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论自动喷水灭火系统在保护文物古建筑中的作用

发表日期:2015-12-24 文章来源:云南玉溪消防支队

摘要:我国是一个文物古建筑众多的国家,而我国的大量的文物古建筑以木质结构为主,火灾就成为了文物古建的一个主要破坏者,特别是一些年代久远的古建筑,集中反映了我国的人文、历史的发展进程,是我国不可复制的重要历史应征,一旦烧毁将是我国巨大损失,为更好的保护好这些古建筑,我们应当利用当前新技术、新手段例如自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统来预防和遏制火灾发生、发展,本文将具体的阐述火灾自动灭火系统在保护文物古建筑中发挥的具体作用。
 
文物其定义是人类在历史发展过程中遗留下来的遗物、遗迹。它是人类宝贵的历史文化遗产。文物是指具体的物质遗存,它的基本特征是:第一,必须是由人类创造的,或者是与人类活动有关的;第二,必须是已经成为历史的过去,不可能再重新创造的物品。而文物古建筑则是不可移动的历史应征,是代表了人类对“家”的无尽追求与向往,是各历史时期人民智慧和能力的结晶,是一种时间与空间的持续性艺术最好的例子,它们具有了不可复制、不可重树、不可取代的地位,而火灾是对文物古建筑最大的破坏,为预防和减少古建筑的火灾发生人类已经开展了无数的探索,但文物古建筑仍在面临火灾的侵扰,为进一步减少火灾对古建筑的危害,利用新技术、新设备保护文物古建就显得尤为重要。
 
一、我国文物古建筑的特点
 
中国古建筑的特点,可以基本上概括为以下几个方面:1、单体建筑:中国建筑体系以木材结构为它的主要结构方法,中国单体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,成为梁架式结构。这种结构,也是当代建筑中框架式结构的前身模型,为现代建筑事业打下了良好的基础。除了这些,中国古建筑体系中建筑的特点还在于它的细部等各方面的处理。2、屋顶的处理:这是这个建筑体系中的一个特色,它在中国建筑中向来占着极其重要的地位。瓦面是弯曲的,当屋顶是四面坡度时,屋顶的四角也就是翘起的。尤其是屋顶壮丽的装饰性也很早就被发现并予以运用了。相对来说,在其它的建筑体系中,屋顶是向来不受重视的,除了有时候穹隆顶得到处理之外,一般坡顶都是草草处理了事的,生硬无趣。但在中国,建筑师很早就发现了屋顶部分的巨大装饰作用。在古书中都有记载和歌颂屋顶和出檐的诗句。它是中国古建筑体系中一个重要的特色。3、木结构细处的精致处理中国古建筑,一般会把构件交接的部分裸露出来,再在它们的外表形状上稍稍加工,使它成为整个建筑本身装饰的一部分。比如:在整组的梁柱上刻画图案、门环、角叶等,此外,屋脊、脊吻、瓦当等而下之都是属于这一类的细部处理。
 
二、回顾近年来文物古建筑发生火灾情况
 
2013年11月28日,重庆黔江濯水古镇失火,有“亚洲第一廊桥”之称的濯水风雨廊桥被毁。
 
2014年1月11日,云南香格里拉县独克宗古城火灾,大火烧毁了古城大部分,1300年历史的古城核心区变成废墟。
 
2014年1月25日,300年历史的贵州省镇远县报京侗族村寨被烧毁。
 
2014年3月31日,一场大火将距今千年的唐代古刹圆智寺千佛殿的屋顶几近烧毁,殿内壁画也有些许脱落,大火燃烧1个多小时才被当地消防部门熄灭。
 
2014年12月,已入选《中国世界文化遗产预备名单》的贵州省剑河县久吉苗寨发生大火,600多年历史的苗寨古建筑遭到严重破坏。
 
2015年1月3日凌晨,省级文物保护单位,始建于明洪武二十三年,距今有600多年历史的云南大理白族自治州巍山县南诏镇拱辰楼发生火灾,城楼大部分被烧毁,没有造成人员伤亡。
 
据不完全统计仅2009年至2015年初,全国文物古建筑发生火灾1300余起,生活用火不慎引发火灾居首位,占总数近四成,电气原因占总数的两成,其他原因依次为放火、玩火、吸烟、雷击。文物古建火灾的发生,绝大多数是人为因素导致,而多数灾难背后又都存在商业开发的魅影。这些触目惊心火灾难道还不让国人警醒?这些中华文明的灿烂结晶被大火一次次吞噬怎能让人不心痛?
 
三、当前我国文物古建筑火灾预防情况及问题
 
文物古建筑作为火灾预防工作的难点、重点,各级消防部门在中央的统一部署下开展了多次专项行动,针对文物古建筑的抢救性保护,各地各部门都纷纷献策、献计提出了很多即时有效的方法。例如1.加强完善基础消防设施建设。推动城乡规划、文物部门将消防规划纳入历史文化名城、名镇、名村和文物保护规划,文物部门编制文物建筑集中分布区的区域性消防专项规划,将名城、名镇、名村及文物建筑的消防站、消防供水、消防车通道等消防基础设施建设纳入新型城镇化和新农村建设,并与城乡基础设施建设同步实施,在文物古建筑内加装火灾自动报警系统。2.加强人防。促进文物古建单位建立健全完善的消防安全管理制度,经常进行消防安全检查,及时发现和整改火灾隐患,至少应做到严格控制古建筑内用火用电,严禁在古建筑内或周边堆放可燃、易燃、易爆物品,使用瓶装液化石油气或煤炉,严禁搭建可燃建筑或用可燃材料分隔房间。3. 在不改变建筑原貌风格开展寨改、房改、电改、灶改的前提下,可采取如下技术措施。等等这些方法和措施在现行情况下,降低了文物古建筑火灾风险,但是这真的能让这些历史瑰宝免受火灾侵扰吗?
 
当前的保护措施存在以下的问题:1.针对性很强但持续力不足,当前很多地方提出的保护方法,虽然能在一时很快的提高文物古建筑火灾风险抗击能力,但这些方法仅能支持短时间突击既费时又费力,一旦长时间坚持在人力和财力上很难支撑。2.火灾发现时间相对滞后,现在很多文物古建筑虽然加装了火灾自动报警系统、灭火器等预防和灭火设施、器材,但多少古建筑火灾发生在夜晚和人员较少的时候,很难保证第一时间发现和控制火灾。3.救援到达时间长,很多的文物古建筑均建设在距离县城较远或交通不便利的区域,消防队伍到达耗时较长,往往到达后只能望火兴叹.
 
四、各类灭火系统对文物古建筑的保护情况对比。
 
当前我国正在运用的各类自动灭火系统包括自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统、气体灭火系统。
 
(一)自动喷水灭火系统包括了湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统、水幕系统、细水雾系统等。
 
1.湿式自动喷水灭火系统:由喷头、管道系统、湿式报警阀、报警装置和供水设施等组成。由于该系统在报警阀的前后管道内始终充满着压力水,故称湿式喷水灭火系统或湿管系统。
 
2.干式自动喷水灭火系统:为了满足寒冷和高温场所安装自动灭火系统的需要,在湿式系统的基础上发展起来的。其管路和喷头内平时没有水,只处于充气状态,故称之为干式系统或干管系统。干式喷水灭火系统的主要特点是在报警阀后管路内无水,不怕冻结,不怕环境温度高。因此,该系统适用于环境温度低于4℃和高于70℃的建筑物和场所。
 
3.预作用自动喷水灭火系统:预作用系统是将火灾自动探测报警技术和自动喷水灭火系统有机地结合起来,对保护对象起了双重保护作用。预作用系统由闭式喷头、管道系统、雨淋阀、火灾探测器、报警控制装置、充气设备、控制组件和供水设施部件组成。这种系统平时呈干式,在火灾发生时能实现对火灾的初期报警,并立刻使管网充水将系统转变为湿式。系统的这种转变过程包含着预备动作的功能,故称为预作用喷水灭火系统。
 
(二)泡沫灭火系统:据《低倍数泡沫灭火系统设计规范》专题报告汇编(1989年9月编制)和1992年10月原商业部设计院编制的中倍数泡沫灭火系统资料介绍,低倍数泡沫混合液供给强度为5~7L/(min.㎡)、混合比为3%~6%、预燃时间60~120s的情况下,灭火时间为3~5min;中倍数泡沫混合液供给强度为4~4.4L(min.㎡)、混合比为8%、预燃时间60~90s的情况下,灭火时间为1~2min。在供给强度同为4L/(min.㎡),时,中倍数蛋白泡沫混合液灭火时间124s;低倍数蛋白泡沫混合液灭火时间为459s;低倍数氟蛋白泡沫混合液灭火时间为270s。
 
(三)气体灭火系统:气体灭火系统是指平时灭火剂以液体、液化气体或气体状态存贮于压力容器内,灭火时以气体(包括蒸汽、气雾)状态喷射作为灭火介质的灭火系统。并能在防护区空间内形CO2气体灭火系统成各方向均匀的气体浓度,而且至少能保持该灭火浓度达到规范规定的浸渍时间,实现扑灭该防护区的空间、立体火灾。系统包括贮存容器、容器阀、选择阀、液体单向阀、喷嘴和阀驱动装置组成。
 
从以上数据及各系统的特点我们发现,泡沫灭火系统灭火效果较好,但是各类泡沫价格较高,且该系统对液体流淌火灾及摩擦起火类火灾作用明显,对于其他火灾效果相对较差。气体灭火系统该系统灭火效果为最佳,但存在必须在密闭空间才能发挥功效,对于古建筑无法适用,综上所述,自动喷水灭火系统为古建筑自动灭火系统的唯一选择.
 
五、自动喷水灭火系统在古建筑中发挥的作用
 
(一)木质结构建筑火灾特点。一是易燃性,木质结构的建筑主体为可燃或易燃的木材,火灾绵延快一般情况5分钟之后可将顶部烧穿,15至20分钟后主要支撑部件失去支撑作用,造成建筑物垮塌;二是建筑物内部引火源较多,当前的木质结构房屋除小部分为国家重点保护外,大多的木质古建筑仍然有人居住、使用,用火、用电、用油不可避免,有些地方甚至在建筑内烧香焚纸更极易造成火灾;三是木质结构房屋易火烧连营,我国的木质结构房屋多为连片建盖,且防火间距不足6米一旦单幢建筑起火极易造成火烧连营的态势。
 
(二)自动喷水灭火系统在木质建筑中发挥的作用。自动喷水灭火系统是70年代,针对建筑火灾高发、易发而产生的一个自动化灭火装置,它具备无人值守化、灭火高效化、维护简易化的多个特点,正逐步被世界各国所认可和应用,我国在1999年首次将自动喷水灭火系统以国家标准进行了强制推广,在20多年来一次又一次的保护了我国的重要场所、建筑的消防安全,其所起的重要性不亚于在建筑内部设置一个24小时的消防队伍。当前多个国家,在木质建筑中试用了自动喷水灭火系统反响较好。
 
自动喷水灭火系统的保护可以分为,前期保护:将未起火的部位喷水后进行增湿保护。灭火降温:对正在燃烧的部分进行灭火降温,减少火灾危害。根据建筑物不同的要求,自动喷水灭火系统灭火工作数据为,以作用面积200m2计算,喷水强度:18L/min.m2、喷头流量系数:K=115、最不利点处喷头的工作压力:P0=0.16Mpa、每个喷头的保护面积:3.0×2.65=7.95m2、保护面积内的喷头数:n=200/7.95=25.15=26只、正方形面积的长边尺寸:L=√200=14.14m、每根喷水支管的动作喷头数:n=6只。
 
六、文物古建筑安装自动喷水灭火系统的注意事项。
 
在古建筑中安装自动喷水灭火系统应当注意一下几点:
 
(一)不影响古建筑本身的构造。自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装(水流指示器或压力开关)等组件,以及管道、供水设施组成在加上管道内的水量重量已经很大,为不破坏建筑主体结构,所以建议使用干式系统。
 
(二)不影响古建筑的整体效果。文物古建筑存在不可复制性和不能破坏性,保持古建筑原貌就显得尤为重要,自动喷水灭火系统的主管和支管在其颜色上就应当选用与古建筑同色或相近色进行涂刷,在每根管上涂刷色环;对于喷头的选择则可以在不影响使用的情况下尽量选用隐蔽型或仿古型装饰盘进行“隐藏”。
 
(三)安装方式:1、屋外安装,即将自动喷水灭火系统安装在文物古建筑的屋顶及四周,这样的安装可以不影响建筑的内部情况及结构,抵御来自外部的火灾侵扰,降低文物古建筑的温度,存在的问题则是不能第一时间控制古建筑内部火灾。2、室内安装,即将自动喷水灭火系统安装在建筑物内部,这样的安装可以在第一发现和控制建筑物内部火灾,但问题一是需要考虑建筑主要部件的承载能力,二是不能直接抵御来自外部火灾的侵扰。各文物古建筑可以根据其建筑特点及实际情况选用不同类型的安装方式。
 
(四)水量的精准计算。根据建筑面积用水量情况,依据《自动喷水灭火系统设计规范》应当存储不少于1小时使用量的水源。
 
(五)喷头的选型。自动喷水灭火系统喷头根据古建筑系统的选型选择不同的喷头,干式系统及建筑物外部安装的自动喷水灭火系统可以选择开式喷头,湿式系统则需要选择快速响应喷头。
 
保卫文物古建筑已经成为我国文物保护工作的重中之重,保卫文物古建筑就是保卫中国过去,保卫我们的历史传承,避免文物古建筑受到火灾侵扰,消防部队及各级各部门都应当通力合作,多方并举将文物古建筑保护工作进行到底。
 
参考文献:
 
1、《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001.2
 
2、《这些年火灾毁了多少古建筑》中国青年报 2015年1月4日
 
3、《中国古建筑行业名录》2011版
 
4、部分资料源自网络(玉溪支队通海大队参谋 李园)
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