传统建筑消防技术措施探讨

■ 陈伟 刘跃宾 宇文超琪 北京建工建筑设计研究院

传统建筑作为人类文化的遗产，其在建筑史上自成体系，独树一帜，是凝聚着古人智慧及技术的结晶。其承载着人类的璀璨文明，需要进行保护并一直流传下去。最近几年，常有文物建筑发生火灾，例如，2017年绵竹九龙寺火灾事故，2018年拉萨大昭寺火灾、清华大学明斋楼火灾、颐和园瞰碧台火灾，2019年巴黎圣母院火灾事故、平遥古城武庙火灾事故等。因不断有传统建筑损毁于火灾中，传统建筑消防安全逐渐被国家所重视。

一、火灾产生的原因

中国传统建筑有别于西方的石材类建筑，结构采用以木结构为主体，下设土石台基的建造方式，单体建筑空间高大，用以彰显出宏伟与庄严。抗震性能是砖木结构的最大优点，但最大的缺点是对于火灾的防御能力较弱。一旦遭受火灾，便有付之一炬的可能。传统建筑火灾原因调查中指出，火灾产生的因素主要包括：

（1）人为因素。例如，人为的意外火灾、烛台倾倒、设备维修过程中产生的电火花、吸烟、玩火、放火等，约占起火比例的53%。

（2）自然因素。自燃、雷击，约占起火比例的2%。

（3）电气火灾。电气线路及设备老化、短路、过载、漏电等，约占起火比例的31%。

（4）不明原因火灾。约占起火比例的14%。

二、传统建筑火灾的特点

（一）木质结构，耐火等级低

木材作为可燃物，在温度100℃以下时，木材只蒸发水分，并不发生分解。继续加热至200℃，此过程主要分解出水蒸气、二氧化碳以及少量有机酸体。随着温度升高，可燃气体从木材中挥发出。木材温度达到400～450℃时，木材完全碳化，这时遇到氧气则开始起火燃烧。整个过程周而复始，外部表皮燃烧后又致使内部加热挥发气体继续燃烧，形成火势。

（二）传统建筑防火间距不足

传统建筑防火间距不足，在引起火灾后，建筑内部可燃物充足、火势发展迅速，容易蔓延至其他建筑，并且传统建筑位置一般离城市较远，消防措施及消防救援力量不足，导致火灾不容易被扑灭，造成不可控的局面。一旦遭遇火灾，很难恢复其所具有的历史文化价值。

因此现代消防技术与传统建筑结合，保护传统建筑的消防安全，是当前的首要问题。

三、消防设施的应用

古代建筑已经有了一些防火措施，例如，故宫内设有太平缸，缸内平时储满水，以防火灾发生时无水源救火。太平缸配合水囊水袋、喷水套筒使用，喷水套筒可从太平缸内吸水，射程可达20m，直接喷射至着火点进行灭火；建筑设置各种形式山墙，既美观又起到防火间隔的作用；宋代望火楼，专人负责值守，发现火势及时上报，功能相当于现如今的自动报警系统。

现今随着科技的进步，消防设施也在不断创新，传统建筑修缮过程中往往会遇到增设消防设施的情况，增设的消防设施应执行“预防为主，防消结合”的原则，不损坏建筑本体及文物价值，并应遵循最小干预，因地制宜、设施适度，具有可逆性的原则。

四、消防设施及消防系统

（一）消防供水水源

传统建筑修缮过程中增设消防系统要考虑消防水源的问题，消防水源的设置需要因地制宜，依势而立，做到与建筑相结合。

位于城镇周边的建筑，市政给水设施完善，消防水源可选择市政给水直接供给。为保证供水安全性，由市政环状管网引入两路供水管线，在区域内布置成环状供水管网，室外消火栓可直接由环状管网接出。室外消火栓可选择地上式或地下式，间距不大于120m，保护半径150m。当市政供水压力及流量满足室内消防系统时，室内消防系统可由市政给水供给。

市政供水管网不能满足消防要求时，可寻找建筑周边是否存在可以利用的消防水源，满足修缮建筑的水量及水压时，借用此水源为其提供服务。

当市政管网及周边都没有可利用的消防水源时，应设置消防水池及水泵房，水池的储水容积应符合规范要求。有条件的建筑可利用山体或者地势设置高位消防水池，利用重力形成常高压供水；或者利用项目周边的河、湖作为项目的消防水源，设置消防车取水码头。在消防车无法到达的区域，可设置固定或者移动式消防泵取水。

（二）消火栓系统

根据《建筑设计防火规范》中要求，文物保护单位可视具体情况尽量考虑设置室内消火栓系统。

建筑内部有生活给水管道的文物建筑，可设置消防水龙，由生活给水直接供水，消防水龙体积小，易于布置，没有经过训练的人员也可以进行操作，对扑灭初期的火灾作用明显。

建筑内部没有生活给水管道且火灾危险性较大时，宜设置室内消火栓系统。室内消火栓系统设置时，消火栓位置应尽量设置于重点部位或者安全出口，明显便于取用处，满足同一平面有2股水柱可同时到达，且消火栓的布置间距一般不大于30m。

当建筑内没有条件设置室内消火栓时，可将消火栓设置在室外，采用室内消火栓室外设置的形式。消火栓系统由消防水池及消防水泵房供水，设置为临时高压系统，报警按钮设置在室外设置的消火栓内，以便火灾时消防系统联动。建筑物周围增设移动式消防泵，由室外管网吸水加压后使用。

（三）自动灭火设施

1．自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统不能应用于设有传统壁画、油饰彩画、藻井、天花的传统建筑中，其他的砖石结构建筑或者修缮翻建的传统建筑，在不影响建筑本体结构、不影响环境风貌的情况下，可设置自动喷水灭火系统。自喷系统的特点是自动性能稳定、灭火性能高，能够扑灭建筑内部初期火灾。

自喷系统通常由水源、报警阀组、管网、喷头组成。如条件有限，设置喷淋系统消防水池及泵房有困难时，可采用局部应用系统。设置局部应用系统的场所应满足，喷水强度不小于6L/(min·m2)，火灾持续时间0．5小时。当市政供水压力及流量满足喷水强度要求时，可利用市政给水作为系统消防水源；局部应用系统也可由室内消火栓系统供给，共用消防水池水量及水泵等设施。采用局部应用系统对建筑物进行保护，可简化系统的安装难度，节约造价。

系统喷头应根据屋顶形式及有无吊顶进行选择。有吊顶区域，应设置上下喷喷头，无吊顶区域采用上喷喷头；建筑形式为群落式，布局紧密，易形成火灾蔓延趋势的建筑，其外檐斗拱下方设置水幕喷头，减少相邻建筑火灾对本建筑的影响。

2．气体灭火系统

传统建筑中某些密闭空间、珍藏品库房、电气设备等不适用自动喷水灭火系统的房间，可采用气体灭火对房间进行保护。气体灭火特点为灭火性能优良、使用范围广、对被保护物不造成二次污染。

传统建筑中考虑到最小干预和可逆性原则，宜采用柜式无管网预制灭火系统，其主要优点是设置简单、不破坏传统建筑结构、安装使用方便。相比于固定式管网系统，预制灭火系统直接设置于被保护范围内，不需要单独设置储瓶间。

3．细水雾灭火系统

细水雾灭火系统，通过专用的细水雾喷头将水分解为细小雾滴，充满整个房间，与火焰相互作用时，主要是气体冷却、湿润冷却可燃物表面，稀释氧气等多种灭火原理共同发挥作用。细水雾灭火系统可减少对传统建筑内部的水渍伤害，使用方便，对于存放石雕、木制文物等场所有良好的使用价值。

细水雾灭火系统分为固定式和移动式，传统建筑宜考虑增设移动式高压细水雾装置，其特点为移动方便、灵活机动，设置时不会影响到建筑内部结构，亦可根据建筑外部风貌综合设置。移动式装置主要包括背负式、推车式、便携式等。

4．消防炮灭火系统

消防炮灭火系统根据设置形式可分为固定式消防炮灭火系统、移动式消防炮灭火系统和消防炮消防车，其主要具有自动性高、启动迅速、灭火威力大、作用距离远等特点。

消防炮根据设置位置可分为室内、室外两种消防炮系统。对于无法提供足够消防保护的高大空间传统建筑，可设置室内智能型消防炮系统，其具有自动控制、远程控制和人工手动控制功能，在救火后能及时停闭，减少对建筑内部的水渍损坏。

针对无法设置室内消防系统的传统建筑，除了配置一些移动的小型消防车辆等装置外，还可以在建筑附近设置室外消防炮系统作为补充。建筑物为群组布置且各建筑物比较密集时，消防炮宜采用消防炮塔的形式，居高临下，减少消防炮喷射死角；建筑为独栋大空间木质结构时，消防炮可均匀分布在被保护对象周围地面上。发生火灾时，宜将水流喷洒到屋顶位置，形成水雾带间接灭火，也可作为分隔水幕，阻止火灾的蔓延。

（四）建筑灭火器配置

灭火器是一种最简单且高效的灭火设施，价格低廉，操作方便，现如今已应用于各类建筑中。依据《建筑灭火器配置设计规范》的相关条文，除电气房间外，灭火器配置按照A类场所严重危险级别进行装配，电气专业房间按照E类场所严重危险级别进行装配，灭火器最大保护距离15m。

现建筑中多采用MF/ABC型干粉灭火器，此类灭火器在救火时会释放大量粉尘，对建筑影响较大，因此建议采用清洁气体或者水基型灭火器。水基型灭火器虽然对文物有水渍伤害，但是其灭火效率高、环保、不导电，相比于MF/ABC型干粉灭火器，可以在较小的用量下扑灭火灾。

五、结语

传统建筑是古人智慧及技术的结晶，其重要的历史意义就是传承历史文化。建筑是不会动的史书，它记录的历史往往比史书更加直观。近年来，各类传统建筑发生的火灾已为世人敲响警钟，保护传统建筑，迫在眉睫。在传统建筑修缮过程中，应完善周边及建筑内部消防设施，加强消防安全管理，做好消防安全宣传工作，依靠建筑周边保障力量，共同保护传统建筑不受火灾侵袭，让古人智慧能够传承后世。