Bezpieczeństwo pożarowe instalacji fotowoltaicznych (dachowe systemy PV)

Spis treści

Wprowadzenie
Ryzyko pożaru i najczęstsze przyczyny
2.1. Luźne lub wadliwe połączenia elektryczne
2.2. Niekompatybilne złącza DC (MC4)
2.3. Uszkodzenia izolacji i przewodów
2.4. Wadliwe lub przegrzewające się podzespoły
2.5. Błędy w rozmieszczeniu urządzeń
2.6. Czynniki zewnętrzne
Wymagania prawne i normy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego PV
3.1. Uzgodnienie projektu z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych
3.2. Zgłoszenie instalacji do Państwowej Straży Pożarnej
3.3. Oznakowanie budynku z instalacją PV
3.4. Wyłącznik przeciwpożarowy prądu
3.5. Trasy kablowe wewnątrz budynku
Systemy detekcji pożaru i zabezpieczenia w instalacjach PV
Liniowa detekcja ciepła – skuteczne rozwiązanie dla dachów PV
5.1. Zasada działania
5.2. Zalety zastosowania
Przykładowe rozwiązania techniczne – liniowe czujki temperatury
6.1. Signaline FT-EN
6.2. Signaline HD+
Dodatkowe zabezpieczenia wspierające detekcję pożaru
7.1. Wyłączniki DC i przeciwpożarowe
7.2. Systemy szybkiego wyłączania (rapid shutdown)
Bezpieczeństwo już na etapie projektu
Modernizacja istniejących instalacji
Podsumowanie
Bibliografia

Wprowadzenie

Instalacje fotowoltaiczne (PV) stały się powszechnym elementem budynków mieszkalnych i komercyjnych. Wraz z ich rosnącą popularnością pojawiają się pytania o zagrożenia pożarowe i wymagane środki bezpieczeństwa. Czy panele słoneczne zwiększają ryzyko pożaru obiektu?

Statystyki i doświadczenia wskazują, że prawidłowo zaprojektowana i zainstalowana instalacja PV jest bardzo bezpieczna – udział pożarów wywołanych przez fotowoltaikę to zaledwie ułamek procenta wszystkich pożarów. Według danych niemieckiego TÜV Rheinland i brytyjskiego BRE National Solar Centre częstość pożarów spowodowanych instalacją PV sięga promili. Fraunhofer ISE oszacował, że mniej niż 0,006% systemów PV powoduje pożar wymagający interwencji. Polskie statystyki PSP również potwierdzają, że fotowoltaika rzadko bywa źródłem pożaru – w latach 2018–2021 odnotowano 411 interwencji straży pożarnej w budynkach z instalacją PV, z czego około 75% dotyczyło pożarów, ale tylko w 26% przypadków doszło do zapalenia się samego systemu PV.

Mimo niewielkiego prawdopodobieństwa, zaniedbania przy projektowaniu lub montażu instalacji PV mogą prowadzić do groźnych incydentów. W niniejszym artykule omówiono zagrożenia pożarowe związane z dachowymi systemami fotowoltaicznymi oraz sposoby ich minimalizowania – zgodnie z aktualnymi przepisami, normami (PN-EN, PN-HD, IEC, VDE, UL) i najlepszymi praktykami inżynierskimi. Szczególną uwagę poświęcono systemom wczesnej detekcji pożaru (np. liniowym czujkom ciepła) oraz rozwiązaniom technicznym zwiększającym bezpieczeństwo zarówno na etapie projektowania nowej instalacji, jak i w istniejących już systemach.

Ryzyko pożaru i najczęstsze przyczyny

Ryzyko zapłonu instalacji fotowoltaicznej jest niewielkie, jeśli instalacja jest wykonana zgodnie ze sztuką. Same panele PV są trudno zapalne i nie rozprzestrzeniają ognia – większość modułów ma obudowy z tworzyw samogasnących, a ich zastosowanie nie pogarsza klasy ogniowej dachu (wymagane jest osiągnięcie klasy Broof(t1) dla układu dach + moduł). Główne zagrożenie wynika więc nie z obecności ogniw jako takich, lecz z potencjalnych usterek elektrycznych w instalacji DC generującej stałe napięcie do 1000–1500 V. Panele słoneczne produkują prąd nawet po wyłączeniu inwertera, co w razie awarii lub pożaru budynku stanowi dodatkowe wyzwanie – uszkodzone lub przegrzane przewody mogą tworzyć nieoczekiwane obwody i źródła zapłonu.

Do najczęstszych przyczyn pożarów instalacji PV należą błędy montażowe i awarie komponentów elektrycznych. Analizy wykazują, że w zdecydowanej większości przypadków bezpośrednim źródłem zapłonu są wady projektowo-wykonawcze – a nie same moduły czy warunki atmosferyczne. Poniżej zestawiono typowe czynniki ryzyka prowadzące do pożaru systemu fotowoltaicznego:

Luźne lub wadliwe połączenia elektryczne
Niedbałe zaciśnięcie kabli w złączach lub listwach zaciskowych skutkuje zwiększoną rezystancją styku i jego silnym nagrzewaniem. Przykładowo zbyt słabo dokręcony zacisk przewodu DC może z czasem ulec poluzowaniu – powstający luz powoduje iskrzenie i żarzenie się złącza pod obciążeniem. Z drugiej strony, zbyt mocne dokręcenie może uszkodzić osprzęt. Wszystkie połączenia należy wykonywać z zalecanym momentem dokręcania, a instalację poddawać okresowym przeglądom (np. termowizyjnym).
Niekompatybilne złącza DC (MC4)
Powszechnym błędem jest łączenie przewodów solarnych przy użyciu wtyków różnych producentów (tzw. cross-mating). Złącza typu MC4 od różnych firm mogą wyglądać podobnie, lecz często nie zapewniają pełnej kompatybilności mechanicznej i elektrycznej. Takie połączenia potrafią się rozszczelnić lub nie dociskać styków wystarczająco, powodując utlenianie, wzrost oporu i finalnie łuk elektryczny. Normy wymagają, by łącza w obwodach PV były jednorodne – ten sam typ i producent dla par wtyk/gniazdo. Stosowanie oryginalnych, certyfikowanych konektorów jednego systemu eliminuje to ryzyko.
Uszkodzenia izolacji i przewodów
Niewłaściwe prowadzenie okablowania po dachu może skutkować przetarciem izolacji (np. o ostre krawędzie konstrukcji) lub zgnieceniem przewodów. To z kolei prowadzi do zwarć lub iskrzenia. Należy dbać, by kable DC były zabezpieczone przed uszkodzeniami mechanicznymi (prowadzenie w peszlach, korytkach, z dala od krawędzi i wysokiej temperatury). Zbyt ciasne wiązanie przewodów także może uszkodzić ich powłokę.
Wadliwe lub przegrzewające się podzespoły
Elementy systemu DC, takie jak rozłączniki izolacyjne, bezpieczniki, czy skrzynki przyłączeniowe, mogą stać się źródłem zapłonu jeśli są złej jakości lub przeciążone. Przykładowo, wadliwy wyłącznik DC może w stanie rozłączenia wytwarzać łuk pod napięciem. Również wkładki bezpiecznikowe na stringach PV muszą być prawidłowo dobrane do napięcia i prądu – ich zbyt wolne zadziałanie lub niska jakość może doprowadzić do stopienia oprawki i pożaru.
Błędy w rozmieszczeniu urządzeń
Montaż inwertera lub innych komponentów na materiałach palnych jest poważnym błędem. Falownik podczas pracy nagrzewa się (radiator może osiągać ~80°C), więc powinien być zamontowany na podłożu niepalnym i we właściwej odległości od materiałów łatwopalnych.
Czynniki zewnętrzne
Choć rzadziej, do pożaru instalacji PV mogą przyczynić się czynniki niezależne od instalatora. Przykładem są uderzenia pioruna w konstrukcję – brak odpowiedniej ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej może skutkować uszkodzeniem paneli lub falownika, a w skrajnych przypadkach pożarem. Inne czynniki to zwierzęta uszkadzające przewody, silny wiatr, gradobicie czy nieumyślne uszkodzenia mechaniczne podczas prac na dachu.

Wymagania prawne i normy dotyczące bezpieczeństwa pożarowego PV

Bezpieczeństwo pożarowe systemów fotowoltaicznych na budynkach regulowane jest zarówno poprzez ogólne przepisy budowlane i przeciwpożarowe, jak i przez specyficzne normy techniczne dotyczące instalacji elektrycznych. Poniżej przedstawiono kluczowe wymagania obowiązujące w Polsce:

Uzgodnienie projektu z rzeczoznawcą ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych

Zgodnie z art. 6d ust. 1 ustawy o ochronie przeciwpożarowej oraz przepisami Prawa budowlanego, projekty instalacji PV o mocy powyżej 6,5 kWp muszą uzyskać uzgodnienie rzeczoznawcy do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych. Obowiązek ten obowiązuje od września 2020 r. i ma na celu zapewnienie, że większe systemy na budynkach będą uwzględniały wymagania ochrony ppoż. już na etapie projektowania.

Uzgodnienie musi być potwierdzone podpisem i pieczęcią rzeczoznawcy, który ocenia m.in. rozkład kabli, rozmieszczenie falowników, możliwość odcięcia zasilania, odporność ogniową elementów systemu i spełnienie norm budowlanych. Dotyczy to wszystkich obiektów z wyjątkiem budynków mieszkalnych jednorodzinnych.

Zgłoszenie instalacji do Państwowej Straży Pożarnej

Po wykonaniu instalacji PV inwestor ma obowiązek powiadomić właściwą Komendę Powiatową Państwowej Straży Pożarnej. Celem tego zgłoszenia jest informowanie PSP o istnieniu dodatkowego źródła zasilania, którego nie można odciąć tradycyjnym wyłącznikiem prądu.

Zgłoszenie pozwala strażakom przygotować się do ewentualnej interwencji (np. znajomość rozmieszczenia paneli, skrzynek, wyłączników, możliwość odłączenia prądu). Dobrą praktyką jest również przygotowanie instrukcji eksploatacji oraz dokumentacji instalacji (np. schemat połączeń DC/AC) i przechowywanie jej w dostępnym miejscu.

Oznakowanie budynku z instalacją PV

Zgodnie z wymaganiami norm PN-HD 60364-7-712 oraz zaleceniami CNBOP, każdy budynek wyposażony w instalację fotowoltaiczną powinien posiadać trwałe oznaczenie informujące o obecności systemu PV. Oznakowanie powinno znajdować się w pobliżu:

głównego wyłącznika prądu,
rozdzielnicy głównej budynku,
wejścia głównego do budynku (np. tablica informacyjna),
punktu przyłączenia falownika.

Informacja taka pozwala strażakom lub serwisowi technicznemu rozpoznać obecność źródła napięcia, które może nadal działać mimo odłączenia zasilania sieciowego.

Wyłącznik przeciwpożarowy prądu

Zgodnie z §183 Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki, obiekty o kubaturze powyżej 1000 m³ muszą być wyposażone w główny przeciwpożarowy wyłącznik prądu. W przypadku instalacji PV istotne jest zapewnienie, że odcięcie zasilania obejmuje również obwody DC.

Coraz częściej stosuje się tzw. wyłączniki strażaka, które umożliwiają odłączenie stringów DC lub rozłączenie falownika. Mogą to być rozłączniki izolacyjne, styczniki DC lub specjalne urządzenia z funkcją zdalnego sterowania. Montaż takich urządzeń znacznie ułatwia prowadzenie akcji ratowniczej i eliminuje ryzyko porażenia.

Trasy kablowe wewnątrz budynku

Jeśli przewody DC prowadzone są przez wnętrze budynku, powinny być zabezpieczone zgodnie z zaleceniami CNBOP oraz normą PN-HD 60364-5-52. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem jest prowadzenie kabli w pełnych, stalowych korytkach lub rurach o odpowiedniej odporności ogniowej.

Stalowe kanały ograniczają rozprzestrzenianie się ognia wzdłuż przewodów i chronią przewody przed oddziaływaniem wysokiej temperatury podczas pożaru. Dodatkowo, w przypadku przetopień kabli pod napięciem, korytko nie dopuszcza do ich upadku na podłogę i podtrzymywania ognia.

Systemy detekcji pożaru i zabezpieczenia w instalacjach PV

Mimo zastosowania wysokiej jakości komponentów i dobrego projektu, całkowite wyeliminowanie ryzyka zapłonu instalacji elektrycznej nie jest możliwe. Dlatego tak ważne jest wdrażanie rozwiązań umożliwiających wczesne wykrycie pożaru i szybkie zareagowanie. Dachowe instalacje fotowoltaiczne stanowią w tym zakresie wyzwanie – otwarta przestrzeń, zmienne warunki atmosferyczne oraz trudniejszy dostęp wymagają zastosowania dedykowanych technologii detekcji.

Trudności związane z tradycyjnymi czujkami

W typowych systemach sygnalizacji pożaru stosuje się punktowe czujki dymu lub temperatury. Jednak w kontekście instalacji PV montowanej na dachach, ich skuteczność bywa ograniczona:

czujki dymu umieszczone pod dachem mogą nie zareagować, gdy dym unosi się bezpośrednio do atmosfery,
czujki punktowe mają ograniczony zasięg – na rozległej połaci dachu konieczna byłaby ich bardzo gęsta siatka,
trudne warunki środowiskowe (deszcz, mróz, zabrudzenia) obniżają trwałość i niezawodność tradycyjnych czujników optycznych.

Dlatego w obiektach z dużą instalacją PV – zwłaszcza przemysłowych i logistycznych – coraz częściej wdraża się alternatywne metody detekcji, dostosowane do trudnych warunków i dużych powierzchni.

Liniowa detekcja ciepła – skuteczne rozwiązanie dla dachów PV

Zasada działania

Liniowe czujki temperatury (LHD – Linear Heat Detection) to przewody czujnikowe, które na całej długości reagują na przekroczenie ustalonej temperatury. Działają one w oparciu o przewody termoplastyczne, które topnieją przy określonej temperaturze (np. 68°C, 78°C, 88°C). Po stopieniu się izolacji następuje zwarcie żył przewodzących – generując alarm.

Istnieją również systemy adresowalne (np. Signaline HD+), które umożliwiają dokładne określenie miejsca przegrzania – poprzez pomiar zmiany rezystancji lub wykorzystanie dodatkowych modułów lokalizujących.

Zalety zastosowania

Ochrona dużych powierzchni
Jeden przewód detekcyjny może nadzorować setki metrów kwadratowych. Kabel można prowadzić wzdłuż rzędów paneli PV, wokół skrzynek DC, przy ciągach kablowych lub pod konstrukcją wsporczą. Dzięki temu nie ma potrzeby rozmieszczania wielu punktowych czujek.
Odporność środowiskowa
Liniowe czujki temperatury są odporne na wilgoć, promieniowanie UV, wahania temperatury, pył i wibracje. Sprawdzają się na zewnątrz, w warunkach typowych dla dachów płaskich i skośnych.
Wczesna detekcja
Kabel czujkowy jest montowany bezpośrednio przy potencjalnych źródłach zapłonu. Dzięki temu reaguje na lokalne przegrzania szybciej niż czujka dymu w strefie poddasza. Alarm wyzwalany jest jeszcze przed rozwojem otwartego ognia.
Łatwy montaż i niskie koszty utrzymania
Czujkę liniową instaluje się podobnie jak standardowy przewód. Nie wymaga ona zasilania, wentylacji, ani regularnej kalibracji. Jej konserwacja ogranicza się do okresowych testów. Systemy mogą być integrowane z centralą sygnalizacji pożaru lub działać autonomicznie (np. z modułem przekaźnikowym i wyświetlaczem lokalizacji zdarzenia).
Możliwość zastosowania w nowych i istniejących instalacjach
Kabel detekcyjny można zainstalować zarówno na etapie budowy, jak i na gotowej farmie PV – bez konieczności demontażu modułów. Dzięki temu stanowi praktyczne rozwiązanie także dla modernizacji i podnoszenia bezpieczeństwa istniejących obiektów.

Przykładowe rozwiązania techniczne – liniowe czujki temperatury

Signaline FT-EN

System Signaline FT-EN to stałotemperaturowa czujka liniowa bazująca na kablu termoplastycznym. Wykrywa ona przekroczenie progowej temperatury (np. 78°C) w dowolnym miejscu swojej długości. Kabel dostępny jest w wersjach alarmowych na 68°C, 78°C, 88°C i 105°C. Posiada certyfikat zgodności z normą PN-EN 54-28:2016 oraz atest UL dla użytku w Europie.

Montaż możliwy zarówno w nowych, jak i istniejących instalacjach
Odporność na warunki atmosferyczne (UV, deszcz, mróz)
Długość jednej strefy detekcji – nawet do 1000 m
Możliwość współpracy z modułem lokalizującym (LocatorPlus-EN)
Łatwa integracja z dowolną centralą pożarową (poprzez przekaźnik)

Signaline HD+

Nowocześniejszym rozwiązaniem jest system Signaline HD+ – czujka adresowalna, posiadająca funkcję samodiagnozy i resetu. W odróżnieniu od wersji FT, kabel HD+ nie ulega zniszczeniu po zadziałaniu. System potrafi określić lokalizację przegrzania z dokładnością do kilku metrów. Posiada certyfikaty zgodności z normą EN54-22 oraz uznane dopuszczenia VdS i UL.

Zalety Signaline HD+:

Czujka resetowalna – nie wymaga wymiany kabla po alarmie
Monitorowanie warunków otoczenia w czasie rzeczywistym
Adresowalność i diagnostyka przez panel sterujący (HD+ Controller)
Odporność na uszkodzenia mechaniczne – opcjonalna osłona stalowa
Zastosowanie m.in. na dachach z PV, w kanałach kablowych, w farmach przemysłowych

Dodatkowe zabezpieczenia wspierające detekcję pożaru

Wyłączniki DC i przeciwpożarowe

Każda instalacja PV powinna być wyposażona w urządzenie pozwalające na szybkie odłączenie stringów DC od falownika. Może to być:

rozłącznik izolacyjny DC – manualny, zewnętrzny, łatwo dostępny,
wyłącznik ppoż. typu „strażak” – wyzwalany ręcznie lub automatycznie (np. sygnałem z czujki).

Nowoczesne wyłączniki umożliwiają również zdalne sterowanie – np. przez system BMS lub przez centralę pożarową. Dzięki temu w razie alarmu następuje automatyczne odłączenie zasilania z paneli.

Systemy szybkiego wyłączania (rapid shutdown)

Popularne szczególnie w USA, te systemy pozwalają na ograniczenie napięcia na dachu do bezpiecznego poziomu (np. 1 V na moduł). Działa to na zasadzie:

optymalizatorów mocy (np. SolarEdge, Tigo) przy każdym panelu,
mikroinwerterów (np. Enphase), które przekształcają napięcie DC w AC bezpośrednio przy module.

Choć nie są one obowiązkowe w Europie, wielu inwestorów decyduje się na ich montaż ze względu na większe bezpieczeństwo ratowników i możliwość pełnego odcięcia zasilania na poziomie dachu.

Bezpieczeństwo już na etapie projektu

Najlepszym momentem na zaplanowanie zabezpieczeń przeciwpożarowych jest etap projektowania instalacji PV. Daje to możliwość:

uwzględnienia lokalizacji wyłączników, trasy kabli, detektorów i dostępów serwisowych,
zaoszczędzenia kosztów instalacyjnych (detektory można montować równolegle z panelami),
przygotowania dokumentacji dla rzeczoznawcy ppoż. i PSP.

W nowym projekcie znacznie łatwiej jest też wdrożyć rozwiązania takie jak czujka liniowa, strefy oddzielenia ogniowego czy sygnalizacja alarmowa na dachu.

Modernizacja istniejących instalacji

W przypadku gotowych, działających już systemów PV, również można skutecznie poprawić poziom bezpieczeństwa. Zalecane działania:

przegląd termowizyjny złączy i przewodów,
wymiana wadliwych złącz MC4 (jeśli są nieoryginalne lub przegrzewające się),
doposażenie w czujkę liniową ciepła (np. Signaline FT lub HD+),
montaż zewnętrznego wyłącznika DC, jeśli dotąd był dostępny tylko w falowniku,
oznakowanie instalacji zgodnie z normami,
aktualizacja dokumentacji dla PSP i szkolenie personelu.

Modernizacja może odbyć się bez konieczności demontażu paneli, a wiele elementów (jak detektor liniowy) można dołożyć na gotowej instalacji.

Podsumowanie

Bezpieczeństwo pożarowe fotowoltaiki to zagadnienie wieloaspektowe, obejmujące poprawną instalację elektryczną, zgodność z przepisami budowlanymi oraz zastosowanie dodatkowych zabezpieczeń aktywnych i pasywnych. Choć ryzyko pożaru spowodowanego przez prawidłowo wykonaną instalację PV jest bardzo niskie, konsekwencje potencjalnego zdarzenia mogą być poważne – od zniszczenia mienia po zagrożenie dla ludzi i ratowników.

Dlatego tak ważne jest:

stosowanie sprawdzonych komponentów (złączy, kabli, falowników),
zachowanie zgodności z przepisami (uzgodnienie z rzeczoznawcą, oznakowanie, zgłoszenie do PSP),
wdrażanie dodatkowych rozwiązań – takich jak czujki liniowe ciepła, wyłączniki DC i optymalizatory napięcia,
zaplanowanie zabezpieczeń już na etapie projektu (co obniża koszty i zwiększa skuteczność),
systematyczne przeglądy i możliwość modernizacji istniejących instalacji.

Technologie takie jak Signaline FT-EN i Signaline HD+ umożliwiają efektywną, odporną środowiskowo i w pełni zgodną z normami detekcję pożaru – zarówno w nowych, jak i już działających instalacjach PV. Połączenie detekcji, odłączenia zasilania i dobrego projektu pozwala skutecznie ograniczyć skutki ewentualnych zdarzeń.

Fotowoltaika może być nie tylko efektywna energetycznie, ale i bezpieczna – pod warunkiem, że traktujemy bezpieczeństwo z taką samą powagą, jak uzyski energii.

Bibliografia

Komenda Powiatowa PSP w Oławie, „Panele fotowoltaiczne – czy bać się pożaru?”, 2020
Gramwzielone.pl, „Pożary instalacji PV i magazynów energii. Jak sobie z tym radzić?”, 2022
Firetech, „Instalacja fotowoltaiczna (PV) i bezpieczeństwo pożarowe”, 2021
FireMar, „Q&A: Uzgodnienie ppoż. instalacji PV”, 2021
Clean Energy Associates, „Top 10 PV Rooftop Safety Risks”, 2023
Vimpex Ltd., „Signaline Linear Heat Detection – Brochure 2024”
LGM Products Ltd., „Signaline HD+ – EN54-22 Approved Announcement”, 2025
TÜV Rheinland, „Photovoltaic systems: Fire risks and protective measures”
Fraunhofer ISE, „Feuergefährdung von Photovoltaik-Anlagen”, 2015
CNBOP-PIB, „Zalecenia dla instalacji fotowoltaicznych w zakresie ochrony przeciwpożarowej”
Signaline – dokumentacja techniczna i katalogi (FT-EN, HD+, LocatorPlus)