Was passiert nach der Zündung bei einem Brand einer Photovoltaikanlage auf dem Dach?

PV-Module stellen nicht nur ein Zündrisiko dar. Sie verändern das Flammenverhalten, die Hitzeeinwirkung und die Brandausbreitung über das Dach. FM- und ZAG-Tests zeigen, warum das komplette Dach- und PV-System bestimmt, was nach der Zündung passiert.

Ein Ausfall eines Steckverbinders, ein beschädigtes Kabel oder ein elektrischer Lichtbogen können einen Brand auf einem PV-Dach auslösen, aber die Zündung ist nur der Beginn des Brandszenarios. Sobald sich ein Brand unter einer PV-Anlage entwickelt, verändert das Panel die Brandumgebung über dem Dach. Flammen können entlang der Dachoberfläche umgeleitet werden, die Hitzeeinwirkung kann erheblich zunehmen und brennbare Materialien sowohl im PV-System als auch im Dachaufbau können in Brand geraten.

Deshalb kann die Brandsicherheit von PV-Dachanlagen nicht allein durch die Betrachtung der Zündungsverhinderung beurteilt werden. Die entscheidende Frage ist, was nach der Zündung passiert. Bleibt das Feuer lokal begrenzt oder liefert der Dachaufbau zusätzlichen Brennstoff, der eine Ausbreitung ermöglicht?

PV-Module verändern das Brandverhalten auf dem Dach

Ein Brand auf einem offenen Dach und ein Brand unter einer PV-Anlage sind nicht dasselbe. Untersuchungen von FM zeigen, dass PV-Module die Branddynamik auf Dächern auf verschiedene Weise verändern können. Der Hohlraum zwischen Modul und Dach kann Flammen umleiten, die sonst von der Oberfläche aufsteigen würden. Bei windgetriebenen Bedingungen kann die Flamme weiter über das Dach gedrückt werden. Das erhitzte PV-Modul kann zudem Wärme zurück auf die Dachoberfläche abstrahlen, während brennbare Komponenten im Modul selbst zusätzlichen Brennstoff liefern können.

Kunststoffrückseiten können relativ schnell Brennstoff liefern. Glasrückseiten-Module enthalten weniger freiliegendes brennbares Material, beinhalten aber dennoch Komponenten wie Klebstoffe, die bei ausreichender Erwärmung beteiligt werden können. Das Ergebnis ist eine eingeschlossene Brandumgebung, in der das Dach über eine größere Entfernung mehr Hitze ausgesetzt ist, als es ohne das PV-Modul der Fall wäre.

Der PV-Hohlraum kann die Hitzeeinwirkung verfünffachen

FM hat diesen Hohlraumeffekt in experimentellen Untersuchungen quantifiziert. In etwa 0,6 Metern Entfernung von der Zündquelle und bei einer Dachneigung von 2,4° lag der gemessene Wärmestrom auf dem simulierten Dach bei etwa 4 kW/m² ohne PV-Modul darüber. Mit einem simulierten PV-Modul über dem Dach erreichte der Wärmestrom an ungefähr derselben Position etwa 20 kW/m². In dieser speziellen Testkonfiguration erhöhte der PV-Hohlraum die gemessene Hitzeeinwirkung also um den Faktor fünf.

Die genauen Werte hängen von Geometrie, Modulhöhe, Dachneigung, Windbedingungen und anderen Faktoren ab. Die wichtige Erkenntnis ist nicht der Faktor fünf selbst, sondern die Tatsache, dass das Vorhandensein des PV-Moduls die thermische Belastung des darunterliegenden Dachs grundlegend verändert.

FM stellte außerdem fest, dass Modulabstand und Dachwinkel diesen Effekt beeinflussen. In den getesteten Konfigurationen führten relativ geringe Neigungen in Kombination mit effektiven Hohlraumabständen von etwa 0,13 bis 0,25 Metern zu besonders starker Hitzeeinwirkung. Das erklärt, warum die Brandleistung eines Dachs, das ohne PV getestet wurde, nicht automatisch gleich bleibt, wenn PV-Module darüber installiert werden.

Mehr Hitze bedeutet mehr Vorwärmung

Ein Brand breitet sich nicht nur aus, weil Flammen physisch den nächsten Materialabschnitt erreichen. Das Material vor der Flamme wird vor der Zündung erhitzt. Wenn der Wärmestrom zunimmt, kann eine größere Fläche vorgewärmt werden und Dachmaterialien können erweichen, schmelzen oder thermisch zersetzen, bevor sichtbare Flammen sie erreichen.

Der PV-Hohlraum kann daher einen Rückkopplungsmechanismus erzeugen. Das Modul verändert die Flammengeometrie, die veränderte Flamme erhöht die Hitzeeinwirkung auf das Dach und die erhitzten Dachmaterialien beginnen sich zu zersetzen. Wenn die entstehenden Zersetzungsprodukte entzündet werden, steht zusätzliche Energie zur Verfügung, um das Feuer aufrechtzuerhalten und auszudehnen.

Der ursprüngliche elektrische Fehler war möglicherweise relativ klein. Die entscheidende Frage ist, ob die umgebende Dachkonstruktion es diesem kleinen Vorfall ermöglicht, mehr brennbares Material zu rekrutieren.

Das Dach kann zusätzlicher Brennstoff werden

Die meisten kommerziellen Flachdächer bestehen aus mehreren Schichten. Ein typisches leichtes Industriedach kann eine Abdichtungsbahn, PIR- oder EPS-Dämmung, eine Dampfsperre und ein Stahldeck enthalten.

Bei starker Brandeinwirkung können einige dieser Materialien schmelzen, sich verformen oder thermisch zersetzen. Das bedeutet jedoch nicht automatisch, dass jedes betroffene Material in gleichem Maße aktiv zum Brand beiträgt. Ein Material kann schwere Hitzeschäden erleiden, ohne eine bedeutende Brennstoffquelle zu werden. Für die Brandausbreitung ist die wichtigere Frage, ob Flammen und Hitze weiterhin Zugang zu neuem brennbarem Material erhalten und ob Zersetzungsprodukte das Feuer nähren können. Deshalb ist die Unterscheidung zwischen thermischem Schaden und aktiver Brandbeteiligung wichtig.

Die ZAG-Richtlinie 2026 zur Brandsicherheit für gebäudeintegrierte Photovoltaiksysteme auf Flachdächern legt daher großen Wert auf den Dachaufbau selbst. Für neue Dächer empfiehlt sie in erster Linie die Verwendung nicht brennbarer Dämmstoffe. Für bestehende Dächer, bei denen brennbare Dämmstoffe nicht einfach entfernt werden können, besagt die Richtlinie, dass eine alternative Schutzschicht in Betracht gezogen werden kann, sofern die Gesamtlösung so getestet wird, wie sie tatsächlich installiert wird. Damit wird die Diskussion von einzelnen Produkten auf komplette Dachaufbauten verlagert.

Dach und PV-System müssen gemeinsam betrachtet werden

Ein PV-System und ein Dach sollten nicht als zwei getrennte Systeme betrachtet werden, die zufällig denselben Raum einnehmen. Sobald ein Brand unter dem Array entsteht, beginnen die verschiedenen Komponenten zu interagieren.

Die Modulhöhe und -neigung beeinflussen das Flammenverhalten. Das Montagesystem beeinflusst die Geometrie des Hohlraums. Die Abdichtungsbahn ist Hitze und Flammen ausgesetzt, während die Dämmung bestimmt, wie sich die Hitze tiefer in die Konstruktion ausbreitet und ob weiteres brennbares Material beteiligt werden kann. Deshalb bewertet FM 4478 die Interaktion zwischen den PV-Modulen und dem gesamten Dachaufbau, anstatt nur das Modul oder nur die Dachabdeckung zu betrachten.

FMs eigene Forschung kommt ebenfalls zu dem Schluss, dass die Verwendung hochwertiger Komponenten, gutes Design, korrekte Installation und Wartung die Wahrscheinlichkeit einer Zündung verringern können, sie aber nicht vollständig ausschließen. Prävention bleibt daher unerlässlich, erfordert aber eine zweite Verteidigungslinie. Diese zweite Verteidigungslinie ist der Dachaufbau selbst.

Was passiert, wenn eine nicht brennbare Barriere hinzugefügt wird?

ZAG untersuchte dieses Prinzip in einer Reihe von Brandtests auf Dächern mit AllShield BarrierSheet. Die Testaufbauten umfassten realistische Kombinationen aus PVC-Bahnen, PIR, EPS, Bitumen und PV-Modulen. Wo nötig, wurden größere Zündquellen eingesetzt, um eine anhaltende Brandentwicklung unter dem PV-System zu erzeugen.

Die Tests sollten nicht zeigen, dass unter dem BarrierSheet nichts durch Hitze beeinflusst wird. Tatsächlich war die thermische Belastung erheblich. Die direkt unter dem BarrierSheet gemessenen Temperaturen reichten je nach Testaufbau von etwa 430°C bis über 800°C. PIR zeigte Verformung, Delaminierung und Zersetzung. EPS schmolz unter dem Zündbereich in einigen Konfigurationen. Die Hitze drang also eindeutig in den Dachaufbau ein und verursachte thermische Schäden.

Allerdings stellte ZAG einen wichtigen Unterschied fest. In allen vier Testkonfigurationen verhinderte das AllShield BarrierSheet das direkte Eindringen von Flammen in die tieferen Strukturschichten. Hitze drang weiterhin durch das System und die darunterliegenden Materialien wurden weiterhin beeinflusst, aber das Feuer erhielt keinen uneingeschränkten Zugang zu den brennbaren Schichten unterhalb der Barriere. Das ist die Funktion einer konsequenzbegrenzenden Brandschutzbarriere.

Hitzeschäden und Brandausbreitung sind nicht dasselbe

Diese Unterscheidung ist wichtig bei der Interpretation von PV-Brandtests. Eine Brandschutzbarriere muss nicht jedes darunterliegende Material auf Raumtemperatur halten. Ihre Hauptfunktion besteht darin, zu kontrollieren, wie sich das Feuer entwickeln kann und welche Materialien direkt beteiligt werden können.

Im AS-4-Test von ZAG waren alle vier PV-Module beteiligt und der Test dauerte 40 Minuten. Das PIR unter dem BarrierSheet zeigte erhebliche thermische Schäden und Verfärbungen. Der Schaden drang jedoch nicht durch die gesamte PIR-Dicke und das BarrierSheet verhinderte weiterhin das direkte Eindringen von Flammen in die tiefere Konstruktion. Das PIR wurde durch Hitze beeinflusst, aber das offene Feuer darüber wurde daran gehindert, uneingeschränkten Zugang zu den tieferen Schichten zu erhalten.

Das Ziel ist daher nicht zu behaupten, dass PIR nicht brennbar wird. Das ist nicht der Fall. Das Ziel ist es, zu verhindern, dass die Dämmung und tiefere Dachschichten als frei verfügbarer Brennstoff für das Feuer darüber dienen.

Begrenzter Zugang zu Brennstoff verändert die Konsequenz

Dies gibt uns eine praktische Möglichkeit, die Brandsicherheit von PV-Anlagen auf Dächern in zwei Teile zu gliedern. Der erste ist die Verhinderung der Zündung. Gute Komponenten, kompatible Steckverbinder, korrekte Installation, Überwachung, Inspektion, Wartung und elektrischer Schutz verringern alle die Wahrscheinlichkeit, dass ein Brand entsteht. Der zweite Teil ist die Begrenzung der Konsequenzen. Wenn es dennoch zu einer Zündung kommt, ist die entscheidende Frage, wie viel zusätzliches brennbares Material das Feuer erreichen kann.

Ohne eine wirksame Barriere kann das Feuer die Abdichtungsbahn erfassen und sich in brennbare Dämmstoffe oder andere Dachschichten ausbreiten. Mit einer geeigneten nicht brennbaren Schicht an der richtigen Stelle kann der direkte Zugang zu diesen tieferen Materialien eingeschränkt werden. Die Menge an Brennstoff, die der Flamme direkt zur Verfügung steht, wird dann reduziert und das Dach kann weniger leicht zur Verlängerung des ursprünglichen Brandes werden. Das ist das Prinzip hinter der Begrenzung des direkten Flammenzugangs zu tieferen brennbaren Dachschichten unter PV.

Warum nicht einfach alle brennbaren Dämmstoffe ersetzen?

Für Neubauten kann ein vollständig nicht brennbarer Dachaufbau eine ausgezeichnete Lösung sein. Für bestehende leichte Industriegebäude ist es oft komplizierter. Dachkonstruktionen haben eine begrenzte Tragfähigkeit. Die Installation von PV bringt bereits zusätzliche Dauerlasten mit sich. Der Austausch von leichter Dämmung gegen einen schwereren, nicht brennbaren Aufbau kann Tragfähigkeit verbrauchen, die sonst für das PV-System zur Verfügung stünde.

Der genaue Unterschied hängt von Dämmstofftyp, Wärmewiderstand, Dicke und dem gesamten Dachdesign ab. Es gibt daher keinen einheitlichen Kilogramm-pro-Quadratmeter-Vergleich, der für jedes Dach gilt.

AllShield BarrierSheet ist etwa 2,5 mm dick und wiegt 3,0 kg/m². Es wird als mineralische Abdeckplatte unter einer neuen Abdichtungsbahn installiert. Dies eröffnet einen weiteren Gestaltungsweg: Anstatt automatisch jede brennbare Schicht in einem bestehenden Dach zu ersetzen, kann eine leichte, nicht brennbare Barriere in einen getesteten Dachaufbau integriert werden, um das Feuer darüber von den brennbaren Schichten darunter zu trennen. Für leichte Industriedächer kann dies mehr Tragfähigkeit für die PV-Installation erhalten als manche schwereren Dachsanierungsalternativen.

Die Prüfung des gesamten Aufbaus bleibt unerlässlich

Das Hinzufügen einer beliebigen Platte zu einem beliebigen Dach schafft nicht automatisch eine brandsichere PV-Anlage. Die Abdichtungsbahn ist wichtig, die Dämmung ist wichtig, die Fugen und Befestigungen sind wichtig und auch die PV-Geometrie ist wichtig. Die Position der Brandschutzbarriere im gesamten Aufbau ist ebenso wichtig.

Die ZAG-Richtlinie macht dies ausdrücklich deutlich. Wo alternative Schutzlösungen anstelle von nicht brennbarer Dämmung in Betracht gezogen werden, sollten sie eine vergleichbare Robustheit in Experimenten mit dem gesamten Dach- und PV-System nachweisen, wie es tatsächlich gebaut wird und in einem Maßstab mit mehreren PV-Modulen.

FM folgt derselben systembasierten Philosophie. AllShield BarrierSheet ist nach FM 4470 und FM 4478 für die entsprechenden definierten Dachaufbauten FM Approved. Der FM Approval Report identifiziert BarrierSheet als 2,5 mm Abdeckplatte und listet den relevanten Gesamtaufbau in RoofNav auf. Die Zulassung gilt daher für definierte Aufbauten und Installationsbedingungen. Es ist kein allgemeiner Anspruch, dass eine Komponente automatisch jede mögliche Dachkonfiguration sicher macht.

Nach der Zündung wird das Dach zur zweiten Verteidigungslinie

Die Prävention von PV-Bränden wird sich weiter verbessern. Bessere Steckverbinder, bessere Installation, Lichtbogenerkennung, Überwachung und Wartung verringern alle die Wahrscheinlichkeit eines Brandes. Aber jede mögliche Zündquelle über die gesamte Betriebsdauer eines kommerziellen PV-Systems auszuschließen, ist nicht realistisch. FM sagt dies direkt: Gute Produkte, Planung, Installation und Wartung können die Zündwahrscheinlichkeit verringern, aber nicht ausschließen.

Eine widerstandsfähige PV-Brandstrategie muss daher davon ausgehen, dass es dennoch zu einer Zündung kommen kann. Sobald dies geschieht, ändert sich die Frage von der Ursache des Brandes zu dem, was nach dem Ausbruch des Feuers passiert. Die entscheidende Frage ist dann, wie viel vom Dach Teil des Brandes werden kann.

Deshalb erfordert die Brandsicherheit von PV-Anlagen auf Dächern sowohl Prävention als auch Begrenzung der Konsequenzen. Das elektrische System kann bestimmen, ob es zur ersten Zündung kommt, aber der gesamte Dach- und PV-Aufbau bestimmt, was als Nächstes passiert.

Technische Grundlage

Dieser Artikel basiert auf experimentellen Untersuchungen von FM zu Branddynamik und Wärmefluss bei PV-Anlagen auf Dächern, FM Approval Standard 4478, der ZAG Brandschutzrichtlinie 2026 für gebäudeintegrierte Photovoltaiksysteme auf Flachdächern, ZAG-Bericht 448/25-560-1-EN zu Brandtests mit AllShield BarrierSheet und FM Approval Report PR472014 für AllShield BarrierSheet.