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，同時也給建筑防火和消防救援帶來了新的課題，光伏與建筑結合后的消防安全隱患應引起高度重視。關鍵詞：光伏建筑；綜合系統(tǒng)；消防安全；分析；研究1火災危險性分析1.1光伏組件火災性能。按照Gb/t20047.2--2006/iec61730-2:2004“光伏組件安全評估第2部分：試驗要求”對光伏組件進行防火試驗。防火等級從C級（基本防火等級）到B級，再到A^（最高防火等級）。建筑安裝組件的最低要求是耐火等級C，不同耐火等級的光伏組件價格差別很大。安裝在現(xiàn)有屋頂上的組件應進行塊試驗和火焰蔓延試驗，屋頂材料組件應進行ANSI/UL790“屋頂材料防火試驗安全標準”中規(guī)定的其他后續(xù)試驗。對于不同建筑的光伏組件防火等級的選擇，以及光伏組件燃燒性能的檢測方法和判斷規(guī)則，目前還沒有國家標準。行業(yè)標準JG/T492-2016《建筑用光伏組件通用技術要求》規(guī)定，光伏組件應滿足替代場所建筑材料或建筑組件燃燒性能分類的要求，并符合GB8624《建筑材料及制品燃燒性能分級》的有關規(guī)定，按GB15763.1《建筑用安全玻璃第1部分：防火玻璃》、GB/T12513《嵌裝玻璃構件防火試驗方法》和GB/T9978.1《建筑構件防火試驗方法》等。1.2設備火災危險。由于組件之間有遮擋、鳥糞或蔭涼，遮擋的光伏組件會將其他光伏組件產(chǎn)生的能量作為負載消耗，而組件的發(fā)熱會產(chǎn)生熱點效應，局部高溫容易擊穿背板，從而引發(fā)火災。建筑集成光伏系統(tǒng)中的任何松動接頭都可能產(chǎn)生直流電弧，這很容易導致組件燒毀并引發(fā)火災。產(chǎn)生直流電弧的主要原因有：一是元器件內部接線不好，焊接面積過小或虛焊，接頭未包裹防止灰塵進入，會發(fā)生火災或接觸電阻過大，容易產(chǎn)生電弧；二是由于排水不暢造成連接器長時間浸水腐蝕或高頻帶電插拔，金屬零件內部接觸電阻隨電增大，長時間受熱會產(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，造成電弧松動。光伏組件真空溫度時間太短，溫度設定過高或過低，或內部有異物氣泡，都會發(fā)生分層，甚至導致組件完全報廢。接地不可靠，電纜絕緣電阻過低，連接器接觸不良，接線混亂會造成母線箱、直流柜損壞。電纜敷設無橋架，無保護。電纜老化加速，電纜損壞，泄漏引發(fā)火災。屋頂沒有良好的排水措施，容易導致常年積水，降低光伏發(fā)電效率，導致組件進水，加速電纜老化和腐蝕，引發(fā)火災。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隱患。1.3對建筑安全的影響。光伏組件的重量、風荷載、施工荷載等都會對建筑荷載產(chǎn)生影響。在建筑物上安裝分布式光伏系統(tǒng)以增加建筑物火災風險。在光伏系統(tǒng)中，通常采用埋件將支架與屋面結構連接，或用對重柱支架的龍骨來平衡構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防火措施，影響火災蔓延和人員分布。2消防安全措施2.1燃燒性能綜合評價。光伏組件方陣屋頂通常為鋼筋混凝土屋頂或鋼結構輕型屋頂。普通建筑上的光伏組件防火等級為C級，光伏組件鋪設在建筑屋頂后，光伏組件面板和屋頂應作為一個整體來評估其防火性能等級和耐火極限、光電蜂窩組件屋頂、光電幕墻，光電采光屋頂?shù)忍娲ㄖ嫾漠a(chǎn)品需要滿足建筑構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的評價方法和國家標準，研究了安全、適用、經(jīng)濟合理的燃燒性能和耐火極限要求及試驗方法標準，有必要對建筑光伏組件的燃燒性能進行測試和判斷，為分布式光伏與建筑的緊密結合提供技術支持。2.2技術標準的制定。國家技術標準，明確了建筑綜合光伏系統(tǒng)消防技術要求。在耐火等級不低于二級的建筑物內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；不同性質的建筑應采用不同防火等級的光伏組件。高層建筑和重要公共建筑應采用防火等級為A級的光伏組件，通過調整光伏板與屋頂?shù)拇怪本嚯x，合理使用防火罩，可降低火災風險?？纱_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消防技術措施防止電氣設備著火。一是明確設備載流設計要求，在選擇光伏設備時考慮陣列可能產(chǎn)生的最大電流。二是合理選擇過流保護裝置，當單個逆變器有三個或三個以上串聯(lián)輸入時，每組均配備過流保護裝置或防逆流裝置，防止元件因過載引起線路回流而失效；第三，為防止直流電弧損壞，直流側系統(tǒng)電壓超過80V的光伏系統(tǒng)需要安裝直流故障電弧保護裝置，直流故障電弧保護裝置需要能夠在2.5s內檢測到電弧的發(fā)生或750J以下的電弧能量并進行保護動作。無論直流故障電弧保護裝置采用哪種方式，都要保證其準確性，不允許因裝置涌流而誤動(2)防止火勢蔓延。首先，光伏組件需要通過ANSI/UL790《屋頂材料耐火試驗安全標準》的塊狀燃燒和火焰蔓延試驗；其次，逆變器采用無熔絲設計，避免直流側故障引起火災，內部逆變器、PCB板等易高溫的內部元件應采用不燃或阻燃材料，外殼應采用不燃材料，電線電纜應采用阻燃、低煙、低毒材料制成。第五，電纜進出口、設備孔洞、接線盒電纜進出口、穿墻電纜、電纜溝與電纜溝連接處應采取防火措施。2.4加強監(jiān)督管理。分布式光伏發(fā)電與建筑火災隱患消除的結合越來越緊密，已成為建筑構件的一部分。消防安全管理任重道遠，需要住建、供電、產(chǎn)品質量監(jiān)督、消防等部門的協(xié)調配合，規(guī)范施工、設計、施工、驗收和產(chǎn)品質量等方面的消防安全管理。光伏組件需要根據(jù)建筑構件的防火安全性能進行評估，電氣設備和布線需要滿足建筑電氣安全的相關要求，建筑一體化光伏系統(tǒng)應納入建筑工程設計、施工監(jiān)督管理領域。2.5設置相應的火災自動報警系統(tǒng)?，F(xiàn)有工程大多沒有設置火災自動報警系統(tǒng)，有的工程在變頻集裝箱內安裝了感溫感煙探測器。根據(jù)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的特殊性，對各部分適用的火災報警探測器和電氣火災監(jiān)控探測器的選型進行了試驗研究，并及時接通各部件的關斷功能，有助于及時發(fā)現(xiàn)火災，控制火勢蔓延。3結論針對分布式建筑集成光伏系統(tǒng)的火災隱患，對光伏組件及其建筑構件的防火性能和耐火性能進行了評價，研究制定了光伏組件及其建筑構件的設計和施工技術標準，優(yōu)化設計、施工、運行等方面的防火措施，更有利于建筑一體化光伏技術的應用和發(fā)展。參考文獻：鄒瑜,郎四維，徐偉，等.中國建筑節(jié)能標準發(fā)展歷程及展望[J]