Plynové hasicí systémy II – Praktické aspekty návrhu zařízení

Součásti SHZ a jejich projektování
Používaný software

Návrhy plynového SHZ jsou prováděny pomocí komerčních výpočtových programů, kterými disponují dodavatelé SHZ. Programy používané společností Siemens jsou certifikovány v německé zkušebně VdS a jsou uznávány ve všech státech EU. Podle vstupních údajů software určuje rozměry potrubí, průměry vrtání trysek a mnoho dalších parametrů, které jsou závislé na hydraulických odporech použitých komponentů. Samotný výpočet je závislý na několika podmínkách, které tvoří limity pro návrh plynového SHZ. Mezi tyto parametry patří především vytvoření dostatečně homogenní směsi po vypuštění plynu z lahve. Tato podmínka je definována časovým rozdílem začátku vypouštění plynu mezi první a poslední tryskou, který musí dosahovat maximálně 20 % celkového času vypouštění plynu. Čas pro chemické plyny je 10 sekund od začátku vypouštění (dle ISO 14520-1), to znamená, že časový rozdíl může dosáhnout dvou sekund. Poslední důležitou podmínkou je dodržení minimálního tlaku 10 bar na trysce. Tento tlak je podstatný zvláště u chemických plynů, které jsou skladovány v kapalné formě a jejich zplynování je prováděno až v trysce.

 

Každý systém lze tlakově rozdělit na dvě části. První část je vysokotlaká – sem patří lahev, ventil, vysokotlaká hadice, zpětná klapka, sběrač a případně tlaková redukce. Za tlakovou redukcí je již druhá část systému – nízkotlaká potrubní síť.

Například systém Siemens Sinorix™ 227 a Siemens Sinorix™ 1230 využívají vysokotlaké technologie 42 bar (25 bar je hranice mezi nízkotlakou a vysokotlakou technologií). V systémech jsou používány tlakové lahve odstupňované ve velikostech 7; 17,5; 32; 67 a 80 litrů, přičemž vnitřní objem není vždy shodný se zavedeným označením lahví. Systémy Siemens Sinorix™ Cerexen^®, využívající přírodní plyny (N₂, Ar, CO₂), používají vysokotlakou technologii 200 nebo 300 bar. Plyn je při těchto tlacích stále v plynné formě a je skladován v lahvích o objemu 80 nebo 140 litrů.

Nízkotlaké potrubní rozvody se spojují prakticky jen pomocí závitů a těsnění (teflon nebo koudel). Používané materiály pro potrubí a fitinky se odvíjejí od pracovního tlaku, který se nachází za redukcí tlaku. Např. pro potrubí na Sinorix™ Cerexen^® s dusíkem je výrobcem předepisován pozinkovaný materiál podle norem DIN 2458/1981 – DIN 1626/1984 – 60/100 bar a na fitinky podle EN-GJMW-400-5 DIN EN 1562. 

Potrubní systém je zaveden nejen do chráněné místnosti, ale také do případných zdvojených podlah a zdvojených stropů. Na potrubním rozvodu jsou umístěny trysky, které zajišťují rovnoměrnou distribuci plynu. V závislosti na výšce chráněného prostoru jsou používány různé druhy trysek. Pro nízké prostory (zdvojená podlaha a strop) jsou používány trysky s vodorovnou distribucí (tzv. BFFP), pro vyšší prostory jsou používány trysky s diagonální distribucí (tzv. BUCEFA).

 

Celý potrubní systém je nutné pevně ukotvit ke konstrukci objektu a počítat s dynamickými účinky v průběhu vypouštění plynu. Závěsový systém musí být schopen unést statické a dynamické zatížení. Kotevní konstrukce a závěsy musí mít při vzrůstu teploty z +20 °C na 200 °C maximální snížení stability o 25 %. Závěsy jsou zásadně z nehořlavých materiálů a nesmí být použity pro jiné účely nebo jiná zařízení. Maximální vzdálenosti mezi jednotlivými závěsy jsou definovány pro různé velikosti potrubí (viz tabulka).

 

Dle zákona č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, je za provozuschopnost zařízení odpovědný statutární orgán, popř. fyzická osoba. Údržbu a servis zajišťují většinou dodavatelské firmy, které jsou k tomu oprávněny a proškoleny výrobcem.

Plynové SHZ spadá do kategorie vyhrazených zařízení a musí se postupovat v souladu s vyhláškou 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti, která předepisuje provádět kontrolu provozuschopnosti. Na tlaková zařízení se také vztahuje evropská direktiva NV 42/2003 Sb. a NV 26/2003 Sb.

 

V průběhu projektování plynového SHZ občas dochází ke kolizím a nedorozuměním v důsledku obecné neznalosti plynových SHZ. Proto zde uvádíme některé základní požadavky, které by měly být brány v úvahu ještě před začátkem projektování systému. Stanicí SHZ se rozumí sestava takového zařízení (láhev, ventil atd.)

 

● V okruhu 10,0 m kolem stanice plynového SHZ nesmějí být skladovány žádné hořlaviny.

● Manipulovat se systémem plynového SHZ může pouze oprávněná osoba.

● Objednavatel musí dodavateli předat protokol o stanovení prostředí pro chráněný úsek dle ČSN 33 2000-3 a ČSN 33 2000-5-51.

 

Pokud je stanice plynového SHZ umístěna v samostatné místnosti, měla by splňovat následující požadavky:

● Provedení jako samostatný požární úsek dle ČSN 07 8304.

● Vzdálenost stanice od veřejných komunikací musí být minimálně 10 m.

● Stanice musí být chráněna proti vlivům atmosférické elektřiny dle ČSN 34 1390.

● Stanice nesmí být vystavena otřesům, nadměrně prašnému nebo vlhkému prostředí.

● Stanice musí být mimo oblast se stupněm nebezpečí výbuchu a nesmí být v dosahu objektů, které jsou ohroženy výbuchem.

● Dveře se musejí otvírat ven z místnosti – ve směru úniku.

● Místnost musí být zcela uzavřená, s plnými stěnami, včetně dutin ve zdvojené podlaze nebo zdvojeném stropu.

● Místnost musí být ochráněna před přímým slunečním zářením nebo jiným zdrojem tepelného záření, je tedy nutné zohlednit polohu oken.

● Místnost musí být větratelná.

● Podlaha musí být vodorovná a musí být opatřena protiskluzovou úpravou.

● Nosnost podlahy je nutné dimenzovat na zatížení technologickým zařízením.

● Stěna a strop musí umožňovat uchycení plynové baterie a potrubního systému,

● Místnost musí být dostatečně chráněna proti přístupu nepovolaných osob.

● Klíč od místnosti musí být umístěn na bezpečném a viditelném místě pro použití v případě požáru. Klíč musí být chráněn proti zneužití nepovolanou osobou.

 

● Chráněný úsek musí být proveden jako samostatný požární úsek s požární odolností.

● Chráněný úsek musí být v co nejvyšší míře těsný, včetně oken, dveří, kabelových prostupů, vzduchotechnických kanálů apod. Požadavek na utěsnění se vztahuje také na prostory nad podhledem a pod podlahou.

● Všechny otevíratelné otvory v chráněném úseku musejí být vybaveny automatickým zavíracím zařízením, které celý chráněný úsek uzavře ještě před vypuštěním hasiva.

● Dveře z chráněného úseku musejí být otevíratelné zevnitř i z venku ve směru ven (ve směru úniku). Pokud je nutné nechávat dveře otevřené, musejí být vybaveny systémem automatického zavření v případě vyhlášení poplachu.

● Stěny a strop chráněného úseku musejí umožnit pevné uchycení potrubního systému.

● Chráněný úsek musí být vybaven zařízením pro odvod kouře a hasiva po požáru (vyvětrání úseku). Ovládání odvětrání musí být umístěno vně chráněného úseku.

● Vybavení místnosti (např. poličky) musí být dostatečně připevněno tak, aby nedošlo k jeho uvolnění v průběhu vypouštění plynu, a tím k ohrožení osob.

● V chráněném úseku je nutno zhotovit prostupy do volného prostoru pro případné přetlakové klapky.

 

● Napájení ústředny pro plynové SHZ je požadováno třívodičovým samostatně jištěným vývodem 230 V/50 Hz/10 A v soustavě TN-S. Na tento příkon není požadavek záložního zdroje.

● Je nutno zajistit umělé a nouzové osvětlení místnosti se stanicí plynového SHZ a chráněného prostoru a uvnitř osadit zásuvku 1x 230 V, 16 A.

● Do místnosti se stanicí plynového SHZ je nutno vyvést zemnicí pásek ukončený ve svorkovnici min. Cu 6 mm² s napojením na zemnicí systém objektu.

 

● Je třeba zajistit přenos bezpotenciálových signálů z ústředny EPS pro stanici plynového SHZ do nadřazeného systému EPS, popř. do místa se stálou obsluhou.

● Nadřazený systém EPS zajistí vypnutí příslušné vzduchotechniky, klimatizace a ostatních zařízení sloužících k cirkulaci vzduchu ještě před vypuštěním hasiva.

 

● Místnost se stanicí plynového SHZ musí být větratelná pomocí přirozeného a nuceného větrání.

● Chráněný úsek musí být vybaven zařízením pro odvod splodin hoření a hasebního plynu.

 

● Je nutné zajistit minimální teplotu +5 °C a maximální teplotu +30 °C v prostoru se stanicí plynového SHZ.

● Vytápění stanice plynového SHZ s tlakovými lahvemi nesmí být realizováno pomocí přímého vytápění pevnými, kapalnými a plynnými látkami.

 

V objektu Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM) se nachází důležitá a pečlivě chráněná databanka. Citlivé údaje je nutné zabezpečit před ztrátou, a hasicí zařízení chránící server, na němž jsou data uložena, tedy musí být spolehlivé a nesmí samo o sobě představovat hrozbu. Jako ochrana serveru proto bylo zvoleno plynové SHZ.

Místnost, ve které se server nachází, je zhotovena ze speciálních dílů, které jsou schopny odolávat požáru, výbuchu a dalším zničujícím vlivům. Vzhledem k tomu, že server je elektronické zařízení, u kterého existuje reálné riziko vzniku požáru jak na slaboproudé části, tak i na silnoproudých rozvodech, je nutné volit přímou možnost hašení uvnitř místnosti. Zdálo by se, že vznik požáru v elektronické části je velice nepravděpodobný, ale testy dokazují, že při výpadku chladiče umístěného na procesoru počítače dochází k razantnímu nárůstu teploty až na 370 °C (záleží na typu procesoru apod.), což představuje riziko vznícení kabelů, spojů atd.

Nebezpečí rozšíření takto vzniklého požáru bylo tedy eliminováno pomocí plynového SHZ. Jako hasicí médium byl navržen chemický plyn HFC227ea, známý pod celosvětovým označením FM200™ (více v článku v minulém čísle).

Vstupními parametry pro výpočet a projektování plynového SHZ jsou rozměry chráněné místnosti, které činily cca 5,0x3,8x3,1 m (š x d x v), tj. 58,9 m^3. Projektovaná koncentrace byla zvolena na úrovni 7,8 % objemu chráněného prostoru. Množství hasicí látky bylo určeno na základě úplného hydraulického výpočtu speciálním programem. Celková potřeba hasiva byla vypočítána na 36 kg, hasivo je uloženo v jedné tlakové lahvi o objemu 67,5 litru. Zvláštním požadavkem bylo zajištění stoprocentní zálohy hasicí látky v podobě nepřipojené stejně velké tlakové lahve.

Hmotnostní zatížení podlahy v místě uložení tlakové lahve lze pro představu rozdělit na hmotnost prázdné lahve (88 kg) a hmotnost hasicí látky (36 kg), celková hmotnost tedy činila cca 125 kg (včetně dalšího vybavení).

Tlaková lahev zásobuje potrubní systém o vypočítaném průměru DN25 (1“) s jednou distribuční tryskou. Tryska typu BUCEFA o velikosti DN20 (3/4“) je vybavena čtyřmi dírami o velikosti 8,6 mm umístěnými po 90° na obvodu.

Další chráněnou místností v objektu IKEM je serverová místnost Koordinačního střediska pro rezortní zdravotnické informační systémy (KSRZIS) o rozměrech 2,9x4,9x2,6 m (š d v), tj. cca 37 m^3. Navržená koncentrace zde činí 8,0 % objemu a celková zásoba hasicí látky je 28 kg v lahvi o velikosti 67 litru. I zde byl požadavek na stoprocentní zálohu hasicí látky. Potrubní síť je v tomto případě o průměru DN20 (3/4“) s jednou tryskou BUCEFA DN20 (3/4“) s vrtáním 5,6 mm.

Řízení plynového SHZ zajišťuje elektrická požární signalizace (EPS), která je v obou případech určena výhradně pro plynové SHZ. Oba chráněné úseky jsou vybaveny samostatnou ústřednou Siemens CI 1145-5. Pomocí interaktivní linky jsou z chráněných úseků získávána data z požárních hlásičů, které ústředna neustále vyhodnocuje. Ústředna samozřejmě disponuje náhradním zdrojem v podobě plynotěsných akumulátorů o celkové kapacitě 27 Ah, který je schopen zálohu zajistit po dobu 24 hodin. Na systému EPS jsou dále zařízení pro manuální ovládání systému. Jedná se o spouštěcí tlačítko, blokovací tlačítko a ovládací panel B3Q 440. Ovládací panel je instalován u vstupních dveří do každého chráněného úseku a je vybaven zámkem s klíčem, který umožňuje manipulaci se systémem pouze určené osobě. Samotný panel umožňuje plné ovládání systému včetně blokace, spuštění, resetování atd.

Na ústřednu jsou dále připojeny varovné systémy, které zajišťují bezpečné opuštění chráněného prostoru a případný vstup do chráněné místnosti v případě vyhlášení požáru. Evakuace je signalizována pomocí sirény umístěné uvnitř chráněného prostoru. Ta je spuštěna okamžitě při pozitivní detekci požáru nebo při stisknutí spouštěcího tlačítka. Zároveň je vně chráněného prostoru rozsvícen světelný panel s audio výstupem, který varuje před vstupem do chráněného prostoru. V průběhu evakuačního času (min. 30 sekund) je světelný panel rozsvícen a po vypuštění hasicí látky panel bliká s frekvencí 1 Hz.

 

Systémy plynového SHZ jsou v dnešní „elektronické“ době na vzestupu a lze očekávat, že tento trend bude dále v souvislosti s rozvojem komunikačních sítí pokračovat. Zvláště servery, komunikační uzly a sítě je nutné zabezpečit proti požáru, protože jejich vyřazení z provozu představuje velké finanční ztráty, dané nejen poškozením samotného hardwaru, ale také ztrátou většinou cenných a nenahraditelných dat. Také výpadek výrobních provozů v důsledku porušení komunikace mezi řídicím centrem a výrobní linkou je spojen s rizikem ztráty odběratelů, a tím pádem je i ohrožením samotné existence výrobního podniku. Ztráta dat nebo dlouhodobý výpadek datového toku v dnešní době představuje velký problém, kterému je možné předejít pomocí plynového stabilního hasicího zařízení.

MILOŠ PRŮHA