BIPV的“A级”防火神话，是技术突破还是营销陷阱？

消防安全，BIPV的关键议题

过去十年间，很少有话题能像建筑幕墙的防火性能那样深刻地重塑欧洲建筑行业。伦敦格伦费尔塔和最近瓦伦西亚坎帕纳尔塔等高调火灾事件，已将外墙材料的燃烧反应（以及为其背书的证书）推至讨论的中心。尤其对于高层建筑，直接的后果已很明确：需审慎选择外围护结构和系统设计，采用更严苛的分类等级，以及欧洲正在进行的标准和测试方法的持续修订。

建筑一体化光伏（BIPV）恰恰进入了这个日益收紧的环境。BIPV制造商正越来越多地瞄准最高的燃烧反应等级。近期，争议浮出水面，因为某些产品（其中一些从其他地区进入欧洲市场）被标榜为具有“A级”燃烧反应分类，这是许多国家现在对高层幕墙所要求的“不燃”等级。在欧洲背景下，提及“A级”而不说明达成该等级所依据的参考标准，会造成混淆，因为根据欧洲燃烧反应分类EN 13501-1，“不燃”性能对BIPV系统而言确实极具挑战性，并且鉴于每个组件都含有聚合物成分，对其可行性存在有充分依据的质疑。

“燃烧反应”究竟测量什么

在欧洲，建筑产品的燃烧反应根据EN 13501-1进行分类，该标准将产品分为从A1（无火灾贡献）到F（未确定性能或易点燃）的欧洲等级。该分类基于一系列测试，而通往“A级”的相关路径要求进行不燃性测试（EN ISO 1182）、弹式量热仪中总热值的测定（EN ISO 1716）以及单体燃烧试验（EN 13823，即众所周知的SBI测试）。较低的等级则依赖于不同的测试路径，即小火焰点燃性测试（EN ISO 11925-2），该测试不属于A2路径的一部分，在此不作讨论。本质上，每项测试都测量了产品对热和火焰反应的不同方面。

当不同标准体系的分类被混为一谈时，混淆往往就开始了。中国的GB 8624分类使用了密切相关的方法，甚至报告了“A（A2）”等级，而北美的实践则完全依赖于不同的参考标准，如ASTM E84或UL系列，同样将顶级性能产品称为A级。在一个体系下获得的评级并不能自动转换为另一个体系，而一份并列引用多个框架的证书可能给人一种测试结果一致的印象，而实际测试并不支持这种印象。事实上，ASTM E84下的A级并不能直接转化为EN 13501-1下的A2-s1,d0等级。

快速说明一下范围：此讨论涉及幕墙的燃烧反应。屋顶的外部防火性能由另一个独立的框架（EN 13501-5）管辖，这不属于“A级”争议的一部分，故在此不予讨论。

在欧洲，火灾反应规格由各成员国的国家建筑规范设定，这些规范通常将最低燃烧反应等级与建筑物的高度和用途挂钩。对于低层建筑，要求通常不高，但对于高层幕墙，许多国家的建筑规范要求A2或更优等级。这个门槛正是决定特定产品能否被采用的关键，也是“A级”标签具有实际商业价值的原因。

A2路径以及为什么夹层玻璃-玻璃光伏组件难以达标

BIPV组件是一种层压复合产品，通常由前钢化玻璃、至少两层嵌入太阳能电池的聚合物封装材料、后玻璃（在某些情况下由聚合物背板替代），以及用于系统串接的连接盒和电缆组成。EN 13501-1通过审视其组成部分来处理这类产品。通向A2分类的路径（如下图所示简化）结合了两个必须同时满足的要求。

首先，组件必须通过SBI测试（EN 13823），该测试将产品暴露于燃烧器火焰下，并限制火势增长速率（FIGRA）、前十分钟内的热释放量（THR）以及火焰蔓延范围。其次，由于组件是非匀质产品，其每个主要组成部分都必须通过不燃性障碍，这可以通过不燃性测试（EN ISO 1182）或热值测试（EN ISO 1716）来证明，具体取决于该材料在被测BIPV组件配置中是主要还是非主要材料。任一路径均可接受，但每个主要组成部分都必须达到阈值，而正是这第二个要求是BIPV组件难以满足的。

为何夹层玻璃BIPV系统的A2声明难以令人信服

原因在于封装材料。无论根据EN 13501-1如何分类，将组件粘合在一起的聚合物（EVA、PVB或聚烯烃替代品）都无法通过适用于它们的测试。作为主要层，封装材料必须通过不燃性测试EN ISO 1182，而聚合物试样会点燃并持续燃烧，从而不符合通过标准。作为薄的非主要层（厚度<1毫米且面密度<1公斤/平方米），则根据EN ISO 1716以热值评判，其封装材料层的PCS限值为4.0兆焦耳/平方米，玻璃-玻璃夹层结构的限值为3.0兆焦耳/千克。光伏封装材料的热值释放量约为40兆焦耳/千克，即使单张标准薄膜每平方米所携带的能量也远超该限值：典型组件的两层EVA总厚度约为0.9毫米，其热值约为34兆焦耳/平方米，大约是限值的八倍。这不是边际超标，而是材料本身固有的数量级差距。大量的惰性玻璃在按整个产品每公斤平均热量时会稀释这个数值，这就是为什么整个产品的数字可能看起来低得具有欺骗性；但聚合物层本身的热贡献，按单位表面积测量，无论玻璃配置如何，都远高于阈值。换句话说，无论走哪条路径，结果都一样。

原则上，可以尝试通过使用更少的封装材料来达到表面限值。但数据表明此路不通：要达到4.0兆焦耳/平方米，需要将总聚合物厚度减少到大约十分之一毫米，约为正常工作BIPV组件在最理想情况下携带量的十分之一。在此厚度下，封装材料将无法发挥其作用：它无法嵌入电池、吸收热应力、密封防潮或电气绝缘电路。要通过热值标准，就必须去除大量封装材料，以至于层压件将无法再作为安全可靠的光伏组件运作。实际上，传统的夹层玻璃组件无法在不牺牲其作为光伏器件功能的情况下达到A2分类。

这并非光伏特有。采用PVB或EVA粘合的标准建筑夹层玻璃通常被分类为B-s1,d0，原因相同：中间层的热值总是超过A2限值。关于夹层玻璃的已发表文献也得出了同样的结论。少数夹层玻璃产品确实带有A2分类，但仅限于用防火工程中间层（例如旨在抑制有机贡献的凝胶填充层）替换了普通中间层。将此类材料应用于BIPV组件远非易事。BIPV组件封装材料的规格要求比被动式建筑夹层玻璃更为苛刻：它必须同时保持光学透明、阻挡紫外线、耐热耐湿，并为太阳能电池提供电气绝缘。一种能满足所有这些要求同时还能通过A2测试的封装材料，BIPV行业尚未有产品能证明。作为夹层玻璃制造的BIPV产品，其分类最多应与其传统建筑等效产品相当，因为它增加了普通玻璃所没有的可燃材料：电池、电缆、连接盒。声称BIPV组件能做得更好，达到不燃级别，这与其自身的物料清单以及玻璃行业已知情况相悖。

作为为制造商和规格制定者进行技术尽职调查的一部分，贝克勒尔研究所审查了若干BIPV组件的A2-s1,d0证书，并发现了需要谨慎的实际原因。在其中一份证书中，测试对象在一处被描述为完整组件，而在另一处被描述为单层，使得测试如何进行变得不明确。在其他证书中，分类是在非欧洲框架下获得的，但呈现方式却让人读起来像是EN 13501-1的结果。总体而言，报告未显示可燃组分（即封装材料），表明它从未被单独评估过；其中包含的不燃性证据与仅玻璃通过测试的结果一致。就目前所呈现的信息而言，无论信笺抬头上标注的实验室多么有名，都无法从这些报告中验证该成品组件在EN 13501-1下的A2或“A级”声明。

对于幕墙，真正的问题在于系统

燃烧反应分类描述了产品如何响应热和火焰，但并未涵盖完整安装的幕墙在火灾事件中的行为。在SBI等中尺度测试中，诸如火势如何穿过墙体蔓延，以及它如何或通过何种方式在整个系统中传播等问题，仍未得到解答。这对于光伏玻璃尤其重要，因为光伏玻璃在火灾中往往会破裂和碎裂：SBI分类无法揭示在真实条件下发生的玻璃破碎和掉落碎片，而这些碎片可能妨碍疏散并为火势蔓延开辟新的路径。

大规模系统测试是展示幕墙系统在火灾事件中性能的最佳方法。BS 8414、NFPA 285、北欧SP FIRE 105和法国的LEPIR2等方法将完整安装的组件（BIPV组件、框架、空腔、固定件、屏障和接缝）暴露于严重的火灾荷载下，并在更具代表性和更真实的设置中表征系统性能。一些BIPV玻璃幕墙系统已经通过了此类测试，证明光伏外围护结构可以达到用于领先传统覆层的相同全尺寸防火基准。独立研究也指向了相同的方向：近期的大规模评估将空腔火势蔓延、玻璃破碎、封装材料燃烧和掉落碎片确定为真正的危险。所有这些都是系统层面的现象，在材料测试中是看不见的。

EN 13501-1的燃烧反应分类与BS 8414或NFPA 285等大规模系统评级并非同一尺度上的不同点。它们回答的是不同的问题：一个是关于产品对火的反应，另一个是关于完整组装体对火势蔓延的抵抗能力。

走向协调统一的规则

近年来，BIPV系统的消防安全话题在研究界受到越来越多的关注。欧洲项目BIPVBOOST、SEAMLESS-PV、MASS-IPV或INCREASE等，已经领导了以消防安全为重点的研究活动。这些研发项目有助于更好地理解风险，开发适应此类多功能建筑产品特殊性的新测试程序，并将讨论带入了IEC和ISO层面正在进行的标准化论坛。

IEA PVPS Task 15设有一个关于BIPV系统消防安全的专门活动。一个国际专家组最近审查了多个国家针对BIPV幕墙的消防安全规定。初步结论表明，目前BIPV主要是在为传统材料建立的幕墙框架内进行评估。尚无国家提供专门针对BIPV的完整、可重复的测试方法。

关于测试方法，分析表明SBI测试并不太适用于BIPV覆层，因为其试样尺寸小于典型的BIPV组件，并且缺乏关于连接盒和电缆（位于幕墙后空腔内的可燃组件）放置定义的协议。截至目前，一些国家将幕墙光伏限制为玻璃-玻璃组件，并排除了玻璃-背板设计，而另一些国家则转向中尺度或大规模蔓延测试作为替代合规途径。

该国际专家组将协调统一视为为这一复杂主题带来清晰度的关键要素：在欧洲层面和IEA成员国之间协调测试方法、分类系统和性能标准。从中期来看，这也意味着要面对一个更深层次的特性：光伏组件是一种电气有源元件，只要阳光照射就会保持带电状态，而当前被动式覆层测试并未反映这一现实，研发工作才刚刚开始着手解决。

BIPV行业隐藏的代价

BIPV在未来几十年的建筑和能源系统中具有核心作用，并且可以安全地部署。但随着其在众多市场的应用增长，这种增长必须建立在关于安全的公平和清晰沟通之上。不标明产品实际安装地所适用参考标准的燃烧反应等级引用，或者从有利的试样推断到成品组件，都不是无害的营销捷径。它可能将产品安装到本应被适用规范排除的建筑上。

当前的“A级”混乱带来多重代价。它危及整个BIPV行业的声誉：一个分类错误的系统安装在它本不该在的建筑上，一旦在检查或事故中暴露，就可能损害该技术在建筑行业才刚刚赢得的信心。它造成了真正的安全风险，将产品安装到本应被适用规范排除的幕墙上。它还扭曲了竞争，惩罚了诚实：面对两份数据表，规格制定者倾向于选择A2评级而非B-s1,d0，即使A2是未经证实的，而B-s1,d0才是真实的、经过验证的上限。

为了公平竞争和一项有前景技术的安全部署，BIPV行业、主管部门和最终用户都应当全面审视进入市场产品的真实防火性能，这符合各方的利益。

索比光伏网 https://news.solarbe.com/202608/13/50027551.html