Электровелосипеды. Электросамокаты. Электромотоциклы. Ховерборды. Электрические транспортные средства для доставки припаркованы в коридорах и заряжаются в свободных спальнях. Распространение электромобилей с литий-ионными батареями меняет образ жизни людей — и меняет пожарную опасность в жилых зданиях по всему миру. 

Эти устройства загораются иначе, чем всё, с чем раньше сталкивались специалисты по пожарной безопасности. Они не тлеют и не разгораются медленно. Они взрываются. Менее чем за 60 секунд электросамокат, испытывающий то, что учёные называют тепловым разгоном, может превратить помещение из обычного в очаг возгорания — пожар, охватывающий всё помещение и несовместимый с жизнью. 

Вопрос, который задает себе сообщество специалистов по противопожарной защите, вполне обоснован: справятся ли с этим системы пожаротушения в жилых домах? 

Исследования Института исследований пожарной безопасности (FSRI), входящего в состав исследовательских институтов UL, дают однозначный ответ на этот вопрос: да, могут. 

Что такое тепловой разгон и почему он так опасен? 

Литий-ионные батареи (ЛИБ) накапливают много энергии в небольшом объеме. При определенных условиях — неисправном зарядном устройстве, физических повреждениях, производственном дефекте или просто из-за возраста — элементы внутри батареи могут начать перегреваться. По мере повышения температуры химические реакции внутри батареи ускоряются. Эти реакции создают больше тепла, что приводит к новым реакциям. Процесс самоподдерживается в ускоряющемся цикле. 

В конечном итоге батарея выпускает облако легковоспламеняющихся газов. Когда эти газы воспламеняются — иногда с взрывной силой — огонь может заполнить комнату за считанные секунды. 

Только в Нью-Йорке пожары, вызванные микромобильными устройствами, работающими на литий-ионных батареях, привели к 267 пожарам, 150 травмам и 18 смертельным исходам за один год (2023). Аналогичные закономерности были зафиксированы в Лондоне, Сеуле, Сиднее и городах Европы и Азии. В большинстве случаев пожары происходят в домах и квартирах — именно в тех местах, где системы пожаротушения для жилых помещений предназначены для защиты людей. 

Что на самом деле показало исследование 

Исследователи из FSRI провели серию полномасштабных испытаний на огнестойкость внутри специально построенного одноквартирного дома в Шарон-Хилл, штат Пенсильвания. Система пожаротушения для жилых домов была спроектирована и установлена Национальной ассоциацией систем пожаротушения (NFSA) в соответствии со стандартом NFPA 13D, американским стандартом для систем пожаротушения в жилых домах. 

Электросамокат, использованный в испытаниях, был оснащен литий-ионным аккумуляторным блоком на 60 вольт емкостью 1,2 киловатт-часа — таким же, как во многих самокатах, продаваемых по всему миру. Исследователи вызывали тепловой разгон как путем перезарядки батареи, так и путем прямого нагрева. 

Было проведено пять экспериментов — четыре в закрытых спальнях и один в открытой гостиной. 

В ходе всех испытаний система орошения работала исправно. 

Вот что произошло: 

  • В ходе испытаний в спальне спринклер сработал в течение 3-5 секунд после включения, а в гостиной — в течение 5 секунд. 

  • Во всех пяти тестах перекрытия не наблюдалось. 

  • Пожар ограничился самим электросамокатом. Он не перекинулся на кровать, диван и другую мебель в комнате. 

  • Температура и концентрация газов за пределами помещения, где возник пожар, оставались на уровнях, позволяющих людям эвакуироваться. 

Для сравнения, более ранняя работа той же исследовательской группы показала, что идентичный электросамокат — без спринклерной системы — вызвал вспышку пожара в спальне менее чем за 60 секунд. Температура в комнате превысила 1000°C (1832°F). Никто из находившихся в этой комнате не выжил бы. 

Благодаря спринклерной системе пиковая температура в помещении, где возникла опасность возгорания, была значительно ниже. В коридоре за закрытой дверью спальни температура никогда не превышала 61°C (142°F) — тепло, но терпимо. 

Что это значит для жилых высотных зданий? 

Жилые высотные здания представляют собой особую проблему. Именно в таких помещениях чаще всего хранятся и заряжаются электромобили — зачастую внутри квартир, у входных дверей или в общих коридорах — и именно в таких помещениях эвакуация занимает много времени. 

Пожар, достигший стадии вспышки за 60 секунд на 14-м этаже, представляет собой принципиально иную чрезвычайную ситуацию, чем пожар, который развивается аналогичным образом в отдельно стоящем доме. Лестничные клетки длиннее. Лифты не могут быть использованы. Другие жильцы выше и ниже этажа, где произошел пожар, находятся в опасности. 

Данные NFPA показывают, что в домах с противопожарными спринклерами уровень смертности среди гражданского населения на 89% ниже, чем в домах без них. Эта статистика была получена на основе анализа обычных пожаров в жилых домах. Исследование FSRI предполагает, что это преимущество сохраняется — и может быть даже более важным — в случае быстрого, взрывного распространения огня, вызванного отказами литий-ионных батарей. 

Некоторые выводы исследования особенно актуальны для высотных жилых зданий: 

Закрытые двери по-прежнему имеют значение. Даже дверь в спальню с полой сердцевиной обеспечивала значимую защиту людям по другую сторону. У жильцов соседних квартир, коридоров и других этажей было время безопасно эвакуироваться. 

Система пожаротушения сработала до того, как пожар достиг своей пиковой стадии. Поскольку пожары с низким содержанием жира распространяются очень быстро, существовала обеспокоенность тем, что огонь может распространиться быстрее, чем сработает система пожаротушения. На практике же быстродействующие спринклерные системы сработали в течение нескольких секунд, локализовав пожар до того, как он успел распространиться. 

В сценарии с гостиной одновременно сработали четыре спринклера — гораздо больше, чем была предусмотрена системой. Тем не менее, система всё же сдержала пожар. Это важно для больших жилых помещений открытой планировки, которые всё чаще встречаются в современном дизайне высотных жилых зданий. 

Токсичные газы — не только тепло — представляют собой серьезную опасность. В ходе исследования измерялись концентрации угарного газа (CO) и рассчитывалась так называемая фракционная эффективная доза (FED). По сути, это скорость, с которой воздух становится опасным для жизни. В ходе испытаний в спальнях с системой пожаротушения токсичные условия развивались очень быстро внутри помещения. Крайне важно как можно быстрее покинуть комнату. Хорошая новость: за закрытой дверью условия оставались пригодными для жизни в течение нескольких минут. 

Итог для владельцев зданий, застройщиков и регулирующих органов 

Электромобили никуда не денутся. Во многих городах они являются основным средством передвижения для сотен тысяч жителей. Риск возникновения пожаров, который они несут, реален, хорошо задокументирован и продолжает расти. 

Решение заключается не в запрете этих устройств, а в создании и поддержании противопожарной инфраструктуры, которая ограничивает ущерб в случае возникновения неполадок. 

Данное исследование убедительно доказывает, что правильно спроектированные, установленные и обслуживаемые в соответствии с современными стандартами системы пожаротушения в жилых домах способны контролировать возгорания электросамокатов и других средств передвижения. Они срабатывают достаточно быстро. Они эффективно подавляют огонь. И они защищают людей, находящихся за пределами помещения, от жара и токсичного дыма. 

Для владельцев зданий и застройщиков данное исследование убедительно доказывает необходимость: 

  • Обеспечение установки спринклерных систем в жилых домах во всех новых высотных жилых зданиях. 

  • Проверка того, что существующие системы регулярно проверяются, тестируются и обслуживаются (ITM) в соответствии со стандартом NFPA 25. 

  • Пересмотр правил здания, касающихся хранения и зарядки электромобилей, а также обеспечение наличия соответствующей инфраструктуры противопожарной защиты в сочетании с любыми ограничениями. 

Для регулирующих органов и инспекторов по соблюдению норм послание аналогично: сценарии пожаров, с которыми должны справляться спринклерные системы, меняются. Научное сообщество вносит свой вклад в документирование этих изменений. Процесс разработки норм и стандартов должен продолжать развиваться в соответствии с этими изменениями. 

Примечание о том, чего не могут делать спринклеры. 

Это исследование также подтверждает важный момент: спринклеры позволяют выиграть время. Сами по себе они не являются полным решением проблемы. 

Любой человек, находящийся в непосредственной близости от электросамоката во время теплового разгона — в одном помещении, рядом с устройством — подвергается крайней опасности за секунды до срабатывания спринклерной системы. В ходе экспериментов температура дымовых газов вблизи горящего самоката превышала 800°C (1472°F). Это мгновенно приводит к летальному исходу. 

Концентрация токсичных газов в помещении, где они образовались, может достичь опасного для жизни уровня в течение 9 секунд после воспламенения. 

Это означает, что поведение находящихся в помещении людей по-прежнему имеет огромное значение. Выходите. Держитесь пониже. Закрывайте за собой дверь. Данные подтверждают, что закрытая дверь является эффективным барьером. Известный призыв к безопасности — «Закрывайте дверь, прежде чем задремать» — подкрепляется теми же научными данными, что и данное исследование. 

Системы пожаротушения дают людям время, необходимое для эвакуации. Однако они не устраняют необходимость эвакуации.