传统村落是指拥有物质形态和非物质形态文化遗产, 具有较高的历史、文化、科学、艺术、社会、经济价值的村落。传统村落保留着民族文化的多样性, 是繁荣发展民族文化的根基。住房和城乡建设部、文化部、财政部于2012年印发了《关于加强传统村落保护发展工作的指导意见》, 并将646个具有重要保护价值的村落列入第一批中国传统村落名录, 目前, 列入中国传统村落名录的村落共2 555个。

传统村落及文物建筑多为木结构建筑, 火灾隐患较为严重, 消防保护刻不容缓。2014年以来, 云南省迪庆藏族自治州香格里拉县独克宗古城、贵州省黔东南州镇远县报京侗寨、丽江古城等多个传统村落及文物建筑相继发生大火, 引起了国家高度重视。

以相关消防规范为基准, 结合传统村落及文物建筑特点, 以湖北某古建筑群消防工程为例, 探讨传统村落及文物建筑的消防灭火设计。

传统村落及文物建筑由于其历史发展原因, 主要存在以下消防问题:

(1) 耐火等级低。传统村落及文物建筑多以木质结构为主, 具有良好的燃烧和传播火焰的条件, 属于三、四级耐火等级, 内部的梁、柱、屋顶等主要构件均低于现行规范规定的耐火极限。此外, 传统村落及文物建筑历史悠久, 木头干燥, 含水量低, 极易燃烧。

(2) 防火间距小。传统村落及文物建筑分布密集, 多以庭院形式呈现, 缺少防火分隔及安全空间, 一旦失火, 毗邻建筑易受到波及。

(3) 消防保护差。传统村落及文物建筑多分布于偏远乡村, 经济条件落后, 远离城镇消防队的保护距离。一旦发生火灾, 很难及时调集人员采用有效措施灭火。

(4) 管理体制不善。传统村落及文物建筑管理部门往往为了追逐经济利益而忽视其消防安全管理。有的传统村落及文物建筑周围开发过度, 火灾危险因素大量增多。这些管理和使用方面存在的消防安全问题, 也给传统村落及文物建筑的消防安全带来了严重威胁。

为提升文物建筑消防能力, 指导和规范文物建筑健全消防安全所采取的防火技术措施, 国家文物局组织编制了《文物建筑防火设计导则 (试行) 》 (以下简称《导则》) 。《导则》内容包括现场勘察与风险分析、消防总体布局、消防给水系统、消防灭火设施、火灾自动报警系统、消防备用电源、配电设计。对传统村落及文物建筑的设计提出了针对性要求。《导则》关于消防灭火设施的规定主要在消防给水方面进行了调整, 与国家《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014, 以下简称“消水规”) 比较如下:

(1) 消火栓系统火灾延续时间。根据“消水规”, 高层建筑中的商业楼、展览楼、综合楼, 建筑高度大于50m的财贸金融楼、图书馆书库、重要的档案楼、科研楼和高级宾馆等的消火栓系统火灾延续时间为3h, 其他民用建筑的消火栓系统火灾延续时间均为2h。按照“消水规”的规定, 一般传统村落及文物建筑的消火栓系统火灾延续时间均按2h即可。《导则》则强调具有火灾危险性的全国重点文物保护单位和省级文物保护单位的火灾延续时间应按3h计算, 要求严于“消水规”。

(2) 室外消火栓系统设计流量。根据“消水规”, 传统村落及文物建筑的设计流量按照三级耐火等级民用建筑物消火栓设计流量确定, 见表1, 《导则》中关于室外消火栓用水量规定, 见表2。

相同条件下, 《导则》中室外消火栓系统设计流量大于“消水规”相关规定。

(3) 室外消火栓布置。“消水规”中, 室外消火栓的保护半径不应超过150m, 间距不应大于120m。《导则》中, 对室外消火栓的布置间距及保护半径规定见表3。《导则》中消火栓布置间距及保护半径均小于“消水规”规定。

(4) 消防用水量。《导则》要求, 文物建筑集中分布且占地面积大于1hm²时, 按2次火灾计算用水量。“消水规”只要求储存1次火灾用水量。

从以上比较结果看, 《导则》的相关规定均严于“消水规”。同时, 它又与国家相关规范相辅相成, 是基于国家规范的基本原则下, 结合文物建筑特点, 设施布置“性能化”的主要依据, 是国家相关规范的有力补充。

总之, 在传统村落及文物建筑工程设计中应首先满足现行《建筑防火设计规范》、“消水规”等国家主要消防规范, 再结合传统村落及文物建筑特点, 按照《导则》的要求加强方案设计。其他灭火设施仍遵照对应的消防规范进行, 如自动喷水灭火系统应满足《自动喷水灭火系统设计规范》, 灭火器设置需满足《建筑灭火器配置设计规范》等。

(1) 最小干预原则。传统村落及文物建筑消防安全工程的设计应充分利用现有的消防基础设施, 最大限度地维持建筑的原有风貌, 不随意破坏和更改原有的结构、布局、风格, 设置消防设施时对建筑最小干预为原则, 通过合理设置相应的火灾报警、灭火、疏散等消防设施及相关标识, 有效减少火灾隐患, 防止火灾蔓延。

(2) 因地制宜原则。不同传统村落及文物建筑, 周围环境各异, 消防设计方案因地制宜。有市政自来水供给的区域, 可用自来水作为消防水源, 还可利用入户自来水作为消防辅助措施;无自来水供应的地区, 则可采用山泉水、河水等作为消防水源。一般消防给水采用临时高压系统, 而处于山谷中的传统村落及文物建筑则可在山上设置消防水池, 形成常高压消防给水系统。

(3) 安全适用, 以水消防为主原则。灭火基质种类较多, 水、干粉、泡沫等都能起到灭火作用。传统村落及古建筑群基本为A类火灾, 水能起到最佳灭火效果, 是最适用的消防灭火基质, 故消防设计应以水消防为主。针对可能存在的电气火灾等, 则可采用干粉进行辅助灭火。

(4) 设施适度, 实用经济原则。消防设施首先需要满足消防灭火需要, 但消防设施的选用应该适度, 不能一味堆砌各种消防设施, 以节省成本, 达到实用经济原则。消防设施基本采取1~2种主要灭火措施, 辅助1~2种灭火设施即可。

根据国家相关规范及《导则》, 结合传统村落及文物建筑的特点, 传统村落及文物建筑可采用的消防灭火技术见表4。

湖北某古建筑群是全国重点文物保护单位, 在湖北某山村, 距离城镇较远。该古建筑群由庄园、宗祠、旧宅3大部分组成, 屋顶最高点距地约10m, 庄园距宗祠150m, 旧宅距宗祠7 000m, 整个建筑群占地约2hm², 建筑群面积约12 000hm²。该古建筑群全为木结构, 地面为青石板, 四周为农田, 消防车不能通行到达。

(1) 室内消火栓外置系统。考虑开挖将破坏青石板风貌, 损害古建筑群的价值, 不考虑内部开挖, 故不适宜设置室内消火栓。同时, 专家评审意见认为不适合建室内消火栓的, 可采用室内消火栓外置系统。室内消火栓外置系统是指按照室内消火栓系统设计, 无室内消火栓箱, 消防给水管网置于室外, 管网接出室外消火栓, 并配备消防水龙带, 通过将水龙带直接和室外消火栓连接用于灭火的消防系统。此系统为传统村落及古建筑群“性能化”设计产物。

(2) 移动式高压细水雾灭火装置。该古建筑为木结构, 不适合安装自动喷水灭火系统, 为进一步确保项目的安全, 采用移动式高压细水雾灭火装置进行辅助灭火。

(3) 建筑灭火器灭火。建筑灭火器一般人均能使用直接灭火, 项目区域设置建筑灭火器。

通过上述3种灭火系统 (装置) 的作用, 能满足该古建筑群的消防灭火要求。

本项目采用室内消火栓外置系统, 消火栓形式为室外消火栓, 并配备有消防水龙带。

设计流量取室内消防用水量。考虑庄园和宗祠距离较近, 而旧宅相隔较远, 将本项目划分为2个消防独立单元, 庄园和宗祠为1个消防独立单元, 旧宅为1个消防独立单元, 各单元建立独立的消防系统。其中庄园和宗祠古建筑群占地大于1hm², 根据《导则》, 储存2次消防用水量, 系统设计流量为25L/s, 火灾延续时间为3h, 计算消防储水量为540 m³。旧宅占地小于1hm², 储存1次消防用水量, 系统设计流量为25L/s, 火灾延续时间为3h, 计算消防储水量为270m³。

消防用水全部储存于独立设置的消防水池内, 2座消防水池有效容积分别不小于540m³和270m³, 消防水池选址于古建筑群旁的农田内, 水池补水均由当地现状生活用水水池补给, 生活用水水池补水源自水库和山泉水。

室内消火栓外置系统为临时高压给水系统, 其消防用水由独立设置的消防泵房专用室外消火栓加压泵供给, 管网平时压力由稳压装置保持。消防泵流量25L/s, 扬程30m, 1用1备。

室内消火栓外置系统给水管网围绕建筑形成环状。室外消火栓采用地下式双出口消火栓, 配置2个DN65栓口。在每一处室外消火栓附近设置安放1个钢制消防水龙带箱, 内含1套水枪、25 m长水带。室外消火栓间距按25m布置。由于建筑室内纵深较长, 室内按不大于20 m间距加设消火栓箱, 通过箱内水龙带连接接力灭火。

移动式高压细水雾灭火装置具有灭火性能高, 灭火范围大, 机动性好等特点, 能有效提高快速灭火能力, 对扑灭初期火灾具有较好的效果。本项目设置3台移动式高压细水雾灭火装置, 分设于庄园、宗祠和旧宅。移动式高压细水雾灭火装置自带水箱储水, 水箱容积200L, 平时保持水箱充满水。高压细水雾灭火装置流量32L/min, 扬程12 MPa, 软管长度50m, 用于单体建筑辅助机动灭火。

本项目按A类火灾场所严重危险级配置, 每处设2具MF/ABC5型 (5kg磷酸铵盐干粉灭火器, 灭火级别3A) 灭火器, 设计保护半径为9.5m, 满足规范要求。

本消防方案具有以下特点:

(1) 由于当地位置偏远, 无市政自来水供应, 采用存储水库水及山泉水的方式确保消防用水充足。

(2) 受地形、外界消防条件的制约, 不设置传统意义上的室内消火栓, 采取“性能化”的室内消火栓外置系统, 尽可能保护文物建筑本体, 又达到消防灭火的目的。

(3) 移动式高压细水雾灭火装置在传统建筑消防中用得少, 但可作为文物建筑的辅助灭火措施, 增加了消防灭火的安全性和可靠性。

本方案得到了当地文物部门及消防部门的认可, 目前已进入施工阶段。

传统村落及文物建筑是国家珍贵的文化历史遗产, 同时具有火灾隐患严重的特点, 加强传统村落及文物建筑的消防安全工作刻不容缓。在消防设计中, 应加强现场的情况调研, 基于对传统村落及文物建筑的最小干预原则, 遵循设计方案因地制宜的原则, 消防设施的安全适用、水消防为主原则以及适度、实用经济原则, 结合项目实际情况, 以国家相关规范及《导则》为设计依据, 提出合理适用的设计方案。同时, 传统村落及文物建筑管理部门应理顺管理体制, 增强消防安全意识, 加强消防器材的使用培训, 确保传统村落及文物建筑的历史、文化、艺术或社会价值的永续。