Jak ocenić wpływ wentylacji na zagrożenie wybuchem w akumulatorowni (serwerowni)? (część 2.)
W numerze 11/2009 „elektro.info" opublikowaliśmy pierwszą część artykułu pt. „Jak wykonać ocenę wpływu wentylacji na zagrożenie wybuchem w akumulatorowni (serwerowni)", w której przybliżyliśmy podstawy prawne konieczne do przeprowadzenia takiej oceny, a także zagadnienia związane z wentylacją jako taką, jej wpływem na zagrożenie wybuchem i stopnie oceny takiego zagrożenia.
Zobacz także
mgr inż. Piotr Wasiucionek Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1000 m3 lub zawierających strefy zagrożone wybuchem.
Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających...
Zgodnie z warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], „Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów, z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne podczas pożaru, należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1000 m sześc. lub zawierających strefy zagrożone wybuchem.*)
dr inż. Waldemar Wnęk Nowe wymagania dotyczące projektowania instalacji systemu sygnalizacji pożarowej
Projektując instalacje – bez względu na ich rodzaj – powinno się dążyć do opracowania standardu, który jednoznacznie doprecyzuje wymagania stawiane przed tymi instalacjami. Nie są to działania proste,...
Projektując instalacje – bez względu na ich rodzaj – powinno się dążyć do opracowania standardu, który jednoznacznie doprecyzuje wymagania stawiane przed tymi instalacjami. Nie są to działania proste, wymagają wielu starań, aby dojść do konsensusu mającego doprowadzić do opracowania Polskiej Normy. Tak dzieje się w przypadku systemów sygnalizacji pożarowej. W dniu 21 września 2020 r. Prezes Polskiego Komitetu Normalizacji (PKN) opublikował Specyfikację Techniczną PKN-CEN/TS 54-14:2020-09 [1] (wersja...
mgr inż. Łukasz Gorgolewski Przeciwpożarowy wyłącznik prądu w świetle regulacji prawnych i normatywnych
Wymagania dotyczące przeciwpożarowego wyłącznika prądu (PWP) i zasady jego stosowania zawarto w kilkunastu aktach prawnych oraz kilku polskich normach – zarówno tych powołanych, jak i niepowołanych. Dokumenty...
Wymagania dotyczące przeciwpożarowego wyłącznika prądu (PWP) i zasady jego stosowania zawarto w kilkunastu aktach prawnych oraz kilku polskich normach – zarówno tych powołanych, jak i niepowołanych. Dokumenty te nie zawsze są ze sobą skoordynowane.
W tym numerze zanalizujemy zagrożenia wybuchem akumulatorowni zgodnie z załącznikiem B (informacyjny) do EN 50272-2 Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i instalowania baterii wtórnych. Część 2: Baterie stacjonarne.
Obliczanie bezpiecznej odległości d
W bliskim sąsiedztwie od źródła emisji z ogniwa lub baterii, rozpraszanie wybuchowych gazów nie zawsze jest zapewnione. Dlatego należy przestrzegać bezpiecznej odległości d, mierzonej w powietrzu, w której zabroniona jest obecność otwartego ognia, iskrzenia, łuku elektrycznego lub żarzących narzędzi (maksymalna temperatura powierzchni 300°C). Rozpraszanie wybuchowych gazów zależy od szybkości emisji gazu oraz charakterystyki wentylacji w pobliżu źródła emisji. Minimalną bezpieczną odległość d można oszacować obliczając rozmiary hipotetycznej objętości Vz potencjalnie wybuchowego gazu dookoła źródła emisji, gdzie koncentracja wodoru znajduje się poniżej bezpiecznej koncentracji dolnej granicy wybuchu (LEL).
Oszacowanie objętości Vz
Teoretycznie minimalny strumień objętości powietrza wymagany do rozrzedzenia określonej ilości wyemitowanego materiału palnego do pożądanego stężenia poniżej dolnej granicy wybuchowości może być obliczony za pomocą wzoru:
gdzie:
(dV/dt)min – minimalny strumień objętości przepływającego świeżego powietrza(objętość/czas), w [m3/s],
(dG/dt)max – maksymalny strumień masy substancji emitowanej ze źródła (masa/czas), w [kg/s],
LEL – dolna granica wybuchowości (masa/objętość), w [kg/m3],
k – współczynnik bezpieczeństwa stosowany do LEL; typowo: k=0,25 (emisja ciągła i pierwszy stopień emisji), k=0,5 (drugi stopień emisji),
T – temperatura otoczenia, w [K].
Współczynnik korelacji
Przy danej liczbie wymiany powietrza na jednostkę czasu, C odniesionej do ogólnej wentylacji, hipotetyczną objętość Vz potencjalnie wybuchowej atmosfery dookoła źródła emisji gazu można oszacować:
gdzie:
c – liczba wymiany świeżego powietrza na jednostkę czasu, w [s-1].
Wzór zapewnia ciągłe i jednorodne mieszanie przy źródle emisji dając idealne warunki przepływu świeżego powietrza. W praktyce rzadko istnieją warunki idealne. Dlatego wprowadzony jest współczynnik korekcyjny f dla zaznaczenia skuteczności tej wentylacji:
gdzie:
f – współczynnik skuteczności wentylacji, podkreślający skuteczność wentylacji w kategoriach jej skuteczności rozrzedzania atmosfery wybuchowej; f o wartości od 1 (idealny) do typowego 5 (utrudniony przepływ powietrza). Dla instalacji bateryjnej współczynnik skuteczności wentylacji f=1,25.
Obliczanie bezpiecznej odległości d
Warunek {dv/dt}min, obejmujący wszystkie współczynniki bezpieczeństwa, odpowiada godzinnemu przepływowi powietrza wentylującego Q, w [m3/h], dla baterii wtórnych przy liczbie N ogniw w baterii:
Ten godzinny przepływ powietrza wentylującego Q może być wykorzystany dla definiowania hipotetycznej objętości. Zakładając hemisferyczne rozpraszanie gazu, można zdefiniować objętość hemisfery Vz=2/3πd3, gdzie d jest to bezpieczna odległość od źródła emisji. Daje to wzór obliczeniowy odległości d, przy C=1 dla wymiany powietrza na godzinę w granicach hemisfery:
Informacje o analizowanych akumulatorniach i akumulatorowniach zestawiono w tabeli 1.
Ocena zagrożenia wybuchem w akumulatorowni – wybrane definicje i terminy zgodne z EN 50272-2
(Wtórne) ogniwo; (akumulatorowe) ogniwo; pojedyncze ogniwo
Zestaw elektrod i elektrolitu stanowiący podstawowy element baterii wtórnej (patrz IEC 60050-486-01-02). Zespół ten znajduje się w indywidualnej obudowie i zamknięty jest wieczkiem
Otwarte (wtórne) ogniwo
Ogniwo wtórne mające wieczko zapatrzone w otwór, przez który mogą wydostawać się produkty gazowe (patrz IEC 60050-486-01-18).
(Wtórne) ogniwo regulowane zaworem
Ogniwo wtórne, w normalnych warunkach zamknięte, mające jednak urządzenie, które pozwala na ujście gazu, jeżeli ciśnienie wewnętrzne przekracza wstępnie ustaloną wartość. Ogniwa tego nie można normalnie uzupełnić elektrolitem (patrz IEC 60050-486-01-20).
(Wtórne) ogniwo szczelnie zamknięte
Ogniwo wtórne, które jest zamknięte, co nie pozwala na wydostanie się ani gazu, ani cieczy podczas pracy w granicach ładowania i temperatury określonych przez producenta. Ogniwo takie może być wyposażone w urządzenie bezpieczeństwa zapobiegające niebezpiecznie wysokiemu ciśnieniu wewnętrznemu. Ogniwo nie wymaga uzupełnienia elektrolitu i jest zaprojektowane do pracy przez cały okres jego żywotności w oryginalnie zamkniętym stanie. (IEC 60050-486-01-21).
Bateria wtórna
Dwa ogniwa wtórne lub więcej takich ogniw połączonych ze sobą i wykorzystywanych jako źródło energii elektrycznej (IEC 60050-486-01-03).
Bateria kwasowo-ołowiowa
Bateria wtórna, której elektrody są głównie wykonane z ołowiu a elektrolitem jest wodny roztwór kwasu siarkowego (H2SO4) (patrz IEC 60050-486-01-04).
Bateria niklowo-kadmowa
Bateria wtórna zasadowa, w której dodatni materiał jest czynny i wykonany głównie z niklu, a ujemny materiał czynny jest wykonany głównie z kadmu (patrz IEC 60050-486-01-07). Elektrolitem jest wodny roztwór zasady (wodorotlenek potasu, KOH).
Bateria stacjonarna
Bateria wtórna zaprojektowana do pracy w stałym miejscu, która nie jest przemieszczana z miejsca na miejsce przez cały okres żywotności. Jest w sposób trwały podłączona do zasilania mocą prądu stałego (instalacja stała).
Bateria monoblokowa
Bateria wtórna, w której zestawy płyt umieszczone są w wielokomorowym naczyniu (patrz IEC 60050-486-17).
Elektrolit
Płynna lub stała faza zawierająca ruchome jony powodujące, że faza ta jest jonowo przewodząca (patrz IEC 60050-486-02-19).
Gazowanie; emisja gazu
Wytwarzanie gazu w wyniku elektrolizy elektrolitu (patrz IEC 60050-486-03-24).
Ładowanie; ładowanie (baterii)
Czynność, podczas której bateria otrzymuje z zewnętrznego obwodu energię elektryczną przetwarzaną na energię chemiczną (patrz ICE 60050-480-01-11).
Ładowanie konserwacyjne
Czynność, podczas której bateria jest w sposób stały podłączona do źródła o stałym natężeniu, wystarczającym do utrzymania baterii w stanie pełnego naładowania lub do ponownego naładowania baterii w określonym czasie (patrz IEC 60050-486-04-10, bateria rezerwowa – ładowana w czasie pracy).
Napięcie ładowania konserwacyjnego
Napięcie stałe konieczne dla utrzymania ogniwa lub baterii w stanie naładowanym.
Prąd ładowania konserwacyjnego
Natężenie prądu wynikającego z ładowania konserwacyjnego.
Ładowanie przyspieszone
Częściowe ładowanie, na ogół większym natężeniem prądu, przez krótki okres (patrz IEC 60050-486-04-04).
Napięcie ładowania przyspieszonego
Natężenie prądu wynikające z napięcia ładowania przyspieszonego.
Prąd ładowania przyspieszonego
Natężenie prądu wynikające z napięcia ładowania przyspieszonego.
Wyładowanie; wyładowanie (baterii)
Czynność, podczas której bateria dostarcza prąd na zewnętrzny obwód w wyniku przemiany energii chemicznej w energię elektryczną (patrz IEC 60050-486-01-12).
Przeładowanie; przeładowywanie (baterii)
Ładowanie kontynuowane po pełnym naładowaniu ogniwa lub baterii (patrz IEC 60050-486-03-35).
Definicje i terminy związane z oceną zagrożenia wybuchem w akumulatorowni
Atmosfera wybuchowa – mieszanina substancji palnych w postaci gazów, par, mgieł lub pyłów z powietrzem w warunkach atmosferycznych, w której po zapaleniu spalanie rozprzestrzenia się na całą niespaloną mieszaninę.
Substancja palna – substancja w postaci gazu, pary, cieczy, ciała stałego lub ich mieszaniny, zdolna wchodzić w egzotermiczną reakcję z powietrzem po zapaleniu.
Strefa zagrożona wybuchem – przestrzeń, w której może występować mieszanina wybuchowa substancji palnych z powietrzem lub innymi gazami utleniającymi, o stężeniu zawartym między dolną a górną granicą wybuchowości.
Zagrożenie wybuchem – możliwość tworzenia przez palne gazy, pary palnych cieczy, pyły lub włókna palnych ciał stałych, w różnych warunkach, mieszanin z powietrzem, które pod wpływem czynnika inicjującego zapłon (iskra, łuk elektryczny, lub przekroczenie temperatury samozapłonu) wybuchają, czyli ulegają gwałtownemu spalaniu połączonemu ze wzrostem ciśnienia.
Przestrzeń zagrożona wybuchem – przestrzeń, w której w zależności od warunków lokalnych i ruchowych może wystąpić atmosfera wybuchowa.
Dolna granica wybuchowości (DGW) – stężenie gazu palnego, pary palnej lub pyłu w powietrzu, poniżej którego atmosfera gazowa lub pyłowa nie jest wybuchowa (w % objętości lub w g/m3).
Górna granica wybuchowości (GGW) – to stężenie gazu palnego, pary palnej lub pyłu w powietrzu, powyżej którego atmosfera gazowa lub pyłowa nie jest wybuchowa (w % objętości lub w g/m3).
Wybuch – gwałtowna reakcja utleniania lub rozkładu wywołująca wzrost temperatury i ciśnienia.
Temperatura zapłonu – minimalna temperatura, przy której w określonych warunkach badania z cieczy wydziela się palny gaz lub para w ilości wystarczającej do natychmiastowego zapłonu z zastosowaniem efektywnego źródła zapłonu.
Względna gęstość gazu lub pary (dp) – gęstość gazu lub pary odniesiona do gęstości powietrza pod tym samym ciśnieniem i w tej samej temperaturze (dla powietrza jest równa 1).
Źródło emisji – punkt lub miejsce, z którego mogą się uwalniać do atmosfery gaz palny, para palna lub ciecz palna, tak że może się utworzyć gazowa atmosfera wybuchowa.
Wydajność emisji – ilość palnego gazu lub pary uwalnianych w jednostce czasu ze źródła emisji.
Emisja ciągła – emisja, która występuje stale lub której występowania można spodziewać się w długich okresach,
Pierwszy stopień emisji – emisja, której występowania w normalnych warunkach pracy można spodziewać się okresowo lub okazjonalnie.
Drugi stopień emisji – emisja, której występowania w normalnych warunkach pracy nie można spodziewać się, a jeżeli się pojawi, to rzadko i na krótkie okresy.
Strefa 0 – miejsce, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych w postaci gazu, pary lub mgły z powietrzem, występuje stale lub przez długie okresy, lub często (strefa ta pojawia się wewnątrz pojemników, rurociągów, zbiorników, separatorów olejowo-wodnych otwartych do atmosfery).
Strefa 1. – miejsce, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych w postaci gazu, pary lub mgły z powietrzem, może czasami wystąpić w trakcie normalnego działania (może obejmować m.in. bezpośrednie otoczenie: strefy 0; miejsc napełniania i opróżniania; wrażliwych na uszkodzenie urządzeń, systemów ochronnych, części i podzespołów wykonanych ze szkła ceramiki i podobnych materiałów; uszczelnień pomp, zaworów, połączeń kołnierzowych armatury i rurociągów).
Strefa 2. – miejsce, w którym atmosfera wybuchowa zawierająca mieszaninę substancji palnych w postaci gazu, pary lub mgły z powietrzem, nie występuje w trakcie normalnego działania, a w przypadku wystąpienia trwa krótko (może obejmować miejsca otaczające strefę 0 lub 1.).
Baterie akumulatorów klasyczne – są to baterie kwasowo ołowiowe napełnione ciekłym elektrolitem zbudowane z ogniw otwartych lub zamkniętych wymagających pełnej lub ograniczonej obsługi. Płyty dodatnie mogą być wykonane jako: wielkopowierzchniowe, pancerne, prętowe, pastowane. Płyta ujemna wykonana jest zawsze jako pastowana. Baterie akumulatorów z ograniczoną obsługą są budowane z ogniw zamkniętych, w których wykorzystuje się zjawisko wewnętrznej lub zewnętrznej rekombinacji gazów (wodoru i tlenu) powstających podczas procesu ładowania. Powstający niewielki ubytek elektrolitu uzupełnia się przez dolanie wody destylowanej po ok. 2 - 4 latach eksploatacji baterii.
Baterie akumulatorów VRLA – baterie VRLA (Valve Regulted Lead Acid – ogniwa kwasowo-ołowiowe regulowane wentylem), inaczej nazywane szczelnymi, nie wymagają uzupełniania elektrolitu. Są to ogniwa szczelnie zamknięte, wyposażone w zawór zwrotny – jednokierunkowego działania (wentyl), umożliwiający jedynie ujście nadmiaru gazów. W normalnych warunkach wentyle nie działają, ponieważ wewnątrz ogniwa zachodzi prawie pełna rekombinacja gazów. Ich główną cechą jest sposób wypełnienia elektrolitem. W ogniwach wykonanych w technologii żelowej jest on skondensowany w formie żelu krzemowego SiO2, natomiast w technologii AGM jest uwięziony w separatorach fibrowo-szklanych.
Ładowanie wyrównawcze – doładowywanie wszystkich lub wybranych ogniw baterii akumulatorów, w celu uzupełnienia ich pojemności.
Prostowniki – często zwane zasilaczami, są przeznaczone do ładowania baterii akumulatorów, bądź zasilania odbiorników prądu stałego przy buforowej współpracy z baterią akumulatorów. Znamionowe napięcie wyjściowe prostowników jest dostosowane do znamionowych napięć baterii. W nowszych typach prostowników, jako człony prostownikowe stosowane są elementy półprzewodnikowe: diody, tranzystory i tyrystory, w starszych – stosy selenowe.
Rozdzielnica potrzeb własnych prądu stałego – układ zasilający instalacje i urządzenia prądu stałego będące na wyposażeniu obiektu elektroenergetycznego, składający się z zasilaczy (prostowników), baterii akumulatorów, szyn zbiorczych, zabezpieczeń obwodów zasilających i odpływowych, pomiarów napięć i prądów, układów kontroli i sygnalizacji stanu pracy. W obiektach elektroenergetycznych stosowane są następujące układy rozdzielnic prądu stałego: jednosekcyjne i dwusekcyjne. Rozdzielnice mogą współpracować ze źródłami prądu stałego w następujący sposób:
- 1 prostownik z 1 baterią,
- 1 prostownik z baterią podwójną,
- 2 prostowniki z 2 bateriami.
Rozdzielnice prądu stałego są wyposażone w następujące układy kontrolno-pomiarowe:
- pomiar prądów: prostownika, baterii i obciążenia całkowitego,
- pomiar napięcia,
- pomiar i kontrola rezystancji izolacji obwodów,
- kontrola ciągłości obwodów baterii,
- rejestrator pracy baterii.
Podstawy prawne oceny zagrożenia wybuchem
Podstawy prawne, obligujące do klasyfikowania stref zagrożenia wybuchem, określa rozporządzenie [1]:
- w obiektach i na terenach przyległych, gdzie prowadzone są procesy technologiczne z użyciem substancji palnych mogących wytworzyć mieszaniny wybuchowe lub w których substancje takie są magazynowane, powinna być dokonana ocena zagrożenia wybuchem,
- obejmuje ona wskazanie pomieszczeń zagrożonych wybuchem, wyznaczenie w pomieszczeniach i przestrzeniach zewnętrznych odpowiednich stref zagrożenia wybuchem oraz wskazanie czynników mogących w nich zainicjować zapłon,
- oceny tej dokonują inwestor, projektant lub użytkownik decydujący o procesie technologicznym,
- klasyfikację stref zagrożenia wybuchem określa norma [10] dotycząca zapobiegania wybuchowi i ochronie przed wybuchem,
- pomieszczenie, w którym może wytworzyć się mieszanina wybuchowa powstała z wydzielającej się takiej ilości palnych gazów, par, mgieł lub pyłów, której wybuch mógłby spowodować przyrost ciśnienia w tym pomieszczeniu przekraczający 5 kPa, określa się jako pomieszczenie zagrożone wybuchem,
- w pomieszczeniu należy wyznaczać strefę zagrożenia wybuchem, jeżeli może w nim występować mieszanina wybuchowa o objętości co najmniej 0,01 m3 w zwartej przestrzeni,
- strefy zagrożenia wybuchem wyznaczone w pomieszczeniach i przestrzeniach zewnętrznych, zaklasyfikowane przed dniem wejścia w życie obowiązującego rozporządzenia, klasyfikuje się odpowiednio, jako: strefa Z0 – strefa 0, strefa Z10 – strefa 20., strefa Z1 – strefa 1., strefa Z11– strefa 21. lub strefa 22., strefa Z2 – strefa 2.
W akumulatorowniach źródłem emisji wodoru są baterie akumulatorów. Zgodnie z normą PN-EN 60079-10:2003 Urządzenia elektryczne w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Część 10: Klasyfikacja obszarów niebezpiecznych (oryg.) w akumulatorowniach ewentualnymi źródłami zapłonu mogą być źródła wymienione w tabeli 2. w pozycjach 1, 3, 4, 7, 8.
Koncentracja wodoru w akumulatorowni
Koncentracja wodoru w pomieszczeniach akumulatorowni jest ograniczona poprzez zastosowanie wentylacji. Pomieszczenia akumulatorowni zostały wybudowane i wyposażone w latach 80. W związku z tym nie zachowała się dokumentacja techniczna dotycząca wentylacji, tj. krotności wymian powietrza, wydajności wentylatorów, czy przekrojów przewodów wentylacyjnych. Konieczne było wykonanie inwentaryzacji pomieszczeń oraz pomiarów wentylacji wzorowanym anomometrem. Wyniki inwentaryzacji i pomiarów są przedstawione w opisie oraz tabeli 3. i tabeli 4.
- akumulatorownia 1. – nawiew naturalny – na wysokości 3 m 1 kratka 20×30 cm – pomiar 1,25 m/s, wyciąg wentylacja mechaniczna – na wysokości 3,5 m 2 kratki 10×20 cm – 2 pomiary 1,65 i 1,37 m/s.
- akumulatorownia 2. – nawiew naturalny – na wysokości 3 m 2 kratki 20×30 cm – 2 pomiary 1,15 i 0,7 m/s, wyciąg wentylacja mechaniczna – na wysokości 3,5 m 2 kratki 10×20 cm – 2 pomiary 1,7 i 1,35 m/s,
- akumulatorownia 3. – nawiew naturalny – na wysokości 3,5 m 2 kratki 20×30 cm – 2 pomiary 2,2 i 1,35 m/s, wyciąg wentylacja mechaniczna – 2 kratki 20×30 cm – pomiar na wysokości 0,5 m 3,1 m/s i na wysokości 3 m 1,9 m/s,
- akumulatorownia 4. – nawiew naturalny – na wysokości 3,5 m 2 kratki 20×30 cm – 2 pomiary 0,6 i 2,4 m/s, wyciąg wentylacja mechaniczna – 2 kratki 20×30 cm – pomiar na wysokości 0,5 m 2,4 m/s i na wysokości 3 m 2,64 m/s,
- akumulatorownia 5. – nawiew wentylacja mechaniczna – na wysokości 3 m 2 kratki 20×30 cm – 2 pomiary 0,0 i 0,5 m/s, wyciąg wentylacja mechaniczna – 1 kratka 30×40 cm na wysokości 0,5 m – pomiar 0,7 m/s + 1 kratka 20×30 cm na wysokości 3 m – pomiar 2,34 m/s + 3 kratki 20×30 cm na wysokości 4 m – pomiar 1,4 m/s,
- akumulatorownia 6. – nawiew wentylacja mechaniczna – na wysokości 3 m 2 kratki 20×30 cm – 2 pomiary 0,0 i 0,46 m/s, wyciąg wentylacja mechaniczna – 1 kratka 30×40 cm na wysokości 0,5 m – pomiar 0,95 m/s + 1 kratka 20×30 cm na wysokości 3 m – pomiar 1,37 + 3 kratki 20×30 cm na wysokości 4 m – pomiar 1,2 m/s.
W akumulatorowniach zastosowano zabezpieczenia przed gromadzeniem się wodoru: mechaniczną wentylację wyciągową w akumulatorowniach 1., 2., 3., 4.; wentylację nawiewno-wywiewną w akumulatorowniach 5. i 6. oraz zawory regulacyjne systemu zewnętrznej rekombinacji gazów w akumulatorowniach 1. i 2.
W dniach 13 i 19 listopada 2008 r. dokonano pomiarów obecności wodoru w akumulatorowniach RPS1, 2EA02, RPS-3, RPS4, 5EA02, 5EB02 podczas pracy układów wentylacji. Dokonano pomiarów obecności wodoru za pomocą wzorcowanego miernika MX2100 produkcji OLDHAM o zakresie od 0 do 100% dolnej granicy wybuchowości (DGW) – nie stwierdzono obecności wodoru. Powtórnie dokonano pomiarów obecności wodoru za pomocą wzorcowanego miernika MX21 produkcji OLDHAM o zakresie od 0 do 2200 ppm – nie stwierdzono obecności wodoru.
W akumulatorowniach w czasie ładowania baterii wydziela się wodór, który dzięki zastosowaniu skutecznej wentylacji nie jest w stanie utworzyć 0,01 m3 mieszaniny wybuchowej w zwartej przestrzeni. W związku z tym, biorąc pod uwagę zapisy w § 33.7 Rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 21 kwietnia 2006 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 80, poz. 563) nie ma potrzeby wyznaczania stref zagrożenia wybuchem w akumulatorowniach.
Obliczenie teoretyczne sprawdzające maksymalną objętość V wydzielającego się wodoru w trakcie ładowania baterii. Objętość V wydzielającego się wodoru w trakcie ładowania baterii obliczamy ze wzoru:
gdzie:
E – pojemność baterii, w [Ah],
N – liczba ogniw w baterii, w [szt.].
Wyniki obliczeń przedstawiono w tabeli 7.
Obliczenie sprawdzające przyrost ciśnienia ΔP w poszczególnych pomieszczeniach akumulatorowni
Przyrost ciśnienia w pomieszczeniu ΔP, w [Pa], spowodowany przez wybuch z udziałem jednorodnych palnych gazów lub par o cząsteczkach zbudowanych z atomów węgla, wodoru, tlenu, azotu i chlorowców, jest określany za pomocą równania:
gdzie:
mmax – maksymalna masa substancji palnych, tworzących mieszaninę wybuchową, jaka może wydzielić się w rozpatrywanym pomieszczeniu, w [kg],
ΔPmax – maksymalny przyrost ciśnienia przy wybuchu stechiometrycznej mieszaniny gazowo-lub parowo-powietrznej w zamkniętej komorze, w [Pa],
W – współczynnik przebiegu reakcji wybuchu, uwzględniający niehermetyczność pomieszczenia, nieadiabatyczność reakcji wybuchu, a także fakt udziału w reakcji niecałej ilości palnych gazów i par, jaka wydzieliłaby się w pomieszczeniu – równy 0,17 dla palnych gazów i 0,1 dla palnych par,
V – objętość przestrzeni powietrznej pomieszczenia, stanowiąca różnicę między objętością pomieszczenia i objętością znajdujących się w nim instalacji, sprzętu, zamkniętych opakowań itp., w [m3].
Cst – objętościowe stężenie stechiometryczne palnych gazów lub par:
β – stechiometryczny współczynnik tlenu w reakcji wybuchu:
nC, nH, nCl, no – odpowiednio ilości atomów węgla, wodoru, chlorowców i tlenu w cząsteczce gazu lub pary, ρ – gęstość palnych gazów lub par w temperaturze pomieszczenia w normalnych warunkach pracy, w [kg⋅m-3].
Korzystając z powyższych wzorów przyjmując mmax=20 kg, ΔPmax=600 kPa, W – równy 0,17 dla palnych gazów V= objętości poszczególnych akumulatorowni, Cst=0,29, ρ=0,083, w [kg⋅m-3].
Każda mniejsza objętość wydzielonego wodoru spowoduje proporcjonalnie mniejszy przyrost ciśnienia (tab. 8.). Współczynnik zmniejszający k:
n – liczba wymian powietrza w pomieszczeniu przy działaniu wentylacji, w [h-1],
t – przewidywany czas wydzielania gazów, w [h].