Bauphysik-Kalender 2021. Группа авторов
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auf einem Dach aus Stahltrapezprofilen ein Polystyrolhartschaum als Dämmstoff verwendet und direkt auf die Bleche gelegt, so würde dieser bei Brandbeanspruchung von unten wegen der Wärmeleitung durch die metallische Dachkonstruktion schnell schmelzen. Die Schmelze würde sich in den Sicken der Trapezbleche nach einiger Zeit entzünden können. Werden aber zusätzliche Schutzschichten unter dem Dämmstoff eingesetzt, so tritt dieser Effekt nicht auf. Polystyrolhartschaum darf daher laut DIN 18234-2 auf Stahltrapezblechen für Industriedächer eingesetzt werden, wenn eine darunterliegende Schicht aus Perlite oder Holzwolle-Leichtbauplatten dafür sorgt, dass die Dämmung nicht direkt auf dem heißen Blech liegt. Damit wird das Schmelzen der Dämmschicht begrenzt und die vorhandene Schmelze kann ihre Zündtemperatur wegen der Isolationswirkung der untenliegenden Schutzschicht nicht erreichen.
Für nicht thermoplastische Schäume, wie Polyurethan oder Phenolharzschaum, sind derartige Schutzschichten nicht erforderlich. Abhängig von der Art der Ver-legung/Befestigung und mit einer definierten Mindestdicke können sie ohne weitere Schutzmaßnahmen auf großflächigen Industriedächern eingesetzt werden.
11 Photovoltaik-Module auf Gebäuden
Solarstrom ist ein wesentlicher Baustein für die Energiewende. Im Jahr 2019 deckte die Photovoltaik mit einer Stromerzeugung von 46,5 TWh 8,2 % des BruttoStromverbrauchs in Deutschland [3].
Neben sogenannten Solarfarmen werden sowohl auf Wohnhäusern als auch auf landwirtschaftlichen oder industriell genutzten Gebäuden häufig Solarmodule installiert. In Einzelfällen werden sie auch in Fassadenbekleidungen integriert.
11.1 Einbauvarianten von PV-Modulen auf Dächern
Solarmodule auf Dächern können in verschiedenen Einbauvarianten montiert werden:
– Indachmontage: PV-Module werden in die Dachfläche integriert. Damit werden sie automatisch Bestandteil des Daches selbst. Diese Montageart wird häufig bei Schrägdächern verwendet.
– Aufdachmontage. Bei der Aufdach-Variante handelt es sich um die weitaus beliebteste Form von PV-Anlagen in Deutschland. Die Solarmodule werden mithilfe einer Metallkonstruktion auf dem Dach befestigt.
– Aufdach liegende Photovoltaik Module.
11.2 Brandrisiken beim Einsatz von PV-Modulen
11.2.1 Module und zugehörige elektrische Installationen als Brandursache
PV-Anlagen enthalten eine Reihe von elektrischen Bauteilen und es besteht immer die Gefahr von Kurzschlüssen, Lichtbögen und anderen elektrischen Fehlern. Diese können zu einer Entflammung der PV-Module, der angeschlossenen elektrischen Bauteile sowie der angrenzenden Bauteile führen. Hier ist nicht nur die Qualität der verwendeten Module, sondern auch Montage und Wartung von Bedeutung.
11.2.2 PV-Module und Montagesysteme als Brandlast
PV-Module, ebenso wie Montagesysteme und Unterbauten (Wannen etc.), können brennbar sein und als Brandlast zur Ausbreitung eines Brandes beitragen. Bei PV-Modulen ist der Anteil an Kunststoffen unterschiedlich. Sogenannte Glas-Glas-Module sind beidseitig, d. h. auf der Vorder- und Rückseite von einer Glasscheibe ummantelt. Bei den Glas-Folienmodulen liegen die Solarzellen zwischen einer Glasscheibe auf der Vorderseite und einer Glasfolie auf der Rückseite. Bei letzterem ist der Anteil an Kunststoffen höher und somit müssen die Anforderungen an das Brandverhalten besonders beachtet werden.
Es werden auch ultraleichte flexible Module verwendet, bei denen z. B. glasfaserverstärkte Kunststoffe verwendet werden. Besonders wenn die Statik von Dächern nicht für zusätzliche Lasten ausgelegt ist, können diese verwendet werden. Auch hier besteht das Risiko, dass diese Module abbrennen und eine erhebliche Brandlast darstellen.
11.2.3 Besondere Risiken für die Feuerwehr durch PV-Module
Brände auf Dächern mit PV-Modulen können für die Feuerwehr besondere Risiken darstellen und das Löschen erschweren. Neben der Gefahr durch Stromschläge kann das Löschen von Dachbränden erschwert sein, wenn PV-Module den Zugang zu darunterliegenden Dächern behindern und das Entdecken von Brandherden hinter bzw. unter den Modulen erschweren.
11.3 Dächer mit PV-Modulen – Vorschriften und Zuständigkeiten
11.3.1 In Dächer eingebaute PV-Module
PV-Module, die Teil eines Daches sind (gebäudeintegrierte PV-Module), werden in Deutschland wie Bedachungen geprüft. Grundsätzlich müssen Dächer ausreichend widerstandsfähig gegen Feuer von außen und Wärmestrahlung sein (siehe Abschnitt Bedachungen). Die PV-Module werden hier wie Baustoffe behandelt – die Mindestanforderung ist, dass sie normalentflammbar sein müssen. Wenn diese Anforderungen erfüllt sind, dürfen die PV-Module bis an die Auskragungen von Brandwänden heran gebaut werden.
11.3.2 PV-Module auf Dächern
Aufdach-PV-Module werden dem Bereich Elektrotechnik zugeordnet und nicht als Bauprodukte betrachtet. Für diese Module wurden national und international Vorschriften zum Brandverhalten entwickelt, die nicht aus der Normung für den Baubereich entstanden sind. Zusätzlich sind die allgemeinen baurechtlichen Anforderungen zu beachten, d. h. Brandwände dürfen nicht durch PV-Module überbaut werden und zwischen PV-Modulen und Brandwänden sollte immer ein Mindestabstand von 0,5 m eingehalten werden. Die EU hat mit der „Richtlinie 2014/35/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 26. Februar 2014 zur Harmonisierung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Bereitstellung elektrischer Betriebsmittel zur Verwendung innerhalb bestimmter Spannungsgrenzen auf dem Markt“ klargestellt, dass hier gesonderte Regelungen getroffen werden und diese Produkte nicht der BauPVO unterliegen.
Gemäß dem Gesetz über Elektrizitäts- und Gasversorgung 2005, § 49 gilt in Deutschland:
– Energieanlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass die technische Sicherheit gewährleistet ist. Dabei sind vorbehaltlich sonstiger Rechtvorschriften die allgemein anerkannten Regeln der Technik zu beachten.
– Die Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik wird vermutet, wenn bei Anlagen zur Erzeugung, Fortleitung und Abgabe von Elektrizität die technischen Regeln des Verbandes der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V. (VDE-Bestimmungen) eingehalten worden sind.
Bild 9. Spread of flame test für PV-Module (Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusen)
In Deutschland werden PV-Module nach EN/IEC 61730 geprüft und zugelassen. Die IEC 61730 beschreibt sowohl Anforderungen an Materialien und Komponenten, wie Folien, Rahmenmaterialien, Anschlussdosen etc. als auch an vollständige PV-Modu-le. Die Feuerbeständigkeitsanforderungen der IEC 61730-2 an PV-Module basieren auf der amerikanischen Brandprüfung für Bedachungen nach ANSI/UL 790. Für die brandtechnologische Qualifizierung von PV-Modulen im Dachbereich ist der „Spread of Flame Test“ und der „Burning Brand Test“ durchzuführen (Bilder 9 und 10). Hierbei werden sowohl dachintegrierte PV-Module als auch solche für die Aufdachmontage von der Oberseite beflammt. Die PV-Module werden in die Klassen A, B oder C eingeteilt, wobei die Klasse C die Mindestanforderungen für Deutschland enthält.
Anforderungen nach IEC 61730-2 sind, dass:
– kein Teil der PV-Module glühend oder brennend vom Teststand fallen darf,
– die longitudinale Flammenausbreitung folgende Werte nicht überschreiten darf:Klasse A – 1,82 m,Klasse B – 2,40 m,Klasse C – 3,90 m,
– die laterale Flammenausbreitung begrenzt ist.