民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统?

采用下列简称:

1.《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014简称:《消水规》

2.《民用直升机场飞行场地技术标准》MH5013-2023简称:MH5013

3.《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95简称:《高规》

4.《Standard for Heliports》NFPA418-2021简称:NFPA418

前言

民用建筑屋顶直升机停机坪,在笔者的认识范围内,没听说过哪个国家要求设置泡沫灭火系统,甚至笔者接触到的国外设计,连专用消火栓都不需要(仅需从楼梯间消火栓接出水带便可,见图1),国内过去实际设计很少采用泡沫灭火系统,目前,越来越多的审查和设计要求设置独立泡沫灭火系统,依据是民航行业标准MH5013《民用直升机场飞行场地技术标准》2008版及2014版的规定。甚至一些论文,没有任何关于停机坪是否需要泡沫灭火系统的理由分析,仅仅认为“直升机是一个可怕的“燃烧弹”,若发生故障或在屋顶坠毁,必将引发极具危害性的火灾和爆炸”(这与设置泡沫系统有没有直接联系不明),引用的国外标准又不需要设置,但结论却是必须设置,且建议《高规》应纳入MH5013的规定。虽然逻辑不通,但对行业的影响很大,逐步造成目前普遍设置了泡沫灭火系统。

民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第1张

国内外相关规范要求

使用直升机历史较久且比较普及的美国,1965年开始由消防专家及直升机专家组成的NFPA飞机救援和消防部门委员会开始制订NFPA418《Standard for Heliports》,经过超过半个世纪的事故总结及实验研究,不断完善,2020年被批准为美国国家标准,现行版本是2021年版。NFPA418规定,除了位于构筑物或建筑物上的露天直升机停机坪(通常无人),即就是高架直升机停机坪,和按标准配置泡沫灭火器H-1级直升机场两种情况外,均需要安装泡沫灭火系统保护屋顶停机坪

民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第2张

国内在民用建筑设计行业的相关规范有已经作废的《高规》,仅要求民用建筑屋顶直升机停机坪设置专用消火栓,没有要求设置泡沫系统,现行标准《消水规》也沿袭了《高规》,没有变化。在民航行业中,由上海民航新时代机场设计研究院有限公司编制的行业标准《民用直升机场飞行场地技术标准》2008版、2014版,规定“主要灭火剂应是满足最低性能水平B级的一种泡沫”,与《国际民航公约》一致,2023版稍微做了一些修改,规定高架直升机机场和规模有限的表面直升机场宜根据需要采用固定式泡沫消防系统或固定式水消防系统,条文解释“固定式水消防系统只能喷射水,采用喷雾方式喷射,仅允许与被动阻燃面层一起使用。仅喷射水流的平台综合消防系统属于固定式水消防系统” 。这种描述对于对机场知识了解很少的民用建筑设计人员来说,有点费解,个人是这样理解的:可根据实际需要选用固定式泡沫消防系统或者固定式水消防系统,若选用固定式水消防系统只能喷射水,并宜采用喷雾方式喷射。

至于《国际民航公约》,适用于国际通航的国际机场(包括直升机场),不适合屋顶停机坪,当然,民用建筑屋顶直升机停机坪若用于国际通航,也需要满足《国际民航公约》的相关规定。

国内相关规范执行上存在问题

         

国内直升机的应用少,缺乏经验和研究,加上MH5013的编制缺乏消防专家的参与,消防上存在一些问题。而且MH5013能否适应民用建筑屋顶直升机停机坪都存在问号。纵观全文,虽然术语上,民用建筑屋顶直升机停机坪属于高架直升机机场,但规定针对民航机场更加适合,对于民用建筑的停机坪还是存在不少不能执行的的条文,如应答时间,民航的高架直升机机场有机场管理队伍和设施,规定是没有问题的,对于民用建筑屋顶直升机停机坪,不说1min还是2min,1万年都不行。而且,规范组成员是熟悉民航机场的专家,对民用建筑针对性差。

即使是08版、14版的MH5013,也没有明确要求设置泡沫灭火系统,仅仅是要求主要灭火剂是某种泡沫,直升机场泡沫灭火剂的提供,可以是通过泡沫消防车进行提供,在民航高架机场,消防车靠近高架机场就可以喷射泡沫就是说,旧版MH5013不要求设置管网系统,仅强调应答时间,也就是泡沫消防车从接警到喷射50%泡沫的总时间。《国际民航公约》比旧版的MH5013增加了一项要求:需要提供一条输送泡沫液的软管。

2023版MH5013提高了要求,规定高架直升机机场和规模有限的表面直升机场宜根据需要采用固定式泡沫消防系统或固定式水消防系统,推荐直升机机场(宜)设置固定式泡沫消防系统或固定式水消防系统。


民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第3张

民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第4张

MH5013NFPA418相比较,NFPA418表达很准确,规定更加完善。针对民用建筑屋顶露天直升机停机坪,均没有强制设置泡沫灭火系统。

为什么不需要设置泡沫灭火系统

比重小于水的液体火灾,最好的灭火剂是泡沫。民用建筑屋顶露天直升机停机坪及汽车库、室内储油间、中间储油罐为何均不需要设置泡沫灭火系统?

第一个原因:油量原因。笔者在2022年的柴油机房讲座中就特别解释了柴油机房机储油间为何允许且必须使用水喷淋系统的原因,就有一个油量受到限制和控制的原因。小汽车的燃油箱一般只有几十升,大货车一般只有几百升,由于汽车的储油被很好低隔离保护,两个油箱同时损坏漏油燃烧的概率很低,因此消防原则上不考虑两个汽车油箱同时损坏漏油,油量很有限,民用建筑室内储油间储油一般不超1m³,厂房内中间储油罐不超5m³,小油量火灾,允许直接使用水灭火,无需泡沫。

直升机的情况类似汽车。民用直升机客机功率小,油箱一般不会超200L,甚至很多低于100L,即使是大于200L油箱,一般的直升机每次加油量不会超200L,原因是飞机、直升机的加油规则是根据往返需求确定加油量的,避免过多加油增加重量及增大安全隐患。对于大型直升机,例如用于运输或搜索救援的直升机,它们的油箱容量更大,对于武装直升机,油箱容量甚至超过1m³,也有设置了多个油箱,总油量近3m³。但是,民用建筑,仅仅考虑平时使用的普通客机就可以了,包括结构荷载,均未考虑大型直升机的使用。即使是火灾期间的救援,消防直升机也没有那么大的油箱,即使有,也不会加满。所以,直升机油量比室内储油间还小的多,更不需要设置泡沫灭火系统。

民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第5张

第二个原因:室外停机坪,不具备火灾危险性。不论是具备一定耐火极限的屋顶还是地面,即使直升机发生燃油火灾,往往只会烧毁直升机,不会再扩大火灾蔓延到室内。这也是NFPA418允许不设泡沫系统的条件之一就是露天(open)的原因。当然,屋顶停机坪也需要采取各种措施防止流淌火灾蔓延,如停机坪需要设置防止流淌火灾流下疏散楼梯,雨水管道必须采用金属管道(图1是国外项目一般常用重力流雨水斗因此使用铸铁管,图2是国内项目采用87型雨水斗需要用钢管),且不得设置雨水溢流口,雨水立管排出管需要排进有通风设施(可采用格栅盖板)的雨水集水坑后再排入雨水管网,地面停机坪宜在四周设置带格栅盖板明沟排水(图3)。

民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第6张

民用建筑屋顶直升机停机坪是否设置泡沫灭火系统? 第7张

第三个原因:消防设施配置经济性原则,增加消防设施的投资必须低于实际概率下的火灾总损失,增加消防设施的投资必须低于能挽救的总经济损失。

有些老同事跟我闲聊时说古代打仗就是两边士兵一对眼,将领出来单挑,我说那是你被《三国演义》骗了,同样,不少人认为直升机是一个很危险的“燃烧弹”,随时都会燃烧爆炸,这些观点的人都不会是做技术研究的人,只是电影院的观众,被好莱坞“大骗”骗了,真正出现直升机燃烧事故的情况特别少,笔者也没有搜索到民用建筑屋顶直升机停机坪燃烧事故的报道,如果事故概率多了,全球需要考虑的是如何全面禁止使用直升机。即使直升机油箱燃烧了,最紧要的是人员安全疏散,灭火能灭就灭,没条件灭火就任其烧完为止。室外停机坪的直升机油箱漏油燃烧了,有没有泡沫灭火系统,对于挽救直升机的作用是微乎其微的,用来防止火灾蔓延,还不如直接用水。

美国使用频率较高的情况下,直升机燃烧事故都特别少,若建筑屋顶直升机停机坪都增设了泡沫灭火系统,其增加的造价及维保费用总和远高于全部直升机燃烧事故造成的损失,虽然增加了泡沫灭火系统并不能减少损失。目前,国内民用建筑屋顶直升机停机坪的直升机使用数次都很低,有些项目设置了屋顶停机坪,竣工了好多年至今没停靠过直升机,要达到美国目前的直升机使用频率的水平,估计这些设置泡沫灭火系统的建筑已经超出建筑寿命成为危房不能使用。

民用建筑屋顶直升机停机坪消防设计

         

所以,民用建筑屋顶直升机停机坪,无需设置泡沫灭火系统,消防的重点在于配置泡沫灭火器、能直接使用的室内外消火栓以及防治火灾蔓延的各种措施。当建筑配备了移动式泡沫液罐时,建议在消防电梯能到达的最高楼层设置高出口压力的室内消火栓(压力需大于0.8MPa),将民用建筑屋顶直升机停机坪输送到此位置连接使用。

不设泡沫灭火系统,是否宜采用移动喷雾系统?油类火灾使用喷雾灭火的效果比用水灭火好,在条件允许的情况下,宜提高消火栓出口压力,便于使用两用水枪调节使用喷雾进行灭火。消火栓出口压力不宜低于0.7MPa,对于地面(表面)机场,很容易实现,对于建筑屋顶,往往需要抬高消防泵扬程,甚至增加转输水箱及转输泵,建议在不需要增加转输水箱及转输泵条件下提高消火栓压力。

总结

(1)没有听说过有哪个国家规定民用建筑屋顶直升机停机坪必须设置固定泡沫灭火系统,包括中国。

(2)MH5013不完全适合民用建筑屋顶直升机停机坪,可以参考设计但无法完全照搬要求。

(3)MH5013从来没有规定民用建筑屋顶直升机停机坪必须设置泡沫灭火系统。按MH5013标准要求设置泡沫灭火系统这种低级错误,造成全面设置泡沫系统的局面,需要全行业进行检讨。

(4)民用建筑屋顶直升机停机坪不需要设置泡沫灭火系统的原因是油量小,室外空间不容易蔓延,事故概率特别低。

(5)民用建筑屋顶直升机停机坪,消防的重点在于配置泡沫灭火器、能直接使用的室内外消火栓以及防治火灾蔓延的各种措施。

(6)建议在不需要增加转输水箱及转输泵条件下提高消火栓压力不低于0.7MPa,便于使用两用水枪调节使用喷雾进行灭火。


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