biuro@ppoz-online.pl
Wszystkie artykuły
Czy urządzenia tryskaczowe są odpowiednie dla zwalczania pożarów magazynów energii?
Czy urządzenia tryskaczowe są odpowiednie dla zwalczania pożarów magazynów energii? Poniżej przedstawiam aktualną wiedzę na ten temat – powstałą w wyniku wielu testów przeprowadzonych w pełnej skali. Prognozuje się, że do 2025 roku wartość rynku zastosowań baterii litowo-jonowych w USA przekroczy 90 miliardów dolarów. W latach 2004-2015 głównym zastosowaniem tych baterii była elektronika, jednak od tego czasu pierwsze miejsce zajęły elektryczne samochody i autobusy. Chociaż systemy magazynowania energii (ESS) dopiero pojawiły się na rynku, obecnie rosną w popularności. Mimo to, wciąż stanowią one niewielki udział w wykorzystaniu technologii litowo-jonowej. Jednakże, prognozy wskazują na wykładniczy wzrost liczby instalacji ESS. Według przewidywań, do roku 2025 magazyny energii staną się drugim, po samochodach elektrycznych, największym zastosowaniem baterii litowo-jonowych.
Lokalne władze (AHJ's - Authority Having Jurisdiction) i inne zainteresowane strony napotykają wyzwanie związanym z brakiem informacji dotyczących sposobów tłumienia ognia w takich instalacjach.
Związek między ESS a ochroną przeciwpożarową
Baterie litowo-jonowe i ESS są tematami coraz częściej poruszanymi wśród społeczności zajmujących się ochroną przeciwpożarową, ponieważ mogą stanowić zagrożenie pożarowe. Wzrost popularności tych technologii tylko zwiększa potrzebę wytycznych w zakresie ochrony przeciwpożarowej. Wcześniejsze badania przeprowadzone przez Fundację Badań nad Ochroną Przeciwpożarową (FPRF) skupiały się na pojedynczych ogniach baterii litowo-jonowych i modułach o wielkości przedmiotów gospodarstwa domowego, ale najnowszy projekt skupił się na systemach magazynowania energii (ESS) opartych na bateriach litowo-jonowych. Projekt drugiej fazy FPRF, który był finansowany przez Property Insurance Research Group (PIRG), skupił się na opracowaniu wytycznych dotyczących ochrony przeciwpożarowej dla ESS opartych na bateriach litowo-jonowych w obiektach komercyjnych. Firma FM Global przeprowadziła testy na małą, średnią i dużą skalę w celu opracowania zaleceń dotyczących ochrony przeciwpożarowej. W czerwcu 2019 roku opublikowano dwa raporty: raport z testów autorstwa FM Global "Development of Sprinkler Protection Guidance for Lithium-Ion Based Energy Storage Systems" oraz raport podsumowujący FPRF "Sprinkler Protection Guidance for Lithium-Ion Based Energy Storage Systems".
Celem drugiej fazy badań było przeprowadzenie przeglądu wydajności systemów przeciwpożarowych na systemach magazynowania energii z baterii litowo-jonowych (ESS). W testach wykorzystano moduły baterii z dwiema różnymi chemiami: fosforanem litowo-żelazowym (LFP) oraz kobaltowym tlenkiem niklu i manganu (NMC). Testy obejmowały trzy testy swobodnego spalania na małą, średnią i dużą skalę, a także test zraszania w celu dostarczenia danych dotyczących wydajności systemów tryskaczowych jako części strategii ochrony przeciwpożarowej. Testy w małej skali miały na celu sprawdzenie, czy jest możliwe wywołanie ucieczki termicznej, testy w skali pośredniej miały na celu określenie wpływu pojemności systemu i ekspozycji termicznej, a testy w dużej skali obejmowały 32 moduły baterii i miały na celu określenie ogólnego zagrożenia ESS. Testy zraszania obejmowały 16 modułów baterii, a ich celem było określenie wydajności wodnych systemów przeciwpożarowych.
W najbardziej niekorzystnym przypadku, tryskacze zostały zamontowane w odstępach 3 metrów na 3 metry, z połączeniem tryskaczy znajdującym się 0,3 metra poniżej sufitu. Projekt obejmował 49 zraszaczy, z czego cztery były aktywne i mogły produkować wodę w przypadku aktywacji, a pozostałe 45 służyły do sygnalizacji bez wypuszczania wody. Szczegółowe informacje na temat konfiguracji testu można znaleźć w raporcie FM Global.
W każdym poziomie testu, dla obu rodzajów baterii, pojedynczy moduł zapłonu był wystarczający, aby objąć wszystkie moduły w szafie. Porównując obie baterie, testy wykazały, że moduły LFP stanowią mniejsze zagrożenie pożarowe niż moduły NMC. W teście z bateriami LFP działał pojedynczy tryskacz, który był w stanie kontrolować rozprzestrzenianie się ognia na stojaku początkowym. W przypadku baterii NMC zadziałało wiele tryskaczy, co spowodowało objęcie ogniem obszaru ponad 230 m2, a ogień rozprzestrzenił się od regału początkowego do regału docelowego.
Na podstawie wyników badań można wyciągnąć następujące wnioski:
-ESS z bateriami LFP i sufitem o wysokości 4,6 m jest dobrze chroniony przez docelowe zabezpieczenie tryskaczowe, które powinno pokrywać obszar o powierzchni minimum 230 m2 i czasie trwania co najmniej 90 minut. Wyniki opierają się na pojedynczej operacji tryskaczowej, która zatrzymała pożar w regale wyjściowym, jednakże nie uwzględniono w nich regału docelowego.
-ESS z bateriami NMC i sufitem o wysokości 4,6 m może być chroniony przez docelowe zabezpieczenie tryskaczowe, ale podczas testu zastosowano zbyt wiele tryskaczy sufitowych, co reprezentowało obszar zapotrzebowania większy niż 230 m2 . Dodatkowo, pożar rozprzestrzenił się na sąsiedni ESS, co sugeruje, że ESS zainstalowane obok siebie mogą być zagrożone pożarem.
-W celu zapobieżenia rozprzestrzenianiu się ognia na pobliskie materiały palne lub uszkodzeniu materiałów niepalnych, zaleca się przeprowadzenie testów swobodnego spalania na dużą skalę, takich jak opisane w rozdziale 6.1 raportu FM Global, aby określić odpowiednie odległości między pomieszczeniami. W przypadku wątpliwości dotyczących wpływu zmian konstrukcyjnych ESS na system, należy również przeprowadzić testy swobodnego spalania na dużą skalę.
-W celu zaprojektowania odpowiedniej ochrony tryskaczowej, w tym gęstości/powierzchni wypływu wody i czasu jej dostarczania, zaleca się przeprowadzenie testów na dużą skalę z użyciem tryskaczy, takich jak opisane w rozdziale 6.2 raportu FM Global.
Aby uzupełnić wnioski na temat ochrony systemów magazynowania energii opartych na bateriach litowo-jonowych, przeprowadzono testy pożarowe, co doprowadziło do opracowania ogólnych zaleceń. Poniższe zalecenia wynikają z wyników konkretnych testów:
Dla badanego systemu LFP:
-Bez ochrony przeciwpożarowej, minimalny odstęp od jakiejkolwiek części ESS wynosi 1,2 m od obiektów niepalnych i 1,8 m od obiektów palnych.
-W przypadku ochrony tryskaczowej, minimalny odstęp od jakiejkolwiek części ESS wynosi 0,9 m od obiektów niepalnych i 1,5 m od obiektów palnych. Zasilanie wodą instalacji tryskaczowej powinno być zaprojektowane dla obszaru zapotrzebowania o powierzchni minimum 230 m2 i czasu trwania co najmniej 90 minut.
Dla testowanego systemu NMC:
-Bez ochrony przeciwpożarowej, minimalny odstęp od jakiejkolwiek części ESS wynosi 2,4 m od obiektów niepalnych i 4,0 m od obiektów palnych.
-Przy zastosowaniu ochrony tryskaczowej minimalny odstęp od jakiejkolwiek części ESS wynosi 1,8 m od obiektów niepalnych i 2,7 m od obiektów palnych. Dopływ wody do instalacji tryskaczowej powinien być zaprojektowany dla całkowitej powierzchni pomieszczenia, w którym znajduje się ESS, a dopływ wody powinien być obliczony jako 45 minut razy liczba przylegających regałów.
Następnie przedstawiono sugestię dotyczącą przyszłych badań, mających na celu lepsze zrozumienie ogólnych wymagań dotyczących ochrony ESS, takie jak:
-Określenie kryteriów zagrożenia pożarowego i ochrony przeciwpożarowej dla instalacji ESS w regałach wielokrotnych.
-Badanie efektów różnych barier termicznych zainstalowanych pomiędzy sąsiadującymi szafami ESS.
-Badanie wpływu konstrukcji stojaka i materiałów budowlanych na rozwój pożaru.
-Ocena związku między zagrożeniem pożarowym a różnymi właściwościami baterii/modułów.
-Przeprowadzić testy zmieniające zapotrzebowanie na zraszacze, obszar, czas działania wody i odległości między nimi.
-Przeprowadzenie testów zmieniających przepływ i czas trwania strumienia węża ręcznego
-Ocena potencjalnych zagrożeń dla personelu straży pożarnej korzystającego z ręcznych prądownic wężowych
-Ocenić potencjalne problemy środowiskowe związane z odpływem wody
Reasumując, tryskacze mają duży potencjał do tego, żeby stać się jednak podstawowym zabezpieczeniem dużych magazynów energii. Jednak przed środowiskiem przeciwpożarowym jest jeszcze długo droga do opracowania jednolitych wytycznych w tym zakresie. Jednak jest to jedynie kwestią czasu.
Artykuł opracowany na podstawie pracy Tom Long, który opisywał ww. problematykę na łamach strony SFPE.
NAWIGACJA
Wszelkie prawa zastrzeżone © 2023
Romaszewskiego 6 lok. B3, 01-892 Warszawa, woj. mazowieckie