Brandbekämpningssystem för energilagringssystem (ESS): Säkerställande av säkerhet och skydd

Brandstudie av energilagringssystem

Om ESS UL 9540A-rapporten

UL 9540A är en teststandard som utvecklats av Underwriters Laboratories (UL), en global organisation för säkerhetscertifiering. Den är särskilt inriktad på säkerheten hos energilagringssystem (ESS), inklusive batterilagringssystem (BESS). Standarden fastställer stränga kriterier och testförfaranden för att utvärdera säkerhet, prestanda och tillförlitlighet hos dessa system.

Syftet med UL 9540A-testning: Det primära syftet med UL 9540A-testning är att säkerställa att energilagringssystem är säkra, tillförlitliga och kapabla att hantera potentiella faror. Testerna är utformade för att identifiera potentiella risker, såsom termisk överhettning, explosion, brand och elektriska fel, som kan utlösas av interna eller externa faktorer.

UL 9540A testförfaranden: Testprocedurerna under UL 9540A täcker olika aspekter av ett energilagringssystem, inklusive batterimoduler, batteripaket, termiska hanteringssystem och säkerhetskontroller.

Några av de viktigaste testerna som genomförts är:

Test av termisk spridning: Här utvärderas systemets förmåga att förhindra att termisk överhettning i en battericell sprider sig till intilliggande celler eller moduler.
Provning av överladdning: Syftet med detta test är att bedöma hur energilagringssystemet reagerar på en överladdning och säkerställa att det inte leder till ett katastrofalt fel.
Krossprovning: Detta test fastställer systemets strukturella integritet genom att utsätta det för mekanisk påfrestning, vilket simulerar potentiella olyckshändelser.
Kortslutningstest: Här undersöks hur systemet reagerar på en kortslutning, vilket verifierar dess förmåga att hantera sådana situationer på ett säkert sätt.
Test av exponering för brand: Här utvärderas systemets prestanda i händelse av en extern brand, för att säkerställa att det inte förvärrar situationen eller bidrar till att sprida branden.

Bilder krediterade av UL Underwriters laboratories

Denna rapport presenterar resultaten av experiment som utförts av UL Fire Research and Development. Syftet med dessa experiment var att samla in data om brand- och deflagrationsriskerna i samband med termisk rusning och dess spridning genom energilagringssystem (ESS).

Teststandarden UL 9540A användes för att systematiskt utvärdera termiskt överslag och spridning i energilagringssystem på olika nivåer, inklusive cell, modul, enhet och installation. Informationen från dessa tester kan användas för att utforma brand- och explosionsskyddssystem för säker placering och installation av ESS.

Under experimenten placerades, förutom temperatur-, tryck- och gasmätningsinstrument inuti behållaren, brandkårens bärbara gasmonitorer både inuti och utanför lagringsbehållaren. Denna placering gjordes för att bedöma deras effektivitet när det gäller att detektera biprodukterna av termisk rusning och för att underlätta brandkårens beslut om storlek.

Värmebildning | rökdetektorer och andra elektriska detektorer

Denna typ av detektering kan ha brister, och det har till exempel visat sig att termisk detektering kanske inte fungerar alls i olika avseenden, till exempel när det gäller att fastställa var branden finns eller om den redan är i släckningsfasen. Eftersom ESS-system innehåller mycket elektrisk och elektronisk utrustning finns det en risk för att de elektriska eller elektroniska sensorerna skadas, vilket kan äventyra detekteringssystemet.

Protecfires pneumatiska detekteringssystem Termo

SPY-detektorerna från Protecfire erbjuder en robust och tillförlitlig lösning för detektering, eftersom de inte är beroende av ström eller någon annan stödutrustning; de är helt oberoende. SPY-detektorerna möjliggör exakt lokalisering av branden och fastställer exakt var den är eftersom den SPY som installeras vid brandkällan är den som utlöser larmet.

Tvåfasig termisk detektering för ett enda system

T-REX-systemet erbjuder en lösning med två olika temperaturtrösklar.

Fas 1 Aktivering vid låga temperaturer: Detektorer med lägre temperaturtröskel aktiverar ARGON-systemet, vilket kan betraktas som inledande brandsläckning. Om branden släcks framgångsrikt minimeras skadorna och riskerna i omgivningen reduceras.

Fas 2 Aktivering vid högre temperaturer: I detta fall verifieras brandförloppet genom temperaturökningen inom ESS. Den andra uppsättningen detektorer utlöses och ett annat släckmedel, Tiborex Absolute i kombination med Argon, träder i funktion. Denna blandning sprids som en extremt fin dimma för att kyla ner det brinnande föremålet.

Bilder krediterade av UL Underwriters laboratories

Förhindra överslag, rädda liv

Flashover är ett fenomen som uppstår under en brand när temperaturen och värmestrålningen i ett slutet utrymme når en kritisk nivå, vilket leder till en snabb och omfattande antändning av alla brännbara material i området. Det är en extremt farlig och potentiellt livshotande händelse som kan leda till en betydande eskalering av en brand.

Under de inledande stadierna av en brand ökar värmen från de brinnande materialen gradvis temperaturen i den omgivande miljön. När temperaturen stiger börjar föremål i utrymmet att nå sina antändningspunkter och brandfarliga gaser och ångor frigörs. När förhållandena är de rätta kan dessa gaser och ångor antändas samtidigt och orsaka en övertändning.

Flashover-effekten kännetecknas av ett plötsligt och intensivt utbrott av lågor som omsluter hela utrymmet. Det leder till antändning av alla tillgängliga brännbara material, inklusive möbler, draperier, mattor och annat innehåll i området. Branden övergår snabbt från en lokal brand till en fullt utvecklad brand, med lågor som sprider sig snabbt och genererar extrem värme, tjock rök och giftiga gaser.

Flera faktorer bidrar till uppkomsten av överslag, bl.a:

Temperatur: Temperaturen i det slutna utrymmet når en kritisk nivå, vanligtvis runt 1.100 till 1.200 grader Fahrenheit (600 till 650 grader Celsius).
Tillgänglighet för syre: Tillräckligt med syre finns tillgängligt för att stödja förbränningen av alla brännbara material samtidigt.
Värmeflöde: Värmestrålningen från branden överstiger de omgivande ytornas kylkapacitet, vilket leder till en snabb temperaturökning.

Flashover är en mycket farlig situation för brandmän och boende i en byggnad. Det innebär stora utmaningar i form av snabb brandspridning, intensiv värme, nedsatt sikt på grund av tjock rök och risken för strukturell kollaps. De höga temperaturer och giftiga gaser som bildas vid övertändning gör det svårt för de boende att ta sig ut och för brandmännen att ta sig in i området och utföra räddningsinsatser.

För att minska risken för övertändning bör förebyggande åtgärder och brandsäkerhetsstrategier implementeras, inklusive:

Effektiv branddetektering: Tidig upptäckt av bränder genom rökdetektorer, värmedetektorer och automatiska brandlarmsystem möjliggör snabb respons och ingripande innan övertändning inträffar.
Tillräcklig ventilation: Korrekt ventilation i byggnader kan hjälpa till att avlägsna värme, rök och giftiga gaser, vilket minskar sannolikheten för övertändning. Det gör att frisk luft kan komma in och heta gaser kan komma ut, vilket begränsar ansamlingen av brandfarliga gaser och minskar risken för samtidig antändning.
Brandbekämpningssystem: Installation av automatiska sprinklersystem, brandsläckare och andra brandsläckningssystem kan bidra till att kontrollera och släcka bränder innan de når överslagsstadiet.
Utbildning av brandmän: Brandmän genomgår rigorös utbildning för att förstå hur bränder fungerar, inklusive övertändning. De är utrustade med lämplig skyddsutrustning och tekniker för att navigera och bekämpa bränder under farliga förhållanden.

Under dessa tester fanns det ett betydande problem med överslag som orsakades av att dörrar öppnades. När släckmedlet är en gas är denna effekt ännu värre, eftersom öppnandet av dörren leder till att miljön förlorar släckmedlet och ersätts av syre. I samma ögonblick som dörrarna öppnas uppstår ett plötsligt inflöde av syre, som ger näring åt branden och kan leda till övertändning, vilket innebär livsfara för den person som öppnar dörren. Gas, som är ett släckmedel som inte kyler ner ytor och miljön inom ESS, kan minska lågan men inte sänka temperaturen tillräckligt för att förhindra omedelbar återantändning.

Hur man förhindrar FlashOver med T-REX

T-REX-systemet erbjuder en lösning för att förhindra övertändning. I Tiborex Absolute-tanken finns ett inlopp för brandmännens slang, som fortsätter att spruta in vatten i form av dimma i brandområdet. Det är viktigt att notera att endast ventilerna vid den detekterade brandplatsen kommer att öppnas. De återstående enheterna (om det finns flera behållare) kommer inte att påverkas av vattnet från brandmännen.

Vattenflödet minskar innetemperaturen, syrehalten och värmeflödet, vilket minskar chanserna för en FlashOver-effekt.

På så sätt kan vi förhindra skador eller till och med dödsfall som orsakas av att dörrar öppnas i ett försök att släcka ihållande bränder.

När det gäller brandbekämpningssystem för energilagringssystem (ESS) är två vanliga metoder vattendimma, i fallet med T-REX använder vi Tiborex Absolute, och argongasbaserade brandbekämpningssystem. Båda metoderna har sina unika fördelar och överväganden. Låt oss jämföra de två i samband med ESS.

Mekanism för undertryckande:

Tiborex Absolute Mist: Finspraysystem använder små vätskedroppar för att släcka bränder. Dimman absorberar värme, kyler elden och tränger undan syre, vilket minskar eldens intensitet. Den kan också utgöra en fysisk barriär för att förhindra brandspridning.

Undertryckning av argongas: Gassläcksystem använder specifika släckmedel, t.ex. inerta gaser (t.ex. argon) för att släcka bränder. Gasen ersätter syre, avbryter förbränningsprocessen och släcker branden.

Effektivitet:

Fin sprutdimma: Vattendimma kan effektivt kyla ner branden och omgivande ytor, sänka temperaturen och förhindra återantändning. Den är särskilt lämplig för bränder som involverar fasta material och vissa brandfarliga vätskor.
Släckning med argongas: Gasbaserade system agerar snabbt, eftersom de snabbt tränger undan syre och effektivt släcker bränder. De är mycket effektiva vid släckning av bränder i slutna utrymmen och används ofta i områden med känslig utrustning där vattenskador måste minimeras.

Kompatibilitet med utrustning:

Fin spraydimma: dimsystem kräver noggrann hänsyn till elektrisk utrustning och potentiella vattenskador. Även om de kan utformas för att minimera vattenexponering kan vissa ESS-komponenter fortfarande vara känsliga för fukt, och lämpliga skyddsåtgärder bör finnas på plats.
Släckning med argongas: Gasbaserade system tillför inte vatten, vilket minimerar risken för skador på elektrisk utrustning.

Hänsyn till miljön:

Fin spraymist: Tiborex Absolute är ett miljövänligt släckmedel. Det bidrar inte till uttunningen av ozonskiktet eller till den globala uppvärmningen. Dimsystem kan dock förbruka en betydande mängd vätska under släckningen, och lämpliga åtgärder för bortskaffande eller återvinning bör finnas på plats.

Undertryckning av gas: Argongasbaserade system erbjuder rengöringsmedel som inte lämnar några rester, vilket minimerar skador och sanering.