电动自行车火灾及其集中充电场所防火规定

时间:2024-03-11 浏览:1111 来源 来源:
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近年来,全国各地发生多起电动自行车在骑行、充电甚至静置状态下自燃,并导致严重的人员伤亡和财产损失。电动自行车在轻便、小巧、长续航的发展驱使下,其安装使用的能源载体更多倾向与高能量密度的锂离子蓄电池,但无论是三元锂电池、磷酸铁锂蓄电池甚至传统铅酸电池,当出现过充、过热、碰撞、挤压及老化失效等情况时,蓄电池都可能偶发热失控,蓄电池内聚集的化学能会以剧烈燃烧方式急剧释放,甚至发生爆燃爆炸,从而造成人身财产损失。

依据《电动自行车安全技术规范》GB 17761-2018规定,电动自行车电动机功率不超过400W,电池标称电压不超过48V,最常见标称电压为36V48V,标准对电池容量没提出要求,电动自行车电池容量一般在10Ah-24Ah,有多个类型。电动自行车的电池类型一般分为铅酸电池和锂电池,其中,锂电池依据正极的材料不同可分为:三元锂电池、磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池等,市场上最常见的是三元锂电池和磷酸铁锂电池,而在小型化、高能力密度的需求下,三元锂电池占比越来越大。应急管理部四川消防研究所针对电动自行车锂电池热失控进行了研究,相关试验显示20Ah/48V磷酸铁锂电池热释放速率峰值为151.40kw35Ah/60V三元锂电池(电动摩托车)的热释放速率峰值可达860kW,燃烧的火焰高度均超过2.0m,具有很强的火焰传播能力,见图1-2

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1磷酸铁锂电池受限空间热失控试验现象

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2三元锂电池受限空间热失控试验现象

由于锂电池火灾的发生、发展过程与传统的纤维类、石油液化气类等火灾类型不同,其火灾过程包含A-E类火灾的特征,且常伴有爆燃、爆炸现象,显示出复杂的火灾特性。另外,锂电池的燃烧反应不一定取决于外部氧气供应,因在高温下正极材料的分解可持续释放氧气维持燃烧,且锂离子电池高温引燃分解的可燃气体,火源是在电池内部,短时热释放速率巨大,常规的灭火剂对其抑制效果不佳。针对锂离子电池火难抑制的难题,国内相关研究机构和消防产品生产企业研发了多种新型的灭火剂产品,其中应急管理部四川消防研究所国家防火建筑材料质量检验检测中心进行了280Ah软包和硬包的电池热失控灭火试验,部分产品因其较好的覆盖和降温能力,对锂离子电池火的抑制效果较好,见图3-4

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3磷酸铁锂硬包电池灭火试验

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4三元锂软包电池灭火试验

全国各地都非常重视电动自行车集中停放场所的消防安全要求,很多地方制定了相关消防标准,例如北京市地方标准《电动自行车停放场所防火设计标准》DB11/ 16242019、西藏自治区标准《电动自行车集中停放场所建设标准》DB 54/T 02462022、江苏省市标准《电动自行车停放充电场所消防技术规范》DB32/T 3904-2020、眉山市标准《电动摩托车停放充电场所消防安全技术规范》DB5114/T452022等。虽然各地方标准之间存在差异,但基本都针对电动自行车停放场所的装修材料、防火分隔、灭火系统、报警系统、电气设备、充电设备等方面提出了技术要求。如四川省遂宁市要求集中充电场所的装修材料燃烧性能不低于B1级;电动摩托车库停车位应单排或双排分组设置,每组长度不应大于20m,组与组之间的间距不应小于2.0m,或设置高度不低于1.5m,长度不小于2.0m的隔墙分隔,隔墙的耐火极限不应低于1.0h。北京市地标在提出阻燃材料和防火分隔的规定外,还规定了停车库内部的灭火系统的设计要求“电动自行车库应设置消火栓系统和自动喷水灭火系统,当设置有困难且建筑面积不超过300㎡时,可设置消防软管卷盘、轻便水龙、简易自动喷水灭火系统”;西藏自治区地方标准在灭火系统的设计上与北京地标有所差别,没有推荐使用简易自动喷水灭火系统,但提出可使用细水雾和超细干粉灭火系统。四川省眉山市和达州市地标提出有条件的电动自行车停放充电场所宜安装电气火灾监控系统,并与所在建筑火灾自动报警系统联动。

针对过充是锂电池热失控的主要触发原因之一,几乎所有地标都提出电气和充电设备要求,规定了每一分支回路连接的充电插座最大数量,并且插座应具备过载保护、短路保护、剩余电流保护功能;充电设备应具备自动断电、过载保护、短路保护和剩余电流保护等功能,有的地方提出智能监控充电等技术措施来提高集中充电停车场所的日常安全管理水平。

电动自行车火灾归根到底是锂离子电池火灾,社会关注度高,针对锂电池的热失控早期监控手段研发、热失控抑制措施、装备研制、集中充电场所多维度消防安全防控方案设计等研究活动及创新成果层出不穷。相信在不久的将来,电动自行车的锂离子电池异常动态会接入公共安全网,实现早期预警,及时报警;各类高效隔离抑制装备能迅速将出现火情的电动自行车隔离,及时限制高温火焰的危害范围;高效自动灭火药剂及装备能迅速精准扑灭火灾。

安全有效的消防装备,将为老百姓更加安心、放心的使用这一独具中国特色的产品保驾护航。