31 Požární riziko a způsoby jeho vyjádření, požární úseky

kapitola 20 učebních textů

Požární riziko a způsoby jeho vyjádření, požární úseky

Vyhláška č. 23/2008 Sb. uvádí, že při navrhování stavby musí být vymezeny požární úseky a určena pravěpodobná intenzita případného požáru v těchto požárních úsecích nebo jejich částech, tj. požární riziko.

Požární úsek je prostor stavebního objektu, který je ohraničený od ostatních částí tohoto, nebo od sousedních objektů požárně dělícími konstrukcemi. Je to základní posuzovaná jednotka část objektu.

Požárně dělící konstrukce jsou konstrukce bránící šíření požáru mimo požární úsek, která je schopná odolávat účinkům požáru (má požární odolnost). Mezi požárně dělící konstrukce řadíme především požární stěny, požární stropy a požární uzávěry v těchto konstrukcích (požární dveře, vrata, okna apod.).

Stavební objekt se musí dělit do požárních úseků (zkratka PÚ), přesahuje-li jeho velikost mezní rozměry požárního úseku, nebo jsou-li v něm provozy, které musí tvořit samostatný požární úsek.

Prostory, které musí tvořit samostatný požární úsek, jsou definovány jak v základních projektových normách, tak v dalších normách a předpisech.

Typickými prostory, které musí tvořit samostatný požární úsek, jsou:

• chráněné únikové cesty,
• evakuační  a požární výtahy,
• strojovny výtahů,
• strojovny vzduchotehcniky,
• kotelny s definovaným minimálním výkonem,
• strojovny samočinného stabilního zařízení, atd.

Definice podle projektových norem požární bezpečnosti staveb uvádí, že požární riziko je rozsah a intenzita případného požáru v posuzovaném stavebním objektu nebo jeho části.

Požární riziko je vyjádřeno u neýrobních objektů výpočtovým požárním zatížením, u výrobních objektů ekvivalentní dobou trvání požáru.

 

Stanovení požárního rizika nevýrobních objektů (ČSN 73 0802)

Požární riziko nevýrobních objektů je vyjádřeno výpočtovým požárním zatížením.

p_v = p . a . b . c      [kg.m^-2]

• p    požární zatížení vyjadřující množství hořlavých látek v posuzovaném PÚ [kg.m^-2]
• a    součinitel vyjadřující rychlost odhořívání z hlediska charakteru hořlavých látek, popř. způsobu jejich uložení
• b    součinitel vyjadřující rychlost odhořívání z hlediska stavebních podmínek
• c    součinitel vyjadřující vliv požárně bezpečnostních zařízení a opatření

Požární zatížení je definováno jako pomyslné množství dřeva [kg] na jednotce plochy [m²], jehož normová výhřevnost je ekvivalentní normové výhřevnosti všech hořlavých látek nacházejících se na stejné posuzované ploše (např. na ploše PÚ). Skldá ze stálého a nahodilého požárního zatížení.

p = p_n . p_s      [kg.m^-2]

Nahodilé požární zatížení p_n je požární zatížení hořlavých látek, které see za normálních podmínek užívání v PÚ vyskytují, např. zařizovací předměty, technologická zařízení, skládané suroviny a výrobky. Hodnoty p pro některé druhy provozů jsou uvedeny v příloze ČSN 73 0802.

Stálé požární zatížení p_s  je požární zatížení všech hořlavých látek ve stavebních konstrukcích posuzovaného PÚ, kromě látek v nosných zajišťujících stabilitu objektu a v požárně dělících konstrukcí.

Příkladem těchto konstrukcí jsou okna, dveře a podlahy, pro které jsou hodnoty uvedeny v tabulce v ČSN 73 0802 (viz tabulka č. 6).

Tabulka č. 6 Hodnoty p_s pro okna, dveře a podlahy dle ČSN 73 0802

Plocha místnosti, popř. prostorů	ps oken [kg.m-2]	ps dveří [kg.m-2]	ps podlah [kg.m-2]
do 500 m2	3,0	2,0	5,0
nad 500 do 1000 m2	1,5	1,0	5,0
nad 1000 m2	0,7	0,5	5,0

 

Hodnoty požárních zatížení je možné stanovit přesnějším výpočtem pode rovnice z ČSN 73 0802.

Součinitel a se stanoví výpočtem z hodnot p_n a p_s a z dílčích součinitelů a_n a a_s. Součinitel a_s = 0,9, hodnoty součinitele a_n jsou uvedeny v příloze ČSN 73 0802.

 

Hodnoty p_n a součinitele a_n pro některé druhy provozů - příklady z tabulky v příloze ČSN 73 0802 viz tabulka.

 

Tabulka - Hodnoty p_n a součinitele a_n pro některé druhy provozů

Druh provozu	an	pn [kg.m-2]
Prostory kancelářského charakteru	1,0	40
Haly, chodby	0,8	5
Kmenové učebny, posluchárny	0,8	25
Archivy, knihovny	0,7	120
Jeviště s provazištěm	1,25	150
Výstavní síně muzeí	1,15	60
Prodejny potravin	0,9	75
Prodejny barev a laků, pneumatik, motorových olejů	1,25	120
Zámečnická dílna	0,8	30
Čerpací stanice pohonných hmot (mimo prostor nádrží)	1,15	30
Plynová kotelna	1,1	15
Úpravna zaměstnanců, WC	0,7	5

 

Hodnotu součinitele b ovlivňuje především velikost otvorů v obvodových a střešních konstrukcích PÚ, příp. světlá výška prostoru a místností. Stanoví se:

• pro PÚ s otvory v obvodových nebo střešních konstrukcích

• pro PÚ, teré nemají v obvodových stěnách nebo střešních konstrukcích otvory nebo jsou odvětrány nepřímo

• S     celková půdorysná plocha PÚ v m²
• S_o    celková plocha otvorů v obvodových a střešních konstrukcích PÚ v m², uvažují se pouze takové otvory, které při požáru mohou umožnit přístup vzduchu do hořcího PÚ
• h      výška otvorův obvodových a střešních konstrukcích PÚ v m
• k      součinitel, určí se dle pomocnéhoo součinitele n z přílohy v závisostina poměrech S_o/S a h_o/h_s [m]
• h_s    světlá výška prostoru

Součinitel c zohledňuje vliv aktivních požárně bezpečnostních zařízení a opatření. Ve výpočtech je možné použít pouze jeden ze součinitelů. Jestliže v PÚ není žádné PBZ nebo opatření, pak součinitel c= 1.

 

Tabulka - Význam součinitele c

c1	elektrická požární signalizace - nelze ke snížení požárního rizika použít
c2	možnost zásahu jednotek požární ochrany
c3	samočinné stabilní hasící zařízení
c4	samočinné odvětrávací zařízení

 

Hodnoty součinitelů c najdeme v tabulkách v ČSN 73 0802.

Výpočtové požární zatížení se stanovuje jako průměrná hodnota pro celý požární úsek. V některých prostorech požárního úseku může být výrazně vyšší hodnota požárního zatížení (např. archivy, knihovny, sklady). Pro tyto prostory je nutné vypočítat tzv. soustředěné výpočtové požární zatížení p, které je považováno za výslednou hodnotu pro celý požární úsek, nebo se z místnosti s vyšším požárním zatížením vytvoří samostatný požární úsek.

Prostory a místnosti s velmi malým požárním zatížením je možné označit za tzv. požární úseky a prostory bez požárního rizika. Pro tyto PÚ a prostory umožňují normy řadu úlev. Musí splňovat tyto podmínky:

• jedná se o PÚ nebo jejich části, které jsou stavebně odělené od ostatních prostorů požárního úseku
• ohraničující konstrukční části jsou DP1
• p_v ≤ 7,5 kg.m^-2 pro a ≤ 1,1 nebo p_v ≤ 3,5 kg.m^-2 pro a ˃ 1,1.

Mezní velikost požárního úseku nevýrobního objektu se stanovuje v závislosti na výpočtovém požárním zatížení, součinitel a, výškové poloze požárního úseku a konstrukčním systému objektu. Stanovuje se největší dovolená délka a šířka požárního úseku nebo největší půdorysná plocha a největší počet podlaží.

Stanovení požárního rizika výrobních objektů (ČSN 73 0804)

Požární riziko výrobních objektů je určeno ekvivalentní dobou trvání požáru v minutách.

Určuje se:

• pro celý požární úsek
  • ekvivalentní dobou trvání požáru pro (prosté) požární zatížení zjednodušeným postupem nebo pomocí diagramu z ČSN 73 0804
  • ekvivalentní dobou trvání požáru pro průměrné požární zatížení podrobným výpočtem
• pro vymezenou část požárního úseku ekvivalentní dobou trvání požáru pro místně soustředěné požární zatížení podrobným výpočtem
• pro vybrané provozy (např. strojovny výtahů, výtahové šachty, strojovny vzduchotechniky, šatny, kanceláře, bufety apod.) tabulkovými hodnotami z přílohy normy.

Zjednodušený postup určení požárního rizika:

• p     požární zatížení v kg.m^-2, stanovuje sse obdobně jako u nevýrobních objektů
• c     součinitel vyžadující vliv požárně bezpečnostních zařízení a opatření
• k₃   součinitel vyjadřující závislost plochy stavebních konstrukcí a plochy PÚ
• F_o   parametr odvětrání v m^1/2

Součinitel c se určí výpočtem z rovnice:

Tabulka - Snižující hodnoty součinitele c

Požárně bezpečnostní zařízení a opatření	snižující hodnoty součinitele c
	hodnota	označení
zásah jednotkou PO v časovém pásmu H1 (pravděpodobná doba od ohlášení požáru do zahájení zásahu do 7 minut)	0,2	Δc1
samočinné stabilní hasící zařízení	0,3	Δc2
samočinné odvětrávací zařízení	0,15	Δc3

Pokud je možné počítat se zásahem jednotky PO v časovém pásmu H₂ (pravděpodobná doba od ohlášení požáru do zahájení zásahu do 15 minut), zvýší se hodnota Δc₂ nebo Δc₃ o 0,05. Toto zvýšení se užije v PÚ pouze jednou, i když jsou instalována obě zařízení.

 

Pokud se nepoužije požárně bezpečnostní zařízení a opatření, je hodnota součinitele c = 1,0.

Součinitel k₃ vyjadřuje závislost plochy stavebních konstrukcí ohraničujících požární úsek S_k (plochy požárních stěn, stropů, podlah, střech nebo obvodových stěn; nezapočítávají se plochy otvorů v konstrukcích) a plochy požárního úseku S.

Parametr odvětrání se stanoví z rovnice:

 

• S_oi H_oi     plocha v m² a výška v m i-tých otvorů v obvodových a střešních konstrukcích
• S_k           povrchová plocha stavebních konstrukcí v m²
• j              počet otvorů

Při podrobném způsobu stanovení ekvivalentní doby trvání požáru τ_e se při výpočtu zohledňují další podmínky v požárním úseku, a to výhřevnost, tepelně technické vlastnosti stavebních konstrukcí, rychlost výměny plynů.

Místně soustředěné požární zatížení je výrazně vyšší požární zatížení na části plochy S_s požárního úseku (např. půdorysná plocha nádrže, zásobníku, trvale skladovaných hořlavých látek nebo místnosti). Pro vymezenou část plochy kolem plochy S_s se v takovém případě vypočítá τ_em pro místně soustředěné požární zatížení p_m a stanoví se na této ploše odlišně požadavky na stavební konstrukce v závislosti na stanoveném stupni požární bezpečnosti.

Obdobně jako u nevýrobních objektů jsou také definovány požární úseky nebo jejich části bez požárního rizika. Mezi základní podmmínky, které musí být splněny, patří τ_e popř. τ_e ≤ 7,5 minut.

Ekonomické riziko

Ekonomické riziko je určeno hodnotami indexu pravděpodobnosti vzniku a rozšíření požáru P₁ a indexu pravděpodobnosti rozsahu škod způsobených požárem P₂. Hodnoty indexů závisí na druhu a charakteru provozu, požárně bezpečnostních zařízeních a opatřeních, velikost požárního úseku, počtu podlaží objektu, konstrukčním systému a předpokládaných následných škodách.

      P₁ = p₁ . c  0,11

      P₂ = S . p₂ . k₅ . k₆ . k₇

 

• P₁    index pravděpodobnosti vzniku a rozšíření požáru
• p₁    pravděpodobnost vzniku a rozšíření požáru
• c     součinitel vyjadřující vliv požárně bezpečnostních zařízení a opatření
• P₂   indexu pravděpodobnosti rozsahu škod způsobených požárem
• S    půdorysná plocha požárního úseku v m²
• p₂   pravděpodobnost vyjadřující rozsah škod způsobených požárem
• k₅   součinitel vyjadřující vliv počtu podlaží (np, npn) v objektu; k₅ = np 1/2
• k₆   součinitel vyjadřující vliv hořlavosti hmot v konstrukčním systému objektu
  • konstrukční systém nehořlavý            k = 1,0
  • konstrukční systém smíšený             k = 1,4
  • konstrukční systém hořlavý (DP2)      k = 1,7
  • konstrukční systém hořlavý (DP3)      k = 2,0
• k₇  součinitel vyjadřující vliv následných škod; je vyjádřen přibližným podílem rozsahu pravděpodobných následných a přímých škod, hodnoty jsou uvedeny v tabulce v ČSN 73 0804, jsou v rozsahu 1,0 4,5

Pro určení ekonomického rizika se výroby a provozy výrobních objektů podle pravděpodobnosti vzniku a rozšíření požáru třídí do sedmi skupin.

Příklady zařazení do skupiny výrob a provozů s hodnotami pravděpodobnosti p₁ a p₂ (vybrané položky z tab. v příloze E ČSN 73 0804 uvádí tabulka

Položka	Výroba a provoz	pravděpodobnost
		vzniku a rozšíření požáru p1	rozsahu škod p2
1	1. Skupina výrob a provozů
1.1	Manipulace s nehořlavými produkty organické a anorganické chemie základní	0,15	0,09
1.2	Těžba rud	0,15	0,05
2	2. Skupina výrob a provozů
2.1	Provozy strojírenské, kovodělné a opravárenské zpracovávající výrobky neobsahující hořlavé látky (šrouby, pružiny, ložiska, pístní kroužky, disková kola apod.)	0,4	0,09
2.5	Výroba skla, keramiky a porcelánu	0,4	0,07
2.11	Příruční a provozní sklady výrob skupiny 1 až 3	0,4	0,05
3	3. Skupina výrob a provozů
3.3	Výroba nesušených krmných směsí	0,7	0,05
4	4. Skupina výrob a provozů
4.1	Výroba organických lepidel ředěných vodou	1,0	0,1
4.2	Zpracování uhlí (úpravny, třídírny apod.)	1,0	0,085
5	5. Skupina výrob a provozů
5.12	Zpracování celulózy a papíru v suchém stavu	1,4	0,08
5.25	Výroba bižuterie	1,4	0,08
6	6. Skupina výrob a provozů
6.6	Výroba lihovin	2,2	0,05
6.7	Výroba rostlinných olejů, zpracování tuků	2,2	0,065
7	7. Skupina výrob a provozů
7.1	Výroba plynných paliv	3,2	0,12
7.6	Výroba a zpracování výbušnin	3,2	0,1

Vzájemný vztah indexů P₁ a P₂:

 

Pokud je zachována podmínka vzájemného vztahu indexů, objekt vyhovuje z hlediska ekonomického rizika. V opačném případě musí být provedena úprava návrhu požárního úseku zmenšením plochy nebo počtu podlaží, anebo použitím požárně bezpečnostního zařízrní nebo opatření.