特斯拉储能柜外壳防火测试

特斯拉储能柜 Tesla PowerPack 

• ESS(Energy Storage System) 是一个 100 kWh 装置,专为商业安装而设计

• ESS 是模块化的,可以扩展为包括多个 100 kWh 单元以增加容量

• 户外安装通常放置在混凝土垫上

• 可以远离建筑物或毗邻

测试仪器

地点:户外露天

电池处于 100% 充电状态 (SOC)

收集的数据:ESS柜压力,选定燃烧产物的气体,ESS柜内部和ESS外部的温度, 天气条件,摄影和高清视频

测试计划

• 打开仪器,点燃 ̴400 kW 丙烷燃烧器

• 监测到大约20次热失控的声音确认

• 关闭燃烧器;让ESS自由燃烧

• 监控直到火自行熄灭或自行熄灭

测试现象

• 400kW燃烧器直接火焰冲击ESS机柜外部会导致内部电池发生热失控

• 35 分钟产烟

• 45 分钟后可听到第一次热失控

• 47 分钟出现第一道火焰

• 大约 1 小时后,声音确认 20 次热失控,燃烧器关闭

• 在排气口和 ESS 前门外观察到火焰

• 火势缓慢蔓延到整个机柜,直到在大约 3 小时 45 分钟后自行烧毁

测试数据

• 内部高温:高于1100°C

• 燃烧器另一侧的外表面温度要低得多:65 °C

• 前门的外表面温度:240°C

• 检测到 HF(超过 100 ppm)和 CO(50 ppm),检测到的 HF 在 30 分钟时达到最大值,并在测试期间保持在 100 ppm 以上

• 未检测到 CH4

• 未观察到电池剧烈的喷溅、爆炸或爆裂

• 测试后:所有电池耗尽,内部电子设备损坏,无残余电流

特斯拉储能柜电池防火测试

测试计划

• 打开仪器 ,给加热器器通电 

• 六 (6) 个直径为 1/8 英寸的 25 瓦筒式加热器 ,安装在电池单元内

• 监控直到听到大约 20 次热失控的声音确认 

• 关闭加热器;允许 ESS 自由运行 • 监控直到事件结束

测试计划

• 打开仪器 ,给加热器器通电 

• 六 (6) 个直径为 1/8 英寸的 25 瓦筒式加热器 ,安装在电池单元内

• 监控直到听到大约 20 次热失控的声音确认 

• 关闭加热器;允许 ESS 自由运行 • 监控直到事件结束

测试数据

• 靠近加热器的温度高:大于1100°C

• 高于和低于加热器的温度较低:27-82°C  

• 外表面温度低得多:16-21°C

• HF(峰值 26 ppm),CO(超过 2,000 ppm),并检测到 CH4 — HF 在观察到的烟雾产生峰值期间大约在 45 分钟达到峰值 — CO 在大约 15 分钟达到峰值 

• 没有观察到火焰、猛烈的电池飞溅、爆炸或爆裂 

• 测试后:引燃的电池损坏,剩余电池正常工作

锥形量热仪的辐射热通量和尺度

点火后,锥形量热仪代表了一个明确定义的燃烧条件,由外部强制辐射,这是发展中火灾场景的典型情况。特征概述如下。

承受的热通量

辐射热通量可以在 q˙ext = 0 和 100 kW m-2 之间变化,提供了一些火灾场景的范围,尽管 35 或 50 kW m-2 使用最广泛,对应于发展中的火灾中发现的热通量。较高的辐照水平可提供更好的再现性、更清晰的点火定义和更短的测量时间,但对应于更充分发展的火灾。通常,较小的辐照水平更好地对应于防火目标,特别是对于阻燃聚合物。因此,不同的考虑决定了热通量的选择。使用 25、35、50 和 70 kW m-2 等一系列外部热通量可以提供有关不同火灾场景性能的额外信息。举例玻璃增强 PA-66 的 HRR 和总热释放 (THR) 的典型变化如下图所示。

然而,来自锥形加热器的辐射并不完全决定锥形量热仪中火灾场景的热通量分量,因为来自样品表面的再辐射和来自火焰的热通量也是相同的数量级。

因此,锥形量热仪运行期间的有效热通量是外部热通量和材料响应的综合结果。如下以图解方式说明了无限厚的非炭化样品的理想燃烧情况。

锥形量热仪测试期间的有效热通量和表面温度,基于无限厚的非炭化材料的理想燃烧

尺度范围

锥形量热仪使用厚度为 50 毫米或更小的 100 毫米 × 100 毫米方形样品,因此被描述为小规模或实验室规模的火灾测试。其长度尺度对应于用于表征点火场景中性能的典型可燃性测试的上限。使用 35 kW m-2 施加的热通量,它旨在在非常小的长度范围内复制发展火灾的性能。锥形量热法的关键特征之一是可以从小样本中获得对材料发展中燃烧行为的合理洞察,从而减少开发时间和成本。尽管这是锥形量热仪的一个显着优势,但它并非没有一些重要的限制。例如,锥形量热仪中没有真正的火焰传播,燃烧是一维的(火焰前锋仅在深度方向穿透样品)。这个尺寸,即厚度,可以在锥形量热仪中改变,并且对结果有显着影响。

锥形量热仪数据和火灾的关系

火灾科学界对锥形量热仪数据的解释几乎没有共识。所有的火灾都是不同的,单一的火灾场景或火灾测试永远不会涵盖整个火灾类型和相应的火灾行为,以下部分是讨论锥形量热法的基础。

火灾在其热量和质量转移方面存在重大差异,由施加的热通量、温度、长度尺度和通风等特征定义(如下图 ),锥量对应灰色部分。

火灾的行为可以分为三个阶段:

• 点火:先导点火是火焰燃烧的开始,其特点是点火源(火焰、香烟、灼热丝等)、小长度刻度 (cm)、点火温度范围内的环境温度 (600–700 K) ,和高通风。

• 发展中的火灾:在火灾发展的这个阶段发生的持续燃烧燃烧的特点是外部热通量(大约 20-60 kW/m-2)、更大的长度尺度(dm 到 m)、环境温度高于点火温度( 700–900 K),并持续高通风。

• 完全发展的火灾:火灾发展的倒数第二阶段的特点是外部热通量高(>50 kW/m-2)、长度尺度>m、环境温度高于自燃温度(>900 K)和低通风量。

归根结底,大多数火灾科学以及大多数防火测试都集中在特定的保护目标上,这是有充分理由的。常见的保护目标包括防止持续着火、限制火势蔓延或充当防火屏障。大多数更完善的火灾测试都试图模拟特定的真实火灾场景并监控该场景中特定样本的特定火灾风险或危害,而不是确定材料的特性。此外,样本在火灾或火灾测试中的反应方式可能会对整体火灾情景产生重大影响。因此,可以提出三点一般性意见:

 • 比较不同火灾试验中的火灾行为是困难的。准确的预测经常失败,因为不同的材料特性决定了不同场景下的性能。然而,粗略的相关性或仅限于特定材料类别的相关性已经成功。

• 放大和缩小比例是火灾科学中的一个关键挑战,因为长度比例起着如此突出的作用。通常,简单的经验方法无法令人满意地预测火灾行为;特别是尝试跨越多个数量级的长度尺度

• 组件属性和“固有”材料属性之间的相互作用是复杂多变的。

漂珠耐火隔热板在建筑防火风管系统的应用

漂珠:是煤粉在电厂锅炉内燃烧时,粘土质物质熔融成微液滴,在炉内湍流的热空气作用下高速自旋,形成浑圆硅铝球体。燃烧和裂解反应产生的氮气、氢气和二氧化碳等气体,在熔融的高温硅铝球体内迅速膨胀,在表面张力作用下,形成中空的玻璃泡,然后进入烟道迅速冷却,硬化后,成为高真空的玻璃态空心微珠。

安筑漂珠耐火隔热板,兼具了防火性、耐火性和隔热性三大属性,是一种全新的耐火隔热材料,是建筑防排烟风管同时满足GB/T17428-2009耐火完整性和隔热性,并且真正实现检测产品和现场施工产品完全一致的核心芯材材料。

漂珠板性能:

高耐火度:1400℃

保温隔热:0.045W/(m·k)

轻质高强:密度110-170kg/m³