Časopis 112 ROČNÍK XXIV ČÍSLO 4/2025

Na základě programového prohlášení vlády Petra Fialy zpracovalo MV-generální ředitelství HZS ČR materiál Strategie rozvoje Hasičského záchranného sboru ČR do roku 2030. Ve večerních hodinách 13. října 2024 vypukl v areálu pekáren v Berouně požár, který zasáhl část střechy a technologické zázemí objektu. Náročný zásah trval přes 22 hodin, zúčastnilo se jej 21 jednotek požární ochrany a vyžádal si nasazení široké škály techniky včetně výškové techniky a termokamer. Déle než čtvrt století. Tak dlouho se věnují služební kynologii psovodi Hasičského záchranného sboru Libereckého kraje mjr. Ing. Pavel Viták a nstržm. Václav Vančura. Každý je jiný, ale v jednom se zcela shodují. Oba tvrdí, že stejně jako být hasičem, tak být kynologem je zkrátka poslání. Aerosolová hasiva představují pro hašení požárů moderní a efektivní technologii, která si v posledních letech získává stále větší popularitu. Tento typ hasiva využívá jemně rozprášené pevné částice a plyny, které jsou schopny rychle a účinně 

Aerosolová hasiva představují pro hašení požárů moderní a efektivní technologii, která si v posledních letech získává stále větší popularitu. Tento typ hasiva využívá jemně rozprášené pevné částice a plyny, které jsou schopny rychle a účinně zasáhnout požár, čímž minimalizují poškození a zajišťují bezpečnost v různých prostředích. Aerosolová hasiva se používají nejen v průmyslových a komerčních aplikacích, ale i v automobilech, letadlech a dalších specifických oblastech, kde jsou tradiční způsoby hašení nedostačující nebo neefektivní. V tomto článku se podíváme na principy fungování aerosolových hasiv a zkoušení/ověření hasební účinnosti.

Popis aerosolového hašení požáru

Hasicí aerosol (condensed aerosol), jak stanoví norma ČSN EN 15276, je hasivo sestávající z jemně rozptýlených pevných částic a plynných látek, které vznikají při hoření pevné látky tvořící aerosol (zdrojové směsi).
Zdrojová směs se umisťuje do speciální nádoby – generátoru aerosolu (condensed aerosol generator), což je beztlaké zařízení, které při spuštění vyvíjí aerosol.
Zdrojové směsi jsou specificky formované kompozice na bázi hořlavých heterogenních kondenzovaných směsí obsahujících kyslík a hořlavé komponenty s přísadami technologických složek. Za normálních podmínek mají tyto směsi vysokou chemickou stabilitu, ale při zahřátí (elektrický impulz, oheň apod.) jsou schopny intenzivně reagovat (hořet) a vytvářet hasicí aerosolovou substanci v chráněném prostoru.
Základem hoření pevných látek tvořících aerosol je oxidačně-redukční chemická reakce. Redukčním činidlem jsou nejčastěji různé organické nebo anorganické hořlavé látky, oxidačním činidlem bývá kyslík uvolňující se při zahřívání a rozkladu anorganických solí s obsahem kyslíku (nejčastěji dusičnan draselný KNO₃).
Sloučeniny kovů, vzniklé v důsledku chemických reakcí v plynné fázi a přítomné v plamenu ve stavu plynu nebo páry při vstupu do chráněného prostoru, se ochlazují a přesycují prostředí. V důsledku toho se kondenzují a vytváří pevné částice submikronové velikosti v proudu uvolněného plynu, například různé sloučeniny alkalických kovů (nejčastěji uhličitan draselný K₂CO₃). Dvoufázový systém vzniklý při spalování zdrojové směsi je ve své podstatě hasicí aerosol. Jedná se o směsi nehořlavých plynných látek (převážně dusík, oxid uhličitý, vodní pára atd.) a kondenzovaných pevných sloučenin o velikosti mikronů (převážně alkalických kovů). Samotná složka pevné kompozice tvoří v směsi aerosolu přibližně 50 %.
Rychlost sedimentace pevných částic aerosolu se pohybuje mezi 4,5.10^-6 m/s a 5,9.10^-4 m/s, tzn. aerosol se vznáší ve vzduchu chráněného prostoru řádově desítky minut.
Za těchto podmínek mají vysoce disperzní pevné částice mnohem delší dobu kontaktu se zónou chemických reakcí plamene a dokonalejší realizaci fyzikálních a chemických vlastností (účinnější inhibice řetězových reakcí v plamenu pevnými částicemi, absorpce tepla ze zóny hoření při zahřívání, tavení, odpařování a rozkladu pevných částic atd.). To v konečném důsledku podmiňuje vysokou účinnost potlačení zdrojů zapálení aerosolovou směsí.
Účinku flegmatizace (snížení reaktivity) homogenních směsí aerosolem je dosaženo:

• inhibicí chemické reakce v plamenu pevnými aerosolovými částicemi,
• zředěním hořlavého média plynnými nehořlavými produkty reakce hoření aerosolu a částečně i spotřebou kyslíku v chráněném prostoru,
• ochlazováním zóny hoření v důsledku absorpce tepla aerosolem.

Aerosolové hašení je jedním ze způsobů objemového hašení jako alternativy k plynovému hašení. Aerosol má vysokou hasicí schopnost. V porovnání s hasicími plyny se jedná až o násobné rozdíly v účinnosti – viz tab. 1.

Tab. 1 - Základní výhodou plynových hasiv je "čistota", po odvětrání nejsou nutná žádná dodatečná opatření

 

U většiny plynových hasiv je základním účinkem „vytlačení“ kyslíku z prostoru, tzv. inertizace a částečně také inhibice chemické reakce. Snížení obsahu kyslíku v prostoru však má za následek nebezpečí poškození zdraví osob a v neposlední řadě jde také o značnou toxicitu některých hasiv.
Nevýhodou je i poměrně vysoká cenová náročnost (pořizovací i na údržbu systému). Plynová stabilní hasicí zařízení (GHZ) mají značné množství kovových součástí, a tak se musí ošetřit proti korozi. Potřebují samostatnou strojovnu a potrubí, což u stávajících objektů předpokládá značný zásah do stavebních konstrukcí. Při samotném hašení se vyvíjí značný přetlak, proto se musí použít nejen přetlakové klapky, ale také systém pro odvod vytlačeného vzduchu.
U aerosolu není potřebná strojovna, není nutné pořizovat ani revidovat tlakové soustavy či potrubí. Je snazší provést rozvod elektrických kabelů než potrubí, vhodné například po změně užití stavby, tzn. pozitivní dopad na pořizovací a provozní náklady.
Aerosolová hasiva nejsou toxická před ani po aplikaci a jsou bez negativního dopadu na životní prostředí jak z pohledu narušování ozonové vrstvy, tak z pohledu skleníkového efektu.
Při aplikaci se vyvíjí tak malý přetlak, že u běžných stavebních objektů není nutné aplikovat přetlakové klapky nebo jiná zařízení na odlehčení (objem prostoru se zvětší řádově o 2 až 3 % po dobu vypouštění hasicí látky).
Na rozdíl od plynového hašení těsnost prostoru nehraje tak důležitou roli. V případě použití GHZ je nutné provedení Door fan testu a následně utěsnění prostoru. Při použití aerosolového stabilního hasicího zařízení (AHZ) se nedostatečná těsnost prostoru kompenzuje navýšením množství hasiva, což díky vysoké účinnosti není příliš nákladné.
Při výpočtu součinitele hašení aerosolem se zohledňuje normová hasicí koncentrace, výška prostoru, těsnost prostoru a přítomnost kabelových systémů.
Obsah kyslíku v prostoru po aplikaci se prakticky nemění, protože vyvíječe aerosolu mají oxidační činidla obsažená ve zdrojové směsi.
Aerosolová hasiva jsou elektricky nevodivá, což umožňuje jejich použití pro lokalizaci a hašení požárů elektrických zařízení.

Nedostatky AHZ:

• nejsou vhodná pro hašení některých chemikálií, např. obsahujících vlastní zásobu kyslíku nebo schopných autotermního rozkladu,
• nejsou vhodná pro shromažďovací prostory z důvodu bezpečnosti, poněvadž při vývinu aerosolu dochází k úplné ztrátě viditelnosti, navíc aerosol je dráždivý pro dýchací cesty,
• vývin aerosolu doprovází poměrně vysoké teploty v bezprostřední blízkosti generátoru, proto se musí dodržovat bezpečnostní vzdálenosti,
• kromě odvětrání chráněného prostoru po aplikaci aerosolového hasiva je potřeba provést úklid povrchů konstrukcí a materiálů v případě usazení jemné vrstvy aerosolu.

Legislativní předpoklady použití AHZ

AHZ jsou vyhrazenými požárně bezpečnostními zařízeními v souladu s § 2 vyhlášky č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci), ve znění pozdějších předpisů. Projektování AHZ se zabezpečuje prostřednictvím osoby způsobilé pro tuto činnost podle § 5 uvedené vyhlášky.

Normovou základnu použití AHZ tvoří:

• ČSN EN 15 276-1 – Stabilní hasicí zařízení – Aerosolová hasicí zařízení – Část 1: Požadavky a zkušební metody pro komponenty,
• ČSN EN 15 276-2 – Stabilní hasicí zařízení – Aerosolová hasicí zařízení – Část 2: Navrhování, instalace a údržba,
• ČSN EN 12094-1 Stabilní hasicí zařízení – Komponenty plynových hasicích zařízení – Část 1: Požadavky a zkušební metody pro elektrická řídicí a zpožďovací zařízení,
• ČSN EN 54-1 Elektrická požární signalizace.

Aerosolová hasiva se používají pro objemové hašení požárů třídy A, B, C podle ČSN EN 2 v prostorech, jejichž parametr netěsnosti nepřevyšuje 0,04 m^-1 (poměr celkové plochy veškerých trvale otevřených otvorů a mezer v chráněném prostoru k celkovému objemu prostoru), a jsou určena pro lokalizaci a hašení požárů hořlavých kapalin, pevných látek a materiálů a také elektrických zařízení (silové a vysokonapěťové jednotky, spotřební a průmyslová elektronika apod.), která se nachází pod napětím do 40 kV.

Aerosolová hasiva se nepoužívají pro hašení:

• vláknitých, sypkých, pórovitých a jiných hořlavých materiálů náchylných k samovznícení a/nebo žhnutí uvnitř hmoty,
• chemických látek a jejich směsí a polymerních materiálů náchylných k žhnutí a hoření bez přístupu vzduchu,
• chemikálií obsahujících ve svém složení vlastní kyslík,
• směsí obsahujících oxidační činidla,
• chemikálií schopných autotermního rozkladu, např. některých organických peroxidů,
• oxidačních činidel, např. oxidu dusíku a fluoru,
• pyroforních materiálů (materiály schopné samovznícení), např. bílý fosfor nebo organokovy,
• reaktivních kovů (např. sodík, draslík, hořčík, titan a zirkon).

Je zakázáno použití generátorů aerosolu v prostorech:

• které nemohou osoby opustit před spuštěním generátorů,
• ve kterých se nachází velký počet osob (50 a více).

Vhodnost použití:

• místnosti, v nichž se nachází elektrická zařízení, rozvodny, trafostanice, kabelové prostory, kabelové kanály apod.,
• prostory zdvojených podlah a stropů,
• vnitřní prostory elektrických zařízení, jako jsou rozvaděče, zapouzdřené transformátory apod.,
• sklady oleje i hořlavých kapalin všech tříd nebezpečnosti,
• provozovny – výrobny s hořlavými látkami,
• místnosti serveroven,
• zkušebny motorů, hydraulické stanice,
• dieselgenerátorové stanice.

Certifikace

Systém AHZ musí být certifikován podle ČSN EN 15 276-1 autorizovanou osobou. Certifikace předpokládá získání nejen certifikátů na hasivo, na generátory aerosolu a na systém AHZ, ale také stavebního technického osvědčení.
Systém AHZ se skládá z detekční a řídicí části.

Detekční a sdělovací okruh obsahuje:

• ústřednu EPS včetně napájení systému a jeho prvků,
• samočinné a tlačítkové hlásiče požáru,
• zařízení dálkového přenosu.

Řídicí poplachový, monitorovací a spouštěcí okruh obsahuje:

• elektrické řídicí zařízení včetně napájení systému a jeho prvků,
• obvody požární signalizace a také elektrické obvody pro napájení, řízení a monitorování systému a jeho prvků,
• vstupní/výstupní zařízení,
• generátory hasicího aerosolu včetně spouštěčů a konzol,
• zařízení ovládající jiná požárně bezpečnostní zařízení nebo ochranná či technická zařízení budov a blokovací technologii,
• spouštěcí a blokovací tlačítka,
• oddělovací spínač pro servis a údržbu,
• zařízení optické a akustické signalizace.

Detekční a sdělovací část systému AHZ může být buď plně autonomní, nebo využívat objektový systém EPS.

Z pohledu legislativních a normových požadavků jsou podmínky použití aerosolového a plynového hašení jako objemového způsobu potlačení požáru identické, včetně nutnosti udržení hasební koncentrace v chráněném prostoru po dobu minimálně 10 min. Liší se pouze požadavek na rychlost vytvoření hasební koncentrace a způsob ovládání systému – u GHZ se ovládá vypouštěcí ventil, u AHZ se spouští jednotlivé generátory aerosolu.

Zkoušky realizované s AHZ

V rámci spolupráce si experti Technického ústavu požární ochrany (TÚPO) stanovili cíl ověřit hasební účinnosti AHZ s využitím postupu zkoušení podle ČSN EN 15 276-1. Zkoušky rozdělili do dvou etap. Během první etapy se zkoušely hasební účinnosti v prostorách rackové skříně pro uložení například serverů či jiných elektrických zařízení. Druhá etapa zkoušení byla zaměřena na velkoobjemové hašení a pro tyto účely zde byla možnost využít prostory opuštěné léčebny v Kostelci nad Černými lesy.

Etapa 1. – zkoušky v rackové skříni

Zkoušky byly realizovány v prostorách zkušební haly TÚPO s cílem stanovení hasební účinnosti AHZ při hašení rackové skříně o objemu 2 m³. Objekt pro hašení je vyobrazen na obr. 1. V průběhu zkoušek bylo monitorováno prostředí, sledováno teplotní pole a koncentrace kyslíku a byly také odebírány pevné částice s cílem stanovit koncentraci částic ve vznosu.

Obr. 1 Racková skříň pro zkoušky AHZ

Zkoušky byly realizovány s několika druhy paliv – hořlavá kapalina (n-heptan), pevné palivo (dřevo), pevné palivo (plast – PMMA). Zkouška byla vždy zahájena zapálením hořlavého materiálu v prostorách rackové skříně. V průběhu zkoušky se zaznamenávala teplota ve spodní a horní části skříně a teplota v místě umístění AHZ. Jeho aktivace proběhla simulovaně pomocí EPS při dosažení teploty přibližně 200 °C. Následně došlo k aktivaci AHZ, která je vyobrazena na obr. 2.

Obr. 2 Zkušební objekt po aktivaci AHZ

Všechny zkoušky byly úspěšné a jako příklad průběhu hašení uvádíme teplotní závislost v průběhu zkoušky. Graf 1 znázorňuje průběh teplot při rozhořívání a v průběhu aktivace AHZ. Všechny teploty po aktivaci AHZ poměrně rychle klesají, a tím je ověřeno uhašení plamenného hoření hořlavé kapaliny. V čase aktivace na velmi krátkou dobu prudce vzroste teplota, což je zapříčiněno vyhořením aerosolového hasiva, které vytvoří požadovanou hasební koncentraci částic a plynů pro uhašení. Na grafu 2 vidíme změny koncentrace kyslíku v prostorách rackové skříně. Určitý pokles v prostoru je, a to maximálně na hodnotu zhruba 17,8 obj. %, ale hodnot pod 19 obj. % je velmi málo a objevují se celkově pouze v čase jedné minuty.

Graf 1 Průběh teplot v rackové skříni při zkoušce

Graf 2 Hodnoty koncentrace kyslíku v rackové skříni při zkoušce

Etapa 2. – zkoušky velkoobjemového hašení

Zkoušky již nemohly být realizovány v prostorách TÚPO, a tak odborníci ocenili možnost tyto zkoušky uskutečnit v objektu opuštěné léčebny v Kostelci nad Černými lesy. Zkoušky probíhaly v obdobném uskupení jako zkoušky v menším měřítku v prostorách TÚPO. Zásadní rozdíl byl ve velikosti prostoru pro instalaci AHZ. Prostor byl vybrán o přibližném objemu 100 m³, byl prázdný a upraven tak, aby měl kompletní okenní výplně a uzavíratelné dveře. Do prostoru byly instalovány generátory aerosolů podle návrhu projektantů a iniciace byla provedena opět simulovanou EPS při dosažení teploty asi 200 °C.
V průběhu zkoušek bylo sledováno teplotní pole jak ve středu místnosti nad zdrojem hoření, tak ve vzdáleném koutě. Obdobně probíhalo i stanovení koncentrace kyslíku. Umístění měření a zdroje požáru bylo přejato ze zkušební normy ČSN EN 15 276-1. Zkoušky opět probíhaly s různými druhy paliva stejně jako u malorozměrové zkoušky v TÚPO.
Na obr. 3 je znázorněn zkušební prostor se zdrojem hoření a následné fotografie zaznamenávají okamžiky po aktivaci AHZ. Prostor nebyl plně utěsněný, což je zcela v pořádku, protože to odpovídá reálným podmínkám. Z důvodů určité netěsnosti jsou patrné úniky hasiva jak okolo dveří, tak okny a dalšími částmi prostor.

Obr. 3 Velkorozměrová zkouška AHZ

Během velkorozměrových zkoušek byla ověřována hasební koncentrace potřebná pro uhašení zkušebního požáru. Zkoušky, u kterých bylo nastaveno množství aerosolu v AHZ podle předpisové dokumentace, byly úspěšné. Při zkoušení snižování množství aerosolu v AHZ a hledání hasební koncentrace se ne vždy povedlo hasební objekt uhasit. V rámci zkoušení bylo sledováno teplotní pole, jehož průběh je vyobrazen na grafu 3. Jedná se o zkoušku s požárem třídy A (dřevěné hranoly).

Graf. 3 Teplotní pole při zkoušce hašení

Teploty označené na grafu 3 jako Řada 1 a 2 jsou hodnoty získané termočlánky umístěnými v ose požáru a teploty označené jako Řada 3 a 4 byly naměřeny přibližně 2,5 m od požáru v rohu místnosti. Po iniciaci proběhlo ve velmi krátké době uhašení, v čase 10 minut nedošlo k opětovnému rozhoření. Následně se odvětralo přetlakovým ventilátorem, který zapříčinil částečné opětovné rozhoření žhnoucího dřeva, jak je patrné z nárůstu teplot na konci zkoušky.
Na grafu 4 jsou hodnoty koncentrace kyslíku při stejné zkoušce.

Graf 4 Hodnoty koncentrace kyslíku při zkoušce

Celkové shrnutí

Využívání aerosolových hasiv má jistě své opodstatnění a je to kvalitní a fungující systém v oblasti preventivních požárních opatření. Aerosolová hasiva a jejich systémy jsou výhradně určeny pro použití v uzavřených objektech i s určitou mírou netěsnosti, ale nemají význam pro využívání na otevřených plochách. Každé hasivo a systém má výhody a nevýhody a nelze určit, které je lepší a které horší. Vždy je nutný odborný přístup projektanta ve spolupráci s investory a nastavení požadavků obou stran.

plk. Ing. Jan KARL, Technický ústav požární ochrany, Ing. Štěpán BUCHTA, AMPeng, s. r. o., Ing. Alexandr RUDNĚV, K.B.K. fire, s. r. o., foto archiv Technického ústavu požární ochrany

vytisknout  e-mailem  X Corp.   Facebook