論自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在保護(hù)文物古建筑中的作用
發(fā)表日期：2015-12-24 文章來源：云南玉溪消防支隊(duì)
摘要：我國是一個(gè)文物古建筑眾多的國家，而我國的大量的文物古建筑以木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，火災(zāi)就成為了文物古建的一個(gè)主要破壞者，特別是一些年代久遠(yuǎn)的古建筑，集中反映了我國的人文、歷史的發(fā)展進(jìn)程，是我國不可復(fù)制的重要?dú)v史應(yīng)征，一旦燒毀將是我國巨大損失，為更好的保護(hù)好這些古建筑，我們應(yīng)當(dāng)利用當(dāng)前新技術(shù)、新手段例如自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)來預(yù)防和遏制火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展，本文將具體的闡述火災(zāi)自動(dòng)滅火系統(tǒng)在保護(hù)文物古建筑中發(fā)揮的具體作用。
文物其定義是人類在歷史發(fā)展過程中遺留下來的遺物、遺跡。它是人類寶貴的歷史文化遺產(chǎn)。文物是指具體的物質(zhì)遺存，它的基本特征是：第一，必須是由人類創(chuàng)造的，或者是與人類活動(dòng)有關(guān)的；第二，必須是已經(jīng)成為歷史的過去，不可能再重新創(chuàng)造的物品。而文物古建筑則是不可移動(dòng)的歷史應(yīng)征，是代表了人類對(duì)“家”的無盡追求與向往，是各歷史時(shí)期人民智慧和能力的結(jié)晶，是一種時(shí)間與空間的持續(xù)性藝術(shù)最好的例子，它們具有了不可復(fù)制、不可重樹、不可取代的地位，而火災(zāi)是對(duì)文物古建筑最大的破壞，為預(yù)防和減少古建筑的火災(zāi)發(fā)生人類已經(jīng)開展了無數(shù)的探索，但文物古建筑仍在面臨火災(zāi)的侵?jǐn)_，為進(jìn)一步減少火災(zāi)對(duì)古建筑的危害，利用新技術(shù)、新設(shè)備保護(hù)文物古建就顯得尤為重要。
一、我國文物古建筑的特點(diǎn)
中國古建筑的特點(diǎn)，可以基本上概括為以下幾個(gè)方面：1、單體建筑：中國建筑體系以木材結(jié)構(gòu)為它的主要結(jié)構(gòu)方法，中國單體古建筑的材料基本上都是木材。也就是房子的房身部分是以木材做柱子和梁的，成為梁架式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)，也是當(dāng)代建筑中框架式結(jié)構(gòu)的前身模型，為現(xiàn)代建筑事業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。除了這些，中國古建筑體系中建筑的特點(diǎn)還在于它的細(xì)部等各方面的處理。2、屋頂?shù)奶幚恚哼@是這個(gè)建筑體系中的一個(gè)特色，它在中國建筑中向來占著極其重要的地位。瓦面是彎曲的，當(dāng)屋頂是四面坡度時(shí)，屋頂?shù)乃慕且簿褪锹N起的。尤其是屋頂壯麗的裝飾性也很早就被發(fā)現(xiàn)并予以運(yùn)用了。相對(duì)來說，在其它的建筑體系中，屋頂是向來不受重視的，除了有時(shí)候穹隆頂?shù)玫教幚碇?，一般坡頂都是草草處理了事的，生硬無趣。但在中國，建筑師很早就發(fā)現(xiàn)了屋頂部分的巨大裝飾作用。在古書中都有記載和歌頌屋頂和出檐的詩句。它是中國古建筑體系中一個(gè)重要的特色。3、木結(jié)構(gòu)細(xì)處的精致處理中國古建筑，一般會(huì)把構(gòu)件交接的部分裸露出來，再在它們的外表形狀上稍稍加工，使它成為整個(gè)建筑本身裝飾的一部分。比如：在整組的梁柱上刻畫圖案、門環(huán)、角葉等，此外，屋脊、脊吻、瓦當(dāng)?shù)榷轮际菍儆谶@一類的細(xì)部處理。
二、回顧近年來文物古建筑發(fā)生火災(zāi)情況
2013年11月28日，重慶黔江濯水古鎮(zhèn)失火，有“亞洲第一廊橋”之稱的濯水風(fēng)雨廊橋被毀。
2014年1月11日，云南香格里拉縣獨(dú)克宗古城火災(zāi)，大火燒毀了古城大部分，1300年歷史的古城核心區(qū)變成廢墟。
2014年1月25日，300年歷史的貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣報(bào)京侗族村寨被燒毀。
2014年3月31日，一場(chǎng)大火將距今千年的唐代古剎圓智寺千佛殿的屋頂幾近燒毀，殿內(nèi)壁畫也有些許脫落，大火燃燒1個(gè)多小時(shí)才被當(dāng)?shù)叵啦块T熄滅。
2014年12月，已入選《中國世界文化遺產(chǎn)預(yù)備名單》的貴州省劍河縣久吉苗寨發(fā)生大火，600多年歷史的苗寨古建筑遭到嚴(yán)重破壞。
2015年1月3日凌晨，省級(jí)文物保護(hù)單位，始建于明洪武二十三年，距今有600多年歷史的云南大理白族自治州巍山縣南詔鎮(zhèn)拱辰樓發(fā)生火災(zāi)，城樓大部分被燒毀，沒有造成人員傷亡。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)僅2009年至2015年初，全國文物古建筑發(fā)生火災(zāi)1300余起，生活用火不慎引發(fā)火災(zāi)居首位，占總數(shù)近四成，電氣原因占總數(shù)的兩成，其他原因依次為放火、玩火、吸煙、雷擊。文物古建火災(zāi)的發(fā)生，絕大多數(shù)是人為因素導(dǎo)致，而多數(shù)災(zāi)難背后又都存在商業(yè)開發(fā)的魅影。這些觸目驚心火災(zāi)難道還不讓國人警醒？這些中華文明的燦爛結(jié)晶被大火一次次吞噬怎能讓人不心痛？
三、當(dāng)前我國文物古建筑火災(zāi)預(yù)防情況及問題
文物古建筑作為火災(zāi)預(yù)防工作的難點(diǎn)、重點(diǎn)，各級(jí)消防部門在中央的統(tǒng)一部署下開展了多次專項(xiàng)行動(dòng)，針對(duì)文物古建筑的搶救性保護(hù)，各地各部門都紛紛獻(xiàn)策、獻(xiàn)計(jì)提出了很多即時(shí)有效的方法。例如1.加強(qiáng)完善基礎(chǔ)消防設(shè)施建設(shè)。推動(dòng)城鄉(xiāng)規(guī)劃、文物部門將消防規(guī)劃納入歷史文化名城、名鎮(zhèn)、名村和文物保護(hù)規(guī)劃，文物部門編制文物建筑集中分布區(qū)的區(qū)域性消防專項(xiàng)規(guī)劃，將名城、名鎮(zhèn)、名村及文物建筑的消防站、消防供水、消防車通道等消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)納入新型城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)，并與城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同步實(shí)施，在文物古建筑內(nèi)加裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。2.加強(qiáng)人防。促進(jìn)文物古建單位建立健全完善的消防安全管理制度，經(jīng)常進(jìn)行消防安全檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和整改火災(zāi)隱患，至少應(yīng)做到嚴(yán)格控制古建筑內(nèi)用火用電，嚴(yán)禁在古建筑內(nèi)或周邊堆放可燃、易燃、易爆物品，使用瓶裝液化石油氣或煤爐，嚴(yán)禁搭建可燃建筑或用可燃材料分隔房間。3. 在不改變建筑原貌風(fēng)格開展寨改、房改、電改、灶改的前提下，可采取如下技術(shù)措施。等等這些方法和措施在現(xiàn)行情況下，降低了文物古建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，但是這真的能讓這些歷史瑰寶免受火災(zāi)侵?jǐn)_嗎？
當(dāng)前的保護(hù)措施存在以下的問題：1.針對(duì)性很強(qiáng)但持續(xù)力不足，當(dāng)前很多地方提出的保護(hù)方法，雖然能在一時(shí)很快的提高文物古建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)抗擊能力，但這些方法僅能支持短時(shí)間突擊既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，一旦長時(shí)間堅(jiān)持在人力和財(cái)力上很難支撐。2.火災(zāi)發(fā)現(xiàn)時(shí)間相對(duì)滯后，現(xiàn)在很多文物古建筑雖然加裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、滅火器等預(yù)防和滅火設(shè)施、器材，但多少古建筑火災(zāi)發(fā)生在夜晚和人員較少的時(shí)候，很難保證第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)和控制火災(zāi)。3.救援到達(dá)時(shí)間長，很多的文物古建筑均建設(shè)在距離縣城較遠(yuǎn)或交通不便利的區(qū)域，消防隊(duì)伍到達(dá)耗時(shí)較長，往往到達(dá)后只能望火興嘆.
四、各類滅火系統(tǒng)對(duì)文物古建筑的保護(hù)情況對(duì)比。
當(dāng)前我國正在運(yùn)用的各類自動(dòng)滅火系統(tǒng)包括自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)。
（一）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)包括了濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)、預(yù)作用系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、細(xì)水霧系統(tǒng)等。
1.濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)：由噴頭、管道系統(tǒng)、濕式報(bào)警閥、報(bào)警裝置和供水設(shè)施等組成。由于該系統(tǒng)在報(bào)警閥的前后管道內(nèi)始終充滿著壓力水，故稱濕式噴水滅火系統(tǒng)或濕管系統(tǒng)。
2.干式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)：為了滿足寒冷和高溫場(chǎng)所安裝自動(dòng)滅火系統(tǒng)的需要，在濕式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其管路和噴頭內(nèi)平時(shí)沒有水，只處于充氣狀態(tài)，故稱之為干式系統(tǒng)或干管系統(tǒng)。干式噴水滅火系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是在報(bào)警閥后管路內(nèi)無水，不怕凍結(jié)，不怕環(huán)境溫度高。因此，該系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度低于4℃和高于70℃的建筑物和場(chǎng)所。
3.預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)：預(yù)作用系統(tǒng)是將火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警技術(shù)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，對(duì)保護(hù)對(duì)象起了雙重保護(hù)作用。預(yù)作用系統(tǒng)由閉式噴頭、管道系統(tǒng)、雨淋閥、火災(zāi)探測(cè)器、報(bào)警控制裝置、充氣設(shè)備、控制組件和供水設(shè)施部件組成。這種系統(tǒng)平時(shí)呈干式，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的初期報(bào)警，并立刻使管網(wǎng)充水將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闈袷?。系統(tǒng)的這種轉(zhuǎn)變過程包含著預(yù)備動(dòng)作的功能，故稱為預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)。
（二）泡沫滅火系統(tǒng)：據(jù)《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》專題報(bào)告匯編（1989年9月編制）和1992年10月原商業(yè)部設(shè)計(jì)院編制的中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)資料介紹，低倍數(shù)泡沫混合液供給強(qiáng)度為5～7L/（min.㎡）、混合比為3%～6%、預(yù)燃時(shí)間60～120s的情況下，滅火時(shí)間為3～5min；中倍數(shù)泡沫混合液供給強(qiáng)度為4～4.4L（min.㎡）、混合比為8%、預(yù)燃時(shí)間60～90s的情況下，滅火時(shí)間為1～2min。在供給強(qiáng)度同為4L/（min.㎡），時(shí)，中倍數(shù)蛋白泡沫混合液滅火時(shí)間124s；低倍數(shù)蛋白泡沫混合液滅火時(shí)間為459s；低倍數(shù)氟蛋白泡沫混合液滅火時(shí)間為270s。
（三）氣體滅火系統(tǒng)：氣體滅火系統(tǒng)是指平時(shí)滅火劑以液體、液化氣體或氣體狀態(tài)存貯于壓力容器內(nèi)，滅火時(shí)以氣體（包括蒸汽、氣霧）狀態(tài)噴射作為滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。并能在防護(hù)區(qū)空間內(nèi)形CO2氣體滅火系統(tǒng)成各方向均勻的氣體濃度，而且至少能保持該滅火濃度達(dá)到規(guī)范規(guī)定的浸漬時(shí)間，實(shí)現(xiàn)撲滅該防護(hù)區(qū)的空間、立體火災(zāi)。系統(tǒng)包括貯存容器、容器閥、選擇閥、液體單向閥、噴嘴和閥驅(qū)動(dòng)裝置組成。
從以上數(shù)據(jù)及各系統(tǒng)的特點(diǎn)我們發(fā)現(xiàn)，泡沫滅火系統(tǒng)滅火效果較好，但是各類泡沫價(jià)格較高，且該系統(tǒng)對(duì)液體流淌火災(zāi)及摩擦起火類火災(zāi)作用明顯，對(duì)于其他火災(zāi)效果相對(duì)較差。氣體滅火系統(tǒng)該系統(tǒng)滅火效果為最佳，但存在必須在密閉空間才能發(fā)揮功效，對(duì)于古建筑無法適用，綜上所述，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)為古建筑自動(dòng)滅火系統(tǒng)的唯一選擇.
五、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在古建筑中發(fā)揮的作用
（一）木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)特點(diǎn)。一是易燃性，木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建筑主體為可燃或易燃的木材，火災(zāi)綿延快一般情況5分鐘之后可將頂部燒穿，15至20分鐘后主要支撐部件失去支撐作用，造成建筑物垮塌；二是建筑物內(nèi)部引火源較多，當(dāng)前的木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋除小部分為國家重點(diǎn)保護(hù)外，大多的木質(zhì)古建筑仍然有人居住、使用，用火、用電、用油不可避免，有些地方甚至在建筑內(nèi)燒香焚紙更極易造成火災(zāi)；三是木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋易火燒連營，我國的木質(zhì)結(jié)構(gòu)房屋多為連片建蓋，且防火間距不足6米一旦單幢建筑起火極易造成火燒連營的態(tài)勢(shì)。
（二）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在木質(zhì)建筑中發(fā)揮的作用。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是70年代，針對(duì)建筑火災(zāi)高發(fā)、易發(fā)而產(chǎn)生的一個(gè)自動(dòng)化滅火裝置，它具備無人值守化、滅火高效化、維護(hù)簡易化的多個(gè)特點(diǎn)，正逐步被世界各國所認(rèn)可和應(yīng)用，我國在1999年首次將自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)以國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了強(qiáng)制推廣，在20多年來一次又一次的保護(hù)了我國的重要場(chǎng)所、建筑的消防安全，其所起的重要性不亞于在建筑內(nèi)部設(shè)置一個(gè)24小時(shí)的消防隊(duì)伍。當(dāng)前多個(gè)國家，在木質(zhì)建筑中試用了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)反響較好。
自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的保護(hù)可以分為，前期保護(hù)：將未起火的部位噴水后進(jìn)行增濕保護(hù)。滅火降溫：對(duì)正在燃燒的部分進(jìn)行滅火降溫，減少火災(zāi)危害。根據(jù)建筑物不同的要求，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)滅火工作數(shù)據(jù)為，以作用面積200m2計(jì)算，噴水強(qiáng)度：18L/min.m2、噴頭流量系數(shù)：K=115、最不利點(diǎn)處噴頭的工作壓力：P0=0.16Mpa、每個(gè)噴頭的保護(hù)面積：3.0×2.65=7.95m2、保護(hù)面積內(nèi)的噴頭數(shù)：n=200/7.95=25.15=26只、正方形面積的長邊尺寸：L=√200=14.14m、每根噴水支管的動(dòng)作噴頭數(shù)：n=6只。
六、文物古建筑安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的注意事項(xiàng)。
在古建筑中安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)注意一下幾點(diǎn)：
（一）不影響古建筑本身的構(gòu)造。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由灑水噴頭、報(bào)警閥組、水流報(bào)警裝（水流指示器或壓力開關(guān)）等組件，以及管道、供水設(shè)施組成在加上管道內(nèi)的水量重量已經(jīng)很大，為不破壞建筑主體結(jié)構(gòu)，所以建議使用干式系統(tǒng)。
（二）不影響古建筑的整體效果。文物古建筑存在不可復(fù)制性和不能破壞性，保持古建筑原貌就顯得尤為重要，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的主管和支管在其顏色上就應(yīng)當(dāng)選用與古建筑同色或相近色進(jìn)行涂刷，在每根管上涂刷色環(huán)；對(duì)于噴頭的選擇則可以在不影響使用的情況下盡量選用隱蔽型或仿古型裝飾盤進(jìn)行“隱藏”。
（三）安裝方式：1、屋外安裝，即將自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)安裝在文物古建筑的屋頂及四周，這樣的安裝可以不影響建筑的內(nèi)部情況及結(jié)構(gòu)，抵御來自外部的火災(zāi)侵?jǐn)_，降低文物古建筑的溫度，存在的問題則是不能第一時(shí)間控制古建筑內(nèi)部火災(zāi)。2、室內(nèi)安裝，即將自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)安裝在建筑物內(nèi)部，這樣的安裝可以在第一發(fā)現(xiàn)和控制建筑物內(nèi)部火災(zāi)，但問題一是需要考慮建筑主要部件的承載能力，二是不能直接抵御來自外部火災(zāi)的侵?jǐn)_。各文物古建筑可以根據(jù)其建筑特點(diǎn)及實(shí)際情況選用不同類型的安裝方式。
（四）水量的精準(zhǔn)計(jì)算。根據(jù)建筑面積用水量情況，依據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》應(yīng)當(dāng)存儲(chǔ)不少于1小時(shí)使用量的水源。
（五）噴頭的選型。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭根據(jù)古建筑系統(tǒng)的選型選擇不同的噴頭，干式系統(tǒng)及建筑物外部安裝的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可以選擇開式噴頭，濕式系統(tǒng)則需要選擇快速響應(yīng)噴頭。
保衛(wèi)文物古建筑已經(jīng)成為我國文物保護(hù)工作的重中之重，保衛(wèi)文物古建筑就是保衛(wèi)中國過去，保衛(wèi)我們的歷史傳承，避免文物古建筑受到火災(zāi)侵?jǐn)_，消防部隊(duì)及各級(jí)各部門都應(yīng)當(dāng)通力合作，多方并舉將文物古建筑保護(hù)工作進(jìn)行到底。
參考文獻(xiàn)：
1、《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50084-2001.2
2、《這些年火災(zāi)毀了多少古建筑》中國青年報(bào) 2015年1月4日
3、《中國古建筑行業(yè)名錄》2011版
4、部分資料源自網(wǎng)絡(luò)（玉溪支隊(duì)通海大隊(duì)參謀 李園）
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