CN115920275B - 具备多次灭火能力的气液组合消防系统及可扩展储能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一套具备多次灭火能力的气体加细水雾组合消防系统，先将气体消防介质输送到问题模组及相邻模组，若消防信号还未解除，消防介质的释放时间以及喷射次数可控，再采用细水雾全淹没的辅助方式对问题模组持续降温，阻断模组层级以及柜式层级的热失控蔓延风险，有效解决电化学储能特别是锂离子电池复燃的现象，从而提高电化学储能电站的安全性能。本申请还提出了一种可扩展的储能系统，包括一组消防系统和多个储能柜体，相邻储能柜体的消防管路的中部通过三通连接阀进行连接，消防系统中的细水雾灭火装置和气体灭火剂装置即可同时实现多个储能柜体的消防需求，从而减少消防气瓶的数量而进一步优化消防成本。
Description
技术领域
本申请涉及领域储能系统消防领域，特别涉及具备多次灭火能力的气液组合消防系统及可扩展储能系统。
背景技术
储能系统一般采用电池模组(俗称电池pack)、电池簇、集装箱的逐级组合形式。常见的消防系统针对的是集装箱级别，集装箱内任一位置发生火灾，则对整个集装箱灭火或者对整个电池簇灭火，采用的灭火方案是火探管、气体释放管灭火方案或者细水雾消防方案，采用烟雾或者是气体探测的触发方式，一次性大量释放灭火药剂从而对电池进行降温和抑制火灾扩大的趋势。当前的消防方案对于电化学储能系统的早期温度异常或初期火灾的灭火有一定的作用，但是锂电池在真正短路或者是过充等现象引起的热失控现象后具有多次复燃的特性，单纯的一次灭火方案对储能系统二次起火不具备有效的灭火能力或者是抑制后期热失控蔓延的功能。
发明内容
本申请的目的在于设计一套具备多次灭火能力的气体加细水雾组合消防系统，先将气体消防介质输送到问题模组及相邻模组，消防介质的释放时间以及喷射次数可控，若消防信号还未解除，再采用细水雾全淹没的辅助方式对问题模组持续降温，阻断模组层级以及柜式层级的热失控蔓延风险，有效解决电化学储能特别是锂离子电池复燃的现象，从而提高电化学储能电站的安全性能，由此提出了一种具备多次灭火能力的气液组合消防系统及可扩展储能系统。
本申请是通过以下技术措施来实现的：具备多次灭火能力的气液组合消防系统，适用于包括多层级电池模组的储能柜体，所述消防系统包括细水雾灭火装置、气体灭火剂装置以及消防主机；所述储能柜体包括安装在每个电池模组上、与消防主机电连接的复合传感器和伸入每个电池模组内部的消防管路，消防管路中部安装有第三电磁阀，每个电池模组上设有对应的消防喷嘴，消防喷嘴上设有喷嘴电磁阀；消防管路的末端与消防喷嘴连接，消防管路的前端分别经第一电磁阀与细水雾灭火装置、经第二电磁阀与气体灭火剂装置连接；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及喷嘴电磁阀均与消防主机电连接；所述消防主机接收来自复合传感器的检测信号并据此判断当前是否存在火灾风险，继而采取对应的消防方案。
作为优选，所述消防主机包括计数器和计时器，计数器用于统计第三电磁阀的打开次数，计时器用于统计消防介质的释放时间；消防主机根据计数器和计时器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及对应喷嘴电磁阀的通断。
作为优选，所述消防方案包括：
S10、消防主机接收来自位于消防模组B处的复合传感器的消防信号；
S20、消防主机控制第三电磁阀、第二电磁阀、位于消防模组B以及相邻消防模组A和消防模组C处的喷嘴电磁阀打开，气体灭火剂装置内的消防介质经过消防管路在消防模组A、B、C处释放，同时消防主机内的计数器和计时器开始工作；
S30、当气体灭火剂装置内消防介质的释放时间到达预设值t时，则关闭所有电磁阀；
S40、判断消防信号是否解除，若是，此次消防任务结束；若否，则判断第三磁阀的打开次数n是否达到预设值N，若n≤N，则转至S20，若n＞N，则打开第一电磁阀和位于消防模组B处的喷嘴电磁阀，细水雾灭火装置内的消防介质经过消防管路在消防模组B处释放，转至S40。
作为优选，所述气体灭火剂装置内消防介质的释放时间为20S/次、喷射次数2次
作为优选，所述复合传感器用于采集电池模组的烟雾、温度、气体信号。
作为优选，每个消防模组处分布有一个或多个复合传感器。
作为优选，所述消防管路正常状态下处于空态。
作为优选，所述细水雾灭火装置内的消防介质为纯净水或水基型泡沫。
作为优选，所述体灭火剂装置内的消防介质为全氟己酮、七氟丙烷或其他气体状灭火介质。
本申请还提出了一种可扩展的储能系统，包括如上所述的一组消防系统和多个储能柜体，相邻储能柜体的消防管路的中部通过三通连接阀进行连接，且每个三通连接阀位于对应消防管路第三电磁阀的前端；所述消防系统位于其中一个储能柜体的外侧或内部，一组消防系统通过消防管路和三通连接阀与多个储能柜体连接，该储能系统通过一组消防系统实现多个储能柜体的消防监控。
本申请的有益效果：(1)本申请中采用可同时用于采集烟雾、温度、气体(CO/H2)信号的复合传感器，将其设置在每个电池模组上，消防信号采集的多样化，有助于减少单个信号的跳动引起消防系统误触发，定位准确，能够及时发现异常模组，消防针对性强；(2)消防主机模块对消防介质喷射时间和次数可调，能够有效解决锂电池复燃现象；(3)细水雾灭火装置和气体灭火剂装置共用一套消防管路，可减少消防管路的设计冗余；(4)消防管路正常状态下处于空态，管路中增加第三电磁阀，有助于减少消防管路的气密性压力，延长消防管路的使用寿命；(5)本申请的储能系统就有可扩展性，多个储能柜体按序排放，通过三通连接阀将每个储能柜体的主管路连接起来，消防系统中的细水雾灭火装置和气体灭火剂装置即可同时实现多个储能柜体的消防需求，从而减少消防气瓶的数量而进一步优化消防成本。
附图说明
附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：
图1为消防系统连接结构示意图；
图2为带有消防系统的储能柜体的侧面示意图；
图3为单个电池模组内部结构图；
图4为包括多个储能柜体和一组消防系统的储能系统结构图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
具备多次灭火能力的气液组合消防系统，适用于包括多个电池模组的储能柜体。储能柜体300内的电池模组呈层级分布，每层设有多个电池模组350，以锂电池为例，锂电池在过充或者热失控的条件下具有多次复燃的特性，因此，实时监测每个电池模组的消防信号，设计一种具有多次灭火能力的消防系统尤为必要。
如图1-4所示，消防系统包括细水雾灭火装置320、气体灭火剂装置310以及消防主机100。消防主机作为消防系统的核心，具有逻辑判定功能，用于收集储能系统各电池模组内的消防信号，并根据消防信号实施对应的消防方案，具有计时、计数的功能，对消防介质的释放时间和释放次数可控，能够有效解决锂电池复燃现象，此外还可实现手动或自动触发消防灭火方案。细水雾灭火装置和气体灭火剂装置作为两套独立的消防装置，可根据消防需求提供不同的消防介质。细水雾灭火装置内的消防介质为纯净水或水基型泡沫，气体灭火剂装置内的消防介质为全氟己酮、七氟丙烷或其他气体状灭火介质。
储能柜体包括安装在每个电池模组上、与消防主机电连接的复合传感器110和伸入每个电池模组内部的消防管路。实际应用中，可根据需要在每个消防模组处分布一个或多个复合传感器。复合传感器可同时用于采集烟雾、温度、气体(CO/H2)信号，用于判断电池模组的状态。消防信号采集的多样化，有助于减少单个信号的跳动引起消防系统误触发。
消防管路中部安装有第三电磁阀123，第三电磁阀用于控制消防管路的打开或关闭。每个电池模组上设有对应的消防喷嘴340，消防喷嘴上设有喷嘴电磁阀124，喷嘴电磁阀用于控制消防喷嘴的打开或关闭。消防管路的末端与消防喷嘴连接，消防管路的前端分别经第一电磁阀121与细水雾灭火装置320、经第二电磁阀122与气体灭火剂装置310连接，第一电磁阀用于控制细水雾灭火装置的打开或关闭，第二电磁阀用于控制气体灭火剂装置的打开或关闭。第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及喷嘴电磁阀均与消防主机电连接，消防主机接收来自复合传感器的检测信号并据此判断当前是否存在火灾风险，继而采取对应的消防方案。具体地，消防管路包括主管路331、通往每层的第二管路332和通往每个电池模组的分支管路333。第三电磁阀位于第二管路上。消防管路正常状态下处于空态，管路中增加第三电磁阀，有助于减少消防管路的气密性压力，延长消防管路的使用寿命。细水雾灭火装置和气体灭火剂装置共用一套消防管路，可减少消防管路的设计冗余。
消防主机内包括计数器和计时器，计数器用于统计第三电磁阀的打开次数，计时器用于统计消防介质的释放时间；消防主机根据计数器和计时器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及对应喷嘴电磁阀的通断。
消防方案包括：
S10、消防主机接收来自位于消防模组B处的复合传感器的消防信号；
S20、消防主机控制第三电磁阀、第二电磁阀、位于消防模组B以及相邻消防模组A和消防模组C处的喷嘴电磁阀打开，气体灭火剂装置内的消防介质经过消防管路在消防模组A、B、C处释放，同时消防主机内的计数器和计时器开始工作；
S30、当气体灭火剂装置内消防介质的释放时间到达预设值t时，则关闭所有电磁阀；
S40、判断消防信号是否解除，若是，此次消防任务结束；若否，则判断第三电磁阀的打开次数n是否达到预设值N，若n≤N，则转至S20，若n＞N，则打开第一电磁阀和位于消防模组B处的喷嘴电磁阀，细水雾灭火装置内的消防介质经过消防管路在消防模组B处释放，转至S40。
本申请中，用第三电磁阀的打开次数作为喷射次数，消防主机对消防介质喷射时间和次数可调，本实施例中采用气体灭火剂装置内消防介质的释放时间为t＝20s、喷射次数n＝2次。其中，消防模组A、B、C为相邻的三个电池模组，当消防模组B处检测到消防信号时，同时对消防模组A、B、C采用气体消防介质进行第一次消防，防止消防态势向周围蔓延，第一次消防包括两次气体灭火介质的释放，消防介质的释放时间到达预设值20s时，判断消防模组B处的消防信号是否解除，如果解除，则关闭所有电磁阀；如果还没有解除，则转为采用细水雾灭火装置内的消防介质对消防模组B单独进行第二次消防，直至消防信号解除，关闭所有电磁阀。
一种可扩展的储能系统，包括如上所述的一组消防系统和多个储能柜体。如图4所示，储能柜体有多个，相邻储能柜体的消防管路的中部通过三通连接阀进行连接，且每个三通连接阀360位于对应消防管路第三电磁阀的前端。消防系统位于其中一个储能柜体的外侧或内部，一组消防系统通过消防管路和三通连接阀与多个储能柜体连接，该储能系统通过一组消防系统实现多个储能柜体的消防监控。具体地，三通连接阀位于主管路的前端，多个储能柜体按序排放，通过三通连接阀将每个储能柜体的主管路连接起来，消防系统中的细水雾灭火装置和气体灭火剂装置即可同时实现多个储能柜体的消防需求，从而减少消防气瓶的数量而进一步优化消防成本。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.具备多次灭火能力的气液组合消防系统，适用于包括多层级电池模组的储能柜体，其特征在于，
所述消防系统包括细水雾灭火装置、气体灭火剂装置以及消防主机；
所述储能柜体包括安装在每个电池模组上、与消防主机电连接的复合传感器和伸入每个电池模组内部的消防管路，消防管路中部安装有第三电磁阀，每个电池模组上设有对应的消防喷嘴，消防喷嘴上设有喷嘴电磁阀；消防管路的末端与消防喷嘴连接，消防管路的前端分别经第一电磁阀与细水雾灭火装置、经第二电磁阀与气体灭火剂装置连接；
所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及喷嘴电磁阀均与消防主机电连接；所述消防主机接收来自复合传感器的检测信号并据此判断当前是否存在火灾风险，继而采取对应的消防方案；所述消防主机包括计数器和计时器，计数器用于统计第三电磁阀的打开次数，计时器用于统计消防介质的释放时间；消防主机根据计数器和计时器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及对应喷嘴电磁阀的通断；所述消防方案包括：
S10、消防主机接收来自位于消防模组B处的复合传感器的消防信号；
S20、消防主机控制第三电磁阀、第二电磁阀、位于消防模组B以及相邻消防模组A和消防模组C处的喷嘴电磁阀打开，气体灭火剂装置内的消防介质经过消防管路在消防模组A、B、C处释放，同时消防主机内的计数器和计时器开始工作；S30、当气体灭火剂装置内消防介质的释放时间到达预设值t时，则关闭所有电磁阀；
S40、判断消防信号是否解除，若是，此次消防任务结束；若否，则判断第三电磁阀的打开次数n是否达到预设值N，若n≤N，则转至S20，若n＞N，则打开第一电磁阀和位于消防模组B处的喷嘴电磁阀，细水雾灭火装置内的消防介质经过消防管路在消防模组B处释放，转至S40。
2.根据权利要求1所述的气液组合消防系统，其特征在于，所述气体灭火剂装置内消防介质的释放时间为20s/次、喷射次数2次。
3.根据权利要求1所述的气液组合消防系统，其特征在于，所述复合传感器用于采集电池模组的烟雾、温度、气体信号。
4.根据权利要求1所述的气液组合消防系统，其特征在于，每个消防模组处分布有一个或多个复合传感器。
5.根据权利要求1所述的气液组合消防系统，其特征在于，所述消防管路正常状态下处于空态。
6.根据权利要求1所述的气液组合消防系统，其特征在于，所述细水雾灭火装置内的消防介质为纯净水或水基型泡沫。
7.根据权利要求1所述的气液组合消防系统，其特征在于，所述气体灭火剂装置内的消防介质为全氟己酮、七氟丙烷或其他气体状灭火介质。
8.一种可扩展的储能系统，其特征在于，包括一组如权利要求1-7任一所述的消防系统和多个储能柜体，相邻储能柜体的消防管路的中部通过三通连接阀进行连接，且每个三通连接阀位于对应消防管路第三电磁阀的前端；所述消防系统位于其中一个储能柜体的外侧或内部，一组消防系统通过消防管路和三通连接阀与多个储能柜体连接，该储能系统通过一组消防系统实现多个储能柜体的消防监控。
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