Maanalaisten työkoneiden paloturvallisuus : akku- ja dieselkäyttöisten erot palotilanteessa
Loukkaanhuhta, Sami (2020)
2020
Materiaalitekniikan DI-tutkinto-ohjelma - Degree Programme in Materials Engineering, MSc (Tech)
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-04-23
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202004013020
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202004013020
Tiivistelmä
Tämän työn tarkoituksena oli vertailla akkukäyttöisten ja polttomoottorikäyttöisten työkoneiden paloturvallisuutta. Tutkimus tehtiin kirjallisuustyönä, koska täysimittaisten polttokokeiden teettäminen olisi kustannuksiltaan ollut liian kallista. Työssä selvitettiin akkujen palotehoa, palokuormaa sekä palamisessa syntyviä haitallisia yhdisteitä. Näitä tuloksia verrattiin polttomoottorikäyttöisen koneen niihin palaviin aineisiin, joita akkukäyttöisessä koneessa ei ole. Työssä myös suhteutettiin akkujen palokuorma suhteessa koneen muihin palaviin aineisiin ja kappaleisiin. Tutkimuksessa hyödynnettiin akkujen polttokoetulosten lisäksi henkilöautoille ja sähköautoille tehtyjä polttokoetuloksia, koska vastaaville työkoneille ei löydy raportoituja polttokoetuloksia. Tutkimuksen haasteeksi muodostui vähäisten tutkimustulosten määrä, joka koskee varsinkin työkoneille tehtyjä polttokokeita.
Palokuormien vertailussa on hyödynnetty tieteellistä tutkimusta, jossa maanalaisen työkoneen palokuorma on inventoitu. Tämän tutkimuksen tuloksia on verrattu tämän työn keskiössä olevan työkoneen laskennalliseen palokuormaan. Tulokset vastaavat toisiaan. Palokuormien vertailu on tehty vertaamalla niitä aineita ja materiaaleja, joiden määrät eroavat eri koneissa voimanlähteistä riippuen. Lisäksi akkujen palokuormaa on verrattu muuhun koneen palokuormaan, kuten renkaisiin. Verrattuna akkujen palokuorma on koko koneen palokuormasta alle 3 %. Palokuorman osalta tutkimus osoitti, että akkukäyttöisen koneen palokuorma on pienempi kuin polttomoottorikäyttöisen koneen. Tulosta tukee myös henkilöautoille tehtyjen täysimittaisten polttokokeiden tulokset.
Akun lataustaso vaikuttaa palotehoon. Suurilla latausasteilla paloteho on korkeampi kuin alhaisempien lataustasojen. 75 % latausasteisen akun paloteho on puolet pienempi kuin täyteen ladatun akun. Kennojen lukumäärällä on todettu olevan merkitystä kokonaispalotehoon kun tulokset ovat suhteutettu yhtä kennoa kohden.
Akkujen palaessa vapautuu fluorivetyä, joka on todettu olevan ihmiselle vaarallista. Fluorivedyn lähteenä akuissa on elektrolyytti. Tutkimustulosten perusteella fluorivetyä syntyy myös muovien, renkaiden sekä sähkökaapeleiden palaessa. Muovien, renkaiden ja kaapeleiden palaessa syntyy myös muita vaarallisia palamistuotteita, jotka ylittävät
ihmiselle vaarallisen pitoisuuksien raja-arvot. Yksistään akuista vapautuvan fluorivedyn
tarkastelun lisäksi on huomioitava muutkin palossa vapautuvat palamistuotteet.
Henkilöiden turvallisuus on aina vaarassa tulipalotilanteessa kun palo tapahtuu suljetussa tilassa. Voimanlähteellä ei ole merkitystä, koska kumman tahansa voimanlähteen ollessa kyseessä, syntyy ihmiselle vaarallisia palamistuotteita, kuten fluorivetyä. Fluorivedyn vaarallisuuden arviointi on haastavaa, koska fluorivedyn vapautumiseen vaikuttavia tekijöitä ei etukäteen tiedetä. Näitä ovat palon eteneminen viereisiin kennoihin, kennojen varaustaso, samaan aikaan palavien kennojen lukumäärä sekä ympäröivän ilman kosteus. Palomiesten turvallisuuden osalta fluorivedyn imeytymistä ihon kautta ei tunneta hyvin. Tämän osalta tarvittaisiin lisää tutkimuksia. Tämä riski tiedostamalla ja siihen varautumalla ei akkukäyttöistä konetta voida pitää vaarallisempana kuin polttomoottorikäyttöistä työkoneiden paloturvallisuutta arvioitaessa.
Palokuormien vertailussa on hyödynnetty tieteellistä tutkimusta, jossa maanalaisen työkoneen palokuorma on inventoitu. Tämän tutkimuksen tuloksia on verrattu tämän työn keskiössä olevan työkoneen laskennalliseen palokuormaan. Tulokset vastaavat toisiaan. Palokuormien vertailu on tehty vertaamalla niitä aineita ja materiaaleja, joiden määrät eroavat eri koneissa voimanlähteistä riippuen. Lisäksi akkujen palokuormaa on verrattu muuhun koneen palokuormaan, kuten renkaisiin. Verrattuna akkujen palokuorma on koko koneen palokuormasta alle 3 %. Palokuorman osalta tutkimus osoitti, että akkukäyttöisen koneen palokuorma on pienempi kuin polttomoottorikäyttöisen koneen. Tulosta tukee myös henkilöautoille tehtyjen täysimittaisten polttokokeiden tulokset.
Akun lataustaso vaikuttaa palotehoon. Suurilla latausasteilla paloteho on korkeampi kuin alhaisempien lataustasojen. 75 % latausasteisen akun paloteho on puolet pienempi kuin täyteen ladatun akun. Kennojen lukumäärällä on todettu olevan merkitystä kokonaispalotehoon kun tulokset ovat suhteutettu yhtä kennoa kohden.
Akkujen palaessa vapautuu fluorivetyä, joka on todettu olevan ihmiselle vaarallista. Fluorivedyn lähteenä akuissa on elektrolyytti. Tutkimustulosten perusteella fluorivetyä syntyy myös muovien, renkaiden sekä sähkökaapeleiden palaessa. Muovien, renkaiden ja kaapeleiden palaessa syntyy myös muita vaarallisia palamistuotteita, jotka ylittävät
ihmiselle vaarallisen pitoisuuksien raja-arvot. Yksistään akuista vapautuvan fluorivedyn
tarkastelun lisäksi on huomioitava muutkin palossa vapautuvat palamistuotteet.
Henkilöiden turvallisuus on aina vaarassa tulipalotilanteessa kun palo tapahtuu suljetussa tilassa. Voimanlähteellä ei ole merkitystä, koska kumman tahansa voimanlähteen ollessa kyseessä, syntyy ihmiselle vaarallisia palamistuotteita, kuten fluorivetyä. Fluorivedyn vaarallisuuden arviointi on haastavaa, koska fluorivedyn vapautumiseen vaikuttavia tekijöitä ei etukäteen tiedetä. Näitä ovat palon eteneminen viereisiin kennoihin, kennojen varaustaso, samaan aikaan palavien kennojen lukumäärä sekä ympäröivän ilman kosteus. Palomiesten turvallisuuden osalta fluorivedyn imeytymistä ihon kautta ei tunneta hyvin. Tämän osalta tarvittaisiin lisää tutkimuksia. Tämä riski tiedostamalla ja siihen varautumalla ei akkukäyttöistä konetta voida pitää vaarallisempana kuin polttomoottorikäyttöistä työkoneiden paloturvallisuutta arvioitaessa.