Rizika při zřizování a provozu plynových zařízení a opatření k jejich účinné eliminaci
Statistické údaje, které ČSTZ ve spolupráci s Ministerstvem vnitra a Hasičským záchranným sborem dlouhodobě zpracovává, ukazují trvalý nepříznivý trend v oblasti požárů a výbuchů v objektech.
Od roku 1995, kdy byly údaje poprvé shromážděny, až do současné doby (v současnosti údaje za rok 2005) se v dlouhodobém horizontu 10 let ukazuje, že případů je trvale vysoký počet, v procentním vyjádření představují 68 až 88 % všech požárů a výbuchů!
Ze statistických údajů Ministerstva vnitra ČR ředitelství hasičského záchranného sboru, vydaných v říjnu 2005, vyplývá dlouhodobý nepříznivý stav v oblasti počtu požárů a výbuchů v případě zemního plynu v objektech.
Na nehodách v objektech se kromě vlastního odběrného zařízení podílí i tzv. plynárenské zařízení, zejména úniky plynů z distribučních nízkotlakých a středotlakých plynovodů a tím toto riziko vzniká i pro objekty nepřipojené na plyn. Na základě zkušeností z šetření nehod, poruch a havárií a údajů ze spolupráce s orgány Policie a Hasičského záchranného sboru můžeme popsat vybraná rizika plynárenských a odběrných plynových zařízení podle druhu zařízení a činností takto:
1. Riziko úniku plynu z uličního plynovodu do objektu
V období od roku 2004 došlo ke dvěma tragédiím v souvislosti s únikem a následným výbuchem zemního plynu, a to v Brně v červnu 2004 a v únoru 2006 v Praze. U obou byl příčinou zkrat podzemních úložných zařízení a následné propálení plynového potrubí.
 Výbuch plynu – Praha – 18. 2. 2006 |
 Výbuch plynu – Brno – 21. 6. 2004 |
| | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 |
| budovy občanské výstavby | 8 | 4 | 12 | 7 | 5 | 6 | 5 | 4 | 4 | 5 | 2 |
| chaty, chalupy | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| bytový fond domovní | 45 | 53 | 45 | 38 | 43 | 33 | 41 | 36 | 29 | 30 | 23 |
| rodinné domky a ost. bydlení | 15 | 28 | 22 | 13 | 21 | 21 | 21 | 18 | 14 | 13 | 12 |
| výrobní budovy vč. energetických | 2 | 6 | 3 | 4 | 3 | 2 | 4 | 2 | 1 | 4 | 1 |
| sklady | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| garáže | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 8 |
| Mezisoučet celkem plynová zařízení v objektech (v %) | 71 (68) | 92 (82) | 82 (79) | 62 (75) | 73 (78) | 62 (77) | 71 (83) | 60 (79) | 50 (88) | 52 (79) | 38 (79) |
| objekty mimo budov | 23 | 14 | 7 | 12 | 12 | 11 | 11 | 10 | 5 | 8 | 0 |
| provizoria | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| výstavba, rekonstrukce | 0 | 2 | 0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| dopravní prostředky a prac. stroje | 0 | 1 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 |
| komunikace | 0 | 0 | 7 | 3 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| přírodní (venkovní) prostředí | 1 | 0 | 1 | 1 | 2 | 2 | 2 | 4 | 2 | 2 | 0 |
| ostatní, nezatříděno | 10 | 3 | 4 | 2 | 5 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 2 |
| celkem | 105 | 112 | 104 | 83 | 93 | 80 | 86 | 76 | 57 | 66 | 48 |
| PLYNÁRENSKÁ ZAŘÍZENÍ – DISTRIBUČNÍ ROZVOD | |
| DRUH ZAŘÍZENÍ A ČINNOSTI | RIZIKA |
| 1. Koordinace sítí – souběh zařízení – křížení zařízení | – propálení potrubí od kabelů – průnik plynu do navazujících zařízení a objektů |
| 2. Krytí rozvodů | – poškození při zemních pracích – nepředpokládaný vzájemný vliv |
| 3. Opravy na zařízení | – nezpracované nebo chybně zpracované technologické postupy – nedodržení technologických postupů a postupů výrobce zařízení – nedodržení postupů pro práce pod přetlakem plynu – nebezpečný režim provizorních opatření |
| 4. Zásahy na ostatních úložných zařízeních | – vytvoření kaveren (např. po úniku vody) pro nekontrolované šíření úniku plynu – vyplavení zásypového materiálu a vytvoření dotykových míst uložených zařízení (plynovod, kabely apod.), poškození izolací nebo povrchu potrubí (např. zejména u plynovodů PE) – poškození izolací kabelů |
| 5. Prostupy do objektu | – netěsné prostupy pro průnik plynu – koroze plynového potrubí v místech průchodu – neutěsnění ostatních prostupů do objektu (otvory po zrušených sítích, ponechání starých prostupů bez utěsnění apod.) |
| ODBĚRNÁ PLYNOVÁ ZAŘÍZENÍ | |
| DRUH ZAŘÍZENÍ A ČINNOSTI | RIZIKA |
| 1. Vedení plynovodů | – Duté a nekontrolovatelné prostory bez zvláštních opatření – Vlhké prostředí, koroze – Možnost mechanického poškození – Vzdálenost od ostatních instalací – Nedostatečné ukotvení rozvodů |
| 2. Tvarovky, armatury a součásti plynovodů | – Latentní skryté vady materiálu – Mechanické namáhání úzkých konstrukčních profilů (připojení armatur apod.) – Neovladatelnost a nefunkčnost armatur a bezpečnostních prvků – Těsnění spojů, vliv utahovacích momentů apod. – Zhoršená funkce bezpečnostního zařízení z titulu stárnutí |
| 3. Hadice a flexibilní připojení | – Omezená životnost některých materiálů – Tepelná odolnost zařízení – Mechanické vlivy na poškození |
| 4. Plnění resp. neplnění povinností osoby zodpovědné za provoz OPZ | – Neprovádění úkonů předepsaných pro provoz OPZ (kontroly a revize zařízení) – Provádění oprav a zásahů na OPZ bez potřebné koordinace – Nefunkční systém odstraňování zjištěných závad – Nesystémové zajišťování prací při rekonstrukcích, rozšiřování a zřizování OPZ – Nedostatečné vedení provozní dokumentace a její aktualizace – Řešení situací pro případy poruch, nehod a havárií |
| 5. Instalace spotřebičů v prostoru | – Nedodržení prostorových podmínek stanovených pro eliminaci krátkodobých mezních stavů – Nesplnění podmínek pro infiltraci vzduchu v prostoru s plynovými spotřebiči – Nesplnění podmínek pro přívod spalovacího vzduchu – Chybné řešení odvodu spalin – Porušení tahové funkce komínů vlivem souvisejících zařízení a činností – Nedostatečný servis spalovacích zařízení – Změny konstrukčních prvků ve vybaveních prostorů s vlivem na provozní režim zařízení – Nedodržení zásad provozu zařízení, stanovených výrobcem |
Vyšetřováním bylo zjištěno, že tato poduliční zařízení jsou uložena prakticky v těsném dotyku s plynovým potrubím, mnohdy i v dotyku s již neprovozovanými zařízeními. Tím je vytvořeno vodivé propojení do míst značně vzdálených od lokality, v níž došlo k propálení plynovodu. Tento stav pak vylučuje účinnou prevenci havárií podzemních plynových rozvodů.
V této souvislosti je třeba připomenout, že v současnosti se distribuční rozvody plynu, a to jak nízkotlaké tak i středotlaké, provádějí prakticky pouze z plastových – PE potrubí. Problematika narušení těchto potrubí elektrickým obloukem vzniklým mezi poduličními zařízeními a plastovým potrubím, podstatně méně odolnějším vůči protavení, nabývá tak ještě více na závažnosti.
Riziko poškození plynového potrubí zvyšuje výrazně každý únik vody z vodovodního potrubí v místě vedení podzemních plynovodních rozvodů. Unikající voda vyplavuje hojně používané pískové zásypy – výsledkem je vznik kaveren a následná změna prostorové konfigurace v zemi uložených sítí (uložené kabely se prověšují a dosedají na povrch plynovodu nebo jiného úložného zařízení). V kavernách se může hromadit plyn a pronikat odtud do dutých prostor pod úrovní terénu, zejména do sklepů objektů. Toto riziko hrozí tak i objektům, které nejsou připojeny k plynovodní síti. Další příčinou může být i intenzivní doprava, která vytvářenou vibrací rovněž způsobuje změny v prostorovém uspořádání sítí technického vybavení. Výsledkem dlouhodobého působení může být opět přímý dotyk podzemních zařízení.
Vzhledem k povrchovým úpravám vozovek a chodníků, které jsou většinou z tvrdolitého asfaltu, je průnik plynu na povrch prakticky nemožný a dochází tak k jeho šíření v zemi podél uložených sítí, kanalizací, ale též i výše zmíněnými kavernami vytvořenými např. po úniku vody. Plyn může pronikat spárami, např. mezi obrubníkem a vozovkou, nebo ve spáře mezi chodníkem a objektem, ale zejména – což dokládá i zkušenost z nedávných tragédií – plyn proniká do sklepů objektů neutěsněnými průchody potrubí, kabelů a jinými otvory pod úrovní terénu. Vlivem průchodu plynu zeminou dochází k adsorpci odorantu (zapáchající příměs přidaná do zemního plynu k jeho snadné identifikaci) a tím při počátečním úniku plynu i ke ztrátě charakteristického zápachu doprovázejícího únik zemního plynu.
Vzhledem k praktické nemožnosti identifikace těchto podzemních rizik je jediným preventivním řešením, které přichází v úvahu, trvalý monitoring potencionálně ohrožených prostor zařízením pro detekci plynu, jehož varovná reakce bude nastavena na jednu desetinu spodní meze výbušnosti příslušného plynu. Akustická a optická signalizace bude zavedena do prostor trvale sledovaných, např. vrátnice, bezpečnostní služba apod. Tato signalizace může být vyvedena též u vchodu do příslušného objektu a doplněna nezbytnými informacemi o nutném okamžitém opatření pro řešení situace (viz obr. č. 6).
2. Riziko spalin z plynových spotřebičů
Je to velmi častý faktor, který významně ovlivňuje statistiku, a proto se pokusím některé zásadní aspekty tohoto rizika blíže objasnit.
| RIZIKA ZPŮSOBUJÍCÍ V ZEMI KONTAKT POTRUBÍ PLYNU S KABELY I. ÚNIK VODY Z PODZEMNÍCH VODOVODŮ Vytvoření kaveren (dutých prostor) z důvodu vyplavování písku apod. II. INTENZIVNÍ DOPRAVA Cyklické otřesy a dynamické namáhání vozovky způsobující změny v prostorovém uspořádání uložení III. CHYBNÉ ULOŽENÍ PODZEMNÍCH ZAŘÍZENÍ PŘI VÝSTAVBĚ Nedodržení vzdáleností při křížení a souběhu vedení při pokládce |
Otrava oxidem uhelnatým
Akutní otrava při náhlém a velkém zvýšení koncentrace CO ve vdechovaném vzduchu, kdy hladina COHb (karboxyhemoglobinu) překročí 70 %, může probíhat bleskově a může způsobit smrt v několika vteřinách. Při menší expozici, do 30 % COHb, se projevuje nejčastěji bolestmi hlavy, pocitem tlaku ve spáncích, bušením krve v hlavě a tlakem na prsou. Takřka pravidlem je při těžší otravě žaludeční nevolnost a zvracení, akční neschopnost (nechuť k útěku ze zamořeného prostředí). Při těžké otravě se prohlubuje bezvědomí, v němž se mohou projevit křeče, později je bezvědomí hluboké a bez pohybu. Dech je nepravidelný a povrchní, tep rychlý, nitkovitý.
V tomto stavu může nastat smrt. Nenastane-li smrt, prognóza může a nemusí být dobrá (mohou přetrvávat neurologické příznaky).
Větší naději na uzdravení bez následků mají ti, kteří byli krátký čas v prostředí s vyšší koncentrací CO, než ti, kteří byli dlouhodobě v prostředí s nižší koncentrací.
| CO (ppm) | CO (obj %) | Příznaky |
| 100 | 0,01 | Žádné příznaky – bez nebezpečí |
| 200 | 0,02 | Mírné bolesti hlavy |
| 400 | 0,04 | Silné bolesti hlavy po 1 až 2 hodinách |
| 800 | 0,08 | Silné bolesti hlavy po 45 minutách; nevolnost, mdloby až bezvědomí po 2 hodinách |
| 1 000 | 0,10 | Nebezpečná koncentrace – bezvědomí po 1 hodině |
| 1 600 | 0,16 | Nevolnost, silné bolesti hlavy a závratě po 20 minutách |
| 3 200 | 0,32 | Nevolnost, silné bolesti hlavy a závratě po 5 až 10 minutách; bezvědomí po 30 minutách |
| 6 400 | 0,64 | Silné bolesti hlavy a závratě po 1 až 2 minutách; bezvědomí po 10 až 15 minutách |
| 12 800 | 1,28 | Okamžité bezvědomí, nebezpečí smrti po 1 až 3 minutách |
Velmi častým místem otrav spalinami je prostor koupelny. Základními vlivy způsobující tyto otravy je nedodržení nejmenšího prostoru pro instalaci a přívod vzduchu pro spalování. Na tom se často podílí dobře těsněná okna, dveře bez přívodu vzduchu, chybný odvod spalin.
V praxi se lze setkat dokonce s případy zazděných kouřovodů nebo nefunkčních kouřovodů po provedeném vyvložkování.
V těchto případech pak dochází k tragédii a ztrátám na životech ve velmi krátkém čase – řádově v minutách, jak je uvedeno výše.
3. Riziko úniku plynu z domovního plynovodu
V praxi se často setkáváme po provedených revizích s návrhy na odstranění zjištěných úniků plynu v závitových spojích formou rekonstrukce domovního plynovodu, spočívající v nahrazení závitových spojů spoji svařovanými.
V současné době však existuje technologie podstatně jednodušší, časově méně náročnější a tedy i cenově nesrovnatelně levnější a navíc nevyžadující stavební úpravy. Postupuje se podle TDG 704 02 – Dodatečné utěsňování domovních plynovodů. Celá realizace probíhá v těchto etapách:
Za zmínku v této souvislosti stojí, že obdobná technologie je k využití i pro utěsňování dalších domovních instalací, tj. rozvodů vody, vytápění a kanalizace.
Veškeré tyto utěsňovací technologie jsou součástí speciálních kurzů pro montážní firmy, které zajišťuje středisko vzdělávání ČSTZ. Na praktických příkladech rozvodů medií se předvádí celý proces utěsňování v jednotlivých krocích.
Na závěr mi dovolte přiblížit novou technologii domovních plynovodů provedenou z tzv. vícevrstvých trubek PE–Al–PE. Při této technologii jsou nově použity bezpečnostní prvky, které každý prostor, v němž bude plynovod veden, ochrání proti výronu plynu a proti požáru v důsledku úniku plynu.
Nová technická pravidla TPG 704 03 „domovní rozvody plynu z vícevrstvých trubek” v připomínkovém řízení
Pro zhotovování domovních plynových rozvodů jsou neustále vyvíjeny nové komponenty, které mají řadu výhod, např. snadnou, časově úspornou instalaci, ekonomický efekt a mnohdy i zvýšení bezpečnosti a provozuschopnosti těchto zařízení.
Po ocelových a měděných materiálech používaných pro tyto rozvody se na trh dostává nový materiál – vícevrstvé trubky zhotovené kombinací kovových a plastových materiálů.
Domovní instalace plynu zhotovené z vícevrstvých trubek, u nichž je základním prvkem kovový materiál s plastovou ochranou na vnější i vnitřní straně, poskytují rozvodu výhody vlastní oběma materiálům (tj. např. pevnost, pružnost, malý odpor proudění média a snadné spojování).
Tato technická pravidla stanovují požadavky pro instalaci domovních plynových rozvodů z vícevrstvých trubek. Požadavky respektují plně ustanovení ČSN EN 1775 „Zásobování plynem – Plynovody v budovách – Nejvyšší provozní tlak ≤ 5 bar – Provozní požadavky”.
Technická pravidla jsou projednávána s dotčenými orgány státní správy a organizacemi zabývajícími se danou problematikou.
Z obsahu:
- Nově definovány specifické prvky pro použití v systému rozvodu z vícevrstvých trubek: bezpečnostní armatury, protipožární armatury, nadprůtokové pojistky.
- V technických požadavcích stanoveny vnější průměry používaných trubek v rozsahu dn 16 až dn 40. Pro tento rozsah používaných průměrů potrubí jsou v přehledných tabulkách stanoveny délky potrubí a tlakové ztráty v závislosti na druhu plynu a na dopravovaném množství plynu, a to jak pro zemní plyn, tak i pro propan-butan.
- V části montáže plynovodu jsou přehledně uspořádány požadavky:
a) základní požadavky na vedení plynovodu
b) požadavky na prostup plynovodu vnější obvodovou zdí, včetně přehledných schémat uložení plynovodu v rýze
c) požadavky na vedení vnitřního domovního plynovodu na povrchu, pod omítkou, v instalačním podloží apod. s tabulkou doporučených vzdáleností uchycení - V části instalace a spojování je přehledně řešen systém vlastního spojování pomocí nerozebíratelných spojů, požadavky na montáž, nářadí apod.
- Technická pravidla obsahují samostatnou část týkající se instalace bezpečnostních armatur k zajištění systému proti výronu plynu a v případě požáru, včetně diagramů pro volbu bezpečnostních prvků.
Na následujících obrázcích je schématicky znázorněno použití bezpečnostních armatur.
Instalace nadprůtokové pojistky
 Obr. 14: Nadprůtoková pojistka v kombinaci s ručním závěrem |
 Obr. 15: Nadprůtoková pojistka instalovaná na rozdělovači, před každou větví plynovodu |
Shrnutí
V tomto článku jsem zmínil některá rizika spojená s použitím topných plynů, především pak zemního plynu, a naznačil přímo či nepřímo některé způsoby jejich eliminace a tedy i prevence před výbuchy a požáry tohoto ušlechtilého zdroje energie. Dále jsem upozornil na dvě technologie, z nichž jedna umožňuje podstatné snížení nákladů na rekonstrukci plynových rozvodů a druhá představuje nový systém pro montáž plynovodů v objektech, který kromě použití materiálů s velkou užitnou hodnotou zvyšuje, a to za více než přijatelnou cenu, podstatnou měrou celkovou bezpečnost plynového zařízení.
Bylo by nad rámec nejen tohoto článku, ale i časopisu, popisovat detailně další případy havárií, možná rizika spojená s užitím plynu v domácnostech, komunální sféře nebo v průmyslu, způsoby odstraňování nebo snižování těchto rizik atp. To všechno jsou témata, která zazní na celostátním školení GAS 2006, které je v pořadí již 8. ročníkem této tradiční, největší odborné akce v oboru plynových zařízení v České republice.
Význam této akce, kterou pořádá České sdružení pro technická zařízení ve spolupráci s Institutem technické inspekce Praha, podtrhuje skutečnost, že záštitu nad ní převzaly Ministerstvo průmyslu a obchodu, Ministerstvo práce a sociálních věcí, Ministerstvo životního prostředí a Hospodářská komora České republiky.
Na školení bude prezentována řada novinek z oblasti právní a technické legislativy a nových technologií v oblasti rozvodu a užití topných plynů. Program školení a organizační pokyny jsou uvedeny v přiložené pozvánce.
Účastníci obdrží sborník přednášek v tištěné i elektronické podobě a soubor informačních materiálů. Pro zájemce budou připraveny doprovodné materiály, které budou navazovat na materiály vydané v předchozích ročnících.
Tato dvoudenní akce zároveň poskytuje jedinečnou příležitost k diskusi s předními odborníky z oblasti projektování, provozu, revizí, dozoru a státní správy a výměně zkušeností s ostatními účastníky.
