Comportamento al fuoco di sistemi BIPV in facciata ventilata : analisi, valutazione del rischio e sviluppo di linee guida progettuali

This thesis work deals with the fire risk in buildings which have a ventilated façade construction system with building integrated photovoltaic (BIPV) modules as the cladding of the envelope. The fire behavior of different types of facades was analyzed, referring to the Italian regulatory framework and the reaction to fire of the various materials, and then focusing mainly on ventilated facades, taking a closer look at the state of the art and specific regulatory references from different countries. Consequently, approach methods are presented, used, nowadays, to ensure the fire safety of this type of buildings, especially as regards the ventilated cavity and the so-called “chimney effect”, and how to solve this aspect. The fire behavior of the conventional photovoltaic system is then reported and discussed, again analyzing the Italian regulatory framework and the different types of tests; in this regard, it is worth specifying that the PV panels can be both a cause of fire and simply be involved in it, for this reason the various constituent materials and the electrical operation of the system are treated, in such a way that it is possible to properly understand the risks. From the operation of the traditional PV system, usually positioned on the roof, we move on to the use of BIPV elements, integrated in the building envelope, which are analyzed altogether, and then the applications in different situations and the respective behavior in case of fire are described. After having dealt with the fire risk assessment process, a series of fire prevention measures, relating to the various aspects of a building, are listed, finally going to stipulate guidelines, useful for designers, specific for a hypothetical building with a ventilated façade with BIPV module cladding, in such a way as to guarantee fire safety. This thesis work was developed in collaboration with the Universidad de Sevilla - Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación, following an Erasmus + Project during the academic year 2019/2020, to deepen some aspects from a multidisciplinary point of view.

In questo elaborato di tesi viene trattato il rischio di incendio in edifici che presentano un sistema costruttivo di facciata ventilata con rivestimento in moduli fotovoltaici integrati nell’involucro, detti elementi BIPV – “Building Integrated Photovoltaic”. Si è analizzato il comportamento al fuoco delle varie tipologie di facciata, facendo riferimento al quadro normativo italiano e alla reazione al fuoco dei vari materiali, per poi soffermarsi principalmente sulle facciate ventilate, facendo un’analisi dello stato dell’arte e dei riferimenti normativi specifici di diversi Paesi. Di conseguenza, vengono presentate metodologie di approccio utilizzate, ad oggi, per garantire la sicurezza al fuoco di questo tipo di edifici, specialmente per ciò che riguarda l’intercapedine ventilata ed il cosiddetto “effetto camino”, e come quindi andare a risolvere questi aspetti. Viene poi riportato e discusso il comportamento al fuoco dell’impianto fotovoltaico convenzionale, analizzando, anche qui, il quadro normativo italiano e le varie tipologie di test; a questo proposito, è bene specificare che i pannelli FV possono essere sia causa di incendio, che esservi semplicemente coinvolti, per questo motivo vengono trattati i vari materiali costituenti ed il funzionamento elettrico dell’impianto, in modo tale da comprenderne a pieno i rischi. Dal funzionamento del sistema fotovoltaico tradizionale, solitamente posizionato in copertura, si passa all’utilizzo di sistemi BIPV integrati nell’involucro dell’edificio, che vengono analizzati complessivamente, per poi descriverne le applicazioni in vari scenari ed il rispettivo comportamento in caso di incendio. Dopo aver trattato il processo di valutazione del rischio di incendio, vengono elencate una serie di misure di prevenzione antincendio relative ai vari aspetti di una costruzione, andando infine a stipulare delle linee guida, utili ai progettisti, specifiche per un ipotetico edificio con sistema costruttivo di facciata ventilata con rivestimento in moduli BIPV, in modo tale da garantirne la sicurezza al fuoco. Questo lavoro di tesi è stato sviluppato in collaborazione con la Universidad de Sevilla – Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Edificación, in seguito ad un progetto di Erasmus + svolto durante l’anno accademico 2019/2020, per poter approfondire alcuni aspetti da un punto di vista multidisciplinare.