毕业论文-固定灭火设施在古建筑中的应用分析

PAGE毕业论文（设计）题目固定灭火设施在古建筑中的应用分析学号姓名系队专业指导教师二○一○年五月本科毕业论文（设计） 本科毕业论文（设计）PAGEIV摘要我国的古建筑是五千年历史文化的沉淀，也是古代劳动人民智慧与汗水的结晶，是祖先留给我们的宝贵遗产。但是由于我国古建筑主要以木结构和砖木结构为主，存在很大的火灾危险性，加上古建筑一旦毁坏就不可复原的特性，古建筑面临着严重的火灾形势。随着社会的进步和发展，科学技术也越来越多的运用到消防领域，固定灭火设施的发展大大减少了建筑火灾的损失，也为古建筑消防保护提供了一种新的理念。本文从古建筑火灾特点及起火原因着手，借鉴国内外古建筑应用固定灭火设施的现状，通过分析室内外消火栓、水系灭火系统、气体灭火系统、干粉以及泡沫灭火系统的特点、灭火效果及实际的应用，结合古建筑的特性，对各类固定灭火设施在古建筑中应用的可行性进行了分析。以不破坏古建筑的原有风貌为原则，总结出了适合在不同的古建筑及其不同的部位应用的灭火设施，为古建筑的消防保护提供了一些建设性的建议，对今后古建筑的保护工作的开展起到了一定的积极作用。关键词:古建筑;固定灭火设施;重要性AbstractOurancientbuildingsisfivethousandyearsoldandculturesediment,butalsotheancientworkingpeople’swisdomandsweat.It’sapreciouslegacythatancestorsleftus.However,becauseofancientbuildingsmostlywoodandbrickandwood-based,thereisabigfirehazard,coupledwiththenon-recoveryofancientbuildings,ancientbuildingsfacedseriousfiresituation.Withthesocialprogressanddevelopment,scienceandtechnologymoreandmoreusedtothefireareas,thedevelopmentoffixedfireextinguishingfacilitiesgreatlyreducedthelossofabuildingfire,andprovideanewconceptfireprotectionfortheancientbuildings.Thisarticlebeginwithancientbuildingsfeatureandcauseofthefire,learnathomeandabroadofthefixedfireextinguishingfacilitiesusinginancientbuildings,byanalyzingtheindoorandoutdoorfirehydrant,waterfireextinguishingsystem,gasfireextinguishingsystem,drypowderandfoamfireextinguishingsystemfeatures,fireeffectsandpracticalapplications,combiningthefeatureofancientbuildings,analysisthefeasibilityofusingfixedfireextinguishingfacilitiesinancientbuildings.Tonotdestroytheoriginalappearanceofancientbuildings,summarizedfixedfireextinguishingfacilitiesfordifferentbuildinganddifferentpartsofthebuilding,offeredsomeconstructivesuggestionsforfireprotectionofancientbuildings,andalsoplayedapositiveroleontheprotectionofancientbuildingsinthefuture.Keywords:ancientbuildings;fixedfireextinguishingfacilities;importance

目录中文摘要 I英文摘要 II目录 III1绪论 11.1引言 11.2研究背景、目的及意义 11.2.1研究背景 11.2.2研究目的及意义 11.3相关的概念 11.3.1关于古建筑 11.3.2关于固定灭火设施 21.4古建筑的火灾特点及起火原因 22国内外古建筑应用固定灭火设施现状 42.1国内现状 42.2国外现状 53古建筑自身特色与消防设施之间的矛盾分析 73.1古建筑自身特色的重要性 73.1.1古建筑的历史价值 73.1.2古建筑的文化价值 73.1.3古建筑的科技价值 73.2消防设施的安装 73.3两者之间的矛盾与联系 84固定灭火设施在古建筑中的应用 104.1固定灭火设施的特点与作用 104.1.1室外消防给水系统 104.1.2室内消火栓系统 104.1.3水系灭火系统 104.1.4气体灭火系统 114.1.5干粉灭火系统 124.1.6泡沫灭火系统 124.2固定灭火设施在古建筑中应用的可行性 134.2.1灭火效果及实际应用 134.2.2灭火设施优化设置 165结论与发展趋势展望 17参考文献 19致谢 20第20页共20页1绪论引言我国作为一个历史悠久的文明古国，有着丰富多彩的古代文明。而我国的古代建筑更是以独特的风格和卓绝的成就，树立于世界建筑之林。由于地理环境、生活习惯以及气候等因素的影响，我国的古建筑主要是以木材为主的木框架结构。随着时代的变迁，许多古建筑都受到了不同程度的损坏，加上现在古建筑受到火灾侵害的危险程度越来越大，加强对古建筑的消防保护就成了保护珍贵历史文化遗产的一项紧迫且任重而道远的任务。研究背景、目的及意义研究背景随着时代的发展和人类文明程度的不断提高，古建筑的独特魅力更加清晰地展现在人们的面前。古建筑作为一种独一无二的景观，具有唯一性以及不可替代性，它不但凝聚着古代劳动人民的聪明才智，还以其独特的方式展现出了其艺术价值，因此保护古建筑就显得非常重要。但是频频发生的古建筑火灾事故，让我们不得不思考如何保护好古建筑。随着古建筑被开发利用为博物馆、公园、旅游景点或是宗教活动的场所，人流量的加大无疑使得古建筑面临着更大的火灾危险。因此，我们要将科学技术应用到古建筑的保护体系中，处理好与古建筑原有风貌之间的矛盾，找到一个平衡点，从而创造出更加和谐的环境。研究目的及意义我国的古建筑主要以木结构和砖木结构为主，一旦发生火灾就会造成不可挽回的重大损失。古建筑是前人智慧与劳动的结晶，是一笔宝贵的财富，有任何的损坏都是永久性的。所以，对古建筑防火方面的研究就显得尤为重要了。我国的古建筑大多都保持着原来的面貌，随着时间的推移这些历史文化遗产就显得更加的弥足珍贵。古建筑的空间往往都有着特定的含义，通过对古建筑空间的研究，我们能更加深入的了解古代的历史文化。但是随着古建筑中越来越多的使用电气设备、人员的大量流动、管理的不善等都成了威胁古建筑存在的因素。本文就固定灭火设施在古建筑中的应用为研究方向，旨在为保护古建筑的安全提供一些建议。相关的概念关于古建筑在我国，古建筑泛指建于1911年辛亥革命前的，具有较高文物价值、历史价值和艺术价值的建筑物和构筑物，包括城池、宫殿、陵墓、衙署、街道、民居、园囿、坛庙、寺观、庵堂、佛塔、楼台、亭阁以及桥梁、堤坝等。它们不仅是中华文明的重要标志和炎黄子孙的骄傲，而且是世界文化遗产的重要组成部分。保护古建筑是一项功在当代，利在千秋的重要工作[1]。本文研究的古建筑主要包括宫殿、寺观、庵堂等以木结构或砖木结构为主的古建筑。关于固定灭火设施固定灭火设施是指自动喷水灭火系统、细水雾灭火系统、气体灭火系统、干粉灭火系统、泡沫灭火系统、消火栓系统等安装在建筑物内通过管道输送灭火剂，从而到达灭火目的的一类灭火设施。古建筑的火灾特点及起火原因古建筑的火灾特点1.4.1.1火灾荷载大、耐火等级低我国古建筑多以木质结构和砖木结构为主，古建筑中的各种木材构件，具有特别良好的燃烧和传播火焰的条件。古建筑起火后，其屋顶严实紧密，内部的烟和热不易散发，温度容易积聚，可迅速导致“轰燃”。另外，古建筑内部多悬挂字画、飘带等织物，极易发生火灾，形成立体燃烧。1.4.1.2火灾蔓延速度快，易形成大面积燃烧我国古建筑一般都存在防火间距小，建筑成群的现象，缺少必要的安全距离。发生火灾的时候，一旦不能快速的控制住火势，就会严重威胁毗邻的建筑，造成“火烧连营”之势。通过热对流、热辐射、热传导以及飞火会导致整个建筑群体都处于火势的威胁中，着火后很难扑灭，很快就会形成大面积燃烧。1.4.1.3容易造成建筑物倒塌我国古建筑火灾的倒塌规律是火势先穿顶，屋顶先塌，墙柱后倒。火灾发生时，火势先向上蔓延，因屋盖构件截面小，而梁柱截面较大，往往是屋顶最先坍塌，墙柱随后倒塌。扑救古建筑火灾时，建筑物倒塌的危险时刻威胁着人员的安全，容易出现安全事故。1.4.1.4火灾扑救难度大（1）古建筑周围消防通道狭窄，很难接近火灾现场。很多古建筑年代久远，修建于高山或密林之中，没有消防通道，使得消防车很难接近，给灭火救援工作带来很大的困难。（2）水资源缺乏。很多古建筑处于水源缺乏的地区，生活用水都很难保障，加上消防队灭火用水量又大，所以很难满足火灾现场的消防用水。（3）难以接近。古建筑燃烧时产生的大量烟雾中含有大量的CO、CO2等有害物质，不但对人体有毒害作用，还会降低火场能见度，让人难以找到起火部位和被困人员的准确位置，有的建筑群体因高墙阻挡，热辐射集中，散热缓慢，火场温度高，人员更难以接近火点。（4）有水难攻。古建筑一般比较高大，许多殿堂内净高都在10m以上或更高。加上建筑构件的阻挡，水流很难击中顶部火点。同时，由于古建筑屋顶表面结构特殊，水流不易射入闷顶，在高寒地区，射上去的水流还会结冰，给灭火行动带来困难[2,3]。1.4.2古建筑火灾原因1.4.2.1自然因素来自自然界的危害，在古建筑安全问题上比较突出的表现形式就是雷击。一般而言，古建筑遭受雷击，是与它所处的地形、地质以及本身所固有的特点分不开的。特别是直击雷，往往直接对古建筑构成危害。雷击并不是不可预防的，只要我们采用科学的态度，运用科学的手段，针对古建筑的特点，实事求是地运用避雷系统，并且定期对避雷装置进行检查、测试，经常保养、维修，就能够在关键时刻发挥应起的作用。1.4.2.2人为因素（1）用火不慎。因用火不慎造成的古建筑火灾，主要存在两个方面的问题。一是日常生活用火不慎。随着改革的发展，古建筑中现代化的设备越来越多，加上长期使用液化石油气、煤火炉等烧饭取暖对古建筑造成了很大的威胁。二是维修施工中的用火不慎。古建筑作为历史文化的产物，在走过千百年之后，不可避免的受到不同程度的损坏，急需进行维修。而古建筑大部分是木结构与砖木结构，维修过程中需要用大量的可燃材料，存在很大的火灾隐患。（2）电气设备使用不当。一般来说，古建筑电气设备比较少，除照明设施外，其他电气设备的安装、使用都在严格控制之列。但是，随着古建筑的大量开发利用，电气设备也相应的增加，有的电线就直接敷设在古建筑的梁、柱等木质结构上。近年来，利用古建筑拍摄电影、电视、广告片逐渐增多，大功率用电设备的大量使用，埋下了火灾隐患。（3）吸烟、乱扔烟头。木质的古建筑，历经千百年风干，耐火等级较低，极易因小火而酿成大祸。这就要求所有进入古建筑的人员要遵守禁烟规定，避免因一时疏忽带来无法弥补的损失。（4）纵火。纵火也是造成古建筑火灾的一个重要原因。1998年4月4日凌晨，山西省临汾市尧庙广运殿发生特大火灾，烧毁了广运殿砖木结构建筑一座，以及殿内尧王等塑像9尊，直接经济损失2国内外古建筑应用固定灭火设施现状2.1国内现状我国在古建筑的相关法规上还比较落后，还没有一个比较系统有效保护古建筑的规范。国内的相关研究充分的肯定了自动喷水灭火系统在扑救古建筑早期火灾中的作用，但在具体如何运用到古建筑中，实质性的建议很少。国内的研究仅仅是局限于理论的分析论证阶段，没有从根本上解决古建筑消防安全保护的问题，在古建筑本身特色与灭火设施的安装之间没有找到平衡点。沈阳故宫采用了先进的消防设施保证故宫的安全，在固定灭火设施应用于古建筑的道路上进行了探索[4]。（1）空气采样，提前预警4小时通常，一些单位使用的烟感、温感消防装置，都是被动接受烟热反应。而沈阳故宫目前使用的空气采样装置，则属提前预警系统，通常可提前4—6小时对火灾危险源即空气中的烟热流量进行预警。目前，经过消防设施改造后的沈阳故宫，共安装了2900多个空气采样探头，每个探头辐射面积在2平方米左右。空气采样装置由采样探头、输送管道、样品处理机等部分组成。安装在直径1（2）气溶胶灭火热气溶胶自动灭火装置，是一个体积不到1立方米的半封闭状铁箱，铁箱内置S型药剂（气溶胶）。气溶胶遇热后迅速溶解，气化成雾状颗粒，在燃烧物体表面形成包裹式薄膜覆盖，造成火焰因缺氧“窒息”，从而使明火迅速熄灭。沈阳故宫使用的热气溶胶自动灭火装置，是目前国际上最先进的。这种消防装置不但可通过监控中心的计算机控制，还可以现场手动启动灭火功能。目前，整个故宫共安装了150台热气溶胶自动灭火装置，每台可辐射10（3）气体灭火故宫中珍藏着大量稀世文物典籍，一旦损毁将无法复原。面对这种情况，气体灭火被应用于故宫重点文物展室的防火中。在沈阳故宫消防安全监控室隔壁的房间内，存放有两组共20个储气罐。储罐内储存的是学名为七氟丙烷的气体。一旦发生火灾险情，气体灭火装置接收到火灾监控终端发出的灭火指令，就可即时启动，迅速将七氟丙烷气体通过管道输送到起火房间，急剧扩散的气体将降低空气中的氧气浓度，从而使火焰因缺氧而熄灭。2.2国外现状美国自NFPA成立以来，就开始了对古建筑火灾的研究。其2007年版的NFPA914《古建筑消防规范》是美国关于古建筑火灾保护最新、最全面的文件，也促进了和加强了古建筑的消防保护。这个规范的目的就在于保护古建筑的元素、空间和特征的同时为古建筑提供火灾保护，并保护人的生命安全[5]。欧洲国家古建筑大多使用石砖建筑材料，与我国古建筑存在很大的差别，但在古建筑防火方面做得很好。例如法国卢浮宫内部设置了2个消防监控室，在水枪难于达到的高处或因梁架重叠射水难于直击火点的部位，且注意在文物不怕水淋的情况下，安装固定水喷淋灭火装置。卢浮宫内共安装了3500个烟感探测器，3500个水喷淋探头、105个消防水喉和一定量的移动式灭火器。地下层设有水泵房和一个蓄水240吨的消防水池[6]。日本古建筑的消防保护主要考虑两方面的因素：文物保护和消防保护。通过三个方面对古建筑实施保护。一是消防体制，古建筑消防保护工作必须从全盘入手，从制度层面入手。各相关主体密切配合，建立日常防火体制。二是消防管理，包括火源控制、消防设施的维护与检修、消防演习等。三是消防设施和设备，除了设置灭火器、自动报警等设备之外，还应设置室内及室外消火栓、喷淋设备、避难设备等[7]。（1）自动喷水灭火设备。古建筑火灾一般难以在早期发现并灭火。因此，自动灭火设备在防火上是很有效，但是其管道及洒水头有可能会破坏古建筑的美观，因此需要在设置细节方面进行充分地探讨。在古建筑物中为了防止误操作使其遭受水灾和破坏，使用预作用系统和小水量速动型洒水装置是很有效的。另外，根据规模和形式的不同，有时采用住宅用的简易自动喷水灭火设备等效果也不错。（2）水幕设备。古建筑与其他建筑物或山林等临近时，为防止周边火灾的蔓延扩大，设置水幕设备是很有效的。其设置方法，应根据建筑物形式和附近环境的不同进行选择。有利用喷水覆盖整个建筑物的、向建筑物整体喷水的方法，以及只在邻近的建筑物或山林危险的一侧区域喷水的方法等。喷水方法中有从上向下洒水，有在地面设置喷水头向上方喷水等形式。俄罗斯累利阿地区拥有1200多幢木质古建筑，接近70%的古建筑都有历史价值。但以前的消防保护设施不够理想，仅在1996年这一地区的古建筑就发生过10次火灾。1998年3月国家消防等有关部门，召开消防专业有关会议，将其古建筑列入共和国政府及消防局的议事日程，着重研究火灾报警与自动灭火系统，并根据每个对象制定相应的保护措施和最佳实施方案。研究发现，陈旧的木质建筑的火灾扑救是一门细巧的技术，难点在于既要扑救又要保护。为此，卡累利阿消防队建议使用细水雾灭火技术，这样可以防止过湿引起建筑物腐烂。在斯堪的纳维亚，水喷雾灭火方法应用很广，列为优先采用的方法，并发展了一整套技术。俄罗斯除此之外，还积极宣传采用气体及干粉灭火方法，但许多消防队持有异议，认为出于对古建筑及圣像的保护，其使用应受到限制[8]。

3古建筑自身特色与消防设施之间的矛盾分析3.1古建筑自身特色的重要性3.1.1古建筑的历史价值我国的古建筑承载着中华民族上下五千年的历史沉淀，不同的古建筑记录了城市发展的年轮，也见证了社会的不断进步。如苏州古城已有2500多年的历史，现存的古城垣、水陆城门、内外护城河、骨干水系和各类桥梁等古建筑，是了解苏州古城当初的城市规模和城市布局实物的依据，也是了解两千多年古城发展变化的重要依据[9]。不同时期的古建筑，是时代背景的产物，具有浓重的时代特点。通过研究古建筑就能了解各个时期的文化，从而进一步的了解社会的演变以及历史的发展。古建筑是记录社会与历史发展的载体，是人们认识真实历史的直接依据。3.1.2古建筑的文化价值作为四大文明古国之一，我国在长期的发展变化中，因为地理位置的不同形成了不同文化圈，即区域文化。如苏州的区域文化是吴文化，因为文化的影响，传统建筑形成了鲜明的特色与个性。不同类型的古建筑其文化内涵也不同，如寺庙等古建筑，反映的是宗教建筑文化；而古典园林等古建筑，反映的是传统建筑文化[9]。通过古建筑所表现出来的文化内涵，不仅可以了解我国的区域文化特点，也能够了解各个时期人们的社会活动、意识形态以及物质或精神文化生活。3.1.3古建筑的科技价值古建筑的建造技术是人们在长期的社会实践中形成的，是古代劳动人民智慧与汗水的结晶，蕴含着丰富的知识，值得我们很好的学习。形态各异、造型独特的各类古建筑，都是古代建筑科技水平的集中体现。尤其是古典园林的建造更能体现古代建筑艺术的高超技艺。它利用建筑学、环境学和生态学的“天人合一”的哲学理念，创造出了丰富多彩的景观，同时也创造了人与自然和谐统一的理想环境[9]。3.2消防设施的安装固定灭火设施作为一种新型的消防设施，在高层建筑、宾馆、图书馆、博物馆、变电站、大型商场、大型场馆等地方大量的应用，在建筑物初期火灾的扑救中发挥了很大的作用。但是如果将这类消防设施应用于古建筑中，就存在着对古建筑原貌破坏的问题。以自动喷水灭火系统为例，如图2.1所示，设置该系统首先要有泵房，另外还要在建筑物内部设置管道及喷头，这样就会严重破坏古建筑的观赏性，加上可能会出现的漏水事故也对古建筑有着很大的威胁。图2.1自动喷水灭火系统所以说在古建筑中安装固定灭火设施的最大的问题就在于会破坏古建筑的原有风貌，会很大程度上的减少其观赏性，而且会对建筑的结构进行破坏，这种破坏将是不可复原的，所以解决设施的安装问题就成了应用固定灭火设施的关键。3.3两者之间的矛盾与联系古建筑是我们人类社会的宝贵遗产，现阶段最重要的工作就是保护古建筑不受到伤害，保存古建筑的原有风貌。现在古建筑所面临的一个很大的威胁就是火灾的破坏，火灾燃烧的特性决定了一旦古建筑发生火灾，不管怎样都会对古建筑造成一定的破坏。而这种破坏有着不可逆的特性，破坏了就意味着消失。就算利用现代技术进行重建，从外观上与原建筑有着很高的一致性，但是古建筑本身的精神以及意义就失去了，所以减少火灾的发生才能避免失去我们先辈留下来的财产。根据古建筑自身的特性确定古建筑保护的原则[8]：（1）不影响古建筑原有风貌根据《中华人民共和国文物保护法》规定：“文物保护工程必须遵守不改变文物原状的原则，全面地保存、延续文物的真实历史信息和价值”。（2）不对古建筑造成破坏性损伤古建筑的木结构被水浸湿后会加速腐烂，文物沾染灭火剂后也会造成损害。（3）绿色环保古建筑采用的保护措施不能破坏环境，灭火后容易清理。（4）有效性要达到古建筑保护、绿色环保、资金投入以及保持古建筑原有风貌的综合效益。针对古建筑自身特色与消防设施之间的矛盾，可以借鉴国内外对古建筑进行设备更新的理念和技术手段。国外认为更新古建筑设备是必要的，古建筑的文化是需要以符合现代生活习惯的设施为保障的。在意大利，倾向于设备与古建筑分离，以保证古建筑的完整性为重。空调设备需要大量的管道，因此在古建筑的改造中很多将管道暴露在外，白色的管道有时也成为空间中的一种元素，如威尼斯双年占的展厅、帕尔玛剧场中的小会议厅都是将管道暴露出来，作为一种空间元素处理的[10]。在国外，固定灭火设施在古建筑中的应用也有很多成功的范例，卢浮宫的消防保护改造就是其中一个。扩建后，卢浮宫设置了2个消防监控室、3500个烟感探测器、3500个水喷淋喷头、105个消防水喉以及泡沫、干粉、二氧化碳灭火器。卢浮宫的扩建，不仅使用了大量的现代技术装备，而且还提出了全新的古建筑保护思维。古建筑保护中不影响原有风貌原则不是不允许在古建筑中进行任何添加，有利于古建筑保护的技术可以使用，但前提是不破坏古建筑的结构、艺术效果及风格。为了提高古建筑的消防安全，更好的保护古建筑，可以使用固定灭火设施，但在设计过程中要充分考虑与周围建筑要素的协调性，对系统的颜色、喷头的外型等进行改造，使之成为一种协调的空间元素[11]。相对于火灾对古建筑造成的破坏来说，固定灭火设施对古建筑原有风貌的影响就小的多了，通过与周围环境的融合以及改造尽量降低对古建筑的影响，使先进的消防技术能应用到古建筑中，达到真正保护古建筑的目的。4固定灭火设施在古建筑中的应用4.1固定灭火设施的特点与作用4.1.1室外消防给水系统室外消防给水系统的任务就是通过室外消火栓为消防车等消防设备提供消防用水，或通过进户管为室内消防给水设备提供消防用水。室外消防给水系统由消防水源、取水设施、水处理设施、调节构筑物、输配水设施以及消防用水设备组成。在古建筑发生了较大的火灾后，消防队可以利用室外消防给水系统供水进行灭火，可以保证火场的不间断的供水。4.1.2室内消火栓系统室内消火栓系统是建筑物应用最广泛的一种消防设施。既可以供火灾现场人员使用消火栓箱内的消防水喉、水枪扑救建筑物的初起火灾，又可供消防队员扑救建筑物的大火。建筑物的消火栓系统是由消防给水基础设施、消防给水管网、室内消火栓设备、报警控制设备及系统附件等组成。其中消防给水基础设施包括市政管网及室外消火栓、消防水池、消防水泵、消防水箱、增压稳压设备、水泵接合器等。4.1.3水系灭火系统4.1.3.1自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统遇有火灾时可自动启动并喷水灭火，使火灾在初期就能够及时得以控制，从而最大限度的减少了火灾的损失。实践证明，自动喷水灭火系统具有安全可靠、灭火成功率高、工作性能稳定、适用范围广、投资少、不污染环境等优点，是国际上公认的扑救初期火灾最有效的消防设施。自动喷水系统分为闭式和开式两种。闭式系统分为湿式、干式、预作用以及重复启闭预作用系统，开式系统分为雨淋系统、水幕系统和水喷雾系统。（1）闭式系统a）湿式系统是自动喷水系统中最基本的系统形式。因为系统管网内始终有水，因此系统灭火速度快，控火效率高；系统结构简单，施工、管理方便，建设投资和经常管理费用较省；适用于各类保护对象，应用广泛。b）干式系统是基于湿式系统而来的，把报警阀后灭火管网内的有压水改为充满有压气体。干式系统的特点是干式报警阀后的管网内平时没有水，不怕被冻，也可在高温的环境中使用；但建设投资和管理费用较高；灭火速度不及湿式系统。c）预作用系统结合了干式系统和湿式系统的优点，在灭火前管网是干的，因而不怕环境温度过高或者过低；水可以直接从喷头中喷出，不会延迟灭火时间；能有效地避免水渍损失；可以在喷头动作前进行早期预警；可以实现故障自动检测，提高了系统的安全可靠性；系统构造复杂、维护管理要求高、造价高。d）重复启闭预作用系统是一种改进的预作用系统。其特点是在控制住火场火势，火场温度降低到60℃时，通过探测器传送电信号启动控制器中的定时器，使喷头喷水延时1-5分钟。如果火复燃，喷头又可以再次动作喷水。这种系统实现了在火灾扑灭后自动关闭，复燃后再次启动灭火的功能[12](2)开式系统雨淋系统采用的是开式喷头，发生火灾时区域内所有的喷头全部打开，能够快速的喷出大量的水，但是会造成很大的水渍损失。适用于火灾水平蔓延速度快、闭式喷头的开放不能及时使喷水覆盖着火区域的场所。水幕系统包括防护冷却系统和防火分隔系统。其作用是利用密集水墙或水幕，对防火分隔物进行冷却，或直接作为防火分隔物。水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在较高的水压作用下，将水分离成直径为0.2-2mm甚至更细小的水雾滴，通过表面冷却、窒息或冲击乳化、稀释等作用，对防护对象进行灭火或防护冷却。适用于扑救固体火灾、闪点高于60℃4.1.3.2细水雾灭火系统“细水雾”是相对于“水喷雾”而言的概念。在NFPA-750中，细水雾的定义是：在最小设计工作压力下、距喷嘴1m处的平面上，测得水雾锥最粗部分的水微粒直径Dv0.99不大于1000μm。该系统是一种新型、环保的灭火技术，既具有耗水量低、对保护对象破坏小、对环境无污染等特点，又具有气体灭火及水灭火的双重优点。4.1.4气体灭火系统4.1.4.1卤代烷1211、1301灭火系统卤代烷1301的灭火剂是三氟一溴甲烷，化学式为 CBrF3。可用于扑救可燃气体火灾可燃固体的表面火灾、电气火灾以及甲、乙、丙类液体火灾。具有清洁、毒性小、使用期长、喷射性能好及灭火效果好等优点。卤代烷1211的灭火剂是二氟一氯一溴甲烷，化学式为CBrClF2，具有与卤代烷1301相同的优点。与卤代烷1301相比卤代烷1211毒性较大，价格较低，喷射距离远，适合于无人场所使用。这两种灭火剂都对大气臭氧层有较大的破坏作用，目前已经严格限制使用。4.1.4.2二氧化碳灭火系统二氧化碳的灭火原理：在常温常压条件下，二氧化碳的物态为气相。贮存于密封高压气瓶中，低于临界温度31.4℃时是以气液两相共存的。在灭火中，当二氧化碳从贮存气瓶中释放出来，压力骤然下降，使得二氧化碳由液态转变成气态，稀释空气中的氧含量。二氧化碳释放时，温度会急剧下降，形成细微的固体干冰粒子，干冰吸取周围的热量而升华，产生冷却燃烧的作用。二氧化碳灭火作用主要在于窒息，冷却起次要作用[13]。二氧化碳4.1.4.3七氟丙烷灭火系统七氟丙烷化学式为CF3CHFCF3，属于氢、氟烃类物质，无色无味且不导电。通过灭火剂的化学催化和净化作用大量捕捉、消耗火焰中的自由基，抑制燃烧的链式反应，从而达到灭火的目的。具有灭火效率高、速度快、灭火剂用量小的特点。七氟丙烷属于含氟化合物，高温受热分解后产生氢氟酸，有一定的腐蚀性，会刺激人的呼吸系统和眼睛，有一定的毒性。4.1.4.4烟烙尽IG541烟烙尽IG-541是氮、氢、二氧化碳的混合气体，化学式为N2ArCO2。烟烙尽中气体混合比例为52%氮气、40%氩气和8%二氧化碳气体。其灭火机理与二氧化碳一样，也是把药剂喷放到封闭空间内，降低氧的浓度，窒息燃烧扑灭火灾。IG541混合气体为惰性气体，对大气臭氧无损耗，无色、无味、无腐蚀性、不导电，是一种清洁灭火剂。4.1.4.5气溶胶灭火系统气溶胶是液体或固体微粒悬浮于气体分散介质中形成的一种溶胶。微粒中的固体颗粒主要是金属氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐，且大部分微粒粒径皆小于1μm，占90%以上。气体主要是氮气，少量的二氧化碳气体和水蒸气[13]。气溶胶中自带有氧化剂，反应时不依赖空气中的氧气，空气中氧的浓度不会降低，对人没有危害。但是气溶胶释放后会形成浓重的烟雾，能见度极低，影响了火场人员的逃生。4.1.5干粉灭火系统干粉灭火剂的灭火机理是化学抑制作用，通过惰化火焰中的活性自由基，实现断链灭火，这比物理窒息作用灭火表现出良好的灭火速率试验表明，干粉的灭火速率是卤代烷的2.5倍，是二氧化碳的4倍，是泡沫的20倍，是水的40倍。干粉灭火剂对大气臭氧层没有破坏作用，并且不受地理环境条件的限制，适宜缺水和严寒地区选用。另外，干粉灭火剂的价格比较低，特别是碳酸氢钠干粉，比卤代烷灭火剂便宜得多，表现出良好的价格效率。积极采用干粉灭火系统，无论在灭火效能上，还是在经济效益上，都有着极大优越性[14]。4.1.6泡沫灭火系统泡沫灭火系统由低倍数泡沫灭火系统和高、中倍数泡沫灭火系统，被广泛用于生产、加工、储存、运输和使用甲、乙、丙类液体的场所，并早已成为甲、乙、丙类液体储罐区及石油化工装置等场所的消防主力军。4.2固定灭火设施在古建筑中应用的可行性4.2.1灭火效果及实际应用4.2.1.1消火栓系统室内外消火栓主要应用于处于猛烈燃烧阶段的古建筑火灾，尽快控制住火势，减少火灾损失。古建筑大多位于缺水地区，消火栓数量难以保证，从而不能确保有足够的力量进行保护。4.2.1.2水系灭火系统（1）闭式自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统主要是用于建筑物内初期火灾的扑救，该系统灭火效率和自动化程度高，现在已经广泛应用于现代化的各类建筑物中。自动喷水灭火系统适用于扑救A类火灾，从理论上来说很适合古建筑的火灾扑救。但是相对于古建筑这一类特殊的群体来说，采用水灭火剂，灭火后水渍损失大，对于古建筑的墙体以及文物会造成损害；可能发生的系统误喷也会对古建筑造成不必要的损害。针对以上的问题，可以采用预作用系统，不仅可以避免系统发生误喷，而且具有干式及湿式的特点，应用范围更广。由于水渍损失大，可以应用于古建筑中重要性一般的场所，如僧舍、厨房等。（2）开式自动喷水灭火系统雨淋系统和水喷雾灭火系统工作时设计区域内的所有喷头同时喷水，会给古建筑造成不必要的水渍损失，所以不适合应用于古建筑中。由于古建筑之间防火间距的不足以及大多古建筑修建于山上，发生火灾后火势会迅速蔓延，威胁毗邻建筑和山林。利用水幕系统的防护冷却作用，可以在已有的防火分隔物上设置该系统，延长这些防火分隔物的耐火极限，达到减缓火势蔓延的目的；另外，利用其防火分隔作用，在建筑之间设置系统阻止火势蔓延扩大，起到防火墙的作用。但是由于缺水严重，水幕系统很难在古建筑内应用。（3）细水雾灭火系统细水雾灭火系统作为水系灭火系统的一类，从灭火效果、灭火后二次危害、管道设备对古建筑风貌的影响、建筑结构受力等方面因素考虑，该系统具有以下优点：a）采用水作为灭火剂，对环境没有污染；b）灭火用水量少，水渍损失小；c）可以扑救带电设备的火灾；d）细水雾喷射时可有效吸收和驱散烟气，减少烟气浓度及毒性，有利于人员疏散；e）细水雾通过表面冷却和缺氧窒息作用进行灭火，灭火效能高，且对防护区空间封闭性无要求。细水雾灭火系统水渍损失小，灭火后对建筑、文物无污染，可用于重要的古建筑场所及重要文物的保护。4.2.1.3气体灭火系统（1）二氧化碳灭火系统二氧化碳灭火系统通过二氧化碳气体的释放降低防护区的氧气浓度，从而达到窒息的作用进行灭火。将该系统应用到古建筑中存在以下不利因素：a）大多数古建筑人流量大，利用二氧化碳灭火会对人员造成伤害；b）有的古建筑面积过大或者密封性不好，不适合采用该系统。因此，可以在无人员流动的小空间场所采用该系统。（2）七氟丙烷灭火系统作为哈龙替代品之一，七氟丙烷气体具有不导电、不破坏大气臭氧层、灭火速度快，效果好，灭火浓度低等优点。应用到古建筑中有以下的不利因素：a）在火灾现场的高温作用下，会产生氟化氢气体，与气态水结合能形成氢氟酸，对文物有腐蚀作用；b）生成的氢氟酸对人体有一定毒性。可以应用于人流量小、重要性一般的古建筑场所。（3）IG541灭火系统IG541灭火剂具有不破坏大气臭氧层、对环境没有任何影响、灭火过程洁净，灭火后不留痕迹、不导电等优点。由于受到密闭空间的局限性，所以可应用于空间较小的密闭空间。（4）气溶胶灭火系统气溶胶作为一种新型的灭火剂，存在很多的优点:粒度小，可以绕过障碍物并在火场能停留较长的时间、比表面积大，灭火效果好、适用于密闭及开放的空间、不需要动力驱动，成本相对较低、对人体没有危害。应用于古建筑的不利因素：a）气溶胶微粒中的金属盐类和金属氧化物等均有一定的导电性，容易引起电子设备短路；b）气溶胶颗粒对古建筑中文物会有一定的损害；c）气溶胶喷射后能见度极低，对人员逃生产生很大的影响。4.2.1.3干粉及泡沫灭火系统干粉及泡沫灭火剂灭火效率高，但是这两种灭火剂会对古建筑造成污染，一旦使用难以清理，对古建筑会造成永久性的损害。通过对各类固定灭火设施特点及适用性的分析，综合考虑灭火效率、设置对古建筑的影响、对古建筑及文物的污损程度、设置成本、受限条件、古建筑使用场所及综合使用性等因素的影响，结合古建筑的特殊性，对固定灭火设施应用于古建筑中作了评价。评价级别从低到高依次为：极小、小(低)、较小(较低)、中等、较大(较高)、大(高)。如表4.1所示：表4.1固定灭火设施在古建筑中的适用性综合比较灭火设施或装备灭火效率设置对建筑的影响对建筑、文物污损程度设置成本受限条件古建筑适用场所综合适用性消火栓系统室外消火栓系统中等较小较大中等无特殊限制绝大部分古建筑较高室内消火栓系统中等中等中等中等无特殊限制大部分古建筑场所较高水系灭火系统闭式自动喷水灭火系统较高较大较大中等高度低于8m的场所无重要忌水文物场所中等雨淋喷水灭火系统中等较大极大中等高危险场所一般不适用低水喷雾灭火系统高较大较大中等固体、电气、部分油类火灾变压器、厨房、电气间中等细水雾灭火系统高较大小较高大空间有待实验确定除大空间古建筑场所外高水幕系统低较大小中等防护冷却或防火分隔防火分区之间较高气体灭火系统二氧化碳灭火系统较高较大极小高空间不宜过大且无人的场所无人员流动、密闭小空间场所较高七氟丙烷灭火系统高较大小高空间不宜过大且人流量小密闭小空间防护区较高IG541惰性气体灭火系统较高较大极小高空间不宜过大密闭小空间防护区较高气溶胶灭火系统高较大较大中等无人场所密闭和开放空间中等通过表4.1可以看出，灭火效率较高的是自动灭火系统；设置对古建筑影响较大的是自动灭火系统，影响较小的是消火栓系统；对古建筑和文物污染程度最小的是二氧化碳及IG541惰性气体灭火系统，另外还有细水雾灭火系统及水幕系统污染程度小；在受限条件方面，消火栓系统受限制较小，而自动灭火系统受建筑影响较大。综合各个方面的因素，在综合适用性上细水雾灭火系统最高；水幕系统、二氧化碳灭火系统、七氟丙烷灭火系统、IG541惰性气体灭火系统以及消火栓系统较高；闭式自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统以及气溶胶灭火系统中等；雨淋系统适用性最低。4.2.2灭火设施优化设置水系灭火设施的应用。从灭火效能、灭火后二次灾害、建筑结构受力情况、管道设备对古建筑原有风貌的影响以及使用维修的方便性等因素考虑，可以采用水渍损失小细水雾灭火系统[15]。在无重要忌水文物的场所可以采用预作用自动喷水灭火系统。气体灭火设施的应用。在空间较小的古建筑防护区可以采用气体灭火系统，在面积小于100㎡、容积小于300㎡且密闭性较好的防护区可以采用无管网预制气体灭火设施。在选用灭火剂方面，人员流动量较大的可以采用IG541惰性气体，而在没有人员流动的场所可以采用二氧化碳气体和七氟丙烷气体。室内外消火栓系统的应用。室外消火栓的设置要保证建筑物的任何部位都在两个消火栓的保护半径之内。消火栓的设置可以在