Dne 8. 11. 2011 uspořádala Unie soudních znalců, o.s. II. seminář o "Zkušenostech soudních znalců z praxe a ze šetření mimořádných událostí v ČR a SR." Tento seminář, který se konal v historických prostorách auly VOŠ a SPŠE F. Křižíka v Praze, byl určen nejen pro soudní znalce, ale také pro revizní techniky, projektanty a elektrotechniky.

V rámci této akce vystoupili tito přednášející:

• Rozbor mimořádných událostí po úderech blesku v roce 2011, Ing. Jiří Kutáč, znalec, Praha
• Praktické poznatky znalce a revizního technika z provozu fotovoltaických elektráren, Ing. Milan Tomeš, CSc. Ing. Květoslav Mikulenka
  znalec, Rožnov p.R. znalec, Praha
• Rozbor soudních případů z hlediska dodržování bezpečnosti práce, Prof. Ing. Karel Sokanský, CSc., znalec, Ostrava
• Poznatky znalců a revizních techniků z praxe na Slovensku, Ing. Ján Meravý Ing. Martin Herman znalec, Trenčín znalec, Trenčín
• Role znalce při řešení soudního sporu, Prof. Ing. Vladimír Smejkal,CSc. LL.M. člen Legislativní rady vlády, znalec, Praha

Bližší informace o této akci naleznete na internetových stránkách Unie soudních znalců, o.s.

Mimořádná událost v areálu bioplynové stanice v Malšicích
Realizace prvního funkčního hromosvodu v českých zemích je přisuzována Václavu Prokopu Divišovi na konci 18. století. Princip ochranného systému zůstal zachován do současné doby. S rozvojem měření a nových vědeckých poznatků z fyziky bleskového výboje byla snaha zavedené systémy modifikovat.

Vylepšené jímací tyče byly již v 19. století nabízeny různými obchodními organizacemi. Leo Szilard, spolupracovník Marie Curieové, navrhl použití radioaktivních prvků ke zlepšení ochranného účinku tyčových jímačů. Jeho nápad byl po osmnácti letech realizován firmou Helita. Zmínka v české literatuře o koncepci aktivních jímačů v oboru ochrany před bleskem je v knize z roku 1957 pod názvem Bouřky a ochrana před bleskem: Radioaktivní hromosvod užívá na jímačích radioaktivních solí, které způsobují ionisaci ovzduší a do určité míry zvyšují účinnost hromosvodu. Tento druh se užíval především ve Francii, ale v praxi se skoro nevyskytuje.

V současnosti je tato ochrana zakázána a byla nahrazena systémem jímacích tyčí pod názvem ESE (Early Streamer Emission, urychlené vyvolání vstřícného výboje). Výrobci aktivních jímačů, obchodně označovaných ESE, dosud nepřesvědčili mezinárodní elektrotechnickou komisi IEC TC 81 Ochrana před bleskem o výhodách této techniky oproti klasickým jímačům, často také označovaným jako pasivní či franklinovské.

Komise IEC TC 81 intenzivně sleduje rozvoj nových řešení v oboru ochrany před bleskem. Jestliže tato řešení akceptuje mezinárodní vědecký výbor CIGRE, mohou být přijata uvedenou komisí. Diskuse  o zmíněné problematice vyvrcholila v březnu 2010, kdy členské země CENELEC odmítly při hlasování přijmout francouzskou normu NF C 17-102 za evropskou normu EN.

Výzkumy jímačů ESE
Odborníci Institutu pro vědu a technologii na univerzitě v Manchestru ve Velké Británii porovnávali jímače ESE (podle pozn. 1) a jímač Franklinova typu podle francouzské normy NF C 17-102.
V dalším textu jsou uvedeny výsledky 420 pokusů:

• 55krát (13,1%) bez výboje
• 165krát bylzasažen jímač ESE (39,3%)
• 200krát byl zasažen klasický jímač (47,6%).

Pozn. 1:

1. klasický jímač (Franklinův)
2. Dynasphere, GLT Austrálie
3. Pulzar 60, Helita Francie
4. Prevectron S6, Indelec Francie

Závěr protokolu měření v laboratoři Univerzity of Manchester nevypovídá zcela přesvědčivě o přednostech ani jednoho z uvedených systémů proti sobě navzájem. V přírodní laboratoři v Novém Mexiku v USA byly na hoře South Baldy v nadmořské  výšce 3.287m nad zemí instalovány tři typy jímačů o délce 6m (obr. 1):

• jímač ESE
• jímač zakončený špičatou hlavicí
• jímač zakončený kulatou hlavicí

Obr. 1. Měření na jímací soustavě na vrcholu South Baldy, Nové Mexico (USA)

Jímače byly od sebe vzdáleny 5,5m a pod zemí byly umístěny přístroje pro měření bleskového proudu. Za osm let pokusu byly zaznamenány údery blesku jen do jímačů zakončených kulatou hlavicí. Ve specializovaných laboratořích ČVUT v Praze, Fakultě elektrotechnické, byla uskutečněna základní srovnávací měření účinnosti aktivního (ESE) a pasivního hromosvodu za srovnatelných geometrických a elektrických podmínek. V případě, kdy byla jako hlavní elektroda zvoleno síto o rozměrech 1,5×2,5m napájené z impulzního generátoru, nebyla prokázána zvýšená rozdílná účinnost jednoho či druhého typu. Z frekvenčního měření obvodu aktivního jímače vyplývá, že jde o princip rezonančního zdroje, který ke svému vybuzení potřebuje vnější energii, aby mohl kmitat s frekvencí danou velikostí indukčnosti a kapacity tohoto obvodu. Takový obvod je pomocí atmosférického výboje v praxi těžko vybuditelný.

Česká legislativa
Podle stavebního zákona č. 183/2006 Sb., §159 odst. 2 : Projektant odpovídá za správnost, celistvost, úplnost a bezpečnost stavby provedené podle jím zpracované projektové dokumentace a proveditelnost stavby podle této dokumentace, jakož i za technickou a ekonomickou úroveň projektu technologického zařízení, včetně vlivů na životní prostředí. Je povinen dbát právních předpisů a obecných požadavků na výstavbu, vztahujících se ke konkrétnímu stavebnímu záměru. Na základě vyhlášky č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, podle §36 musí být  provedena analýza rizika škod podle normotvorných hodnot, např. pro tyto stavby, ve kterých hrozí zvýšené riziko:

a) ohrožení života nebo zdraví osob, zejména ve stavbě pro bydlení, stavbě s vnitřním shromažďovacím prostorem, stavbě pro obchod, zdravotnictví a školství, stavbě ubytovacích zařízení nebo stavbě pro větší počet zvířat,
b) poruch s rozsáhlými důsledky na veřejných službách, zejména v elektrárně, plynárně, vodárně, budově pro spojová zařízení a nádraží,
c) výbuch zejména ve výrobně a skladu výbušných a hořlavých hmot, kapalin a plynů,
d) škody na kulturním dědictví, popř. jiných hodnotách, zejména v obrazárně, knihovně, archivu, muzeu, budově, která je kulturní památkou,
e) přenesení požáru stavby na sousední stavby, které podle písmen a) až d) musí být před bleskem chráněny,
f) ohrožení stavby, u které je zvýšené nebezpečí zásahu bleskem v důsledku jejího  umístění na návrší nebo vyčnívá-li nad okolí, zejména u továrního komína, věže, rozhledny a vysílací věže.

Podle Sborníku technické harmonizace 2004 vyjadřuje normová hodnota, která je specifikována ve vyhlášce, konkrétní technický požadavek obsažený v příslušné ČSN. V ochraně před bleskem jde o soubor českých technických norem ČSN EN 62305-1 až -4. Francouzská národní norma NF C 17-102 není platná na území České republiky vzhledem k tomu, že nenaplňuje požadavky §36 vyhlášky č. 268/2009 Sb. a je ji možné naplnit jen uplatněním platné ČSN (obr. 2). Norma NF C 17-102 platí pro stavby podléhající francouzské jurisdikci a je navíc v příkrém rozporu jak s ČSN EN 62305-1 až -4, tak i s příslušnou EN 62305-1 až -4 a nemá tudíž žádnou právní oporu.

Obr. 2. Porovnání rozdílných návrhů systému jímací soustavy

Na základě dříve uvedených legislativních požadavků patří bioplynové stanice do kategorie,pro kterou je třeba vypočítat skutečné riziko podle ČSN EN 62305-2 pro danou konkrétní stavbu.

Škoda na bioplynové stanici v Malšicích
Dne 22. června 2011 postupovala podle ČHMI ve večerních hodinách přes Čechy od západu zvlněná studená fronta. Vál západní vítr o rychlosti 5 až 6m·s–1, v nárazech až asi 13 m·s–1. Teplota vzduchu mezi 19:00 a 20:00h  klesla z 27 na 18°C. Podle pozorování okolních radarových odrazů a registrace blesků bylo zaznamenáno v okolí obce Malšice přibližně deset záporných blesků do země s vrcholovou hodnotou do 18kA. Při bouřce spadlo asi 14mm srážek. Pravděpodobně po 20:00h udeřil blesk do horního dílu fermentoru bioplynové stanice v Malšicích (obr. 3).

 
Obr. 3. Poškozená technologická část fermentoru po úderu blesku do ochranného prostoru jímače ESE

Vlivem fyzikálních účinků blesku podle ČSN EN 62305-1 vznikl  požár a následně nastal dílčí výbuch na technologických částech fermentoru (obr. 4 a obr. 5). Čtyři pracovníci montážní firmy měli velké štěstí, protože deset minut před úderem blesku opustili kvůli  dešti pracoviště fermentoru.

Obr. 4. Porovnání horních dílů fermentoru po úderu blesku a před ním

Obr. 5. Odhozené víko přečerpávací nádrže po výbuchu směsi

První jednotka hasičského záchranného sboru dorazila na místo požáru v 20:23h. Požárem bylo zasaženo vnější a vnitřní opláštění zejména na jižní straně fermentoru (obr. 6). Vnější
opláštění tvoří střešní ochranný plášť proti působení povětrnostních vlivů, který je z vrstvené tkaniny ve složení:

• fólie PVC
• polyesterová tkanina
• fólie PVC

K dosažení požadované únosnosti a pevnosti vnější plachty jsou do ní vetkány  polyesterové popruhy, které jsou ukotveny na ocelové hlavici v horní části vynášecího dřevěného sloupu a na vnější straně obvodové jímky fermentoru (obr. 7).

Obr. 6. Pohled do poškozené vnitřní jímky fermentoru, která se celá nachází v ochranném prostoru jímače ESE

Obr. 7. Celkový pohled na umístění jímače ESE, který je vzdálen 13 m od okraje fermentoru

Vnitřní plachta se používá jako membránový  zásobník plynu a je rovněž vyrobena z vrstvené tkaniny ve složení: – fólie PVC, – polyesterová tkanina, – fólie PVC.

Pozn. 2: Objemová hmotnost vnitřní plachty  je 850g·m–2.

Fólie je uchycena v horní části na hlavici vynášecího dřevěného sloupu a na vnitřní straně obvodové jímky fermentoru. Vlivem tepelných účinků požáru uvedeného zakrytí byla také poškozena část zateplení obvodové konstrukce fermentoru (zateplení z minerální vaty a plechové opláštění z trapézových šablon). Rovněž bylo poškozeno a vytrženo horní uzavírací víko plastové přečerpávací nádrže. Horní uzavírací víko se nacházelo ve vzdálenosti asi 6m jihovýchodně od nádrže. Plastová přečerpávací nádrž je otevřeným potrubím vzájemně propojena s nádrží fermentoru, a tvoří tak spojené nádoby. Plastové víko bylo vytrženo vlivem explozivního vyhoření (výbuchu) nahromaděného bioplynu v prostoru nad hladinou digestátu (biomasy) a jímací plachtou fermentoru.

V době požáru byla ve skladovací nádrži fermentoru naskladněna biomasa do výšky asi 3.000 mm. Bioplyn vzniká mikrobiologickým rozkladem organických složek biomasy (bioplyn je tvořen asi 60% metanu, 35% oxidu uhličitého, 4% vodní páry, 1% dalších stopových plynů).

Pozn. 3:
Požárně technické charakteristiky látek (PTCH), které se podílely na hoření:

• metan: směsi plynu se vzduchem jsou výbušné, plyn je lehčí než vzduch, nerozpustný ve vodě, nad hladinou zplyní a tvoří výbušné směsi, výhřevnost 10kW·h·m–3, hustota 0,72kg·m–3, poměr hustoty ke vzduchu 0,55, zápalná teplota 595°C, hranice zápalnosti (plyn ve vzduchu) 4,4 až 16,5%, teoretická potřeba vzduchu 9,5m3 pro 1 m3 metanu
• bioplyn: výhřevnost 6kW·h·m–3, hustota 1,21kg·m–3, poměr hustoty ke vzduchu 0,9, – zápalná teplota 700°C, hranice zápalnosti (plyn ve vzduchu) 6 až 22%, teoretická potřeba vzduchu 5,7m3 pro 1m3 bioplynu
• PVC – polyvinylchlorid: teploty vzplanutí v rozmezí 300 až 410°C, teploty vznícení v rozmezí 420 až 435°C
• PES – polyesterová síťovina: teploty vzplanutí v rozmezí 445 až 455°C, teploty vznícení v rozmezí 470 až 475°C
• textilie impregnovaná PVAC: teploty vzplanutí 375°C.

Projektová dokumentace a zpráva o revizi
Projektová dokumentace byla zpracována autorizovaným inženýrem ČKAIT podle francouzské normy NF C 17-102 a souboru českých technických norem ČSN EN 62305-1 až -4.

Paradoxem na této záležitosti je, že uvedené normy jsou v přímém rozporu v těchto bodech:

a) konstrukce ochranného prostoru jímače: – NF C 17-102 – podle čl. 2.2 metoda ochranného poloměru Rp, který je dán rychlostí vstřícného výboje v=100cm/μs; tento předpoklad nerespektuje přirozené chování bleskového výboje (obr. 8),– ČSN EN 62305-3 – podle čl. 5.2 metoda:

• valící se koule
• ochranného úhlu
• mřížové soustavy

Všechny tyto metody respektují přirozené chování bleskového výboje, a tedy berou v potaz rychlost vstřícného výboje v=1 až 2cm/μs.

b) návrh počtu svodů: – NF C 17-102 podle čl. 2.2 je počet svodů jeden nebo dva určen podle výšky stavby a porovnáním průmětu do vodorovné a svislé roviny, – ČSN EN 62305-3 podle čl. 5.3 a tab. 4 je počet svodů vypočítán podle obvodu stavby.

Přitom projektová dokumentace byla jednoznačně zpracována jen podle francouzské normy NF C 17-102. Jímací soustava byla tvořena samostatně stojícím stožárem, na jehož konci byl umístěn aktivní jímač. Výška stožáru je 16m. Stožár byl spojen s uzemňovací soustavou a celkový zemní odpor činil 1Ω. Následek nesprávně vypracovaného návrhu ochrany před bleskem podle NF C 17- -102 je ten, že blesk udeřil do horního dílu fermentoru, který byl vzdálen jen 26,05m od jímače ESE. Přitom ochranný poloměr (ochranný prostor) daného jímače ESE činí Rp=62m. Den po úderu blesku byl aktivní jímač (ESE) demontován a odeslán ke kontrolnímu měření.

Výsledek měření: Zařízení je plně funkční.

Proto byl jímač znovu instalován na bioplynové stanici jako ochrana před bleskem.

Obr. 8. Tabulka pro určení ochranného poloměru Rp podle NF C  17-102

Závěr zprávy o revizi
Zařízení ochrany před bleskem (hromosvod) a uzemnění je provedeno podle projektové dokumentace, dokumentace výrobce, ČSN 33 2000-5-54 a v souladu s francouzskou normou NF C 17-102. Z hlediska bezpečnosti je zařízení schopné provozu. Zpráva o revizi, která byla vypracována revizním technikem, není v souladu s technickými požadavky obsaženými v normě ČSN 33 1500 z těchto důvodů:

• francouzská norma NF C 17-102 [3] není platná na území ČR, neexistuje oficiální překlad této normy vydaný ÚNMZ
• revizní technici nejsou přezkušování Technickou inspekcí České republiky, a tudíž ani neznají požadavky NF C 17-102

Shrnutí

• do současnosti nebylo v nezávislých laboratořích (v přírodních podmínkách či podle NF C 17-102 [3]) vědecky prokázáno, že aktivní jímače ESE představují vylepšenou variantu oproti hromosvodům Franklinova typu
• podle zástupců výrobců jímačů ESE je při navrhování ochrany před bleskem rozhodující cena, obtížnost montáže a estetické pojetí
• soubor českých technických norem ČSN EN 62305-1 až -4 Ochrana před bleskem nerozlišuje mezi konvečními (klasickými) nebo nekonvečními jímači ESE (aktivními)
• aktivní jímače ESE lze použít na území České republiky, ale jen v rámci systému ochrany před bleskem podle ČSN EN 62305-1 až -4
• jen technické řešení podle platných českých technických norem (ČSN EN 62305-1 až -4 představuje nejbezpečnější řešení ochrany před bleskem a mělo by být součástí každého smluvního vztahu mezi obchodními partnery; jde o soubor bezpečnostních předpisových norem
• blesk udeřil přímo doprostřed údajného ochranného poloměru Rp jímače ESE, který  chránil fermentor před úderem blesku (obr. 9)
• blesk způsobil škodu na zařízení bioplynové stanice, která byla odhadnuta na 5.000000Kč, deset minut před úderem blesku začalo pršet a pracovníci montážní firmy opustili pracoviště fermentoru.

Obr. 9. Úder blesku do horního dílu fermentoru, doprostřed ochranného prostoru jímače ESE

Dokážou kompetentní orgány státní správy správně vyhodnotit tuto mimořádnou událost, nebo budou čekat na první zranění osoby, či dokonce úmrtí způsobené úderem blesku?

Článek je ukázkou sborníku II. semináře
"Zkušenosti soudních znalců z praxe a šetření mimořádných událostí v ČR a SK"