Até recentemente, o Código Elétrico Nacional era o único código amplamente aplicado na América do Norte com requisitos específicos para sistemas fotovoltaicos. Isso mudou quando as edições de 2012 de vários códigos internacionais incorporaram conteúdo específico de PV. Além dos novos requisitos do Código Internacional de Incêndio para sistemas fotovoltaicos – alguns dos quais Fortunat Mueller discute em detalhes em “Layout da matriz de telhado inclinado para conformidade com o código de incêndio” – o Código Internacional de Construção (IBC) introduziu requisitos de classificação de incêndio para montagem em telhado Sistemas fotovoltaicos.
O Código de Construção da Califórnia de 2013 (CBC) e o Código Residencial da Califórnia (CRC) incorporaram posteriormente os novos requisitos de classificação de incêndio. Como nenhum produto disponível atendeu aos requisitos, o Corpo de Bombeiros do Estado da Califórnia emitiu um adendo ao Boletim de Informações 14-002 em 29 de abril de 2014, aconselhando as agências locais de aplicação de códigos a adiar temporariamente a aplicação dos requisitos de classificação de incêndio para sistemas fotovoltaicos montados no telhado até 1º de janeiro , 2015. Esse atraso permitiu que a UL e as partes interessadas do setor desenvolvessem novos padrões e permitiu que os fabricantes de módulos e sistemas de montagem testassem produtos com esses novos padrões.
Requisitos para novos códigos de construção
Os novos requisitos de classificação de incêndio para sistemas fotovoltaicos montados no telhado originam-se na Seção 1509 do IBC 2012, “Estruturas de cobertura”. A subseção 1509.7.2 trata da classificação de incêndio: “Os sistemas fotovoltaicos montados no telhado devem ter a mesma classificação de incêndio que o conjunto de teto exigido pela Seção 1505” [grifo nosso].
A classificação de incêndio é um sistema de classificação de resistência ao fogo para materiais de construção. Em alguns locais, como nas áreas da interface urbano-rural (WUI) da Califórnia, os códigos de construção exigem o uso de conjuntos de teto com classificações aprimoradas de resistência ao fogo. Nesse caso, a subseção 1509.7.2 garante que a instalação de um sistema fotovoltaico montado no telhado não afete adversamente a resistência ao fogo do telhado.
Classificações de resistência ao fogo para telhados. De acordo com a Seção 1505 da IBC, as montagens de telhado não são classificadas ou classificadas para incêndio. Os conjuntos de teto não classificados permanecem não testados quanto à resistência ao fogo. O desempenho do fogo no telhado é classificado por meio de testes de queima de marca e propagação de chama. Os testes de queima da marca simulam o que acontece quando as brasas caem na superfície do telhado. Os testes de propagação de chamas simulam como o fogo se propaga através do telhado. Os telhados classificados para incêndio são classificados – em ordem decrescente de resistência ao fogo – como Classe A, B ou C, com base em sua capacidade de suportar exposição a fogo grave, moderada ou leve.
Como os telhados de classe A e classe B oferecem maior resistência ao fogo do que os telhados não classificados ou de classe C, os AHJs podem exigir telhados de classe A ou classe B em áreas com alta vulnerabilidade a incêndios. Por exemplo, a cidade de Oakland implementou uma classificação obrigatória de incêndio Classe A para todos os novos telhados residenciais após a devastadora tempestade de 1991. Quando a Califórnia adotou o CBC e o CRC de 2013 em 1º de janeiro de 2014, o número de jurisdições com requisitos de telhado de Classe A e Classe B aumentou significativamente.
O renomado especialista em códigos Bill Brooks espera que essa tendência continue: “Embora os requisitos atuais de classificação de incêndio das classes A e B afetem apenas cerca de 20% da Califórnia e apenas alguns por cento do restante dos Estados Unidos, é provável que essas porcentagens aumentem dramaticamente nos próximos anos. A indústria solar deve estar preparada para atualizar seus produtos para atender à demanda por sistemas de telhado com classificação de incêndio mais alta. ”
Classificação de Incêndio do Sistema PV
Uma palavra-chave na subseção 1509.7.2 do IBC é sistemas: sistemas fotovoltaicos – não módulos – devem ter uma classificação de classificação de incêndio. Enquanto os testes de desempenho de incêndio herdados avaliaram os módulos fotovoltaicos por conta própria, os novos testes avaliam os módulos em conjunto com os componentes do sistema de montagem. Isso representa uma mudança significativa na maneira como a indústria avalia o desempenho de incêndio dos componentes do sistema fotovoltaico.
Abordagem herdada. Por quase duas décadas, a indústria avaliou e classificou os módulos fotovoltaicos de acordo com os testes de exposição ao fogo descritos na UL 1703, “Módulos e painéis fotovoltaicos de placa chata”. Enquanto os testes de desempenho de incêndio herdados para módulos fotovoltaicos emprestavam elementos de testes de exposição a incêndios para montagens de telhado, os avaliadores aplicaram testes de marcas de queima e propagação de chama aos módulos fotovoltaicos isoladamente, e não dentro do ambiente construído. Essa abordagem ignora o impacto do conjunto de estantes na propagação da chama. Por exemplo, os testes de exposição ao fogo herdados não consideram o efeito potencial da chaminé em que os módulos fotovoltaicos são montados embutidos acima de um telhado de declive íngreme.
Abordagem no nível do sistema. Os códigos de construção atuais exigem a classificação de sistemas fotovoltaicos usando métodos de teste de resistência ao fogo que incluem o módulo e o conjunto do sistema de montagem. De acordo com a Seção 1505.9 da CBC, “A partir de 1º de janeiro de 2015, os sistemas fotovoltaicos montados no telhado devem ser testados, listados e identificados com uma classificação de incêndio de acordo com a UL 1703.” Linguagem semelhante aparece na seção CR90 R902.4, exceto que substitui “sistemas” por “painéis e módulos”. Embora a Califórnia seja o primeiro estado a fazer cumprir esses requisitos, outras jurisdições seguirão o exemplo.
Padrões de segurança revisados do produto
Como os testes de exposição ao fogo agora devem levar em consideração os impactos no desempenho dos sistemas de montagem e rack fotovoltaicos, as partes interessadas do setor precisavam revisar os requisitos de classificação de incêndio nos padrões de segurança do produto para módulos fotovoltaicos e sistemas de montagem. Isso exigiu novos protocolos de teste de resistência ao fogo para sistemas fotovoltaicos. Também deu origem a um sistema para categorizar diferentes tipos de módulos.
Revisões da UL 1703 e UL 2703. Em dezembro de 2010, o STP (UL Technical Standards Technical Panel) iniciou o processo de revisão, estabelecendo um subcomitê de desempenho em incêndios. A UL publicou sua norma 1703 revisada em outubro de 2013 e a ANSI a adotou formalmente como norma ANSI em maio de 2014. Embora a UL 1703 atualizada tenha uma data efetiva em 25 de outubro de 2016, a Califórnia já adotou a nova abordagem de teste e classificação.
A UL 2703, “Sistemas de montagem em rack e dispositivos de fixação para painéis e painéis fotovoltaicos de placa chata”, está se aproximando da certificação ANSI. Esta norma faz referência ao protocolo de teste de incêndio na UL 1703 e aborda ainda a resistência mecânica e a adequação dos materiais do sistema de rack e montagem, bem como os conjuntos de ligação / aterramento.
Testes de fogo revisados. O UL 1703 STP desenvolveu novos protocolos de teste de classificação de incêndio em colaboração com o Solar America Board para códigos e normas (Solar ABCs) e a equipe da UL. Essas partes interessadas desenvolveram métodos de teste de interface para avaliar como o fogo se espalha em telhados com declives íngremes e baixos, com sistemas fotovoltaicos instalados. A Figura 1 ilustra o desempenho do teste de propagação da chama para sistemas de montagem em terrenos íngremes. A Figura 2 mostra um teste similar de propagação da chama realizado para sistemas de montagem em declive baixo. Esses novos testes avaliam o que acontece no limite compartilhado ou na interface entre o sistema fotovoltaico e o conjunto de cobertura.
Laboratórios de Teste Reconhecidos Nacionalmente (NRTLs), como CSA, ETL, UL ou TÜV, realizam esses novos testes de classificação de incêndio. De acordo com as normas revisadas UL 1703 e UL 2703, a classificação de incêndio se aplica aos sistemas fotovoltaicos, não aos módulos por si mesmos.
Teste de tipo de módulo. Há alguma continuidade entre os testes de classificação de incêndio herdados na UL 1703 e os requisitos revisados. Por exemplo, os NRTLs ainda realizam testes de propagação da chama e queima da marca na superfície superior dos módulos. No entanto, esses resultados dos testes de desempenho de incêndio agora fazem parte de um processo usado para categorizar os módulos de acordo com diferentes tipos. As NRTLs categorizam adicionalmente os módulos de acordo com a construção, que inclui material de superestrato, material encapsulante, material de substrato e tipo e geometria da estrutura. Atualmente, o UL 1703 reconhece 15 tipos de módulos com base em diferentes combinações de desempenho de incêndio e características de construção.
O teste do tipo de módulo é uma parte muito importante da metodologia revisada de classificação de incêndio. Um sistema fotovoltaico pode passar por seis testes para receber uma classificação de incêndio. A classificação dos módulos de acordo com o tipo torna desnecessário testar cada sistema de montagem com cada módulo. Depois que um incêndio NRTL classifica um sistema de montagem com um tipo de módulo específico, você pode substituir qualquer outro módulo do mesmo tipo – desde que ele se encaixe no conjunto de montagem – e manter a classificação de resistência ao fogo do sistema.
Instalando sistemas classificados por incêndio
Como qualquer outra mudança importante nos códigos e normas, a nova abordagem de classificação de incêndio requer alguma atenção aos detalhes. Para atender aos requisitos para classificações aprimoradas de resistência ao fogo, é necessário especificar um sistema de montagem classificado, classificado e identificado, testado. Se a classificação de incêndio do sistema de montagem atender ou exceder a do telhado, o sistema fotovoltaico instalado manterá a classificação de resistência ao fogo do telhado – desde que você instale o sistema de montagem de acordo com as instruções do fabricante.
Alguns detalhes da instalação – como o uso de defletores ou módulos testados – podem ser essenciais para manter a classificação de incêndio de um sistema fotovoltaico. Outros detalhes – como a seleção de hardware de montagem ou a altura do espaço de ar – podem não ser importantes. Em caso de dúvida, consulte o manual de instalação do produto ou um engenheiro de aplicações.
Defletores. Alguns sistemas de montagem usam um defletor de ponta, também conhecido como escudo ou saia, para ajudar a retardar a propagação da chama. Os defletores podem reduzir a folga de ar no perímetro e, assim, mitigar o efeito da chaminé que um sistema fotovoltaico montado no teto produz. Para manter uma classificação de incêndio aprimorada, você deve instalar os defletores se eles fizerem parte de um conjunto listado de Classe A ou Classe B.
Módulos testados. Enquanto a maioria dos fabricantes de sistemas de montagem realiza testes de classificação de incêndio com módulos fotovoltaicos testados, alguns podem optar por testar seus produtos com módulos específicos. Onde a listagem de produtos se refere a uma marca ou modelo de módulo específico, você não pode substituir módulos diferentes e manter a classificação de resistência ao fogo.
Abertura de ar em declive acentuado. Estudos da indústria descobriram que uma folga de ar de 10 cm é o pior cenário para uma propagação de chamas em um telhado com declives acentuados devido ao efeito da chaminé. O espaço de ar padrão para o teste de propagação da chama no telhado em declive íngreme é, portanto, de 5 polegadas. Se você estiver usando um sistema de montagem avaliado com essa folga de ar padrão de 5 polegadas, poderá instalar o sistema a qualquer distância da plataforma do telhado e manter sua classificação de resistência ao fogo. No entanto, se esse não for o caso, você precisará instalar o sistema fotovoltaico com a distância do intervalo de ar usada para os testes de classificação de incêndio, que as instruções do fabricante devem especificar.
Hardware de montagem no teto. Os protocolos de teste de incêndio da UL não abordam especificamente anexos, pés, afastamentos e assim por diante, a menos que o fabricante exija espaçamento a uma distância inferior a 40 polegadas. Por um lado, se um fabricante exigir hardware de montagem específico que fazia parte do teste de classificação de incêndio, será necessário usar o hardware especificado. Por outro lado, se um fabricante não chamar a marca ou modelo do hardware de montagem, você poderá usar qualquer hardware e manter a classificação de resistência ao fogo do sistema de montagem.
Embora os integradores de sistemas e os funcionários do prédio encontrem uma curva de aprendizado, os novos requisitos de classificação de incêndio do sistema fotovoltaico UL 1703 devem fornecer um nível mais alto de confiança para os departamentos de construção, inspetores e proprietários de sistemas fotovoltaicos. Você precisará considerar quais sistemas de montagem e tipos de módulos com classificação de incêndio melhor atendem às suas necessidades, principalmente ao avaliar problemas de preços e inventário. Alguns integradores podem optar por padronizar em sistemas classificados como Classe A que são aceitáveis em todas as jurisdições. Outros podem optar por comprar sistemas com classificação de Classe B ou C, onde uma classificação de Classe A não é necessária, especialmente se esses sistemas forem mais baratos.
—Jeff Spies / Montagem rápida PV / Walnut Creek, CA / quickmountpv.com
– Mark Gies / PanelClaw / North Andover, MA / panelclaw.com
