Тұрғын үй батареясының резервтік термиялық қашуы: газдан тыс желдету және өрт¶

Бекітілген гараждарда, жертөлелерде және сыртқы коммуналдық қабырғаларда орнатылған тұрғын батареяларды сақтау жүйелері (BESS) резервтік электр қуатын қамтамасыз етеді, бірақ термиялық қашу кезінде ауыр электрохимиялық қауіптер тудырады. Қазіргі заманғы тұрғын үй жүйелері әдетте жүздеген литий-иондық жасушаларда 10-нан 30 киловатт-сағатқа дейін электр энергиясын сақтайды. Ішкі өндірістік ақаулар, дендритті қысқа тұйықталулар, механикалық әсер немесе инвертор зарядтағыштың шамадан тыс кернеуі ұяшық тұтастығын бұзған кезде, батарея жинағында бақыланбайтын өздігінен қызатын химиялық реакция басталады.

Жылулық қашу - бұл ішкі жасуша температурасы минутына бірнеше жүз градустан асатын жылдамдықпен экспоненциалды түрде көтерілетін экзотермиялық химиялық каскад. Температура маңызды химиялық шектерден асқанда, қатты электролит интерфазасы (SEI) қабаты ыдырап, қарқынды қысым астында буланып кететін ұшпа органикалық еріткіштерді шығарады. Құрамында сутегі, көміртегі тотығы, метан және улы сутегі фториді бар тығыз, қысымды газ түтіктерін жабық бөлмеге шығара отырып, зақымдалған ұяшықтың қауіпсіздік жарылуы дискісі жарылып кетеді.

Бұл газдан тыс шлейфтің болуы жедел химиялық улануды және бу бұлтының апатты дефлаграциясын қамтитын екі жақты қауіпті төтенше жағдайды тудырады. Жанғыш газ қоспасы желдетілмеген гараждың немесе жертөленің ішінде дереу тұтанусыз жиналса, электр қосқышынан немесе реледен кез келген ұшқын бұлтты тұтандырып, сыртқы қабырғаларды жарып жіберуі мүмкін жарылыс тудыруы мүмкін. Тұтану дереу пайда болған кезде, өрт барлық қаптамада ұяшықтан ұяшыққа тарайтын қарқынды, өздігінен тотықтыратын алау ретінде жанады. Отбасыңызды қорғау үшін дыбыстық және сенсорлық ескерту белгілерін лезде тануды, желге қарсы дереу эвакуациялауды және гамматпен оқытылған муниципалды өрт сөндіру бригадаларымен жылдам байланысуды қажет етеді.

Мұны қазір жасаңыз¶

1. Барлық адамдар мен үй жануарларын үйден дереу эвакуациялаңыз, ғимараттан желге қарсы және жоғары бағытта кемінде 30 метр (100 фут) алыс жылжытыңыз.
2. Жергілікті жедел қызмет нөміріне (АҚШ пен Канадада 911, Еуропалық Одақ бойынша 112, Біріккен Корольдікте 999) қоңырау шалыңыз және мынаны айтыңыз: «Улы газ бөлінуі және жарылыс қаупі бар термиялық қашықтағы тұрғын үй литий-ионды батареяларды сақтау жүйесі» сілтемесі шұғыл нөмірлер.
3. Эвакуация кезінде улы газдың тұрғын аудандарға көшуін бөлу үшін барлық ішкі және сыртқы есіктерді жабыңыз.
4. Сыртқы апаттық жылдам өшіру қосқышын немесе күн сәулесінен тұрақты ток ажыратқышын тек көшеде, желге қарсы қауіпсіз және батарея бөлмесінен тыс жерде орнатылған жағдайда ғана тастаңыз.
5. Желдің астындағы көршілерге улы фторлы сутегінің шлейфін болдырмау үшін терезелері мен желдету жүйелері жабық жерде эвакуациялау немесе баспана алу туралы дереу ескертіңіз.
6. Қалалық өрт сөндіру қызметкерлері жылу оқиғасының толығымен тоқтағанын және атмосфералық сынақ қауіпсіз ауаны растамайынша, кез келген жағдайда ғимараттың қайта кіруіне жол бермеңіз.
7. Батарея өндірушісінің аты, химиясы және киловатт-сағаттағы сақтау сыйымдылығы бар жолдың периметрі бойынша келген төтенше жағдай қызметкерлерін қарсы алыңыз.

Төтенше жағдайларды жоюдың термиялық сызбасы¶

flowchart TD
    A["Ысылдаған дыбыстар, тәтті химиялық иіс немесе ақ бу"] --> B["Тұрмыстық батареяның газдан шығу оқиғасын анықтаңыз"]
    B --> C["Барлық тұрғындарды дереу желге қарсы эвакуациялаңыз"]
    C --> D["Газдың таралуын баяулату үшін артыңыздағы есіктерді жабыңыз"]
    D --> E["Жедел қызмет нөміріне қоңырау шалыңыз және Lithium ESS өрті туралы хабарлаңыз"]
    E --> F{"Сыртқы жылдам өшіру қосқышы қауіпсіз қол жетімді ме?"}
    F -->|"Иә, қауіпсіз желге қарсы"| G["Экстерьерді төтенше жағдайда ажырату қосқышы"]
    F -->|"Жоқ, Батареяға жақын немесе желге жақын"| H["Айналма қосқыш: қауіпсіз 30 м қашықтықты сақтаңыз"]
    G --> I["Желдің астындағы көршілерге улы газдың шұңқыры туралы ескертіңіз"]
    H --> I
    I --> J["Жол периметріне келген өрт сөндірушілерді қарсы алыңыз"]
    J --> K["Батареяның химиясын, кВт/сағ және бума орнын көрсетіңіз"]
    K --> L["Өрт сөндіру бригадалары үздіксіз суды салқындату шабуылын жасайды"]

Электрохимия және термиялық қашық термодинамика¶

Тұрғын үй батареяларының төтенше жағдайларының ауырлығын түсіну қазіргі заманғы энергия сақтау жүйелерінің ішкі электрохимиясын зерттеуді талап етеді. Тұрмыстық энергияны сақтау литий-иондық технологияға негізделген, ең алдымен литий-никель марганец кобальт оксиді (NMC) немесе литий темір фосфаты (LFP) химиясын пайдаланады. Әрбір ұяшық оң катодтан, теріс графиттік анодтан, құрамында еріген литий гексафторофосфат (LiPF6) тұздары бар органикалық сұйық карбонатты электролиттен және қалыңдығы 15-25 микрометрге дейінгі микрокеуекті полимерлі сепаратор мембранасынан тұрады.

Қалыпты зарядтау циклдері кезінде литий иондары катодтың кристалдық торынан интеркалацияланады, сұйық электролит арқылы ауысады және анодтағы графит қабаттарының арасына енеді. Зарядтау кезінде кері процесс электр тогын тудырады. Бұл химиялық тепе-теңдік толығымен полимерлі сепаратордың физикалық тұтастығына байланысты, ол оң және теріс электродтар арасындағы тікелей электрлік жанасуды болдырмайды.

Термиялық қашу үш негізгі теріс пайдалану механизмі арқылы басталады: электр қуатын теріс пайдалану (шамадан тыс зарядтау, шамадан тыс зарядтау немесе сыртқы қысқа тұйықталу), термиялық теріс пайдалану (қоршаған ортаның қызып кетуі немесе іргелес өрт шығуы) және механикалық теріс пайдалану (ішкі өндірістік дендриттер, физикалық пункция немесе құрылымдық қысу).

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

1-кезең Цельсий бойынша 80 және 120 градус (176 және 248 градус Фаренгейт) арасында басталады, мұнда графиттік анодтағы пассивтенетін қатты электролит интерфазасы (SEI) қабаты экзотермиялық жолмен ыдырайды. Бұл ыдырау жалаңаш литийленген графитті органикалық карбонатты еріткіштерге ұшыратып, жанғыш газдарды тудырады және жасушаның ішкі температурасын арттырады.

2-кезеңде, 120 және 150 градус Цельсий (Фаренгейт бойынша 248 және 302 градус) арасында анодтық реакция жылдамдап, ішкі жасуша қысымын арттырады. 3-кезеңде, 130 және 170 градус Цельсий (266 және 338 градус Фаренгейт) аралығында полимерлі сепаратор еріп, құлап, кең таралған ішкі қысқа тұйықталуларды тудырады.

Өтпелі металл оксидінің катодтары 4-кезеңде 150 және 230 градус Цельсий (302 және 446 градус Фаренгейт) аралығында ыдырап, атомдық оттегін электролитке шығарады. NMC химияларында бұл ішкі оттегінің бөлінуі атмосфералық ауасыз жануды қамтамасыз ететін ішкі тотықтырғышты тудырады. Температура секундтарда 800 градус Цельсийден (1472 градус Фаренгейттен) асып түседі, бұл жасушаны 5-кезеңге апарады: күшті желдету және көрші жасушаларға термиялық таралу.

Газдан тыс түзілу химиясы және улы шлейф құрамы¶

Тұрмыстық батареяның термиялық қашуының алғашқы минуттары кезіндегі өмір қауіпсіздігінің ең өткір қаупі улы, жанғыш газдың тез бөлінуі болып табылады. Ашық жалын пайда болғанға дейін ішкі қысым ұялы қауіпсіздік саңылауын жарып, орнату кеңістігіне тығыз ақ немесе сұр аэрозоль буларын шығарады.

Бұл газдан тыс шлейф органикалық карбонатты еріткіштердің, полимерлі байланыстырғыштардың және құрамында фтор бар электролит тұздарының термиялық ыдырауы нәтижесінде түзілетін күрделі химиялық қоспа болып табылады. Еріткіш матрицасы әдетте этилен карбонаттан (EC), диметилкарбонаттан (DMC) және этил метилкарбонаттан (ЭМК) тұрады. Қарқынды пиролиз кезінде бұл молекулалар төмен молекулалы жанғыш газдарға бөлінеді:

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

Сутегі газы жалпы шығарылатын газ көлемінің 35 пайызын құрайды. Сутегі ауада 4-75% концентрацияда тұтанатын өте кең тұтанғыштық диапазонына ие. Оның өте төмен минималды тұтану энергиясы бар болғаны 0,017 миллиджоуль, яғни киімнен немесе механикалық реледен статикалық разряд бірден тұтануды тудыруы мүмкін.

Бір мезгілде литий гексафторофосфатының (LiPF6) электролит тұзының термиялық ыдырауы фтор сутегі (HF) газын шығарады. LiPF6 контактілері қоршаған орта ылғалдылығын қадағалағанда, ол фосфор пентафторидіне және сусыз фторидке гидролизденеді. Фторид сутегі - коррозиялық, еніп кететін протоплазмалық улан.

Миллионға 30 бөліктен жоғары концентрацияларда (өмірге немесе денсаулыққа бірден қауіпті шек) фторид сутегі тыныс алу жолдарында ауыр химиялық күйіктерге, өкпе ісінуіне және көздің бұзылуына әкеледі. Сіңірілген жүйелік фторид иондары адам қанындағы кальций және магниймен байланысып, ерімейтін кальций фторидіне тұнбаға түседі. Қан сарысуындағы кальцийдің бұл кенет азаюы жүрек ырғағының бұзылуын, қарыншалық фибрилляцияны және өлімге әкелетін жүректің тоқтап қалуын тудырады. Батареяны газсыз бірнеше секундқа дем алу өлімге әкелуі мүмкін.

Дефлаграция тәуекелдері және бу бұлттарының жарылыстары¶

Жабық бөлмедегі газдан шыққан тұрғын үй батареясының физикалық әрекеті құрылымдық жарылыс қаупін тудырады. Көптеген тұрғын үй қондырғыларында батарея қуатын сақтау жүйелері бекітілген гараждарға, коммуналдық шкафтарға немесе дайын жертөлелерге орнатылады. Бұл жабық орталарда жоғары көлемді механикалық сору желдеткіші жоқ.

Батарея бірден жалын тұтанбай, термиялық ағынға түскенде, сақтау сыйымдылығының бір киловатт сағатына 500-ден 1500 литрге дейін (18-53 текше фут) жанғыш газды шығарады. Стандартты 13,5 киловатт-сағ тұрғын үй батареясы үшін газдан тыс өндіру бірнеше минут ішінде 7 000-нан 20 000 литрге дейін (247 - 706 текше фут) шоғырланған отын газын құрайды.

Бұл газ көлемі бөлмені тез толтырып, атмосфералық оттегімен араласып, массивті стехиометриялық отын-ауа бұлтын құрайды. Ауадан жеңіл сутегі фракциясы төбеге қарай көтеріледі, ал ауыр органикалық карбонат булары мен көміртегі тотығы бассейні еден деңгейінде.

+-------------------------------------------------------------+
|               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 |
+-------------------------------------------------------------+

Гараж есігінің автоматты ашқышы, тоңазытқыш компрессорының релесі немесе жарық қосқышы сияқты тұтану көзі іске қосылса, бу бұлты қатты тұтану кезінде тұтанады. Жану жалынының жылдамдығы шектелген геометрияда жылдам үдеп, 0,2 және 0,5 бар (бір шаршы дюймге 2,9-7,3 фунт) арасындағы айтарлықтай артық қысымды тудырады.

Небәрі 0,1 бар (шаршы дюйміне 1,45 фунт) статикалық артық қысым тұрғын үйдің әйнек терезелерін сындыру, гипсокартон қалқаларын бекіту және гараж есіктерін жолдан шығару үшін жеткілікті. 0,3 бардан (шаршы дюймге 4,35 фунт) асатын артық қысым құрылымның апатты бұзылуына, қабырға тақталарынан шатыр фермаларының кесілуіне және күшейтілмеген кірпіш қабырғалардың құлауына әкеледі. Бірнеше халықаралық өрт сөндіру оқиғалары гараж есіктерін жарып жіберген аккумулятор газының жарылуы салдарынан төтенше жағдай қызметкерлеріне ауыр жарақат алғанын құжаттады.

Батареяның химиялық қауіпсіздігі және термиялық қашу параметрлері¶

Тұрмыстық энергияны сақтау жүйелерінде айтарлықтай әр түрлі термиялық қашу мінез-құлқын, газ өндіру көлемдерін және өрттің таралу қаупін көрсететін әр түрлі батарея химиясы қолданылады. Төмендегі кестеде жалпы тұрғын үй қоймаларының химиялық құрамы салыстырылады.

Литий-никель марганец кобальт (NMC) ерекше көлемді энергия тығыздығын қамтамасыз етеді, бұл оны қабырғаға орнатылған шағын батареяларда кеңінен қолдануға мүмкіндік береді. Дегенмен, NMC ең төменгі термиялық қашу температурасына ие (150-ден 180 градусқа дейін) және улы газдың ең жоғары көлемін шығарады. Ең бастысы, оның катодтық құрылымы термиялық коллапс кезінде оттегін босатып, өзін-өзі қамтамасыз ететін жануды жасайды.

Литий темір фосфаты (LFP) қауіпсіздікке бағытталған қондырғылар үшін таңдаулы тұрғын үй химиясы ретінде пайда болды. Оливин кристалының құрылымындағы күшті ковалентті фосфор-оттегі байланысы ыдырау үшін айтарлықтай жоғары жылу энергиясын қажет етеді (210-270 градус Цельсий) және оттегін оңай бөлмейді. LFP батареялары айтарлықтай тұрақты және өздігінен тұтануға қарсы тұрса да, үй иелері LFP жасушалары сыртқы қыздыру немесе қысқа мерзімде істен шығу кезінде улы, жанғыш сутегі мен көміртегі тотығының үлкен көлемін шығаратынын мойындауы керек.

Газдан тыс химиялық уыттылық және жарылыс қаупін шектеу матрицасы¶

Батареяның термиялық кетуі кезінде бөлінетін жану өнімдері мен ұшпа газ булары төтенше физиологиялық және жарылыс қаупін тудырады. Төмендегі кестеде негізгі химиялық түрлер, уыттылық шектері және жарылыс қаупінің шектері көрсетілген.

Фторид сутегі (HF) аккумуляторлық апаттар кезінде ең жасырын медициналық қауіп болып табылады. Құрамында көміртекті бөлшектері бар әдеттегі түтіннен айырмашылығы, HF газы көрінбейді және стандартты құрылымдық өрт сөндіру қондырғыларына енеді. Тері терідегі ылғал терең жүйке ұштары мен сүйек кальцийіне шабуыл жасамас бұрын тері қабаттары арқылы ауыртпалықсыз өтетін фтор қышқылын түзу үшін HF газымен әрекеттеседі.

Тұрғын үй-жайлардағы батареялардың термиялық қашуы кезінде көміртегі тотығының деңгейі жабық кеңістіктерде миллионға 10 000 бөліктен асатын концентрацияға жетеді. Құрамында 10 000 ppm CO бар ауаның бір тынысы екі-үш тыныс алу кезінде жедел ессіздікті тудырады, бұл өзін-өзі эвакуациялауға жол бермейді.

Тұрғын үйдегі төтенше жағдайға қадамдық әрекет ету хаттамасы¶

Үйдегі батареяларды сақтау жүйесі термиялық күйзеліс белгілерін көрсеткенде, үй иелері жедел, бірінші кезектегі төтенше жағдайға жауап беруі керек. Келесі тактикалық фазалар өмір қауіпсіздігі мен кәсіби тапсыруға басымдылық береді.

1-кезең: Ерте ескертуді тану және дереу дабыл беру¶

Термиялық қашуды оның ең ерте сатысында анықтау өмірді сақтайды. Сенсорлық ескерту көрсеткіштеріне мұқият назар аударыңыз: - Акустикалық белгілер: жоғары қысымды пневматикалық ағып кетуге ұқсайтын қатты ысқырық дыбысы, жылдам шерту немесе өткір ысқырықты шу ұяшықтардың жарылу дискісінің жыртылуын көрсетеді. - Сенсорлық белгілер: тәтті, ацетон тәрізді химиялық иіс (буланатын органикалық карбонаттар) немесе өткір, ащы балық иісі электролиттің бұзылуын көрсетеді. - Көрнекі белгілер: Батарея шкафының тігістерінен төбеге қарай жылдам кеңейіп жатқан тығыз ақ немесе ашық сұр бу.

Батарея корпусын ешқашан мұқият зерттемеңіз. Үй шаруашылығының барлық мүшелеріне эвакуация туралы дыбыстық ескертуді дереу айтыңыз. Жеке заттарды іздеуге немесе жабдықты суретке түсіруге уақыт жұмсамаңыз.

2-кезең: Жылдам эвакуация және ғимаратты оқшаулау¶

Барлық отбасы мүшелері мен үй жануарларын тікелей сыртқа апаратын ең жақын сыртқы есік арқылы эвакуациялаңыз. Батарея бекітілген гаражға орнатылса, үй мен гараж арасындағы есікті ешқашан ашпаңыз.

Шығу кезінде барлық ішкі есіктерді артыңыздан жабыңыз. Ішкі есіктерді жабу эвакуациялық дәліздерді сақтай отырып, улы газ бен түтіннің тұрғын үйлерге көшуін тежейтін бөлімшенің физикалық кедергілерін жасайды.

Сыртта болғаннан кейін үйден кемінде 30 метр (100 фут) алыс жүріңіз. Эвакуациялық жинақтау пунктінің желге қарсы және құрылымнан жоғары қарай орналасқанын тексеріңіз. Газсыз шлейфтерде аласа рельефке батып кететін немесе тікелей желмен соғатын тығыз аэрозольді тамшылар болады.

3-кезең: Төтенше қызметтерді хабарлау және коммуналдық қызметтерді оқшаулау¶

Қауіпсіз сыртқы қашықтықтан дереу жедел жәрдем шақырыңыз. 911 диспетчеріне нақты, техникалық операциялық есеп беру: - Сізде литий-ионды батареяларды сақтау жүйесі термиялық бұзылудан өтіп жатқанын көрсетіңіз. - Белгілі болса, батареяның химиясын (NMC немесе LFP), өндірушіні және жүйенің қуатын киловатт-сағатпен көрсетіңіз. - Батарея белсенді түрде жанып жатқанын немесе ақ газсыз бу бұлттарын шығарып жатқанын растаңыз. - Құрылым ішінде біреудің қалмағанын көрсетіңіз.

Үйіңізде сыртқы төтенше жағдайда жылдам өшіру қосқышы немесе батарея бөлмесінен қауіпсіз сыртқы сыртқы қабырғаға орнатылған күн/батарея тұрақты ток айырғышы болса, қосқышты OFF күйіне ауыстырыңыз. Бұл батареяны төбедегі күн массивінен және негізгі тұрмыстық электр панелінен оқшаулайды. Дегенмен, ажыратқыш гараждың, жертөленің ішінде немесе бу түтікшесінде желге қарай орналасқан болса, оған жетуге тырыспаңыз.

4-кезең: төмен қарай хабарландыру және жауап берушіні қабылдау¶

Меншіктің тікелей жел жағында орналасқан көршілес үйлерге жаяу барыңыз. Барлық сыртқы есіктерді, терезелерді және HVAC таза ауа сорғыштарын жауып, көршілерді эвакуациялауға немесе орнында баспанаға орналастыруға нұсқау беріңіз.

Келіп жатқан өрт сөндіру құрылғыларын қарсы алу үшін кіреберіс жолында тұрыңыз. Оқиға командирі келгенде дереу: - Батареяның резиденциядағы нақты физикалық орналасуы. - Электрлік ажыратқыштар мен күн батареяларының күйі. - Гаражда кез келген басқа сығылған газдардың немесе химиялық заттардың болуы туралы ақпарат (мысалы, пропан цистерналары немесе бензин құтылары).

Өрт сөндіру қызметінің тактикасы және суды қолдану физикасы¶

Тұрғын үй батареясының энергия сақтау жүйесінің өртін сөндіру үшін стандартты құрылымдық өрт сөндіруден түбегейлі ерекшеленетін арнайы өрт сөндіру тактикасы қажет. Үй иелері келген өрт сөндірушілер қауіптің алдын алу үшін не істеу керектігін түсінуі керек.

Стандартты өрт сөндіргіштер, соның ішінде ABC класындағы құрғақ химиялық заттар, көмірқышқыл газы және таза агенттер литий-ионды батареяның өртін сөндіре алмайды. Бұл агенттер сыртқы пластикалық жалынды сөндірсе де, олар герметикалық жабылған батарея ұяшықтарында пайда болатын ішкі өздігінен жүретін химиялық ыдырауды тоқтата алмайды.

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

Литий батареяларының термиялық ағуын тоқтатудың жалғыз тиімді механизмі судың мол көлемін үздіксіз қолдану болып табылады. Судың ерекше жылу сыйымдылығы (килограмм градус Цельсий бойынша 4184 Дж) және буланудың жасырын жылуы (бір килограмм үшін 2,26 мегаджоуль). Үлкен көлемде қолданған кезде су жылу энергиясын ыдырайтын жасушалар оны тудыратыннан тезірек сіңіреді, көрші жасушаларды жылулық қашу шегінен төмен салқындатады.

Өрт сөндіру бөлімдері Ұлттық өрттен қорғау қауымдастығының (NFPA) нұсқауларын орындап, кең бұрышты тұманға қарсы саптамаларды пайдаланып, минутына 500-ден 1000 литрге дейін (минутына 130-дан 260 галлонға дейін) үздіксіз су ағындарын батарея корпусына тікелей қолданады. Бұл салқындату операциясы жиі үш-сегіз үздіксіз сағат ішінде жеткізілетін 10 000 - 30 000 литр (2 600 - 7 900 галлон) суды қажет етеді.

Келген өрт сөндіру бригадалары, егер газдың көп жиналуы жақын арада жану қаупін тудырса, гаражға бірден кірмеуді таңдауы мүмкін. Өрт сөндірушілер сыртқы қорғаныс периметрін орнатады, шатырдың кеңістігін желдетеді немесе батарея корпусын қауіпсіз қашықтықтан салқындату үшін ұшқышсыз жердегі мониторларды пайдаланады.

Құрал-саймандар мен жеке қауіпсіздік құралдарының тізімдемесі¶

Тұрғын үйдегі аккумулятор оқиғасының периметрін басқару және алғашқы көмек көрсетушілерге қолдау көрсету арнайы бақылау мен қауіпсіздік құралдарын қажет етеді. Төмендегі кесте төтенше жағдайларды басқару және қоршаған ортаны бақылау кезінде қолданылатын құралдарды сипаттайды.

Салалық кодтар және орнату қауіпсіздігі стандарттары¶

Тұрмыстық батареялардың энергиясын сақтау жүйелері соңғы технологиялық жетістіктерге және далалық ақаулар деректеріне жауап ретінде әзірленген өрт және электр қауіпсіздігінің кешенді стандарттарына бағынады.

Ұлттық өрттен қорғау қауымдастығы NFPA 855, стационарлық энергия сақтау жүйелерін орнату стандартын шығарады. NFPA 855 тұрғын үй қондырғыларына қатаң шектеулер қояды: - Жеке тұрғын үй батареяларының максималды қуаты 20 киловатт-сағаттан аспауы керек. - Бекітілген гараждағы немесе тұрғын үйдегі жүйенің жиынтық қуаты 40 киловатт-сағаттан (немесе дұрыс бөлінген жеке құрылымдарда 80 киловатт-сағатқа дейін) аспауы керек. - Батарея қораптары басқа батарея бөліктерінен, есіктерден және жұмыс істейтін терезелерден 1,0 метр (3 фут) кем физикалық арақашықтықты сақтауы керек.

Андеррайтер зертханалары UL 9540 (энергияны сақтау жүйелері мен жабдықтарына арналған стандарт) бойынша аккумуляторлық жүйелерді сертификаттайды және UL 9540A бойынша термиялық өрттің таралуын сынайды. UL 9540A сынақ хаттамалары ұяшық деңгейінде, модуль деңгейінде және бірлік деңгейінде өрт әрекетін бағалайды, газдың құрамын, жану жылдамдығын және жарылыс шектеулерін өлшейді.

Халықаралық тұрғын үй кодексі (IRC) R328 бөліміне сәйкес батарея стандарттарын біріктіреді. IRC гараждарда орнатылған аккумуляторларды сақтау жүйелері көлік құралының соғуынан номиналды бетон тіректермен қорғалуы керек, ал гараждар бір-бірімен байланысқан жылу дабылдарымен немесе тұрғын аудандармен байланысатын түтін дабылдарымен жабдықталуы керек деп міндеттейді. Ұлттық электрлік кодексте (NEC/NFPA 70) 706-бап сыртқы апаттық ажыратқыштарды міндеттейтін аккумулятор батареяларын реттейді.

Оқиғадан кейінгі карантин және электр энергиясының қауіптілігі¶

Белсенді жалын сөнген кезде, тұрғын үй батареясының физикалық қаупі жойылмайды. Зақымдалған литий-ионды аккумуляторлар өрттен кейінгі қатты қауіптерді тудырады, олар электр қуатының тоқырауына және қайта жанудың кешіктірілуіне негізделген.

Тізбектелген энергия өрт кезінде толық зарядсызданбаған зақымдалған жасушалардың ішінде қалып қоятын электрлік потенциалды білдіреді. Батареяның корпусы күйіп кеткеннен кейін де, модульдегі бұзылмаған ұяшықтар жоғары электр зарядын сақтай алады. Механикалық зақым, судың түсуі және бұзылған ішкі оқшаулау ішкі қысқа тұйықталулардың кешіктірілуіне себеп болуы мүмкін.

Литий батареялары бастапқы сөнгеннен кейін 12-72 сағаттан кейін өздігінен қайта жануы мүмкін, бұл өрттен кейінгі қауіпсіздіктің қатаң протоколдарын талап етеді: - Өрт сөндіру бөлімдері кемінде 24 сағат бойы бақыланатын 15 метрлік (50 фут) карантиндік периметрді белгілейді; - Техниктер ұзаққа созылған экзотермиялық реакцияларды анықтау үшін жылу камераларымен қоршауларды сканерлейді; - Лицензияланған ас қорыту мердігерлері вермикулитке немесе су толтырылған болат жәшіктерге батырылған зақымдалған модульдерді тасымалдайды; және - Сертификатталған қалпына келтіру бригадалары қалпына келтіруді бастамас бұрын улы ауыр металдар мен фторидті күйелерді залалсыздандырады.

Жиі қойылатын сұрақтар¶

Бау-бақша шлангісі темекі шеге бастаса, үйдегі аккумулятордың резервтік бөлігіне шашырата аламын ба?¶

Шылым шегетін немесе газ шығаратын тұрғын үй батареясының резервтік жүйесіне ешқашан стандартты бақша шлангісін шашпаңыз. Бақша шлангілері тығыздалған батарея ұяшықтарында пайда болатын үлкен жылу энергиясын сіңіре алмайтын төмен көлемді су ағындарын береді. Ыстық литий-ионды батареяларға шектеулі суды қолдану судың химиялық жолмен жанғыш сутегі газына бөлінуіне әкеліп соғады, сол кезде меншігіңіздегі коррозиялық фтор қышқылының қалдықтарын жуады. Минутына жүздеген галлон жеткізетін жоғары көлемді өрт сөндіру бөлімінің шланг желілері суды қолданудың жалғыз қауіпсіз әдісі болып табылады.

Литий батареясы өртенгенге дейін газдан шыққан иіс қандай болады?¶

Литий батареясынан шыққан газ әдетте диметил карбонат және этил метил карбонат сияқты ұшпа органикалық карбонатты еріткіштердің жылдам булануынан туындаған айқын тәтті, жемісті немесе ацетон тәрізді химиялық иіс шығарады. Бұл тәтті иіс көбінесе буланған электролит тұздарынан туындаған мұрын жолдарын және жұлдыруды шағып алатын өткір, өткір химиялық өткірлікпен бірге жүреді. Гаражда немесе жертөледе ысқырған дыбыстармен бірге түсініксіз тәтті, еріткіш тәрізді химиялық иіс тапсаңыз, дереу эвакуациялаңыз.

Литий темір фосфаты (LFP) батареясы NMC-мен салыстырғанда толығымен отқа төзімді ме?¶

Литий темір фосфаты (LFP) батареялары отқа төзімді емес, бірақ олар литий никель марганец кобальт (NMC) батареяларына қарағанда химиялық тұрғыдан айтарлықтай тұрақты. LFP жасушаларының жоғары термиялық қашу шегі (210-270 градус Цельсий) бар және термиялық бұзылу кезінде оттегін босатпайды, яғни олар өздігінен тотығатын өрттерді шығармайды. Дегенмен, қатты физикалық зақымдану, ұзақ уақыт шамадан тыс зарядтау немесе сыртқы құрылымдық өрттерге әсер ету LFP ұяшықтарынан әлі де тұтануы немесе жарылуы мүмкін жанғыш сутегі мен улы газдардың үлкен көлемін шығаруға әкеледі.

Үйдегі батареяны сақтау жүйесі ысқырған дыбыс шығарса, мен қанша қашықтықта тұруым керек?¶

Үйіңіздегі батарея ысқырып немесе бу шығарса, сіз дереу желге қарсы және биіктікке қарай құрылымнан кемінде 30 метр (100 фут) қашықтықта эвакуациялауыңыз керек. Ысылдау ұяшықтардың жарылу дискілерінің жарылғанын және жоғары қысымды газдың белсенді түрде шығып жатқанын көрсетеді. Газ қоспасының құрамында тұтанғыш сутегі мен метан бар, олар жабық кеңістіктерде қатты жарылып кетуі мүмкін, сонымен қатар ингаляция кезінде өкпенің өліміне әкеп соқтыратын фторлы сутегі газының өлімге әкелетін концентрациясы және жүрек тоқтауы мүмкін.

Алғашқы көмек көрсету сертификаты¶

Улы химиялық газдың ағып кетуіне, қатты электрлік термиялық күйіктерге және үй шаруашылығын төтенше жағдайда эвакуациялауға әрекет ету дағдарыс жағдайында практикалық оқытуды талап етеді. Американдық Қызыл Крест, Сент-Джон жедел жәрдем, Канадалық Қызыл Крест немесе жергілікті муниципалды төтенше жағдайлар қызметтері сияқты танымал ұйымдар ұсынатын сертификатталған алғашқы көмек, CPR және қауіпті материалдар туралы хабардар болу курсына жазылуды ұсынамыз. Тәжірибелік жаттығулар жедел респираторлық жарақаттың триажын, химиялық күйіктерді басқаруды, улануды жүйелі тануды және отбасын эвакуациялаудың үйлестірілген әрекетін қамтиды. Сертификатталған дағдылар күтпеген технологиялық төтенше жағдайлар туындаған кезде өмірді сақтайтын сенімділікті қамтамасыз етеді.

Дереккөздер тексерілді¶

• Ұлттық өрттен қорғау қауымдастығы (NFPA) 855: Стационарлық энергия сақтау жүйелерін орнату стандарты
• Андеррайтер зертханалары (UL): Стандарт 9540, Энергияны сақтау жүйелері мен жабдықтары
• Андеррайтерлер зертханалары (UL): Сынақ әдісі 9540A, батарея қуатын сақтау жүйелеріндегі жылулық өрттің таралуы
• Халықаралық код кеңесі (ICC): Халықаралық тұрғын үй кодексі (IRC) R328 бөлімі, энергия сақтау жүйелері
• Ұлттық өрттен қорғау қауымдастығы (NFPA) 70: Ұлттық электрлік кодекс (NEC) 706-бап
• Америка Құрама Штаттарының Өртке қарсы басқармасы (USFA): Энергия сақтау жүйелерінің өрт қауіпсіздігін қарастыру
• Өрт бастықтарының халықаралық қауымдастығы (IAFC): Бірінші жауап берушілерге арналған литий-иондық батареяға әрекет ету хаттамалары

Қатысты нұсқаулықтар¶

• Үйдегі өртті эвакуациялау және аман қалу
• Күн панелінің төбесіндегі тұрақты доғаның ақауы және инвертордың өрті
• Электрлік өрт пен ұшқындарды оқшаулау
• Электр гибридті және сутегі көліктерінің төтенше жағдайлары
• Көміртегі тотығының портативті генераторы және қауіпсіздігі