Akü odasının gerekli havalandırması nasıl hesaplanır?

Sabit kurşun asit ve nikel kadmiyum aküler için hava debisi IEC 62485-2'den (Avrupa'da EN IEC 62485-2) gelir: Q = 0,05 x n x Igas x Crt x 10⁻³ m³/h; burada n hücre sayısı, Igas akü tipi ve şarj moduna göre standardın tablosundan alınan, Ah başına mA cinsinden gazlanma akımı ve Crt Ah cinsinden anma kapasitesidir. Sonuç, hidrojeni hacimce %4 olan alt patlama sınırının (APS, İng. LEL) çok altında tutar. Doğal havalandırmada giriş ve çıkışın her biri en az A = 28 x Q cm² serbest alana sahip olmalıdır.

Kısa cevap

• Formül: Q = v x q x s x n x Igas x Crt x 10⁻³; sadeleştirilmiş hali Q = 0,05 x n x Igas x Crt x 10⁻³ (m³/h).
• 0,05 sabiti: seyrelme faktörü v = 24 (%100 hidrojenden %4'e), 0 °C'de Ah başına hidrojen verimi q = 0,42 x 10⁻³ m³ ve genel güvenlik faktörü s = 5.
• Igas: şarj cihazının akımı değil, akımın kapasitenin Ah'i başına gaz üreten kısmıdır; akü tipine (açık tip veya valf regülasyonlu) ve tampon (float) ya da hızlı (boost) şarja bağlıdır. Şarj cihazı hızlı şarj yapabiliyorsa hızlı şarj değerini kullanın.
• Doğal havalandırma: her biri A ≥ 28 x Q cm² olan serbest giriş ve çıkış alanları; giriş alçakta, çıkış yüksekte, karşılıklı duvarlarda veya birbirinden yeterince uzakta.
• Hücre tahliye ağızlarının yakınında seyrelme garanti değildir, bu nedenle standart ayrıca tutuşturucu kaynaklardan arındırılmış bir güvenlik mesafesi belirler.
• Cer aküleri (forklift şarjı) IEC 62485-3'ü kullanır; burada gazlanma akımı şarj cihazından türetilir. Lityum iyon aküler normal şarjda gaz çıkarmaz ve IEC 62485-5 kapsamındadır.

Formül nereden gelir

Bir kurşun asit veya nikel kadmiyum hücre dolduğunda, ilave şarj akımı suyu elektrolize eder. Faraday yasasına göre 1 Ah, 0 °C ve 1013 hPa'da suyu yaklaşık 0,42 litre hidrojen ve 0,21 litre oksijene ayrıştırır. Havalandırma bu hidrojeni seyreltmelidir:

v x q x s = 24 x 0,00042 x 5 = 0,0504, yuvarlanarak 0,05. Cer aküsü standardı IEC 62485-3:2014, q'yu (T + 273)/273 faktörüyle (yaklaşık 1,09) 25 °C'ye düzeltir ve bu nedenle kendi formülünü 0,055 ile yazar (2010 baskısı 1,095 kullanıyordu); bazı ulusal hesap formları sabit aküler için de yüksek sabiti kullanır.

5'lik güvenlik faktörü düzensiz karışımı ve toleransları karşılar, ancak tahliye ağızlarında veya tavan ceplerinde yerel birikimi karşılamaz; bu nedenle açıklıkların konumu ve güvenlik mesafesi yine önemlidir.

Çözümlü örnek

Bir trafo merkezi aküsünde Crt = 400 Ah (C10) olan n = 55 adet açık tip kurşun asit hücre vardır. Şarj cihazı hızlı şarj yapabildiğinden tasarım değeri, IEC 62485-2 tablosundan alınan açık tip kurşun asit hücreler için hızlı şarj Igas değeridir:

1. Hava debisi: Q = 0,05 x 55 x Igas x 400 x 10⁻³ = 1,1 x Igas m³/h (Igas mA/Ah cinsinden). Bu akü için her 1 mA/Ah gazlanma akımı 1,1 m³/h hava gerektirir.
2. Doğal havalandırma: panjur kanatları ve tel ızgara düşüldükten sonra giriş için A = 28 x Q = 30,8 x Igas cm² serbest alan ve çıkış için de aynısı.
3. Cebri havalandırma: en az Q kadar emiş yapan bir fan; hava girişi odayı süpürecek şekilde konumlandırılır. Şarj cihazının veya bir alarmın fan arızasıyla kilitlenmesi kabulün geçerli kalmasını sağlar.
4. Mantık kontrolü: 30 m³'lük bir odada her mA/Ah Igas, saatte 0,04'ten az hava değişimine karşılık gelir; tasarım emeği, havanın nereden girip nereden çıktığına harcanır.

Q, Igas ile orantılı olduğundan tampon şarj değerinin birkaç katı olan bir hızlı şarj değeri, gereken hava debisini de aynı oranda artırır.

Açıklıkların yerleşimi ve güvenlik mesafesi

İsviçre kaza sigortası kurumu Suva, SN EN 62485-2 ve -3'ü uygulayarak pratik yerleşimi tarif eder: en az hesaplanan serbest alana sahip iki açıklık; giriş zemine yakın (zeminden en fazla yaklaşık 10 cm yukarıda), çıkış tavana yakın (tavandan en fazla yaklaşık 10 cm aşağıda); karşılıklı duvarlarda veya aynı duvardaysa en az 2 m arayla. Suva ayrıca gaz rekombinasyon tıpaları takıldığında gereken hava debisinin yarıya indirilebileceğini belirtir. 28 x Q kuralının kendisi, açıklıklardan yaklaşık 0,1 m/s hava hızı varsayar (m³/h cinsinden Q'nun 3.600'e ve 28 x Q x 10⁻⁴ m²'ye bölünmesi 0,099 m/s verir).

Akünün yakınında formülün seyrelmesi henüz geçerli değildir. Bu nedenle IEC 62485-2, hücre tahliye ağızlarının çevresinde kıvılcımlara, arklara, kor halindeki parçalara ve sıcak yüzeylere izin verilmeyen bir güvenlik mesafesini (bir ekte) hesaplar; Suva, zayıf seyrelme alanının aküden yaklaşık 1 m'ye kadar uzandığını belirtir. Şarj cihazları, anahtarlar, prizler ve aydınlatma armatürleri bu mesafenin dışında olmalıdır.

Sık yapılan hatalar

• Şarj cihazı akımını Igas olarak kullanmak. Sabit akülerde Igas, standardın tablosundan kapasitenin Ah'i başına alınır.
• Şarj cihazı hızlı veya dengeleme şarjı yapabildiği halde yalnızca tampon şarja göre boyutlandırmak.
• 12 V blokları tek hücre saymak. n hücre sayısıdır.
• Hidrojenin toplandığı bir tavan cebinin veya sarkan kirişin altında kalan çıkış.
• Formülü lityum iyon akü odalarına uygulamak. Onların tehlikesi termal kaçak (thermal runaway) gazıdır.

excodex'te ilgili yazılar

• Akü odaları ve şarj alanları: hidrojen havalandırması ve tehlikeli bölgeler
• Bölge sınıflandırmasında havalandırma: seyrelme derecesi ve kullanılabilirlik
• Kapalı tip VRLA aküler kullanılsa bile kurşun asit akü odası tehlikeli bölge midir?
• Forklift akü şarj alanı tehlikeli bölge midir?
• Araçlar: gaz kütüphanesinde hidrojen

Standartlar ve ek kaynaklar

• IEC 62485-2:2010, ikincil aküler ve akü tesisatları için güvenlik gereklilikleri, Bölüm 2: sabit aküler (EN 50272-2:2001'in yerini alan EN IEC 62485-2:2018): iteh.ai örneği
• IEC 62485-3:2014 (baskı 2.0), Bölüm 3: cer aküleri; önizleme sabitlerin türetilişini gösterir: iteh.ai örneği
• IEC 62485-5:2020, Bölüm 5: sabit lityum iyon akülerin güvenli işletimi.
• Suva, kurşun asit akülerin şarjında havalandırma önlemleri (Fransızca): suva.ch
• Akü odası havalandırmasına ilişkin mesleki makale (Almanca, 2003, EN IEC 62485-2'nin öncülü EN 50272-2'ye dayanır; formül ayrıntıları için bulunabilen tek açık kaynak): elektropraktiker.de

Bu yazı excodex editör ekibinin hazırladığı genel teknik bilgidir. Geçerli standartların, ekipman sertifikalarının ve talimatlarının, ulusal mevzuatın veya yetkin bir kişinin değerlendirmesinin yerini tutmaz.