Gęstość obciążenia ogniowego w pomieszczeniu o powierzchni 80 m2 ze zmagazynowanym węglem drzewnym na wysokości 1 m, o gęstości właściwej 500 kg/m3 i cieple spalania 40 MJ/kg wynosi
A. 20 000 MJ/m2
B. 24 000 MJ/m2
C. 30 000 MJ/m2
D. 48 000 MJ/m2
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2018 (arkusz Z.23-X-18.05).
Gęstość obciążenia ogniowego liczymy jako ilość energii cieplnej możliwej do wydzielenia podczas całkowitego spalenia materiału, odniesioną do powierzchni pomieszczenia. W tym zadaniu najprościej zauważyć, że węgiel drzewny jest ułożony na całej powierzchni 80 m² na wysokość 1 m, więc jego objętość wynosi 80 m³. Przy gęstości właściwej 500 kg/m³ masa składowanego materiału to 80 m³ × 500 kg/m³ = 40 000 kg. Następnie mnożymy masę przez ciepło spalania: 40 000 kg × 40 MJ/kg = 1 600 000 MJ. To jest całkowite obciążenie ogniowe w pomieszczeniu. Teraz dzielimy przez powierzchnię 80 m²: 1 600 000 MJ / 80 m² = 20 000 MJ/m². Można też skrócić rachunek: 1 m × 500 kg/m³ × 40 MJ/kg = 20 000 MJ/m². Moim zdaniem to dobry przykład, bo pokazuje, że powierzchnia czasem się skraca, ale tylko wtedy, gdy materiał leży równomiernie na całej posadzce. W praktyce taka wartość jest bardzo duża i ma znaczenie przy klasyfikacji stref pożarowych PM, doborze klasy odporności pożarowej budynku, ocenie oddzieleń przeciwpożarowych oraz planowaniu działań gaśniczych. W branży przyjmuje się zasadę, żeby zawsze pilnować jednostek: kg, m³, MJ i m² same prowadzą do wyniku, jak się ich nie miesza bez sensu.
W tym zadaniu łatwo dojść do zawyżonego wyniku, jeżeli potraktuje się podane dane jak składniki do mnożenia z dodatkowymi współczynnikami, których w treści w ogóle nie ma. Gęstość obciążenia ogniowego nie jest ani samą masą materiału, ani całkowitą energią pożaru, tylko energią odniesioną do 1 m² powierzchni pomieszczenia. Poprawny tok jest taki: objętość węgla to 80 m² × 1 m = 80 m³, masa to 80 m³ × 500 kg/m³ = 40 000 kg, energia spalania to 40 000 kg × 40 MJ/kg = 1 600 000 MJ, a po podzieleniu przez 80 m² wychodzi 20 000 MJ/m². Wyniki 24 000 MJ/m², 30 000 MJ/m² czy 48 000 MJ/m² zwykle biorą się z podstawienia innej gęstości, doliczenia nieistniejącego zapasu, pomylenia ciepła spalania z jakąś wartością umowną albo z błędnego założenia, że trzeba jeszcze przemnożyć wynik przez współczynnik bezpieczeństwa. W obliczeniach projektowych i kontrolnych nie wolno tego robić bez podstawy normowej lub bez wyraźnej informacji w zadaniu. Z mojego doświadczenia najczęstszy błąd to zapomnienie, że po obliczeniu energii całkowitej trzeba wrócić do jednostki MJ/m². Sama liczba MJ mówi o całym pomieszczeniu, a MJ/m² mówi o intensywności obciążenia ogniowego na powierzchni. To rozróżnienie jest ważne przy ocenie stref pożarowych, magazynów materiałów palnych i przy porównywaniu z progami stosowanymi w przepisach techniczno-budowlanych. Tutaj nie ma żadnego ukrytego haczyka: wysokość warstwy 1 m, gęstość 500 kg/m³ i ciepło spalania 40 MJ/kg prowadzą bezpośrednio do 20 000 MJ/m².