Bezpečnost plynových zařízení v případě požáru

Autor: Ing Jiří Buchta, CSc., České sdružení pro technická zařízení
Technický zpravodaj č.35

V oblasti rozvodů a použití plynu jsou neustále vyvíjeny nové systémy, které přinášejí řadu výhod, jako je snadná montáž s minimálním počtem spojů, odolnost proti korozi a řadu dalších, které přináší delší životnost a vyšší míru bezpečnosti, a to i v případě požáru. Při hodnocení těchto systémů je však nezbytné vždy posuzovat systém jako celek, tak aby např. v případě požáru splňoval minimálně stejná kriteria jako tradiční materiály používané až dosud v této oblasti. Jedním ze základních kriterií proto u plynových zařízení je, aby v případě požáru nedošlo k porušení celistvosti zařízení, které má za následek únik plynu. Tohoto požadavku se dá dosáhnout dvěma následujícími způsoby:
a) používané materiály v rozvodu plynu odolávají požáru;
b) systém rozvodu plynu je řešen tak, aby v případě požáru byl uzavřen přívod plynu do prostoru, který je ohrožen požárem.

V současné době vrcholí práce na změně ČSN 73 0802 - Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty: ZMĚNA 1, která přináší i nové požadavky na rozvody plynu, a to v ustanovení čl. 11.1.2, které si dovolím citovat v plném znění:

11.1.2 Rozvodná potrubí a jejich příslušenství, sloužící k rozvodu hořlavých látek (např. plynů a kapalin) pro technická a technologická zařízení nevýrobních stavebních objektů, musí být provedeny podle dále uvedených ustanovení. Kromě případů podle bodu a) jsou rozvodná potrubí stavebních výrobků třídy reakce na oheň A1. Při prostupu požárně dělicí konstrukci musí být dodrženo ustanovení 6.2 ČSN 730810 a dále:
a) rozvodná potrubí světlého průřezu do 750 mm² v budovách skupiny OB1 nebo OB2 podle ČSN 730833 a požární výšky h <</u> 22.5 m mohou být pro hořlavé kapaliny z výrobků třídy reakce na oheň A2 nebo B; v případě hořlavých plynů musí rozvodné potrubí splňovat požadavky podle ČSN EN 1775; v obou případech musí být při požáru spolehlivě zabráněno úniku hořlavých látek mimo rozvodné potrubí (např. požární pojistkou, požárním krytem apod.);
b) rozvodná potrubí o světlém průřezu do 15 000 mm² bez dalších opatření;
c) rozvodná potrubí o světlém průřezu nad 15 000 mm² do 35 000 mm² musí mít v místě prostupu uzávěr (např. ventil, šoupě), který se samočinně uzavře, jakmile teplota prostředí ve vzdálenost izdroj pohybu látky dopravované potrubím (čerpadla apod.).
Rozvodná potrubí světlého průřezu nad 35 000 mm²nesmějí prostupovat požárně dělicími konstrukcemi a musí být umístěna v samostatných instalačních šachtách nebo kanálech, majících ohraničující konstrukce EI či REI 90 DP1 a požární uzávěry otvorů EI 45 DP1. Kromě toho musí být potrubí před vstupem do objektu nebo do instalační šachty (popř. v dalších místech) vybavena uzávěrem samočinně se uzavírajícím (umožňujícím i ruční ovládání), když teplota vně nebo uvnitř instalační šachty dosáhne 80 °C. Samočinný uzávěr musí být doplněn vypínačem zdroje pohybu látky dopravované potrubím.

POZNÁMKA: Protipožární armatury rozvodu plynů podle bodu a) se instalují na vstupu plynovodu do chráněného prostoru. Závitový spoj protipožární armatury uzavírající přítok plynu do chráněného prostoru se instaluje tak, aby byl ochráněn před působením účinky požáru – zejména plamene (např. pod omítkou, za požárním krytem, s ochranou požárního tmelu). Těleso protipožární armatury nebo samotné čidlo teploty musí být nezakryté, aby byla zajištěna reakce na zvýšenou teplotu vznikajícího požáru.

Kriteria, která musí splňovat rozvod plynu v případě požáru, stanoví i ČSN EN 1775:2008.

Plynovody se projektují tak, aby bylo minimalizováno riziko výbuchu plynu nebo podstatného rozšíření požáru. Tyto konstrukční cíle je možné splnit jedním nebo více z níže uvedených opatření:

• uzavřením domovního plynovodu pomocí snadno přístupného ručně ovládaného uzávěru plynu;
• uzavřením domovního plynovodu pomocí automaticky ovládaného uzávěru plynu;
• použitím materiálů, součástí a spojů, které odolávají vysokým teplotám;
• ochranou celého plynovodu nebo jeho částí krytem s dostatečnou požární odolností;
• obkladem plynovodu ochranným materiálem, který mu umožní odolávat po určitou dobu vysokým teplotám.

V příloze ČSN EN 1775 jsou pak uvedeny 2 metody zkoušení odolnosti součástí plynovodu a jejich spojů proti vysokým teplotám.

Kriteria zkoušky např. podle metody A

Zkouška je považována za úspěšnou, pokud únik z potrubí nebo jeho součásti, měřený za podmínek uvedených v příloze A nepřesáhne během zvyšování teploty a po jeho ukončení, prováděném po dobu 30 minut podle křivky uvedené v ISO 834-1 a za konstantního tlaku 50 mbar, 150 dm³/h nebo hodnotu uvedenou v evropské normě týkající se daného potrubí nebo jeho součásti.

Za materiály odolávající vysoké teplotě u plynových zařízení považujeme ty, které odolávají teplotě +650 °C po určitou dobu. Teplota samovznícení u zemního plynu je kolem +630 °C v závislosti na složení zemního plynu. Základním principem tohoto požadavku je, že plyn unikající z důvodu porušení potrubí se přímo vznítí, pokud je teplota vyšší než +650 °C.

Některé součásti plynového zařízení, jako jsou pryžové připojovací plynové hadice nebo součásti plynových spotřebičů, jejichž komponenty jsou vyrobeny ze slitin zinku a hliníku, nejsou vůči vysokým teplotám obecně odolné, tyto materiály podléhají již teplotám okolo 400 °C.

Používání nehořlavých materiálů pro zhotovování rozvodu plynu v budovách patří mezi opatření pasivní. Znamená to, že v případě požáru zůstává plynovod v provozu. Pokud dojde k porušení jeho těsnosti, unikající plyn může významně přispívat ke zvýšení intenzity požáru, a to do doby, než někdo ručně uzavře příslušný uzávěr. Opatření navrhované použitím protipožárních armatur je naopak aktivní. V případě požáru v daném prostoru dochází k automatickému uzavření protipožární armatury, instalované na prostupu do tohoto prostoru. Plynovod je tedy odstaven z provozu.

Obr. 1 - Schéma funkce požární armatury při provozu (A) a po uzavření (B)

Pojistka prošlá žárem

ODOLNOST (T_max= 925 °C po dobu 60 min)

Obr. 2 - Řez požární armaturou v různých fázích

Protipožární armaturaProtipožární armatura je termicko-bezpečnostní systém. Při teplotě okolo 100 °C s tolerancí -5 °C se uvolní z tělesa armatury element, který uzavře přívod plynu.

Z uvedeného popisu je zřejmé, že systémy rozvodu plynu vybavené těmito protipožárními armaturami, jsou z hlediska bezpečnosti nejméně na téže úrovni jako dosavadní potrubí z kovových materiálů.

Obr. 3 - Schéma uzávěru plynu s integrovanou protipožární pojistkou

POPIS:

Protipožární armatura sestává z ocelového tělesa opatřeného připojovacími prvky a vnitřního ventilu, který je umístěn na tlačné pružině v termickém pouzdře a zajištěn tavnou pojistkou. Automatického uzavření armatury je dosaženo při zvýšené teplotě okolí nebo média na 100 °C, kdy dojde k roztavení termické pojistky-pájky a uvolněná pružina natlačí ventil do ventilového sedla tělesa armatury a těsně uzavře průchod média. Tepelná odolnost protipožární armatury je 925 °C a její vnitřní těsnost musí být zajištěna po dobu 1 hodiny po vzniku požáru.

POUŽITÍ:

Protipožární armatury jsou určeny pro montáž do plynovodů v budovách (s pracovním přetlakem do 5,0 bar) podle ČSN EN 1775) a do průmyslových plynovodů (podle ČSN 38 6420) za účelem automatického uzavření potrubí při vzniku požáru a zabránění vzniku výbušné směsi únikem plynu z žárem poškozeného plynovodu či plynového spotřebiče. Při montáži nutno dodržet pokyny výrobce, včetně směru proudění plynu.

Tabulka 1 - Technické údaje

Obr. 4 – Schéma protipožární armatury
Legenda: 1-Těleso, 2-Hlava ventilu (ocel, poměděno), 3-Těleso náboje
(mosaz), 4-Uzavírací pružina (chromová ocel), 5-Tavná pájka (pájka 95)

Obr. 5 – Příklad kulového uzávěru plynu v přírubovém provedení s čidlem teploty

Instalace protipožárních armatur
Jedním z rizik při zasažení objektu požárem je v důsledku zvýšených teplot porušení těsnosti rozvodu plynu, který pak přispívá ke zvýšení intenzity požáru. Instalace protipožárních armatur výrazně přispívá ke zvýšení bezpečnosti.

Doporučené umístění protipožárních armatur (viz např. obr. 8), je všude tam, kde následný rozvod plynu nebo připojené zařízení nesplňuje požadavky na odolnost proti požáru:

a) před plynoměrem
b) před připojením připojovacích pryžových hadic spotřebičů
c) před místem instalace plynového spotřebiče
d) před rozvodným potrubím, jehož materiál nesplňuje požadavek třídy reakce na oheň A1, A2 nebo B, ale systém rozvodného potrubí odpovídá ČSN EN 1775

Instalace protipožárních armatur u potrubí, které nejsou z výrobků tříd reakce na oheň A1, A2 nebo B podle připravované změny ČSN 73 0802.

Všechny prostory, do kterých plynovod vstupuje nebo prochází, musí být vybaveny protipožární armaturou - viz. obr. 6. Protipožární armatury se musí instalovat na vstup plynovodu do chráněného prostoru, kromě případů, kdy je potrubí proti působení vysokých teplot zajištěno jiným způsobem, např. tepelnou izolací, vedením pod omítkou apod.

Obr. 6 - Schéma umístění protipožárních armatur v rozvodu plynu např. z tzv. vícevrstvých trubek PEX-AL-PEX

Protipožární armatury rozvodu plynů se instalují na vstupu plynovodu do chráněného prostoru. Závitový spoj protipožární armatury uzavírající přítok plynu do chráněného prostoru se instaluje tak, aby byl ochráněn před působením účinky požáru - zejména plamene (např. pod omítkou, za požárním krytem, s ochranou požárního tmelu). Těleso protipožární armatury nebo samotné čidlo teploty musí být nezakryté, aby byla zajištěna včasná reakce na zvýšenou teplotu vznikajícího požáru.

Obr. 7 - Bezpečnostní plynová hadice se zástrčkou a zásuvkou s integrovanou protipožární armaturou instalovanou na přívodní potrubí

Obr. 8 - Schématické znázornění použití protipožárních armatur

Legenda: 1-Plynovodní přípojka, 2-Hlavní uzávěr plynu, 3-Uzávěr plynu před plynoměrem, 4-Uzávěr plynu před spotřebičem, 5-Plynový spotřebič, O - místa instalace protipožárních armatur 2, 3, 4

Zkouška systému rozvodu plynu v podmínkách reálného požáru byla provedena ve zkušebně PAVUS, a. s. - autorizované osoby AO 216.

Výsledky zkoušky, při níž byla simulována různá osazení požárních pojistek a hodnoceny i různé varianty detailů a provedení, prokázaly spolehlivou funkci zařízení.