Hasta hace poco, el Código Eléctrico Nacional era el único código ampliamente aplicado en América del Norte con requisitos específicos para sistemas fotovoltaicos. Esto cambió cuando las ediciones de 2012 de varios códigos internacionales incorporaron contenido específico de PV. Además de los nuevos requisitos del Código internacional de incendios para sistemas fotovoltaicos, algunos de los cuales Fortunat Mueller analiza en detalle en «Diseño de matriz de techo inclinado para cumplimiento del Código de incendios», el Código internacional de construcción (IBC) introdujo requisitos de clasificación de incendios para montaje en techo Sistemas fotovoltaicos.
El Código de Construcción de California 2013 (CBC) y el Código Residencial de California (CRC) incorporaron posteriormente los nuevos requisitos de clasificación de incendios. Como no hay productos disponibles que cumplan con los requisitos, el jefe de bomberos del estado de California emitió un anexo al Boletín de información 14-002 el 29 de abril de 2014, aconsejando a las agencias locales de cumplimiento de códigos que retrasen temporalmente el cumplimiento de los requisitos de clasificación de incendios para sistemas fotovoltaicos montados en el techo hasta el 1 de enero , 2015. Este retraso permitió a UL y a las partes interesadas de la industria tiempo para desarrollar nuevos estándares y permitió a los fabricantes de módulos y sistemas de montaje probar los productos según estos nuevos estándares.
Nuevos requisitos del código de construcción
Los nuevos requisitos de clasificación de incendios para sistemas FV montados en el techo roof-mounted PV systems se originan en la Sección 1509 del IBC 2012, «Estructuras de los tejados». La subsección 1509.7.2 aborda la clasificación de incendios: «Rooftop mounted photovoltaic Los sistemas fotovoltaicos montados en los tejados deben tener la misma clasificación de incendios que el conjunto de techos requerido por Sección 1505 ”[énfasis agregado].
La clasificación de fuego es un sistema de clasificación de resistencia al fuego para materiales de construcción. En algunos lugares, como las áreas de interfaz urbano-silvestre (WUI) de California, los códigos de construcción requieren el uso de conjuntos de techos con índices de resistencia al fuego mejorados. En este caso, la Subsección 1509.7.2 asegura que la instalación de un sistema FV montado en el techo no afecte negativamente la resistencia al fuego del techo.
Clasificaciones de resistencia al fuego para techos. De acuerdo con la Sección 1505 de IBC, los ensamblajes de techo no están clasificados o clasificados al fuego. Los conjuntos de techo no clasificados permanecen sin probar para resistencia al fuego. El rendimiento del fuego en el techo se clasifica por medio de marcas de combustión y pruebas de propagación de llamas. Las pruebas de marcas en llamas simulan lo que sucede cuando las brasas caen sobre la superficie del techo. Las pruebas de propagación de llamas simulan cómo se propaga el fuego por el techo. Los techos clasificados contra incendios se clasifican, en orden decreciente de resistencia al fuego, como Clase A, B o C, en función de su capacidad para soportar la exposición al fuego severa, moderada o leve.
Dado que los techos Clase A y Clase B proporcionan mayor resistencia al fuego que los techos no clasificados o Clase C, los AHJ pueden requerir techos con clasificación A o Clase B en áreas con alta vulnerabilidad a incendios forestales. Por ejemplo, la Ciudad de Oakland implementó una clasificación obligatoria de incendios Clase A para todos los techos residenciales nuevos después de la devastadora tormenta de fuego de 1991. Cuando California adoptó el CBC y CRC 2013 el 1 de enero de 2014, el número de jurisdicciones con requisitos de techo Clase A y Clase B aumentó significativamente.
El conocido experto en códigos Bill Brooks espera que esta tendencia continúe: “Si bien los requisitos actuales de clasificación de fuego Clase A y B afectan solo al 20% de California, y solo a un pequeño porcentaje del resto de los Estados Unidos, es probable que estos porcentajes aumenten dramáticamente en los próximos años. La industria solar debe estar preparada para actualizar sus productos para satisfacer la demanda de sistemas de techo con mayor resistencia al fuego «.
Clasificación de incendios del sistema fotovoltaico
Una palabra clave en la subsección 1509.7.2 de IBC es sistemas: los sistemas fotovoltaicos, no los módulos, deben tener una clasificación de clasificación de fuego. Mientras que las pruebas de rendimiento de incendios heredadas evaluaron los módulos fotovoltaicos por su cuenta, las nuevas pruebas evalúan los módulos en conjunto con los componentes del sistema de montaje. Esto representa una desviación significativa en la forma en que la industria evalúa el rendimiento del fuego de los componentes del sistema FV.
Enfoque heredado. Durante casi dos décadas, la industria evaluó y clasificó los módulos fotovoltaicos de acuerdo con las pruebas de exposición al fuego descritas en UL 1703, «Módulos y paneles fotovoltaicos de placa plana». Mientras que las pruebas de rendimiento del fuego heredadas para módulos fotovoltaicos tomaron prestados elementos de las pruebas de exposición al fuego para ensamblajes de techos , los evaluadores aplicaron la marca de combustión y las pruebas de propagación de llama a los módulos fotovoltaicos de forma aislada en lugar de dentro del entorno construido. Este enfoque ignora el impacto del conjunto de estanterías en la propagación de la llama. Por ejemplo, las pruebas de exposición al fuego heredadas no consideran el posible efecto de chimenea donde los módulos fotovoltaicos se montan al ras sobre un techo de pendiente pronunciada.
Enfoque a nivel de sistema. Los códigos de construcción actuales requieren la clasificación de los sistemas fotovoltaicos utilizando métodos de prueba de resistencia al fuego que incluyen tanto el módulo como el conjunto del sistema de montaje. De acuerdo con la Sección 1505.9 de CBC, “A partir del 1 de enero de 2015, los sistemas fotovoltaicos montados en la azotea se probarán, enumerarán e identificarán con una clasificación de incendio de acuerdo con UL 1703.” Un lenguaje similar aparece en la Sección R902.4 de CRC, excepto que reemplaza a “sistemas «Con» paneles y módulos «. Si bien California es el primer estado en hacer cumplir estos requisitos, otras jurisdicciones eventualmente seguirán su ejemplo.
Normas de seguridad del producto revisadas
Debido a que las pruebas de exposición al fuego ahora deben tener en cuenta los impactos en el rendimiento de los sistemas de montaje y estanterías FV, las partes interesadas de la industria deben revisar los requisitos de clasificación de incendios en las normas de seguridad del producto para los módulos FV y los sistemas de montaje. Esto requirió nuevos protocolos de prueba de resistencia al fuego para sistemas fotovoltaicos. También dio lugar a un sistema para clasificar diferentes tipos de módulos.
Revisiones UL 1703 y UL 2703. En diciembre de 2010, el Panel Técnico de Normas (STP) UL 1703 inició el proceso de revisión mediante el establecimiento de un subcomité de desempeño contra incendios. UL publicó su estándar 1703 revisado en octubre de 2013 y ANSI lo adoptó formalmente como estándar ANSI en mayo de 2014. Si bien el UL 1703 actualizado tiene una fecha de vigencia del 25 de octubre de 2016, California ya ha adoptado el nuevo enfoque de prueba y clasificación.
UL 2703, «Rack Mounting Systems Sistemas de montaje en bastidor y dispositivos de sujeción para paneles y módulos fotovoltaicos de placa plana», está a punto de obtener la acreditación ANSI. Esta norma hace referencia al protocolo de prueba de fuego en UL 1703 y aborda además la resistencia mecánica y la idoneidad de los materiales del sistema de estanterías y montaje, así como los conjuntos de unión / conexión a tierra.
Pruebas de fuego revisadas. El UL 1703 STP desarrolló nuevos protocolos de prueba de clasificación de incendios en colaboración con la Junta de Códigos y Estándares de Solar America (Solar ABC) y el personal de UL. Estas partes interesadas desarrollaron métodos de prueba de interfaz para evaluar cómo se propaga el fuego en techos empinados y de baja pendiente con sistemas fotovoltaicos en su lugar. La Figura 1 ilustra el rendimiento de la prueba de propagación de llama para sistemas de montaje en pendientes pronunciadas. La Figura 2 muestra una prueba similar de propagación de llama realizada para sistemas de montaje de baja pendiente. Estas nuevas pruebas evalúan lo que sucede en el límite compartido o interfaz entre el sistema FV y el ensamblaje del techo.
Laboratorios de pruebas reconocidos a nivel nacional (NRTL) como CSA, ETL, UL o TÜV realizan estas nuevas pruebas de clasificación de incendios. Según las normas UL 1703 y UL 2703 revisadas, la clasificación de incendios se aplica a los sistemas fotovoltaicos, no a los módulos en sí.
Prueba de tipo de módulo. Existe cierta continuidad entre las pruebas de clasificación de incendios heredadas en UL 1703 y los requisitos revisados. Por ejemplo, los NRTL aún realizan pruebas de propagación de llamas y marcas de quema en la superficie superior de los módulos. Sin embargo, estos resultados de la prueba de rendimiento contra incendios ahora son parte de un proceso utilizado para clasificar los módulos según los diferentes tipos. Los NRTL clasifican adicionalmente los módulos de acuerdo con la construcción, que incluye material de sustrato, material encapsulante, material de sustrato y tipo de estructura y geometría. UL 1703 actualmente reconoce 15 tipos de módulos basados en diferentes combinaciones de rendimiento de incendio y características de construcción.
La prueba de tipo de módulo es una parte muy importante de la metodología revisada de clasificación de incendios. Un sistema fotovoltaico puede someterse a hasta seis pruebas para recibir una clasificación de resistencia al fuego. La clasificación de los módulos según el tipo hace innecesario probar cada sistema de montaje con cada módulo. Una vez que un incendio NRTL clasifica un sistema de montaje con un tipo de módulo en particular, puede sustituir cualquier otro módulo del mismo tipo, siempre que se ajuste al conjunto de montaje, y retener la clasificación de resistencia al fuego del sistema.
Instalación de sistemas clasificados contra incendios
Al igual que cualquier otro cambio importante en los códigos y estándares, el nuevo enfoque de clasificación de incendios requiere cierta atención al detalle. Para cumplir con los requisitos de las clasificaciones de resistencia al fuego mejoradas, debe especificar un sistema de montaje probado, listado e identificado clasificado como fuego. Si la clasificación de incendio del sistema de montaje cumple o excede la del techo, entonces el sistema fotovoltaico instalado mantendrá la clasificación de resistencia al fuego del techo, siempre que instale el sistema de montaje de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
Algunos detalles de instalación, como el uso de deflectores o módulos de prueba de tipo, pueden ser esenciales para mantener la clasificación de incendio de un sistema FV. Otros detalles, como la selección del hardware de montaje o la altura del entrehierro, pueden no importar. En caso de duda, consulte el manual de instalación del producto o un ingeniero de aplicaciones.
Deflectores Algunos sistemas de montaje utilizan un deflector de vanguardia, también conocido como escudo o faldón, para ayudar a frenar la propagación de la llama. Los deflectores pueden reducir el espacio de aire del perímetro y, por lo tanto, mitigar el efecto de chimenea que produce un sistema FV montado en el techo roof-mounted PV system. Para mantener una clasificación de resistencia al fuego mejorada, debe instalar deflectores si son parte de un conjunto de Clase A o Clase B que figura en la lista.
Módulos de tipo probado. Si bien la mayoría de los fabricantes de sistemas de montaje realizan pruebas de clasificación de incendios con módulos fotovoltaicos con prueba de tipo, algunos pueden optar por probar sus productos con módulos específicos. Cuando la lista de productos se refiere a una marca o modelo de módulo específico, no puede sustituir diferentes módulos y mantener la clasificación de resistencia al fuego.
Espacio de aire de pendiente pronunciada. Los estudios de la industria encontraron que un espacio de aire de 5 pulgadas es el peor de los casos para una propagación de llamas en un techo de pendiente pronunciada debido al efecto de chimenea. Por lo tanto, el espacio de aire predeterminado para la prueba de propagación de llama de techo de pendiente pronunciada es de 5 pulgadas. Si está utilizando un sistema de montaje evaluado con este espacio de aire predeterminado de 5 pulgadas, entonces debería poder instalar el sistema a cualquier distancia de la plataforma del techo y mantener su clasificación de resistencia al fuego. Sin embargo, si este no es el caso, debe instalar el sistema fotovoltaico con la distancia del entrehierro utilizada para las pruebas de clasificación de incendios, que deben especificar las instrucciones del fabricante.
Herrajes para montaje en techo. Los protocolos de prueba de fuego de UL no abordan específicamente los accesorios, pies, separadores, etc., a menos que el fabricante requiera un espacio a una distancia de menos de 40 pulgadas. Por un lado, si un fabricante requiere hardware de montaje específico que fue parte de la prueba de clasificación de incendio, entonces debe usar el hardware especificado. Por otro lado, si un fabricante no menciona la marca o modelo de hardware de montaje, entonces puede usar cualquier hardware y mantener la clasificación de resistencia al fuego del sistema de montaje.
Si bien los integradores de sistemas y los funcionarios de construcción encontrarán una curva de aprendizaje, los nuevos requisitos de clasificación de incendios del sistema fotovoltaico UL 1703 deberían proporcionar un mayor nivel de confianza para los departamentos de construcción, inspectores y propietarios de sistemas fotovoltaicos. Deberá tener en cuenta qué sistemas de montaje resistentes al fuego y qué tipos de módulos satisfacen mejor sus necesidades, especialmente al evaluar los problemas de precios e inventario. Algunos integradores pueden optar por estandarizar los sistemas con clasificación de Clase A que son aceptables en todas las jurisdicciones. Otros pueden optar por comprar sistemas con clasificación de Clase B o C donde no se requiere una clasificación de Clase A, especialmente si esos sistemas son menos costosos.
—Jeff Spies / PV de montaje rápido / Walnut Creek, CA / quickmountpv.com
—Mark Gies / PanelClaw / North Andover, MA / panelclaw.com
