消防安全：光伏電池板火災對屋頂的熱暴露

本篇文獻綜述由建筑安全監管機構委托，OFR咨詢公司編制，旨在探討安裝在屋頂上的光伏板（PV）對消防安全的影響。綜述整合了實驗結果、國際事故數據以及現行的監管框架，以評估屋頂光伏系統在多大程度上改變了火災動態，并對屋頂結構和消防作業帶來額外風險。

由于全球脫碳努力推動光伏技術的快速發展，在建筑環境中引入了新的火災隱患。本文討論了兩種主要的光伏系統形式：應用于建筑的光伏系統（BAPV），即 retrofit 到現有屋頂上的系統，以及建筑一體化光伏系統（BIPV），即兼具光伏功能的建筑構件。本綜述特別關注 BAPV 系統，因其日益普及且與現有屋面結構存在復雜的相互作用。編譯 陳講運

消防安全的關鍵問題包括光伏組件引起的熱暴露模式改變，這種改變通常在屋頂與光伏板之間形成半封閉空間，導致熱量積聚并將火焰引向屋頂表面。實驗研究一致表明，光伏陣列下方的熱通量可高達50 kW/m2，遠超BS EN 13501-5等標準測試方法中考慮的12.5 kW/m2。這些條件已被證實會促進火勢在當前分類下原本被認為合格的屋面材料上蔓延。

該綜述確定了影響光伏屋頂系統火災行為的一系列參數，包括光伏板與屋頂之間的間隙高度、面板傾角和幾何形狀、屋頂建筑材料（如保溫材料和膜材類型）、陣列配置以及陣列間距。

實驗研究證明了臨界閾值的存在，例如間隙高度，超過該閾值后，火焰蔓延會被最小化或加劇。例如，當間隙高度低于臨界限值時，由于熱量滯留和再輻射增強，火焰蔓延速度可能比沒有光伏板的情況加快38倍。關于火災動力學變化的這些發現，在多個中、大規模的獨立研究中具有一致性。

該審查還強調，英國現有的分類測試和建筑指導文件（例如《批準文件B》和CEN/TS 1187 測試4）未能充分反映光伏陣列引入的獨特火災動態。這些測試僅孤立地評估屋頂覆蓋材料，而未考慮光伏系統的幾何結構、安裝技術或系統整體行為所帶來的火災場景變化。

除了技術與實驗方面的見解外，該綜述還指出了應急響應人員面臨的實際挑戰。光伏（PV）系統以直流電（DC）運行，在斷電后仍會持續帶來電擊危險。光伏組件的存在還可能阻礙消防人員接近光伏板下方的火源，影響通風系統的運作，若與電池儲能系統結合使用，則可能帶來化學或爆炸危害。

根據研究結果提出了幾項建議：在光伏陣列下方使用不燃屋面覆蓋材料，采用從外部向內部的耐火結構以減少屋頂穿孔，制定光伏系統布局的設計指南，包括最小間隙高度和陣列分段，以限制火焰蔓延并確保與防火分區和排煙系統的兼容性，以及開發能夠準確反映光伏系統所造成變化后火災狀況的新測試方法。

鑒于當前在法規和技術方面存在的不足，審查結論認為，有必要進一步研究改進設計實踐以及測試和分類系統的可能更新，以確保屋頂光伏裝置不會影響建筑環境中的消防安全。這應進而推動技術政策的調整。

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