論自動噴水滅火系統在保護文物古建筑中的作用
發表日期：2015-12-24 文章來源：云南玉溪消防支隊
摘要：我國是一個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結構為主，火災就成為了文物古建的一個主要破壞者，特別是一些年代久遠的古建筑，集中反映了我國的人文、歷史的發展進程，是我國不可復制的重要歷史應征，一旦燒毀將是我國巨大損失，為更好的保護好這些古建筑，我們應當利用當前新技術、新手段例如自動噴水滅火系統、火災自動報警系統來預防和遏制火災發生、發展，本文將具體的闡述火災自動滅火系統在保護文物古建筑中發揮的具體作用。
文物其定義是人類在歷史發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。文物是指具體的物質遺存，它的基本特征是：第一，必須是由人類創造的，或者是與人類活動有關的；第二，必須是已經成為歷史的過去，不可能再重新創造的物品。而文物古建筑則是不可移動的歷史應征，是代表了人類對“家”的無盡追求與向往，是各歷史時期人民智慧和能力的結晶，是一種時間與空間的持續性藝術最好的例子，它們具有了不可復制、不可重樹、不可取代的地位，而火災是對文物古建筑最大的破壞，為預防和減少古建筑的火災發生人類已經開展了無數的探索，但文物古建筑仍在面臨火災的侵擾，為進一步減少火災對古建筑的危害，利用新技術、新設備保護文物古建就顯得尤為重要。
一、我國文物古建筑的特點
中國古建筑的特點，可以基本上概括為以下幾個方面：1、單體建筑：中國建筑體系以木材結構為它的主要結構方法，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，成為梁架式結構。這種結構，也是當代建筑中框架式結構的前身模型，為現代建筑事業打下了良好的基礎。除了這些，中國古建筑體系中建筑的特點還在于它的細部等各方面的處理。2、屋頂的處理：這是這個建筑體系中的一個特色，它在中國建筑中向來占著極其重要的地位。瓦面是彎曲的，當屋頂是四面坡度時，屋頂的四角也就是翹起的。尤其是屋頂壯麗的裝飾性也很早就被發現并予以運用了。相對來說，在其它的建筑體系中，屋頂是向來不受重視的，除了有時候穹隆頂得到處理之外，一般坡頂都是草草處理了事的，生硬無趣。但在中國，建筑師很早就發現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重要的特色。3、木結構細處的精致處理中國古建筑，一般會把構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、角葉等，此外，屋脊、脊吻、瓦當等而下之都是屬于這一類的細部處理。
二、回顧近年來文物古建筑發生火災情況
2013年11月28日，重慶黔江濯水古鎮失火，有“亞洲第一廊橋”之稱的濯水風雨廊橋被毀。
2014年1月11日，云南香格里拉縣獨克宗古城火災，大火燒毀了古城大部分，1300年歷史的古城核心區變成廢墟。
2014年1月25日，300年歷史的貴州省鎮遠縣報京侗族村寨被燒毀。
2014年3月31日，一場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，殿內壁畫也有些許脫落，大火燃燒1個多小時才被當地消防部門熄滅。
2014年12月，已入選《中國世界文化遺產預備名單》的貴州省劍河縣久吉苗寨發生大火，600多年歷史的苗寨古建筑遭到嚴重破壞。
2015年1月3日凌晨，省級文物保護單位，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拱辰樓發生火災，城樓大部分被燒毀，沒有造成人員傷亡。
據不完全統計僅2009年至2015年初，全國文物古建筑發生火災1300余起，生活用火不慎引發火災居首位，占總數近四成，電氣原因占總數的兩成，其他原因依次為放火、玩火、吸煙、雷擊。文物古建火災的發生，絕大多數是人為因素導致，而多數災難背后又都存在商業開發的魅影。這些觸目驚心火災難道還不讓國人警醒？這些中華文明的燦爛結晶被大火一次次吞噬怎能讓人不心痛？
三、當前我國文物古建筑火災預防情況及問題
文物古建筑作為火災預防工作的難點、重點，各級消防部門在中央的統一部署下開展了多次專項行動，針對文物古建筑的搶救性保護，各地各部門都紛紛獻策、獻計提出了很多即時有效的方法。例如1.加強完善基礎消防設施建設。推動城鄉規劃、文物部門將消防規劃納入歷史文化名城、名鎮、名村和文物保護規劃，文物部門編制文物建筑集中分布區的區域性消防專項規劃，將名城、名鎮、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設施建設納入新型城鎮化和新農村建設，并與城鄉基礎設施建設同步實施，在文物古建筑內加裝火災自動報警系統。2.加強人防。促進文物古建單位建立健全完善的消防安全管理制度，經常進行消防安全檢查，及時發現和整改火災隱患，至少應做到嚴格控制古建筑內用火用電，嚴禁在古建筑內或周邊堆放可燃、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格開展寨改、房改、電改、灶改的前提下，可采取如下技術措施。等等這些方法和措施在現行情況下，降低了文物古建筑火災風險，但是這真的能讓這些歷史瑰寶免受火災侵擾嗎？
當前的保護措施存在以下的問題：1.針對性很強但持續力不足，當前很多地方提出的保護方法，雖然能在一時很快的提高文物古建筑火災風險抗擊能力，但這些方法僅能支持短時間突擊既費時又費力，一旦長時間堅持在人力和財力上很難支撐。2.火災發現時間相對滯后，現在很多文物古建筑雖然加裝了火災自動報警系統、滅火器等預防和滅火設施、器材，但多少古建筑火災發生在夜晚和人員較少的時候，很難保證第一時間發現和控制火災。3.救援到達時間長，很多的文物古建筑均建設在距離縣城較遠或交通不便利的區域，消防隊伍到達耗時較長，往往到達后只能望火興嘆.
四、各類滅火系統對文物古建筑的保護情況對比。
當前我國正在運用的各類自動滅火系統包括自動噴水滅火系統、泡沫滅火系統、氣體滅火系統。
（一）自動噴水滅火系統包括了濕式系統、干式系統、預作用系統、雨淋系統、水幕系統、細水霧系統等。
1.濕式自動噴水滅火系統：由噴頭、管道系統、濕式報警閥、報警裝置和供水設施等組成。由于該系統在報警閥的前后管道內始終充滿著壓力水，故稱濕式噴水滅火系統或濕管系統。
2.干式自動噴水滅火系統：為了滿足寒冷和高溫場所安裝自動滅火系統的需要，在濕式系統的基礎上發展起來的。其管路和噴頭內平時沒有水，只處于充氣狀態，故稱之為干式系統或干管系統。干式噴水滅火系統的主要特點是在報警閥后管路內無水，不怕凍結，不怕環境溫度高。因此，該系統適用于環境溫度低于4℃和高于70℃的建筑物和場所。
3.預作用自動噴水滅火系統：預作用系統是將火災自動探測報警技術和自動噴水滅火系統有機地結合起來，對保護對象起了雙重保護作用。預作用系統由閉式噴頭、管道系統、雨淋閥、火災探測器、報警控制裝置、充氣設備、控制組件和供水設施部件組成。這種系統平時呈干式，在火災發生時能實現對火災的初期報警，并立刻使管網充水將系統轉變為濕式。系統的這種轉變過程包含著預備動作的功能，故稱為預作用噴水滅火系統。
（二）泡沫滅火系統：據《低倍數泡沫滅火系統設計規范》專題報告匯編（1989年9月編制）和1992年10月原商業部設計院編制的中倍數泡沫滅火系統資料介紹，低倍數泡沫混合液供給強度為5～7L/（min.㎡）、混合比為3%～6%、預燃時間60～120s的情況下，滅火時間為3～5min；中倍數泡沫混合液供給強度為4～4.4L（min.㎡）、混合比為8%、預燃時間60～90s的情況下，滅火時間為1～2min。在供給強度同為4L/（min.㎡），時，中倍數蛋白泡沫混合液滅火時間124s；低倍數蛋白泡沫混合液滅火時間為459s；低倍數氟蛋白泡沫混合液滅火時間為270s。
（三）氣體滅火系統：氣體滅火系統是指平時滅火劑以液體、液化氣體或氣體狀態存貯于壓力容器內，滅火時以氣體（包括蒸汽、氣霧）狀態噴射作為滅火介質的滅火系統。并能在防護區空間內形CO2氣體滅火系統成各方向均勻的氣體濃度，而且至少能保持該滅火濃度達到規范規定的浸漬時間，實現撲滅該防護區的空間、立體火災。系統包括貯存容器、容器閥、選擇閥、液體單向閥、噴嘴和閥驅動裝置組成。
從以上數據及各系統的特點我們發現，泡沫滅火系統滅火效果較好，但是各類泡沫價格較高，且該系統對液體流淌火災及摩擦起火類火災作用明顯，對于其他火災效果相對較差。氣體滅火系統該系統滅火效果為最佳，但存在必須在密閉空間才能發揮功效，對于古建筑無法適用，綜上所述，自動噴水滅火系統為古建筑自動滅火系統的唯一選擇.
五、自動噴水滅火系統在古建筑中發揮的作用
（一）木質結構建筑火災特點。一是易燃性，木質結構的建筑主體為可燃或易燃的木材，火災綿延快一般情況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；二是建筑物內部引火源較多，當前的木質結構房屋除小部分為國家重點保護外，大多的木質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燒香焚紙更極易造成火災；三是木質結構房屋易火燒連營，我國的木質結構房屋多為連片建蓋，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勢。
（二）自動噴水滅火系統在木質建筑中發揮的作用。自動噴水滅火系統是70年代，針對建筑火災高發、易發而產生的一個自動化滅火裝置，它具備無人值守化、滅火高效化、維護簡易化的多個特點，正逐步被世界各國所認可和應用，我國在1999年首次將自動噴水滅火系統以國家標準進行了強制推廣，在20多年來一次又一次的保護了我國的重要場所、建筑的消防安全，其所起的重要性不亞于在建筑內部設置一個24小時的消防隊伍。當前多個國家，在木質建筑中試用了自動噴水滅火系統反響較好。
自動噴水滅火系統的保護可以分為，前期保護：將未起火的部位噴水后進行增濕保護。滅火降溫：對正在燃燒的部分進行滅火降溫，減少火災危害。根據建筑物不同的要求，自動噴水滅火系統滅火工作數據為，以作用面積200m2計算，噴水強度：18L/min.m2、噴頭流量系數：K=115、最不利點處噴頭的工作壓力：P0=0.16Mpa、每個噴頭的保護面積：3.0×2.65=7.95m2、保護面積內的噴頭數：n=200/7.95=25.15=26只、正方形面積的長邊尺寸：L=√200=14.14m、每根噴水支管的動作噴頭數：n=6只。
六、文物古建筑安裝自動噴水滅火系統的注意事項。
在古建筑中安裝自動噴水滅火系統應當注意一下幾點：
（一）不影響古建筑本身的構造。自動噴水滅火系統由灑水噴頭、報警閥組、水流報警裝（水流指示器或壓力開關）等組件，以及管道、供水設施組成在加上管道內的水量重量已經很大，為不破壞建筑主體結構，所以建議使用干式系統。
（二）不影響古建筑的整體效果。文物古建筑存在不可復制性和不能破壞性，保持古建筑原貌就顯得尤為重要，自動噴水滅火系統的主管和支管在其顏色上就應當選用與古建筑同色或相近色進行涂刷，在每根管上涂刷色環；對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行“隱藏”。
（三）安裝方式：1、屋外安裝，即將自動噴水滅火系統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部情況及結構，抵御來自外部的火災侵擾，降低文物古建筑的溫度，存在的問題則是不能第一時間控制古建筑內部火災。2、室內安裝，即將自動噴水滅火系統安裝在建筑物內部，這樣的安裝可以在第一發現和控制建筑物內部火災，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的侵擾。各文物古建筑可以根據其建筑特點及實際情況選用不同類型的安裝方式。
（四）水量的精準計算。根據建筑面積用水量情況，依據《自動噴水滅火系統設計規范》應當存儲不少于1小時使用量的水源。
（五）噴頭的選型。自動噴水滅火系統噴頭根據古建筑系統的選型選擇不同的噴頭，干式系統及建筑物外部安裝的自動噴水滅火系統可以選擇開式噴頭，濕式系統則需要選擇快速響應噴頭。
保衛文物古建筑已經成為我國文物保護工作的重中之重，保衛文物古建筑就是保衛中國過去，保衛我們的歷史傳承，避免文物古建筑受到火災侵擾，消防部隊及各級各部門都應當通力合作，多方并舉將文物古建筑保護工作進行到底。
參考文獻：
1、《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001.2
2、《這些年火災毀了多少古建筑》中國青年報 2015年1月4日
3、《中國古建筑行業名錄》2011版
4、部分資料源自網絡（玉溪支隊通海大隊參謀 李園）
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