电动自行车、电动滑板车、电动摩托车、平衡车……电动送货车停在走廊里,在空余的卧室里充电。锂离子电池驱动的电动出行设备的兴起正在改变人们的生活方式,同时也改变了世界各地住宅建筑的火灾风险。 

这些设备的着火方式与消防专业人员以往遇到的任何火灾都截然不同。它们不会阴燃缓慢蔓延,而是会爆炸。不到60秒,一辆电动滑板车一旦发生科学家所说的“热失控” ,就能使房间从正常状态迅速转变为轰燃——一种足以致命的全屋火灾。 

消防界一直在问的这个问题很合理:住宅自动喷水灭火系统能应对这种情况吗? 

UL 研究机构旗下的消防安全研究所 (FSRI) 的研究明确回答了这个问题:是的,他们可以。 

什么是热失控?为什么它如此危险? 

锂离子电池(LIB)能在很小的空间内储存大量能量。在某些情况下——例如充电器故障、物理损坏、制造缺陷或老化——电池内部的电芯会开始过热。随着温度升高,电池内部的化学反应会加速。这些反应会产生更多热量,而热量又会引发更多反应。这个过程形成一个不断加速的循环。 

最终,电池会释放出一团易燃气体。这些气体一旦被点燃——有时会产生爆炸性威力——火焰就能在几秒钟内充满整个房间。 

仅在纽约市,由锂离子电池驱动的微型交通工具引发的火灾在一年内(2023年)就造成了267起火灾、150人受伤和18人死亡。伦敦、首尔、悉尼以及欧洲和亚洲的多个城市也记录了类似的情况。大多数火灾发生在住宅和公寓——而这些场所恰恰是住宅自动喷水灭火系统旨在保护人们的地方。 

研究结果实际显示 

美国消防研究所 (FSRI) 的研究人员在宾夕法尼亚州沙龙山的一栋特制独栋住宅内进行了一系列全尺寸火灾测试。该住宅的喷淋系统由美国国家消防喷淋协会 (NFSA) 设计并安装,符合美国住宅喷淋系统标准 NFPA 13D。 

测试中使用的电动滑板车配备了60伏、1.2千瓦时的锂离子电池组——这种电池常见于世界各地销售的许多坐式滑板车中。研究人员通过对电池过充和直接加热两种方式诱发了热失控。 

进行了五项实验——四项在封闭的卧室中进行,一项在开放式的客厅中进行。 

每一次测试,洒水系统都正常工作。 

事情经过是这样的: 

  • 卧室测试中,点火后 3 至 5 秒内喷淋器启动;客厅测试中,点火后 5 秒内喷淋器启动。 

  • 五次试验中均未发生闪络。 

  • 火势仅限于电动滑板车本身,并未蔓延到床、沙发或房间里的其他家具。 

  • 起火房间外的温度和气体浓度仍处于人们可以逃生的水平。 

作为对比,同一研究团队此前的研究表明,一辆相同的电动滑板车——没有喷淋装置——在不到60秒的时间内就引发了卧室的轰燃。房间温度超过1000摄氏度(1832华氏度)。房间里的所有人都无法幸免。 

有了喷淋系统,起火房间的最高温度被控制在了原先的几分之一。即使卧室门紧闭,门外的走廊温度也从未超过 61 摄氏度(142 华氏度)——虽然温暖,但尚可接受。 

这对住宅高层建筑意味着什么 

住宅高层建筑带来了特殊的挑战。这类场所正是电动出行设备最常存放和充电的地方——通常是在公寓内、前门附近或公共走廊——而且这类场所的疏散也需要时间。 

14楼发生的火灾如果在60秒内达到轰燃阶段,与独立住宅发生的类似火灾有着本质区别。楼梯间更长,电梯无法使用,而且火灾楼层上下其他住户都面临风险。 

美国消防协会(NFPA)的数据显示,安装了自动喷水灭火系统的房屋,其平民死亡率比未安装该系统的房屋低89%。该数据是基于传统住宅火灾得出的。森林安全研究所(FSRI)的研究表明,对于锂离子电池故障引发的快速、爆炸性火灾,这一优势依然存在,甚至可能更为显著。 

该研究的几项发现与高层住宅建筑尤为相关: 

关闭的门仍然至关重要。即使是空心卧室门也能为门外的人提供有效的保护。相邻单元、走廊和其他楼层的住户都有时间安全疏散。 

在火势达到最猛烈程度之前,自动喷水灭火系统就启动了。由于锂离子电池火灾蔓延速度极快,人们担心火势可能超过喷水灭火系统的响应速度。但实际上,快速响应喷水灭火系统在几秒钟内就启动了,在火势蔓延之前就将其控制住。 

客厅火灾场景中,四个喷淋头同时启动——远远超过系统设计供水量。然而,系统仍然控制住了火势。这对于现代高层住宅设计中日益常见的大型开放式起居空间至关重要。 

有毒气体——而不仅仅是高温——才是真正的威胁。这项研究测量了一氧化碳 (CO) 浓度,并计算了科学家所说的有效剂量分数 (FED)。简而言之,它衡量的是空气变得危及生命的速度。在装有喷淋装置的卧室测试中,有毒气体在房间内迅速扩散。迅速离开房间至关重要。好消息是:关上门后,房间内的空气质量在几分钟内仍然可以维持生命。 

对业主、开发商和监管机构而言,关键在于…… 

电动交通工具不会消失。在许多城市,它们是数十万居民的主要交通工具。它们带来的火灾风险真实存在,有据可查,而且还在不断增加。 

解决办法不是禁止使用这些设备,而是建设和维护消防基础设施,以减少发生故障时造成的损失。 

这项研究提供了强有力的证据,表明设计、安装和维护均符合现行标准的住宅喷淋系统能够有效控制电动滑板车和电动代步工具引发的火灾。这些系统启动速度足够快,灭火效果也足够好,并且能够保护起火房间外的人员免受高温和有毒烟雾的侵害。 

对于业主和开发商而言,这项研究有力地论证了以下几点: 

  • 确保所有新建住宅高层建筑都安装住宅喷淋系统。 

  • 验证现有系统是否按照 NFPA 25 进行定期检查、测试和维护 (ITM)。 

  • 审查有关电动汽车设备存放和充电的建筑政策——并将任何限制与对消防基础设施的明确承诺相结合。 

对于监管机构和规范制定者而言,信息类似:喷淋系统必须应对的火灾场景正在发生变化。研究界正在努力记录这些变化。规范和标准制定流程也必须随之不断发展完善。 

关于洒水器无法做什么的说明 

这项研究也证实了一个重要事实:洒水器只能争取时间,但它们本身并不能彻底解决问题。 

在电动滑板车发生热失控时,任何身处其附近(例如在同一房间内、靠近滑板车)的人,在喷淋装置启动前的几秒钟内都将面临极度危险。实验表明,燃烧的滑板车附近的烟雾温度超过了 800°C (1472°F)。这种温度足以致命。 

点燃后,起火房间内的有毒气体浓度可在 9 秒内达到危及生命的水平。 

这意味着居住者的行为仍然至关重要。离开房间。保持低姿态。随手关上门。数据证实,关上的门是一道有效的屏障。广为人知的公共安全提示——“打盹前关门”——也得到了与这项研究相同的科学依据。 

洒水器能为人们争取逃生时间,但并不能消除逃生的必要性。