阀控密封式蓄电池充电间通风空调设计

阀控密封式蓄电池充电间通风空调设计

崔毅恒

华设设计集团北京民航设计研究院有限公司广州分公司 广东广州 510080

摘要：探讨机场工程中特种车辆常需配套建设的蓄电池充电间，其中的免维护蓄电池中的阀控密封式铅酸（酸性）蓄电池、阀控密封式镉镍（碱性）蓄电池这两种类型，电池使用存在充电与放电的工作过程，其过程属化学能与电能之间的相互转换。首先免维护蓄电池在过程中对周围空间会有逸出危险气体和散发热量；其次，电池组的性能与所处空间的环境条件密切相关，由此可见通风空调设计在蓄电池组的应用过程中存在的必要性。根据免维护蓄电池室的工艺性质，对工程中蓄电池间的通风、空调设计进行探讨。

关键词：蓄电池室；通风；空调；设计

阀控密封式蓄电池并非绝对的密封，工作过程中可能向周边环境逸散有爆炸性危险的气体、电解液挥发物以及散发热量，影响使用安全，通风空调措施对于蓄电池所处的空间至关重要，必须保障生产人员作业的安全。其次，环境温度对电池运行工艺效率非常重要。

1、蓄电池使用的环境条件要求

1.1蓄电池非工作过程的存放环境条件要求，根据查阅蓄电池产品相关国家标准可知，产品应贮存在温度为5 ℃至35℃、相对湿度不超过75%的干燥,清洁及通风良好环境中的仓库内。

1.2蓄电池工作过程的环境条件要求。首先，根据国家标准对铅酸蓄电池充电的试验环境温度为25±5℃，对铅酸蓄电池充电的试验环境温度为20±5℃；其次，根据多个生产厂商的电池产品参数说明中，推荐的使用温度环境参数与国家标准试验温度一致。

2、蓄电池工作过程产生的危害性

2.1铅酸电池和镉镍电池充放电的化学反应过程

表2.1-1 电池充放电化学反应过程

	铅酸电池	镉镍电池
正极	充电 PbSO4+2H2SO4 PbO2+H2SO4+2H++2e-	充电 2Ni(OH)2+2OH- 2NiOOH+2H2O+2e-
副反应	放电 2H2O O2+4H++4e-	放电 4OH- 2H2O+O2+4e-
负极	充电 PbSO4+2H++2e- Pb+H2SO4	充电 Cd(OH)2+2e- Cd+2OH-
副反应	放电 2H++2e- H2	放电 2H2O+2e- H2+2OH-

2.2根据GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》以及TB 10063-2016《铁路工程设计防火规范》附录中表B.0.1，生产场所爆炸危险环境等级分区中对酸性蓄电池充电间的划分为“在正常运行时,不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境”。

2.3根据DL/T5035-2016《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》条文解释中6.2.2的第4点中提出，阀控密封式蓄电池在正常充电下,电解液仅产生少量的气体及酸雾；但在严重过充时,会将水电解析出氢气。当电池内部气压升高到一定值,蓄电池会打开排气安全阀,排出少量氢气至室内空气,安全阀上有滤酸装置,防止酸和酸雾随之排入室内。以及根据专题报告《发电厂电气设备间通风空调设计及事故通风适宜性研究》中对“免维护蓄电池室通风空调设计”的研究，恒压浮充电前提下时所需的通风换气次数约0.02 次/h ，便可有效消除室内氢气；充电初期恒流充电时所需的通风换气次数约为0.82次/h；若发生极端过充事故时，有效排除室内氢气约需4.4次/h的通风换气次数。且在蓄电池检测标准中同样有防雾酸性能检验。可见，充电过充或出现故障是阀控密封式蓄电池析出氢气主要原因。

3、由于阀控式锅镍蓄电池是采用氧复合循环的原理,部分产品设计成负极材料带有过量的锡,保证在析氢之前,开始氧的析出。但是使用的过程中，同样存在氢气产生的可能性。

因此，蓄电池充电末期、过充、维护不当或电池老化状态下，释放危险气体氢气的可能性必定增大，释放出的氢气与空气结合后的混合物在一定浓度范围内属于爆炸性气体。可见蓄电池室属于有安全隐患的区域，必须采取措施降低风险。

由此可知，充电间通风空调设计：（1）通风空调系统各部件选用防爆型、防酸碱性腐蚀型、防静电处理等措施；（2）空调降温系统采用直流新风空调，为保证室内通风良好和压差平衡，小风量排风机（按换气次数3次/h计算选型，或与周边维持0Pa压差）保持运行；（3）排风口上沿至顶棚小于0.1m。（4）充电间内设置氢气浓度检测仪，事故排风机（按换气次数6次/h计算选型）应与氢气浓度检测仪联锁，并与易燃易爆气体浓度检测装置联动开启，当室内空气浓度达到爆炸性危险浓度的25%时（即空气中氢气体积浓度为1%时），空调器停止运行，事故通风机自动投入运行。

图2.3-1 充电机房通风空调设计

结束语：

通风空调系统是阀控密封式蓄电池充电间工程的重要构成，通风空调设计情况直接影响这室内环境质量及人们安全生产，使生产者人身安全得到更大的保障，故而一定要给予通风空调设计情况较高重视，这在很大程度上也确立了空调及新排风设计的重要地位。具体实践中，需要考虑实用性、美观性与经济性，并布置功能完善的自控系统，整体监测空调运行数据，为空调系统设计、运维管理等提供更可靠的理论支持。

参考文献：

[1]杨树.平台蓄电池间的空调环境设计[J].机电设备,2013,4(1):78-80.

[2]李道本. 蓄电池室防爆规定探讨[J].专家论坛,2015,8(1):3-4.

[3]DL/T 5035-2016.《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》[S].国家能源局,2016,8:149-151.