logo
Zamów wytyczne

Instalacja fotowoltaiczna – nowe ryzyko dla budynku

Od kilku lat obserwujemy dynamiczny wzrost ilości instalacji fotowoltaicznych. A to nie koniec! Będzie ich jeszcze więcej. Czy nasze budynki są jednak przygotowane do tego, żeby na ich dachach montować instalacje fotowoltaiczne?

Raport Instytutu Energii Odnawialnej podsumowujący rynek fotowoltaiki w Polsce w 2023 r. zostanie opublikowany dopiero w maju, ale dane do których mamy dostęp pokazują, że rozwój rynku instalacji fotowoltaicznej od kilku lat jest bardzo dynamiczny i nie zatrzymuje się.

Picture1

Wzrost ten jest związany przede wszystkim z dążeniami – zarówno Polski, jak i Europy – do niezależności energetycznej oraz ochrony środowiska i zrównoważonego budownictwa. W związku z tym powstało wiele polityk wspierających m.in. rozwój fotowoltaiki, w tym programy rządowe, takie jak np. Mój Prąd, Czyste Powietrze, TERMO, Energia dla wsi.

Jednym z działań wpierających rozwój tej technologii jest również aktualnie procedowana zmiana dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (dyrektywa EPBD). Tekst kompromisowy (w celu osiągnięcia porozumienia) z 14. grudnia 2023 r. projektu dyrektywy w artykule 9a ust. 3 nakazuje państwom członkowskim zapewnienie wdrożenia stosowania odpowiednich instalacji wykorzystujących energię słoneczną, jeżeli są one odpowiednie pod względem technicznym oraz wykonalne pod względem ekonomicznym i funkcjonalnym, w określonych typach budynków.

Państwa członkowskie w swoich planach renowacji budynków muszą jednak uwzględnić w swoich politykach i środkach dotyczących rozmieszczenia odpowiednich instalacji wykorzystujących energię słoneczną na wszystkich typach budynkach.

Wdrożenie nowej dyrektywy EPBD oznacza, że w kolejnych latach instalacji fotowoltaicznych będzie jeszcze więcej. Czy jednak budynki są na to gotowe?

Instalacja fotowoltaiczna a bezpieczeństwo pożarowe

Z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej budynku ważne jest z czego moduły fotowoltaiczne są zbudowane (moduły szkło – szkło lub z warstwą spodnią z tworzywa sztucznego). Komponenty instalacji fotowoltaicznej mogą być wykonane z tworzyw sztucznych (spodnia część modułu, puszki, kable, podkonstrukcja itd.). Wszystkie te elementy mogą przyczyniać się do rozwoju pożaru na dachu.

Ważny jest również sposób ich montażu na dachu. Najczęstszym sposobem montażu modułów jest ten na podkonstrukcji – są to tzw. moduły BAPV. Pomiędzy tak zamontowanymi modułami a pokryciem dachu tworzy się szczelina powietrzna, która w zależności od układu (kąt nachylenia, odległość od dachu) również wpływa na rozwój pożaru na dachu.

Drugim sposobem montażu jest zintegrowanie modułów z budynkiem. Tego typu moduły (moduły BIPV) stanowią wyroby budowlane. W przypadku dachu moduły BIPV są jednocześnie pokryciem dachu i muszą spełniać wszystkie wymogi, które są stawiane dla tego typu elementów przez przepisy. Oznacza to, że przekrycie dachu (z uwzględnieniem modułów) powinno mieć klasyfikacje Broof(t1) i – w zależności od wymagań WT – klasyfikację w zakresie klasy odporności ogniowej RE.

Dodatkowo należy pamiętać, że moduły PV stanowią dodatkowe, potencjalne źródło pożaru, który może rozpocząć się m.in. od nagrzanego modułu (np. w przypadku awarii) lub uszkodzonych np. w trakcie nieprawidłowego montażu szybkozłączek.

Jakość wykonania podstawą

Podstawową zasadą bezpieczeństwa każdego rozwiązania stosowanego w budownictwie jest to, żeby zostało ono prawidłowo zaprojektowane i wykonane. Nawet świetnie zaprojektowana instalacja fotowoltaiczna, jeżeli zostanie źle wykonana, może stanowić zagrożenie. To jak istotna jest jakość wykonania pokazują analizy pożarów, ale także raporty z kontroli istniejących obiektów.

17 czerwca 2021 r., bezpośrednio po 6. w ciągu roku pożarze instalacji PV na dachu magazynu, firma Amazon poleciła wyłączenie dachowych systemów słonecznych we wszystkich 47. magazynach w Ameryce Północnej.  Następnie Amazon zatrudnił zewnętrzną firmę do przeprowadzenia niezależnego audytu tych systemów w USA, regionie Azji i Pacyfiku oraz w Europie, na Bliskim Wschodzie i w Afryce.

 

Kontrole wykazały, że problemy obejmowały:

  • niedopasowane złącza między modułami,
  • niewłaściwą instalację złączy,
  • złe zarządzanie okablowaniem
  • dowody przedostawania się wody do falowników.
Picture3

Stwierdzono również, że w ciągu ostatnich pięciu lat awarie instalacji PV były spowodowane niewłaściwą instalacją lub uruchomieniem nowego systemu, nieodpowiednią konserwacją systemu i awarią sprzętu.

Pożary instalacji fotowoltaicznych stanowią zagrożenie dla dachów, na których są instalowane. W Polsce pożary z udziałem tych instalacji są na ogół małych lub średnich rozmiarów, ale doświadczenia innych krajów pokazują, że duże pożary są realnym ryzykiem.

Właściwości ogniowe dachu a rzeczywistość

O wpływie instalacji fotowoltaicznych na przekrycia dachu nie wiemy jeszcze wszystkiego, ponieważ to wciąż nowa technologia, a przed nami intensywne lata jej rozwoju. Nie ma normy badawczej pozwalającej ocenić dokładnie to zjawisko. Pierwsze badania, które zostały przeprowadzone pokazują jednak, że wpływ ten jest negatywny. Zjawisko, które najbardziej oddziaływuje na właściwości ogniowe dachu, to zjawisko odbicia.

W przypadku badania sprawdzającego Broof(t1), czyli wymaganego przez WT nierozprzestrzeniania ognia dla przekrycia dachu, czy klasę odporności ogniowej przekrycia dachu odpływ ciepła od strony zewnętrznej jest swobodny. Gdybyśmy jednak do tego samego układu dodali moduł fotowoltaiczny, ciepło będzie się do niego odbijało, wracało i powodowało znaczący wzrost mocy pożaru. Oznacza to, że pożar będzie rozwijał się szybciej.

Rys. Schemat pożaru A. w przypadku badania na Broof(t1) B. w przypadku źródła pożaru pomiędzy pokryciem dachu a modułem fotowoltaicznym

Dodatkowo, instalowanie modułów fotowoltaicznych na dachu przyspiesza rozprzestrzenianie ognia po przekryciu z uwagi na efekt komina, który może się pojawić pomiędzy modułami a pokryciem dachu.

Jednym z ośrodków, które zajęły się badaniem wpływu modułów fotowoltaicznych na dach jest RISE Fire Research. Instytut ten zbadał wpływ modułu fotowoltaicznego (reprezentowanego przez stalową blachę) na pochyły dach w oparciu o 2 metodę testową według CEN/TS 1187 (klasyfikacja Broof(t2) zgodnie z EN 13501-5). Dodatkowo konfigurację zwiększono do średniej i pełnej skali, aby zbadać, w jaki sposób dane będące wynikiem badań  na małą skalę mogą odnosić się do bardziej realistycznej konstrukcji budynku. We wszystkich eksperymentach zastosowano te same materiały i nachylenie dachu 30°.

W testach średniej skali przebadano również wpływ wielkości źródła ognia na rozwój pożaru. Największe źródło zapłonu (odpowiadające marce B z metody badawczej UL 790, ważące około 500 g) spowodowało, że ogień rozprzestrzenił się po całym dachu we wnęce pod modułem.

Wnioski z tej serii badań pozwalają stwierdzić, że :

  • moduły fotowoltaiczne mogą powodować zwiększone rozprzestrzenianie się pożaru po powierzchni dachu
  • zakres tego efektu zależy od parametrów, takich jak odległość modułu od powierzchni dachu i wielkość źródła zapłonu
  • chociaż nie badano tego w tych eksperymentach, stwierdzono, że kąt modułów fotowoltaicznych może również wpływać na rozprzestrzenianie się pożaru.

 

Trwają prace nad standaryzacją badań ogniowych zewnętrznego narażenia dachów na ogień w komitecie CEN TC 127 WG5. Przyszła znormalizowana metodą badań będzie obejmowała m.in. wpływ rodzaju modułu i jego kąt nachylenia do powierzchni dachu na klasyfikację Broof. Ale jej pojawienie to kwestia co najmniej kilku lat.

Przykład z Włoch!

Krajem, który uregulował kwestię bezpieczeństwa pożarowego dachów z fotowoltaiki są Włochy, gdzie problem związany z udziałem tych instalacji w pożarze zauważono już wcześniej. W pierwszym kroku postanowiono prowadzić statystyki pożarów z udziałem instalacji fotowoltaicznych. Po zaobserwowaniu wzrostu ilości takich przypadków zdecydowano się wprowadzić zmiany przepisów w 2012 r.

Zdarzenia związane z pożarami z udziałem instalacji fotowoltaicznych we Włoszech w latach 2002-2015 [9.]

Wprowadzone wymagania dają projektantowi wybór jednego z trzech rozwiązań:

  • niepalna konstrukcja i przekrycie dachu (dot. również ścian zewnętrznych),
  • wstawienie pomiędzy moduł fotowoltaiczny a warstwę nośną przekrycia dachu, niepalnej warstwy o odporności ogniowej minimum EI 30,
  • szczegółowa analiza ryzyka rozprzestrzeniania się pożaru z uwzględnieniem:
    • klasy odporności ogniowej konstrukcji i przekrycia dachu oraz klasy reakcji na ogień modułów fotowoltaicznych, lub
    • celów rozporządzenia CPR.
Picture8
Picture9
Picture10

Niezależnie od wybranej opcji system fotowoltaiczny musi być zainstalowany w sposób pozwalający uniknąć rozprzestrzeniania się ognia z modułu fotowoltaicznego na obiekt, na który jest wbudowany.

Po zmianie przepisów prowadzono dalsza obserwację ilości pożarów. Pokazało to, że mimo ciągłego wzrostu ilości instalacji fotowoltaicznych, ilość udało się zatrzymać wzrost ilości pożarów z ich udziałem, co w konsekwencji udowodniło skuteczność zastosowanych rozwiązań.

Rekomendacje dla Polski

To, co możemy robić już dziś, to odpowiednio zaprojektować dach korzystając z dostępnych na rynku rozwiązań oraz zapewnić  odpowiednią jakość wykonania samej instalacji.

Wzorując się na doświadczeniach innych krajów rekomenduje się:

  • podniesienie wymaganych przepisami właściwości ogniowych dachu:
    • zastosowanie niepalnej izolacji cieplnej
    • podniesienie klasy odporności ogniowej przekrycia do REI 30
  • zapewnienie odpowiednich odległości:
    • między modułami a ścianą oddzielenia przeciwpożarowego (min. 2,5 m lub wysunięcie ściany min. 0,3 m ponad najwyższy punkt modułów)
    • między grupami modułów (max 40 m x 40 m)
    • między modułami a innymi urządzeniami zlokalizowanymi na dachu (m.in. klapy dymowe, czerpnie powietrza).
Picture11
Picture12
Picture13

Opcjonalnie można również przeprowadzić analizy ryzyka uwzględniającą ryzyko rozprzestrzeniania się ognia po powierzchni lub do wewnątrz budynku (w tym możliwość przedostania się ognia między strefami pożarowymi po elementach instalacji PV, zmiana szybkości rozprzestrzeniania się ognia z uwagi na instalację PV), funkcjonowanie wentylacji (np. możliwość dostania się produktów spalania do czerpnii powietrza) oraz możliwość prowadzenia akcji gaśniczej (stwarzanie dodatkowych przeszkód, ograniczenie dostępu do dachu).

 

Picture14

Dodatkowe rozwiązania są szczególnie wskazane w przypadku budynków o dużym ryzyku m.in. z dużą gęstością obciążenia ogniowego Q, budynku ZL II, z dużą ilością użytkowników czy o dużej wartości mienia.

Podczas projektowania budynku z instalacją fotowoltaiczną warto zapoznać się również z wytycznymi ubezpieczycieli. Tacy jak AXA, RSA, Allianz czy Zurich temat mają przenalizowany dosyć dogłębnie, ale i polscy ubezpieczyciele jak np. PZU czy Warta coraz częściej publikują swoje wymagania w tym zakresie i od ich spełnienia uzależniają wysokość składki ubezpieczeniowej.

Podsumowanie

Instalacje fotowoltaiczne powoli stają się standardem na dachach różnego typu budynków, a niedługo staną się koniecznością wynikająca wprost z przepisów. Wpływają one jednak negatywnie na właściwości ogniowe przekrycia dachu. W tym momencie nie mamy norm badawczych i klasyfikacyjnych, które pozwoliłyby jednoznacznie ocenić ten wpływ. Do tego problemu musimy więc podejść w sposób inżynierski.

Budynek bowiem musi być zaprojektowany nie tylko zgodnie z przepisami, ale także z zasadami wiedzy technicznej. Aby zapewnić odpowiedni poziom bezpieczeństwa pożarowego nikt nie broni nam stosować dodatkowych rozwiązań, które zabezpieczą inwestora przez stratami wynikającymi z pożaru.

Bibliografia

ODBIERZ SWÓJ DARMOWY EGZEMPLARZ

Pobierz wytyczne SITP lub DAFA o projektowaniu ognioodpornych elewacji, ścian i fasad budynków - to praktyczna wiedza ekspertów ppoż., za którą nic nie płacisz

logo-light
Na stronie bariery-ogniowe.pl znajdziesz wytyczne z zakresu ochrony przeciwpożarowej.
To Twoja baza wiedzy!
Menu
Najnowsze
Newsletter
Zapisz się do newslettera, aby być zawsze na bieżąco z wytycznymi przeciwpożarowymi.
Copyright © 2025, Bariery Ogniowe