Lüftungsmassnahmen beim Laden von Bleibatterien
Durch richtiges Lüften verhindern Sie, dass beim Ladeprozess ein explosionsfähiges Gasgemisch entsteht. Allerdings sind im näheren Umkreis der Batterie Zündquellen zu vermeiden, weil dort der Verdünnungseffekt nicht sichergestellt ist. Berechnen Sie hier, ob die Lüftungsmassnahmen in Ihrem Betrieb ausreichen.
Inhalt
Warum besteht Explosionsgefahr?
Beim Laden von Bleibatterien entstehen durch Elektrolyse die Gase Wasserstoff und Sauerstoff. Beides zusammen bildet ein explosionsfähiges Gemisch, das sogenannte Knallgas. Deshalb müssen Sie damit rechnen, dass sich in der Umgebungsluft eine explosionsfähige Atmosphäre entwickelt. Gegen Ende des Ladevorgangs und vor allem beim Überladen ist die Gefahr am grössten. Berücksichtigen Sie, dass auch nach Abschalten des Ladestroms noch während einer Stunde eine Gasbildung möglich ist.
Voraussetzungen für richtiges Lüften
Entlüftung von Batterieladeräumen
Das Auftreten einer explosionsfähigen Atmosphäre lässt sich durch Lüftungsmassnahmen vermeiden (Verdünnungseffekt). Die Wasserstoffkonzentration muss dazu unter 4 Vol-% gehalten werden. Dies ist die untere Explosionsgrenze (UEG) für Wasserstoff. Wenn diese Lüftungsanforderung erfüllt ist, gelten Batteriestandorte als nicht explosionsgefährdet. In unmittelbarer Nähe der Batterie (Abstand bis zu 1 m) ist jedoch die Verdünnung nicht immer sichergestellt. Deshalb sind dort Zündquellen zu vermeiden.
Zur Berechnung der notwendigen Lüftungsleistung stehen Ihnen hier zwei Tools zur Verfügung: Eines für stationäre Batterien und eines für Fahrzeugbatterien (z. B. für Stapler). Für eine abschliessende Beurteilung sind die Normen SN EN 62485-2 und SN EN 62485-3 massgebend.
Lüftungsmassnahmen für stationäre Batterien (Berechnung)
Stationäre Batterieanlagen sind dauerhaft mit einem Ladegerät und in vielen Fällen zusätzlich mit der Last und der Stromversorgung verbunden. Sie werden in stationäre Geräte eingebaut oder in Batterieräumen installiert für den Einsatz in der Telekommunikation, für unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), Schaltanlagen, Sicherheitsstromversorgung oder für ähnliche Anwendungen.
Berechnung der Querschnittsflächen A der Lüftungsöffnungen bzw. des erforderlichen Luftvolumenstroms Q bei künstlicher Lüftung
Mithilfe unseres Formulars berechnen Sie, ob die Lüftungsmassnahmen in Ihrem Betrieb ausreichen. Wenn Sie den gaserzeugenden Strom (IGas) nicht kennen, entnehmen Sie den Wert aus der unten stehenden Tabelle «Gaserzeugende Ströme».
Anforderung an den Luftstrom der Belüftung für zwei geschlossene Blei-Batterie-Zellstränge von 48V (= 24 Zellen zu je 2V) im gleichen Batterieraum: jeder Strang mit 120 Ah Bemessungskapazität C10. Berechnung unter Betriebsbedingungen Erhaltungsladung und Starkladung.
Erhaltungsladung insgesamt: Q = 0,05 × 24 × 5 × 120 × 0,001 = 0,72 m3/h je Strang oder 1,44 m3/h
Starkladung insgesamt: Q = 0,05 × 24 × 20 × 120 × 0,001 = 2,88 m3/h je Strang oder 5,76 m3/h
Wichtige Hinweise
- Die Zuluftöffnung muss sich in Fussbodennähe (max. 10 cm oberhalb des Fussbodens) und die Abluftöffnung in Deckennähe (max. 10 cm unterhalb der Decke) befinden.
- Zusätzlich muss die dem Batterieraum entzogene Luft ausserhalb des Gebäudes in die Atmosphäre abgegeben werden.
- Bei regelmässigem Starkladen (z.B. Pufferbetrieb) setzen Sie den Strom beim Starkladen für die Berechnung der Belüftung ein.
- Erkundigen Sie sich bei einem Antimongehalt > 3% beim Batteriehersteller über geeignete Werte.
Tabelle «Gaserzeugende Ströme» (IGas)
| Bleibatterien geschlossene Zellen Sb < 3 % | Bleibatterien verschlossene Zellen | NiCd-Batterien geschlossene Zellen | |
| Strom (Erhaltungsladen) IGas [mA] pro Ah Nennkapazität | 5 | 1 | 5 |
| Strom (Starkladen) IGas [mA] pro Ah Nennkapazität | 20 | 8 | 50 |
Andere Ladeverfahren
Das übliche Ladeverfahren beruht auf dem Prinzip Konstantstrom/Konstantspannung (I-U-Kennlinie). Sollten Sie andere Ladeverfahren anwenden, bemessen Sie den Luftstrom Q für die Belüftung entsprechend dem höchsten Ausgangsstrom des Ladegeräts.
Lüftungsmassnahmen bei Fahrzeugbatterien (Berechnung)
Berechnung der Querschnittsflächen A der Lüftungsöffnungen bzw. des erforderlichen Luftvolumenstroms Q bei künstlicher Lüftung
Mit diesem Formular berechnen Sie die notwendigen Lüftungsmassnahmen, um eine Explosionsgefahr auszuschliessen. Das Resultat zeigt Ihnen, ob die Lüftung in Ihrem Betrieb die Bedingungen für ein sicheres Aufladen der Bleibatterie erfüllt.
Wichtige Hinweise
- Die Zuluftöffnung muss sich in Fussbodennähe (max. 10 cm oberhalb des Fussbodens) und die Abluftöffnung in Deckennähe (max. 10 cm unterhalb der Decke) befinden. Zusätzlich muss die dem Batterieraum entzogene Luft ausserhalb des Gebäudes in die Atmosphäre abgegeben werden.
- Sobald Sie mehrere Batterien im gleichen Raum laden, berechnen Sie die notwendige Lüftung, indem Sie die einzelnen Luftvolumenströme zusammenzählen.
- Wenn Sie sogenannte Schnellladegeräte verwenden, erfragen Sie beim Hersteller die speziellen Werte für IGas.
Bestimmung des gaserzeugenden Stroms
Geregelte Ladegeräte
Verwenden Sie ein geregeltes Ladegerät mit Ausgangskennwert, und ist Ihnen der genaue Ladestromwert während des letzten Ladeabschnitts eindeutig bekannt? Dann verwenden Sie diesen Wert als Igas zur Berechnung des Luftvolumenstroms.
Ist Ihnen der Wert des Ladestroms während des letzten Ladeabschnitts nicht sicher bekannt und verwenden Sie ein geregeltes Multispannungs-Ladegerät? Dann verwenden Sie für IGas den höchsten Ladeschlussstrom, den das Gerät liefern kann.
Erkundigen Sie sich beim Hersteller des Ladegeräts über den Ladestromwert während des letzten Ladeabschnitts, wenn Ihnen der Wert nicht bekannt ist.
Beispiel
Eine 48-V-Blei-Säure-Antriebsbatterie aus 24 Zellen wird von einem geregelten Ladegerät geladen, das einen Ladeendstrom von höchstens 30 A bereitstellt. Für IGas kann deshalb der Wert 30 A angenommen werden. Für den Bedarf des notwendigen Luftvolumenstroms ergibt sich somit:
Q = 0,05 × 24 × 30 = 36 m3/h.
Ungeregelte Ladegeräte
Wählen Sie für IGas einen Wert von 40 % des Bemessungsausgangsstroms (In) beim Verwenden von ungeregelten Ladegeräten.
IGas = 0,4 × In (A)
Beispiel
Eine 48-V-Blei-Säure-Antriebsbatterie aus 24 Zellen zu je 2 V wird von einem ungeregelten Ladegerät geladen, das eine Ausgangsleistung von 48 V/100 A bereitstellt. Der Wert für IGas beträgt 0,4 × 100 = 40 A. Für den Bedarf des notwendigen Luftvolumenstroms ergibt sich somit:
Q = 0,05 × 24 × 40 = 48 m3/h.
