光伏建筑一体化系统防火安全分析

光伏建筑一体化系统防火安全分析

张华

（镇赉县消防救援大队，吉林省白城市 137300）

摘要：本文采用文献研究法，深度分析光伏建筑在灭火救援方面与建筑防火方面现存的火灾隐患，并且提出相应的火灾安全防护措施，提升光伏建筑工程一体化系统防火等级，保证光伏建筑构件与光伏组件的耐火性能与燃烧性能，促进光伏建筑一体化技术创新发展。

关键词：消防安全；火灾隐患；策略分析；光伏建筑

引言：众所周知，分布式光伏发电是可再生能源合理利用的有效途径与重要方式，此项技术应用对建筑工程可持续发展起到重要作用。但同时也对建筑工程灭火救援工作以及建筑防火工作提出更高要求。不仅需要科学分析、精准研究分布式光伏发电设施自带的火灾危险性，同时也需要关注光伏设施与建筑工程融合后形成的火灾隐患。

1光伏建筑一体化概述

光伏建筑一体化系统是建立在太阳能发电基础上创新而成的一种新型概念。简而言之，所谓“一体化系统”就是在建筑工程表层设计光伏发电设施，为用户提供电力服务。但就融合方式分析，光伏建筑一体化系统主要可以分为两大融合方式，分别是光伏建筑一体化结合方式与光伏建筑集成一体化方式。在这两种方式当中，光伏建筑一体化结合方式是一种相对常见的融合方式，尤其是在建筑工程屋面结合，不会占据额外的地面空间，可以有效节约建筑空间，在土地资源相对紧张的城市建筑当中拥有极为广泛的应用空间。而建筑工程与光伏方阵集成是一种相对高级的安装方式，对光伏组件拥有极高的要求，不仅需要满足基础光伏发电功能，同时也需要满足建筑工程的基本功能需求。相关人员可以结合建筑工程的实际发展需求来展开光伏建筑一体化方式选择，以期达到预期的应用效果^[1]。

2光伏建筑火灾隐患分析

2.1光伏组件防火性能不足

光伏组件的防火等级主要可以分为基本防火等级、中级防护等级以及高级防火等级，在建筑工程安装环节基本防火等级为最低要求，不同防火等级的组件价格差异较大，所应用的原材料天差地别，防火等级也存在巨大差异。需要在安装环节进行系统性火焰蔓延测试以燃块燃烧测试。需要注意的是，不同建筑工程光伏组件防火等级以及等级判定方法与检测方法不尽相同，国家部门也尚未出台统一标准，这也导致部分光伏建筑一体化系统防火等级达不到预期标准。

2.2光伏设备自带隐患

一旦光伏组件方阵各个组件之间出现物体遮挡，就会造成光伏组件负载消耗增加，加剧组件加热形成热斑效应，出现局部高温现象，增加击穿背板的可能性，从而加剧火灾隐患发生概率。与此同时，接头松动也会加剧产生直流电弧可能性，从而导致组件燃烧引发火灾隐患。具体而言，直流电弧产生原因如下：组件内部出现接触不良或者出现虚焊现象、焊接面积过小，都会由于内部电阻过大，而产生直流电弧^[2]。长此以往，会加剧火灾隐患产生的可能性。其次是设备安装不当或者由于系统内部接线不良，或者光伏设备缺乏定期维护与定期保养，都会加剧设备内部原件松动而产生电弧。除此之外，若是电缆缺乏必要的防护装置，也会加剧电缆老化速度，出现电缆破损而引发漏电事故与火灾隐患。不仅如此，若是建筑工程屋顶处缺少排水装置，也会由于积水问题而降低光伏效率，严重时甚至出现组件进水，加快电缆腐蚀与破损。之所以光伏建筑需要保证防火安全，是由于工程屋面与组件面板之间形成夹层任何可燃物掺杂其中，都会造成堆积，不断积累热量，最终导致火灾事故发生^[3]。

2.3与建筑物接触产生火灾隐患

光伏组件自重或承受施工载荷、风载荷都会对建筑工程荷载带来影响，在建筑工程表面铺设分布式光伏发电系统，也会对建筑工程带来一定的火灾风险。光伏系统通常会设置支撑构件与层面结构起到支撑效果，联机采用配重压住支撑地龙骨的方式来平衡支架与组件。在活荷载助力下形成倾覆立矩，对屋面的排水系统与防水系统产生影响，屋面临近建筑与光伏组件之间设置防火措施，对人员集散活动以及火灾蔓延所带来影响。

3光伏建筑防火安全措施

3.1科学评估阻燃性

铺设光伏组件方阵层面，通常由钢筋混凝土材质构成，常见建筑工程铺设的光伏组件防火等级通常以基本防火等级为主。当光伏组件铺设至建筑工程层面后，应当确保建筑工程层面与光伏组件面板有机融合，以整体为单位评估其耐火性能以及阻燃性能，代替光电幕墙产品以及光电采光顶产品，确保代替设施与代替构件达到相关耐火极限要求以及燃烧性能要求。目前国内针对一体化组件燃烧性能等级评估欠缺统一标准，因此需要结合建筑工程实际发展需求，选用出更为经济、更为合理、更为安全的耐火极限检测方法与燃烧性能检测标准，对建筑工程所应用的光伏构件展开燃烧性测试，这也是保证光伏建筑防火安全的有效措施。

3.2科学制定技术标准

科学制定技术标准，可以显著提升光伏建筑工程防火性能，结合国家出台的技术标准，明确一系列防火技术等级要求，确保建筑物耐火等级高于二级，并且对光伏组件的铺设技术加以管控，避免光伏组件与建筑工程相互影响。需要注意的是，不同性质的光伏组件会产生不同的效用，因此需要引入特定的技术标准来展开技术管控，精准确定建筑工程与相邻组件的间距，制定出相应的防火分离措施。

3.3科学设定防火技术措施

首先，应当明确建筑工程设计要求，在光伏设施选择环节，尽量考虑产生的最大电流并且合理选择过流保护装置，防止由于原件失效而产生的电流过载。不仅如此，还要科学防止直流电弧所引发的一切设备故障问题，安装直流电弧保护装置，确保在2.5秒内可以检测到电弧变化，并且开展一系列保护行为。直流电保护装置需要确保行为的精准性，不会产生多余操作，而对设备启动涌流带来影响。其次，还需具备防止火灾隐患蔓延的功能，光伏组件通过火焰蔓延测试以及料块燃烧测试，逆变器设施采用无熔丝设计，避免出现直流电而引发设备故障，增加火灾事故的发生概率。内部元件采用难燃材料以及不燃材料线缆，采用毒性较小、阻燃性线缆材料，显著提升光伏建筑一体化系统防火等级。

结语：

总而言之，光伏建筑一体化系统防火安全，是光伏建筑工程关键性环节。通过科学评估阻燃性、科学制定技术标准、科学设定防火技术措施等方式可以显著提升光伏建筑工程一体化系统防火等级，这不仅是建筑行业可持续发展的必然需求，同时也是建筑企业经济收益、社会收益的重要保障。

参考文献：

[1] 唐瑞,颜述,封占宇,等. 滇东南传统木构保护建筑的防火智慧与更新策略 ——以建水朝阳楼为例[J]. 建筑与文化,2021(7):97-99.

[2] 王莉. 建筑钢结构防火设计规范及要点——安博郑州空港国际物流中心（一期）W-2仓库工程为例[J]. 现代物业，2021(4):73.

[3] 张宏，MANFRED NORBERT FISCH，胡心怡，等. 基于光伏建筑一体化（BIPV）的智慧化产能建筑设计研究[J]. 供用电，2020,37(8):21-27.