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Sonnenwärmeanlagen brandsicher und langlebig betreiben

Wird der Stillstand von dachintegrierten Kollektoren zum Problem?

Sonnenwärme-Anlagen produzieren in Schönwetterperioden oft viel mehr Energie als ihre Speicher aufnehmen können. Dann schaltet die Anlage bei gefülltem Speicher ab, der Solarkreislauf steht still und die Energie verbleibt im Solarkollektor. Ein BUSO-Solarabsorberblech erreicht beispielsweise in diesem Fall bis zu 187°C. Solche Stillstandstemperaturen hatte man bisher als unkritisch angesehen. Nach Mitteilung des mittlerweile insolventen Herstellers des BUSO-Solardaches gibt es aber nun den Verdacht, dass der Anlagenstillstand  im Zusammenhang mit einer wachsenden Anzahl von mysteriösen Dachstuhlbränden steht. 2015 sind wohl 4 und in 2016  6 und 2017 5 verdächtige Dachstuhlbrände hinter BUSO-Solarkollektoren aufgetreten. Auch wenn diese Zahlen sich auf ca. 15.600 BUSO-Anlagen beziehen und die genauen Zusammenhänge nicht zweifelsfrei belegt sind, ist die Sache natürlich bedenklich. Auch auf Dachstühlen mit anderen Kollektoren hat es wohl solche verdächtigen Brände gegeben, wie man in der Linksammlung  sehen kann. Da solche Kollektorkonstruktionen schon seit ca. 40 Jahren eingesetzt wurden, solche Probleme aber erst seit wenigen Jahren auftauchen, scheint es sich um ein Phänomen des Klimawandels zu handeln. Hier finden Sie detailliertere Informationen zu den vermuteten Ursachen.

Solardach


Sofortmaßnahme – Personenschäden verhindern, das Schadensrisiko begrenzen

Bitte beachten Sie aber insbesondere bis zur Umsetzung eines sicheren Betriebs-Konzeptes  die folgenden Sicherheitshinweise, soweit bei Ihnen ein solches Indach-System installiert ist. Glücklicherweise sind die bisher bekannten Brandfälle wohl ohne Personenschäden ausgegangen. Dies hat zum Einen damit zu tun, dass die anfänglichen Schwelbrände tagsüber mittags (Ostdächer), nachmittags (Süddächer) oder in den frühen Abendstunden (Westdächer) ausgebrochen sind. Teilweise waren die Bewohner auch im Urlaub oder anderweitig außer Haus. Die Rauchgase sind für Nachbarn sichtbar außen ausgetreten. Im Haus befindliche Personen konnten so rechtzeitig gewarnt werden. Es ist aber zu erwarten, dass es ohne Vorsichtsmaßnahmen und unter ungünstigeren Umständen auch zu Personenschäden kommen kann.Beispielsweise könnten giftige Gase eines Schwelbrandes natürlich auch im Haus austreten. 

Wir empfehlen, in jedem Fall Rauch- und Kohlenmonoxid-Melder an geeigneter Stelle installiert zu lassen. Bitte treffen Sie zusätzlich nach den individuellen Bedingungen geeignete Vorsorge gegen Personenschäden. Auf gar keinen Fall sollte die Anlage abgeschaltet werden, dies würde die Problematik enorm verschärfen.

Wir empfehlen weiterhin, die Solaranlage jährlich gewartet und fortlaufend in ihrer  Funktion überwacht zu betreiben. Bei Defekt sollte sofort repariert bzw. abgedeckt werden.   Die Abschaltschwellen im Speicher sollten auf den maximal zulässigen Wert programmiert sowie eventuelle Isolationsmängel von an Dachstuhlhölzern anliegenden Solarleitungen oder dem Fühlerrohr behoben werden. An den Durchbrüchen der Kollektorrohre am Kollektor sollte auf eine weitgehend luftdichte Anbindung der Isolation geachtet werden. Bei Anlagen mit dem Regler UVR1611 kann eine Funktion nachprogrammiert werden, welche bei gestörtem Umlauf einen Warnton erzeugt. Diese Maßnahmen verhindern aber noch nicht, dass die Anlage wegen gefülltem Speicher in den Stillstand geht.


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BUSO-Updatekonzept - Solardach jetzt für  Wärme, Strom und Mobilität

Sonnenstrom-Module und Wechselrichter sind heute recht günstig verfügbar. Bei solchen Photovoltaiksystemen sind auch eventuelle Überschüsse  kein Problem und werden sogar vergütet. Sonnenstrom kann universell für den Eigenbedarf im Haushalt und zusätzlich für den Wärmebedarf genutzt werden. Künftig wird man mit eigenem Sonnenstrom oft auch  Elektromobilität versorgen wollen. Wir haben deshalb ein BUSO-Updatekonzept entwickelt, bei welchem der Dachanschluss und die Blecheinfassung des BUSO-Solardaches für die optisch gelungene Montage von 99cm breiten Standard-Sonnenstrom-Modulen genutzt werden kann. Der bezüglich des Anlagenstillstands problematische Wärmeabsorber wird dazu entfernt und durch ein dichtes Unterdach aus pulverbeschichtetem Aluminium ersetzt. Damit ist auch das oben beschriebene Brandrisiko sicher behoben. Das Ergebnis sieht aus wie eine PV-Indachanlage, ist aber eine hinterlüftete Aufdachmontage auf einem partiellen Blechdach. Die Speicher und Regeltechnik wird für die Sonnenwärme weiter optimal genutzt. Diese wird nur für den Betrieb einer kleinen Luftwärmepumpe im Solartoplademodul mit einem speziellen Plattenwärmetauscher angepasst. Diese Wärmepumpe bildet auch die wirtschaftliche Basis für eine künftige Vollversorgung mit alternativer Energie. Ihre BUSO-Anlage ist also unter Weiternutzung wesentlicher Teile Ihrer vormaligen Investition updatefähig. Dazu sind nicht unerhebliche Zusatzinvestitionen nötig, dem aber eben auch nicht unerhebliche Zusatznutzen gegenüberstehen. Ihre private Sektorkopplung bringt Ihnen deutlich mehr Erträge und ihr Haus wird zu einem modernen Musterhaus einer 100% Energiewende.


FAQ

Brennen nicht auch Sonnenstrom-Anlagen gelegentlich?
Ja, nur ist das Einzel-Risiko folgenreicher Brände bei den ca. 15.600 BUSO Anlagen wohl ungefähr um den Faktor 100 höher als bei den ca. 1.400.000 Photovoltaikanlagen. 

Mir macht die Sache große Angst, was kann ich schnell tun um die Gefahr mit größtmöglicher Sicherheit abzuwenden?

Sollte die kurzfristige Installation eines Konzepts zur Stillstandsvermeidung bei Ihnen nicht möglich sein, könnte das Solardach nur durch eine provisorische Verschattung am Stillstand gehindert werden. Eine normale Plane hätte aber auf die großen Flächen eine große Windlast und wäre damit nur schwer sturmsicher zu befestigen, auch würde dann gar keine Energie mehr für die sommerliche Warmwasserbereitung geliefert.

Eventuell könnte man mit dieser grobmaschigen 50% Schattierungssplane eine provisorische Lösung finden. Ein Abdecken wäre von Mitte März bis Ende Oktober anzuraten. Mittlerweile haben wir eine Test-Montage für das oben verlinkte Produkt an einem Buso-Modelldach ausgeführt. Die seitlichen  Abdeckschienen lassen sich entfernen, so konnte die Plane am Saum untergeklemmt werden. Zusätzlich haben wir  Abhängungen von oben und eine Dachlatte 40x60 als Ballast unten montiert. Die Sache macht bezüglich geringem Windsog erst mal einen guten Eindruck. Bestellt werden sollte ohne Zuschlag, also pro Scheibe 1m Planenmaß in Breite und Höhe.  Ohne einen Langzeit-Test können wir aber keine abschließende Empfehlung in diese Richtung geben. Wir übernehmen deshalb keinerlei Haftung für diese Variante der Gefahrenabwehr und empfehlen Abplanungsarbeiten nur von erfahrenen Dachhandwerkern unter Beachtung aller angezeigten Sicherheitsmaßnahmen durchführen zu lassen.

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Was ist die genaue Ursache der Selbstentzündung von Dachstühlen mit Sonnenwärmeanlagen?

Gutachter des IfS vermuten Konstruktionsfehler bei Holzrahmenkollektoren. Diese Theorien zur vorrangigen Brandentstehung an heißen Absorberteilen in einem Holzrahmen-Kollektor decken sich aber nur begrenzt mit den Berichten von Zeugen und Brandspuren, die auf eine Brandentwicklung hinter dem Kollektor hindeuten.

*** neu*** Eine Photoserie zu einem neuen Brandereignis im März 2017 visualisiert die Zweifel an der "an_heißen_Teilen_im_Kollektor_Theorie" des IfS, es ist am Anfang kein Rauch im Kollektor zu sehen, während der Brand schon voll ausgebrochen ist.    Dieser zweite "Märzbrand" deutet auf Zusammenhänge mit einer anfänglich geringen absoluten Luftfeuchtigkeit und einer besonderen Austrocknung des Dachstuhles hinter dem Kollektor oder der Kollektorrückwand hin. Der Schaden blieb hier begrenzt, wie immer wenn auch sofort hinter dem Kollektor gelöscht wurde.

Für Brandauslösung hinter dem Kollektor wären neben am Dachstuhl unisoliert anliegenden Rohrleitungen, Effekte der Sorptionswärme oder Zusammenhänge mit bituminierten Dachbaustoffen als Ursache möglich. Ein stillstehender Indachkollektor begünstigt mit seiner Rückwanddämmung und dem isolierenden Holzrahmen wohl vor allem den für eine Selbstentzündungen nötigen Wärmestau im Dachstuhl. Im Kollektor ist dieser Wärmestau durch Abstrahlung sowie turbulente Konvektions-Strömung  und Kühlung über die frontseitigen Glasfläche  dagegen kaum darstellbar. Die Oberflächentemperaturen der Bauteile (außer dem durch selektive Beschichtung abstrahlungsarmen Absorber) sind nahe der maximalen Lufttemperatur von ca. 130°C fixiert, Fichtenholz hat eine Zündtemperatur von ca. 280°C. Diese ist nicht zu verwechseln mit der niedrigeren Selbsterhitzungstemperatur, welche im Kollektor wohl durchaus erreicht wird. Damit eine Selbsterhitzung aber auch zu einer Selbstentzündung führt, muss wohl auch ein Wärmestau bis auf Zündtemperatur vorhanden sein. Davon abweichend vertreten Gutachter des IfS die Meinung, dass tatsächlich die Zündtemperatur bis unter 120°C abzusenken wäre, wenn das Holz nur lange genug "thermisch aufbereit" wird. Wir wissen nicht, ob es dazu tatsächlich neue Erkenntnisse gibt oder nur der Begriff Zündtemperatur und Selbsterhitzungstemperatur missverständlich gleich gesetzt wird.Auch scheint diese Sicht empirisch zweifelhaft. So wurden schon vor Jahrzehnten sehr viele Kollektoren schadensfrei eingebaut, bei welchen Holzteile im Kollektor quasi millionenfach direkt auf dem Absorber aufliegen und damit viel höheren Belastungen ausgesetzt sind. Auch das BUSO-Dach wurde schon seit 1998 in nahezu unveränderter Form produziert. Die Probleme sind aber erst in den letzten Jahren aufgetaucht.  Zwar finden sich an den Rahmenhölzern thermische Verfärbungen, nur eben wohl kein tiefgreifende thermische Zerstörung, die eine extrem Herabsetzung der Zündtemperatur plausibilisieren würde. Bei Bränden konnte das Feuer von unten regelmäßig nicht in das BUSO Dach eindringen, es war nur die Rückseite verkohlt. Sollte es dann wirklich bei angenommener Brandentstehung im Kollektor ( mit oft intakten Scheiben) nach unten austreten können?  Das BUSO-Dach wurde wie eine Vielzahl verschiedener Holzrahmenkollektoren  über Jahrzehnte von renommierten Prüfinstituten untersucht und für seine Qualität zertifiziert. Die Kollektoren haben also sowohl dem Stand der Normung als auch dem Stand der Wissenschaft entsprochen.

Welche Dachstühle mit installierten Anlagen sind betroffen, nur Indach, nur BUSO, welches Baujahr? (Linksammlung)

Die überdurchschnittlich großen BUSO-Solardächer sind an überdurchschnittlich gut isolierten Pufferspeichern auch überdurchschnittlich oft im Stillstand. Dies könnte zusammen mit der hohen Anlagenzahl erklären, warum Dachstühle mit BUSO Anlagen auch überdurchschnittlich involviert sind. Ein möglicher Erklärungungsansatz für die Häufungen könnte auch die typisch große Höhendifferenz von Kollektorunterkante bis Kollektoroberkante in einem BUSO-Solardach sein. Dadurch kann heiße Luft für eine Dachstuhlaustrocknung z.B. an "unperfekt" ausgeführten Rohrleitungsanschlüssen mittels "Kamineffekt"  in größerer Menge austreten, im Durchschnitt waren die betroffenen Anlagen 4,7m hoch. Ein weiteres Indiz in die gleiche Richtung ist es, dass bisher keine Dachstühle mit Neigungen unter 30 Grad betroffen waren. Dabei haben diese ja gerade beim höchsten Sonnenstand im Sommer die höchste Einstrahlungsbelastung.   

Bisher waren BUSO Dächer von Baujahr 2004-2012, nach 2,5 - 12 Jahren Einsatzzeit betroffen. Im Zusammenhang mit Sorptionswärmephänomenen könnte die bis Anfang 2013 verwendete Hartfaser-Rückwand relevant sein. An Dächern mit Sperrholzrückwandanlagen gab es bisher keine Schadensereignisse.  Auch dürften Anlagen bei dem ab Frühjahr 2015 verwendete Schwarzlack-Aluminium-Absorber gar nicht oder nur selten in den Stillstand gehen.  In der Linksammlung finden Sie einige BUSO-Beispiele,  aber auch Verdachtsfälle mit anderen Produkten auf dem Dach. Ob die Hersteller der Produkte davon in Kenntnis gesetzt wurden ist nicht sicher. Da die Feuerwehr beim Löschangriff wohl regelmäßig nur einen Brand hinter und nicht im Kollektor sieht, erfährt der Hersteller der Kollektoren eventuell gar nichts von dem Ereignis. Ebenso bleibt die Frage offen, ob nicht teilweise ganz andere Ursachen wie Blitze/Entladungen oder schadhafte Elektroleitungen brandursächlich sind.  

Berichte zu Dachstuhlbränden unter BUSO-Solarkollektoren  1     2     3     4      5 19. März!      6     7     

Video, Dachstuhl mit XPS Dämmung brennt HINTER Kollektor. Man sieht im Brandverlauf, dass das BUSO-Solardach selbst einen enormen Feuerwiderstand hat.  

Kollektoren anderer Anbieter auf dem Dach  1        2        3         4        5       6       7      Video Brand Senden
Aufdachmontage - evtl. ausgehend von Rohrleitungen?

Was tun, wenn es hinter dem Sonnenwärmedach brennt?

Natürlich müssen auch bei einem solchen Brand alle Personen sofort das Haus verlassen, der zu rufenden Feuerwehr sollte man  folgende Hinweise geben:
Das Sonnenwärmedach ist keine Photovoltaik, es besteht daher keine Gefahr von Stromschlägen über den Löschwasserstrahl oder beim eventuell notwendigen Einschlagen von Scheiben sowie der Entfernung von Absorber und Rückwanddämmung. Das weitgehend feuer- und wasserfeste Solardach schirmt allerdings einen Brand im Dachstuhl darunter gegen das Löschwasser ab. Eine schnelle und wirkungsvolle Variante für den Außenangriff dürfte es daher sein, die untere oder seitliche Kollektorverblechung anzuheben um so einen Brandherd  im Zwischenraum zwischen Solardach und Dachisolation sofort mit Löschmittel zu erreichen.