Pomieszczenia ładowania akumulatorów wózków widłowych — zagrożenie wybuchem i wentylacja

Wewnętrzny transport w dużym przedsiębiorstwie ogrodnictwa szklarniowego — wózki widłowe, wózki pompowe, AGV do transportu między szklarnią a halą przetwórczą — często działa na kwasowo-ołowiowych akumulatorach trakcyjnych, które są ładowane w nocy. Ten proces ładowania nie jest pozbawiony ryzyka: NEN-EN-IEC 62485-3 stawia zatem wymagania dotyczące konstrukcji pomieszczenia ładowania, wentylacji i bezpiecznej pracy z akumulatorami przemysłowymi.

Dlaczego wodór stanowi zagrożenie

Podczas ładowania (zwłaszcza w ostatniej fazie oraz podczas ładowania wyrównawczego/dogrywania) część prądu ładowania rozkłada wodę w elektrolicie na wodór i tlen — elektroliza. Wodór tworzy z powietrzem mieszaninę wybuchową, gdy tylko stężenie przekroczy 4 % obj. (dolna granica wybuchowości, DGW). Ponieważ wodór jest lżejszy od powietrza, gromadzi się w górnej części pomieszczenia lub nad samym akumulatorem, jeśli wentylacja jest niewystarczająca.

Wentylacja: podstawowy wymóg

Norma wymaga obliczonej minimalnej wydajności wentylacji, a nie stałego przeczucia "wietrzenie chyba wystarczy". Uproszczony wzór z normy:

Q = 0,05 × n × I_gas × C_rt × 10⁻³ (Q w m³/h)

gdzie n to liczba ogniw, I_gas to gazotwórczy prąd ładowania (mA na Ah pojemności nominalnej — odczytywany z dokumentacji akumulatora/ ładowarki, wyższy podczas ładowania wyrównawczego niż podczas podtrzymującego) a C_rt to pojemność nominalna w Ah. Współczynnik 10⁻³ przelicza I_gas z mA na A — na przykład dla akumulatora o 12 ogniwach, 256 Ah i I_gas = 10 mA/Ah daje to ≈ 1,5 m³/h. W praktyce przekłada się to na dwie zasady projektowe:

• Nawiew nisko, wywiew wysoko w pomieszczeniu — wodór unosi się.
• Wentylacja naturalna jest często niewystarczająca przy wyższych mocach ładowania lub w mniejszych pomieszczeniach; wtedy wymagana jest wentylacja mechaniczna.

Uwaga: I_gas różni się w zależności od typu akumulatora, charakterystyki ładowania i fazy ładowania — oblicz to dla każdego projektu na podstawie rzeczywistych specyfikacji ładowarki, nie przyjmuj stałej wartości orientacyjnej.

Nie automatycznie strefa ATEX

Częste błędne przekonanie: "powstaje wodór, więc jest to strefa ATEX". Przy prawidłowo dobranej wentylacji (zgodnie z powyższym wzorem) stężenie wodoru pozostaje znacznie poniżej DGW, dzięki czemu w praktyce często klasyfikacja strefy ATEX nie jest wymagana — pod warunkiem, że wymóg wentylacji został rzeczywiście obliczony i jest w sposób udowodniony przestrzegany. Bez takiego obliczenia (lub przy awarii wentylacji) wokół akumulatora podczas ładowania rzeczywiście powstaje strefa zagrożenia wybuchem. Zob. przewodnik ATEX w sprawie ogólnej klasyfikacji stref, jeśli ocena ryzyka jednak prowadzi do strefy ATEX.

Pozostałe wymagania normy

• Strefa bezpieczeństwa bezpośrednio wokół akumulatora, w której podczas ładowania nie mogą występować źródła zapłonu (palenie, otwarty ogień, narzędzia iskrzące).
• Bezpieczeństwo elektryczne samej instalacji ładowania (okablowanie, wtyczki ładujące, ładowarka).
• Instalacja do przemywania oczu oraz ochrona osobista przed rozpryskami elektrolitu (żrący kwas akumulatorowy) podczas konserwacji/uzupełniania wody.

Częste błędy

1. Uznawanie pomieszczenia ładowania za "z natury bezpieczne" bez faktycznego obliczenia wydajności wentylacji — wentylacja naturalna, która kiedyś była wystarczająca, może przestać nią być po rozbudowie floty lub przejściu na szybkie ładowarki.
2. Dopuszczanie źródeł zapłonu w strefie bezpieczeństwa wokół akumulatora podczas ładowania, nawet jeśli stężenie w danym momencie wydaje się (jeszcze) niskie.
3. Zakładanie, że pomieszczenie ładowania akumulatorów jest z definicji strefą ATEX — i odwrotnie: zakładanie, że nigdy nie może być strefą ATEX bez obliczenia wymogu wentylacji.

Powiązane

• ATEX i strefy zagrożenia wybuchem
• Łuk elektryczny — ryzyko, energia i ochrona