UL 9540A, 6-й видання: Комплексне тлумачення великомасштабного випробування на пожежу (LSFT)

— Найвищий порог безпеки для оцінки ризику пожежі системи зберігання енергії батарей

1. Фон: Чому виконувати великомасштабний пожежний тест?

 

Під впливом експлозивного зростання глобального ринку зберігання енергії, пожежна безпека систем зберігання енергії на базі батарей (BESS) стала важливою проблемою для галузі. У екстремальних умовах, таких як перегрів, перезарядка або механічні пошкодження, літій-іонні батареї можуть перебігати тепловий втеча—випускаючи великі обсяги горючих газів і викликаючи серйозні пожари. Якщо пожежа пошириться на суміжні батарейні шафи або навколишні конструкції, наслідки можуть бути катастрофічними.

13 березня 2026 року, Underwriters Laboratories (UL) офіційно опублікувала 6-ий видання ANSI/CAN/UL 9540A. Основні оновлення в цьому виданні зосереджені насамперед на Рівень встановлення – Великомасштабний пожежний тест (ВПТ). Як кінцевий критерій оцінки пожежної безпеки системи зберігання енергії в умовах реального встановлення, LSFT також є обов'язковим для виконання ППС 855:2026 (Стандарт для встановлення стаціонарних систем зберігання енергії).

У простій формі, LSFT полягає в створенні батареї BESS у лабораторії, яка точно імітує фактичну установку на місці, намагаючись запустити Повністю розвинута пожежна ситуація у межах одного з батарейних обмінників, а також спостереження за тим, чи поширюється вогонь на суміжні батарейні обмінники або навколишні будівельні конструкції. Зібрані науково дані підтверджують мінімальні відстані між ними, плани захисту від пожежі та загальну цілісність системи.

2. Панорамний перегляд ієрархії тестування UL 9540A

Щоб оцінити роль Великомасштабного вогневого тесту, спочатку слід зрозуміти чотирьохрівневу ієрархію тестування UL 9540A. Поступово переходячи від мікро-до макро-рівнів, кожен рівень надає критичні основні дані для наступного рівня:

Таблиця 1: Огляд ієрархії чотирьох рівнів тесту UL 9540A

3. Основні цілі LSFT

Згідно з главою 10 видання UL 9540A, Тест на великий пожежний вогонь призначений для вирішення чотирьох ключових інженерних та питань безпеки:

• Оцінка теплового навантаження: Коли виникає повністю розвинений пожежний процес у одиниці BESS, яка ступінь теплової експозиції для сусідніх або близьких систем? Чи існує ризик другого теплового пробігу або запалювання?
• Структурний пожежний ризик: Чи представляє вогонь небезпеку іскорення для сусідніх будівельних конструкцій (наприклад, горючі стіни або дахи)?
• Перевірка відстані розділення: Чи достатні вказані виробником мінімальні відстані монтажу, щоб запобігти поширенню пожежі?
• Перевірка плану протипожежної захисту: Чи ефективні активні заходи протипожежної захисту в проектуванні будівлі (наприклад, автоматичні системи пожарного зрошування) у контролюванні поширення пожежі?

4. Деталі методу тестування

4.1 Вимоги до тестового середовища

LSFT вимагає строгого контролю навколишнього середовища для забезпечення надійності даних та повторюваності тестування. Для зовнішнього тестування мають бути виконані наступні умови:

• Швидкість вітру ≤19,3 км/год ( ≈5,4 м/с), використовуючи екрани вітру, якщо це необхідно
• Поверхнева температура ≥ 0℃ (32°F)
• Відносна вологість < 90%
• Нульові опади під час тестування
• Контрольоване управління рослинністю та горючими матеріалами у межах тестової зони

Тестування в приміщенні використовує стандартну конфігурацію для неприватних будівель, з плоскими стелами фіксованої висоти та тестовими стінами, розташованими в кутах. Цей дизайн запобігає закриттю шарів гарячого газу стінами, що дозволяє екстраполювати дані на більші об'єми приміщень. Крім того, внутрішні установки дозволяють активні системи пожежогасіння (зазвичай водяні спринклери) для оцінки їхньої ефективності гасіння.

4.2 Тестовий макет

Тестова компоновка має відображати кінцеву конфігурацію установки BESS. Основна принцип полягає в тому, що Прикріплення походження бути повністю заповненими модулями акумуляторів і допоміжним обладнанням, тоді як оточуючий Цільові корпуси та/або цільові стіни розташовані на мінімальних встановлених виробником відстанях. Нижче наведено приклад типової конфігурації тестування на підлозі у приміщенні: 

У зображеннях червона площа позначає місце початку пожежі (повністю заповнена, місце початку розвитку пожежі), синя площа представляє залишкові частини Камери походження, а жовта площа позначає інструментовану Цільову камеру. Літери A, B, C та D позначають мінімальні допустимі відстані в кожному напрямку.

Цільові оболонки можуть бути надані у трьох формах: повністю заповненому фізичному одиниці, представницькому суррогатному зразку або інструментованій цільовій стіні. Термопари мають бути розташовані в мереживному порядку з проміжками, що не перевищують 0,61 м (2 ft), що покривають поверхні клітин, поверхні модулів або внутрішні поверхні оболонки на цільовому пристрої, залежно від фактичної конфігурації внутрішнього обладнання цільової оболонки.

4.3 Методи запуску пожежі

Стандарт LSFT передбачає створення повністю розвинутого пожежного стану в межах приміщення, з якого почалася пожежа. Це активується за допомогою одного з трьох стандартних методів:

• Панель нагрівання + Додатковий джерело запалювання: Плата нагрівання змушує елементи потраТи в термічну розгонку, разом із джерелом запалювання (складка, запалювач або пілотний полум'я), розташоване вздовж шляху випуску газу, щоб забезпечити згорання спалаху газу.
• Електричне/механічне зловживання + Допоміжний джерело запалювання: Теплова війна викликається перезарядкою, зовнішнім коротким замиканням або механічним пошкодженням, яке поєднується з джерелом запалювання газу.
• Газовий горіння: Дифузійна, попередньо змішана або напівпопередньо змішана газова горілка безпосередньо виступає як джерело тепла та джерело запалювання.

Місце запуску визначається за допомогою структурного та теплового огляду, щоб визначити місце, здатне генерувати максимальний тепловий стрес. Зазвичай це вибирається на найнижчому або другому за порядком вертикальному модульному положенні біля зовнішньої межі оболонки — там, де накопичення тепла найсерйозніше і вентиляція обмежена.</p>

4.4 Критерії розвиненого пожежного стану

Стандарт встановлює чіткі критерії для підтвердження "повністю розвиненого пожежного стану":

• Зовнішні встановлення: Пов’язано з термічним розпросторенням і активним поширенням вогню через принаймні один повний вертикальний стовпець (рейку) модулів у межах Контейнера походження.
• Внутрішні встановлення: Пов’язаний із хоча б одним повністю функціонуючим модулем, який відчуває повне поширення термічної розгону та запалювання всіх горючих матеріалів у цьому модулі.

5. Тестування систем зі стекованою енергетичною системою

При збільшенні щільності енергії, стековані конфігурації BESS стали все більш поширеними. Видання 6 вводить конкретні вимоги до тестування для багатошарових стекових установок BESS:

Стековані випробування потребують розміщення цільових корпусів як суміжних, так і безпосередньо над Корпусом походження. Повний стек має бути встановлений на максимальній номінальній механічній навантажувальній здатності, включаючи всі монтажні деталі та опорні рами.

Під час тестування необхідно контролювати теплове навантаження на нижній бік верхньої одиниці. Якщо клієнт вимагає, цілий вертикальний стек може бути оцінений як єдиний Поверхню походження (застосовується, коли передбачається поширення пожежі вертикально всередині стекової конструкції).

6. Критерії проходження/не проходження: Детальні показники продуктивності

Критерії проходження/неуспіху LSFT розподіляються на зовнішні та внутрішні установки, охоплюючи межі температури, обмеження термічного вибуху та структурну стабільність.

Таблиця 2: Порівняння критеріїв ефективності LSFT (зовнішній випадок проти внутрішнього)

Примітка щодо допустимих температурних відхилень: Усі вимірювання температури оцінюються за допомогою середнього значення за 60 секунд, щоб усунути тимчасові піки. Крім того, для термопар, встановлених на поверхнях модуля або внутрішньої оболонки, стандарт передбачає дозвіл: виміряні значення можуть перевищувати межу протягом загального часу не більше 5 хвилин (неперервного або переривчастого), якщо вони не перевищують 120% від порогового значення. Це положення відображає практичні інженерні розгляди.

Виставки	Обмеження
Клітини в цільових корпусах	Середня температура вентиляційної температури з тесту рівня елемента
Модуль у цільових огорожах	Середня температура вентиляційної температури з тесту рівня елемента
Внутрішня поверхня цільових корпусів	110% Середня температура витікання температури з тесту рівня клітинки
Інструментована стіна, якщо використовується замість цільової шафи	110% Середня температура витікання температури з тесту рівня клітинки

Таблиця 3: Основні критерії ефективності для зовнішніх установок LSFT

Виставки	Обмеження
Клітини в цільових корпусах	Середня температура вентиляційної температури з тесту рівня елемента
Модуль у цільових огорожах	Середня температура вентиляційної температури з тесту рівня елемента
Внутрішня поверхня цільових корпусів	110% Середня температура витікання температури з тесту рівня клітинки

Таблиця 4: Критерії ефективності для внутрішніх установок LSFT

 

7. Умови завершення тестування

LSFT — це розширений, інтенсивний тест. За нормальних умов тест завершується, коли виконуються всі наступні умови:

1. Відкриті полум'я всередині та зовні Капсули походження повністю припинені.
2. Після встановлення повністю розвиненого пожежного стану, температура всередині Камери походження залишається нижче 100°C (212°F) протягом неперервних 3 годин.
3. Температури BESS мають спадний характер і залишаються нижче меж критеріїв протягом не менше 3 послідовних годин.
4. Якщо система пожежогасіння на основі води активується, то Період спостереження 12 годин має бути виконано після відключення водопостачання, щоб уникнути повторного загорання.
5. Стековані конфігурації потребують додаткового Період спостереження 24 годин щоб забезпечити довготривалу структурну стійкість.

Якщо теплова розгерметизація поширюється на цільову оболонку, стекована конструкція знищується, порушуються температурні межі або загрожує безпеці персоналу, тест припиняється долучно і вважається невдалим.

8. Основні переваги оновлень видання 6

• Стикування з NFPA 855:2026: Формально посилює зв'язок LSFT з NFPA 855 як обов'язковий вимога до виконання, створюючи цілісну "тест-до-коду" систему.
• Уточнені критерії винятку: Чітко визначає застосовні умови, при яких тестування рівня 3 (рівень одиниці) може бути обійдено або звільнено.
• Стандартизоване стекування тестування: Ознайомлює з точними процедурами тестування та критеріями оцінювання, які розроблені для багатошарових стекованих систем накопичення енергії.
• Підвищений обмеження продуктивності: Включає коефіцієнт 110% і 5-хвилинний термін виправлення для критеріїв температури поверхні, що ближче до практичних інженерних динамік.
• Підвищений контроль повторного запалювання: Обов'язує 12-годинний період спостереження після припинення дії для внутрішніх систем, щоб перевірити здатність систем протипожежної безпеки до довготривалого утримання пожежі.
• Повні вимоги до звітності: Потрібні повні записи трасування даних від фізичної збірки тестів до кінцевих висновків.

9. Висновок

 

Великомасштабний тест на пожар (LSFT) є найвищим технічним стандартом для оцінки пожежної безпеки систем зберігання енергії батарей у світі. Перейшовши від теоретичних розрахунків або маломасштабних лабораторних тестів, він використовує повнорозмірні фізичні тести для вирішення основної проблеми безпеки:

"Коли виникає справжній пожежа всередині вашої системи зберігання енергії, чи пошириться вона на суміжні одиниці або навколишні споруди?"

Для виробників BESS, інтеграторів та розробників проектів, оволодіння нюансами LSFT є обов'язковим — не тільки для дотримання регуляторних вимог та доступу до ринку, але й як критичний шлях до підвищення власної безпеки продуктів зберігання енергії.

— Ця стаття написана з посиланням на стандарт ANSI/CAN/UL 9540A-2026 (6-й видання) —