Branden op industriële platte daken met zonnepanelen: dit leren we ervan

25/1/2022

Op steeds meer industriële platte daken komen zonnepanelen. Veel organisaties hebben al hun  mening klaar over de brandveiligheid van deze daken met zonnepanelen. Met name wanneer er sprake is van kunststof isolatie in de dakconstructie. Gelukkig vinden er nauwelijks branden plaats bij deze panden. Maar wat zijn nu werkelijk de feiten van de branden die hebben plaatsgevonden? En wat kunnen we ervan leren?

Rol van isolatiematerialen

Op verzoek van Stybenex heeft Efectis Nederland onderzoek gedaan naar  branden op industriële platte daken met zonnepanelen. Er vinden overigens nauwelijks branden plaats op industriële daken met zonnepanelen. Efectis kon in de periode van 2016-2021 acht branden vaststellen en beoordelen. Informatie over deze branden werd opgevraagd bij het Team Brandonderzoek van de betrokken brandweerregio’s. Ook is gebruik gemaakt van op internet beschikbare beelden. Vervolgens onderzocht Efectis van elke brand de oorzaak, ontwikkeling, eigenschappen en kenmerken. Specifiek is ook naar de rol van isolatiematerialen gekeken. De verkregen inzichten zijn door de onderzoekers benut voor het beschrijven van maatregelen die de veiligheid van platte daken met PV-systemen bevorderen.

ONDERZOEK EN TESTEN

Wat is al bekend over branduitbreiding op platte daken met zonnepanelen?
Onderzoeken op dit gebied zijn tot nu toe vooral gericht op het ontstaan van brand in een zonnepaneel of de installatie-onderdelen. Het doel van Efectis was echter om de brandontwikkeling onder zonnepanelen te onderzoeken. Drie onderzoeken onder laboratoriumcondities zijn daarvoor beschikbaar en bieden enig inzicht.

Hogere snelheid van branduitbreiding
Door de aanwezigheid van zonnepanelen op een plat dak worden vlammen omgebogen en wordt het dak daardoor aan meer warmtestraling blootgesteld dan zonder zonnepanelen. Onderzoek van de University of Edinburg laat zien dat de branduitbreidingssnelheid dan met wel een factor tien kan toenemen. Overigens is dit onderzoek op een zeer beperkte schaal uitgevoerd en niet zomaar te vertalen naar een werkelijke brand onder zonnepanelen.

Afstand tussen zonnepanelen en dak
De afstand tussen zonnepanelen en het dak blijkt van grote invloed te zijn op de temperatuur en de snelheid van vlamuitbreiding. Backsgrom en Tabaddor stellen daarbij vast dat de brandontwikkeling mede afhankelijk is van het brandgedrag van de zonnepanelen. Een Deense studie (Kristensen en Jomaas) geeft een beeld van de brandontwikkeling op een veld van zes zonnepanelen, maar geplaatst op een dak met isolatie en een PVC dakbedekking. De combinatie van isolatiematerialen (niet brandvertragend EPS met PIR en steenwol) wordt echter in Nederland nooit toegepast. Als ontstekingsbron fungeerde een houten crib met een vermogen van 30 kW. Die zorgde voor warmtestraling naar beneden, waardoor de zwaarste schade onder de crib ontstond.

ANALYSE

Analyse van acht branden in zes jaar tijd
Door internetresearch en opvraag bij Veiligheidsregio’s zijn acht branden aangetroffen met zonnepanelen op industriële platte daken. De branden vonden plaats in een tijdsperiode van vijf jaar (2016 – 2021). Het gaat om branden in Denekamp (2016), Ede (2017), Opmeer (2018), Amsterdam (2019), Dieren (2019), Buitenpost (2019), Wateringen (2020) en Elst (2021). Over een brand in Den Bosch (2020) was onvoldoende informatie beschikbaar.

De afstand tussen panelen
Analyse van de branden laat zien dat bij rijen zonnepanelen die minder dan een halve  meter van elkaar liggen, de brand zich over en onder de panelen verder ontwikkelt. Daarbij maakt het niet uit welk type dakbedekking of isolatiemateriaal aanwezig is.

Branduitbreiding via de dakbedekking
Bij de meeste branden is de brandontwikkeling beperkt gebleven tot het gebied van de zonnepanelen. Daar waar de zonnepanelen branden en er geen ballast (in de vorm van grind of tegels) op het dak aanwezig is, zal de dakbedekking aan de verbranding deelnemen en zal (ongeacht het type dakbedekking en isolatie) de isolatie beschadigd raken of aan de verbranding deelnemen. Buiten het gebied waar de zonnepanelen liggen, is de brandontwikkeling over het dak gelijk aan een normale brandontwikkeling op een plat dak en afhankelijk van de toegepaste materialen.

Branduitbreiding naar binnen
Wanneer sprake is van openingen of sparingen in het dakvlak, zoals bij doorvoeringen en daklichten, kan branduitbreiding naar binnen plaatsvinden. Bij de onderzochte branden zijn risicovolle situaties aangetroffen, met diverse typen dakbedekkingen en isolaties, die voor branduitbreiding via sparingen had kunnen zorgen. De toepassing van geperforeerde dakplaten met akoestische isolatie in PE zakken zorgt voor onvoldoende brandwerendheid om uitbreiding naar binnen als gevolg van een brand op een dak met smeltende dak- en installatiematerialen voorkomen.

Uitbreiding langs kabels
Bij brand in de installatie behorende bij de zonnepanelen kan de brand zich ongeacht het type dakbedekking en isolatie langs de kabels uitbreiden naar de zonnepanelen en andere delen van het gebouw.

Brandwerende scheiding
Bij geen van de onderzochte branden is de brand uitgebreid tot voorbij een brandwerende scheiding.

AANBEVELINGEN

De energietransitie gaat snel en dat geldt ook voor de kwaliteitseisen die inmiddels worden gesteld aan de te installeren producten, de installatie ervan en de ondergrond (brandwerendheid en constructieve veiligheid). Ondanks de eisen aan de zonnestroominstallatie op een bedrijfsdak (inspectieprotocol SCIOS Scope 12-keuring), is het nooit volledig te voorkomen dat er brand ontstaat. Uit het analyse van Efectis volgen aanbevelingen die zijn onderscheiden naar preventie van brandontwikkeling en preventie van branduitbreiding.

Preventie en beperken brandontwikkeling

Brandoorzaak in schakelkast/omvormer:

• Schakelkast op onbrandbare ondergrond
  Wanneer brand ontstaat in een schakelkast kan een brand zich van daaruit ontwikkelen over het oppervlak van het dak. De eerste ontwikkeling kan tegengehouden worden door het plaatsen van de kast op een onbrandbare ondergrond, zoals betontegels. Rondom de kast kan bijvoorbeeld met twee stroken betontegels van 30x30cm het dakoppervlak afgeschermd worden zodat de eerste brandontwikkeling wordt beperkt.
• Brandwerende voorziening kabelgoot
  Vanuit de schakelkast zal de brand zich als gevolg van een kortsluiting in de kabels vrijwel altijd in de richting van de zonnepanelen ontwikkelen. Daarom is het van belang om ervoor te zorgen dat de kabels vrijgehouden worden van het dakoppervlak en er bij voorkeur een brandwerende voorziening aangebracht wordt tussen de kabelgoot en het dakoppervlak. Dit kan vormgegeven worden door de kabelgoot bijvoorbeeld op een strook betontegels te plaatsen.

Brandoorzaak in de zonnepanelen en de apparatuur onder de zonnepanelen:

Als er brand in de zonnepanelen of de apparatuur onder de panelen ontstaat, moet men ervan uitgaan dat de brand ongehinderd zal uitbreiden over het veld zonnepanelen en de dakbedekking en isolatie zal (ongeacht het type isolatie) beschadigd raken.

• Metalen ondersteuningsconstructies
  Om de brandontwikkeling met name onder de panelen zoveel mogelijk te beperken, zou het gebruik van kunststoffen in de ondersteuningsconstructie van de zonnepanelen beperkt kunnen worden. Gebruik van metalen ondersteuningsconstructies beperkt de ontwikkeling van de brand. In de lijn met de denkwijze achter de uitzonderingen in het Bouwbesluit zou er dan maximaal 5% kunststof in de ondersteuningsconstructie toegepast mogen worden.
• Voldoen aan testmethoden en normen
  Een vanzelfsprekende aanbeveling is om de zonnepanelen en de ondersteuningsconstructie in combinatie met de dakbedekking te beoordelen met een nog te ontwikkelen testmethode. De NEN-werkgroep ‘Brandveiligheid van PV-panelen in en op de gebouwschil’ werkt inmiddels naar een systeem dat meer duidelijkheid geeft over de relatie tussen het effect van een potentiële brand en de kans op deze brand, bij toevoeging van een zonnestroomsysteem aan een gebouw. De inzichten uit het Efectis-onderzoek kunnen daarbij behulpzaam zijn. Aansluitend op de huidige testmethodes adviseert Efectis om de dakconstructie ten minste te laten voldoen aan klasse B_roof t1 in overeenstemming met  EN 13501-5 (Brandclassificatie van bouwproducten en bouwdelen) of aan de classificatie niet brandgevaarlijk conform NEN 6063 (Brandgevaarlijkheid dak bij vliegvuur). Daarnaast is er de NEN 7250; de norm voor de integratie van zonnepanelen en zonnecollectoren (zonneboilers) in gebouwen. Deze norm is niet aangewezen in het Bouwbesluit, maar bij toepassing ervan zou men wel voldoen aan de beginselen en eisen van veiligheid en bruikbaarheid van constructies. Efectis adviseert daarom de prestatie-eisen van NEN 7250 te hanteren.
• Ballast onder zonnepanelen
  Voor een dak voorzien van ballast adviseert Efectis om het grind, of als alternatief betontegels, ook onder de zonnepanelen aan te brengen om zo de aanstraling van de dakbedekking te voorkomen en verdere brandontwikkeling te beperken. Een andere mogelijkheid is om tussen de zonnepanelen en het dak een plaat aan te brengen waardoor directe warmtestraling naar en vlamcontact met de dakbedekking voorkomen wordt.

Preventie en beperken branduitbreiding

Branduitbreiding naar binnen:

• Afstand tussen zonnepanelen en doorvoeren en daklichten
  Ongeacht het toegepaste type isolatie kan er uitbreiding naar binnen toe plaatsvinden via doorvoeringen, openingen in de dakplaat en via daklichten en lichtstraten. Rondom daklichten en doorvoeringen adviseert Efectis daarom de zonnepanelen op een voldoende veilige afstand te plaatsen.
• Barrière bij geperforeerde dakplaat
  Wanneer een geperforeerde dakplaat is toegepast in combinatie met bij brand smeltende materialen kan er een open verbinding ontstaan tussen de zonnepanelen en de binnenruimte. Er bestaat dan een kans op branduitbreiding naar binnen. Bij toepassing van een geperforeerde dakplaat adviseert Efectis om een barrière aan te brengen waardoor een brandwerend dak ontstaat en geen risico van branduitbreiding naar de binnenruimte plaatsvindt. Gedacht kan worden aan het aanbrengen van een vlamdichte plaat tussen zonnepanelen en dak of een brandwerende beplating aan de onderzijde van de isolatie of aan de onderzijde van de dakplaat.

Branduitbreiding naar ander brandcompartiment:

Bij geen van de branden was sprake van branduitbreiding naar een ander brandcompartiment. Branduitbreiding naar een ander compartiment kan voorkomen worden door de gebruikelijke brandwerende scheidingen in een dakconstructie. Bij een doorlopende geprofileerde staalplaat over  de brandscheiding gebeurt dit door onderbreking van brandbare isolatie door middel van steenwol en een strook betontegels boven de brandwerende scheiding. Voor nieuwbouwsituaties kan de breedte van de tegelstrook worden bepaald aan de hand van een beschouwing conform NEN 6068 (methode voor de bepaling van de weerstand tegen branddoorslag en brandoverslag tussen ruimten in gebouwen).

VERVOLGONDERZOEK

Om meer inzicht te krijgen in het verloop van een brand op een industrieel plat dak met zonnepanelen kan men denken aan de volgende vervolgonderzoeken:

• Er vinden nauwelijks branden plaats op industriële daken met zonnepanelen, informatie wordt niet verspreid en inzichten (dus) niet gedeeld. De kennis over deze branden wordt vergroot wanneer brandonderzoeksteams van de Brandweer, IFV en schade-experts van verzekeraars meer gedetailleerd informatie verzamelen en analyseren over branden op industriële platte daken met zonnepanelen;
• Praktijktesten met verschillende zonnepanelen systemen op diverse daktypes om het brandverloop te bepalen;
• Praktijktesten in combinatie met warmtestralingsberekeningen om de veilige afstand tussen zonnepanelen en openingen in het dak te bepalen.

Foto: Team Brandonderzoek VRH