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發(fā)布時(shí)間：2020年7月6日
作者：李月
我國(guó)古建筑數(shù)量多，僅在全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)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(jié)構(gòu)大多使用木質(zhì)的梁、柱、檁、椽、斗拱、藻井等可燃構(gòu)件，表面刷油漆或繪制彩畫，一旦發(fā)生火災(zāi)，不易撲滅且會(huì)造成嚴(yán)重的損失。因此在 “預(yù)防為主，防消結(jié)合”的指導(dǎo)思想下，選擇合適的火災(zāi)報(bào)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)早期報(bào)警一直是古建筑防火工作的重中之重。
設(shè)備選型
古建筑中火災(zāi)報(bào)警設(shè)備的選型，不僅要滿足有關(guān)消防技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，還要綜合考慮建筑物的結(jié)構(gòu)、形狀、空間、用途和維護(hù)管理等因素，根據(jù)不同場(chǎng)所的特點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)備選型。古建筑歷史悠久，建筑內(nèi)部梁架及悶頂存有大量塵土，遇大風(fēng)天氣悶頂內(nèi)及大殿內(nèi)塵土隨風(fēng)飄蕩，直接影響傳統(tǒng)點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)器的穩(wěn)定工作。同時(shí)，點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)器明裝在彩畫下方，顯得零亂且不便于管理，影響歷史風(fēng)貌。空氣采樣火災(zāi)報(bào)警設(shè)備作為一種極早期預(yù)警技術(shù)，采用主動(dòng)吸氣式采樣方式，通過(guò)對(duì)空氣中煙霧顆粒或熱釋粒子進(jìn)行微處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火情有效探測(cè)，解決了傳統(tǒng)點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)器在探測(cè)空間高度、環(huán)境氣流、早期探測(cè)等方面存在的局限性，適用于古建筑高大空間早期探測(cè)火災(zāi)的需要。同時(shí)，前端采樣點(diǎn)不易被肉眼發(fā)現(xiàn)，最大限度減少報(bào)警設(shè)備對(duì)古建筑的干預(yù)。
下面將通過(guò)在古建筑高大空間使用吸氣式空氣采樣火災(zāi)報(bào)警設(shè)備在文物古建筑的實(shí)例，探討析如何兼顧保存文物古建筑原貌和滿足現(xiàn)代消防規(guī)范要求。
設(shè)計(jì)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(zhǎng)48.6米，東西寬45.4米。殿內(nèi)中部為工字廊。工字廊南北長(zhǎng)12.3米，東西寬7.5米。悶頂為清代格柵結(jié)構(gòu)，天花板為原狀彩畫，悶頂距地面高為11.7米，悶頂內(nèi)凈高3.5米。原古建筑悶頂下為4套紅外對(duì)射火災(zāi)探測(cè)器，高度為10米。悶頂內(nèi)無(wú)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備，無(wú)法在火災(zāi)初期探測(cè)火情且存在盲區(qū)。為滿足早期火災(zāi)探測(cè)需求，需要加裝空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
防火分區(qū)劃分及空氣采樣火災(zāi)報(bào)警主機(jī)安裝 根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范對(duì)防火分區(qū)的要求，建筑共分為前殿、工字廊、后殿三個(gè)火災(zāi)防護(hù)區(qū)域。為盡快核實(shí)火情，確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生位置，前殿、后殿再細(xì)分為悶頂上、下兩個(gè)報(bào)警區(qū)域。考慮到悶頂內(nèi)部空間較大，采樣管敷設(shè)距離較長(zhǎng)，為保證探測(cè)效果，在建筑內(nèi)共安裝3臺(tái)四管式空氣采樣報(bào)警主機(jī)進(jìn)行探測(cè)。
報(bào)警主機(jī)首先利用吸氣泵，通過(guò)分布在前、后殿悶頂內(nèi)及悶頂下百余個(gè)采樣點(diǎn)，連續(xù)主動(dòng)抽取空氣，獲取樣品。然后，空氣樣品在過(guò)濾器實(shí)時(shí)清洗過(guò)濾灰塵顆粒后，送至激光探測(cè)腔分析。最后，激光探測(cè)腔利用激光散射方式發(fā)現(xiàn)過(guò)濾后空氣中的異常煙霧顆粒，經(jīng)計(jì)算后判斷是否發(fā)生火情，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警控制信號(hào)。報(bào)警信號(hào)利用模塊光電轉(zhuǎn)換后，通過(guò)光纖傳回消防控制室。主機(jī)采用220V供電。考慮古建筑對(duì)于用電安全等方面的特殊要求，因此選擇將主機(jī)安裝在建筑室外不對(duì)外開(kāi)放的區(qū)域。前、后殿主機(jī)各安裝室外專用機(jī)柜統(tǒng)一管理。報(bào)警機(jī)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(bào)警主機(jī)嚴(yán)格遵守“最小干預(yù)”原則，入戶空氣采樣管通過(guò)椽檔進(jìn)入悶頂。因?yàn)榻ㄖ^高，采樣管室外垂直敷設(shè)距離較長(zhǎng)，易被風(fēng)吹破裂，在管路中部采用支架固定綁好。
空氣采樣管路敷設(shè)及采樣點(diǎn)設(shè)計(jì) 空氣采樣管選用內(nèi)徑為20毫米的PVC空氣采樣管，管路采用“彐”字形敷設(shè)。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(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)管道采樣方式，將探測(cè)悶頂內(nèi)的管路固定在椽子上，減少對(duì)古建筑破壞程度。管道上提前預(yù)制好光滑的采樣孔，避免因?yàn)榭卓诿虒?dǎo)致灰塵積聚，影響探測(cè)效果。悶頂下采用毛細(xì)管采樣方式，沿采樣管壁伸出毛細(xì)管到悶頂下部，毛細(xì)管的末端作為采樣點(diǎn)。考慮到彩畫具有歷史、藝術(shù)等綜合價(jià)值，因此不直接在彩畫上打洞開(kāi)孔，提前準(zhǔn)備一塊仿制彩畫板，做好孔洞，將毛細(xì)管穿入，用于監(jiān)測(cè)悶頂下實(shí)時(shí)情況。開(kāi)孔位置選擇為不宜被游客看到的位置，減少消防設(shè)施對(duì)古建筑風(fēng)貌的破壞。毛細(xì)管長(zhǎng)度盡可能接近，最長(zhǎng)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(guò)程中灰塵堵住采樣孔。采樣孔間距最大不超過(guò)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(guò)采樣點(diǎn)將檢測(cè)氣體吸入到激光腔內(nèi)進(jìn)行探測(cè)。在采樣管的末端安裝末端帽，平衡不同采樣點(diǎn)的探測(cè)靈敏度，同時(shí)為每年進(jìn)行消防設(shè)施電檢測(cè)時(shí)使用。
悶頂內(nèi)空氣采樣管路敷設(shè)
系統(tǒng)運(yùn)行情況及維護(hù)保養(yǎng) 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用光纖通訊線組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、信息管理和分析計(jì)算等功能，提高了報(bào)警系統(tǒng)抗雷電電磁脈沖干擾的能力。根據(jù)火災(zāi)煙霧的濃度，系統(tǒng)分為警告、預(yù)警、火警、嚴(yán)重火警4個(gè)報(bào)警狀態(tài)，值守人員可根據(jù)不同情況采取相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。出現(xiàn)火情時(shí)配有圖形顯示終端，以更直觀的方式顯示火災(zāi)發(fā)生的準(zhǔn)確位置，有助于值守人員快速核實(shí)火情，為撲滅火災(zāi)爭(zhēng)取“黃金時(shí)間”。系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，可以根據(jù)季節(jié)和自然風(fēng)力造成環(huán)境空氣灰塵濃度的不同，調(diào)整合適的報(bào)警閾值和靈敏度。每條報(bào)警回路采用環(huán)形鏈路，任一報(bào)警點(diǎn)故障或斷開(kāi)均不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)回傳報(bào)警信息。
在使用過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)灰塵堵住采樣孔，導(dǎo)致系統(tǒng)顯示低氣流故障的情況，需要定期進(jìn)行維護(hù)和清掃。一般情況下每三個(gè)月到半年會(huì)安排一次空氣采樣管路的反吹，每一年會(huì)進(jìn)入悶頂使用專用毛刷對(duì)采樣孔進(jìn)行清理。為防止反吹時(shí)插拔管口導(dǎo)致空氣采樣管路破裂，需在報(bào)警主機(jī)處安裝“三通”閥門，并使用專用設(shè)備進(jìn)行清理。
古建筑是國(guó)家珍貴的歷史文化遺產(chǎn)。其防火工作具有特殊性，生搬硬套現(xiàn)行防火規(guī)范可能會(huì)違背文物保護(hù)的原則，破壞建筑的結(jié)構(gòu)、外觀和文化價(jià)值。因空氣采樣火災(zāi)報(bào)警技術(shù)的特點(diǎn)，適用于古建筑非封閉高大空間流速高、灰塵多的環(huán)境下、室內(nèi)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(nèi)。通過(guò)實(shí)例證明，空氣采樣火災(zāi)報(bào)警技術(shù)在古建筑高大空間中使用既能滿足（現(xiàn)行規(guī)范要求）消防安全要求，又能兼顧文物價(jià)值保護(hù)。在頤和園、故宮等大批文物古建筑的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)改造中已采用了此種技術(shù)，建議各級(jí)文保單位宜根據(jù)自身情況合理選擇火災(zāi)探測(cè)方式。
（作者單位：故宮博物院）
本文刊登于2020年6月26日《中國(guó)文物報(bào)》第8版
