UL 9540A 大規模な火災試験認証：ACEの3段階リチウム鉄ホスフィート電源システムがデータセンタの防火安全性を強化

データセンタは重要なコンピューティングインフラと大量のビジネスに不可欠なデータをホストしています。リチウムイオン電池エネルギー貯蔵システム（BESS）における熱暴走イベントは、機器の停止やデータの喪失から大きな財務上の損失、最悪の場合には深刻な安全上の結果をもたらす連鎖的な故障を引き起こす可能性があります。

UL 9540Aの第6版の導入により、インストールレベルの大規模な火災試験（LSFT）は、屋内エネルギー貯蔵アプリケーションにおける重要な適合性要件となりました。セルレベルの火災性能だけでは、システムレベルの安全性を示すには十分ではありません。効果的な保護は、データセンタ内のモジュール、ラック、および隣接する設備を通じた火災の拡大を防止しなければなりません。

ACEが独自に開発した3段階のリチウム鉄ホスフェート（LFP）エネルギー貯蔵アーキテクチャは、セル、モジュール、ラックレベルにわたる多層の防火バリアを構築しています。このシステムは、UL 9540A設置レベルの大規模な火災事前試験を成功裏に完了し、高密度データセンターデプロイメントにおける熱暴走の制御と火災拡散の制御に関する包括的なアプローチを示しています。</p>

I. マイクロセルレベルの安全性：インヘリently安定したリチウム鉄ホスフェート化学

LFP細胞は、熱管理および火災リスク低減のための安定した電気化学的基盤を提供します。三元リチウムイオン化学と比較して、LFPのオリビン結晶構造はより高い熱安定性を示し、熱暴走中の反応性酸素の放出を制限し、急速燃焼に寄与する状況を軽減します。</p>

ACEのセルレベルのセーフティ設計には次の機能が組み込まれています：

• 低発熱セル配合: この配合は、セルレベルの熱過渡イベント中に全体的な発熱を抑えるように設計されており、局所的な障害によって生成される熱を制御可能な範囲に保つことを支援します。
• 高一貫性セルグレーディングおよび分類: 厳格なスクリーニングプロセスにより、内部抵抗または電圧特性に異常のあるセルが特定され、除去されるため、内部ショート回路を引き起こす潜在的な欠陥の可能性が低減されます。
• セラミック複合型セパレータおよび高温耐性電解質：これらの2つの保護措置により、熱的安定性が向上し、熱暴走の発生および進行が遅らせる。UL 9540Aの火災試験中に、誘発されたセルは熱暴走となり、急激な爆発や高温溶融物の噴出もなく、ゆっくりと点火したため、火災拡大の初期の熱的および機械的要因が軽減された。</p>

II. モジュールレベルの隔離：局所的な火災を制限する4層の保護

このモジュールは、熱や火災の拡散に対して重要な中間的なバリアを表します。ACEは、断熱性、区画化、制御された圧力解放を統合し、各モジュール用に独立した耐火性の空間を形成します。</p>

• へびのようなセル配置と熱抵抗勾配：セルの間に断熱チャネルが設けられ、段階的な熱抵抗を持つ素材が段々と横方向の熱移動を減少させ、隣接するセルが点火条件に達しないように助けます。
• 高温耐性を有する複合絶縁体：このモジュールは、極端な温度に耐え、隣接するモジュール間の放射熱伝導を制限するために設計された防火性の高い断熱材でコーティングされています。
• 方向性ガス放出と酸素制限圧力制御：熱過走時に生成される可燃性ガスは、専用の排出経路を通じて外部に排出されます。モジュール内での制御された微小正圧環境も、外部からの酸素侵入を制限し、持続的な燃焼を抑える助けになります。
• 独立した密閉されたセクション：各モジュールは物理的に分離されており、1つのモジュールで燃焼によって発生する熱がそのセクション内に収められ、隣接するモジュールに簡単に伝わることはありません。

大規模な火災試験の結果は、トリガー部が点火された後も燃焼が局所にとどまり、徐々に進行したことを示した。同じキャビネット内の隣接モジュールでは、火災や熱暴走は観測されず、セル電圧および温度は通常の動作範囲内にとどまった。これらの結果は、システムがモジュール間での熱暴走の拡散を防止するという目的を支持している。</p>

III. レイクレベルの火災防止：隣接レイク間での拡散の制御

高密度データセンターでは、密に配置されたラックが、1つのエネルギー貯蔵キャビネットから別のものへと熱や煙が広がる可能性のある経路を作り出します。ACEのラックレベルの熱保護アーキテクチャは、追加のコンテナ化層を提供します。</p>

• 耐火性および熱絶縁性を有する中間層：高強度の耐火性断熱材がキャビネット構造に組み込まれ、キャビネット間には独立した防火バリアが設けられ、高温放射や煙の拡散を制限しています。
• 統合された圧力解放および排気経路：専用のチャネルが高温の燃焼ガスを隣接するキャビネットやメインデータセンターサーキュレーションエリアから遠ざけます。
• 高強度耐火性シート金属ケース：キャビネット構造は、厳しい熱的条件下でもその整合性を維持するように設計されており、変形、亀裂、または炎が一般的な機器エリアに漏れる可能性を低めています。

UL 9540Aラックレベルの大規模火災試験において、トリガーラック内のモジュールが意図的に熱暴走させられ、燃焼しました。隣接するターゲットラックには観測された開放炎や熱暴走はなく、これらのラック内のバッテリーモジュールは損傷していませんでした。結果は、試験された構成下での火災拡散の有効な制限を示しています。

IV. UL 9540A 大規模火災試験検証：システムレベルの安全性に関する包括的な証拠

テストは、UL 9540A第6版の設置レベルの大規模火災試験手法に従って実施され、データセンターアプリケーションを表すために設計された構成を使用しました。これは、フルシステム電源と複数のラックを横に並べて設置したものを含みます。熱的運転不良のシナリオの深刻度を高めるために、テスト中にアクティブな消火システムは無効化されました。

重要なテスト観察結果には以下が含まれます：

• トリガーされたバッテリー電池は熱過走を起こし、爆発や高温の破片の飛散は観測されず、徐々に点火しました。 
• 同じキャビネット内の隣接モジュールでは、火災や熱的運転異常は観測されず、そのセルの動作パラメータは通常範囲内で remained しました。
• 隣接するターゲットラックには、ラックエンクロージャーへの高温の浸透は観測されず、そのバッテリーモジュール内で火災や熱伝播は観測されませんでした。
• 燃焼後、再点火は観測されませんでした。トリガーケビネットは構造的に完全であり、隣接するケビネットは直接再利用できます。

多くの産業ソリューションがバッテリーシステムのテストを1つまたは2つのレベルに焦点を当てている一方、ACEのアプローチは、セル、モジュール、キャビネット/ラックレベル全体にわたってUL 9540Aの大規模な火災試験を拡張します。この多層検証により、北米および中国のデータセンターエネルギー貯蔵プロジェクトにおける火災安全レビューおよびコンプライアンス文書のサポートが可能になります。また、火災防止評価を効率化し、以降のシステム修正の必要性を減らす助けにもなります。</p>

V. データセンターのシナリオにおけるアプリケーションの価値

• 高密度配置：システムの統合型火災防止アーキテクチャにより、追加の大きな防火区域に依存する必要が減り、貴重なデータセンターフロアスペースを維持し、より高いエネルギー貯蔵密度をサポートできます。
• 防火保護の複雑さがおそらく低下する：パッシブ型熱絶縁構造および耐火性構造は、現場レベルのアクティブ型防火対策と補完し、適用可能な規格、基準、権限の要件に応じて、追加の専用機器の必要性を減少させる可能性があります。
• 制御された運用および保守リスク：障害や火災イベントを局所的なモジュールまたはキャビネットに限定することで、アーキテクチャは広範なデータセンターへの不要な混乱を最小限に抑えるために特定のインシデントへの対応を容易にするように設計されています。
• 国際的なコンプライアンス支援：完了したUL 9540A大規模火災試験報告書は、海外データセンターの展開や国境を越えたインフラプロジェクトにおける重要な技術文書を提供し、現地の規制承認に準じます。</p>
• LFP技術の長寿命: LFP化学は強力な熱安定性と長いサイクル寿命を組み合わせており、24/7のバックアップ電源とピークカット/ボトムフィルエネルギー貯蔵を必要とするアプリケーションに適しています。

結論

エネルギー貯蔵の安全性は単一のポイント保護の課題ではなく、バッテリー電池から完全なデータセンター環境に至るまで、システム工学の分野です。ACEの3段階のLFPエネルギー貯蔵アーキテクチャは、セルレベルの熱制御、独立したモジュール隔離、ラックレベルの火災防止を組み合わせて、熱暴走によって引き起こされる連鎖的な火災のリスクに対処します。</p>

UL 9540Aの大規模な火災試験結果に基づいて、このマルチレイヤーのセキュリティアーキテクチャは、データセンタが配置密度、コンプライアンスの準備、運用のレジリエンス、および防火安全の実用的なバランスを達成するお手伝いをするように設計されています。重要な計算インフラストラクチャやビジネスに不可欠なデータに対して、ACEは制御された拡散とシステムレベルの検証を中心に据えたエネルギー貯蔵の安全なアプローチを提供します。