電動自行車、電動滑板車、電動摩托車、平衡車…電動送貨車停在走廊裡,在空餘的臥室充電。鋰離子電池驅動的電動旅行設備的興起正在改變人們的生活方式,同時也改變了世界各地住宅建築的火災風險。 

這些設備的著火方式與消防專業人員以往遇到的任何火災都截然不同。它們不會陰燃緩慢蔓延,而是會爆炸。不到60秒,一輛電動滑板車一旦發生科學家所說的「熱失控」 ,就能使房間從正常狀態迅速轉變為轟燃——一種足以致命的全屋火災。 

消防界一直在問的這個問題很合理:住宅自動灑水系統能應付這種情況嗎? 

UL 研究機構旗下的消防安全研究所 (FSRI) 的研究明確回答了這個問題:是的,他們可以。 

什麼是熱失控?為什麼它如此危險? 

鋰離子電池(LIB)能在很小的空間內儲存大量能量。在某些情況下——例如充電器故障、物理損壞、製造缺陷或老化——電池內部的電芯會開始過熱。隨著溫度升高,電池內部的化學反應會加速。這些反應會產生更多熱量,而熱量又會引發更多反應。這個過程形成一個不斷加速的循環。 

最終,電池會釋放出一團易燃氣體。這些氣體一旦被點燃——有時會產生爆炸性威力——火焰就能在幾秒鐘內充滿整個房間。 

光是在紐約市,由鋰離子電池驅動的微型交通工具引發的火災在一年內(2023年)就造成了267起火災、150人受傷和18人死亡。倫敦、首爾、雪梨以及歐洲和亞洲的多個城市也記錄了類似的情況。大多數火災發生在住宅和公寓——而這些地方正是住宅自動灑水系統旨在保護人們的地方。 

研究結果實際顯示 

美國消防研究所 (FSRI) 的研究人員在賓州沙龍山的一棟特製獨棟住宅內進行了一系列全尺寸火災測試。該住宅的噴淋系統由美國國家消防灑水協會 (NFSA) 設計並安裝,符合美國住宅噴淋系統標準 NFPA 13D。 

測試中使用的電動滑板車配備了60伏特、1.2千瓦時的鋰離子電池組——這種電池常見於世界各地銷售的許多坐式滑板車中。研究人員透過對電池過充和直接加熱兩種方式誘發了熱失控。 

進行了五項實驗——四項在封閉的臥室中進行,另一項在開放式的客廳中進行。 

每一次測試,灑水系統都正常運作。 

事情經過是這樣的: 

  • 臥室測試中,點火後 3 至 5 秒內噴淋器啟動;客廳測試中,點火後 5 秒內噴淋器啟動。 

  • 五次試驗中均未發生閃絡。 

  • 火勢僅限於電動滑板車本身,並未蔓延到床、沙發或房間裡的其他家具。 

  • 起火房間外的溫度和氣體濃度仍處於人們可以逃生的水平。 

作為對比,同一研究團隊先前的研究表明,一輛相同的電動滑板車——沒有噴淋裝置——在不到60秒的時間內就引發了臥室的轟燃。房間溫度超過攝氏1000度(1832華氏度)。房間裡的所有人都無法倖免。 

有了噴淋系統,起火房間的最高溫度被控制在了原先的幾分之一。即使臥室門緊閉,門外的走廊溫度也從未超過 61 攝氏度(142 華氏度)——雖然溫暖,但尚可接受。 

這對住宅高層建築意味著什麼 

住宅高層建築帶來了特殊的挑戰。這類場所正是電動出行設備最常存放和充電的地方——通常是在公寓內、前門附近或公共走廊——而且這類場所的疏散也需要時間。 

14樓發生的火災如果在60秒內達到轟燃階段,與獨立住宅發生的類似火災有本質差異。樓梯間較長,電梯無法使用,而且火災樓層上下其他住戶都面臨風險。 

美國消防協會(NFPA)的數據顯示,安裝了自動灑水系統的房屋,其平民死亡率比未安裝該系統的房屋低89%。該數據是基於傳統住宅火災得出的。森林安全研究所(FSRI)的研究表明,對於鋰離子電池故障引發的快速、爆炸性火災,這一優勢仍然存在,甚至可能更為顯著。 

該研究的幾項發現與高層住宅建築特別相關: 

關閉的門仍然至關重要。即使是空心臥室門也能為門外的人提供有效的保護。相鄰單位、走廊和其他樓層的住戶都有時間安全疏散。 

在火勢達到最猛烈程度之前,自動灑水系統就啟動了。由於鋰離子電池火災蔓延速度極快,人們擔心火勢可能會超過灑水系統的反應速度。但實際上,快速響應灑水系統在幾秒鐘內就啟動了,在火勢蔓延之前就將其控制住。 

客廳火災場景中,四個噴淋頭同時啟動-遠超過系統設計供水量。然而,系統仍然控制住了火勢。這對於現代高層住宅設計中日益常見的大型開放式起居空間至關重要。 

有毒氣體——而不僅僅是高溫——才是真正的威脅。這項研究測量了一氧化碳 (CO) 濃度,並計算了科學家所說的有效劑量分數 (FED)。簡而言之,它衡量的是空氣變得危及生命的速度。在裝有噴淋裝置的臥室測試中,有毒氣體在房間內迅速擴散。迅速離開房間至關重要。好消息是:關上門後,房間內的空氣品質在幾分鐘內仍然可以維持生命。 

對業主、開發商和監管機構而言,關鍵在於… 

電動交通工具不會消失。在許多城市,它們是數十萬居民的主要交通工具。它們帶來的火災風險真實存在,有據可查,而且還在增加。 

解決辦法不是禁止使用這些設備,而是建造和維護消防基礎設施,以減少故障時造成的損失。 

這項研究提供了強有力的證據,顯示設計、安裝和維護均符合現行標準的住宅噴淋系統能夠有效控制電動滑板車和電動代步工具引發的火災。這些系統啟動速度足夠快,滅火效果也足夠好,並且能夠保護起火房間外的人員免受高溫和有毒煙霧的侵害。 

對於業主和開發商而言,這項研究有力地論證了以下幾點: 

  • 確保所有新建住宅高層建築都安裝住宅噴淋系統。 

  • 驗證現有系統是否依照 NFPA 25 進行定期檢查、測試和維護 (ITM)。 

  • 審查有關電動汽車設備存放和充電的建築政策—並將任何限制與對消防基礎設施的明確承諾相結合。 

對於監管機構和規範制定者而言,資訊類似:噴淋系統必須應對的火災場景正在改變。研究界正在努力記錄這些變化。規範和標準制定流程也必須隨之不斷發展完善。 

關於灑水器無法做什麼的說明 

這項研究也證實了一個重要事實:灑水器只能爭取時間,但它們本身並不能徹底解決問題。 

在電動滑板車發生熱失控時,任何身處其附近(例如在同一房間內、靠近滑板車)的人,在噴淋裝置啟動前的幾秒鐘內都將面臨極度危險。實驗表明,燃燒的滑板車附近的煙霧溫度超過了 800°C (1472°F)。這種溫度足以致命。 

點燃後,起火房間內的有毒氣體濃度可在 9 秒內達到危及生命的水平。 

這意味著居住者的行為仍然至關重要。離開房間。保持低姿態。隨手關上門。數據證實,關上的門是一道有效的屏障。廣為人知的公共安全提示——「打盹前關門」——也得到了與這項研究相同的科學基礎。 

灑水器能為人爭取逃生時間,但並不能消除逃生的必要性。