Branddynamik: Sådan ændrer solceller brandforløbet på et fladt tag

Et fladt tag, der opfylder kravene uden solceller, opfører sig ikke nødvendigvis på samme måde, når der monteres solceller ovenpå. Modulerne skaber et delvist lukket hulrum over tagfladen, og det ændrer, hvordan varme, flammer og røg bevæger sig. Her forklarer vi mekanismerne, og hvorfor tagets brandsikkerhed derfor skal vurderes som et samlet system.

Del:

Brand på et fladt tag uden solceller

Når en mindre brand opstår på et fladt tag uden solceller, opvarmer den tagmembranen tæt på brandstedet gennem varmestråling. Membranen afgiver brændbare pyrolysegasser, men varmen stiger frit op i luften. Flammespredningen ud over selve brandstedet er derfor typisk begrænset.[1]

I Europa klassificeres tagdækninger efter EN 13501-5 som BROOF(t1) til BROOF(t4) på grundlag af prøvningsmetoderne i CEN/TS 1187.[2] Metoderne prøver tagdækningen uden solceller ovenover.

Figur 1:
Brandforløb på et fladt tag uden solceller: (a) varmestråling fra brandkilden, (b) opvarmning af membranen tæt på, (c) frigivelse af brændbare pyrolysegasser, (d) begrænset antændelse af membranen tæt på brandkilden. Tilpasset efter Kristensen, Jacobs og Jomaas (2022).

 

Hvad solcellerne ændrer

Figur 2:
Brandforløb med et solcellemodul over tagfladen: (a) flammen bøjes af modulet, og varmen stråles ned mod taget, (b) membranen opvarmes over et større område, (c) pyrolysegasser frigives og antændes, (d) høj varmeafgivelse og selvbærende flammespredning under modulet. Tagopbygningen er den samme som i figur 1. Tilpasset efter Kristensen, Jacobs og Jomaas (2022).

1. Flammen bøjes tilbage mod taget

Uden modul rejser flammen sig lodret. Med et modul ovenover bøjes flammen og de varme brandgasser ind under modulet. Modulet opvarmes og stråler varme tilbage mod tagfladen (genudstråling). Varmepåvirkningen af tagfladen stiger derfor markant.[3] En gennemgang udført for den britiske Building Safety Regulator refererer målte varmefluxe på op til 50 kW/m² under solcellemoduler, mod 12,5 kW/m² i standardiserede prøvningsmetoder for tage.[4]

2. Varm røg fanges under modulet

I forsøg ved University of Edinburgh blokerede modulets aluminiumsramme de opadstigende brandgasser, så der dannedes et lag varm røg under modulet. Røglaget forvarmede membranen foran flammefronten, og flammerne spredte sig længere.[5]

3. Fra lokal brand til selvbærende spredning

Flammespredning er i praksis en række antændelser: Når membranen foran flammefronten når sin antændelsestemperatur, afgiver den nok brændbare gasser til at antænde. Under et modul kan den ekstra varme holde den proces i gang, også efter at den oprindelige brandkilde er væk.

De samme forsøg viste, at en tagdækning, der opfyldte kravene til BROOF(t4), ikke forhindrede flammespredning under modulerne. Forskerne anbefalede på den baggrund en ny prøvningsmetode, der tager højde for genudstrålingen.[6]

4. Afstanden til taget er afgørende

I forsøgene var resultatet binært. Ved 12 cm mellem vandret modul og tagflade spredte branden sig ikke. Under ca. 11 cm (10 cm med en stålplade i stedet for modul) opstod selvbærende flammespredning. Når modulerne hældte 10 til 15 grader, steg den kritiske afstand til over 12 cm, og flammerne spredte sig ca. 25 procent hurtigere.[7]

Forskerne understreger, at de målte afstande ikke er universelle og ikke kan overføres direkte til praksis. Mekanismen er den vigtige pointe: geometrien under modulet styrer, hvor meget varme der føres tilbage til taget.

5. Laget under membranen bestemmer udfaldet

Ved en tynd tagmembran, fx PVC, afgør egenskaberne i laget umiddelbart under membranen, om membranen foran flammefronten når sin antændelsestemperatur. Et tæt, cementbaseret lag virker som en varmesluger: Det optager energi fra forvarmningszonen, membranen antændes ikke, og flammerne går ud, fordi der dannes for få brændbare gasser. Ved en tykkere bitumentagdækning har det underliggende lag mindre betydning, fordi temperaturfaldet sker gennem selve tagdækningen.[8]

I forsøg med en 8 mm cementbunden plade gav pladen samme resultat, uanset om der lå EPS eller mineraluld under den. DBI vurderede, at isoleringsmaterialet under pladen ikke havde indflydelse på flammespredningen i de forsøg.[9] Det er en central pointe: Det er opbygningen som helhed og især det øverste lag under membranen, der afgør brandforløbet, ikke isoleringsmaterialets klasse alene.

6. Branden følger modulrækken

I storskalaforsøg har branden typisk spredt sig under modulrækken, men ikke i væsentligt omfang ud over den åbne tagflade. Kortvarig antændelse uden for modulerne er set, når vinden bøjede flammerne ud.[10] Modulernes placering, opdeling i sektioner og afstande på taget har derfor betydning for, hvor stort et areal en brand kan omfatte.

Nye antændelseskilder

Et solcelleanlæg tilfører taget nye mulige antændelseskilder: lysbuer i jævnstrømskredsen, fejl i stik og samledåser, fejl i invertere og afbrydere samt andre elektriske fejl.[11][12] En analyse af brande på tage med solceller anslår ca. 28,9 brande pr. GW installeret effekt pr. år. I næsten halvdelen af de analyserede brande var den oprindelige antændelseskilde ukendt eller uden forbindelse til solcelleanlægget.[13]

Det understreger, at taget skal kunne håndtere en brand uanset, hvad der startede den. Elsikkerhed mindsker sandsynligheden for antændelse. Tagopbygningens brandegenskaber begrænser konsekvenserne, hvis brand alligevel opstår. Begge dele er nødvendige.

Konsekvenser ud over det brændte areal

Fravær af gennembrænding er ikke i sig selv et fuldt mål for en brands konsekvenser.[14]

  • Røg kan nå og forurene nabobygninger uden direkte flammekontakt.
  • Moduler, monteringssystemer og adgangsforhold kan gøre slukningsindsatsen på taget vanskeligere. [KILDE MANGLER: dansk beredskabsfaglig kilde om indsats ved solcelleanlæg, herunder at moduler leverer spænding, så længe de belyses]
  • Slukningsvand og efterfølgende regn gennem en beskadiget tagmembran kan udgøre en stor del af den samlede skade. [KILDE MANGLER: skadesdata eller forsikringskilde; samme påstand står på de eksisterende sider uden kilde]
  • Driftsstop i bygningen kan blive en væsentlig del af tabet.

Hvad betyder det for vurderingen af taget?

De eksisterende tagklassifikationer er fortsat relevante inden for deres anvendelsesområde. Men de er ikke udviklet til at beskrive, hvordan en færdig tagopbygning med solceller skal opføre sig ved en solcellerelateret brand.[15][16]

Derfor skal den ønskede brandadfærd defineres, før de tekniske løsninger vælges. Tre spørgsmål er centrale:

Figur 3.
De tre dimensioner, der skal vurderes: vandret brandspredning og tagskade, lodret brandudbredelse i tagopbygningen og temperaturen mellem lagene. (Fra Emanuela Gallo, EUMEPS)
  1. Hvor langt må brand og varme trænge ned i tagopbygningen?
  2. Hvor langt må branden sprede sig vandret under modulerne?
  3. Hvor længe og hvor kraftigt må branden udvikle sig, herunder røgudvikling, før den skaber uacceptabel risiko for mennesker, bygning, omgivelser og slukningsindsats?

Når kriterierne er defineret, kan alle tagopbygninger vurderes op mod de samme krav, uanset materialevalg. Læs mere i NEPSA’s og EPS-branchens position paper.

Hvad viser forsøgene?

I en europæisk forsøgsserie bestilt af EUMEPS og IVH, udført af Kiwa BDA og analyseret af DBI, blev der prøvet tagopbygninger på 7 × 7 m med solceller og en gasbrænder under kanten af modulrækken.[17][18]

  • Med en 12 mm cementbunden plade mellem PVC-membran og EPS-isolering udviklede branden sig ikke selvbærende i tre af fire forsøg. I det fjerde forsøg spredte branden sig under alle moduler, hvilket DBI forbandt med kraftigere vind. I alle fire forsøg blev EPS-isoleringen kun påvirket lokalt under brænderen.
  • Med PVC-membran lagt direkte på mineraluld spredte branden sig selvbærende under modulrækken. Forsøget blev afbrudt efter 11 minutter af miljø- og sikkerhedshensyn.
  • Med tyndere cementbaserede plader (8 mm og 6 mm) spredte branden sig ikke i to storskalaforsøg, men EPS’en smeltede dybere under brænderen, i flere forsøg op til 10 cm.
Figur 4.
Tre forsøg med 12 mm cementbunden plade på EPS. Øverst: membranskaden efter forsøget. I midten: temperaturen på pladens overside, som nåede over 800, 700 og 300 °C. Nederst: temperaturen under pladen, på EPS’en, ca. 100 °C i alle tre forsøg. I forsøg 2 og 3 spredte branden sig under modulerne. Data: Kiwa BDA-forsøgsrapporter for EUMEPS og IVH.
Figur 5.
EPS’en under pladen efter forsøg 1 til 3. Pilene viser, hvor EPS’en har trukket sig lokalt tilbage under brænderen. Resten af isoleringen er upåvirket.

 

Figur 6.

 

PVC-membran lagt direkte på mineraluld uden beskyttelsesplade: skade på tagdækningen efter forsøget.

 

Figur 7.

Samme forsøg: varmepåvirkning ned i mineralulden efter at membranen er fjernet.

Mineraluldsforsøget havde ingen beskyttelsesplade og er derfor ikke en sammenligning af isoleringsmaterialer på lige vilkår. I mellemskalaforsøg med en 8 mm cementbunden plade gik branden ud, både når pladen lå på EPS og når den lå på mineraluld.[19] Det understøtter, at det er laget lige under membranen, der er afgørende.

Forsøgene er forsknings- og udviklingsforsøg. De er ikke udført efter en standardiseret metode, repræsenterer ikke et godkendt system og er ikke brandklassificeret. De viser, at et beskyttelseslag med dokumenteret effekt kan ændre brandforløbet i de prøvede opbygninger. Om det er godt nok, afhænger af de acceptkriterier, der endnu ikke er fastlagt. Se mere under Storskalaforsøg.

[1] Kristensen, J. S. (2022). Fire risk associated with photovoltaic installations on flat roof constructions: Experimental analysis of fire spread in semi-enclosures. PhD-afhandling, The University of Edinburgh. https://doi.org/10.7488/era/3170

[2] CEN (2016). EN 13501-5:2016, Fire classification of construction products and building elements, Part 5. Prøvningsmetoder: CEN/TS 1187:2012.

[3] Kristensen, J. S., Merci, B. & Jomaas, G. (2018). Fire-induced reradiation underneath photovoltaic arrays on flat roofs. Fire and Materials 42: 316–323. https://doi.org/10.1002/fam.2494

[4] OFR Consultants (2026). Thermal Exposure to Roofs from Fires Involving Photovoltaic Panels, rev. R02, udarbejdet for Building Safety Regulator. GOV.UK, opdateret 13. februar 2026.

[5] Kristensen, J. S., Jacobs, B. & Jomaas, G. (2022). Experimental study of the fire dynamics in a semi-enclosure formed by photovoltaic (PV) installations on flat roof constructions. Fire Technology 58: 2017–2054. https://doi.org/10.1007/s10694-022-01228-z

[6] Kristensen, J. S., Jacobs, B. & Jomaas, G. (2022). Experimental study of the fire dynamics in a semi-enclosure formed by photovoltaic (PV) installations on flat roof constructions. Fire Technology 58: 2017–2054. https://doi.org/10.1007/s10694-022-01228-z

[7] Kristensen, J. S., Jacobs, B. & Jomaas, G. (2022). Experimental study of the fire dynamics in a semi-enclosure formed by photovoltaic (PV) installations on flat roof constructions. Fire Technology 58: 2017–2054. https://doi.org/10.1007/s10694-022-01228-z

[8] DBI (2026). Large-scale tests of flame spread on roof build-ups with PV systems: A white paper. Rapport SIEC21006-003, marts 2026.

[9] DBI (2026). Large-scale tests of flame-spread on roof build-ups with PV systems: Phase III. SIEC21006, marts 2026.

[10] Kristensen, J. S. & Jomaas, G. (2018). Experimental study of the fire behaviour on flat roof constructions with multiple photovoltaic (PV) panels. Fire Technology 54: 1807–1828. https://doi.org/10.1007/s10694-018-0772-5 ; samt DBI (2026), note 6.

[11] OFR Consultants (2026). Thermal Exposure to Roofs from Fires Involving Photovoltaic Panels, rev. R02, udarbejdet for Building Safety Regulator. GOV.UK, opdateret 13. februar 2026.

[12] Ong, N. A. F. M. N. m.fl. (2022). Fault tree analysis of fires on rooftops with photovoltaic systems. Journal of Building Engineering 46: 103752. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103752

[13] Ong, N. A. F. M. N. m.fl. (2022). Fault tree analysis of fires on rooftops with photovoltaic systems. Journal of Building Engineering 46: 103752. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103752

[14] NEPSA og EPS-branchen (2026). Europe should define the fire-safety outcome for rooftop PV before choosing the technical route. Position paper, oktober 2026.

[15] OFR Consultants (2026). Thermal Exposure to Roofs from Fires Involving Photovoltaic Panels, rev. R02, udarbejdet for Building Safety Regulator. GOV.UK, opdateret 13. februar 2026.

[16] ZAG/FRISSBE (2024). BAPV Fire Safety Guideline, version maj 2024.

[17] DBI (2026). Large-scale tests of flame-spread on roof build-ups with PV systems: Phase III. SIEC21006, marts 2026.

[18] Kristensen, J. S. & Jomaas, G. (2018). Experimental study of the fire behaviour on flat roof constructions with multiple photovoltaic (PV) panels. Fire Technology 54: 1807–1828. https://doi.org/10.1007/s10694-018-0772-5 ; samt DBI (2026), note 6.

[19] DBI (2026). Large-scale tests of flame-spread on roof build-ups with PV systems: Phase III. SIEC21006, marts 2026.