Często dziś słyszymy, że przyszło nam żyć w ciekawych czasach. Śledząc ostatnie wydarzenia trudno nie zgodzić się z takim stwierdzeniem. W zasadzie bezustannie jesteśmy świadkami wielowymiarowych zmian, które w dodatku następują z bezprecedensową dynamiką. Wszystko to sprawia, że w najbliższych latach nasz świat będzie się zmieniał w bardzo wielu obszarach.

W konsekwencji większość z nas staje przed kolejnymi wyzwaniami i decyzjami, które będą istotnie wpływać na jakość naszego życia. Problem ten nie omija również producentów wyrobów stosowanych w ochronie przeciwpożarowej oraz specjalistów świadczących różne usługi konsultingowe w tej branży. Doskonałym przykładem wspo- mnianych zmian może być transformacja energe- tyczna, budynki zeroemisyjne, czy elektromobilność, która jest dla nas szczególnie interesująca. Pojazdy z napędem elektrycznym z sympatycznej ciekawostki i gadżetu, stały się dość niepostrzeżenie integralną częścią naszych miast, ulic i garaży. Potencjał wspomnianych zmian oraz kierunki rozwoju są dziś trudne do przewidzenia, niemniej jednak już teraz można wskazać realne problemy, które wymagają od nas wszystkich skoordynowanego działania i to nie tyle w przyszłości ile tu i teraz. Dotyczy to w szczególności kwestii zapewnienia bezpieczeństwa pożarowego w budynkach, w których parkowane i ładowane są pojazdy wyposażone w akumulatory litowojonowe.

Analizując bieżącą sytuację, w tym zakresie, w Polsce oraz wychodząc naprzeciw oczekiwaniom rynku przekazujemy na Państwa ręce niniejsze opracowanie stanowiące próbę systemowego podejścia do kwestii bezpieczeństwa pożarowego budynków, w których mogą się znajdować pojazdy elektryczne i hybrydowe. Chcielibyśmy przedstawić Państwu ogólny koncept zestawu hydrantu wewnętrznego zinstalacjązraszaczową,służącegodozabezpieczeniamiejs c, w których mogą być parkowane pojazdy wyposażone w akumulatory litowo-jonowe. Szczególną uwagę poświęciliśmy garażom podziemnym, z uwzględnieniem miejsc przeznaczonych do ładowania samochodów. Nasz pomysł miał być prosty, niezawodny oraz przede wszystkim skuteczny. Do jego realizacji wykorzystaliśmy powszechnie dostępne w budynkach zasoby wodne oraz infrastrukturę hydrantową, uzupełnione o dodatkowe komponenty umożliwiające lokalną detekcję oraz tłumienie pożaru we wstępnej fazie jego rozwoju, do momentu rozpoczęcia akcji ratowniczej przez jednostki Państwowej Straży Pożarnej (PSP). Wierzymy, że nasze rozwiązanie spotka się z Państwa zain- teresowaniem i okaże się uzyteczne w praktyce. Będziemy wdzięczni za konstruktywne sugestie. Zapraszamy do lektury i współpracy.

W wielu krajach obecnie toczy się dyskusja dotycząca realnego zagrożenia pożarowego w budynkach wynikającego z rosnącej liczby pojazdów wyposażonych w akumulatory litowo-jonowe oraz stacji ich ładowania. Niestety te rozważania są często sprowadzane wyłącznie do jednego pytania. Jakie samochody palą się najczęściej? Albo inaczej, czy auta elektryczne palą się częściej od konwencjonalnych z silnikami spalinowymi?

Odpowiedzi na te pytania ponownie dostarczają aktualne statystyki, według których najwięcej zarejestrowanych pożarów dotyczyło samochodów hybrydowych wyposażonych w akumulatory litowo-jonowe oraz konwencjonalny silnik spalinowy. Można przyjąć, że wynika to z faktu wyposażenia ich dwa układy, z których każdy może stanowić potencjalne źródło pożaru. Należy również wyraźnie podkreślić, że skupianie się wyłącznie na ilości pożarów stanowi bardzo duże uproszczenie rzeczywistości. Przy ocenie ryzyka warto brać pod uwagę również inne istotne czynniki, takie jak specyfika rozwoju pożaru, strategia gaszenia oraz przede wszystkim jego konsekwencje. W przypadku samochodów z silnikiem spalinowym do najpowszechniejszych przyczyn pożarów zalicza się samozapłon będący wynikiem nieszczelności w układzie paliwowym oraz możliwość zapalenia się podłoża od rozgrzanego katalizatora. W przypadku samochodów wyposażonych w akumulatory EV najczęstszym źródłem pożaru bywają właśnie te ostatnie oraz infrastruktura wykorzystywana do ich ładowania.

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że ładowanie akumulatorów odbywa się często bez nadzoru człowieka. Standardowe akumulatory EV składają się z modułów zbudowanych z połączonych ze sobą równolegle lub szeregowo ogniw. W skład akumulatora wchodzą instalacje wysokowoltowa, niskowoltowa oraz układ sterujący, który kontroluje napięcie i temperaturę modułów. Dodatkowo współczesne akumulatory wyposażone są w systemy zarządzania ich ładowaniem i rozładowywaniem (BMS ang. Battery Management System). Pożar akumulatora zaczyna się zwykle od wystąpienia ucieczki termicznej czyli niekontrolowanego wzrostu temperatury ogniw litowo-jonowych ponad jej wartość krytyczną. Awarii takiej towarzyszy zwykle iskrzenie oraz wytwarzanie dużej ilości gazów oraz dymu [4]. Proces ten ma często przebieg sekwencyjny odpowiadający przenoszeniu się pożaru na kolejne moduły akumulatora. Powstający w wyniku zapłonu dym składa się z mieszaniny toksycznych gazów uwalnianych do otoczenia przez zawór bezpieczeństwa i opcjonalnie pęknięcia w powłoce akumulatora.

W przypadku pożaru emitowane są gazy o różnej charakterystyce i toksyczności np. tlenek węgla (CO) – gaz duszący, dwutlenek węgla (CO2) wywołujący niedotlenienie, wraz ze wzrostem temperatury emitowane są dodatkowo gazy o znacznej toksyczności np. fluorowodór (HF), pentafluorek fosforu (PF5), fosforyl fluoru (POF3) [4]. Dodatkowym zagrożeniem, szczególnie w przypadku pomieszczeń zamkniętych, jest możliwość wybuchu gazów emitowanych z płonącego akumulatora litowo-jonowego. Obecnie nasycenie rynku samochodami EV jest wciąż relatywnie małe. Niemniej jednak liczba zdarzeń z ich udziałem, a przede wszystkim przebieg pożarów pozwalają zakładać, że mamy do czynienia z poważnym problemem [5]. Praktyka pokazuje, że pożary samochodów elektrycznych mogą być wynikiem:

• samozapłonu samochodu elektrycznego podczas postoju, który może być rezultatem ekstremalnych warunków pogodowych np. wysoka temperatura, zalanie akumulatora;
• zapłonu samochodu elektrycznego podczas ładowania w wyniku przeładowania akumulatora lub wadliwej infrastruktury ładowania (stacja, kable) np. zwarcie w skrzynce rozdzielczej;
• zapłonu akumulatora w wyniku jego uszkodzenia mechanicznego np. kolizja drogowa;
• wtórnego zapłonu akumulatora po wcześniejszym ugaszeniu;
• innych czynników zewnętrznych np. podpalenia.

W sytuacji, kiedy ilość wody będzie niewystarczająca może dojść do zapłonu wtórnego. Dlatego zaleca się aby efekty gaszenia i chłodzenia akumulatora kontrolować okresowo z wykorzystaniem pirometru i kamery termowizyjnej. W praktyce strategia gaszenia pożarów akumulatorów litowo-jonowych opiera się na:

• zastosowaniu specjalnego koca gaśniczego w wymiarach 8 x 6 m, wykonanego z materiału na bazie kwarcu i odpornego na temperatury do ok. 1000oC.
• Przykrycie kocem pojazdu ogranicza skutki pożaru, ale może nie zapewniać jego ugaszenia;
• powszechnie stosowana jest też technika polegająca na zatapianiu całego pojazdu w przystosowanym do holowania kontenerze wyposażonym w instalację podawania wody w obiegu zamkniętym z recyrkulacją. W przypadku zastosowania takiej metody należy też zwrócić uwagę na ryzyko znacznego skażenia wody używanej do gaszenia akumulatorów litowo-jonowych, która absorbuje związki chemiczne uwalniane z płonących ogniw. [6, 7].

Kwestie zapewnienia odpowiedniej ilości wody oraz niezbędnych środków technicznych do jej użycia w przypadku pożaru reguluje rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów. Techniczne środki zabezpieczenia przeciwpożarowego – urządzenia, sprzęt, instalacje i rozwiązania budowlane służące zapobieganiu powstawaniu i rozprzestrzenianiu się pożarów;

Przywołane rozporządzenie definiuje co należy rozumieć przez urządzenia przeciwpożarowe – są to w szczególności (a więc katalog urządzeń nie jest zamknięty) urządzenia (stałe lub półstałe, uruchamiane ręcznie lub samoczynnie) służące do zapobiegania powstaniu, wykrywania, zwalczania pożaru lub ograniczania jego skutków, a w szczególności: stałe i półstałe urządzenia gaśnicze i zabezpieczające, urządzenia inertyzujące, urządzenia wchodzące w skład dźwiękowego systemu ostrzegawczego i systemu sygnalizacji pożarowej, w tym urządzenia sygnalizacyjno-alarmowe, urządzenia odbiorcze sygnałów pożarowych i urządzenia odbiorcze sygnałów uszkodzeniowych, instalacje oświetlenia ewakuacyjnego, hydranty wewnętrzne i zawory hydrantowe, hydranty zewnętrzne, pompy w pompowniach przeciwpożarowych, przeciwpożarowe klapy odcinające, urządzenia oddymiające, urządzenia zabezpieczające przed powstaniem wybuchu i ograniczające jego skutki, kurtyny dymowe oraz drzwi, bramy i inne zamknięcia przeciwpożarowe, jeżeli są wyposażone w systemy sterowania, przeciwpożarowe wyłączniki prądu oraz dźwigi dla ekip ratowniczych. pompownia przeciwpożarowa – pompownia zasilająca w wodę instalację lub sieć wodociągową przeciwpożarową;

Ważne jest to, że wszystkie urządzenia przeciwpożarowe powinny być: wykonane zgodnie z projektem, projekt musi być uzgodniony pod względem wymagań ochrony przeciwpożarowej przez rzeczoznawcę ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych, warunkiem dopuszczenia do użytkowania urządzenia jest przeprowadzenie prób i badań potwierdzających poprawność jego działania. Urządzenie powinno być poddawane przeglądom technicznym i czynnościom konserwacyjnym zgodnie z zasadami i w sposób określony w Polskich Normach dotyczących urządzeń przeciwpożarowych i gaśnic, w dokumentacji techniczno-ruchowej oraz instrukcjach obsługi, opracowanych przez ich producentów, przeglądy techniczne i czynności konserwacyjne powinny być przeprowadzane w okresach ustalonych przez producenta, nie rzadziej niż raz w roku.

Najważniejsze wymagania, które wykorzystane są do wykonania zestawu hydrantu wewnętrznego z instalacją do kontroli rozwoju pożaru samochodów elektrycznych zawarte są w rozdziale 5 poświęconym instalacji wodociągowej przeciwpożarowej.

§ 18.1. W budynkach stosuje się następujące rodzaje punktów poboru wody do celów przeciwpożarowych:

• hydranty wewnętrzne z wężem półsztywnym o nominalnej średnicy węża 25 mm i 33 mm, zwane dalej odpowiednio „hydrantem 25” i „hydrantem 33”;
• hydrant wewnętrzny z wężem płasko składanym o nominalnej średnicy węża 52 mm, zwany dalej „hydrantem 52”;
• zawór hydrantowy, zwany dalej „zaworem 52”, bez wyposażenia w wąż pożarniczy.

Hydranty wewnętrzne muszą spełniać wymagania Polskich Norm dotyczące tych urządzeń. Zawory 52 muszą spełniać wymagania Polskich Norm dotyczące tych urządzeń. Zasilanie hydrantów wewnętrznych musi być zapewnione przez co najmniej 1 godzinę. Hydranty 33 muszą być stosowane w garażu: jednokondygnacyjnym zamkniętym o więcej niż 10 stanowiskach postojowych; wielokondygnacyjnym. § 20.1. Hydranty wewnętrzne, w tym 33, oraz zawory 52 powinny być umieszczane przy drogach komunikacji ogólnej, w szczególności:

• przy wejściach do budynku i klatek schodowych na każdej kondygnacji budynku, przy czym w budynkach wysokich i wysokościowych zaleca się lokalizację zaworów 52 w przedsionkach przeciwpożarowych, a dopuszcza w klatkach schodowych;
• w przejściach i na korytarzach, w tym w holach i na korytarzach poszczególnych kondygnacji budynków wysokich i wysokościowych; przy wyjściach na poddasze;
• przy wyjściach na przestrzeń otwartą lub przy wyjściach ewakuacyjnych z pomieszczeń produkcyjnych i magazynowych, w szczególności zagrożonych wybuchem.

Hydranty wewnętrzne oraz zawory 52 muszą znajdować się na każdej kondygnacji, przy czym w budynkach wysokich i wysokościowych należy stosować po dwa zawory 52 na każdym pionie na kondygnacji podziemnej i na kondygnacji położonej powyżej 25 m oraz po jednym zaworze 52 na każdym pionie na pozostałych kondygnacjach.

Zasięg hydrantów wewnętrznych w poziomie obejmuje całą powierzchnię chronionego budynku, strefy pożarowej lub pomieszczenia z uwzględnieniem:

• długości odcinka węża hydrantu wewnętrznego określonej w normach, o których mowa w § 18 ust. 2;
• efektywnego zasięgu rzutu prądów gaśniczych:
• 3 m w strefach pożarowych zakwalifikowanych do kategorii zagrożenia ludzi ZL,znajdujących się w budynkach o więcej niż jednej kondygnacji nadziemnej – przyjmowanego dla prądów rozproszonych stożkowych, 10 m – w pozostałych budynkach

§ 21.1. Zawory 52 i zawory odcinające hydrantów wewnętrznych muszą być umieszczone na wysokości 1.35±0.1 m od poziomu podłogi. Przed hydrantem wewnętrznym lub zaworem 52 zapewnia się dostateczną przestrzeń do rozwinięcia linii gaśniczej. § 22.1. Minimalna wydajność poboru wody mierzona na wylocie prądownicy wynosi: dla hydrantu 25 – 1.0 dm3/s; dla hydrantu 33 − 1.5 dm3/s (ok. 5400 l/h) dla hydrantu 52 − 2.5 dm3/s (ok. 9000 l/h) § 23. Instalacja wodociągowa przeciwpożarowa powinna zapewniać możliwość jednoczesnego poboru wody na jednej kondygnacji budynku lub w jednej strefie pożarowej z: 2) dwóch sąsiednich hydrantów wewnętrznych lub dwóch sąsiednich zaworów 52 − w budynkach nie wymienionych w pkt 1 i 3 oraz w budynku wysokim z jedną klatką schodową; § 24.1. Instalacja wodociągowa przeciwpożarowa musi być zasilana z zewnętrznej sieci wodociągowej przeciwpożarowej lub ze zbiorników o odpowiednim zapasie wody do celów przeciwpożarowych, bezpośrednio lub za pomocą pompowni przeciwpożarowej, w sposób zapewniający spełnienie wymagań określonych w § 22 i § 23.