古建筑 历史文化街区水消防技术应用探索

郑 强

（福建省建科院施工图审查有限公司，福建 福州 350003）

我国拥有五千年悠久历史，在这片古老而神奇的土地上各民族创造了辉煌的文明和灿烂的文化，古建筑、历史文化街区（村落）是不可再生的民族文化瑰宝，是社会文明和民族精神的物化载体。古建筑除了部分列入文保单位，其余未公布为文物保护单位，也未登记为不可移动文物的居住、公共、工业、农业等各类建筑物、构筑物，可以确定为历史建筑。文保建筑与历史建筑并没有明确的界限，今天的历史建筑，明天可能会变成市保、省保或国保建筑，为便于读者理解，文章将文保建筑与历史建筑并称为“古建筑”。近些年随着综合国力的提高，城市建设如火如荼地进行，在经济利益的驱动下，对古建筑、历史文化街区（村落）的保护工作造成了巨大压力，为贯彻“保护为主，抢救第一，合理利用，加强管理”的工作方针，需不断完善保护政策以及财政投入。古建筑耐火等级低，木墙、木柱、木梁决定了它们的易燃特性，古建筑火灾类型主要为A类，少量存在B类、F类、E类，随着用电的普及，E类火灾也日渐增多，水作为火的克星，资源丰富，取用方便，应用最广，水消防技术在古、今建筑消防保护中都有着不可或缺的重要地位。

1 古代水消防技术的应用

1.1 古代“水消防系统”的组成

古人利用有限的科学技术和材料组建的一套“水消防系统”，用于灭火或预防火灾，其构成较为复杂，通常由消防水源、消防设备（含消防器械、蓄水容器、输水管道等）构成。

1.2 消防水源

古代消防水源：①河水、湖泊都是常见的天然水源，古代攻城战役多采用火攻，护城河除了保护城池，河水也可作为消防水源，用于战后扑灭城内的火灾；②除了天然水源，人工开凿的水井、池塘也常作为消防水源，古人在城内挖井，取井水作为消防水源，墨子《备城门》篇中“百步一井，井十瓮”，就是说，灭火必须在城内打井，每隔一百步要设置一口水井，井旁边要准备好十只储水的瓦罐，井水作为消防水源常年不冻、不枯，优于天然水源，福建传统民居——闽北的土库、闽西的土楼内都有古井发现；③干旱地区、大型建筑群、高山建筑，受环境所限无天然水源或开凿水源可利用，建筑内备有蓄水容器用于火灾时灭火，如成都青羊宫的太平缸、故宫的门海等。

1.3 消防设备

古代先民有大智慧，发明了各种消防设备，如输水管道有陶管、竹管、木管等；消防器械有唧筒、水龙（水铳）、汲桶、水囊、水袋、麻搭等，此处不做详述。

1.4 古代水消防技术

古代水消防技术尽显华夏智慧，目前部分历史建筑、街区（村落）还在应用，其中以黟县宏村、宁波天一阁最为典型。

以宏村水圳（水系古名称）为例，宏村位于安徽黟县，是具有900年历史的古村落，具有完善的水系规划（图1），由西溪石竭坝引水入村，水系总长超1 200 m，由宽度0. 3～0.6 m，深度0.4～0.8 m的溪流绕过家家户户，最终汇入村落南侧的南湖，水圳除了提供生活用水、灌溉用水，还起到防洪排涝、消防灭火的作用。宏村的水圳可看成一套较为完整的“室外消防系统”，西溪作为消防水源，由西北侧水坝引入，村落中间的月沼池类似于消防水池，蓄存生活、消防用水，绕村溪流相当于生活、消防合用管道，水圳对保护村落的消防安全起着重要的作用。

图1 宏村水系（水圳）图

2 现代水消防技术的应用

以近些年参与两个项目为例，介绍现代水消防技术在古建及历史街修缮、改造中的应用。

2.1 华安县昇平土楼活化利用工程

华安县昇平土楼建成于1601年（明万历二十九年），外墙全部采用花岗岩条石砌筑，是闽南地区唯一采用花岗岩外墙的圆楼，由于石砌外墙较为稳固，目前保留完整，内部为木构与夯土房屋，大半已坍塌，现场情况见图2，为活化利用原建筑，在历史建筑原肌理下进行局部新建补齐，新建部分为下图2斜线填充阴影区域，未坍塌部分进行保留修复，改造后作为寨河村历史文化产业展馆，功能为办公、曲艺文化宣传、游客接待、农产品展览等。

图2 昇平土楼现状俯视图

该楼新建(补齐)部分属木结构建筑，耐火等级为4级,功能为曲艺科普馆、曲艺故事馆，其中新建部分的面积为302.74 m2，修缮部分的面积为1 251.58 m2，建筑总体积为4 224.64 m3，根据现行规范进行室内、外水消防设计，建筑体积3 000 m3＜V≤5 000 m3，本工程设置室内消防卷盘系统、室外消防系统。

室内消防卷盘系统采用自救式消防软管卷盘箱（型号为SG24AZ），箱内配有JPS1.0-19软管卷盘一套、直径Ф6直流喷雾喷枪一支，卷盘给水接自室外消防系统。

室外消防系统设计用水量为20 L/S，火灾延时为2 h，室外消防用水量为144 m3，室外新建消防泵房、消防水池，消防水池有效储水容积为144 m3，消防环管采用临时高压系统，配置两台消防主泵、一套气压罐设备，为保证运行安全，其中一台主泵采用柴油机消防泵。

2.2 船政文化马尾造船厂片区保护建设工程

福州马尾有着150余年近代船政史，马尾造船厂旧址位于福州市马尾区江滨东大道以西，福顺新村以南，闽江以东，厂区内遗存诸多历史建筑，一期修缮、活化利用为6栋历史建筑，含铁胁厂、综合仓库、机修车间、起运车间、甲居装课保障组、78号楼。马尾造船厂片区保护建设工程（一期）总建筑面积为19 897.38 m2，地上建筑面积为19 263.15 m2，地下室建筑面积为634.23 m2，地下室主要为新建消防水池、泵房，本着“修旧如旧”原则，对6栋不同时期的历史建筑进行水消防设计，包括室外消防系统、室内消防系统、喷淋系统、高空射流灭火系统。

该项目以铁胁厂为例，铁胁厂建于光绪二年(1876年)，原为马尾造船厂的铸造车间，本次修缮、活化后功能为船政历史展览馆，建筑属性为多层展厅，按三级耐火等级进行水消防设计，设有室外消防系统、室内消防系统、射流灭火系统（图3）、喷淋系统。

图3 射流灭火装置

铁胁厂建筑体积20 000 m3＜V≤25 000 m3，室外消防设计用水量30 L/s，室内消防设计用水量10 L/s，火灾延时2 h,射流灭火（喷淋）系统设计用水量为45 L/S，火灾持续时间1 h,消防用水量为450 m3，地下消防水池有效储水容积972 m3可满足要求，综合仓库屋面设置有36 m3消防水箱，提供火灾初期消防用水。

钢屋架斜顶设置射流灭火装置，该装置可水平360°旋转，垂直110°旋转，标准工作压力为0.6 MPa，单个装置保护半径为20 m,设计流量为5 L/s，配水管设置水流指示器、信号阀，一排人字斜顶设置15套，射流灭火装置相对于喷淋可以大量减少支、吊架固定点，对百年钢铁屋架具有较好的保护作用。

3 应用案例的思考

3.1 消防水源问题

（1）部分古建筑、古村落群位于高山或峡谷，为保证生活、消防用水，除了引入山泉水，还应参考古人太平缸、门海做法，多储水以备不时之需，此类古建筑若进行水消防设计，需要按规范要求计算消防用水量并储存于消防水池，若冬季有霜冻天气还需考虑保温措施，避免发生火灾时蓄水成冰——无法取用。

（2）部分古建筑周边无市政水源（或市政水压不足）也可利用水井作为消防水源，闽侯县灵济宫碑（第六批全国重点文物保护单位）消防工程就是因为周边市政水压偏低，利用御碑亭内的古井作为消防水源，抽取古井水储存于灵济宫三处消防水箱内以备火情使用。

3.2 用电问题

（1）部分寺庙、道观、古塔位于深山老林，无稳定电源，新增消防工程时应考虑消防泵的备用电源，可配置柴油发电机或太阳能光伏发电系统。

（2）经调查，大多数火灾都以电器、电路火灾为主，部分古建筑电器、电线老化严重，应根据使用年限及时更换，并严格管理用电。

3.3 消防工程资金问题

（1）《消防法》《古建筑消防安全管理规定》《历史文化名城名镇名村保护条例》等一系列法律、法规颁布，各级政府应增加历史建筑、街区（村落）消防保护工程的投入，并加强管理。

（2）消防保护工程应拓宽投资渠道，广泛发动社会力量，加大民间资本对古建筑、历史文化街区（村落）活化利用工程的资金的投入，确保古建筑的消防安全。

3.4 水消防设备对古建筑损害问题

（1）设备安装过程中的损害，在安装水消防设备过程中，如施工机械操作不当可能会损坏古建筑原有结构、装饰；固定支、吊架钻孔破坏原有墙、柱、板；暗埋管道时破坏原有地面；应在施工前做好预案，尽可能减小伤害。

（2）救援过程中的损害，部分古建筑，如土筑、砖砌古民居采用消火栓保护，普通消防水枪存在水压过高，喷出的高压水柱可能会对古建筑的墙体、梁柱等结构造成伤害，并使装饰元素——绘画、木雕等脱落，消火栓需改配雾化水枪，避免二次伤害，水消防设备根据建筑特征选配，考虑其影响因素。

3.5 保护工程法律、规范依据问题

（1）我国尚未出台一部完整的古建筑、历史文化街区（村落）保护的法律（法规），相关的规章、制度分散在多个法律文件中，没有形成系统性和权威性。

（2）不同地区、不同部门所制定的修缮、改造标准存在差异，需逐渐统一，相关设计规范、标准仍然不足，如中国建筑标准设计研究院等单位近期修编的《历史文化街区与历史建筑防火标准》应尽快出版。

4 结语

随着科技进步、材料创新，现代消防技术飞速发展，现代水消防技术可有效预防并降低火灾对古建筑造成的损害，应本着严谨、审慎的态度对待每个修缮、改造工程，做好水消防设计、施工、管理，为保护好古建筑、历史文化街区（村落）做出自己的贡献。