Specifické posouzení vysoce rizikových podmínek požární bezpečnosti

Situace v oboru požární ochrany ve stavebnictví směřuje k vývoji standardů, které upravují úroveň bezpečnosti lépe než tradiční normy zaměřené na řešení jednotlivých problémů. Tyto změny jsou motivovány potřebou flexibilnějších způsobů navrhování budov a nutností umožnit méně nákladná řešení, zejména v případě rozsáhlých staveb, aniž by se přitom snížila úroveň bezpečnosti. V mnoha státech se stále častěji využívá řešení požární bezpečnosti inženýrskými prostředky. Je žádoucí, aby také Česká republika posílila rozvoj odlišného návrhu požární bezpečnosti, a dokázala tak využít určité nezávislosti, kterou tyto metody mohou poskytovat.

Obecná koncepce při navrhování požární bezpečnosti staveb
Oblast navrhování staveb je velmi široká a zahrnuje rozličné přístupy k návrhu, které zohledňují jak požadavky investora, tak požadavky stávajících předpisů pro projektovou činnost. V současné době lze využít následujících základních návrhových postupů:

• normový postup - představuje soubor předepsaných obecných postupů, v nichž se požadavky na požární bezpečnost staveb stanovují na základě tabulkových či zjednodušených výpočtových metod;
• schválené výpočtové metody - systematicky využívají soubor návrhových výpočetních postupů (například Eurokódy);
• postup založený na principech požárního inženýrství - účelný návrh požární bezpečnosti, který je vytvořen na základě dokumentace vypracované podle výsledků kvalitativní a kvantitativní analýzy (soubor mezinárodních předpisů ISO).

Poslední uvedený postup, založený na principech požárního inženýrství, koordinuje na mezinárodní úrovni subkomise SC4 Fire safety engineering technické komise ISO/TC 92 Fire safety, která klade důraz na vývoj dokumentů s principy požárního inženýrství. V České republice vytváří podmínky a navrhuje jednotlivé kroky k umožnění aplikace požárního inženýrství Subkomise č. 4 Požární inženýrství v rámci Technické normalizační komise č. 27 Požární bezpečnost staveb (TNK 27), a to především podporou publikací a metodik. Jedním z cílů této subkomise bylo sestavení zásad návrhu postupu při odlišném způsobu plnění technických podmínek požární ochrany do českých technických norem, tj. vznik informativní přílohy 1 ČSN 73 0802 [1]. Před samotným představením použití metod odlišného postupu je důležité ujasnit právní oporu vzniku informativní přílohy 1 v rámci základních právních norem a její způsob implementace do souboru norem požární bezpečnosti staveb.

Právní podpora využití odlišného postupu
Mezi základní právní normy, které souvisejí s řešenou problematikou, lze zařadit zejména zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů (dále také jen zákon o požární ochraně) [2], vyhlášku č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci) [3] a vyhlášku č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb [4].
Správními úřady na úseku požární ochrany jsou Ministerstvo vnitra ČR a Hasičský záchranný sbor kraje (HZS kraje), které vykonávají státní požární dozor a jsou dotčeným orgánem státní správy na úseku požární ochrany. Zákon o požární ochraně zmocnil v § 24 odst. 3 Ministerstvo vnitra ČR k vydání prováděcího právního předpisu, kterým budou upraveny technické podmínky požární ochrany pro navrhování, výstavbu nebo užívání staveb. Výsledným předpisem je vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, která nabyla účinnosti 1. července 2008. Ve smyslu citovaného ustanovení zákona o požární ochraně lze pro podrobnější vymezení technických podmínek požární ochrany využít hodnot a postupů stanovených českou technickou normou nebo jiným technickým dokumentem upravujícím podmínky požární ochrany staveb. Zákon o požární ochraně umožňuje § 99 autorizovaným technikům a inženýrům při realizaci technických podmínek staveb použít postup odlišný od postupu, který stanoví česká technická norma nebo jiný technický dokument upravující podmínky požární ochrany. Současně je však konstatováno, že při použití postupu odlišného od postupu podle české technické normy musí autorizovaná osoba dosáhnout alespoň stejného výsledku, kterého by dosáhla při postupu podle prováděcího právního předpisu vydaného podle § 24 odst. 3 zákona o požární ochraně (vyhláška č. 23/2008 Sb.).
Z výše uvedeného je možné dovozovat, že při navrhování staveb nebo jejich změn lze postupovat podle české technické normy nebo jiného technického dokumentu upravujícího podmínky požární ochrany staveb, nebo lze využít odlišného postupu řešení. Výsledky však musí ve všech případech konvergovat k cíli, kdy stavba splní základní technické podmínky z hlediska požární ochrany vyplývající ze směrnice Rady 89/106/EHS o sbližování právních a správních předpisů členských států týkající se stavebních výrobků ve znění směrnice Rady 93/68/EHS, Interpretačního dokumentu č. 2 ke směrnici Rady 89/106/EHS a vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb.

Implementace odlišného postupu do kodexu norem požární bezpečnosti staveb
V projektové praxi, a to jak z pohledu projektantů nebo orgánu vykonávajícího státní požární dozor, se setkáváme se stavbami, které z určitých důvodů není možné, někdy ani smysluplné, posuzovat podle českého technického standardu, který reprezentuje česká technická norma. Zpravidla se jedná o atypické případy staveb velkého rozsahu, které představují z hlediska svého stavebního provedení, technologických zařízení nebo technologie provozu zvýšenou míru požárního rizika¹⁾. Již v minulosti docházelo v některých případech ke zpracování expertizních řešení, která zpravidla řešila dílčí problematické částí staveb. Rovněž s postupným rozvojem vědní disciplíny označované jako požární inženýrství dochází k aplikacím nestandardních postupů při posuzování staveb z hlediska požární bezpečnosti stále častěji (například využitím požárních modelů). Z tohoto pohledu se tedy nejedná o zcela novou záležitost, a jak vyplývá z předchozí kapitoly příspěvku, současný právní řád využití odchylného způsobu řešení připouští.
První reálnější snahy o prezentaci zásad požárního inženýrství odborné veřejnosti se objevily v průběhu zpracování vyhlášky č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb, kde se popisované problematiky týkala část textu a jedna z příloh. Při dokončovacích pracích však byly tyto části vyhlášky vypuštěny. Změna ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty (dále také jen normy) byla další z možností, kde mohly být zásady požárního inženýrství více rozpracovány. V této souvislosti došlo k zásadnímu přepracování čl. 5.1.3 normy, který:

• doporučuje u nestandardních požárně rizikových staveb použití odchylného řešení oproti normě;
• odkazuje na použití přesnějších výpočtových metod analyzujících podrobněji podmínky ve stavbě po vzniku požáru;
• doporučuje v těchto případech postupovat podle přílohy 1 normy.

Odchylným řešením oproti normě může dojít ke zvýšení, ale také ke snížení požadavků z hlediska požární bezpečnosti staveb. Vždy však musí být zachována přijatelná míra rizika. Současně se předpokládá, že hodnocením nedojde k zásadnímu snížení požárních zatížení oproti příloze A normy, ke snížení počtu evakuovaných osob oproti ČSN 730818 [5], k překročení mezních rozměrů požárních úseků, výškových limitů určených pro jednotlivé konstrukční systémy apod. V příloze I normy, která má informativní charakter, je podrobněji rozveden doporučený postup při posouzení podmínek požární bezpečnosti. Cílem přílohy je především vytvoření vodítka, případně určitých mezí, při zpracování těchto nestandardních posouzení.

1) Terminologie nemusí korespondovat s § 4 a navazujícími ustanoveními zákona č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů

Použití metod odlišného postupu
Rozsah použití metod odlišného postupu od postupu, který stanoví česká technická norma nebo jiný technický dokument upravující podmínky požární ochrany, je rámcově vymezen čl. 5.1.3. ČSN 73 0802, kdy se doporučuje jejich aplikace u staveb vyšších než 60,0 m, u objektů, kde je soustředěn velký počet osob, nebo u staveb, které charakterem provozu či prováděnou stavební změnou vyžadují aplikaci podrobnějšího hodnocení. Je zřejmé, že uvedeným článkem je rozsah použití odlišného postupu vymezen pouze orientačně a v praxi bude jeho aplikace záviset na úvaze projektanta nebo orgánu vykonávajícího státní požární dozor a jejich vzájemné dohodě.Při odlišném postupu se může užít přesnějších výpočtových metod, analyzujících podrobněji podmínky posuzované stavby po vzniku požáru, zejména intenzitu požáru, jeho šíření a šíření zplodin hoření, podmínky evakuace a zásahu s ohledem na užívání a provoz. Při zpracování odlišného postupu se doporučuje postupovat podle přílohy 1 normy, přičemž jde zejména o tyto oblasti požárně bezpečnostního řešení objektu nebo jeho části:

• podle konkrétních podmínek posuzovaných částí stavby stanovit mimořádná riziková ložiska požáru a charakteristické parametry požáru v těchto částech;
• podle rizikových ložisek požáru určit členění stavby do požárních úseků, stupně požární bezpečnosti a požadavky na stavební konstrukce včetně druhu konstrukcí, popřípadě požárně nebezpečné prostory a odstupy;
• podle charakteristických parametrů požáru a podle výskytu osob v jednotlivých částech stavby stanovit podmínky evakuace osob a to i s ohledem na schopnost jejich pohybu;
• podle specifických podmínek možného rozvoje požáru, ochrany osob a podmínek zásahu požárních jednotek stanovit instalaci požárně bezpečnostních zařízení, včetně určení základních parametrů těchto zařízení.

Pro potřeby odlišného hodnocení jsou dále využitelné zejména tyto předpisy:
- ISO/TR 13387-1:1999 - Fire safety engineering Part 1: Application of fire performance concepts to design objectives;
- ISO/TR 13387-2:1999 - Fire safety engineering Part 2: Design fire scenarios and design fires;
- ISO/TR 13387-3:1999 - Fire safety engineering Part 3: Assessment and verification of mathematical fire models;
- ISO/TR 13387-4:1999 - Fire safety engineering Part 4: Initiation and development of fire and generation of fire effluents;
- ISO/TR 13387-5:1999 - Fire safety engineering Part 5: Movement of fire effluents;
- ISO/TR 13387-6:1999 - Fire safety engineering Part 6: Structural response and fire spread beyond the enclosure of origin;
- ISO/TR 13387-7:1999 - Fire safety engineering Part 7: Detection, activation and suppression;
- ISO/TR 13387-8:1999 - Fire safety engineering Part 8: Life safety - Occupant behaviour, location and condition.

Mezi národní literární prameny lze zařadit tyto odborné podklady:
- Kučera, P., Kaiser, R.: Úvod do požárního inženýrství. Edice SPBI SPEKTRUM, sv. 52. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2007, 170 s., ISBN 978-80-7385-024-1
- Kučera, P., Kaiser, R., Pavlík, T., Pokorný, J.: Metodický postup při odlišném způsobu splnění technických podmínek požární ochrany. Edice SPBI SPEKTRUM: 56. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2008, 201 s., ISBN 978-80-7385-044-9, s. 56

Zásady použití odlišného postupu podle přílohy 1 normy ČSN 73 0802
Návrh postupů při odlišném způsobu splnění technických podmínek požární ochrany podle přílohy 1 normy ČSN 73 0802 je souborem zásad, které si kladou za cíl posoudit možný průběh požáru a jeho působení na své okolí.

Metody odlišného postupu zahrnují následující kroky:

• kvalitativní analýzu;
• kvantitativní analýzu;
• posouzení výsledků analýzy podle kritérií přijatelnosti;
• zaznamenání a prezentace výsledků.

Při hodnocení jsou v rámci kvalitativní a kvantitativní analýzy posouzena předem stanovená kritéria přijatelnosti. Jsou-li tato kritéria uznána jako přiměřená, následuje záznam a prezentace výsledků. Algoritmus odlišného postupu je znázorněn na obr. 1.
Použití odlišného postupu představuje souhrnný pohled na požární bezpečnost staveb se snahou zachovat se hospodárně při dosažení přijatelné úrovně bezpečnosti. Popisovaný postup může zvýšit nebo snížit rozsah požadavků stanovených na stavby z hlediska požární ochrany stávajícím technickým standardem.

¤ Obr. 1. Postup řešení požární bezpečnosti [7]

Kvalitativní analýza
Při posouzení požární bezpečnosti staveb se projektant potýká s nedostatkem potřebných návrhových parametrů. Pro jejich získání se proto musí provést odborný úsudek, tj. kvalitativní analýzu, která umožní projektantovi zvážit možné způsoby vzniku požárního nebezpečí a stanovit oblast strategií pro udržení rizika na přijatelné úrovni.

Kvalitativní analýza zpravidla obsahuje:
- vymezení cílů požární bezpečnosti a kritérií přijatelnosti;
- stanovení předepsaných návrhových parametrů;
- identifikaci možného požárního nebezpečí a jeho možných následků;
- určení návrhu požární bezpečnosti;
- volbu požárních scénářů;
- výběr vhodné metody analýzy.

Požární scénáře
Požární scénář je popis průběhu konkrétního požáru v čase a prostoru. Obecně je možné požární scénář definovat jako popis časového průběhu požáru ovlivněného faktory, jako je prostředí, chování osob, požárně bezpečnostní zařízení a jiné (obr. 2). V kvalitativní analýze jsou voleny obvykle požární scénáře s nejméně příznivými variantami rozvoje požáru a současně s dostatečně velkými pravděpodobnostmi jejich vzniku. Při rozhodování o důležitosti požárních scénářů má velkou váhu odborný odhad.
V praxi lze stanovit téměř nekonečný počet možných požárních scénářů, avšak analyzovat všechny tyto scénáře je neúčelné a často také z řady důvodů nereálné. V rámci kvalitativní studie je vybrán konečný soubor tzv. návrhových požárních scénářů vhodných pro analýzu, jejichž výsledky představují přijatelnou horní mez požárního rizika. Jinak řečeno, jde o nejnepříznivější požární scénáře s dostatečnou pravděpodobností výskytu, jejichž následky ještě společnost unese. Každý návrhový požární scénář je reprezentován jedinečným výskytem událostí a je výsledkem konkrétního souboru okolností spojených s opatřeními požární bezpečnosti.

Stanovení návrhových požárních scénářů
Při výběru návrhových požárních scénářů vhodných pro analýzu je nutné postupovat systematicky a zvolit si takové, z nichž alespoň jeden posuzuje hledisko konstrukčního rizika a druhý hledisko ohrožení zdraví a života osob. Za nejvhodnější způsob určení návrhového požárního scénáře se považuje postup stanovující klasifikaci rizika, který zohledňuje jak následky, tak pravděpodobnost požárního scénáře. Při klasifikaci rizika lze využít následujícího postupu:
- určení souhrnného souboru možných požárních scénářů;
- posouzení pravděpodobnosti výskytu scénáře na základě dostupných dat nebo odborného posudku;
- zhodnocení následků scénáře s použitím odborného posudku;
- zhodnocení relativního rizika požárních scénářů (tj. součin pravděpodobnosti výskytu požáru a jeho následků);
- rozdělení požárních scénářů podle relativního rizika.

Dílčí kroky postupu pro určení klasifikace rizika požárního scénáře jsou znázorněny na obr. 3. Příklad stromu událostí je pak znázorněn na obr. 4.
Významným podkladem pro stanovení počátečního souboru možných návrhových požárních scénářů jsou statistické údaje o požárech, příčinách jejich vzniku, přímých a následných škodách, počtech evakuovaných a zachraňovaných osob, počtu mrtvých atp. Údaje lze využít pro stanovení jak nejpravděpodobnějších, tak i nejrizikovějších požárů pro konkrétní druh stavby a charakter jeho využití (provozování).

¤ Obr. 2. Faktory požárního scénáře

¤ Obr. 3. Schéma návrhu požárního scénáře

¤ Obr. 4. Strom událostí

Kvantitativní analýza
Kvantitativní analýza slouží k získání číselného vyjádření parametrů potřebných pro návrh požární bezpečnosti. Rozsah požadované kvantifikace, která má poskytnout odpovídající řešení, musí být pečlivě zvážen.

Zásady hodnocení návrhových požárních scénářů
V rámci kvantitativní analýzy dochází k posouzení dynamiky požáru a jeho průvodních jevů (například vznik a rozvoj požáru, šíření kouře a toxických zplodin), jejich následků na vnitřní a vnější prostředí, a to při zohlednění požárně technického provedení stavby. Jedná se o tyto části:
- stanovení dynamiky požáru (vznik a rozvoj požáru, šíření kouře a toxických zplodin);
- posouzení stavebních konstrukcí za požáru;
- návrh požárně bezpečnostních zařízení;
- určení bezpečné evakuace osob;
- vymezení odstupových vzdáleností;
- vytvoření podmínek pro úspěšný zásah požárních jednotek.

Pro vybrané návrhové požární scénáře se stanoví předpokládaná charakteristika požáru (návrhový požár), idealizující skutečný požár, k němuž může v objektu dojít. Zpravidla jsou zaznamenávány časové změny proměnných (rychlost uvolňování tepla, plocha požáru aj.). Průběh návrhového požáru se zpravidla rozděluje na fázi před celkovým vzplanutím a na fázi po celkovém vzplanutí.

Metody kvantitativní analýzy
Mezi metody využívané pro kvantitativní analýzu lze zařadit:
- zjednodušené výpočtové metody;
- deterministická řešení;
- pravděpodobnostní řešení.

Zjednodušená výpočtová metoda
Zjednodušené výpočtové metody používají základní empirické výpočtové postupy, které lze provést ručním výpočtem, prostřednictvím tabulkového procesoru nebo triviálních programů. Řešením jsou analytická vyjádření některých základních procesů požárů. Jedná se o výpočty výšky plamenů, teploty a rychlosti sloupce kouřových plynů, tepelného toku aj.

Deterministická řešení
Deterministická řešení slouží pro kvantifikaci vzniku a rozvoje požáru, šíření plamene, pohybu zplodin hoření, pohybu osob, chování osob při požáru, účinků požáru na stavební konstrukce a jejich vnitřní vybavení a následků požáru na stavbu a její uživatele. Výpočtové postupy jsou založeny na fyzikálních, chemických, termodynamických, hydraulických, elektrických nebo behaviorálních vztazích, které jsou odvozeny z vědeckých teorií a empirických metod nebo z experimentálního výzkumu. Při posouzení deterministickým postupem se mnohdy vychází z empirických vztahů odvozených na základě provedených malorozměrových zkoušek. Pokud se vyskytnou jakékoli pochyby o platnosti modelu, musí projektant zjistit z předložené dokumentace, za jakých podmínek zkouška probíhala a dále musí rozhodnout, zda je potřeba zavést součinitel bezpečnosti.

Pravděpodobnostní postupy
Pravděpodobnostní postupy kvantifikují parametry požáru a jeho účinky na okolí shodně jako deterministická řešení, avšak na základě dat získaných ze studií na místě požáru a parametrů určených subjektivním hodnocením. Pravděpodobnostní analýza používá tyto postupy pro určení návrhu požární bezpečnosti ve formě, kterou je možné porovnat podle pravděpodobnostních kritérií. Při rozsáhlém využívání dat z místa požáru tak mohou pravděpodobnostní postupy lépe odrážet všechny aspekty skutečných požárů oproti deterministickému řešení a lépe se přizpůsobit numerickým nejistotám (získání těchto dat může být nákladné).

Poznámka
Pravděpodobnostní řešení mohou používat kombinaci pravděpodobnostních postupů s deterministickými postupy.

¤ Obr. 5. Model zakouření místnosti

Posouzení výsledků analýzy podle kritérií přijatelnosti
Na základě předpokládaných kritérií přijatelnosti proběhne rozhodovací proces. Nejsou-li kritéria přijatelnosti splněna (například není zajištěna doba nutná pro včasnou evakuaci osob), analýza se zopakuje s modifikovanými vstupními parametry tak, aby tato kritéria přijatelnosti splněna byla.

Zaznamenání a prezentace výsledků
Posledním krokem je zdokumentování odlišného postupu podle přílohy 1 normy ČSN 73 0802 do technické zprávy řešení požární bezpečnosti, zahrnující vstupní údaje návrhu, použité metody výpočtu, související informativní zdroje a předpoklady, které byly při návrhu použity. Podoba této zprávy závisí na charakteru a rozsahu požárního posouzení. Závěrečný materiál může být označován také jako expertizní posudek, odborná expertiza atp. Při zpracování hodnocení s využitím odlišného postupu podle přílohy 1 normy ČSN 73 0802 je nutné vycházet ze současných poznatků vědy a techniky, které se stále mění. Proto bylo v rámci subkomise SC4 TNK 27 dohodnuto, že na webových stránkách GŘ HZS ČR budou postupně zveřejňovány podrobnosti o aplikaci výše prezentovaných zásad odlišného postupu, a to zejména z důvodů upřesnění používaných termínů a vymezení některých z kritérií přijatelnosti využitelných při zpracování kvalitativní analýzy. Později se obsah stránek rozšíří také o praktické příklady.

Význam odlišného postupu podle přílohy 1 normy ČSN 73 0802
Oproti tradičnímu postupu návrhu požární bezpečnosti staveb podle ČSN 73 0802, nabízí odlišný postup popsaný v příloze 1 normy ČSN 73 0802 aplikovat alternativní návrh řešení a řízení budov tak, aby byla komplexně zajištěna bezpečnost jejich uživatelů, minimalizovány ztráty na životech a znečištění životního prostředí a bylo zachováno kulturní dědictví.

Výhody odlišného postupu jsou zejména v:
- komplexním návrhu požární bezpečnosti rozlehlých nebo rizikových staveb (nákupní centra, výškové budovy, letištní terminály apod.);
- hospodárnějším návrhu řešení při zachování přijatelné úrovně bezpečnosti (náklady na požární ochranu však mohou být v některých případech i vyšší než při použití standardních metodik);
- podpoře při preventivních opatřeních a řízení požární bezpečnosti budovy během celé její životnosti, včetně období výstavby či rekonstrukce.

Nevýhody odlišného postupu mohou být:
- časová náročnost provedení návrhu požární bezpečnosti;
- nedostatek vstupních dat;
- nedostatečná odborná úroveň projektanta;
- nutnost zřízení širších zpracovatelských týmů, zastoupených specialisty různých odborných oblastí požárních ochrany a dalších profesí.

Závěr
Úprava čl. 5.1.3 ČSN 73 0802 a nová příloha 1 budou při správném pochopení vítaným pomocníkem jak projektantů, kteří budou zpracovávat odchylná řešení oproti české technické normě, tak orgánu vykonávajícího státní požární dozor.

Použitá literatura
[1] ČSN 73 0802: Požární bezpečnost staveb - Nevýrobní objekty (návrh 3/2009) [2] Zákon č. 133/1985 Sb., o požární ochraně, ve znění pozdějších předpisů [3] Vyhláška č. 246/2001 Sb., o stanovení podmínek požární bezpečnosti a výkonu státního požárního dozoru (vyhláška o požární prevenci) [4] Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb [5] ČSN 730818: Požární bezpečnost staveb - Obsazení objektu osobami. ČNI, 1997 [6] ISO/TR 13387-1 Fire safety engineering - Part 1: Application of fire performance concepts to design objectives, Geneva, ISO, 1999 [7] Kučera, P., Kaiser, R.: Úvod do požárního inženýrství. Edice SPBI SPEKTRUM, sv. 52, Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2007, 170 s., ISBN 978-80-7385-024-1