光伏建筑一體化系統(tǒng)防火安全分析

光伏建筑一體化系統(tǒng)防火安全分析摘要：分布式光伏發(fā)電（DPV）是利用可再生能源的重要途徑，同時(shí)也給建筑防火和消防救援帶來(lái)了新的課題，光伏與建筑結(jié)合后的消防安全隱患應(yīng)引起高度重視。關(guān)鍵詞：光伏建筑；綜合系統(tǒng)；消防安全；分析；研究1火災(zāi)危險(xiǎn)性分析1.1光伏組件火災(zāi)性能。按照Gb/t20047.2--2006/iec61730-2:2004“光伏組件安全評(píng)估第2部分：試驗(yàn)要求”對(duì)光伏組件進(jìn)行防火試驗(yàn)。防火等級(jí)從C級(jí)（基本防火等級(jí)）到B級(jí)，再到A^（最高防火等級(jí)）。建筑安裝組件的最低要求是耐火等級(jí)C，不同耐火等級(jí)的光伏組件價(jià)格差別很大。安裝在現(xiàn)有屋頂上的組件應(yīng)進(jìn)行塊試驗(yàn)和火焰蔓延試驗(yàn)，屋頂材料組件應(yīng)進(jìn)行ANSI/UL790“屋頂材料防火試驗(yàn)安全標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定的其他后續(xù)試驗(yàn)。對(duì)于不同建筑的光伏組件防火等級(jí)的選擇，以及光伏組件燃燒性能的檢測(cè)方法和判斷規(guī)則，目前還沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T492-2016《建筑用光伏組件通用技術(shù)要求》規(guī)定，光伏組件應(yīng)滿(mǎn)足替代場(chǎng)所建筑材料或建筑組件燃燒性能分類(lèi)的要求，并符合GB8624《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》的有關(guān)規(guī)定，按GB15763.1《建筑用安全玻璃第1部分：防火玻璃》、GB/T12513《嵌裝玻璃構(gòu)件防火試驗(yàn)方法》和GB/T9978.1《建筑構(gòu)件防火試驗(yàn)方法》等。1.2設(shè)備火災(zāi)危險(xiǎn)。由于組件之間有遮擋、鳥(niǎo)糞或蔭涼，遮擋的光伏組件會(huì)將其他光伏組件產(chǎn)生的能量作為負(fù)載消耗，而組件的發(fā)熱會(huì)產(chǎn)生熱點(diǎn)效應(yīng)，局部高溫容易擊穿背板，從而引發(fā)火災(zāi)。建筑集成光伏系統(tǒng)中的任何松動(dòng)接頭都可能產(chǎn)生直流電弧，這很容易導(dǎo)致組件燒毀并引發(fā)火災(zāi)。產(chǎn)生直流電弧的主要原因有：一是元器件內(nèi)部接線(xiàn)不好，焊接面積過(guò)小或虛焊，接頭未包裹防止灰塵進(jìn)入，會(huì)發(fā)生火災(zāi)或接觸電阻過(guò)大，容易產(chǎn)生電?。欢怯捎谂潘粫吃斐蛇B接器長(zhǎng)時(shí)間浸水腐蝕或高頻帶電插拔，金屬零件內(nèi)部接觸電阻隨電增大，長(zhǎng)時(shí)間受熱會(huì)產(chǎn)生電?。蝗侵绷麟娖鞴耠娎|接頭選擇或安裝不合適，或缺乏維護(hù)，造成電弧松動(dòng)。光伏組件真空溫度時(shí)間太短，溫度設(shè)定過(guò)高或過(guò)低，或內(nèi)部有異物氣泡，都會(huì)發(fā)生分層，甚至導(dǎo)致組件完全報(bào)廢。接地不可靠，電纜絕緣電阻過(guò)低，連接器接觸不良，接線(xiàn)混亂會(huì)造成母線(xiàn)箱、直流柜損壞。電纜敷設(shè)無(wú)橋架，無(wú)保護(hù)。電纜老化加速，電纜損壞，泄漏引發(fā)火災(zāi)。屋頂沒(méi)有良好的排水措施，容易導(dǎo)致常年積水，降低光伏發(fā)電效率，導(dǎo)致組件進(jìn)水，加速電纜老化和腐蝕，引發(fā)火災(zāi)。由于面板與屋面之間形成夾層，枯草落葉容易在夾層中積聚，積存的熱量造成火災(zāi)隱患。1.3對(duì)建筑安全的影響。光伏組件的重量、風(fēng)荷載、施工荷載等都會(huì)對(duì)建筑荷載產(chǎn)生影響。在建筑物上安裝分布式光伏系統(tǒng)以增加建筑物火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。在光伏系統(tǒng)中，通常采用埋件將支架與屋面結(jié)構(gòu)連接，或用對(duì)重柱支架的龍骨來(lái)平衡構(gòu)件和支架在活載作用下產(chǎn)生的傾覆力矩，影響屋面的防水排水。屋頂光伏組件與相鄰建筑物或安全出口之間無(wú)防火措施，影響火災(zāi)蔓延和人員分布。2消防安全措施2.1燃燒性能綜合評(píng)價(jià)。光伏組件方陣屋頂通常為鋼筋混凝土屋頂或鋼結(jié)構(gòu)輕型屋頂。普通建筑上的光伏組件防火等級(jí)為C級(jí)，光伏組件鋪設(shè)在建筑屋頂后，光伏組件面板和屋頂應(yīng)作為一個(gè)整體來(lái)評(píng)估其防火性能等級(jí)和耐火極限、光電蜂窩組件屋頂、光電幕墻，光電采光屋頂?shù)忍娲ㄖ?gòu)件的產(chǎn)品需要滿(mǎn)足建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限要求。缺乏分布式建筑一體化光伏組件及其建筑組件燃燒性能等級(jí)的評(píng)價(jià)方法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，研究了安全、適用、經(jīng)濟(jì)合理的燃燒性能和耐火極限要求及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，有必要對(duì)建筑光伏組件的燃燒性能進(jìn)行測(cè)試和判斷，為分布式光伏與建筑的緊密結(jié)合提供技術(shù)支持。2.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，明確了建筑綜合光伏系統(tǒng)消防技術(shù)要求。在耐火等級(jí)不低于二級(jí)的建筑物內(nèi)安裝建筑一體化光伏系統(tǒng)；限制易燃易爆企業(yè)屋頂使用光伏組件，避免相互作用；不同性質(zhì)的建筑應(yīng)采用不同防火等級(jí)的光伏組件。高層建筑和重要公共建筑應(yīng)采用防火等級(jí)為A級(jí)的光伏組件，通過(guò)調(diào)整光伏板與屋頂?shù)拇怪本嚯x，合理使用防火罩，可降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。可確定面板與相鄰建筑物或安全出口之間的防火距離，并采取防火措施。2.3消防技術(shù)措施防止電氣設(shè)備著火。一是明確設(shè)備載流設(shè)計(jì)要求，在選擇光伏設(shè)備時(shí)考慮陣列可能產(chǎn)生的最大電流。二是合理選擇過(guò)流保護(hù)裝置，當(dāng)單個(gè)逆變器有三個(gè)或三個(gè)以上串聯(lián)輸入時(shí)，每組均配備過(guò)流保護(hù)裝置或防逆流裝置，防止元件因過(guò)載引起線(xiàn)路回流而失效；第三，為防止直流電弧損壞，直流側(cè)系統(tǒng)電壓超過(guò)80V的光伏系統(tǒng)需要安裝直流故障電弧保護(hù)裝置，直流故障電弧保護(hù)裝置需要能夠在2.5s內(nèi)檢測(cè)到電弧的發(fā)生或750J以下的電弧能量并進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。無(wú)論直流故障電弧保護(hù)裝置采用哪種方式，都要保證其準(zhǔn)確性，不允許因裝置涌流而誤動(dòng)(2)防止火勢(shì)蔓延。首先，光伏組件需要通過(guò)ANSI/UL790《屋頂材料耐火試驗(yàn)安全標(biāo)準(zhǔn)》的塊狀燃燒和火焰蔓延試驗(yàn)；其次，逆變器采用無(wú)熔絲設(shè)計(jì)，避免直流側(cè)故障引起火災(zāi)，內(nèi)部逆變器、PCB板等易高溫的內(nèi)部元件應(yīng)采用不燃或阻燃材料，外殼應(yīng)采用不燃材料，電線(xiàn)電纜應(yīng)采用阻燃、低煙、低毒材料制成。第五，電纜進(jìn)出口、設(shè)備孔洞、接線(xiàn)盒電纜進(jìn)出口、穿墻電纜、電纜溝與電纜溝連接處應(yīng)采取防火措施。2.4加強(qiáng)監(jiān)督管理。分布式光伏發(fā)電與建筑火災(zāi)隱患消除的結(jié)合越來(lái)越緊密，已成為建筑構(gòu)件的一部分。消防安全管理任重道遠(yuǎn)，需要住建、供電、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督、消防等部門(mén)的協(xié)調(diào)配合，規(guī)范施工、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和產(chǎn)品質(zhì)量等方面的消防安全管理。光伏組件需要根據(jù)建筑構(gòu)件的防火安全性能進(jìn)行評(píng)估，電氣設(shè)備和布線(xiàn)需要滿(mǎn)足建筑電氣安全的相關(guān)要求，建筑一體化光伏系統(tǒng)應(yīng)納入建筑工程設(shè)計(jì)、施工監(jiān)督管理領(lǐng)域。2.5設(shè)置相應(yīng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)?，F(xiàn)有工程大多沒(méi)有設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，有的工程在變頻集裝箱內(nèi)安裝了感溫感煙探測(cè)器。根據(jù)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的特殊性，對(duì)各部分適用的火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器和電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器的選型進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并及時(shí)接通各部件的關(guān)斷功能，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，控制火勢(shì)蔓延。3結(jié)論針對(duì)分布式建筑集成光伏系統(tǒng)的火災(zāi)隱患，對(duì)光伏組件及其建筑構(gòu)件的防火性能和耐火性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，研究制定了光伏組件及其建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等方面的防火措施，更有利于建筑一體化光伏技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。參考文獻(xiàn)：鄒瑜,郎四維，徐偉，等.中國(guó)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程及展望[J]