BESS-Container: Abstand und Wärmestrahlung

Der vorgegebene Verlauf der Wärmefreisetzungsrate wurde pixelweise aus der chemischen HRR im Großbrandversuch von FM Global an einem LFP-Rack digitalisiert (2019, Abb. 6-15, beigefügte PDF, S. 68). Für die gewählte Rackanzahl werden zeitversetzte Kopien addiert und in Leistung und jeweiliger Dauer skaliert. Jeder Rackverlauf wird bei $(t-(j-1)tau)/s_t$ ausgewertet: Der Branddauerfaktor verändert niemals den eingegebenen physikalischen Zündzeitabstand $tau$. Daraus entsteht ein Containerbrand-Szenario, kein gemessener Vollbrand eines Containers. Die ursprüngliche Versuchszeit einschließlich der Zündverzögerung bleibt erhalten.

Heskestad liefert den mittleren Flammenüberstand $L_f=max(0,0.235dot Q^{2/5}-1.02D)$ mit $dot Q$ in kW und $D=sqrt{4WB/pi}$ in m. Die effektive vierseitige Flammenhülle des Solid-Flame-Modells erstreckt sich vom Boden bis $H_c+L_f$. Ihre gleichmäßige spezifische Ausstrahlung beträgt $E=chi_rdot Q/[2(W+B)(H_c+L_f)]$; die gesamte vorgegebene Strahlungsleistung wird den vier vertikalen Flächen zugeordnet. Für den fluchtend gegenüberstehenden Nachbarcontainer ist nur die ihm zugewandte Fläche sichtbar.

Für ein differentielles Empfängerelement gilt $F=int_A d^2/[pi(d^2+y^2+z^2)^2],dA$. Das Integral über die Breite wird analytisch ausgewertet, das Integral über die Höhe durch Streifenintegration mit der Mittelpunktregel. Bei großem Verhältnis von Höhe zu Abstand wird die Unterteilung automatisch verfeinert. Bei einer Abschirmwand über die gesamte Länge am Abstandsanteil $f$ werden Strahlen aus Quellhöhen unterhalb von $(H_b-fz_r)/(1-f)$ blockiert. Die höchste Bestrahlungsstärke an den abgetasteten Empfängerhöhen beaufschlagt die eindimensionale Wandsäule. Ihre Lage kann sich mit der Zeit ändern.

Die Abschirmwand wird als eindimensionale Betonplatte mit Finite-Differenzen-Knoten an beiden Oberflächen modelliert. Der Nachbarcontainer umfasst zwei Stahldeckschichten mit jeweils konzentrierter Wärmekapazität, Finite-Volumen-Rechenzellen in der Dämmung und einen Wärmekapazitätsknoten für die wandnahen Zellen, der über den eingegebenen thermischen Leitwert gekoppelt ist. Das implizite Euler-Verfahren integriert $C_jDelta T_j/Delta t=sum G_{jk}(T_k-T_j)+q_j$ über die Zeit. Die thermischen Leitwerte an den Grenzflächen werden aus den Wärmewiderständen halber Rechenzellen gebildet. Newton-Iterationen lösen die nichtlinearen Randverluste $epsilonsigma(T^4-T_a^4)$; die Konvektion zur Umgebung wird berücksichtigt. Die heiße Rückseite der Abschirmwand strahlt über ihren eigenen rechteckigen Sichtfaktor auf den Nachbarcontainer. Beide Szenarien werden über den gesamten Beobachtungszeitraum nach Brandende fortgeführt.

Die Strahlung wird auf einer separaten Ereigniszeitachse ausgewertet. Diese enthält jeden zeitversetzten Knickpunkt der Rack-Brandverläufe, jeden Durchgang durch eine Leistungsstützstelle der Strahlungstabelle sowie zusätzliche Abtastpunkte mit höchstens dem vorgegebenen Strahlungsereignis-Zeitschritt als Abstand. Die ausgegebenen Maxima der Bestrahlungsstärke werden unabhängig vom thermischen Zeitraster auf dieser Zeitachse ermittelt. Exakte Integrale der stückweise linearen Bestrahlungsstärke liefern die mittlere thermische Beaufschlagung je Zeitintervall und erhalten so die Energie kurzer Impulse. Die Rückseitentemperaturen der Abschirmwand werden aus der Wärmeleitungslösung auf die Strahlungszeitachse interpoliert, bevor die Rückseitenstrahlung addiert wird.

Das erste Erreichen der Zellgrenztemperatur wird zeitlich interpoliert. Die Abstandssuche umfasst den gewählten Abstand und logarithmisch verteilte Anfangsabstände. Anschließend werden zusätzliche Kandidaten für das Temperaturmaximum im Fall mit Abschirmwand berechnet und der letzte Grenzdurchgang in jedem Szenario eingegrenzt. PCHIP schlägt neue Abstände vor; ausgegeben wird der erste tatsächlich berechnete, unterhalb der Zellgrenztemperatur liegende Endpunkt des abschließenden Eingrenzungsintervalls, dessen Breite durch die Abstandstoleranz begrenzt ist. Ein Ergebnis von 0,5 m bedeutet, dass alle berechneten Suchtemperaturen einschließlich derjenigen am gewählten Abstand unterhalb der Zellgrenztemperatur liegen. Ein leeres Abstandsfeld bedeutet, dass der Suchbereich oder sechs Verfeinerungsrunden nicht ausreichen; ein leeres Zeitfeld bedeutet, dass die Zellgrenztemperatur während der Beobachtung nicht erreicht wurde.

Parallele, gleich lange, fluchtend ausgerichtete Container; aufrechter, auftriebsdominierter Brand ohne Wind oder Flammenkontakt. Die strahlungsundurchlässige, intakte Abschirmwand erstreckt sich mindestens über die gesamte gegenüberliegende Länge beider Container, besitzt keine Durchdringungen, beginnt am Boden und steht an der eingegebenen Position. Ihre Dicke geht in die Wärmeleitung und die Abstände zu Vorder- und Rückseite ein; ihre Mittelebene bestimmt den geometrischen Strahlungsschatten.

Die zeitlich veränderliche maximale Beaufschlagung wird auf eine einzige eindimensionale Wandsäule aufgebracht. Bei der Abschirmwand wird dadurch auch die höchste lokale Rückseitentemperatur gleichmäßig über ihre gesamte strahlende Rechteckfläche angesetzt. Die Summe der getrennten Maxima aus direkter Strahlung und Rückseitenstrahlung ist für die gewählte Geometrie konservativ. Seitliche Wärmeausbreitung, Reflexion zwischen Oberflächen und gegenseitige thermische Rückkopplung werden vernachlässigt. Der atmosphärische Transmissionsgrad beträgt eins; eine Abschwächung durch Rauch wird nicht angesetzt.

Die Stoffwerte werden als konstante effektive Werte angesetzt. Die beispielhaften Werte für nichtrostenden Stahl, Mineralwolle und Beton folgen Martelletto et al. (2021), Tabelle 2; die Wärmeleitfähigkeit der Dämmung sollte durch ihren Wert bei hoher Temperatur ersetzt werden. Wärmekapazität und thermische Kopplung der Zellen sowie die voreingestellte Zellgrenztemperatur von 150 °C sind Szenarioeingaben und kein allgemeingültiges LFP-Zündmodell. Die Eigenerwärmung der Zellen und chemische Reaktionen liegen außerhalb dieses passiven thermischen Modells; die nach Erreichen der Zellgrenztemperatur angezeigten Temperaturen sind hypothetisch.

Dies ist eine Berechnung der Strahlungsbeaufschlagung und passiven Erwärmung, kein Nachweis dafür, dass eine BESS-Anlage eine Brandausbreitung verhindert. Aus Türen oder Entlüftungsöffnungen austretende Gas- oder Flammenstrahlen, windgeneigte Flammen, heiße Gase, brennende Trümmer, Gehäuseversagen, Kabelwege, interne Propagation, Gasansammlungen und Deflagrationen erfordern eine gesonderte Bewertung. Eine Wand kann Strahlung abschirmen, ohne diese anderen Ausbreitungswege zu beherrschen. Prüfen Sie das tatsächlich geprüfte Gehäuse, den Ladezustand, die Zellchemie, die Anordnung der Entlüftungsöffnungen und die Konfiguration der Abschirmwand.

Als Vergleichsgrundlage dienen NFPA 855 Ausgabe 2026 und UL 9540A 6. Ausgabe (13. März 2026), geprüft am 2. November 2026. Der angezeigte Vergleichswert von 3 ft zwischen Gruppen ist kein allgemeingültiger Mindestabstand für einen Container mit mehreren hundert kWh oder MWh. Die öffentlich zugänglichen NFPA-Ausschussunterlagen dokumentieren die Normenentwicklung und sind nicht der endgültige normative Text. Beachten Sie die anzuwendende endgültige Ausgabe, die Installationsanweisungen, die HMA und anerkannte Nachweise aus Großbrandversuchen auf Installationsebene; gleichen Sie die Ergebnisse mit der geltenden Norm ab. Der berechnete Abstand rechtfertigt niemals eine Abstandsverringerung. Die öffentlich zugänglichen Hinweise von UL beschreiben den Versuch nach einer Deflagration gemäß Ausgabe 6 mit absichtlich entzündeten Entlüftungsgasen.

Die öffentlich zugängliche HRR-Quelle betrifft einen Versuch auf Rackebene. Die Übertragung vom Rack auf einen Container, die Synchronisierung der Zündungen und die Faktoren für Leistung und Dauer sind ausdrückliche Extrapolationen; sie erfassen weder eine Begrenzung durch die Belüftung noch die Sauerstoffverfügbarkeit oder containerspezifisches Versuchsverhalten. Das Integral des digitalisierten Verlaufs beträgt etwa 3,98 GJ je Rack und liegt damit rund 4 % über den im Bericht unabhängig angegebenen 3,81 GJ. Weder der Verlauf noch die Gleichungen werden auf diesen Gesamtwert normiert. Rasterauflösung und überlagerte Kurven begrenzen die Genauigkeit; einige momentane Spitzen werden nicht aufgelöst. Der gesondert angegebene Rack-Höchstwert von 2540 kW begrenzt die Strahlungstabelle nach oben. Ersetzen Sie für Projektarbeiten die Ausgangskurve über den Builder durch repräsentative frei zugängliche oder lizenzierte Versuchsdaten.

Voreingestellt sind 12 Rechenzellen über die Dicke, ein maximaler thermischer Zeitschritt von 120 s, 61 Leistungsstützstellen der Strahlungstabelle, 17 Empfängerhöhen, 13 anfängliche logarithmisch verteilte Abstandsstützstellen, eine Toleranz des Grenzdurchgangs von 0,01 m und ein maximales Strahlungsereignisintervall von 60 s. Bei dichteren Anfangsrastern erhöhten die Ereignisauswertung und die adaptiven Berechnungen die Laufzeit auf über etwa 3 s; die Voreinstellungen behalten das vollständige Wärmeübertragungsmodell bei. Intervallmittelwerte erhalten die Energie auftreffender Strahlungsimpulse, das implizite Euler-Verfahren kann jedoch die Temperaturantwort glätten und die Zeiten bis zum Erreichen der Zellgrenztemperatur um ungefähr einen thermischen Zeitschritt verschieben. Verfeinern Sie bei grenznahen Fällen die erweiterten Diskretisierungseinstellungen. Adaptive Maxima werden mit einer Genauigkeit von etwa 0,01 K überprüft; Suchergebnisse bleiben numerische Näherungen innerhalb des eingegebenen Bereichs. Abstandsdiagramme und Wandprofildarstellungen verwenden PCHIP-Interpolation zwischen berechneten Stützstellen; Strahlungsverläufe verwenden eine lineare Tabelleninterpolation. Automatisierte Prüfungen umfassen verdoppelte Schichtgitter, halbierte thermische Zeitschritte, beide Ausgaben der maximalen Bestrahlungsstärke, verfeinerte Strahlungsintegration, die Konvergenz der Grenzabstände bei offenem Zwischenraum und mit Abschirmwand, die Invarianz der Zündverzögerung sowie Energiebilanzen. Verlängern Sie die Beobachtung, wenn die Temperaturen noch steigen. Betonfeuchte, Abplatzungen, Materialschädigung und temperaturabhängige Stoffwerte liegen außerhalb des Modells.