دوچرخه‌های برقی. اسکوترهای برقی. موتورسیکلت‌های برقی. هاوربردها. وسایل نقلیه تحویل بار برقی در راهروها پارک شده و در اتاق خواب‌های اضافی شارژ می‌شوند. ظهور دستگاه‌های حمل و نقل برقی با باتری لیتیوم-یونی، نحوه زندگی مردم را تغییر می‌دهد - و این امر خطر آتش‌سوزی در ساختمان‌های مسکونی در سراسر جهان را تغییر می‌دهد.
این دستگاه‌ها به شکلی متفاوت از هر چیزی که متخصصان حفاظت از آتش قبلاً با آن سروکار داشته‌اند، آتش می‌گیرند. آنها دود نمی‌کنند و به آرامی ساخته نمی‌شوند. آنها منفجر می‌شوند. در کمتر از ۶۰ ثانیه، یک اسکوتر برقی که تحت تأثیر چیزی قرار می‌گیرد که دانشمندان آن را فرار حرارتی می‌نامند، می‌تواند یک اتاق را از حالت عادی به حالت جرقه‌زن (فلش اور) تبدیل کند - یک رویداد آتش‌سوزی تمام اتاق که غیرقابل نجات است.
سوالی که جامعه حفاظت از آتش‌سوزی می‌پرسد، سوال بجایی است: آیا اسپرینکلرهای آتش‌نشانی مسکونی می‌توانند از پس این کار برآیند؟
تحقیقات موسسه تحقیقات ایمنی آتش نشانی (FSRI)، بخشی از موسسات تحقیقاتی UL، به این سوال به وضوح پاسخ می‌دهد: بله، آنها می‌توانند.
فرار حرارتی چیست و چرا اینقدر خطرناک است؟
باتری‌های لیتیوم-یون (LIB) انرژی زیادی را در فضای کوچکی ذخیره می‌کنند. تحت شرایط خاص - شارژر نامناسب، آسیب فیزیکی، نقص تولید یا صرفاً افزایش سن - سلول‌های داخل باتری می‌توانند شروع به گرم شدن بیش از حد کنند. با افزایش دما، واکنش‌های شیمیایی داخل باتری سرعت می‌گیرند. این واکنش‌ها گرمای بیشتری ایجاد می‌کنند که واکنش‌های بیشتری را ایجاد می‌کند. این فرآیند در یک حلقه شتاب‌دهنده خود را تغذیه می‌کند.
در نهایت، باتری ابری از گازهای قابل اشتعال آزاد می‌کند. وقتی این گازها مشتعل می‌شوند - گاهی اوقات با نیروی انفجاری - آتش می‌تواند در عرض چند ثانیه یک اتاق را پر کند.
تنها در شهر نیویورک، آتش‌سوزی‌های ناشی از دستگاه‌های کوچک حمل و نقل با باتری‌های لیتیوم-یونی (LIB) باعث ۲۶۷ آتش‌سوزی، ۱۵۰ جراحت و ۱۸ مرگ در یک سال (۲۰۲۳) شده است. الگوهای مشابهی در لندن، سئول، سیدنی و شهرهایی در سراسر اروپا و آسیا ثبت شده است. در بیشتر موارد، آتش‌سوزی‌ها در خانه‌ها و آپارتمان‌ها اتفاق می‌افتند - دقیقاً همان نوع مکان‌هایی که آب‌پاش‌های آتش‌نشانی مسکونی برای محافظت از مردم طراحی شده‌اند.
آنچه تحقیقات واقعاً نشان داد
محققان FSRI مجموعه‌ای از آزمایش‌های آتش‌سوزی در مقیاس کامل را در داخل یک خانه تک‌خانواری که به طور خاص برای این منظور ساخته شده بود، در شارون هیل، پنسیلوانیا انجام دادند. یک سیستم اسپرینکلر مسکونی توسط انجمن ملی اسپرینکلر آتش‌نشانی (NFSA) طراحی و نصب شد تا با NFPA 13D، استاندارد ایالات متحده برای سیستم‌های اسپرینکلر در خانه‌ها، مطابقت داشته باشد.
اسکوتر برقی مورد استفاده در آزمایش‌ها دارای یک باتری لیتیوم-یونی ۶۰ ولتی ۱.۲ کیلووات ساعتی بود - نوعی باتری که در بسیاری از اسکوترهای برقی فروخته شده در سراسر جهان یافت می‌شود. محققان با شارژ بیش از حد باتری و همچنین با گرم کردن مستقیم، باعث فرار حرارتی شدند.
پنج آزمایش انجام شد - چهار آزمایش در اتاق خواب‌های بسته و یکی در یک اتاق نشیمن باز.
در تک تک آزمایش‌ها، سیستم آب‌پاش کار کرد.
اتفاقی که افتاد این بود:
-
در آزمایش‌های اتاق خواب، اسپرینکلر ظرف ۳ تا ۵ ثانیه پس از احتراق و در اتاق نشیمن ظرف ۵ ثانیه فعال شد.
-
در هر پنج آزمایش، هرگز جرقه (فلش اور) رخ نداد.
-
آتش‌سوزی در خود اسکوتر برقی مهار شد و به تخت، مبل یا سایر وسایل اتاق سرایت نکرد.
-
دما و غلظت گاز در خارج از اتاق منشأ آتش‌سوزی در سطحی باقی ماند که افراد هنوز می‌توانستند از آن فرار کنند.
برای مقایسه، کار قبلی همین تیم تحقیقاتی نشان داد که یک اسکوتر برقی مشابه - بدون آب‌پاش - در کمتر از ۶۰ ثانیه باعث جرقه زدن در اتاق خواب شد. دمای اتاق از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد (۱۸۳۲ درجه فارنهایت) فراتر رفت. هیچ کس در آن اتاق زنده نمی‌ماند.
با استفاده از آب‌پاش‌ها، دمای اوج در اتاق مبدا در کسری از آن سطح نگه داشته شد. راهروی بیرون از درِ بسته‌ی اتاق خواب هرگز از ۶۱ درجه‌ی سانتیگراد (۱۴۲ درجه‌ی فارنهایت) تجاوز نکرد - گرم، اما قابل تحمل.
این برای ساختمان‌های بلند مسکونی چه معنایی دارد؟
ساختمان‌های مسکونی مرتفع، چالش خاصی را ایجاد می‌کنند. این ساختمان‌ها دقیقاً همان نوع سکونتگاهی هستند که دستگاه‌های حمل و نقل الکترونیکی معمولاً در آنها نگهداری و شارژ می‌شوند - اغلب در داخل آپارتمان‌ها، نزدیک درهای ورودی یا در راهروهای مشترک - و همچنین نوعی سکونتگاه هستند که تخلیه آنها زمان می‌برد.
آتش‌سوزی که در طبقه چهاردهم در عرض ۶۰ ثانیه به مرحله شعله‌ور شدن می‌رسد، اساساً با آتش‌سوزی‌ای که همین وضعیت را در یک خانه ویلایی دارد، متفاوت است. راه‌پله‌ها طولانی‌تر هستند. نمی‌توان از آسانسورها استفاده کرد. سایر ساکنان بالا و پایین طبقه آتش‌سوزی در معرض خطر هستند.
داده‌های NFPA نشان می‌دهد که خانه‌های دارای آب‌پاش آتش‌نشانی، میزان مرگ و میر غیرنظامیان را ۸۹ درصد کمتر از خانه‌های بدون آن نشان می‌دهند. این آمار بر اساس آتش‌سوزی‌های مسکونی معمولی تهیه شده است. تحقیقات FSRI نشان می‌دهد که این مزیت - و حتی ممکن است مهم‌تر - برای رشد سریع و انفجاری آتش‌سوزی ناشی از خرابی باتری‌های لیتیوم-یونی وجود دارد.
چندین یافته از این تحقیق به ویژه برای ساختمان‌های مسکونی مرتفع مرتبط است:
درهای بسته هنوز هم اهمیت دارند. حتی یک درِ توخالیِ اتاق خواب هم محافظت معناداری برای افراد آن طرف فراهم می‌کرد. ساکنان واحدهای مجاور، راهروها و طبقات دیگر فرصت داشتند تا با خیال راحت محل را ترک کنند.
سیستم آب‌پاش قبل از رسیدن آتش به بدترین نقطه خود فعال شد. از آنجا که آتش‌سوزی‌های LIB خیلی سریع رشد می‌کنند، این نگرانی وجود داشت که آتش‌سوزی ممکن است از واکنش آب‌پاش‌ها پیشی بگیرد. در عمل، آب‌پاش‌های واکنش سریع در عرض چند ثانیه فعال شدند و آتش را قبل از اینکه فرصتی برای گسترش پیدا کند، مهار کردند.
سناریوی اتاق نشیمن، چهار آب‌پاش را به‌طور همزمان فعال کرد - بسیار بیشتر از مقداری که سیستم برای تأمین آن طراحی شده بود. با این حال، سیستم همچنان آتش را کنترل کرد. این موضوع در فضاهای نشیمن بزرگ‌تر با پلان باز که به‌طور فزاینده‌ای در طراحی مسکونی مدرن و مرتفع رایج هستند، اهمیت دارد.
گازهای سمی - نه فقط گرما - یک خطر جدی هستند. این تحقیق غلظت مونوکسید کربن (CO) را اندازه‌گیری کرده و چیزی را که دانشمندان دوز مؤثر کسری (FED) می‌نامند، محاسبه کرده است. اساساً، اینکه هوا با چه سرعتی تهدیدکننده زندگی می‌شود. در آزمایش‌های اتاق خواب با اسپری، شرایط سمی در داخل اتاق مبدا بسیار سریع ایجاد شد. خروج سریع از اتاق بسیار مهم است. خبر خوب: فراتر از در بسته، شرایط برای چند دقیقه قابل بقا بود.
نکته‌ی نهایی برای مالکان ساختمان، توسعه‌دهندگان و قانون‌گذاران
وسایل نقلیه برقی از رده خارج نمی‌شوند. در بسیاری از شهرها، آنها وسیله اصلی حمل و نقل صدها هزار نفر از ساکنان هستند. خطر آتش‌سوزی ناشی از آنها واقعی، مستند و رو به افزایش است.
راه حل، ممنوع کردن این دستگاه‌ها نیست - بلکه ساخت و نگهداری زیرساخت‌های حفاظت در برابر آتش است که در صورت بروز مشکل، خسارت را محدود می‌کند.
این تحقیق شواهد محکمی ارائه می‌دهد که سیستم‌های آب‌پاش مسکونی، در صورت طراحی، نصب و نگهداری صحیح و مطابق با استانداردهای فعلی، می‌توانند آتش‌سوزی‌های اسکوترهای برقی و وسایل نقلیه برقی را کنترل کنند. آنها به اندازه کافی سریع فعال می‌شوند. آنها به اندازه کافی مؤثر آتش را خاموش می‌کنند. و از افراد خارج از اتاق مبدا در برابر گرما و دود سمی محافظت می‌کنند.
برای مالکان و توسعه‌دهندگان ساختمان، این تحقیق دلایل قانع‌کننده‌ای برای موارد زیر ارائه می‌دهد:
-
اطمینان از نصب سیستم‌های آب‌پاش مسکونی در تمام ساختمان‌های بلند مسکونی جدید.
-
تأیید اینکه سیستم‌های موجود مطابق با NFPA 25 به طور منظم بازرسی، آزمایش و نگهداری می‌شوند (ITM).
-
بررسی سیاست‌های ساختمانی در مورد ذخیره‌سازی و شارژ دستگاه‌های حمل و نقل الکترونیکی - و تطبیق هرگونه محدودیت با تعهد روشن به زیرساخت‌های حفاظت در برابر آتش‌سوزی.
برای تنظیم‌کنندگان مقررات و مسئولان آیین‌نامه، پیام مشابه است: سناریوهای آتش‌سوزی که سیستم‌های آب‌پاش باید مدیریت کنند، در حال تغییر هستند. جامعه تحقیقاتی سهم خود را برای مستندسازی این تغییر انجام می‌دهد. فرآیند آیین‌نامه‌ها و استانداردها باید در پاسخ به آن، به تکامل خود ادامه دهد.
نکته‌ای در مورد کارهایی که اسپرینکلرها نمی‌توانند انجام دهند
این تحقیق همچنین نکته‌ی مهمی را تأیید می‌کند: آب‌پاش‌ها زمان می‌خرند. آنها به خودی خود یک راه‌حل کامل نیستند.
هر کسی که در حین آتش‌سوزی حرارتی در نزدیکی یک اسکوتر برقی باشد - در همان اتاق، نزدیک دستگاه - چند ثانیه قبل از فعال شدن آب‌پاش با خطر شدیدی مواجه می‌شود. در آزمایش‌ها، دمای بخار آب در نزدیکی اسکوتر در حال سوختن از ۸۰۰ درجه سانتیگراد (۱۴۷۲ درجه فارنهایت) فراتر رفت. این دما بلافاصله کشنده است.
غلظت گازهای سمی در اتاق مبدا می‌تواند ظرف 9 ثانیه پس از احتراق به سطوح تهدیدکننده زندگی برسد.
این یعنی رفتار ساکنین هنوز هم بسیار مهم است. بیرون بروید. در ارتفاع پایین بمانید. در را پشت سرتان ببندید. داده‌ها تایید می‌کنند که درِ بسته یک مانع معنادار است. پیام ایمنی عمومی معروف - «قبل از چرت زدن، در را ببندید» - توسط همان نوع علمی که از این تحقیق پشتیبانی می‌کند، پشتیبانی می‌شود.
آب‌پاش‌ها به مردم زمان لازم برای فرار را می‌دهند. آنها نیاز به فرار را از بین نمی‌برند.