Рэзервовая цеплавая батарэя жылых дамоў: вентыляцыя адыходных газаў і пажар¶

Сістэмы назапашвання энергіі ад жылых акумулятараў (BESS), усталяваныя ў прыбудаваных гаражах, падвалах і вонкавых сценах інжынерных сетак, забяспечваюць рэзервовую электраэнергію, але ўяўляюць сур'ёзную электрахімічную небяспеку падчас цеплавога ўцёку. Сучасныя жылыя сістэмы звычайна захоўваюць ад 10 да 30 кілават-гадзін электрычнай энергіі ў сотнях літый-іённых элементаў. Калі ўнутраныя вытворчыя дэфекты, кароткае замыканне дендрытаў, механічнае ўздзеянне або перанапружанне інвертарнага зараднай прылады парушаюць цэласнасць элемента, у акумулятарным блоку пачынаецца некантралюемая хімічная рэакцыя саманагравання.

Цеплавы ўцёкі - гэта экзатэрмічны хімічны каскад, дзе ўнутраная тэмпература ячэйкі ўзрастае ў геаметрычнай прагрэсіі з хуткасцю, якая перавышае некалькі сотняў градусаў у хвіліну. Калі тэмпература перавышае крытычныя хімічныя парогі, міжфазны пласт цвёрдага электраліта (SEI) раскладаецца, вызваляючы лятучыя арганічныя растваральнікі, якія выпараюцца пад моцным ціскам. Ахоўны разрыўны дыск пашкоджанай клеткі разрываецца, выкідваючы ў закрытае памяшканне шчыльны шлейф адыходнага газу пад ціскам, які змяшчае вадарод, угарны газ, метан і таксічны фтарыд вадароду.

Наяўнасць гэтага шлейфа адыходзячага газу стварае неадкладную надзвычайную сітуацыю з падвойнай пагрозай, якая ўключае вострае хімічнае атручванне і катастрафічную дэфлаграцыю воблака пара. Калі гаручая газавая сумесь назапашваецца ўнутры невентыляванага гаража або склепа без неадкладнага ўзгарання, любая выпадковая іскра ад электрычнага выключальніка або рэле можа запаліць воблака, выклікаючы выбух, здольны разнесці вонкавыя сцены. Калі ўзгаранне адбываецца неадкладна, агонь гарыць як інтэнсіўны самаакісляльны факел, які перацякае каскадам ад клеткі да клеткі па ўсёй зграі. Ахова вашай сям'і патрабуе імгненнага распазнання акустычных і сэнсарных папераджальных знакаў, неадкладнай эвакуацыі супраць ветру і хуткай сувязі з муніцыпальнымі пажарнымі камандамі, падрыхтаванымі па ахове здароўя.

Зрабіце гэта зараз¶

1. Неадкладна эвакуіруйце ўсіх жыхароў і хатніх жывёл з дому, адышоўшы не менш чым на 30 метраў (100 футаў) ад будынка па ветру і ў гару.
2. Патэлефануйце ў мясцовы нумар службы экстранай дапамогі (911 у Злучаных Штатах і Канадзе, 112 ва ўсім Еўрапейскім Саюзе, 999 у Вялікабрытаніі) і паведаміце: «Жылая сістэма захоўвання літый-іённых батарэй у цеплавым разгоне з вылучэннем таксічных газаў і рызыкай выбуху», спасылаючыся на нумары экстраных службаў.
3. Падчас эвакуацыі зачыніце за сабой усе ўнутраныя і вонкавыя дзверы, каб прадухіліць міграцыю таксічных газаў у жылыя памяшканні.
4. Адкіньце вонкавы аварыйны выключальнік хуткага адключэння або сонечны выключальнік пастаяннага току, толькі калі ён усталяваны на адкрытым паветры, бяспечна супраць ветру і далей ад батарэйнага памяшкання.
5. Неадкладна папярэдзьце суседзяў па ветры, каб яны эвакуіраваліся або схаваліся на месцы, зачыніўшы вокны і сістэмы вентыляцыі, каб пазбегнуць атрутнага шлейфа фтарыду вадароду.
6. Ні пры якіх абставінах не дапускайце ўваходу ў будынак, пакуль супрацоўнікі муніцыпальнай пажарнай службы не пацвердзяць, што цеплавое ўздзеянне цалкам спынілася і атмасферныя выпрабаванні не пацвердзяць бяспеку паветра.
7. Сустрэць прыбылых аварыйных службаў ля перыметра пад'язной дарогі з назвай вытворцы батарэі, хімічным складам і ёмістасцю захоўвання ў кілават-гадзінах.

Блок-схема аварыйнага рэагавання на цеплавой ўцёкі¶

flowchart TD
    A["Шыпячыя гукі, салодкі хімічны пах або белы пар"] --> B["Вызначце падзею адыходзячага газу ад жылых батарэй"]
    B --> C["Неадкладна эвакуіруйце ўсіх жыхароў супраць ветру"]
    C --> D["Зачыніце за сабой дзверы, каб запаволіць распаўсюджванне газу"]
    D --> E["Патэлефануйце ў службу экстранай дапамогі і паведаміце аб пажары літыевай ESS"]
    E --> F{"Ці бяспечны доступ да вонкавага выключальніка хуткага адключэння?"}
    F -->|"Так, бяспечна супраць ветру"| G["Trip Знешні аварыйны выключальнік"]
    F -->|"Не, побач з акумулятарам або з ветру"| H["Абыходны перамыкач: падтрымлівайце бяспечную адлегласць 30 м"]
    G --> I["Папярэдзьце суседзяў па ветры аб шлейфе таксічнага газу"]
    H --> I
    I --> J["Сустракайце прыбываючых пажарных на перыметры праезнай часткі"]
    J --> K["Дайце хімічны склад акумулятара, кВт.гадз і размяшчэнне ўпакоўкі"]
    K --> L["Пажарныя экіпажы наладжваюць бесперапынную атаку вадзянога астуджэння"]

Электрахімія і цеплавая тэрмадынаміка¶

Разуменне сур'ёзнасці надзвычайных сітуацый з жылымі батарэямі патрабуе вывучэння ўнутранай электрахіміі сучасных сістэм захоўвання энергіі. Назапашвальнікі энергіі ў жылых памяшканнях абапіраюцца на літый-іённую тэхналогію, у асноўным з выкарыстаннем літый-нікелева-аксід-марганца-кабальту (NMC) або літый-жалеза-фасфату (LFP). Кожная ячэйка складаецца з станоўчага катода, адмоўнага графітавага анода, арганічнага вадкага карбанатнага электраліта, які змяшчае раствораныя солі гексафторфасфату літыя (LiPF6), і мікрапорыстай палімернай сепаратарнай мембраны таўшчынёй ад 15 да 25 мікраметраў.

Падчас звычайных цыклаў зарадкі іёны літыя дэінтэркалююцца з крышталічнай рашоткі катода, мігруюць праз вадкі электраліт і ўстаўляюцца паміж пластамі графіту ў анодзе. Пры разрадзе зваротны працэс утварае электрычны ток. Гэтая хімічная раўнавага цалкам залежыць ад фізічнай цэласнасці палімернага сепаратара, які прадухіляе прамы электрычны кантакт паміж станоўчым і адмоўным электродамі.

Цеплавы ўцёкі ініцыюецца з дапамогай трох асноўных механізмаў злоўжывання: электрычнага злоўжывання (перазарадка, празмерная разрадка або вонкавае кароткае замыканне), цеплавога злоўжывання (перагрэў навакольнага асяроддзя або ўздзеянне прылеглага агню) і механічнага злоўжывання (унутраныя вытворчыя дендрыты, фізічны пракол або структурнае сцісканне).

Thermal Stage               Temperature Range                Chemical Reaction
---------------------------------------------------------------------------------
Stage 1: SEI Breakdown      80 C to 120 C (176 F to 248 F)   Solid electrolyte interphase decomposes
Stage 2: Anode Reaction     120 C to 150 C (248 F to 302 F)  Intercalated lithium reacts with solvent
Stage 3: Separator Melting  130 C to 170 C (266 F to 338 F)  Polyethylene/polypropylene membranes melt
Stage 4: Cathode Collapse   150 C to 230 C (302 F to 446 F)  Oxygen liberation and self-oxidation
Stage 5: Violent Venting    > 250 C (> 482 F)                Pressure disc rupture, off-gas deflagration

Стадыя 1 пачынаецца пры тэмпературы ад 80 да 120 градусаў Цэльсія (176 і 248 градусаў па Фарэнгейце), дзе пасівуючы межфазны пласт цвёрдага электраліта (SEI) на графітавым анодзе экзатэрмічна раскладаецца. Гэта раскладанне падвяргае аголены літый графіт уздзеянню арганічных карбанатных растваральнікаў, утвараючы гаручыя газы і павышаючы ўнутраныя тэмпературы ячэек.

На стадыі 2, паміж 120 і 150 градусамі Цэльсія (248 і 302 градусамі па Фарэнгейце), анодная рэакцыя паскараецца, павялічваючы ўнутраны ціск клеткі. Падчас стадыі 3 пры тэмпературы ад 130 да 170 градусаў па Цэльсіі (266 і 338 градусаў па Фарэнгейце) палімерны сепаратар плавіцца і разбураецца, выклікаючы шырокае ўнутранае кароткае замыканне.

Катоды з аксіду пераходнага металу раскладаюцца на стадыі 4 пры тэмпературы ад 150 да 230 градусаў Цэльсія (302 і 446 градусаў па Фарэнгейце), вызваляючы атамарны кісларод у электраліт. У хіміі NMC гэта ўнутранае вылучэнне кіслароду стварае ўнутраны акісляльнік, які падтрымлівае гарэнне без атмасфернага паветра. Тэмпература за лічаныя секунды перасягае 800 градусаў па Цэльсію (1472 градуса па Фарэнгейце), пераводзячы клетку на 5-ю стадыю: моцная вентыляцыя і цеплавое распаўсюджванне на суседнія клеткі.

Хімічны склад адыходзячага газу і склад таксічнага шлейфа¶

Самая вострая небяспека для жыцця ў першыя хвіліны цеплавога ўцёку жылых батарэй - гэта хуткае выкід таксічных, лёгкаўзгаральных адыходных газаў. Перш чым з'явіцца адкрытае полымя, унутраны ціск прымушае вентыляцыйную адтуліну камеры разрывацца, выпускаючы шчыльныя белыя або шэрыя пары аэразоля ў прастору ўстаноўкі.

Гэты шлейф адыходзячага газу ўяўляе сабой складаную хімічную сумесь, якая ўтвараецца пры тэрмічнай дэградацыі арганічных карбанатных растваральнікаў, палімерных звязальных рэчываў і фторзмяшчальных соляў электраліта. Матрыца растваральніка звычайна складаецца з этыленкарбаната (EC), диметилкарбаната (DMC) і этылавага карбанату (EMC). Пры інтэнсіўным піролізе гэтыя малекулы фрагментуюцца на нізкамалекулярныя гаручыя газы:

Gas Component           Volumetric Fraction in Off-Gas   Combustion / Toxicity Characteristics
---------------------------------------------------------------------------------
Hydrogen (H2)           20% to 35% by volume             LFL 4%, UFL 75%, extreme flame speed
Carbon Monoxide (CO)    15% to 30% by volume             LFL 12.5%, UFL 74%, chemical asphyxiant
Methane (CH4)           5% to 15% by volume              LFL 5%, UFL 15%, simple asphyxiant
Ethylene (C2H4)         2% to 8% by volume               LFL 2.7%, UFL 36%, volatile hydrocarbon
Carbon Dioxide (CO2)    15% to 30% by volume             Non-flammable inert diluent
Hydrogen Fluoride (HF)  50 to 500 parts per million      Severe acute toxin, IDLH 30 ppm
Phosphoryl Fluoride     10 to 50 parts per million       Hydrolyzes into HF and phosphoric acid

Вадарод складае да 35 працэнтаў ад агульнага аб'ёму адыходзячага газу. Вадарод валодае выключна шырокім дыяпазонам гаручасці, узгараючыся пры канцэнтрацыі ў паветры ад 4 да 75 працэнтаў. Ён мае надзвычай нізкую мінімальную энергію запальвання - усяго 0,017 міліджоўля, што азначае, што статычны разрад ад адзення або механічных рэле можа выклікаць неадкладнае ўзгаранне.

Адначасова ў выніку тэрмічнага раскладання электралітнай солі гексафтарафасфату літыя (LiPF6) утвараецца фтарыд вадароду (HF). Калі LiPF6 кантактуе з навакольнай вільгаццю, ён гідралізуецца ў пентафтарыд фосфару і бязводны фтарыд вадароду. Фтарыд вадароду з'яўляецца з'едлівым, пранікальным пратаплазматычным атрутай.

Пры канцэнтрацыях вышэй за 30 частак на мільён (парог непасрэднай небяспекі для жыцця і здароўя) фторысты вадарод выклікае моцныя хімічныя апёкі дыхальных шляхоў, ацёк лёгкіх і разбурэнне вачэй. Паглынутыя сістэмныя іёны фтору звязваюцца з кальцыем і магніем у крыві чалавека, выпадаючы ў нерастваральны фтарыд кальцыя. Гэта раптоўнае знясіленне кальцыя ў сыроватцы крыві выклікае сардэчныя арытміі, фібрыляцыю жалудачкаў і смяротную прыпынак сэрца. Удыханне адыходнага газу ад батарэі нават на працягу некалькіх секунд можа прывесці да смяротнага зыходу.

Рызыкі дэфлаграцыі і выбуху паравога воблака¶

Фізічныя паводзіны адыходзячага газу жылых батарэй у закрытым памяшканні ўяўляюць надзвычайную структурную небяспеку выбуху. У многіх жылых памяшканнях акумулятарныя сістэмы захоўвання энергіі ўсталёўваюцца ў прыбудаваных гаражах, падсобных шафах або гатовых падвалах. У гэтых закрытых памяшканнях адсутнічае механічная выцяжная вентыляцыя вялікага аб'ёму.

Калі акумулятар трапляе ў цеплавы ўцёкі без неадкладнага ўзгарання полымя, ён вылучае ад 500 да 1500 літраў (ад 18 да 53 кубічных футаў) гаручага газу на кілават-гадзіну ёмістасці захоўвання. Для стандартнай жылой батарэі магутнасцю 13,5 кілават-гадзін выпрацоўка адыходнага газу складае ад 7 000 да 20 000 літраў (247 - 706 кубічных футаў) канцэнтраванага паліўнага газу за некалькі хвілін.

Гэты аб'ём газу хутка запаўняе памяшканне, змешваючыся з атмасферным кіслародам, утвараючы масіўнае стэхіаметрычнае паліўна-паветранае воблака. Фракцыя вадароду, лягчэйшая за паветра, падымаецца да столі, а больш цяжкія арганічныя карбанатныя пары і чадны газ збіраюцца ўздоўж узроўняў падлогі.

+-------------------------------------------------------------+
|               VAPOR CLOUD EXPLOSION PROGRESSION             |
|                                                             |
|   Phase 1: Cell Venting -> Off-gas fills enclosed room      |
|   Phase 2: Gas-Air Mixing -> Reaches Lower Flammable Limit  |
|   Phase 3: Ignition Source -> Relay, switch, or hot cell    |
|   Phase 4: Deflagration -> Overpressure wave (0.2 - 0.5 bar)|
|   Phase 5: Structural Failure -> Walls blow out, roof lifts |
+-------------------------------------------------------------+

Калі спрацоўвае крыніца ўзгарання, напрыклад, аўтаматычны механізм адчынення дзвярэй гаража, рэле кампрэсара халадзільніка або выключальнік святла, воблака пара запальваецца ў выніку моцнай дэфлаграцыі. Хуткасць полымя гарэння хутка павялічваецца ў абмежаванай геаметрыі, ствараючы значны залішні ціск ад 0,2 да 0,5 бар (ад 2,9 да 7,3 фунтаў на квадратны цаля).

Статычнага залішняга ціску ўсяго 0,1 бара (1,45 фунта на квадратны цаля) дастаткова, каб разбіць шкляныя вокны ў жылых памяшканнях, паламаць гіпсакардонныя перагародкі і знесці дзверы гаража з каляіны. Залішні ціск, які перавышае 0,3 бара (4,35 фунта на квадратны цаля), выклікае катастрафічнае разбурэнне канструкцыі, адрыванне ферм даху ад сценавых пліт і абвальванне неўмацаваных мураваных сцен. Некалькі міжнародных пажаранебяспечных інцыдэнтаў задакументавалі сур'ёзныя траўмы персаналу аварыйна-выратавальных службаў, выкліканыя дэфлаграцыяй ад акумулятарнага газу, якая выбухнула з дзвярэй гаража.

Бяспека хімічнага складу батарэі і параметры цеплавога разгону¶

У жылых сістэмах назапашвання энергіі выкарыстоўваюцца розныя хімічныя рэчывы акумулятараў, якія дэманструюць істотна розныя паводзіны цеплавога ўцёку, аб'ёмы выпрацоўкі газу і рызыкі распаўсюджвання агню. У табліцы ніжэй параўноўваюцца звычайныя хімічныя рэчывы для захоўвання ў жылых памяшканнях.

Літый-нікель-марганец-кобальт (NMC) забяспечвае выключную аб'ёмную шчыльнасць энергіі, што робіць яго шырока выкарыстоўваным у кампактных жылых насценных батарэях. Тым не менш, NMC мае самую нізкую тэмпературу пачатку ўцёкаў (ад 150 да 180 градусаў Цэльсія) і вылучае найбольшы аб'ём таксічных адыходных газаў. Важна тое, што яго катодная структура вызваляе кісларод пры цеплавым калапсе, ствараючы самападтрымліваючае гарэнне.

Фасфат літый-жалеза (LFP) стаў пераважнай хіміяй для жылых памяшканняў для ўстаноўкі, арыентаванай на бяспеку. Моцная кавалентная фосфарна-кіслародная сувязь у крышталічнай структуры алівіну патрабуе значна большай цеплавой энергіі для раскладання (ад 210 да 270 градусаў Цэльсія) і не вылучае кісларод лёгка. У той час як батарэі LFP значна больш стабільныя і супрацьстаяць самазагаранню, уладальнікі дамоў павінны прызнаць, што элементы LFP па-ранейшаму вылучаюць вялікія аб'ёмы таксічнага, лёгкаўзгаральнага вадароду і вокісу вугляроду падчас вонкавага нагрэву або кароткіх збояў.

Матрыца хімічнай таксічнасці і выбуханебяспечнасці адыходзячага газу¶

Прадукты згарання і лятучыя пары адыходзячага газу, якія выдзяляюцца падчас разгону батарэі, уяўляюць вялікую фізіялагічную небяспеку і небяспеку выбуху. У табліцы ніжэй прыведзены асноўныя хімічныя віды, парогі таксічнасці і межы выбуханебяспечнасці.

Фтарыд вадароду (HF) уяўляе сабой самую падступную медыцынскую пагрозу падчас інцыдэнтаў з батарэямі. У адрозненне ад звычайнага дыму, які змяшчае часціцы вугляроду, HF газ нябачны і можа пранікаць праз стандартныя канструкцыі супрацьпажарнага абсталявання. Вільгаць на потнай скуры ўступае ў рэакцыю з HF-газам, утвараючы фтарыднавадародную кіслату, якая бязбольна праходзіць праз слаі скуры, перш чым атакаваць глыбокія нервовыя канчаткі і кальцый у касцях.

У закрытых памяшканнях узровень вокісу вугляроду падчас цеплавога разгону акумулятараў дасягае канцэнтрацый, якія перавышаюць 10 000 частак на мільён. Адзін удых паветра, які змяшчае 10 000 праміле CO, выклікае вострую страту прытомнасці на працягу двух-трох удыхаў, прадухіляючы самаэвакуацыю.

Пакрокавы пратакол рэагавання на надзвычайныя сітуацыі ў жылых памяшканнях¶

Калі ў хатняй акумулятарнай сістэме з'яўляюцца прыкметы цеплавога аварыі, уладальнікі дамоў павінны прыняць хуткія экстранныя меры па прыярытэтах. Наступныя тактычныя этапы аддаюць перавагу неадкладнай бяспецы жыцця і прафесійнай перадачы.

Фаза 1: Ранняе распазнаванне і неадкладная сігналізацыя¶

Выяўленне цеплавога ўцёку на самай ранняй стадыі ратуе жыццё. Звярніце пільную ўвагу на сэнсарныя індыкатары папярэджання: - Акустычныя прыкметы: пранізлівы свіст, хуткае пстрыканне або рэзкае шыпенне, якое нагадвае пнеўматычную ўцечку пад высокім ціскам, паказвае на разрыў дыска клетак. - Сэнсарныя сігналы: салодкі, падобны на ацэтон хімічны пах (выпараюцца арганічныя карбанаты) або рэзкі, рэзкі рыбны пах паказвае на распад электраліта. - Візуальныя прыкметы: густая белая або светла-шэрая пара, якая выходзіць са швоў батарэйнага шафы, хутка пашыраецца да столі.

Ніколі ўважліва не даследуйце батарэйны шафу. Неадкладна падайце ўсім дамачадцам гукавы сігнал аб эвакуацыі. Не марнуйце час на пошук асабістых рэчаў і не спрабуйце сфатаграфаваць абсталяванне.

Фаза 2: Хуткая эвакуацыя і ізаляцыя будынка¶

Эвакуіруйце ўсіх членаў сям'і і хатніх жывёл праз бліжэйшыя вонкавыя дзверы, якія вядуць на вуліцу. Калі акумулятар усталяваны ў прыбудаваным гаражы, ніколі не адчыняйце дзверы паміж домам і гаражом, каб зазірнуць унутр.

Калі вы выходзіце, зачыніце за сабой усе ўнутраныя дзверы. Закрыццё міжпакаёвых дзвярэй стварае фізічныя бар'еры ў адсеках, якія затрымліваюць міграцыю таксічных адыходных газаў і дыму ў жылыя памяшканні, захоўваючы эвакуацыйныя калідоры.

Выйшаўшы на вуліцу, адыдзіце ад дома як мінімум на 30 метраў (100 футаў). Пераканайцеся, што ваша эвакуацыйная зборная кропка размешчана супраць ветру і ў гару ад канструкцыі. Шлейфы адыходзячага газу ўтрымліваюць шчыльныя аэразольныя кроплі, якія апускаюцца на нізкую мясцовасць або дзьмуць прама па ветру.

Этап 3: Апавяшчэнне аварыйных службаў і ізаляцыя камунальных службаў¶

Неадкладна выклікайце экстранную службу з бяспечнай адлегласці на вуліцы. Прадстаўце дакладную тэхнічную справаздачу аб рабоце дыспетчару 911: - Скажыце, што ў вас ёсць сістэма захоўвання літый-іённых акумулятараў для жылых памяшканняў, якая праходзіць цеплавы разгон. - Укажыце хімічны склад акумулятара, калі ён вядомы (NMC або LFP), вытворцу і ёмістасць сістэмы ў кілават-гадзінах. - Пераканайцеся, што акумулятар актыўна гарыць ці выпускае белыя аблокі адыходзячага газу. - Укажыце, ці застаўся хто-небудзь у канструкцыі.

Калі ў вашым доме ёсць вонкавы выключальнік аварыйнага хуткага адключэння або раз'яднальнік пастаяннага току ад сонечнай батарэі, усталяваны на вонкавай сцяне, удалечыні ад батарэйнага памяшкання, пераключыце выключальнік у становішча ВЫКЛ. Гэта ізалюе батарэю ад сонечнай батарэі на даху і асноўнай хатняй электрычнай панэлі. Аднак, калі выключальнік знаходзіцца ў гаражы, склепе або з ветру ў шлейбе пары, не спрабуйце да яго дацягнуцца.

Этап 4: апавяшчэнне з боку ветру і прыём адказчыка¶

Прайдзіцеся да суседніх дамоў, размешчаных непасрэдна з ветру ад вашай уласнасці. Папрасіце суседзяў эвакуіравацца або схавацца на месцы, зачыніўшы ўсе вонкавыя дзверы, вокны і паветразаборнікі сістэмы вентыляцыі і вентыляцыі.

Размясціцеся ля ўваходу на пад'язную дарогу, каб сустрэць прыбыццё пажарнай тэхнікі. Па прыбыцці камандзіра неадкладна даць: - Дакладнае фізічнае месцазнаходжанне батарэі ў межах рэзідэнцыі. - Стан электрычных адключэнняў і сонечных панэляў. - Інфармацыя аб наяўнасці любых іншых сціснутых газаў або хімічных рэчываў у гаражы (напрыклад, балонаў з пропанам або бензінавых каністраў).

Тактыка тушэння пажарнай службы і фізіка прымянення вады¶

Падаўленне пажару ў сістэме акумулявання энергіі жылых батарэй патрабуе спецыяльнай тактыкі пажаратушэння, якая істотна адрозніваецца ад стандартнага структурнага пажаратушэння. Уладальнікі дамоў павінны разумець, што павінны зрабіць прыбыўшыя пажарныя, каб справіцца з небяспекай.

Стандартныя вогнетушыцелі, у тым ліку сухія хімікаты класа ABC, вуглякіслы газ і чыстыя рэчывы, не могуць патушыць пажар літый-іённай батарэі. Нягледзячы на ​​тое, што гэтыя агенты могуць знішчыць вонкавае пластыкавае полымя, яны не могуць спыніць унутранае самастойнае хімічнае раскладанне, якое адбываецца ўнутры герметычна запячатаных элементаў батарэі.

Suppression Approach         Physical Mechanism                   Effectiveness Rating
---------------------------------------------------------------------------------
ABC Dry Chemical Powder      Interrupts external flame chemistry  Ineffective: Fails to cool internal cells
Carbon Dioxide (CO2)         Displaces oxygen around cabinet      Ineffective: Battery contains internal oxidizer
Class D Metal Powder         Designed for combustible metals      Ineffective: Lithium-ion is not lithium metal
Low-Volume Garden Hose       Forms hydrogen, spreads HF runoff    Dangerous: Insufficient thermal cooling
High-Volume Copious Water    Massive heat absorption and cooling  Optimal: Only method to arrest propagation

Адзіным эфектыўным механізмам падаўлення цеплавога ўцёку літыевай батарэі з'яўляецца пастаяннае прымяненне вялікай колькасці вады. Вада валодае выключнай удзельнай цеплаёмістасцю (4184 джоуля на кілаграм-градус Цэльсія) і велізарнай схаванай цеплынёй выпарэння (2,26 мегаджоуля на кілаграм). Пры ўжыванні ў вялікіх аб'ёмах вада паглынае цеплавую энергію хутчэй, чым клеткі, якія раскладаюцца, могуць яе выпрацаваць, астуджаючы суседнія клеткі ніжэй парога цеплавога ўцякання.

Пажарныя аддзелы прытрымліваюцца рэкамендацый Нацыянальнай асацыяцыі супрацьпажарнай аховы (NFPA), ужываючы бесперапынныя патокі вады ад 500 да 1000 літраў у хвіліну (ад 130 да 260 галонаў у хвіліну) непасрэдна на корпус батарэі з дапамогай шырокавугольных туманных фарсунак. Гэтая аперацыя астуджэння часта патрабуе ад 10 000 да 30 000 літраў (2 600 - 7 900 галонаў) вады, якая дастаўляецца на працягу трох-васьмі бесперапынных гадзін.

Прыбыўшыя пажарныя брыгады могуць не заходзіць у гараж неадкладна, калі моцнае назапашванне адыходных газаў стварае непазбежную небяспеку дэфлаграцыі. Пажарныя ўсталююць абарончы знешні перыметр, вентылюючы прасторы на даху або выкарыстоўваючы беспілотныя наземныя маніторы для астуджэння батарэйнага корпуса з бяспечнай адлегласці.

Вопіс інструментаў і сродкаў індывідуальнай бяспекі¶

Кіраванне перыметрам інцыдэнту з батарэяй у жылым памяшканні і аказанне дапамогі службам хуткага рэагавання патрабуе спецыяльных сродкаў кантролю і бяспекі. У табліцы ніжэй апісаны інструменты, якія выкарыстоўваюцца падчас ліквідацыі надзвычайных сітуацый і маніторынгу навакольнага асяроддзя.

Industry codes and installation safety standards¶

Сістэмы акумулятарнай энергіі жылых батарэй падпарадкоўваюцца комплексным стандартам пажарнай і электрычнай бяспекі, распрацаваным у сувязі з апошнімі тэхналагічнымі дасягненнямі і дадзенымі аб няспраўнасцях.

Нацыянальная асацыяцыя супрацьпажарнай аховы публікуе NFPA 855, стандарт для ўстаноўкі стацыянарных сістэм захоўвання энергіі. NFPA 855 устанаўлівае строгія абмежаванні на ўстаноўку ў жылых памяшканнях: - Індывідуальныя жылыя акумулятары не павінны перавышаць максімальную ёмістасць 20 кілават-гадзін. - Агульная сукупная магутнасць сістэмы ў прыбудаваным гаражы або жылым будынку не павінна перавышаць 40 кілават-гадзін (або да 80 кілават-гадзін у асобных структурах з адпаведным падзелам). - Кабінеты для акумулятараў павінны падтрымліваць мінімальную фізічную адлегласць 1,0 метра (3 футы) ад іншых акумулятарных блокаў, дзвярэй і вокнаў, якія можна адкрываць.

Underwriters Laboratories сертыфікуе акумулятарныя сістэмы ў адпаведнасці з UL 9540 (Стандарт для сістэм і абсталявання для захоўвання энергіі) і выпрабоўвае цеплавое распаўсюджванне агню ў адпаведнасці з UL 9540A. Пратаколы выпрабаванняў UL 9540A ацэньваюць паводзіны пры ўзгаранні на ўзроўні клетак, модуляў і блокаў, вымяраючы склад адыходзячага газу, хуткасць гарэння і межы выбуханебяспечнасці.

Міжнародны жылы кодэкс (IRC) уключае стандарты акумулятараў у раздзел R328. IRC прадугледжвае, што сістэмы захоўвання батарэй, устаноўленыя ў гаражах, павінны быць абаронены ад удараў транспартнага сродку бетоннымі стойкамі, а гаражы павінны быць абсталяваны ўзаемазлучанымі сігналізацыямі аб цяпле або дыме, звязанымі з жылымі памяшканнямі. У Нацыянальным электратэхнічным кодэксе (NEC/NFPA 70) артыкул 706 рэгулюе акумулятарныя батарэі, прадпісваючы знешнія аварыйныя выключальнікі.

Каранцін пасля інцыдэнту і энергетычныя небяспекі¶

Фізічная небяспека інцыдэнту з жылой батарэяй не знікае пасля тушэння актыўнага полымя. Пашкоджаныя літый-іённыя акумулятары ўяўляюць сур'ёзную небяспеку пасля пажару, засяроджаную на шматжыльнай энергіі і затрымцы паўторнага запальвання.

Скручаная энергія адносіцца да электрычнага патэнцыялу, які застаецца ў пастцы ўнутры пашкоджаных клетак, якія не цалкам разрадзіліся падчас пажару. Нават пасля таго, як корпус акумулятара абвугліцца, непашкоджаныя элементы модуля могуць захоўваць высокі электрычны зарад. Механічныя пашкоджанні, пранікненне вады і парушаная ўнутраная ізаляцыя могуць выклікаць затрымку ўнутранага кароткага замыкання праз некалькі гадзін ці нават дзён пасля першапачатковага падаўлення.

Літыевыя акумулятарныя батарэі могуць самаадвольна загарэцца праз 12-72 гадзіны пасля першапачатковага тушэння, што патрабуе захавання строгіх пратаколаў бяспекі пасля пажару: - Пажарныя службы ўсталёўваюць 15-метровы (50-футавы) каранцінны перыметр, які кантралюецца не менш за 24 гадзіны; - Тэхнікі скануюць карпусы цеплавымі камерамі, каб выявіць працяглыя экзатэрмічныя рэакцыі; - Ліцэнзаваныя падрадчыкі па абароне небяспекі транспартуюць пашкоджаныя модулі, пагружаныя ў вермікуліт або напоўненыя вадой сталёвыя кантэйнеры; і - Сертыфікаваныя брыгады па рэабілітацыі абеззаражваюць таксічныя цяжкія металы і фтарыд сажы перад пачаткам рэканструкцыі.

Часта задаюць пытанні¶

Ці магу я апырскаць садовы шланг хатняй рэзервовай батарэяй, калі яна пачне дыміцца?¶

Вы ніколі не павінны распыляць стандартны садовы шланг на рэзервовую сістэму жылых батарэй, якая дыміцца ​​або вылучае газы. Садовыя шлангі забяспечваюць невялікія патокі вады, якія не могуць паглынаць велізарную цеплавую энергію, якая выпрацоўваецца ўнутры герметычных элементаў батарэі. Ужыванне абмежаванай колькасці вады для гарачых літый-іённых акумулятараў выклікае хімічны расшчапленне вады на лёгкаўзгаральны вадарод падчас прамывання агрэсіўных рэшткаў плавікавай кіслаты на вашай тэрыторыі. Адзіным бяспечным метадам падачы вады з'яўляюцца шлангі для пажарных службаў вялікага аб'ёму, якія забяспечваюць сотні галонаў у хвіліну.

Чым пахне адыходны газ літыевай батарэі перад узгараннем?¶

Адыходзячы газ літыевай батарэі звычайна стварае выразны салодкі, фруктовы або падобны на ацэтон хімічны пах, выкліканы хуткім выпарэннем лятучых арганічных карбанатных растваральнікаў, такіх як дыметилкарбанат і этилметилкарбанат. Гэты салодкі пах часта суправаджаецца з'едлівым, рэзкім хімічным рэзкім адчуваннем, якое паражае насавыя хады і горла, выкліканае парай соляў электраліта. Калі вы выявіце ў сваім гаражы ці склепе невытлумачальны салодкі хімічны пах, падобны на растваральнік, які суправаджаецца шыпячымі гукамі, неадкладна эвакуіруйце.

Ці з'яўляецца літый-жалеза-фасфатная (LFP) батарэя цалкам пожаробезопасной у параўнанні з NMC?¶

Літый-жалеза-фасфатныя (LFP) батарэі не з'яўляюцца вогнетрывалымі, хоць яны значна больш хімічна ўстойлівыя, чым літый-нікель-марганцево-кобальтавыя (NMC). Клеткі LFP маюць больш высокі парог цеплавога ўцякання (ад 210 да 270 градусаў па Цэльсіі) і не вылучаюць кісларод падчас цеплавога разбурэння, што азначае, што яны не выклікаюць самаакісляльных пажараў. Аднак сур'ёзныя фізічныя пашкоджанні, працяглая празмерная зарадка або ўздзеянне знешніх канструкцыйных пажараў прывядуць да таго, што элементы LFP будуць вылучаць вялікія аб'ёмы гаручага вадароду і таксічных газаў, якія ўсё яшчэ могуць загарэцца або выбухнуць.

Як далёка я павінен стаяць, калі мая хатняя акумулятарная сістэма выдае шыпячы шум?¶

Вам варта неадкладна эвакуіравацца ў месца супраць ветру і ў гару не менш за 30 метраў (100 футаў) ад канструкцыі, калі ваша хатняя батарэя шыпіць або выпускае пар. Шыпенне паказвае на тое, што разарваныя дыскі клетак разарваліся і адыходзячы газ пад высокім ціскам актыўна выходзіць. Сумесь адыходных газаў утрымлівае гаручы вадарод і метан, якія могуць моцна выбухнуць у закрытых памяшканнях, а таксама смяротную канцэнтрацыю фтарыду вадароду, які можа прывесці да смяротнага пашкоджання лёгкіх і прыпынку сэрца пры ўдыханні.

Сертыфікат па аказанні першай дапамогі¶

Рэагаванне на ўцечку таксічнага хімічнага газу, цяжкія тэрмічныя апёкі электрычным токам і экстраную эвакуацыю з дому патрабуе практычнай падрыхтоўкі ў крызісных сітуацыях. Мы настойліва рэкамендуем запісацца на сертыфікаваны курс па аказанні першай дапамогі, СЛР і інфармаванасці аб небяспечных матэрыялах, які прапануецца такімі прызнанымі арганізацыямі, як Амерыканскі Чырвоны Крыж, Хуткая дапамога Святога Іаана, Канадскі Чырвоны Крыж або мясцовыя муніцыпальныя службы надзвычайных сітуацый. Практычнае навучанне ахоплівае сартаванне вострай рэспіраторнай траўмы, лячэнне хімічных апёкаў, распазнаванне сістэмнага атручвання і скаардынаваную эвакуацыю сям'і. Сертыфікаваныя навыкі забяспечваюць выратавальную ўпэўненасць, калі адбываюцца нечаканыя тэхналагічныя надзвычайныя сітуацыі.

Крыніцы правераныя¶

• Нацыянальная асацыяцыя супрацьпажарнай абароны (NFPA) 855: Стандарт для ўстаноўкі стацыянарных сістэм захоўвання энергіі
• Underwriters Laboratories (UL): стандарт 9540, сістэмы захоўвання энергіі і абсталяванне
• Underwriters Laboratories (UL): Метад выпрабаванняў 9540A, распаўсюд цеплавога агню ў сістэмах захоўвання энергіі ад акумулятараў
• Савет Міжнароднага кодэкса (ICC): Міжнародны жылы кодэкс (IRC), раздзел R328, сістэмы захоўвання энергіі
• Нацыянальная асацыяцыя супрацьпажарнай аховы (NFPA) 70: Нацыянальны электрычны кодэкс (NEC), артыкул 706
• Пажарная служба ЗША (USFA): Меркаванні супрацьпажарнай бяспекі для сістэм захоўвання энергіі
• Міжнародная асацыяцыя кіраўнікоў пажарных службаў (IAFC): Пратаколы рэагавання на літый-іённыя батарэі для служб хуткага рэагавання

Звязаныя даведнікі¶

• Эвакуацыя з дому пры пажары і выжыванне
• Дугавое замыканне пастаяннага току на даху сонечнай панэлі і пажар інвертара
• Захаванне электрычнага пажару і іскраў
• Аварыйныя сітуацыі з электрычнымі гібрыдамі і вадароднымі аўтамабілямі
• Партатыўны генератар угарнага газу і бяспека