As normas de segurança contra incêndios em edifícios representam um desafio significativo e têm funcionado como um obstáculo ao desenvolvimento do mercado fotovoltaico integrado a edifícios (BIPV). Isso cria um cenário complexo onde se torna vital para os fabricantes e fornecedores de produtos BIPV entender e aderir a uma infinidade de padrões em diferentes mercados, e reconhecer que o teste de segurança contra incêndio de produtos fotovoltaicos convencionais já é deficiente.
Com isso em mente, um grupo de cientistas do instituto norueguês Rise Fire Research desenvolveu um teste de fogo para fachadas BIPV de pequena e grande escala. “Faltam testes de sistemas BIPV em larga escala e isso deve ser solicitado a mais projetos BIPV”, disse o pesquisador da Rise, Reidar Stølen, à pv magazine. “Mais experimentos em escalas realistas seriam muito interessantes de ver. Então, se alguém puder compartilhar informações de outros testes de sistemas completos, isso pode ser um caminho a seguir para ver quais parâmetros são cruciais para projetar fachadas BIPV verdadeiramente seguras contra incêndio.”
No estudo “Large- and small-scale fire test of a building integrated photovoltaic (BIPV) façade system“, publicado no Fire Safety Journal, Stølen e seus colegas realizaram o chamado teste de fogo SP FIRE 105, que é um método de teste de fachada em grande escala referenciado nos regulamentos de construção na Suécia, Noruega e Dinamarca, em fachada BIPV. Este teste avalia as propriedades de fogo de um sistema de fachada em relação à propagação da chama, queda de peças, temperatura no beiral e radiação em direção ao piso acima do apartamento em chamas.
O ensaio foi realizado em uma fachada fotovoltaica de 4 m × 6 mm, com base em estruturas de montagem e esquadrias de alumínio. Os cientistas usaram módulos BIPV “comuns” de tamanho personalizado com uma frente de vidro e uma folha traseira de polímero. Cada módulo foi baseado em uma caixa de junção plástica feita de éter de polifenileno e poliestireno medindo 116 mm × 110 mm × 22 mm com conectores e conectores de conexão. “A massa dos módulos variou de 14,1 kg a 5,6 kg, incluindo caixa de junção e cabos de conexão”, explicaram os cientistas. “A maior parte dessa massa era de vidro e alumínio, mas aproximadamente 12% eram feitas de diferentes materiais plásticos.”
Imagem: Rise Fire Research, Fire Safety Journal, licença Creative Commons CC BY 4.0
O sistema BIPV da fachada foi implantado em uma parede de estrutura de madeira com isolamento de fibra de madeira combustível coberta com placas de gesso. “As distâncias entre os módulos eram de 20 mm na horizontal e 40 mm na vertical”, especificaram os acadêmicos. “Os vãos verticais entre os módulos foram selados com um perfil de alumínio, e os vãos horizontais foram abertos.”
O grupo de pesquisa desenvolveu um incêndio no sistema em três etapas. Primeiro, eles pré-aqueceram a sala de incêndio e a fachada antes do incêndio. Eles então expuseram as duas fileiras inferiores de módulos a grandes chamas de heptano e, em seguida, as chamas foram propagadas na cavidade da terceira fileira até o topo da fachada.
O experimento mostrou que o grande incêndio de heptano da sala de incêndio abaixo da fachada causou danos severos às duas fileiras mais baixas de módulos, fazendo com que todos os módulos desmoronassem em um curto espaço de tempo. “As temperaturas mais altas medidas chegaram a 850ºC na cavidade durante essa etapa”, explicaram os acadêmicos. “Depois que o incêndio do heptano queimou, o fogo foi capaz de se propagar autossustentado para além da barreira da cavidade e para o topo da fachada, causando a queda de módulos adicionais.”
O experimento também demonstrou que a propagação da chama na cavidade é possível, apesar das quantidades muito limitadas de material combustível, e que o fogo também foi capaz de danificar consideravelmente a construção de vidro, cola e alumínio. “Velar a cavidade com barreiras de fogo pode ser um desafio se a resistência ao fogo dos componentes circundantes for comprometida”, disseram os pesquisadores.
Os cientistas concluíram que os resultados dos testes mostraram a importância dos detalhes na montagem de fachadas BIPV e a documentação adequada dos testes de fogo relevantes de tais sistemas. “Apesar de estar em conformidade com a IEC EN 61730 e EN 13501-1, o sistema completo de fachada não conseguiu evitar que os módulos caíssem da fachada e propagassem verticalmente o fogo na cavidade”, explicou Stølen. “Os testes do calorímetro cônico também mostram que a quantidade de materiais combustíveis é limitada nos módulos, mas que ele se inflama com bastante facilidade e queima com uma alta taxa de liberação de calor.”
Em outro trabalho recente, os pesquisadores do RISE conduziram uma série de experimentos indicando que a distância entre módulos solares e superfícies de telhados pode ser um fator crucial em incêndios de sistemas fotovoltaicos. Um estudo semelhante, publicado pela Universidade de Edimburgo e pela Universidade Técnica da Dinamarca, mostrou resultados semelhantes. Os cientistas analisaram a dinâmica do fogo e a propagação da chama no substrato sob os painéis. Eles concluíram que quanto menor a distância entre os painéis e o telhado, maior a probabilidade de incêndios maiores e mais destrutivos.
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