傳統(tǒng)建筑消防技術(shù)措施探討

■ 陳偉 劉躍賓 宇文超琪 北京建工建筑設(shè)計(jì)研究院

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(dú)樹一幟，是凝聚著古人智慧及技術(shù)的結(jié)晶。其承載著人類的璀璨文明，需要進(jìn)行保護(hù)并一直流傳下去。最近幾年，常有文物建筑發(fā)生火災(zāi)，例如，2017年綿竹九龍寺火災(zāi)事故，2018年拉薩大昭寺火災(zāi)、清華大學(xué)明齋樓火災(zāi)、頤和園瞰碧臺(tái)火災(zāi)，2019年巴黎圣母院火災(zāi)事故、平遙古城武廟火災(zāi)事故等。因不斷有傳統(tǒng)建筑損毀于火災(zāi)中，傳統(tǒng)建筑消防安全逐漸被國(guó)家所重視。

一、火災(zāi)產(chǎn)生的原因

中國(guó)傳統(tǒng)建筑有別于西方的石材類建筑，結(jié)構(gòu)采用以木結(jié)構(gòu)為主體，下設(shè)土石臺(tái)基的建造方式，單體建筑空間高大，用以彰顯出宏偉與莊嚴(yán)?？拐鹦阅苁谴u木結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)，但最大的缺點(diǎn)是對(duì)于火災(zāi)的防御能力較弱。一旦遭受火災(zāi)，便有付之一炬的可能。傳統(tǒng)建筑火災(zāi)原因調(diào)查中指出，火災(zāi)產(chǎn)生的因素主要包括：

（1）人為因素。例如，人為的意外火災(zāi)、燭臺(tái)傾倒、設(shè)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(zāi)。電氣線路及設(shè)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(zāi)。約占起火比例的14%。

二、傳統(tǒng)建筑火災(zāi)的特點(diǎn)

（一）木質(zhì)結(jié)構(gòu)，耐火等級(jí)低

木材作為可燃物，在溫度100℃以下時(shí)，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(jī)酸體。隨著溫度升高，可燃?xì)怏w從木材中揮發(fā)出。木材溫度達(dá)到400～450℃時(shí)，木材完全碳化，這時(shí)遇到氧氣則開始起火燃燒。整個(gè)過程周而復(fù)始，外部表皮燃燒后又致使內(nèi)部加熱揮發(fā)氣體繼續(xù)燃燒，形成火勢(shì)。

（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(zāi)后，建筑內(nèi)部可燃物充足、火勢(shì)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(yuǎn)，消防措施及消防救援力量不足，導(dǎo)致火災(zāi)不容易被撲滅，造成不可控的局面。一旦遭遇火災(zāi)，很難恢復(fù)其所具有的歷史文化價(jià)值。

因此現(xiàn)代消防技術(shù)與傳統(tǒng)建筑結(jié)合，保護(hù)傳統(tǒng)建筑的消防安全，是當(dāng)前的首要問題。

三、消防設(shè)施的應(yīng)用

古代建筑已經(jīng)有了一些防火措施，例如，故宮內(nèi)設(shè)有太平缸，缸內(nèi)平時(shí)儲(chǔ)滿水，以防火災(zāi)發(fā)生時(shí)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(nèi)吸水，射程可達(dá)20m，直接噴射至著火點(diǎn)進(jìn)行滅火；建筑設(shè)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(fù)責(zé)值守，發(fā)現(xiàn)火勢(shì)及時(shí)上報(bào)，功能相當(dāng)于現(xiàn)如今的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

現(xiàn)今隨著科技的進(jìn)步，消防設(shè)施也在不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)建筑修繕過程中往往會(huì)遇到增設(shè)消防設(shè)施的情況，增設(shè)的消防設(shè)施應(yīng)執(zhí)行“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的原則，不損壞建筑本體及文物價(jià)值，并應(yīng)遵循最小干預(yù)，因地制宜、設(shè)施適度，具有可逆性的原則。

四、消防設(shè)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(shè)消防系統(tǒng)要考慮消防水源的問題，消防水源的設(shè)置需要因地制宜，依勢(shì)而立，做到與建筑相結(jié)合。

位于城鎮(zhèn)周邊的建筑，市政給水設(shè)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(nèi)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(hù)半徑150m。當(dāng)市政供水壓力及流量滿足室內(nèi)消防系統(tǒng)時(shí)，室內(nèi)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(shí)，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(shí)，借用此水源為其提供服務(wù)。

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

（二）消火栓系統(tǒng)

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中要求，文物保護(hù)單位可視具體情況盡量考慮設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。

建筑內(nèi)部有生活給水管道的文物建筑，可設(shè)置消防水龍，由生活給水直接供水，消防水龍?bào)w積小，易于布置，沒有經(jīng)過訓(xùn)練的人員也可以進(jìn)行操作，對(duì)撲滅初期的火災(zāi)作用明顯。

建筑內(nèi)部沒有生活給水管道且火災(zāi)危險(xiǎn)性較大時(shí)，宜設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，消火栓位置應(yīng)盡量設(shè)置于重點(diǎn)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(shí)到達(dá)，且消火栓的布置間距一般不大于30m。

當(dāng)建筑內(nèi)沒有條件設(shè)置室內(nèi)消火栓時(shí)，可將消火栓設(shè)置在室外，采用室內(nèi)消火栓室外設(shè)置的形式。消火栓系統(tǒng)由消防水池及消防水泵房供水，設(shè)置為臨時(shí)高壓系統(tǒng)，報(bào)警按鈕設(shè)置在室外設(shè)置的消火栓內(nèi)，以便火災(zāi)時(shí)消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。建筑物周圍增設(shè)移動(dòng)式消防泵，由室外管網(wǎng)吸水加壓后使用。

（三）自動(dòng)滅火設(shè)施

1．自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)不能應(yīng)用于設(shè)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(jié)構(gòu)建筑或者修繕翻建的傳統(tǒng)建筑，在不影響建筑本體結(jié)構(gòu)、不影響環(huán)境風(fēng)貌的情況下，可設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。自噴系統(tǒng)的特點(diǎn)是自動(dòng)性能穩(wěn)定、滅火性能高，能夠撲滅建筑內(nèi)部初期火災(zāi)。

自噴系統(tǒng)通常由水源、報(bào)警閥組、管網(wǎng)、噴頭組成。如條件有限，設(shè)置噴淋系統(tǒng)消防水池及泵房有困難時(shí)，可采用局部應(yīng)用系統(tǒng)。設(shè)置局部應(yīng)用系統(tǒng)的場(chǎng)所應(yīng)滿足，噴水強(qiáng)度不小于6L/(min·m2)，火災(zāi)持續(xù)時(shí)間0．5小時(shí)。當(dāng)市政供水壓力及流量滿足噴水強(qiáng)度要求時(shí)，可利用市政給水作為系統(tǒng)消防水源；局部應(yīng)用系統(tǒng)也可由室內(nèi)消火栓系統(tǒng)供給，共用消防水池水量及水泵等設(shè)施。采用局部應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)建筑物進(jìn)行保護(hù)，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)的安裝難度，節(jié)約造價(jià)。

系統(tǒng)噴頭應(yīng)根據(jù)屋頂形式及有無吊頂進(jìn)行選擇。有吊頂區(qū)域，應(yīng)設(shè)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(zāi)蔓延趨勢(shì)的建筑，其外檐斗拱下方設(shè)置水幕噴頭，減少相鄰建筑火災(zāi)對(duì)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(kù)房、電氣設(shè)備等不適用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的房間，可采用氣體滅火對(duì)房間進(jìn)行保護(hù)。氣體滅火特點(diǎn)為滅火性能優(yōu)良、使用范圍廣、對(duì)被保護(hù)物不造成二次污染。

傳統(tǒng)建筑中考慮到最小干預(yù)和可逆性原則，宜采用柜式無管網(wǎng)預(yù)制滅火系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)置簡(jiǎn)單、不破壞傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)、安裝使用方便。相比于固定式管網(wǎng)系統(tǒng)，預(yù)制滅火系統(tǒng)直接設(shè)置于被保護(hù)范圍內(nèi)，不需要單獨(dú)設(shè)置儲(chǔ)瓶間。

3．細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，通過專用的細(xì)水霧噴頭將水分解為細(xì)小霧滴，充滿整個(gè)房間，與火焰相互作用時(shí)，主要是氣體冷卻、濕潤(rùn)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(xì)水霧滅火系統(tǒng)可減少對(duì)傳統(tǒng)建筑內(nèi)部的水漬傷害，使用方便，對(duì)于存放石雕、木制文物等場(chǎng)所有良好的使用價(jià)值。

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)分為固定式和移動(dòng)式，傳統(tǒng)建筑宜考慮增設(shè)移動(dòng)式高壓細(xì)水霧裝置，其特點(diǎn)為移動(dòng)方便、靈活機(jī)動(dòng)，設(shè)置時(shí)不會(huì)影響到建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)，亦可根據(jù)建筑外部風(fēng)貌綜合設(shè)置。移動(dòng)式裝置主要包括背負(fù)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(shè)置形式可分為固定式消防炮滅火系統(tǒng)、移動(dòng)式消防炮滅火系統(tǒng)和消防炮消防車，其主要具有自動(dòng)性高、啟動(dòng)迅速、滅火威力大、作用距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。

消防炮根據(jù)設(shè)置位置可分為室內(nèi)、室外兩種消防炮系統(tǒng)。對(duì)于無法提供足夠消防保護(hù)的高大空間傳統(tǒng)建筑，可設(shè)置室內(nèi)智能型消防炮系統(tǒng)，其具有自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制和人工手動(dòng)控制功能，在救火后能及時(shí)停閉，減少對(duì)建筑內(nèi)部的水漬損壞。

針對(duì)無法設(shè)置室內(nèi)消防系統(tǒng)的傳統(tǒng)建筑，除了配置一些移動(dòng)的小型消防車輛等裝置外，還可以在建筑附近設(shè)置室外消防炮系統(tǒng)作為補(bǔ)充。建筑物為群組布置且各建筑物比較密集時(shí)，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(dú)棟大空間木質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)，消防炮可均勻分布在被保護(hù)對(duì)象周圍地面上。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，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(zāi)的蔓延。

（四）建筑滅火器配置

滅火器是一種最簡(jiǎn)單且高效的滅火設(shè)施，價(jià)格低廉，操作方便，現(xiàn)如今已應(yīng)用于各類建筑中。依據(jù)《建筑滅火器配置設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)條文，除電氣房間外，滅火器配置按照A類場(chǎng)所嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行裝配，電氣專業(yè)房間按照E類場(chǎng)所嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行裝配，滅火器最大保護(hù)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(shí)會(huì)釋放大量粉塵，對(duì)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(duì)文物有水漬傷害，但是其滅火效率高、環(huán)保、不導(dǎo)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?zāi)。

五、結(jié)語

傳統(tǒng)建筑是古人智慧及技術(shù)的結(jié)晶，其重要的歷史意義就是傳承歷史文化。建筑是不會(huì)動(dòng)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(zāi)已為世人敲響警鐘，保護(hù)傳統(tǒng)建筑，迫在眉睫。在傳統(tǒng)建筑修繕過程中，應(yīng)完善周邊及建筑內(nèi)部消防設(shè)施，加強(qiáng)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(hù)傳統(tǒng)建筑不受火災(zāi)侵襲，讓古人智慧能夠傳承后世。