Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych montowanych na dachu
Autor: Mariusz Bykowski
Jeden panel PV, zależnie od swojej mocy, wytwarza około 30-45V napięcia stałego. Instalacja dachowa z połączonych szeregowo paneli pozwala osiągnąć nawet 1100V
Wiele pożarów budynków ma swoje źródło na dachu. Dlatego tak ważne jest bezpieczeństwo pożarowe i zabezpieczenie połaci skośnych oraz stropodachów przed ogniem. W szczególności dotyczy to tych dachów, na których umieszczone mają być moduły fotowoltaiczne.
Spis treści
- Bezpieczeństwo pożarowe a instalacje fotowoltaiczne – czy panele PV są łatwopalne?
- Co może być przyczyną pożaru instalacji fotowoltaicznej?
- Bezpieczeństwo pożarowe instalacji PV – na co zwrócić uwagę?
- Jak gasi się płonące panele?
- Bezpieczeństwo pożarowe dachów – przepisy i obowiązki
- Zabezpieczenia odgromowe i uziemienie
Bezpieczeństwo pożarowe a instalacje fotowoltaiczne – czy panele PV są łatwopalne?
Spektakularne pożary to doskonała pożywka dla mediów. Ostatnio dużym zainteresowaniem cieszą się doniesienia o płonących instalacjach PV, co budzi pytania o ich bezpieczeństwo pożarowe. Tak jak powietrze podsyca ogień, tak lęk przed łatwopalnymi panelami podsycają przeciwnicy energii odnawialnej.
Przekonują gorliwie, że dach z panelami to prawdziwa bomba zegarowa i tylko patrzeć, jak z jej powodu dach stanie w płomieniach. Dezinformacja przybrała taką skalę, że wyjaśnienie tej kwestii znajdziemy już na stronach rządowych, a także na portalach straży pożarnej, bowiem plotka głosi, iż brygady wezwane na akcję nie gaszą dachów z panelami, tylko cierpliwie czekają na samoczynne wygaśnięcie ognia.
Tymczasem instalacje solarne nie są ani mniej ani bardziej bezpieczne pod tym względem, jak każda inna instalacja elektryczna.
Każda taka instalacja, jeśli zostanie wykonana nieprofesjonalnie, może być groźna. Każde zwarcie, iskrzenie, przegrzanie może zainicjować pożar. 18% wszystkich pożarów w budynkach mieszkalnych ma taką właśnie przyczynę. Uczciwie jednak trzeba przyznać, że większość z tych przypadków dotyczy starych domów, w których instalacje już dawno wymagały modernizacji, podczas gdy obciążenie sieci znacznie w tym czasie wzrosło, bo w gospodarstwach domowych przybyło urządzeń elektrycznych.
Niestety nie prowadzi się statystyk dotyczących fotowoltaiki, więc nie wiadomo ile każdego roku wybucha za jej sprawą pożarów. Specjaliści przekonują że stanowią one mniej niż promil ogólnej liczby.
Co może być przyczyną pożaru instalacji fotowoltaicznej?
Powodów naliczymy całkiem sporo. W śród nich najczęstszym jest zwarcie w instalacji, a gdy panele są kiepskiej jakości – także w nich samych. Bywa też, że ogień pojawia się z winy pioruna. Winę przeważnie jednak ponoszą niewystarczająco wykwalifikowani monterzy lub projektanci.
Proszeniem się o pożar można nazwać niewłaściwe zabezpieczenie instalacji prądu stałego (źle dobrane przewody, złej jakości wtyczki, brak bezpieczników, wyłączników, brak lub źle dobrane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe); stosowanie do instalacji DC produktów przeznaczonych do instalacji prądu zmiennego, używanie zbyt cienkich kabli (cienkie się przegrzewają, co osłabia i ach izolację).
Powodem pożaru może być też brak odpowiedniej szczeliny wentylacyjnej między spodem paneli a pokrycie wykonanym z materiałów rozprzestrzeniających ogień lub łatwo zapalnych.
Polecany artykuł:
Bezpieczeństwo pożarowe instalacji PV – na co zwrócić uwagę?
Prawidłowo zaprojektowana i poprawnie zamontowana instalacja fotowoltaiczna musi być wyposażona w odpowiednio dobrane zabezpieczenia, które wpływają na bezpieczeństwo pożarowe budynku. Dotyczy to zarówno instalacji DC, jak i AC. Kluczową rolę odgrywają tu zabezpieczenia nadprądowe, a więc wyłączniki i bezpieczniki. Nie można pominąć rozłączników oraz ograniczników przepięć. Chronią one instalację na wypadek uszkodzenia. Podczas akcji gaśniczej zapewniają strażakom bezpieczeństwo, ograniczając ryzyko porażenia.
Część instalacji o napięciu stałym powinna być wyposażona w bezpieczniki topnikowe o charakterystyce gPV. Nie będą konieczne, gdy generator złożony jest z jednego lub dwóch łańcuchów. Wtedy to każdy moduł zdoła wytrzymać dwukrotność tak zwanego prądu wstecznego, czyli takiego, który pojawia się w razie zwarcia.
Kiedy tak zwane stringi są wzajemnie równoleglone, czyli jeżeli więcej niż dwa z nich są połączone ze sobą równolegle, należy stosować bezpieczniki. Jeżeli stringi nie są równoleglone, to do falownika można ich podłączyć tyle ile jest wejść DC. Jeżeli jest więcej stringów niż wejść wtedy się je równolegli (trzeba wówczas sprawdzić czy MPPT falownika wytrzyma takie połączenie).
Po stronie DC zawsze potrzebne będą ochronniki przepięć, czyli warystory lub iskierniki.
Urządzeniami podnoszącymi poziom zabezpieczenia pożarowego instalacji fotowoltaicznej są optymalizatory mocy, podłączane do każdego z modułów. Ich podstawowa rola to dostosowanie charakterystyki prądowo-napięciowej modułu, który zostanie zacieniony tak, żeby nie wpływał on na sprawność pozostałych modułów. W razie zaniku napięcia zasilającego lub odłączenia inwertera (falownika) optymalizatory samoczynnie zmniejszają też napięcie paneli nawet do 1V.
Także zamiast tradycyjnych inwerterów lepiej zainstalować mikroinwertery przy panelach. Ograniczają one w znacznym stopniu długość okablowania DC zwiększający tym bezpieczeństwo. Mniej kabla i prądu DC to mniej niewyłączalnego napięcia DC w instalacji Poziom napięcia w nich wynosi tylko 60 V, a w inwerterach stringowych aż 1000 V.
Do łączenia kabli używać powinno się złączek o oznaczeniu MC4. Inne mogą powodować niedopasowanie i luzy na stykach, czego konsekwencją jest przepalanie się szybkozłączki albo wywołanie łuku elektrycznego.
Wspomniane złączki są najbardziej narażonym na zapłon elementem instalacji PV i z tego względu wyposażone są w specjalne taśmy samogaszące.
Innym elementem ochrony przeciwpożarowej są zabezpieczenia przed iskrzeniem – AFCI oraz AFDD. Zdolne są one wykryć pojawiający się łuk elektryczny i w porę odłączyć panele.
Gdy na dachu jest instalacja dwustringowa (dwa łańcuchy paneli PV), można ja uzupełnić o wyłącznik bezpieczeństwa (Beny, Projoy). Rozłącza on połączenie paneli i falownika po stronie instalacji DC. Zapewnia tym samym całkowite, mechaniczne odizolowanie tejże instalacji, w razie jakiejś awarii. Dzięki temu obszar instalacji fotowoltaicznej jest bezpieczny dla interweniujących strażaków i chroni przed porażeniem prądem elektrycznym.
Instalacja powinna być wzbogacona o moduł RCMU, służący do monitorowania stanu instalacji, mogący w razie pożaru lub awarii wyłączyć falownik.
Przydatne będą też bezpieczniki różnicowo-prądowe RCD. Mogą one wykrywać prądy doziemne spowodowane uszkodzeniem sieci i w porę odciąć zasilanie.
Pamiętajmy, że modułów nie można umieszczać nad ścianami oddzielenia przeciwpożarowego. Muszą być od nich oddalone na minimum 2,5 m, chyba że ściana taka jest wyższa o 30 cm od płaszczyzny najwyżej umieszczonego modułu.
Na dużych powierzchniach dachów, moduły tworzą zgrupowania. Najlepiej, żeby ich wymiary nie przekraczały 40x40 m. Powinny być też od siebie oddzielone na szerokość umożliwiająca prowadzenie ewentualnej akcji gaśniczej. Wystarczą odstępy szerokości 1,5 m. Wzdłuż nich nie powinno jednak być żadnych przeszkód.
Na koniec pozostaje podkreślić, że bezpieczna instalacja to jedno. Drugie to zabezpieczenie przeciwpożarowe dachu. Musi być on starannie zaizolowany materiałem ciepłochronnym i jednocześnie niepalnym. Najlepszym wyborem będzie wełna mineralna, odpowiednia dla danej konstrukcji dachu. Liczy się także odpowiedniej jakości drewno, z którego powstanie więźba, czyli konstrukcja nośna dachu skośnego. Powinna więc być zbudowana albo z drewna czterostronnie struganego, o fazowanych krawędziach, albo z drewna zaimpregnowanego ciśnieniowo środkami ograniczającymi jego palność.
Przekrycie dachowe powinno mieć klasę odporności na ogień minimum REI 30.
Jak gasi się płonące panele?
Gdy strażacy docierają na miejsce wezwania, pierwszą czynnością jaką wykonują jest rozpoznanie. W razie pożaru zaczynają od odłączenia dopływu prądu do budynku. Ponieważ do gaszenia wykorzystywana jest głównie woda, doskonały przewodnik prądu, domowa instalacja pod napięciem byłaby nie lada zagrożeniem dla strażaków.
Problem z instalacją PV polega na tym, że nawet gdy falownik zostanie odłączony od sieci, ta – przy sprzyjających warunkach pogodowych – wytwarza wciąż prąd.
W trakcie pożaru zachodzi duże prawdopodobieństwo, że izolacja kabli prądu stałego uległa stopieniu lub innemu uszkodzeniu. To grozi porażeniem.
Same moduły PV nie są klasyfikowane jako wyroby rozprzestrzeniające ogień. To element trudnozapalne. Będą więc gaszone tylko w razie pożaru dachu. Strażacy są w tym zakresie przeszkoleni i na pewno nie czekają aż pożar zakończy się samoistnie. Zaczynają więc od wytworzenia na panelach warstwy zacieniającej je, by promienie słoneczne nie miały dostępu do ogniw PV. Warstwę taką tworzy odpowiednio dobrany środek gaszący – na przykład proszek.
Dobrze mieć przygotowaną dokumentację dotyczącą instalacji, bo może być ona cenna w zaplanowaniu akcji gaśniczej.
Właściciele i zarządcy budynków wyposażonych w dachową instalację PV muszą kupić gaśnice proszkowe (najlepsze do gaszenia instalacji elektrycznych) – większe od tych samochodowych - i umieścić je w pobliżu falownika, blisko klap wyłazowych pozwalających się dostać na dach, na drogach ewakuacyjnych. Wymóg ten nie dotyczy domów jednorodzinnych, ale rozsądek nakazywałby podobną przezorność.
Gaśnica proszkowa pozwala na skuteczne i bezpieczne gaszenie instalacji elektrycznych z odległości minimum 1 m. Szybko zauważony pożar, zanim się rozprzestrzeni, może być skutecznie ugaszony jeszcze przed przybyciem strażaków.
Polecany artykuł:
Bezpieczeństwo pożarowe dachów – przepisy i obowiązki
Nie ma zbyt wielu przepisów regulujących kwestię bezpieczeństwa pożarowego dachowych instalacji PV. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690), w paragrafie 183 informuje, że w instalacjach elektrycznych należy stosować urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej. Z kolei paragraf 180 mówi, że instalacja i urządzenia elektryczne powinny między innymi zapewniać ochronę przed porażeniem prądem elektrycznym, przepięciami łączeniowymi i atmosferycznymi, powstaniem pożaru, wybuchem i innymi szkodami.
Paragraf 53 odnosi się natomiast do instalacji odgromowych i wskazuje, że budynek należy wyposażyć w instalację chroniącą od wyładowań atmosferycznych jeśli taki obowiązek przewidują Polskie Normy PN-EN 62305-1:2011 „Ochrona odgromowa – Część 1: Zasady ogólne” oraz PN-EN 62305-2:2008 „Ochrona odgromowa – Część 2: Zarządzanie ryzykiem”.
Gdy instalacja ma moc elektryczną powyżej 6,5 KW, wtedy jej projekt musi być uzgodniony z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych. Trzeba też zawiadomić o wykonaniu takiej instalacji Państwową Straż Pożarną. Zawiadomienie powinno składać się z części opisowej i dołączonych rysunków. Wzory takich zawiadomień można pobrać ze strony internetowej PSP.
Zabezpieczenia odgromowe i uziemienie
Projektując i wykonując dachową instalacje solarną trzeba pamiętać, by została zintegrowana z systemem ochrony odgromowej. Jeśli jej nie ma, wówczas należy zaplanować i wykonać taka instalację dla całego budynku.
Gdy panele są mocowane na dachu domu, który ma instalację odgromową, wówczas trzeba pamiętać o zachowaniu odpowiednich odstępów izolacyjnych pomiędzy elementami instalacji odgromowej a elementami instalacji fotowoltaicznej. To sposób na zabezpieczenie instalacji PV przed ewentualnymi łukami elektrycznymi od zwodów poziomych i pionowych instalacji odgromowej.
