DOOR FAN TEST – prostorová zkouška těsnosti pro zajištění účinnosti plynového stabilního hasicího zařízení

2023
Ing. Veronika Pražáková, Ing. Leoš Martiš

Door fan test je jednou z nedestruktivních metod prověřujících konstrukce staveb, kterou naše společnost nabízí. Jedná se o zkoušku těsnosti prostoru pro stanovení minimální doby udržení koncentrace hasícího plynu. Door fan test spojuje dva obory, pro které poskytujeme své diagnostické služby. Jsou to vzduchotěsnost a požární bezpečnost staveb.

Obecně o ohni

Snížení teploty se používá při klasických hasičských zásazích vodou, kdy se teplota látky sníží pod její teplotu hoření. Při odstranění látky se přemisťuje látka včetně ohně (hoření pokračuje na jiném místě). Pěnovými a práškovými hasicími přístroji, pískem apod. se snižuje množství kyslíku. Při snížení koncentrace kyslíku pod cca 15 % přestává látka hořet.

Prostory s plynovým stabilním hasicím zařízením

Pěna, prášek, písek nebo obdobný materiál mají ale tu nevýhodu, že působí kontaktně a ve finále mohou hašenou látku zničit, což může být nežádoucí. Určitě v prostorech jako jsou muzea, archivy, serverovny, kotelny apod., při použití uvedených hasicích látek, může dojít k nevyčíslitelným a nenahraditelným škodám. Do takových prostorů se proto umisťují plynová stabilní hasicí zařízení, dále PSHZ (obr. 02), která právě fungují na principu snížení koncentrace kyslíku v prostoru hoření.

Obr. 02 – Ukázky PSHZ

Schéma prostoru s PSHZ je na obr. 03. V prostoru s PSHZ dochází při detekci požáru ve velmi krátké době (přibližně do 1 min) k zaplnění chráněného prostoru speciálním plynem, který způsobí uhašení požáru. Příklady používaných plynů jsou uvedeny v tab. 01. Aby hašení plynem bylo účinné, je nutné jeho působení v daném chráněném prostoru po určitou dobu a v určené minimální koncentraci. Návrh, instalace a údržba stabilních hasicích zařízení jsou uvedeny v ČSN EN 15004-1.

Legenda: 1) Automatický hlásič požáru – stropní (podlažní) 2) Stop tlačítko 3) Přetlaková klapka 4) Siréna 5) Centrála EPS/SHZ 6) Lahev s hasivem 7) Potrubí PSHZ + trysky

Obr. 03 – Schéma místnosti s plynovým stabilním hasicím zařízením

Tab. 01 – Specifikace hasiv používaných v systémech PSHZ

Prakticky se lze setkat se dvěma způsoby aktivace plynu v prostoru. První je v prostorech, kde bude docházet k průběžnému směšování hasiva a vzduchu (např. vlivem silných zdrojů tepla, cirkulační klimatizace apod.), při kterém se nevytvoří žádná přechodová vrstva a v celém prostoru v průběhu udržování koncentrace bude udržovaná koncentrace jednotná. Druhý způsob se uplatňuje v prostorech, kde nebude docházet k průběžnému směšování a mezi vzduchem a hasivem se vytvoří přechodová vrstva. Vypuštěním hasiva hrozí velký nárůst tlaků v chráněném prostoru (řádově až stovky Pa) a destrukce vnitřního vybavení. Pro eliminaci tohoto jevu musí být vždy chráněné prostory opatřeny požárními přetlakovými klapkami. Poloha klapek závisí především na typu hasiva (hasiva lehčí než vzduch se drží v horní části a těžší hasiva v dolní části místnosti) a požadované chráněné výšce. Chráněná výška je výška prostoru, ve které jsou s dostatečnou rezervou umístěny všechny předměty, které nesmí být požárem ohroženy. Požadovaná chráněná výška prostoru tak může být stejná jako výška prostoru (např. když je v muzeu na stropě zavěšen vzácný lustr) nebo může být také menší (např. server o výšce 2 m v místnosti o výšce 4 m). U hasiv těžších než vzduch je jejich přívod do místnosti v úrovni nebo nad požadovanou chráněnou výškou a přetlakové požární klapky co nejníže (obr. 04). U hasiv lehčích než vzduch tomu je naopak (obr. 05).

Obr. 04 – Umístění přívodu hasiva a klapek v chráněném prostoru (hasivo těžší než vzduch)

Obr. 05 – Umístění přívodu hasiva a klapek v chráněném prostoru (hasivo lehčí než vzduch)

Při návrhu nebo diagnostice samozřejmě nesmí být opomenuty dvojité stropy (obr. 06, 07) nebo podlahy (obr. 14 a 15). V chráněné výšce musí být po požadovanou teoretickou dobu od vypuštění hasiva udržena jeho minimální koncentrace (dle typu hasiva). Teoretická doba udržování koncentrace je uvedena v ČSN EN 15004-1 a činí pro všechny prostory bez rozdílu 10 minut. Během ani po této době by nemělo dojít k opětovnému vzplanutí.

Obr. 06 – Dvojitý strop

Obr. 07 – Neomítnuté zdivo nad podhledem

Měření in situ metodou DOOR FAN TEST

Z uvedeného plyne, že teoretická doba udržování koncentrace hasiva je velice závislá na vzduchotěsnosti obalových konstrukcí chráněného prostoru. Prokázání správné realizace tak lze prakticky provést pouze měřením. To ostatně požaduje také ČSN EN 15004-1, kde je uvedeno, že dodavatel systému PSHZ musí prokázat funkčnost instalovaného zařízení. Funkčnost PSHZ lze prokázat reálnou zkouškou, kdy se nasimuluje požár, při kterém se částečně nebo plně vypustí objem hasiva do chráněného prostoru. Cena hasiv je však vysoká a tento způsob prokázání funkčnosti PSHZ se provádí zřídka.

V praxi se častěji používá metoda při které se měří vzduchotěsnost obalových konstrukcí metodou Door fan test. Již podle názvu je zřejmé, že se jedná o metodu podobnou metodě Blower door test. Vzhledem k tomu, že při měření je třeba zohlednit také typ hasiva, jsou některé dílčí činnosti odlišné. Při Door fan testu se navíc hodnotí jiná veličina. Zatímco při Blower door testu se hodnotí intenzita výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa (hodnota n₅₀ v h^-1), hodnotí se při Door fan testu teoretická doba udržování koncentrace hasiva (čas t v minutách).

Připravenost chráněného prostoru

Ze strany realizačních firem provádějících obalové konstrukce a samotný systém PSHZ je důležité nepodcenit přípravu chráněného prostoru. V praxi se často jedná o dva subjekty, kdy jeden připravuje obálku chráněného prostoru a druhý zajišťuje samotnou montáž PSHZ. Firma provádějící obálku chráněného prostoru musí být informována, kde budou umístěny láhve s hasivy, jak budou vedeny rozvody a kde budou případné přetlakové klapky.

Dosažení požadovaného výsledku začíná již při projektování daného prostoru. Bohužel se lze setkat s prostory, kde vzduchotěsnost ve fázi projektování nebyla zohledněna. Vždy je lepší minimalizovat počet prostupů přes obálku, tj. např. soustředit kabely do jednoho místa. Prostupy musí být utěsnitelné, kabelové trasy se musí utěsnit nejen po jejich obvodu, ale také mezi jednotlivými kabely. Kontrola před měřením musí být provedena u všech prostupů. Důraz je nutné klást také na výplně otvorů (okna, dveře) v obálce chráněného prostoru. Těsné musí být provedení nejen připojovací spáry, ale také funkční spáry výplní otvorů. V případě funkční spáry je důležité před měřením provést seřízení kování výplně otvoru, aby křídlo správně dosedalo na rám. Častým zdrojem netěsností jsou bezprahové dveře. Pokud dveře do chráněného prostoru nemohou mít z provozních důvodů práh, je nutné, aby těsnost prahu byla zajištěna jiným způsobem, např. padací lištou.

Samotnou kapitolou je vzduchotechnika. Podle zkušenosti je vhodnější do prostorů s PSHZ umisťovat lokální jednotky VZT, u kterých prochází přes obálku chráněného prostoru pouze dvojice trubek a navíc odpadají netěsnosti v oblasti požární klapky a samotného VZT potrubí. Pokud je použita centrální VZT, je nutné dbát na těsné provedení vzduchotechnického potrubí. Nezřídka se stává, že požární klapka v potrubí, která je při požáru (měření) uzavřena, je umístěna uprostřed místnosti. Přívodní potrubí před touto klapkou je ve spojích netěsné a do chráněného prostoru je tak nasáván vzduch přes část potrubí před požární klapkou.

Zdrojem netěsnosti bývá i samotná přetlaková klapka. Jde o mechanický prvek, proto lze doporučit zaměřit se na výrobce, kteří vyrábí klapky bez výrazných netěsností. Před samotným měřením je zapotřebí všechny klapky seřídit. V měřených prostorách často bývají zavěšené podhledy (obr. 06). Výše uvedená kontrola detailů musí být provedena vždy i nad podhledem. Velký problém bývá neomítnuté zdivo nad podhledem (obr. 07), kdy např. styčnými spárami může docházet k úniku hasiva z chráněného prostoru. Další příklady netěsných konstrukcí jsou na obr. 08 až 13. Obdobná kontrola musí být provedena i v konstrukcích dvojitých podlah (obr. 14 a 15).

Obr. 08 – Netěsnost funkční spáry	Obr. 09 – Netěsnost v prostupu kabelů
Obr. 10 – Netěsnost kolem revizních dvířek	Obr. 11 – Netěsnost v prostupu potrubí
Obr. 12 – Netěsnost kolem revizních dvířek	Obr. 13 – Netěsnost ve spáře poklopu

DOOR FAN TEST

Před měřením je třeba dodat tyto informace:

• geometrii prostoru (ideálně s vnitřním objemem chráněného prostoru)
• požadovanou chráněnou výšku prostoru
• typ hasiva
• rozměr vstupních dveří do chráněného prostoru
• koncentraci hasiva (počáteční a minimální koncentraci hasiva) 

Průběh zkoušky:

• zařízení Door fan test se obvykle osazuje do vstupních dveří chráněného prostoru (obr. 16). Pokud má prostor dvoje nebo více dveří, provede se měření dvakrát se zařízením osazeným postupně do dvou různých dveří.

Obr. 14 – Dvojitá podlaha v serverovně

Obr. 15 – Dvojitá podlaha v serverovně

Obr. 16 – Zařízení pro Door fan test

• Změří se přirozený tlakový rozdíl P_bt [Pa] mezi interiérem a exteriérem. Pokud je hodnota P_bt větší než 3 Pa, nelze měření provést a je třeba provést vhodná opatření pro jeho snížení. 
• Provede se kontrola netěsností v prostoru. Pro hledání netěsností v obálce chráněného prostoru se nejčastěji používají obdobné metody jako při Blower door testu, tj. "holé" ruce, termický anemometr a kouř (obr. 17 a 18).
• Provede se měření při různých tlakových diferencí - jak při podtlaku, tak při přetlaku
• Naměřené hodnoty se použijí pro výpočet ekvivalentní plochy netěsností v měřeném chráněném prostoru. 
• Na cloně zařízení Door fan test v úrovni plachty se následně otevře tolik otvorů, jejichž plocha odpovídá 50 % ekvivalentní ploše netěsností stanovené měřením.
• Provede se opětovné měření. Tímto krokem je zajištěna správnost provozní kalibrace
• Následuje výpočet teoretické doby udržování koncentrace, která se provede podle postupu uvedeném v ČSN EN 15004-1 nebo s využitím vhodného výpočetního programu.

Obr. 15 – Detekce netěsností anemometrem

Obr. 16 – Detekce netěsností kouřem

Závěr

Vzduchotěsnost chráněných prostorů je klíčová pro správnou funkčnost PSHZ. Prostorová zkouška těsnosti Door fan test přináší významnou fi nanční úsporu oproti reálné zkoušce simulující požár. Po provedení testu má investor jistotu, že nemalé náklady investované do plynového hasicího zařízení byly vynaloženy účelně a PSHZ uhasí požár a ochrání tak majetek v měřeném prostoru. Pro správnou a trvalou funkčnost PSHZ je zapotřebí na zařízení  provádět pravidelnou údržbu a servis. Pokud dojde k úpravám obálky chráněného prostoru (např. nové prostupy, výměna výplní otvorů, atd.) je nezbytně nutné provést i nový Door fan test.

PODKLADY

[1] ČSN EN 15004-1 (38 9250) Stabilní hasicí zařízení – Plynová hasicí zařízení – Část 1: Návrh, instalace a údržba
[2] Hůlka C., Zwiener V.: Měření těsnosti budov – Metoda tlakového spádu – Blower door test, časopis DEKTIME 05-06/2006, s. 62-65