火災(zāi)是危害文物安全的主要因素之一。近年來,韓國崇禮門、巴西國家博物館、法國巴黎圣母院、意大利皇家馬廄與馬術(shù)學(xué)院、日本首里城等著名的文化遺產(chǎn)發(fā)生火災(zāi)事故,損失嚴重,火災(zāi)防控已成為文化遺產(chǎn)保護的世界性問題。我國是文化遺產(chǎn)大國,文物建筑資源豐富。第三次文物普查登記的766722處不可移動文物中,文物建筑40余萬處;國務(wù)院核定公布的5058處全國重點文物保護單位中,文物建筑有3100余處。同時,我國公布歷史文化名村487個,中國傳統(tǒng)村落6819個,火災(zāi)防控任務(wù)極其繁重。安全是文物建筑保護、傳承與合理利用的前提和基礎(chǔ),分析研究火災(zāi)風(fēng)險和防控措施,對加強文物建筑安全具有重要現(xiàn)實意義。
我國文物建筑防火特性
防火特性即由文物建筑特點決定的其自身所具有的防火能力。影響文物建筑防火特性的主要因素有建筑材料與結(jié)構(gòu)特點、分布環(huán)境、管理使用狀況、安全防護能力等。結(jié)合不同類型古文物建筑特點和火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律進行綜合分析,文物建筑防火特性如下:
(一)建筑材料以木結(jié)構(gòu)為主。我國文物建筑包括純木構(gòu)建筑、土木建筑、磚木建筑、石木結(jié)構(gòu)建筑等,多以木材為主要建筑材料和裝飾材料,有的民居類建筑甚至以木竹柴草為建筑材料,其平均火災(zāi)負荷量是現(xiàn)代民用建筑的幾十倍,且文物建筑所用木材年久干燥,耐火等級低,起火后燃燒速度極快。
(二)框架式建筑結(jié)構(gòu)。文物建筑多為框架式結(jié)構(gòu),一座文物建筑尤其是古建筑,就如同架空堆積的木垛。且文物建筑內(nèi)部多為開敞空間,通透性好,墻、門窗等防火隔離性差,火容易在室內(nèi)迅速燃燒并向外蔓延。
(三)組團式建筑布局。宮廷官式建筑、寺廟道觀等宗教建筑、園林建筑、民居建筑、紀念建筑等文物建筑多以組團式分布,建筑之間屋屋相連、院院相接,缺少必要的防火分隔措施和安全防火間距,一旦發(fā)生火災(zāi),極易火燒連營。
(四)建筑分布廣泛。文物建筑分布廣泛,城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中的文物建筑多與社區(qū)民居緊密相連,面臨著共同火災(zāi)隱患;分布在山區(qū)、田野、甚至荒漠中的文物建筑,存在防火、滅火條件不足等問題,也容易被山火、林火殃及。
(五)管理使用狀況復(fù)雜。文物建筑多用于旅游參觀、陳列展館、宗教、辦公、居住或者其他文化活動場所等,人流量較大,用火用電需求較多,火災(zāi)誘因廣泛,火災(zāi)風(fēng)險較為突出。
(六)防火滅火能力不足。因文物保護完整性、原真性等要求,現(xiàn)有民用建筑消防設(shè)施設(shè)備配置標準不完全適用于文物建筑,一些文物建筑配置消防設(shè)施較為困難,有的無法開辟防火通道和消防車通道,文物建筑自身防火和自救能力不足,火災(zāi)撲救難度較大。
文物建筑火源探析
火災(zāi)防控的關(guān)鍵是控制火災(zāi)誘因,有效控制火災(zāi)誘因的前提則是識別火災(zāi)風(fēng)險源,即從源頭治理。從文物建筑防火特性和使用狀況分析,其火災(zāi)風(fēng)險源主要包括明火、電火、爆炸、雷電和自燃等。
(一)明火即文物建筑中因生產(chǎn)、生活和其他活動,使用的各類明火火源,是文物建筑火災(zāi)的直接風(fēng)險源。
1.生活用明火是指用于居住生活的文物建筑內(nèi),人們?nèi)粘I钣没稹0ㄕ彰骰穑缬蜔艋稹鉄艋鸷蜖T火等;取暖用火,如爐火、炭火、火盆、坑火和炕火等;炊事用火,如家灶和野炊使用的柴火、燃氣火、酒精火等;驅(qū)蚊蟲用火,如點蚊香和熏蚊草等。
2.生產(chǎn)用明火是指用于生產(chǎn)活動的文物建筑中因生產(chǎn)活動需要使用明火。包括手工業(yè)產(chǎn)品和食品加工用火,如一些生產(chǎn)作坊用煤火、炭火、燃氣火、油火等;工程施工用火,如各類施工工地使用的焊接、切割、噴燈、烘烤作業(yè)產(chǎn)生的明火等。
3.商業(yè)經(jīng)營活動用火是指用于商業(yè)經(jīng)營活動的文物建筑,由于開展旅游、開辦餐飲住宿、商品經(jīng)營等各類商業(yè)活動,可能用到的明火,如餐飲用火、篝火等。
4.明火燃香燒紙點燈是指作為宗教活動場所使用的文物建筑舉行宗教活動時的用火行為,如燃香、燃燭、燒紙、長明燈以及其他宗教儀式用火等。有的地方香爐內(nèi)香火旺盛,香體極易產(chǎn)生火舌。
5.民俗活動用火是指集體組織或者家族管理的祠堂等文物建筑內(nèi)舉行的祭祀活動用火,如燃香、燃燭、燒紙等;此外,有的民間墳?zāi)刮挥谖奈锉Wo范圍內(nèi),清明節(jié)野外祭掃時燒紙產(chǎn)生明火;有的地方在傳統(tǒng)節(jié)日或者祭祀時燃放煙花爆竹,可能形成文物建筑火患。
6.吸煙明火是指在文物建筑中吸煙,包括使用打火機、火柴點煙,隨處亂扔煙頭,躺在床上吸煙、酒后吸煙等,不慎引燃可燃物。
7.人為縱火、失火是指個別精神或者心理不健康的特殊人員對文物建筑故意縱火。還有的是小孩在使用明火放鞭炮、焚燒柴草紙張等,引發(fā)文物建筑火災(zāi)。此類火災(zāi)風(fēng)險危害大,防范難。
8.外來明火火源是指來源于文物建筑外部環(huán)境的明火,對文物建筑的危害,如一些地方有燃放孔明燈(許愿燈)的民俗,放飛后可能落在文物建筑內(nèi),或者掛在文物建筑上,發(fā)生火災(zāi);一些位于山野、森林、草原內(nèi)的文物建筑,可能受到周邊山火、林火、草火等殃及,引發(fā)火災(zāi);一些地方焚燒秸稈、燒荒、焚燒垃圾等野外用火,可能殃及文物單位。
(二)電火是指文物建筑因用電產(chǎn)生電氣故障引發(fā)火災(zāi)事故。電氣火災(zāi)成因主要包括電氣線路故障和用電設(shè)備故障等。
1.電氣線路故障是指由于文物建筑的電氣線路選型用材不標準、敷設(shè)不規(guī)范、老化破損及私拉亂接等原因,導(dǎo)致配電線路出現(xiàn)漏電、短路、過負荷、接線部位接觸電阻過大等電氣故障,將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽邷匾贾車扇嘉铮瑥亩l(fā)火災(zāi)。
(1)漏電是由于老化、潮濕、高溫、碰壓、劃破、摩擦、腐蝕等原因,配電線路絕緣護套的絕緣能力下降,導(dǎo)致電流泄漏,局部發(fā)熱高溫,或者在漏電點產(chǎn)生的電火花,引燃附近可燃物。
(2)短路是由于裸導(dǎo)線或絕緣導(dǎo)線的絕緣體破損后,火線與零線或火線與地線,在某一點碰在一起。短路點易產(chǎn)生強烈的電火花和電弧,不僅能使絕緣層迅速燃燒,而且能使金屬熔化,引燃附近可燃物。
(3)過負荷或稱過載,是指電氣設(shè)備、導(dǎo)線的通過電流超過額定值。當發(fā)生嚴重過負荷時,導(dǎo)線的溫度會不斷升高,甚至?xí)饘?dǎo)線的絕緣護套發(fā)生燃燒,引燃周圍可燃物。
(4)接觸電阻過大是由于配電線路間的導(dǎo)體接頭、配電線與用電設(shè)備、電氣保護設(shè)備之間的接線端子的連接工藝不符合要求,導(dǎo)致連接部位接觸不良,造成接觸部位的局部電阻過大,產(chǎn)生大量的熱,高溫使金屬變色甚至熔化,引起導(dǎo)線的絕緣層發(fā)生燃燒,并引燃附近可燃物。
(5)電弧是由于電源開關(guān)制造不良、安裝不當或者電線絕緣部分損壞,以及設(shè)備故障及違規(guī)操作等,可能導(dǎo)致電壓擊穿空氣,產(chǎn)生瞬間火花,即電弧。電弧產(chǎn)生高溫,引燃周圍可燃物,發(fā)生燃燒,引發(fā)火災(zāi)事故。
2.用電設(shè)備故障是由于文物建筑中用電設(shè)備選型、設(shè)置及使用不當?shù)仍颍瑢?dǎo)致用電設(shè)備故障,產(chǎn)生的高溫引燃周圍可燃物,引發(fā)火災(zāi)。
(1)使用安全性能較差的電熱器具、電取暖設(shè)備等用電設(shè)備。如,在文物建筑中使用“熱得快”等電熱器具、“小太陽”等電熱取暖設(shè)備,或者其他“三無”電器產(chǎn)品等,由于自身工作機理的不安全性或者產(chǎn)品質(zhì)量問題,其產(chǎn)生的高溫引燃周圍可燃物。
(2)用電設(shè)備的安裝設(shè)置不當。如,文物建筑內(nèi)使用的白熾燈、鹵素?zé)舻雀邿峁庠吹臒艟撸惭b位置與可燃物未保持一定的安全距離。冰箱、空調(diào)主機等用電設(shè)備的散熱功能故障,或者散熱部位被遮擋無法有效散熱,產(chǎn)生局部高溫引燃可燃物。
(3)用電設(shè)備使用不當。如,在文物建筑中使用電熱毯、電暖器等取暖設(shè)備,由于持續(xù)通電導(dǎo)致加熱體過熱引燃周圍可燃物;電動車輛充電器工作時未與可燃物保持有效的安全距離,產(chǎn)生的高溫引燃周圍可燃物等。
此外,弱電短路或者交換機、路由器等集成電器因散熱故障問題,也可能引發(fā)火災(zāi)。蓄電池由于質(zhì)量問題、過期使用、安裝不當、充電不規(guī)范、破損電解液外露等管理使用不當,可能發(fā)生過熱、產(chǎn)生電弧甚至爆炸,引發(fā)火災(zāi)。在可能產(chǎn)生爆炸性氣體積聚的文物建筑空間內(nèi),要防止因靜電引發(fā)爆炸或者燃燒。
(三)其他火災(zāi)風(fēng)險源。除明火火源和電氣故障外,爆炸、雷電和自燃等火災(zāi)風(fēng)險源,也可能引發(fā)文物建筑火災(zāi)事故,雖然火災(zāi)事故概率較小,但也不能忽視。
1.爆炸現(xiàn)象引發(fā)火災(zāi)是指文物建筑或者其保護范圍內(nèi)發(fā)生爆炸現(xiàn)象引發(fā)火災(zāi)。如,燃放煙花爆竹,產(chǎn)生火花引燃可燃物,引發(fā)文物建筑火災(zāi);一些使用儲存易燃易爆危險品(如實驗用化學(xué)物品,生產(chǎn)生活用煤氣等),管理使用不當,引起爆炸,引發(fā)文物建筑火災(zāi)。
2.雷電起火是指位于雷電風(fēng)險區(qū)域的文物建筑,建筑本體或者周圍林木容易遭雷擊受損,同時極易發(fā)生火災(zāi)事故。一是直擊雷危害,即雷電直接擊損文物建筑,強大雷電流產(chǎn)生高溫引起燃燒。二是感應(yīng)雷危害,雷云對地放電時,文物建筑附近的導(dǎo)線因雷電可能產(chǎn)生感應(yīng)過電壓,過電壓幅值可能高達幾十萬伏甚至幾百萬伏,造成電力系統(tǒng)損壞,可能發(fā)生火災(zāi)或者爆炸事故。三是雷電波入侵,雷電流沿文物建筑電氣線路侵入配電設(shè)備內(nèi),致使電氣設(shè)備受損,引發(fā)電氣故障火災(zāi)。
3.自燃現(xiàn)象引火是指可燃物在沒有外來火源的情況下,靠自熱或者外熱作用而發(fā)生燃燒的現(xiàn)象。例如有的文物建筑保護范圍內(nèi)可能存放大量煤堆、柴草堆、廢油布等,因長時間堆積熱量積聚升溫,導(dǎo)致自燃起火。
文物建筑火災(zāi)風(fēng)險源管控
火災(zāi)風(fēng)險源控制。火災(zāi)風(fēng)險源控制即防火,是文物建筑消防安全的第一道關(guān)口,主要任務(wù)是采取措施、加強管理,有效控制明火、電火、爆炸、雷電和自燃等各類火災(zāi)風(fēng)險源,使其不燃。
(一)明火管控主要是控制火災(zāi)發(fā)生條件。發(fā)生燃燒必須具備可燃物、氧化劑和點火源三個基本條件。文物建筑防火的著力點和主要任務(wù)是控制明火燃燒的條件,嚴格管控點火源和可燃物。
1.以禁用明火為原則。除用于宗教活動場所、生活居住等特殊用途,必需燃香點燈或者使用生活用火外,文物建筑尤其是古建筑及其保護范圍內(nèi),應(yīng)當禁止使用任何明火火源。
2.有效實施防火隔離。因宗教活動需要、居住生活需要或其他生產(chǎn)活動需要,確需使用明火火源的,應(yīng)當做好隔離措施,使點火源與其他可燃物分隔。隔離措施可采取空間隔離(保持防火間距、防火隔離帶等)、物理隔離(阻燃材料隔離、使用阻燃劑等)和人員現(xiàn)場隔離(如針對突發(fā)外來火源)等措施。
3.嚴格管控可燃易燃物品。對文物建筑及其保護范圍存在的各類可燃物品進行全面檢查、登記評估,制訂可燃物品管控制度和措施,規(guī)范存放和安全儲存可燃物,尤其是對毗鄰火源的可燃物品,由專人管理,做好防火隔離,不必要的可燃物品要及時清理。文物建筑和保護范圍內(nèi)禁止存放易燃易爆化學(xué)物品,因特殊需要,必須存放的,要采取嚴格的管控措施。
(二)電火控制主要嚴格防控電氣故障引發(fā)火災(zāi)。根據(jù)文物建筑存在的電氣火災(zāi)危險因素及其風(fēng)險程度,有針對性采取防控措施。
1.明確用電范圍和程度。對于年代久遠、文物價值極高、耐火等級極低、用于公益性展示研究的極具代表性的文物建筑,不宜在文物建筑內(nèi)用電,尤其是不應(yīng)在文物建筑本體上敷設(shè)電氣線路和安裝電器;其他用于公益性展示研究的文物建筑,一般只在文物建筑內(nèi)設(shè)置照明和安全防護需要的用電設(shè)施設(shè)備;對用于居住、辦公、生產(chǎn)經(jīng)營場所的文物建筑,應(yīng)當在保障用電安全的前提下使用。
2.保障用電本質(zhì)安全。要保證文物建筑配電系統(tǒng)、配電線路及用電設(shè)備自身的本質(zhì)安全性,需從選型、敷設(shè)、設(shè)置等各個環(huán)節(jié),嚴格執(zhí)行安全用電標準和要求。同時,嚴格按照用電設(shè)備自有功能、作業(yè)環(huán)境和安全說明操作使用,確保用電設(shè)備、設(shè)施始終處于安全使用狀態(tài)。
3.整改電氣火災(zāi)隱患。可以從四個方面進行,一是配電設(shè)備改造,即更換額定輸出功率不滿足用電設(shè)備使用功率要求,以及缺少短路、過載、過壓、防雷及接地防護的配電箱(柜)。二是配電線路改造,更換年久失修、老化嚴重的配電線路,文物建筑宜選擇絕緣護套耐火能級為A級的電線電纜,并采用金屬導(dǎo)管或B1級以上的剛性塑料管等進行保護。三是嚴禁使用安全性能差的“熱得快”、“小太陽”取暖器等電器設(shè)備和白熾燈和鹵素?zé)舻雀邷毓庠礋艟撸约啊叭裏o”電器產(chǎn)品;四是對于在使用過程中產(chǎn)生高溫或需要滿足散熱要求的用電設(shè)備,在安裝和設(shè)置時應(yīng)確保和周圍可燃物保持安全距離或采取有效的防火隔離措施。
4.加強用電設(shè)備安全管理。根據(jù)文物建筑的使用功能、用電情況、電氣火災(zāi)風(fēng)險等特點,有針對性地制定并執(zhí)行用電安全管理、日常巡查檢查、用電設(shè)施設(shè)備維護檢測、安全用電宣傳培訓(xùn)等安全制度。加大對文物建筑用電情況的巡查和檢查力度,及時發(fā)現(xiàn)、排查和消除出現(xiàn)的電氣火災(zāi)隱患;加強對使用者安全用電常識的宣傳教育,增強安全意識,做到安全用電。
文物建筑火災(zāi)預(yù)警和滅火
消防系統(tǒng)主要由火災(zāi)報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)組成,文物建筑要根據(jù)其自身建筑特點、防火特性、消防需求、基礎(chǔ)條件等情況,堅持文物保護和最小干預(yù)的原則,按照適度適用有效的原則,進行合理配置。
(一)火災(zāi)報警系統(tǒng)是火災(zāi)防控的第二道關(guān)口,即通過前端火災(zāi)報警探測器,及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)苗頭和初起火災(zāi),為有效撲救提供時間和條件。
1.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要依靠火災(zāi)探測器及時探測到燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量,再將信號傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器,通過火災(zāi)聲光警報器和消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)通知人員,針對火情采取有效措施。同時,消防聯(lián)動控制器按照設(shè)定的控制邏輯,對與火災(zāi)有關(guān)的設(shè)備進行聯(lián)動控制。文物建筑火災(zāi)探測器的選型和設(shè)置,需要充分考慮探測區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生火災(zāi)的形成和發(fā)展特征、房間高度、環(huán)境條件,以及可能引起誤報等因素。對于大空間等特殊場所,可以選用線性光束感煙火災(zāi)探測器、吸氣式火災(zāi)感煙探測器或圖像型感煙火災(zāi)探測器等。針對飛鳥、揚塵和遮擋物等對火災(zāi)探測的影響,可以通過同時選用兩種以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器組合或雙鑒型火災(zāi)探測器進行復(fù)核判斷。
2.電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要由電氣火災(zāi)監(jiān)控器、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器等設(shè)備組成,能在發(fā)生電氣故障、產(chǎn)生一定電氣火災(zāi)隱患的條件下發(fā)出報警。對不能確保達到用電系統(tǒng)本質(zhì)安全的文物建筑,可選擇適宜探測機理的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器進行實時監(jiān)控,并根據(jù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)提供的電氣火災(zāi)隱患報警信息,及時進行電氣改造,達到本質(zhì)安全。
3.可燃氣體探測報警系統(tǒng)主要由可燃氣體報警控制器、可燃氣體探測器和火災(zāi)聲光警報器等組成,能夠在其保護區(qū)域內(nèi)泄露的可燃氣體濃度尚低于爆炸下限時提前報警,從而預(yù)防由于可燃氣體泄漏引發(fā)的火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。文物建筑內(nèi)因炊事、取暖等動用明火的場所,可根據(jù)使用燃料的種類,選擇適宜的可燃氣體探測器類型,并根據(jù)可能泄露的可燃氣體密度,確定可燃氣體探測器的安裝位置和高度,進行有效探測。
(二)消防滅火系統(tǒng)主要由消防給水系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)等組成,也包括供特別場所適用的氣體滅火和干粉滅火等裝置,是火災(zāi)防控最后一道關(guān)口。
1.消防給水和消火栓系統(tǒng)由消防水源、消防管網(wǎng)和消火栓等組成的系統(tǒng),是消防系統(tǒng)的重要組成部分。文物建筑一般采用室外消火栓系統(tǒng),或?qū)N65的消火栓口設(shè)置在文物建筑外部,用于文物建筑內(nèi)的火災(zāi)撲滅。還需要在消火栓附近配置消防水槍、消防水帶、消火栓扳手等配套消防設(shè)施和輔助工具。
2.自動噴水滅火系統(tǒng)由供水設(shè)施、報警閥組、灑水噴頭等組件以及管道組成,能在火災(zāi)發(fā)生時作出響應(yīng)并實施噴水滅火。大部分文物建筑內(nèi)不具備安裝自動噴水滅火系統(tǒng)的條件,尤其是有壁畫、彩繪和泥塑等遇水易損的文物場所,不宜配置。一些紀念建筑、代表性建筑、民居等近現(xiàn)代文物建筑的火災(zāi)風(fēng)險突出場所或者部位,可以適當選擇使用。
3.氣體滅火系統(tǒng)是以液體、液化氣體或氣體狀態(tài)存儲于壓力容器內(nèi),滅火時以氣體狀態(tài)噴射滅火介質(zhì)的滅火系統(tǒng)。氣體滅火系統(tǒng)對防護區(qū)域的耐火極限、承壓、封閉性,以及通風(fēng)和疏散措施均有很高要求。一些作為文物庫房使用的封閉文物建筑內(nèi),如果發(fā)生火災(zāi),人不能進入滅火,在滿足氣體滅火系統(tǒng)設(shè)置的前置條件下,可以使用氣體滅火系統(tǒng)進行防護,但應(yīng)選擇不會對文物造成損害的滅火劑。
4.無源型超細干粉自動滅火裝置當火災(zāi)導(dǎo)致當量環(huán)境溫度上升至設(shè)定公稱值時,滅火裝置上的閥門自動開啟,釋放超細干粉滅火劑進行滅火,主要用于局部保護。如,一些用于祭祀或宗教活動的文物建筑,可以采用無源型超細干粉自動滅火裝置對燃香、點燭等部位進行局部保護。
文物建筑火災(zāi)防控是一項系統(tǒng)工程,也是一門管理科學(xué)。明確文物建筑防火特性、火災(zāi)風(fēng)險源種類、火災(zāi)風(fēng)險管控措施和主要滅火方式等,是文物建筑防火的基礎(chǔ)和前提。有效防控文物建筑火災(zāi)、保障文物建筑安全,更需要健全的消防隊伍,明確的消防職責(zé)和任務(wù),建立并嚴格執(zhí)行各項安全制度,規(guī)范有效的日常消防安全管理,以及完善可操作的滅火和應(yīng)急疏散預(yù)案等。