حريق الألواح الشمسية على الأسطح .. مخاطر ودقائق معدودة للهروب
قام الباحثون بإجراء تجربة صغيرة على سلوك الدخان في حرائق الألواح الشمسية على أسطح المنازل، واكتشفوا أن سكان المنازل ذات الأسطح المنحدرة أقل من 45 درجة لا يملكون سوى حوالي أربع دقائق للهروب بأمان.
Image Source: ResearchGate
قام علماء من اليابان وكندا بتقييم انتشار الدخان المتأثر بالرياح في حرائق الألواح الشمسية على أسطح المنازل باستخدام نموذج مصغر للمنازل بنسبة 1:15 في نفق هوائي.
قال الفريق، يشكل انتشار دخان الحريق من أسطح المنازل المزودة بألواح شمسية مخاوفا كبيرا على سلامة السكان من حيث التعرض للدخان. لذلك، من الضروري دراسة ظاهرة انتشار الدخان الناتج عن حرائق الألواح الشمسية على أسطح المنازل، لا سيما من خلال فتحات السقف مثل المناور.
لإجراء الدراسة الصغيرة، استخدم الباحثون الهيليوم كبديل لدخان الحريق الحقيقي، حيث يسمح هذا العنصر الكيميائي بإجراء الاختبارات في نفق هوائي غير مقاوم للحريق. وبالنسبة لهذا الإعداد، طوروا معادلات جديدة لتشابه الدخان والهيليوم وقانون التدرج.
سمحت هذه المعادلات للباحثين بمقارنة درجة حرارة الدخان مع جزء مول من الهيليوم. تشير درجة الحرارة إلى قياس نسبي، مما يلغي الحاجة إلى وحدة محددة مثل درجة مئوية أو كلفن.
بلغ حجم النموذج المصغر 53 سم طولاً و 75 سم عرضًا و 40 سم ارتفاعًا، ويمثل منزلًا كاملًا بطول 8 أمتار وعرض 11.2 مترًا وارتفاع 6 أمتار. يمكن لدخان المحاكاة الدخول من خلال منور بأبعاد 24 سم × 8 سم في النموذج، مما يمثل 3.6 متر × 1.2 متر بالحجم الكامل.
تم اختبار انتشار الدخان على منازل صغيرة بزوايا سقف مختلفة هي 0 درجة و 15 درجة و 30 درجة و 45 درجة و 60 درجة. وفي كل زاوية، تم اختبار ثلاث سرعات مختلفة للرياح الواردة. واختبر الباحثون النموذج تحت معدلات إطلاق حرارة مختلفة (HRR) مع هبوب رياح بسرعة 5.16 متر في الثانية على سطح بزاوية 0 درجة.
وأوضح الباحثون، عند مقارنة النتائج لزوايا مختلفة على السطح، تعتبر زاوية سطح 15 درجة خطرة، بينما توفر زوايا السطح 45 درجة و 60 درجة أعلى مستوى من السلامة لمنع الحرائق. بالنسبة للسطح بزاوية 60 درجة، لدى السكان حوالي 12 دقيقة للهروب، بينما بالنسبة للأسطح الأخرى (أقل من 45 درجة)، لا يملك السكان سوى حوالي أربع دقائق.
وقال العلماء إنه بينما يجب على السكان الانتقال إلى مستوى أقل أثناء حرائق المباني لتقليل خطر استنشاق الدخان، فقد لا يكون ذلك فعالًا في حرائق الألواح الشمسية على السطح بسبب تسلل الدخان السريع والموحد عبر الغرفة.
كما وجد العلماء أن انخفاض سرعة الرياح يزيد من تسلل الدخان إلى المبنى. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن ارتفاع HRR يؤدي إلى تسلل دخان أقوى.
وقالوا، تصل قيمة HRR القصوى لأسطح المنازل الخضراء الجافة إلى 200 كيلووات / متر مربع، بينما تصل قيمتها القصوى لأسطح المنازل الخشبية إلى 300 كيلووات / متر مربع. وترتفع قيمة HRR لحرائق الألواح الشمسية على أسطح المنازل إلى 500 كيلووات / متر مربع كحد أقصى، مما يمثل خطرا أكبر.
وخلص العلماء إلى أن حرائق الألواح الشمسية على أسطح المنازل تحمل مخاطر أعلى من حرائق الأسطح العادية بسبب ارتفاع قيمة HRR (معدل إطلاق الحرارة) وانتشار الدخان بشكل أكبر. وهذا يوضح أنه عند تصميم واختيار أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يجب أخذ قيمة HRR للوحة الشمسية بعين الاعتبار من حيث مخاوف السلامة من الحرائق.
