來源：文博中國微信公眾號
發布時間：2020年7月6日
作者：李月

       我國古建筑數量多，僅在全國重點文物保護單位中就有1882處，約占總量的43%。古建筑多采取院落式布局，殿堂相連，廊道相接，房屋主體結構大多使用木質的梁、柱、檁、椽、斗拱、藻井等可燃構件，表面刷油漆或繪制彩畫，一旦發生火災，不易撲滅且會造成嚴重的損失。因此在 “預防為主，防消結合”的指導思想下，選擇合適的火災報警技術，實現早期報警一直是古建筑防火工作的重中之重。

設備選型

       古建筑中火災報警設備的選型，不僅要滿足有關消防技術的標準和規范，還要綜合考慮建筑物的結構、形狀、空間、用途和維護管理等因素，根據不同場所的特點進行合理的設備選型。古建筑歷史悠久，建筑內部梁架及悶頂存有大量塵土，遇大風天氣悶頂內及大殿內塵土隨風飄蕩，直接影響傳統點式火災探測器的穩定工作。同時，點式火災探測器明裝在彩畫下方，顯得零亂且不便于管理，影響歷史風貌。空氣采樣火災報警設備作為一種極早期預警技術，采用主動吸氣式采樣方式，通過對空氣中煙霧顆?；驘後屃Ｗ舆M行微處理，從而實現對火情有效探測，解決了傳統點式火災探測器在探測空間高度、環境氣流、早期探測等方面存在的局限性，適用于古建筑高大空間早期探測火災的需要。同時，前端采樣點不易被肉眼發現，最大限度減少報警設備對古建筑的干預。

       下面將通過在古建筑高大空間使用吸氣式空氣采樣火災報警設備在文物古建筑的實例，探討析如何兼顧保存文物古建筑原貌和滿足現代消防規范要求。

設計方案

       某木制古建筑為建立在白色須彌座上的工字型建筑，南北長48.6米，東西寬45.4米。殿內中部為工字廊。工字廊南北長12.3米，東西寬7.5米。悶頂為清代格柵結構，天花板為原狀彩畫，悶頂距地面高為11.7米，悶頂內凈高3.5米。原古建筑悶頂下為4套紅外對射火災探測器，高度為10米。悶頂內無火災報警設備，無法在火災初期探測火情且存在盲區。為滿足早期火災探測需求，需要加裝空氣采樣火災報警系統。

       防火分區劃分及空氣采樣火災報警主機安裝  根據國家現行規范對防火分區的要求，建筑共分為前殿、工字廊、后殿三個火災防護區域。為盡快核實火情，確認火災發生位置，前殿、后殿再細分為悶頂上、下兩個報警區域?？紤]到悶頂內部空間較大，采樣管敷設距離較長，為保證探測效果，在建筑內共安裝3臺四管式空氣采樣報警主機進行探測。

       報警主機首先利用吸氣泵，通過分布在前、后殿悶頂內及悶頂下百余個采樣點，連續主動抽取空氣，獲取樣品。然后，空氣樣品在過濾器實時清洗過濾灰塵顆粒后，送至激光探測腔分析。最后，激光探測腔利用激光散射方式發現過濾后空氣中的異常煙霧顆粒，經計算后判斷是否發生火情，進而發出報警控制信號。報警信號利用模塊光電轉換后，通過光纖傳回消防控制室。主機采用220V供電?？紤]古建筑對于用電安全等方面的特殊要求，因此選擇將主機安裝在建筑室外不對外開放的區域。前、后殿主機各安裝室外專用機柜統一管理。報警機柜用托架支起，底部距離地面300毫米，并做好室外防雨措施。報警主機嚴格遵守“最小干預”原則，入戶空氣采樣管通過椽檔進入悶頂。因為建筑較高，采樣管室外垂直敷設距離較長，易被風吹破裂，在管路中部采用支架固定綁好。

       空氣采樣管路敷設及采樣點設計  空氣采樣管選用內徑為20毫米的PVC空氣采樣管，管路采用“彐”字形敷設。主管道采用管卡連接，拐角處采用圓弧形彎頭連接，減少空氣阻力。悶頂內為標準管道采樣方式，將探測悶頂內的管路固定在椽子上，減少對古建筑破壞程度。管道上提前預制好光滑的采樣孔，避免因為孔口毛刺導致灰塵積聚，影響探測效果。悶頂下采用毛細管采樣方式，沿采樣管壁伸出毛細管到悶頂下部，毛細管的末端作為采樣點?？紤]到彩畫具有歷史、藝術等綜合價值，因此不直接在彩畫上打洞開孔，提前準備一塊仿制彩畫板，做好孔洞，將毛細管穿入，用于監測悶頂下實時情況。開孔位置選擇為不宜被游客看到的位置，減少消防設施對古建筑風貌的破壞。毛細管長度盡可能接近，最長一根為2米。每根采樣管的末端安裝金屬采樣頭，避免使用過程中灰塵堵住采樣孔。采樣孔間距最大不超過5米，距離端墻不小于1米。采樣孔孔徑為5毫米，吸氣泵通過采樣點將檢測氣體吸入到激光腔內進行探測。在采樣管的末端安裝末端帽，平衡不同采樣點的探測靈敏度，同時為每年進行消防設施電檢測時使用。

悶頂內空氣采樣管路敷設

       系統運行情況及維護保養  火災自動報警系統采用光纖通訊線組網，實現遠程監測、信息管理和分析計算等功能，提高了報警系統抗雷電電磁脈沖干擾的能力。根據火災煙霧的濃度，系統分為警告、預警、火警、嚴重火警4個報警狀態，值守人員可根據不同情況采取相應的應急預案。出現火情時配有圖形顯示終端，以更直觀的方式顯示火災發生的準確位置，有助于值守人員快速核實火情，為撲滅火災爭取“黃金時間”。系統具有自學習功能，可以根據季節和自然風力造成環境空氣灰塵濃度的不同，調整合適的報警閾值和靈敏度。每條報警回路采用環形鏈路，任一報警點故障或斷開均不會影響整個網絡回傳報警信息。

       在使用過程中，經常會出現灰塵堵住采樣孔，導致系統顯示低氣流故障的情況，需要定期進行維護和清掃。一般情況下每三個月到半年會安排一次空氣采樣管路的反吹，每一年會進入悶頂使用專用毛刷對采樣孔進行清理。為防止反吹時插拔管口導致空氣采樣管路破裂，需在報警主機處安裝“三通”閥門，并使用專用設備進行清理。

       古建筑是國家珍貴的歷史文化遺產。其防火工作具有特殊性，生搬硬套現行防火規范可能會違背文物保護的原則，破壞建筑的結構、外觀和文化價值。因空氣采樣火災報警技術的特點，適用于古建筑非封閉高大空間流速高、灰塵多的環境下、室內天花板為彩畫和圓木雕刻的建筑、空間高度在1.5米以上的建筑悶頂內。通過實例證明，空氣采樣火災報警技術在古建筑高大空間中使用既能滿足（現行規范要求）消防安全要求，又能兼顧文物價值保護。在頤和園、故宮等大批文物古建筑的火災報警系統改造中已采用了此種技術，建議各級文保單位宜根據自身情況合理選擇火災探測方式。  

        （作者單位：故宮博物院）

       本文刊登于2020年6月26日《中國文物報》第8版