引言

隨著國際公約和國內(nèi)法規(guī)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(zhì)結(jié)構(gòu)，歷史上曾多次遭受火災(zāi)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(xiàn)狀，科學(xué)分析其火災(zāi)危險性和火災(zāi)危害程度，并提出改進措施，成為一個亟待解決的問題?？萍嫉陌l(fā)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(xué)、有效。這些現(xiàn)代防火技術(shù)的應(yīng)用，不僅提升了故宮抵御火災(zāi)的綜合能力，還體現(xiàn)了一個城市的綜合管理能力[1]。目前，對古建筑群火災(zāi)風(fēng)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(fēng)險評價的方法，建立科學(xué)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(zāi)防范及應(yīng)急管理措施具有重大的理論指導(dǎo)意義。因此，研究現(xiàn)代防火技術(shù)在故宮古建筑火災(zāi)預(yù)防中的應(yīng)用，對各種文化遺產(chǎn)的保護都有著深遠的影響。

一、故宮古建筑火災(zāi)預(yù)防現(xiàn)狀

（一）火災(zāi)預(yù)報警裝置的安裝故宮古建筑作為世界文化遺產(chǎn)的重要組成部分，其火災(zāi)預(yù)防工作的重要性不言而喻。近年來，故宮在火災(zāi)預(yù)防方面取得了顯著的進展，特別是在火災(zāi)預(yù)報警裝置的安裝和使用上，已經(jīng)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(zāi)風(fēng)險評估，可以有效地識別和預(yù)防潛在的火災(zāi)隱患，從而提升古建筑的抵御火災(zāi)的能力。這種評估不僅包括防止火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展，還涵蓋了火災(zāi)檢測、防護、救援和人員疏散等多個方面[2]。

在火災(zāi)預(yù)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(shù)規(guī)范，以確保其在火災(zāi)發(fā)生時能夠及時、準確地發(fā)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(huán)境因素對探測器性能的影響。特殊場所的火災(zāi)報警裝置安裝也有特別的要求。例如，在文物修復(fù)室和文物地下庫房內(nèi)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(zāi)信號。同時，可燃氣體探測器的安裝位置也需要根據(jù)氣體的密度和現(xiàn)場的氣流方向等因素來確定，以提高其檢測的準確性?；馂?zāi)報警控制器作為整個火災(zāi)報警系統(tǒng)的核心，其安裝位置同樣重要?？刂破鞅辉O(shè)置在中控室，并24小時有人值守，以便及時響應(yīng)火災(zāi)警報。

（二)滅火器材及特種裝備的設(shè)置

故宮作為我國最重要的歷史文化遺產(chǎn)之一，其古建筑的火災(zāi)預(yù)防和特種裝備設(shè)置至關(guān)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(wěn)定的狀態(tài)，消防滅火器材和特種裝備配置更是提升了一個等級。現(xiàn)階段，內(nèi)共配置滅火器6646具，并根據(jù)不同區(qū)域、不同環(huán)境、不同場所設(shè)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(yè)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(zāi)發(fā)生時的快速響應(yīng)，提高抵御火災(zāi)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(guān)規(guī)定配備有專業(yè)消防救援設(shè)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(zhì)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(zhì)火災(zāi)，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(wǎng)系統(tǒng)的鋪設(shè)

內(nèi)建筑高大，結(jié)構(gòu)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(nèi)金水河、市政供水管網(wǎng)外，在1982年國務(wù)院批準的《故宮消防設(shè)施計劃》基礎(chǔ)上，先后完成了一、二期高壓供水管網(wǎng)工程。故宮高壓供水管網(wǎng)工程自1990年11月26日開工，于1993年12月31日竣工，歷時3年?？⒐r，共完成泵站一座，總面積293.189平方米，興建供水管網(wǎng)累計5.7公里，砌筑各種井80余座，敷設(shè)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(shè)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(tǒng)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(wǎng)在原有基礎(chǔ)上，更換了全部管網(wǎng)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(nèi)用于輸油、天然氣管線的3PE防腐工藝；使用國內(nèi)冠龍牌優(yōu)質(zhì)閥門、ABB配電柜等機電設(shè)備，本著節(jié)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(yǎng)。更新改造后的設(shè)備設(shè)施設(shè)計使用壽命不低于30年，徹底消除了高壓消防設(shè)備設(shè)施老化、故障多的安全隱患[4]

現(xiàn)階段，故宮高壓供水管網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)能夠覆蓋院內(nèi)大部分地區(qū)，在端門城樓上東西兩側(cè)，還建有簡易消防水泵房。自故宮高壓供水管網(wǎng)系統(tǒng)建成以來，故宮建立了內(nèi)金水河、市政供水管網(wǎng)和高壓供水管網(wǎng)組成的消防供水體系。高壓供水管網(wǎng)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(yīng)，使故宮的消防設(shè)施更加現(xiàn)代化、科學(xué)化。

（四）消防氣體滅火系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用

故宮內(nèi)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(fù)室等重要場所配備了氣體滅火裝置。這些裝置能夠在火災(zāi)發(fā)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(nèi)設(shè)置的氣體滅火系統(tǒng)，分別建成于1990年和1997年，均使用鹵代烷1301氣體滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)將每個庫房設(shè)計成一個獨立的保護區(qū)，每層設(shè)計有一間1301滅火氣體鋼瓶間，設(shè)有一備一用兩組滅火藥劑。該系統(tǒng)由離子煙感火災(zāi)報警器和光電煙感火災(zāi)報警器共同動作后，延時30秒釋放滅火劑，同時聯(lián)動關(guān)閉送、回風(fēng)閥、排氣閥等裝置，并反饋信號到消防控制室[5]。在文物修復(fù)室設(shè)置單獨的七氟丙烷氣體滅火裝置，分別設(shè)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(tǒng)會在檢測到屋內(nèi)人員全部撤離后才開始啟動。房間內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，室內(nèi)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(zé)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(shè)施的發(fā)展和應(yīng)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(shù)的限制，只在主要的高大建筑的屋脊上架設(shè)避雷針或敷設(shè)避雷帶、網(wǎng)，防雷措施并不完善。1984年6月2日，故宮內(nèi)東路承乾宮遭雷擊，引起了各級領(lǐng)導(dǎo)對古建筑防雷的高度重視。自1985年起，故宮多次開展調(diào)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(jiān)測系統(tǒng)的外業(yè)設(shè)備安裝、數(shù)據(jù)勘測、平臺的設(shè)計開發(fā)工作；2018年對系統(tǒng)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(tǒng)進行現(xiàn)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(nèi)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(dǎo)雷電安全地流入地面。內(nèi)部防雷是為了防止雷電波侵入建筑物內(nèi)部，造成電氣和電子系統(tǒng)的損壞，這通常涉及浪涌保護器和屏蔽設(shè)備的安裝?，F(xiàn)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(tǒng)。該系統(tǒng)自2021年開始使用，采用GIS地圖作為展現(xiàn)載體，以手持終端系統(tǒng)、無線傳輸?shù)姆绞?，全面管理各類防雷設(shè)施，輔助防雷裝置安全檢測，人員實時記錄現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實現(xiàn)檢測成果的現(xiàn)場采集和電子化填報[

二、現(xiàn)代防火技術(shù)在故宮古建筑火災(zāi)預(yù)防中的應(yīng)用

(一）引入數(shù)字化應(yīng)急指揮平臺系統(tǒng)

數(shù)字化應(yīng)急指揮平臺系統(tǒng)的引人是現(xiàn)代防火技術(shù)在故宮古建筑火災(zāi)預(yù)防應(yīng)用中的一個重要里程碑。數(shù)字化應(yīng)急指揮平臺系統(tǒng)旨在運用最前沿的安全技術(shù)和安防理念，通過完善技術(shù)防范體系，使人防與技防有機統(tǒng)一，有效提升消防安全管理和服務(wù)能力，切實提高消防安全等級，實現(xiàn)對古建筑、文物藏品消防安全的多重保障。

故宮建設(shè)的數(shù)字化應(yīng)急指揮平臺系統(tǒng)將安防、技防、消防進行了全面整合。這套系統(tǒng)通過高科技手段，提高了故宮火災(zāi)預(yù)防和應(yīng)急響應(yīng)的能力，確保了在火災(zāi)發(fā)生時能夠迅速采取行動。該系統(tǒng)全面使用了3D技術(shù)，將故宮城墻內(nèi)8728個房間的建筑內(nèi)部空間信息以及行車路徑信息進行了數(shù)字化還原。這種技術(shù)的應(yīng)用使得消防指揮更加直觀和精確，有助于在復(fù)雜的環(huán)境中快速定位火源和規(guī)劃救援路線。消防部門根據(jù)故宮每個院落的建筑結(jié)構(gòu)、文物存放現(xiàn)狀、展覽情況等，逐一制定了消防應(yīng)急預(yù)案。這種定制化的預(yù)案能夠確保在不同情況下都能迅速、有效地進行火災(zāi)應(yīng)對。故宮的數(shù)字化滅火救援指揮系統(tǒng)不僅提高了火災(zāi)預(yù)防的科技含量，還為快速、有效的火災(zāi)應(yīng)對提供了強有力的技術(shù)支持。這套系統(tǒng)的應(yīng)用，是現(xiàn)代防火技術(shù)在古建筑火災(zāi)預(yù)防中應(yīng)用的一個典范，體現(xiàn)了傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)的完美結(jié)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(guān)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(yīng)用于建筑的裝修、電氣設(shè)備、家具等方面。這些材料能夠在火災(zāi)發(fā)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(chǎn)生，保護人員的生命安全[7]。通過添加阻燃劑、改變材料結(jié)構(gòu)、調(diào)整材料配比等方式來提升材料的阻燃性能。例如，對于木結(jié)構(gòu)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(xiàn)階段，防火涂料和阻燃處理劑被廣泛應(yīng)用于故宮木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火處理。這些產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)物通常為性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)，不會產(chǎn)生額外的有毒有害氣體或污染物，符合相關(guān)環(huán)保標準。同時，能夠在火災(zāi)發(fā)生時持續(xù)發(fā)揮作用，延緩建筑材料的燃燒時間[8]。

結(jié)語

現(xiàn)代防火技術(shù)在故宮古建筑火災(zāi)預(yù)防中的應(yīng)用體現(xiàn)了對文化遺產(chǎn)保護的重視。通過引入數(shù)字化應(yīng)急指揮平臺系統(tǒng)，故宮能夠在火災(zāi)發(fā)生時迅速定位火源并制定有效的救援方案。電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的安裝有助于提前發(fā)現(xiàn)并預(yù)防電氣問題引發(fā)的火災(zāi)。此外，阻燃材料的應(yīng)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(shù)的不斷發(fā)展，未來故宮的防火工作將更加科學(xué)、精準，為保護人類共同的文化遺產(chǎn)做出更大貢獻。

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