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建材一體型(BIPV)太陽光電模組防火阻熱性能

(資料來源:太陽光発電設備に係る防火安全対策の検討結果, (東京

第三節 建材一體型(BIPV)太陽光電模組防火阻熱性能

有關太陽光電模組自身發生火災所造成的模組損壞甚至危急建築物的文獻,

國外許多學者針對太陽光電模組於UL防火相關性能法規,進行了實尺寸的實驗 規劃,同時針對世界上有關太陽光電模組的防火阻熱性能驗證條文進行了初步歸 納整理,並列舉出IEC 61730-2:2004、ANSI/UL 1703:2004、ANSI/UL790:2004等 類似條文以及比較不同國家之太陽光電模組防火阻熱性能法規。研究過程假設起 火原因設定為電器火災(電線起火),並模擬市售太陽光電模組發生火災時的實際 情況進行測試。有關各國太陽光電模組的防火性能法規如表3-4所示,針對一般 市售太陽光電模組進行防火阻熱實驗的現場照片如圖3-67與圖3-68所示。結果顯 示,比較各國太陽光電模組的防火性能法規於尺寸、受火條件以及外在環境皆有 所差異,而市售太陽光電模組於不附加任何提升防火阻熱措施情況下,僅具一般 不燃特性而不具阻熱性能,因此於火場中受熱時,破損速度相當快。

圖3-67 太陽光電模組於受火前現場照片

(資料來源:本研究整理)

圖3-68 太陽光電模組於受火後現場照片 (資料來源:本研究整理)

表3-4 燃燒試驗之結果

(資料來源:本研究整理)

針對太陽光電模組系統等性能認證,各國已有相關法規條文進行規制。目前,

世界各國廣泛以義大利之太陽光電模組安全認證IEC61730的規範描述了太陽能 電池基本的結構要求,從而保證太陽能電池在其使用期內,在電工和機械方面工 作時的安全性。標準中有明確的主題來評定由於機械和環境的作用而導致的電擊、

火災、人身傷害的阻止措施。IEC61730-1的這一部分適用於結構的特殊要求。

IEC61730-2 概 述 了 實 驗 的 要 求 。 其 中 , IEC61730-2 內 文 定 有 預 處 理 試 驗 (Preconditioning tests)、濕冷凍試驗(Humidity freeze test)、濕熱試驗(Damp Heat Test)、電擊危害試驗(Electrical shock hazard tests)、火災試驗(Fire hazard tests)、

機械應力試驗(Mechanical stress tests)以及結構試驗(Component tests),而本研究 將參照火災試驗部分進行太陽光電模組阻熱實驗的模擬規劃。

火災試驗部分,IEC61730-2 MST22、23項條文中明訂以ANSI/UL790(屋頂覆 蓋材料安全性能測試)進行太陽光電模組防火測試等等要求,而根據UL790規範 中針對屋頂覆蓋材料的溫度限制可分為A、B、C三級,如表3-5所示。

表3-5 屋頂覆蓋材料各分級溫度限制

(資料來源:本研究整理)

然而,近年來由於建材一體型(BIPV)太陽光電模組系統的蓬勃發展,將太陽 能板與建築物之梁、柱等等合併建制的構想亦逐漸起步,人們渴望應用太陽光電 模組於一般建築物上,形成發電與節電共存的自循環綠建築;而上述針對屋頂覆 蓋材料的防火性能驗證標準便不再是太陽光電模組系統性能測試的首選。現今,

國內外亦有少數學者針對此種構想進行研究規劃,例如楊錦懷[39]等人針對太陽 光電模組進行改良,利用光反射原理,將高反射率之隔熱膜置於透光光電模組後 方,使發電模組產生二次發電,以提升發電效率與同時達到隔熱功能,除了有效 避免太陽能板的蓄熱問題以外,同時加強系統的儲電能力,如圖3-69所示。之後 以小型加熱爐進行太陽光電模組正、反兩面的防火阻熱能力試驗,以模擬火災由 室內向外延燒以及火災由室外向內延燒,並於太陽能板非曝火面上配置9組測溫 點,以量測該系統表面升溫情形,如圖3-70所示。結果顯示,此類太陽光電模組 本身即具有一定的防火阻熱能力,與一般玻璃相比,破損時間由30秒延長至20 分鐘上下,顯示太陽光電模組系統作為替代一般性防火建材的可行性,測溫點升 溫曲線與實驗結果如圖3-71、3-72以及表3-6所示。

圖3-69 複合材料式太陽光電模組系統示意圖

(資料來源:見楊錦懷, 太陽能節能玻璃之研發與在零耗能建築之應用 , (技師期刊, 民國102年)。)

圖3-70 測溫點配置於太陽光電模組上示意既實體圖

(資料來源:見楊錦懷, 太陽能節能玻璃之研發與在零耗能建築之應用

, (技師期刊, 民國102年)。)

圖3-71 太陽光電模組於正面受火時非曝火面溫度曲線圖