Leggere correttamente il rapporto UL 9540A: i valori che contano per progettare la compartimentazione

La UL 9540A non è un certificato di prodotto, ma un metodo di prova: caratterizza il comportamento di un sistema di batterie in caso di fuga termica (thermal runaway). Il risultato è un rapporto di dati, non un giudizio di superamento della prova. Proprio qui risiede il suo valore per la progettazione della compartimentazione: il rapporto fornisce i dati di ingresso con cui dimensionare barriere antincendio, stratigrafie delle pareti e strati isolanti, invece di ricorrere indistintamente a ipotesi standard.

La prova è articolata su quattro livelli: livello di cella, livello di modulo, livello di unità (rack o armadio) e livello di installazione. Ogni livello risponde a domande diverse. Chi valuta un rapporto dovrebbe innanzitutto verificare fino a quale livello è stata eseguita la prova e se la configurazione provata corrisponde all’installazione effettivamente prevista. Un rapporto a livello di modulo con un lotto di celle, un involucro o una disposizione diversi è attendibile solo in misura limitata per l’impianto specifico.

La prova a livello di cella stabilisce se e a quale temperatura la cella entra in fuga termica, quando si apre la valvola di sicurezza (temperatura di venting) e quale miscela di gas viene rilasciata. Mediante analisi FTIR si quantificano, tra gli altri, idrogeno, monossido di carbonio, anidride carbonica e idrocarburi. Dalla miscela di gas riprodotta si ricavano poi i parametri rilevanti per la sicurezza.

• Limite inferiore e superiore di esplosività (LFL/UFL), a temperatura ambiente e alla temperatura di venting
• Pressione massima di esplosione Pmax del gas di sfiato
• Velocità di combustione laminare della miscela di gas
• Volume di gas per cella o riferito alla capacità
• Temperatura di venting e di fuga termica della cella

Per la compartimentazione questi valori sono doppiamente rilevanti: determinano il dimensionamento dello sfogo della pressione e della ventilazione secondo NFPA 68/69 e quindi le sollecitazioni di pressione e temperatura a cui pareti, rivestimenti e compartimentazioni devono resistere in caso di evento.

A livello di modulo e di unità la fuga termica viene innescata in modo mirato e si misura la reazione dell’intero assieme. Qui si trovano i valori che dimensionano direttamente una barriera antincendio: la potenza termica rilasciata (heat release rate) con il suo valore di picco e l’andamento nel tempo, l’energia complessivamente rilasciata, la portata di gas rilasciato e la verifica se la fuga termica si propaga a celle e moduli adiacenti.

Particolarmente preziose per chi progetta compartimentazioni termiche sono le misure sulle superfici bersaglio: densità del flusso termico (heat flux) su segmenti di parete strumentati e unità adiacenti, nonché temperature superficiali in punti di misura definiti. Questi valori mostrano quale carico termico riceve effettivamente una parete divisoria o un rivestimento protettivo a una determinata distanza, e per quanto tempo. Da essi si ricavano la scelta dell’isolante, lo spessore degli strati e la temperatura ammissibile sul lato non esposto.

Il rapporto non sostituisce la progettazione antincendio, la alimenta. Nella pratica si è affermata una valutazione strutturata: prima verificare l’esito sulla propagazione (l’evento resta confinato alla cella, al modulo o all’unità?), poi ricavare i carichi termici sulle superfici adiacenti e infine trasmettere i parametri dei gas alla progettazione della protezione contro le esplosioni.

• Comportamento di propagazione: base per le distanze di separazione e per stabilire se distanze ridotte secondo NFPA 855 siano giustificabili
• Heat flux e temperature delle pareti: dati di ingresso per resistenza al fuoco, stratigrafia degli strati isolanti e scelta del materiale della barriera
• Volume di gas, LFL, Pmax e velocità di combustione: base per le superfici di sfogo della pressione e il dimensionamento della ventilazione
• Fenomeni collaterali dell’incendio: lunghezza delle fiamme, proiezione di scintille e particelle incandescenti definiscono le zone di protezione davanti alla barriera

Se mancano singoli valori o la prova è stata eseguita solo a livello di cella, la progettazione deve adottare un approccio conservativo, con distanze maggiori, resistenza al fuoco più elevata e un rivestimento più robusto. Un rapporto completo fino al livello di unità conviene quindi anche dal punto di vista economico: consente un dimensionamento affidabile e spesso più snello, anziché maggiorazioni di sicurezza forfettarie.