傳統(tǒng)建筑消防技術措施探討

陳偉 劉躍賓 宇文超琪

摘要：傳統(tǒng)建筑火災數(shù)量呈現(xiàn)出增長的趨勢，如何保護傳統(tǒng)建筑不受火災危害成為亟需解決的問題。文章通過對火災危險源的分析，研究火災類型、火災成因，依據(jù)最小干預，因地制宜、安全適用、設施適度的原則，結合文物建筑現(xiàn)有防火資源與現(xiàn)代科技，研究如何運用新型消防設施，做到安全與保護建筑原貌并重。

關鍵詞：傳統(tǒng)建筑;文化遺產(chǎn);保護;消防措施;消防安全

傳統(tǒng)建筑作為人類文化的遺產(chǎn)，其在建筑史上自成體系，獨樹一幟，是凝聚著古人智慧及技術的結晶。其承載著人類的璀璨文明，需要進行保護并一直流傳下去。最近幾年，常有文物建筑發(fā)生火災，例如，2017年綿竹九龍寺火災事故，2018年拉薩大昭寺火災、清華大學明齋樓火災、頤和園瞰碧臺火災，2019年巴黎圣母院火災事故、平遙古城武廟火災事故等。因不斷有傳統(tǒng)建筑損毀于火災中，傳統(tǒng)建筑消防安全逐漸被國家所重視。

一、火災產(chǎn)生的原因

中國傳統(tǒng)建筑有別于西方的石材類建筑，結構采用以木結構為主體，下設土石臺基的建造方式，單體建筑空間高大，用以彰顯出宏偉與莊嚴。抗震性能是磚木結構的最大優(yōu)點，但最大的缺點是對于火災的防御能力較弱。一旦遭受火災，便有付之一炬的可能。傳統(tǒng)建筑火災原因調查中指出，火災產(chǎn)生的因素主要包括：

（1）人為因素。例如，人為的意外火災、燭臺傾倒、設備維修過程中產(chǎn)生的電火花、吸煙、玩火、放火等，約占起火比例的53%。

（2）自然因素。自燃、雷擊，約占起火比例的2%。

（3）電氣火災。電氣線路及設備老化、短路、過載、漏電等，約占起火比例的31%。

（4）不明原因火災。約占起火比例的14%。

二、傳統(tǒng)建筑火災的特點

（一）木質結構，耐火等級低

木材作為可燃物，在溫度100℃以下時，木材只蒸發(fā)水分，并不發(fā)生分解。繼續(xù)加熱至200℃，此過程主要分解出水蒸氣、二氧化碳以及少量有機酸體。隨著溫度升高，可燃氣體從木材中揮發(fā)出。木材溫度達到400～450℃時，木材完全碳化，這時遇到氧氣則開始起火燃燒。整個過程周而復始，外部表皮燃燒后又致使內部加熱揮發(fā)氣體繼續(xù)燃燒，形成火勢。

（二）傳統(tǒng)建筑防火間距不足

傳統(tǒng)建筑防火間距不足，在引起火災后，建筑內部可燃物充足、火勢發(fā)展迅速，容易蔓延至其他建筑，并且傳統(tǒng)建筑位置一般離城市較遠，消防措施及消防救援力量不足，導致火災不容易被撲滅，造成不可控的局面。一旦遭遇火災，很難恢復其所具有的歷史文化價值。

因此現(xiàn)代消防技術與傳統(tǒng)建筑結合，保護傳統(tǒng)建筑的消防安全，是當前的首要問題。

三、消防設施的應用

古代建筑已經(jīng)有了一些防火措施，例如，故宮內設有太平缸，缸內平時儲滿水，以防火災發(fā)生時無水源救火。太平缸配合水囊水袋、噴水套筒使用，噴水套筒可從太平缸內吸水，射程可達20m，直接噴射至著火點進行滅火;建筑設置各種形式山墻，既美觀又起到防火間隔的作用;宋代望火樓，專人負責值守，發(fā)現(xiàn)火勢及時上報，功能相當于現(xiàn)如今的自動報警系統(tǒng)。

現(xiàn)今隨著科技的進步，消防設施也在不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)建筑修繕過程中往往會遇到增設消防設施的情況，增設的消防設施應執(zhí)行“預防為主，防消結合”的原則，不損壞建筑本體及文物價值，并應遵循最小干預，因地制宜、設施適度，具有可逆性的原則。

四、消防設施及消防系統(tǒng)

（一）消防供水水源

傳統(tǒng)建筑修繕過程中增設消防系統(tǒng)要考慮消防水源的問題，消防水源的設置需要因地制宜，依勢而立，做到與建筑相結合。

位于城鎮(zhèn)周邊的建筑，市政給水設施完善，消防水源可選擇市政給水直接供給。為保證供水安全性，由市政環(huán)狀管網(wǎng)引入兩路供水管線，在區(qū)域內布置成環(huán)狀供水管網(wǎng)，室外消火栓可直接由環(huán)狀管網(wǎng)接出。室外消火栓可選擇地上式或地下式，間距不大于120m，保護半徑150m。當市政供水壓力及流量滿足室內消防系統(tǒng)時，室內消防系統(tǒng)可由市政給水供給。

市政供水管網(wǎng)不能滿足消防要求時，可尋找建筑周邊是否存在可以利用的消防水源，滿足修繕建筑的水量及水壓時，借用此水源為其提供服務。

當市政管網(wǎng)及周邊都沒有可利用的消防水源時，應設置消防水池及水泵房，水池的儲水容積應符合規(guī)范要求。有條件的建筑可利用山體或者地勢設置高位消防水池，利用重力形成常高壓供水;或者利用項目周邊的河、湖作為項目的消防水源，設置消防車取水碼頭。在消防車無法到達的區(qū)域，可設置固定或者移動式消防泵取水。

（二）消火栓系統(tǒng)

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》中要求，文物保護單位可視具體情況盡量考慮設置室內消火栓系統(tǒng)。

建筑內部有生活給水管道的文物建筑，可設置消防水龍，由生活給水直接供水，消防水龍體積小，易于布置，沒有經(jīng)過訓練的人員也可以進行操作，對撲滅初期的火災作用明顯。

建筑內部沒有生活給水管道且火災危險性較大時，宜設置室內消火栓系統(tǒng)。室內消火栓系統(tǒng)設置時，消火栓位置應盡量設置于重點部位或者安全出口，明顯便于取用處，滿足同一平面有2股水柱可同時到達，且消火栓的布置間距一般不大于30m。

當建筑內沒有條件設置室內消火栓時，可將消火栓設置在室外，采用室內消火栓室外設置的形式。消火栓系統(tǒng)由消防水池及消防水泵房供水，設置為臨時高壓系統(tǒng)，報警按鈕設置在室外設置的消火栓內，以便火災時消防系統(tǒng)聯(lián)動。建筑物周圍增設移動式消防泵，由室外管網(wǎng)吸水加壓后使用。

（三）自動滅火設施

1.自動噴水滅火系統(tǒng)

自動噴水滅火系統(tǒng)不能應用于設有傳統(tǒng)壁畫、油飾彩畫、藻井、天花的傳統(tǒng)建筑中，其他的磚石結構建筑或者修繕翻建的傳統(tǒng)建筑，在不影響建筑本體結構、不影響環(huán)境風貌的情況下，可設置自動噴水滅火系統(tǒng)。自噴系統(tǒng)的特點是自動性能穩(wěn)定、滅火性能高，能夠撲滅建筑內部初期火災。

自噴系統(tǒng)通常由水源、報警閥組、管網(wǎng)、噴頭組成。如條件有限，設置噴淋系統(tǒng)消防水池及泵房有困難時，可采用局部應用系統(tǒng)。設置局部應用系統(tǒng)的場所應滿足，噴水強度不小于6L/（min·m2），火災持續(xù)時間0.5小時。當市政供水壓力及流量滿足噴水強度要求時，可利用市政給水作為系統(tǒng)消防水源;局部應用系統(tǒng)也可由室內消火栓系統(tǒng)供給，共用消防水池水量及水泵等設施。采用局部應用系統(tǒng)對建筑物進行保護，可簡化系統(tǒng)的安裝難度，節(jié)約造價。

系統(tǒng)噴頭應根據(jù)屋頂形式及有無吊頂進行選擇。有吊頂區(qū)域，應設置上下噴噴頭，無吊頂區(qū)域采用上噴噴頭;建筑形式為群落式，布局緊密，易形成火災蔓延趨勢的建筑，其外檐斗拱下方設置水幕噴頭，減少相鄰建筑火災對本建筑的影響。

2.氣體滅火系統(tǒng)

傳統(tǒng)建筑中某些密閉空間、珍藏品庫房、電氣設備等不適用自動噴水滅火系統(tǒng)的房間，可采用氣體滅火對房間進行保護。氣體滅火特點為滅火性能優(yōu)良、使用范圍廣、對被保護物不造成二次污染。

傳統(tǒng)建筑中考慮到最小干預和可逆性原則，宜采用柜式無管網(wǎng)預制滅火系統(tǒng)，其主要優(yōu)點是設置簡單、不破壞傳統(tǒng)建筑結構、安裝使用方便。相比于固定式管網(wǎng)系統(tǒng)，預制滅火系統(tǒng)直接設置于被保護范圍內，不需要單獨設置儲瓶間。

3.細水霧滅火系統(tǒng)

細水霧滅火系統(tǒng)，通過專用的細水霧噴頭將水分解為細小霧滴，充滿整個房間，與火焰相互作用時，主要是氣體冷卻、濕潤冷卻可燃物表面，稀釋氧氣等多種滅火原理共同發(fā)揮作用。細水霧滅火系統(tǒng)可減少對傳統(tǒng)建筑內部的水漬傷害，使用方便，對于存放石雕、木制文物等場所有良好的使用價值。

細水霧滅火系統(tǒng)分為固定式和移動式，傳統(tǒng)建筑宜考慮增設移動式高壓細水霧裝置，其特點為移動方便、靈活機動，設置時不會影響到建筑內部結構，亦可根據(jù)建筑外部風貌綜合設置。移動式裝置主要包括背負式、推車式、便攜式等。

4.消防炮滅火系統(tǒng)

消防炮滅火系統(tǒng)根據(jù)設置形式可分為固定式消防炮滅火系統(tǒng)、移動式消防炮滅火系統(tǒng)和消防炮消防車，其主要具有自動性高、啟動迅速、滅火威力大、作用距離遠等特點。

消防炮根據(jù)設置位置可分為室內、室外兩種消防炮系統(tǒng)。對于無法提供足夠消防保護的高大空間傳統(tǒng)建筑，可設置室內智能型消防炮系統(tǒng)，其具有自動控制、遠程控制和人工手動控制功能，在救火后能及時停閉，減少對建筑內部的水漬損壞。

針對無法設置室內消防系統(tǒng)的傳統(tǒng)建筑，除了配置一些移動的小型消防車輛等裝置外，還可以在建筑附近設置室外消防炮系統(tǒng)作為補充。建筑物為群組布置且各建筑物比較密集時，消防炮宜采用消防炮塔的形式，居高臨下，減少消防炮噴射死角;建筑為獨棟大空間木質結構時，消防炮可均勻分布在被保護對象周圍地面上。發(fā)生火災時，宜將水流噴灑到屋頂位置，形成水霧帶間接滅火，也可作為分隔水幕，阻止火災的蔓延。

（四）建筑滅火器配置

滅火器是一種最簡單且高效的滅火設施，價格低廉，操作方便，現(xiàn)如今已應用于各類建筑中。依據(jù)《建筑滅火器配置設計規(guī)范》的相關條文，除電氣房間外，滅火器配置按照A類場所嚴重危險級別進行裝配，電氣專業(yè)房間按照E類場所嚴重危險級別進行裝配，滅火器最大保護距離15m。

現(xiàn)建筑中多采用MF/ABC型干粉滅火器，此類滅火器在救火時會釋放大量粉塵，對建筑影響較大，因此建議采用清潔氣體或者水基型滅火器。水基型滅火器雖然對文物有水漬傷害，但是其滅火效率高、環(huán)保、不導電，相比于MF/ABC型干粉滅火器，可以在較小的用量下?lián)錅缁馂摹?/p>

五、結語

傳統(tǒng)建筑是古人智慧及技術的結晶，其重要的歷史意義就是傳承歷史文化。建筑是不會動的史書，它記錄的歷史往往比史書更加直觀。近年來，各類傳統(tǒng)建筑發(fā)生的火災已為世人敲響警鐘，保護傳統(tǒng)建筑，迫在眉睫。在傳統(tǒng)建筑修繕過程中，應完善周邊及建筑內部消防設施，加強消防安全管理，做好消防安全宣傳工作，依靠建筑周邊保障力量，共同保護傳統(tǒng)建筑不受火災侵襲，讓古人智慧能夠傳承后世。

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