuje směrem ke zdroji k požáru, čímž vytvoří kónický tvar s vrcholem orientovaným k ohnisku požáru. Tabule skla může být mírně zakřivená a nebo zdeformovaná vlivem tečení, popřípadě tavení (měknutí skla při teplotě 650 až 750 °C, tečení skla kolem 900 °C, tavení skla nad 1200 °C). Hladké kovové plochy jsou zbarveny žárem v závislosti na jeho intenzitě žlutě (kolem 230 °C), nachově hnědě (kolem 290 °C), modře (kolem 315 °C), světle červeně (kolem 480 °C), tmavě fialově (kolem 600 °C), bíle (kolem 1200 °C) a konečně zářivě bíle (kolem 1315 °C). Podle barvy kovových předmětů je tak možné odhadnout maximální a minimální žár. Ve stropě se největší poruchy vyskytnou nad místem vzniku požáru, neboť tato oblast byla rozehřátá nejdelší dobu.
PŘÍZNAKY PŮSOBENÍ OHNĚ
Sklo
Vlasové trhliny mohou svědčit o tom, že se sklo nacházelo v blízkosti vzniku požáru a že se v tomto místě rychle zvyšovala teplota. Velké kouřové skvrny na skle ukazují na přítomnost značného množství uhlovodíkových produktů, které shořely v jeho blízkosti. Světlý odstín kouřových skvrn charakterizuje malé množství součástí těchto produktů. Skvrny se mohou objevit na skle i v místech vzdálenějších od ohniska požáru vlivem dlouhého a pomalého hoření hmot na bázi uhlovodíků.
Praskání skla je dokladem prudkého ochlazení, obvykle způsobeného hašením vodou. Zároveň naznačuje, že sklo bylo neporušené až do doby likvidace požáru. Rozbité segmenty skla poblíž okna v interiéru mohou svědčit o přítomnosti ohně na vnitřní straně okenních tabulí, neboť se žárem prohnou směrem dovnitř a následně rozbijí. V úvahu však přichází také možnost rozbití skla mechanickým úderem do okenní tabule zvenku. Proto je zapotřebí přesvědčit se o skutečné příčině jednak prozkoumáním stop po ohni na skle, jednak podle výpovědi účastníků při požáru.
Střepy v exteriéru mohou vzniknout rozbitím skla při explozi plynu, pádu konstrukce nebo prudkém náporu ohně. Je-li sklo ve větší vzdálenosti od objektu, musela na ně z interiéru působit značná síla. Jestliže jsou střepy malé a sklo nebylo rozbito následkem prudkého šoku, příčinou destrukce byla pravděpodobně exploze. Pokud jsou střepy větší, rozbití většinou nastalo působením pomalu expandujícího plynu.
Dřevo
Měkké dřevo hoří rychleji než dřevo tvrdé, a bývá tedy více zuhelnatělé. Starší dřevo je vysušenější, proto hoří rychleji a zuhelnatí do větší hloubky než nové. Bude-li natřeno hořlavým nátěrem nebo opatřeno hořlavou hmotou, hoří rychleji a vykazuje hlubší zuhelnatění. Jestliže je dřevo vystaveno pronikajícímu plameni nebo se nachází v místě proudícího vzduchu, zuhelnatí do větší hloubky ve srovnání s dřevěnými materiály umístěnými jinde. Vyhlazené dřevo s velkými puchýři svědčí o předchozím působení prudkého žáru. Pokud je jeho povrch po vypálení tmavý, je to doklad toho, že v těchto místech působil delší dobu stálý žár.
Ostrá linie ohraničení bývá způsobena prudkým ohněm rozptýlená intenzity, jež nedovoluje prohoření a pyrolýzu dřeva. Proto bývá zuhelnatěna jen malá plocha vystavená žáru a zbývající části zůstávají nepoškozené.
Kovy
Horký kovový předmět může dřevěnou podlahu propálit. Je-li kov zbarvený v závislosti na teplotě v blízkosti podlahy, avšak nikoli v blízkosti stropu, dokazuje to, že oheň v dolní části byl intenzivnější a rychle se rozptýlil. Vysokou teplotu při požáru lze též určit podle teploty tání nejpoužívanějších kovů ve stavebnictví - olovo 328 °C, hliník 660 °C, mosaz 930 °C, měď 1085 °C, litina 1300 °C a konečně ocel obsahující 1 % uhlíku 1350 °C.
FALEŠNÉ ZDROJE POŽÁRŮ
Někdy může být hodnocení ohniska požáru zkresleno, například nuceným a nepřirozeným větráním, protože všechny otvory dovolující proudění vzduchu pouze zvýší rychlost vzněcování paliva, proud vzduchu posune plameny dopředu a zvýší šíření intenzity ohně. Další možností je stříkání hadicí, zvláště větších průměrů, kdy opět vzniká proudění vzduchu. Rovněž silný vítr ovlivňuje směr, intenzitu a hloubku zuhelnatění, a může být tedy nesprávným ukazatelem zdroje požáru.
Materiály s nižším bodem vznícení v okolí místa požáru budou hořet rychleji a vyvolávají teplotu s rizikem vznícení okolního prostředí. Totéž mohou způsobit padající hořící trosky, které mohou být příčinou vznícení jiných materiálů. Jestliže je elektrické vedení nadměrně přetíženo, silně se zahřeje; prochází-li hořlavým materiálem, může způsobit jeho vznícení. Jsou-li tyto materiály vystaveny volnému ohni, může výsledné zuhelnatění poskytnout mylné důkazy.
Dále jde o teplotní inverzi: vznikne-li požár při otevřeném okně, pronikáním vzduchu do interiéru se bude zrychlovat proudění plynů vyvíjených spalováním a zahříváním vzduchu za okenním otvorem. Za oknem vzduch stoupá vzhůru, dále se šíří pod stropní konstrukcí a klesá na druhé straně místnosti. Tím se studený vzduch při podlaze na proudění horkých plynů nepodílí.
Tento proces bude pokračovat až do dosažení rovnovážného stavu za normálních podmínek požáru. Proto se během počátečního stádia požáru mohou hmoty se snadnou vznětlivostí, které se nacházejí na opačné straně místnosti, sekundárně vznítit. Bude-li v této chvíli požár uhašen, vyplyne z toho falešný příznak místa vzniku požáru, kdy pyrolýza a vznícení hmot na opačné straně způsobí větší škody na stropě v tomto místě než nad skutečným ohniskem požáru. Tento jev bývá také označován jako teplotní inverze. Existují podmínky zpětného tahu: prudké zavádění kyslíku a s tím spojené vznícení velmi hořlavých plynů může způsobit vznícení materiálu ve vrchních částech konstrukce zejména během vertikální ventilace, jestliže byly tyto materiály těmito plyny zahřáté na teplotu vznícení. Výsledné zuhelnatění pak poskytuje mylné představy o zdroji požáru.
Ke zpětnému tahu nebo ke kouřové explozi může dojít také při horizontální ventilaci, kdy kyslík v místnosti byl vyčerpán a oheň po nějakou dobu doutnal. Při zpětném tahu vzniká nebezpečí tvorby hořících úlomků, které mohou přispět k mylné informaci o místě vzniku požáru.
Uvedené faktory týkající se znalosti chování jednotlivých materiálů v ohni mohou pomoci při vyšetřování zdroje požáru, způsobu jeho šíření, popřípadě doby jeho trvání. Toto posuzování se neobejde bez dlouholeté zkušenosti a znalosti chování různých materiálů v ohni.
AUTOR: Doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.
Stavební fakulta ČVUT Praha
Literatura:
[1] Jelínek, F.: Konstrukce obvodového pláště budov z plochého skla, SNTL Praha, 1982
[2] Kupilík, V.: Protipožární bezpečnost stavebních objektů, Učební texty ČVUT, Praha, 1990
[3] Kupilík, V.: KPS 80 - Požární bezpečnost staveb, Učební texty ČVUT, Praha, 1998, str. 105, ISBN 80 - 01 - 01868 - 7
simulace odolnosti izolačních materiálů vůči ohni
Unikátní ukázka reakce izolačních materiálů na oheň se uskutečnila ve spolupráci se společností Rockwool Slovensko loni v říjnu na Technické univerzitě ve Zvoleni v rámci semináře Požární bezpečnost v budovách.
Použitými materiály byly kamenná vlna, PIR (polyisokyanurátová izolace) a EPS (expandovaný polystyren). Na konstrukcích se porovnávala schopnost izolačních materiálů proti šíření ohně u obvodových stěn (komínový efekt), plochých střech a také izolace vnitřních prostor.
Simulace ukázala, jaké následky může mít chybná aplikace izolačních materiálů. Velký rozdíl schopnosti hoření se prokázal při testu v uzavřených buňkách. Zatímco buňka s kamennou vlnou nevykazovala takřka žádnou reakci ve styku s ohněm, buňka s izolací se sendvičovými panely PIR (sestavené stěnové panely) za chvíli vzplála celá včetně stropu. Na této buňce byl demonstrován tzv. zpětný výbuch (back draft), kde po určité periodě ohně v interiéru s omezením přístupu vzduchu a po následném otevření dveří buňky a začátku hašení došlo k náhlému vyšlehnutí plamenů. Po celou dobu hoření bylo možno pozorovat intenzivní vývin hustého kouře. Po uhašení plamenů byla buňka takřka zcela zničená. Stěnové panely navíc ztratily vlivem ohně své statické vlastnosti. Kovové opláštění panelů rovněž podlehlo žáru. Výjimkou byly jen dveře obložené kamennou vlnou, které byly nedotčené.
Lze vyjít z modelu tvaru V, který je výslednicí následujících faktorů: přenosu tepla konvekcí (horký vzduch a plyny vznikající při spalování jsou lehčí než okolní vzduch), přenosu tepla kondukcí (pokud hořlavá látka má jednotnou souvislou strukturu), přenosu tepla radiací, rozkladného působení žáru na hořlavou látku, a nakonec samotného ohně, který při bodu vznícení poskytuje podmínky pro pyrolitické vypařování.
Projektanty zajímají především příznaky ohně na dřevě, kovu a sklu, ale i možnost vyloučení falešných ukazatelů požáru.
PRŮZKUM V EXTERIÉRU A INTERIÉRU
Prvním krokem při určování zdroje požáru je vizuální přezkoumání všech povrchů na budově zasažené požárem. Jeho příznaky v exteriéru kolem vertikálních otvorů se mění v závislosti na trvání a intenzitě ohně a na síle a rychlosti větru z vnější strany konstrukce.
Pokud se na vnějším vertikálním povrchu objeví model tvaru V jako rovnostranný trojúhelník, nebylo pronikání ohně zabráněno. Jestliže je tento model mnohem širší, než je světlost otvoru, pak pronikal otvorem plamen nízké intenzity a velkého rozsahu, přičemž ukazatelem doby pronikání plamene je hloubka zuhelnatění rámu horní části otvoru. Je-li model tvaru V stejné šířky jako otvor a vzniká pouze v omezené vzdálenosti na horním okraji otvoru, svědčí to o větší intenzitě plamene. Také v tomto případě je hloubka zuhelnatění ukazatelem doby pronikání plamene.
V interiéru se mohou ke stanovení šíření ohně určit příznaky. Žárovka se deformuje směrem ke zdroji k požáru, čímž vytvoří kónický tvar s vrcholem orientovaným k ohnisku požáru. Tabule skla může být mírně zakřivená a nebo zdeformovaná vlivem tečení, popřípadě tavení (měknutí skla při teplotě 650 až 750 °C, tečení skla kolem 900 °C, tavení skla nad 1200 °C). Hladké kovové plochy jsou zbarveny žárem v závislosti na jeho intenzitě žlutě (kolem 230 °C), nachově hnědě (kolem 290 °C), modře (kolem 315 °C), světle červeně (kolem 480 °C), tmavě fialově (kolem 600 °C), bíle (kolem 1200 °C) a konečně zářivě bíle (kolem 1315 °C). Podle barvy kovových předmětů je tak možné odhadnout maximální a minimální žár. Ve stropě se největší poruchy vyskytnou nad místem vzniku požáru, neboť tato oblast byla rozehřátá nejdelší dobu.
PŘÍZNAKY PŮSOBENÍ OHNĚ
Sklo
Vlasové trhliny mohou svědčit o tom, že se sklo nacházelo v blízkosti vzniku požáru a že se v tomto místě rychle zvyšovala teplota. Velké kouřové skvrny na skle ukazují na přítomnost značného množství uhlovodíkových produktů, které shořely v jeho blízkosti. Světlý odstín kouřových skvrn charakterizuje malé množství součástí těchto produktů. Skvrny se mohou objevit na skle i v místech vzdálenějších od ohniska požáru vlivem dlouhého a pomalého hoření hmot na bázi uhlovodíků.
Praskání skla je dokladem prudkého ochlazení, obvykle způsobeného hašením vodou. Zároveň naznačuje, že sklo bylo neporušené až do doby likvidace požáru. Rozbité segmenty skla poblíž okna v interiéru mohou svědčit o přítomnosti ohně na vnitřní straně okenních tabulí, neboť se žárem prohnou směrem dovnitř a následně rozbijí. V úvahu však přichází také možnost rozbití skla mechanickým úderem do okenní tabule zvenku. Proto je zapotřebí přesvědčit se o skutečné příčině jednak prozkoumáním stop po ohni na skle, jednak podle výpovědi účastníků při požáru.
Střepy v exteriéru mohou vzniknout rozbitím skla při explozi plynu, pádu konstrukce nebo prudkém náporu ohně. Je-li sklo ve větší vzdálenosti od objektu, musela na ně z interiéru působit značná síla. Jestliže jsou střepy malé a sklo nebylo rozbito následkem prudkého šoku, příčinou destrukce byla pravděpodobně exploze. Pokud jsou střepy větší, rozbití většinou nastalo působením pomalu expandujícího plynu.
Dřevo
Měkké dřevo hoří rychleji než dřevo tvrdé, a bývá tedy více zuhelnatělé. Starší dřevo je vysušenější, proto hoří rychleji a zuhelnatí do větší hloubky než nové. Bude-li natřeno hořlavým nátěrem nebo opatřeno hořlavou hmotou, hoří rychleji a vykazuje hlubší zuhelnatění. Jestliže je dřevo vystaveno pronikajícímu plameni nebo se nachází v místě proudícího vzduchu, zuhelnatí do větší hloubky ve srovnání s dřevěnými materiály umístěnými jinde. Vyhlazené dřevo s velkými puchýři svědčí o předchozím působení prudkého žáru. Pokud je jeho povrch po vypálení tmavý, je to doklad toho, že v těchto místech působil delší dobu stálý žár.
Ostrá linie ohraničení bývá způsobena prudkým ohněm rozptýlená intenzity, jež nedovoluje prohoření a pyrolýzu dřeva. Proto bývá zuhelnatěna jen malá plocha vystavená žáru a zbývající části zůstávají nepoškozené.
Kovy
Horký kovový předmět může dřevěnou podlahu propálit. Je-li kov zbarvený v závislosti na teplotě v blízkosti podlahy, avšak nikoli v blízkosti stropu, dokazuje to, že oheň v dolní části byl intenzivnější a rychle se rozptýlil. Vysokou teplotu při požáru lze též určit podle teploty tání nejpoužívanějších kovů ve stavebnictví - olovo 328 °C, hliník 660 °C, mosaz 930 °C, měď 1085 °C, litina 1300 °C a konečně ocel obsahující 1 % uhlíku 1350 °C.
FALEŠNÉ ZDROJE POŽÁRŮ
Někdy může být hodnocení ohniska požáru zkresleno, například nuceným a nepřirozeným větráním, protože všechny otvory dovolující proudění vzduchu pouze zvýší rychlost vzněcování paliva, proud vzduchu posune plameny dopředu a zvýší šíření intenzity ohně. Další možností je stříkání hadicí, zvláště větších průměrů, kdy opět vzniká proudění vzduchu. Rovněž silný vítr ovlivňuje směr, intenzitu a hloubku zuhelnatění, a může být tedy nesprávným ukazatelem zdroje požáru.
Materiály s nižším bodem vznícení v okolí místa požáru budou hořet rychleji a vyvolávají teplotu s rizikem vznícení okolního prostředí. Totéž mohou způsobit padající hořící trosky, které mohou být příčinou vznícení jiných materiálů. Jestliže je elektrické vedení nadměrně přetíženo, silně se zahřeje; prochází-li hořlavým materiálem, může způsobit jeho vznícení. Jsou-li tyto materiály vystaveny volnému ohni, může výsledné zuhelnatění poskytnout mylné důkazy.
Dále jde o teplotní inverzi: vznikne-li požár při otevřeném okně, pronikáním vzduchu do interiéru se bude zrychlovat proudění plynů vyvíjených spalováním a zahříváním vzduchu za okenním otvorem. Za oknem vzduch stoupá vzhůru, dále se šíří pod stropní konstrukcí a klesá na druhé straně místnosti. Tím se studený vzduch při podlaze na proudění horkých plynů nepodílí.
Tento proces bude pokračovat až do dosažení rovnovážného stavu za normálních podmínek požáru. Proto se během počátečního stádia požáru mohou hmoty se snadnou vznětlivostí, které se nacházejí na opačné straně místnosti, sekundárně vznítit. Bude-li v této chvíli požár uhašen, vyplyne z toho falešný příznak místa vzniku požáru, kdy pyrolýza a vznícení hmot na opačné straně způsobí větší škody na stropě v tomto místě než nad skutečným ohniskem požáru. Tento jev bývá také označován jako teplotní inverze. Existují podmínky zpětného tahu: prudké zavádění kyslíku a s tím spojené vznícení velmi hořlavých plynů může způsobit vznícení materiálu ve vrchních částech konstrukce zejména během vertikální ventilace, jestliže byly tyto materiály těmito plyny zahřáté na teplotu vznícení. Výsledné zuhelnatění pak poskytuje mylné představy o zdroji požáru.
Ke zpětnému tahu nebo ke kouřové explozi může dojít také při horizontální ventilaci, kdy kyslík v místnosti byl vyčerpán a oheň po nějakou dobu doutnal. Při zpětném tahu vzniká nebezpečí tvorby hořících úlomků, které mohou přispět k mylné informaci o místě vzniku požáru.
Uvedené faktory týkající se znalosti chování jednotlivých materiálů v ohni mohou pomoci při vyšetřování zdroje požáru, způsobu jeho šíření, popřípadě doby jeho trvání. Toto posuzování se neobejde bez dlouholeté zkušenosti a znalosti chování různých materiálů v ohni.
AUTOR: Doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.
Stavební fakulta ČVUT Praha
Literatura:
[1] Jelínek, F.: Konstrukce obvodového pláště budov z plochého skla, SNTL Praha, 1982
[2] Kupilík, V.: Protipožární bezpečnost stavebních objektů, Učební texty ČVUT, Praha, 1990
[3] Kupilík, V.: KPS 80 - Požární bezpečnost staveb, Učební texty ČVUT, Praha, 1998, str. 105, ISBN 80 - 01 - 01868 - 7
simulace odolnosti izolačních materiálů vůči ohni
Unikátní ukázka reakce izolačních materiálů na oheň se uskutečnila ve spolupráci se společností Rockwool Slovensko loni v říjnu na Technické univerzitě ve Zvoleni v rámci semináře Požární bezpečnost v budovách.
Použitými materiály byly kamenná vlna, PIR (polyisokyanurátová izolace) a EPS (expandovaný polystyren). Na konstrukcích se porovnávala schopnost izolačních materiálů proti šíření ohně u obvodových stěn (komínový efekt), plochých střech a také izolace vnitřních prostor.
Simulace ukázala, jaké následky může mít chybná aplikace izolačních materiálů. Velký rozdíl schopnosti hoření se prokázal při testu v uzavřených buňkách. Zatímco buňka s kamennou vlnou nevykazovala takřka žádnou reakci ve styku s ohněm, buňka s izolací se sendvičovými panely PIR (sestavené stěnové panely) za chvíli vzplála celá včetně stropu. Na této buňce byl demonstrován tzv. zpětný výbuch (back draft), kde po určité periodě ohně v interiéru s omezením přístupu vzduchu a po následném otevření dveří buňky a začátku hašení došlo k náhlému vyšlehnutí plamenů. Po celou dobu hoření bylo možno pozorovat intenzivní vývin hustého kouře. Po uhašení plamenů byla buňka takřka zcela zničená. Stěnové panely navíc ztratily vlivem ohně své statické vlastnosti. Kovové opláštění panelů rovněž podlehlo žáru. Výjimkou byly jen dveře obložené kamennou vlnou, které byly nedotčené.
Zdroj:STAVITEL
Sdílet článek na sociálních sítích
