現代防火技術在故宮古建筑火災預防中的應用研究

引言

隨著國際公約和國內法規的推動，我國對古建筑安全保護問題的重視程度日益提高，故宮等古建筑的防火工作也隨之進人了一個新的階段。這些古建筑多為木質結構，歷史上曾多次遭受火災侵襲，造成了無法估量的損失。因此，客觀評估故宮的消防安全現狀，科學分析其火災危險性和火災危害程度，并提出改進措施，成為一個亟待解決的問題。科技的發展為古建筑防火工作提供了新的解決方案，使得防火工作更加科學、有效。這些現代防火技術的應用，不僅提升了故宮抵御火災的綜合能力，還體現了一個城市的綜合管理能力[1]。目前，對古建筑群火災風險因素的分析主要依靠主觀判斷，缺乏有力的理論支撐。選擇適用于古建筑群消防安全風險評價的方法，建立科學的故宮古建筑安全評價體系，這對于進一步制定古建筑群火災防范及應急管理措施具有重大的理論指導意義。因此，研究現代防火技術在故宮古建筑火災預防中的應用，對各種文化遺產的保護都有著深遠的影響。

一、故宮古建筑火災預防現狀

（一）火災預報警裝置的安裝故宮古建筑作為世界文化遺產的重要組成部分，其火災預防工作的重要性不言而喻。近年來，故宮在火災預防方面取得了顯著的進展，特別是在火災預報警裝置的安裝和使用上，已經形成了一套較為完善的體系[1]。通過對故宮古建筑群進行細致的火災風險評估，可以有效地識別和預防潛在的火災隱患，從而提升古建筑的抵御火災的能力。這種評估不僅包括防止火災的發生和發展，還涵蓋了火災檢測、防護、救援和人員疏散等多個方面[2]。

在火災預報警裝置的安裝方面，故宮采取了一系列嚴格的工藝和流程。這些裝置的安裝需要遵循特定的技術規范，以確保其在火災發生時能夠及時、準確地發出警報。例如，探測器的安裝位置、角度和固定方式都有明確要求，以避免遮擋物和環境因素對探測器性能的影響。特殊場所的火災報警裝置安裝也有特別的要求。例如，在文物修復室和文物地下庫房內的電梯井、樓梯間等空間，探測器的安裝位置需要精心選擇，以確保其能夠有效地檢測火災信號。同時，可燃氣體探測器的安裝位置也需要根據氣體的密度和現場的氣流方向等因素來確定，以提高其檢測的準確性。火災報警控制器作為整個火災報警系統的核心，其安裝位置同樣重要。控制器被設置在中控室，并24小時有人值守，以便及時響應火災警報。

（二)滅火器材及特種裝備的設置

故宮作為我國最重要的歷史文化遺產之一，其古建筑的火災預防和特種裝備設置至關重要。在“平安故宮”工程升級改造后，整體消防安全形勢處于安全穩定的狀態，消防滅火器材和特種裝備配置更是提升了一個等級。現階段，內共配置滅火器6646具，并根據不同區域、不同環境、不同場所設置配套滅火器材，包括干粉、水基、二氧化碳等多種類型滅火器。每年會定期對這些滅火器材進行專業檢測，每日都開展巡查，確保在緊急情況下滅火器能夠正常使用。

為保證火災發生時的快速響應，提高抵御火災的能力，提升全院整體消防安全水平，建立了微型消防站。全站按照國家相關規定配備有專業消防救援設備，包括細水霧滅火救援車輛、滅火器、水帶、水槍、消防頭盔、滅火防護服、防護靴、破拆工具等，同時考慮到故宮木質古建筑承壓脆弱的特點，為微型消防站裝備了背負式高壓細水霧等特種器材。對于木質火災，細水霧能夠通過大量的水霧起到覆蓋和隔離的作用[3]。

（三）高壓供水管網系統的鋪設

內建筑高大，結構特殊，道路狹窄，給消防救援工作造成了很大困難。為保證消防用水充足，故宮除內金水河、市政供水管網外，在1982年國務院批準的《故宮消防設施計劃》基礎上，先后完成了一、二期高壓供水管網工程。故宮高壓供水管網工程自1990年11月26日開工，于1993年12月31日竣工，歷時3年。竣工時，共完成泵站一座，總面積293.189平方米，興建供水管網累計5.7公里，砌筑各種井80余座，敷設頂管1.5公里，安裝各種閘門108個、消火栓91座，建造儲水池2座，儲水量為750立方米，安裝75千瓦水泵6組、7.5千瓦水泵2組及配套設施。

2014年，作為“平安故宮”工程重要組成部分的高壓消防給水系統更新改造工程啟動，歷時兩年時間完成，更新改造后的高壓供水管網在原有基礎上，更換了全部管網管道、管件、閥門、配電柜、啟動柜等。將原8毫米厚的焊接鋼管全部更換為12毫米厚的無縫鋼管，淘汰污染嚴重的瀝青防腐工藝，選用自前國內用于輸油、天然氣管線的3PE防腐工藝；使用國內冠龍牌優質閥門、ABB配電柜等機電設備，本著節約辦事的原則，對僅使用4年的6臺消防水泵進行維護保養。更新改造后的設備設施設計使用壽命不低于30年，徹底消除了高壓消防設備設施老化、故障多的安全隱患[4]

現階段，故宮高壓供水管網共有5.9公里供水管線、94座高壓消火栓、56座閘閥、36座排氣閥。供水網絡能夠覆蓋院內大部分地區，在端門城樓上東西兩側，還建有簡易消防水泵房。自故宮高壓供水管網系統建成以來，故宮建立了內金水河、市政供水管網和高壓供水管網組成的消防供水體系。高壓供水管網的建立和更新，既擴大了故宮消防水源的覆蓋面，也保證了故宮消防用水的充足供應，使故宮的消防設施更加現代化、科學化。

（四）消防氣體滅火系統的發展和應用

故宮內部考慮到珍稀文物可能被水槍損傷的客觀條件，在地下文物庫房、文物修復室等重要場所配備了氣體滅火裝置。這些裝置能夠在火災發生時釋放大量的阻燃氣體，迅速充滿房間，使燃燒失去氧氣，從而達到滅火的效果[2]。一、二期地下文物庫房內設置的氣體滅火系統，分別建成于1990年和1997年，均使用鹵代烷1301氣體滅火系統。該系統將每個庫房設計成一個獨立的保護區，每層設計有一間1301滅火氣體鋼瓶間，設有一備一用兩組滅火藥劑。該系統由離子煙感火災報警器和光電煙感火災報警器共同動作后，延時30秒釋放滅火劑，同時聯動關閉送、回風閥、排氣閥等裝置，并反饋信號到消防控制室[5]。在文物修復室設置單獨的七氟丙烷氣體滅火裝置，分別設置在每個房間。由于阻燃氣體同樣會讓人無法呼吸，氣體滅火系統會在檢測到屋內人員全部撤離后才開始啟動。房間內一旦發生火災，室內工作人員會第一時間撤離，在確認人員全部撤離后，由專門負責人啟動氣體滅火裝置，確保在滅火前人員安全撤離。

（五）建筑防雷設施的發展和應用

故宮在歷史上多次遭受雷擊侵害。故宮的防雷歷史可追溯到上世紀50年代，因當時資金和防雷技術的限制，只在主要的高大建筑的屋脊上架設避雷針或敷設避雷帶、網，防雷措施并不完善。1984年6月2日，故宮內東路承乾宮遭雷擊，引起了各級領導對古建筑防雷的高度重視。自1985年起，故宮多次開展調研論證和實地勘察工作，并于1990年在奉先殿安裝高效避雷針；至2000年，故宮大部分建筑都安裝了防雷裝置；2014年故宮開展并完成了文物建筑防雷監測系統的外業設備安裝、數據勘測、平臺的設計開發工作；2018年對系統進行升級改造工作，增加了防雷檢測、防雷工程、防雷文檔管理模塊；2020年故宮開始對防雷管理系統進行現代化、科技化的升級改造工作。

故宮的防雷措施分為外部防雷和內部防雷。外部防雷主要是防止直接雷擊，包括安裝避雷針、避雷帶等，以引導雷電安全地流入地面。內部防雷是為了防止雷電波侵入建筑物內部，造成電氣和電子系統的損壞，這通常涉及浪涌保護器和屏蔽設備的安裝。現階段，故宮已建成了一套完整的建筑防雷體系，并引人了防雷信息管理系統。該系統自2021年開始使用，采用GIS地圖作為展現載體，以手持終端系統、無線傳輸的方式，全面管理各類防雷設施，輔助防雷裝置安全檢測，人員實時記錄現場數據，實現檢測成果的現場采集和電子化填報[

二、現代防火技術在故宮古建筑火災預防中的應用

(一）引入數字化應急指揮平臺系統

數字化應急指揮平臺系統的引人是現代防火技術在故宮古建筑火災預防應用中的一個重要里程碑。數字化應急指揮平臺系統旨在運用最前沿的安全技術和安防理念，通過完善技術防范體系，使人防與技防有機統一，有效提升消防安全管理和服務能力，切實提高消防安全等級，實現對古建筑、文物藏品消防安全的多重保障。

故宮建設的數字化應急指揮平臺系統將安防、技防、消防進行了全面整合。這套系統通過高科技手段，提高了故宮火災預防和應急響應的能力，確保了在火災發生時能夠迅速采取行動。該系統全面使用了3D技術，將故宮城墻內8728個房間的建筑內部空間信息以及行車路徑信息進行了數字化還原。這種技術的應用使得消防指揮更加直觀和精確，有助于在復雜的環境中快速定位火源和規劃救援路線。消防部門根據故宮每個院落的建筑結構、文物存放現狀、展覽情況等，逐一制定了消防應急預案。這種定制化的預案能夠確保在不同情況下都能迅速、有效地進行火災應對。故宮的數字化滅火救援指揮系統不僅提高了火災預防的科技含量，還為快速、有效的火災應對提供了強有力的技術支持。這套系統的應用，是現代防火技術在古建筑火災預防中應用的一個典范，體現了傳統與現代技術的完美結合。

(二)積極推進古建筑材料阻燃處理

積極推進建筑材料阻燃處理是提高建筑安全性的關鍵措施。阻燃材料主要包括阻燃涂料、阻燃塑料、阻燃橡膠等，廣泛應用于建筑的裝修、電氣設備、家具等方面。這些材料能夠在火災發生時減緩火勢蔓延，為人員疏散爭取寶貴時間，同時減少有毒煙霧的產生，保護人員的生命安全[7]。通過添加阻燃劑、改變材料結構、調整材料配比等方式來提升材料的阻燃性能。例如，對于木結構的古建筑，可以采用涂刷防火涂料的方法提高其耐火性能，同時注意不破壞原有建筑的色彩。

現階段，防火涂料和阻燃處理劑被廣泛應用于故宮木結構構件的防火處理。這些產品能夠顯著提高防火性能，減少起火和火勢蔓延的可能性，為建筑物內的人員提供寶貴的逃生時間，并抑制煙霧和有毒氣體的釋放。阻燃材料燃燒后的產物通常為性質穩定的物質，不會產生額外的有毒有害氣體或污染物，符合相關環保標準。同時，能夠在火災發生時持續發揮作用，延緩建筑材料的燃燒時間[8]。

結語

現代防火技術在故宮古建筑火災預防中的應用體現了對文化遺產保護的重視。通過引入數字化應急指揮平臺系統，故宮能夠在火災發生時迅速定位火源并制定有效的救援方案。電氣火災監控設備的安裝有助于提前發現并預防電氣問題引發的火災。此外，阻燃材料的應用提高了建筑材料的防火性能，減緩火勢的蔓延速度。隨著技術的不斷發展，未來故宮的防火工作將更加科學、精準，為保護人類共同的文化遺產做出更大貢獻。

參考文獻

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