浅析徽州古民居灭火技术论文
摘 要：徽州古民居在中国古建筑的行列中具有重要的地位，是人类的文化瑰宝和文化遗产。由于其均为砖木或木结构建筑，耐火等级低，加之街道狭窄，消防车难以进入，如果没有先进的消防设施，一旦发生火灾，将会造成不可弥补的损失。作者通过实地调查，综合整理分析，比较了几种可能用于徽州古民居的灭火技术，得出细水雾灭火技术适合在徽州古民居应用的结论。
关键词：细水雾；徽州；古民居；灭火技术
1 徽州古民居防火现状
1.1 防火观念的传统性
(1)生活生存的需要。徽州山区山重水迭，森林茂密，可利用面积小，集居，人口密集，必然带来建筑拥挤与木结构房屋易火烧连营的突出矛盾。故先民选定居点时依山傍水，有充足自然水源，以利于聚族生存。
(2)强烈的火患意识。山区树木多，建房主要采用木材，稍有不慎，就会发生火灾。人们认识到火灾危害猛于瘟疫，摆在众多灾害的首位，并想方设法消灾除害。所以在村落总体布局上十分重视消防水源的建设和防火分隔。
(3)官府治火。明弘治年间(1503年)，徽州知府何歆到任后，见地狭民稠，无尺寸间隙，发生火灾延烧数十家甚至数百家。火灾成了他最大的心患，他从历次火灾中看出，火烧连营的主要原因是无火墙防御。他说：“降灾在天，防患在人，治墙其上策也，五家为伍，壁以高垣，庶无患乎。”于是下令五家为伍建造封火墙。高出屋面，防患火灾，违者治罪。一年后，城内外所建封火墙有二千多道，不久城中又发生火灾，灾不越五家而止。本府官民于公元1506年共同集资为何歆树了“德政碑”(此碑现存歙县新安碑园)，称颂其治火的伟绩。
1.2 平面布局的特殊性
村落的总体布局，既受到自然环境和地理条件的限制，又受到传统思想、风水术和封建制度的制约。
(1)村落布局。街道的布局十分灵活，织网、迷宫似的青砖街巷布局，不仅是村民行走交通的需要，而更重要的是防火分隔和满足防火间距的需要。
(2)古民居平面布局基本单元。为防止火灾扩大蔓延，在封火墙的作用下形成围绕天井的许多小空间，成为基本单元，纵使基本单元发生火灾而不致殃及全宅。如黔县宏村的“承志堂”其内部用封火墙围合天井划分成7个防火分区。
(3)水系建设。利用地势高差，在布局上形成了完整、独特的供水系统。自然形成的水溪环绕着村落，有的穿村而过，汇集着源源不断的溪水，水渠沿街、巷而建，通家家户户；有的村落无自然水源，则兴修水塘，储水备患。
(4)更楼。村口建有消防所，存放消防灭火器具，在村落的适当的位置还设置更楼，适于远眺，专人值班，整个村落形成了比较完善的防御火灾体系。
1.3 防火分隔的彻底性
(1)封火墙。封火墙是徽州古民居数百年不变的特殊风格，是徽派建筑的本质特征。这种封火墙不同于一般的墙壁，具有四个重要特点：一是在木结构房屋框架四周砌成实体砖墙，高出屋面，形似马头，具有艺术性；二是该墙的厚度20-30cm，具有较高的耐火极限；三是封火墙不承重，封火墙与房屋框架相互独立，有“屋塌墙不倒，墙倒屋不塌”的效果；四是封火墙的分隔作用，一方面可以使房屋的木结构不外露，另一方面严格划分了防火分区。
(2)火巷。火巷是古民居大户住宅多单元纵向或横向组合时，在两个多进堂建筑之间所设的一条深窄的小巷。火巷与街巷是不同的，火巷是大户住宅内部各单元之间设置的通道，火巷两侧的墙也是封火墙。
(3)门窗。古民居的门和小孔洞窗的防火处理很有特色。门框为砖石结构，为使木结构不外露，在门眉木外露的两个面镶贴方形水磨砖，用园头铁钉固定，门扇是木结构，在木基门板上镶上水磨方砖，并用园头铁钉固定。
(4)屋面。屋面铺盖小青瓦，瓦下是一层望砖，这种做法是使屋顶木结构不外露，小青瓦可防止外界火害，望砖是增加内火、外火的阻火时间。
1.4 消防水源建设的系统性
(1)村落水系
(2)水池和太平缸。古民居内设置的水池，水缸也是水系统建设的重要组成部分，既可养鱼种花供观赏，也有储水灭火之用意。
(3)水井。徽州古村落里的水井到处可见，取水十分方便。历史上的西递村鼎盛时期有近万人，全村就有90多口水井。
2 徽州古民居火灾危险性
2.1 古民居火灾发生原因
通过古建筑火灾案例，可以将古建筑和古民居火灾原因归纳如下：
(1)生活用火。包括炊事、照明、取暖、吸烟、驱蚊虫等生活方面用火，用火不慎引起火灾的约占建国以来古建筑火灾的40%以上。
(2)电气火险。文物古建筑单位使用电气极为普遍，不仅用于照明、做饭、空调等，有的还用于宗教活动。电气引起的火灾，约占古建筑火灾的20%左右。
(3)宗教活动用火。此因引起的火灾约占古建筑火灾的15%。
(4)雷击起火。雷击引起的古建筑火灾约占10%左右。
(5)其他原因引起的火灾。主要是柴草自燃，燃放烟花爆竹，小孩玩火，报复纵火，危险品爆炸等原因引起的火灾。
2.2 徽州古民居的火灾特性
与一般建筑比较，徽州古民居火灾增加了另外三项特性：
(1)脆弱性。历史悠久的古民居因为存在的年代久远跨越古今，环境因素已经产生了极大的变化，防火上自然成为了比较脆弱的一环。
(2)不可替代性。每一栋古民居都是世界上独一无二的作品，如果受到火灾严重的毁坏，其珍贵的艺术及历史价值就会荡然无存。
(3)无应变性。现代建筑灭火系统如果是应用在传统砖木古民居上，不知道能够发挥多大的效果?反而有时候还可能因为安装施工不当，造成了古民居本体的破坏。因此有必要对徽州古民居应用先进消防设施的问题做深入的探讨。
2.3 徽州古民居火灾危险性
(1)古建筑拥挤且街道狭窄，不利于扑救。徽州古民居由于家族群居，集中建造，十分拥挤，消防车难以进入，一旦发生火灾，不利于消防队实施扑救。
(2)居民生活用火用电多。 徽州古民居中仍然有居民居住，生活中用火用电不可避免，而且居民冬天有炭火取暖的习惯，有些居民使用了大功率电器如空调、电热设备等。这些用火用电的过程中，稍有不慎，就会诱发火灾。
(3)砖木结构建筑成群布局，易火烧连营。砖木结构的古民居成片成群布局，其中一栋房屋发生火灾，若不能及时有效实施扑救，火灾产生的热辐射足以使得火势迅速蔓延邻近房屋，易造成火烧连营的严重后果。
(4)缺乏先进的消防设施和灭火器材。没有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统，火灾时，不能实现早报警和在初期扑灭火灾，易导致火势扩大蔓延。
(5)徽州古民居中木材构件的火灾危害特性。
(6)火灾对文化资产会造成不可挽回的损失。徽州古民居的木构件雕工精致美观，大多为出自名家巧匠之手。严重的火灾会摧毁木构件和家具，让珍贵的历史文化遗产消失殆尽。
(7)火灾致使房屋坍塌可能造成人员伤亡。徽州古民居一旦失火，将会引发整个建筑结构体的不稳，进而引发崩塌、倾倒等坍塌事故，木结构的耐火极限低，火灾发展迅速，又因为居民生活在其中，如果逃避不及，可能造成人员伤亡。
(8)徽州古民居发生火灾会造成严重的不利影响。 随着黄山旅游业的飞速发展，徽州古民居在国内乃至国际的影响力日趋重大，亲历徽州古民居风貌的游客日趋增多，徽学研究日趋深入，如果发生火灾，不仅会烧毁历史文化遗产，而且其反面报道会传播全国甚至国际，不利影响难以挽回。
3 几种灭火设备应用于徽州古民居的'可行性比较
3.1 可应用于徽州古民居的几种灭火技术 (1)水喷淋灭火技术。
水喷淋灭火技术是最常见的传统水系灭火技术，主要包括供水系统设计和喷水装置的设计。供水系统提供了水喷淋灭火技术所需的消防用水，喷水装置是发挥灭火作用的喷水发生部分，其性能影响到灭火系统在保护场合的适用性。为了保证火灾发生时能够有效起到保护人员和建筑安全的作用，消防水源需要由专门的消防水池提供，并通过水泵、管网传输到喷水装置。当消防水池检修或清洗时，消防系统将处于无水状态，因此一般采用两个消防水池。消防水箱的作用是利用位差为自动水喷淋灭火系统提供准工作状态下的水压，并储备水喷淋启动初期的用水。管网设计是水喷淋灭火技术有效实现的关键技术环节，主要通过水力计算及沿程压力损失进行合理设计，以满足《自动喷水灭火系统设计规范》对喷水强度和保护面积的要求.
(2)干粉灭火技术。
干粉灭火技术一般是利用以某些盐类作基料，添加少量的添加剂制成的灭火剂，通过化学抑制和窒息作用灭火，多用于燃烧物表面火灾的扑救。干粉灭火剂按照使用范围可分为BC类干粉、ABC类干粉和D类火灾专用干粉。ABC干粉灭火机理除化学抑制作用外，在燃烧时磷酸二氢铵生成的偏磷酸、五氧化二磷和聚磷酸盐在固体表面被熔化并形成一个覆盖层，可隔绝空气、窒息燃烧，又称磷铵干粉。干粉灭火剂储存于干粉罐中，干粉罐多为钢制压力容器，分为加压式和贮压式两种。干粉灭火系统分为全淹没和局部喷射两种。
3.3 细水雾灭火技术
(1)细水雾灭火技术。
细水雾在消防方面的应用始于四十年代，当时主要用于特殊的场所，如运输工具等。现在由于环保问题，卤代烷灭火剂被逐步淘汰，而细水雾作为灭火剂对于环境的潜在优势使其应用范围在不断的拓展。
(2)细水雾灭火机理。
这些机理包括3个主导机理和2个次级机理。主导机理为：吸热、置换氧气以及隔绝辐射。次级机理是稀释空气与可燃气体的混合物以及动力学效果。
(3)细水雾的喷雾特性。
雾化形成的小液滴虽然直径大小不一，但其分布却有一定的规律性，可以用平均滴径或累积体积百分数来表征。细水雾滴径的空间分布在很大程度上决定了其吸收热量并气化的能力，对火焰流场结构的影响很大。
(4)根据液滴尺寸分布对细水雾的分类：“细水雾”是相对于“水喷雾”而产生的概念，所谓的细水雾是使用特殊喷嘴，通过高压喷水产生的水微粒。细水雾的定义是：在最小设计工作压力下，距喷嘴1米处的平面上，测得水雾最粗部
分的水微粒直径Dv0.99不大于1000μ。按水雾中水微粒的大小，细水雾分为3级。研究表明，扑灭B类火灾水雾颗粒小于400μ是必需的，而较大的颗粒对于A类火灾是有效的，这是由于燃料被浸湿。
(5)雾通量：细水雾的雾通量又称体积通量是指单位时间内单位面积上通过的细水雾液滴的总体积，该参数决定了细水雾能够吸收的热量以及气化的多少，对细水雾与火焰的相互作用过程中有着重要的影响。
(6)喷雾动量：扑灭火灾成功与失败的不同点通常在于喷雾动量的区别。三个因素：①喷雾的速度，②相对于火羽流的方向，③传递到火焰或燃料表面的水液滴的质量，它们一起组成了喷雾动量。
(7)细水雾发生方法：细水雾喷头的设计包含下面三个基本原则中的一条：①使液体冲击金属挡板(撞击式喷头)，②将加压液体从喷口高速喷出(压力式喷头)，③使用加压空气或氮气剪切水流形成细水雾(双流体式喷头)。
(8)应用：
①局部保护系统：这种结构主要用于保护特殊的危险区域或物体。例如用于保护一个大的空间内的一组装置。系统设计成向被保护物体直接喷射细水雾。
②全淹没式保护系统：这种系统对封闭空间内的所有火灾危险对象和所有区域进行保护。系统管网中布置开式喷头使得细水雾喷出时能几乎均匀的充满整个空间。
③分区保护系统：保护封闭空间中局部区域的系统。一个区域可以有多套保护系统，当某个局部区域发生警报时，只启动相应细水雾系统的控制阀，对其喷雾进行保护。
4 几种灭火设备应用于徽州古民居的可行性比较分析
(1)气体灭火系统：由于徽州古民居建筑普遍开口较多，通风状况良好，气体灭火系统不能有效地发挥作用，因此不可行。
(2)卤代烷灭火系统：与联合国环境保护公约提出的具体目标相违背，因此不可行。
(3)自动喷水灭火系统：由于徽州古民居群落布置，空间限制，且消防水池的设置会对古民居的地基造成破坏，难以实现；自动喷水系统灭火过程中，水量大，水渍损失严重，造成不必要的破坏；自动喷水系统施工水管管径较粗，影响美观和古民居原貌；因此不可行。
(4)干粉灭火系统：由于徽州古民居全木结构或砖木结构，需要保护的面积大，空间范围广，而干粉灭火系统有空间的局限，灭火准确率较低，且造成二次污染，因此不可行。
(5)细水雾灭火系统：根据细水雾的特性以及细水雾灭火系统工程的特点，应用于保护徽州古民居是可行的。他具有如下优势：①保护范围广；②灭火效率高；③用水量低，供水水源易于解决；④灭火中水渍损失很小；⑤工程施工水管管径小，对古民居原貌影响不大。
参考文献
[1]刘江虹等，细水雾灭火技术及其应用[J].火灾科学，2003，(2).
[2]李俊，徽州古民居探幽[M].上海：上海科学技术出版社，2002.
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