浅析古建筑电气火灾的预防

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

付长海

河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司,天津市 300250

摘要

中国现存的古建筑数量最多的是单层砖木结构。当此类建筑发生重大建筑火灾事故时,通常具有普遍的严重危险性,并具有余火蔓延、迅速延迟、难以在第一时间成功扑灭火灾的特点。然而,雷击火灾往往对我国整个古建筑系统造成重大潜在和破坏性事故的威胁,每年的电气火灾事故总数,特别是在我国现阶段,近年来我国严重建筑火灾事故总数所占的比例一直居高不下。


关键词

古建筑;电气火灾;过载;短路;电弧;预防措施

正文

我国现代古建筑一般多均为传统砖木结构,耐火质量等级比较低,稍微有疏忽不慎即极可能易发生特大火灾,且现在许多中国古建筑都采取传统院落型建筑方式,房屋结构彼此紧密相邻,如因火险等级控制得不及严格时,会火迅速地蔓延扩散至房屋周围其他建筑,造成其严重的破坏,因此火灾就成为直接影响整个古建筑使用安全问题的一大重要因素。另一方面,在网络文化技术快速推广传播、旅游业的快速规模化发展的背景当下,古建筑、文物和保护文化单位博物馆的接待开放人员数量却越来越多,逐渐地成为普通公众休闲旅游、参观、学习文化和调查研究等的最重要参考资源。

1古建筑火灾危险的特殊性

1.1古建筑耐火等级低,火灾荷载大

与欧洲一些传统西方先进文明古建筑构造上的普遍采用都是采用传统木质砖石瓦板作为建筑承重构件建材结构等建筑材料不同,我国现代民居从传统建筑材料形式使用上几乎都很普遍地选择采用富有坚硬且易燃性高的传统优质的木材构件等作为结构主要构件建筑材料,木质材料的一般建筑材料耐火阻燃能力等级均偏低,火灾危险性也又都极大,而且这些传统民居古建筑群结构形式里往往都还存有了大量的地下和商业区域,用电煤气等地下设备较多。因此,我国当前消防系统面临承受着严重的国家森林和防火生态安全风险压力可能相比美国与世界西方其他各国而言要占比将更为的沉重巨大。

1.2古建筑群环境条件特殊,防火间距不足,火势蔓延迅速

我国现存的古建筑遗址大多分布在西北部分地区偏远落后的农村或平原地区,主要以单一社区建筑遗址的形式存在。相邻建筑单元中的古建筑由于相互联系、相互交织,彼此相邻,缺乏一定的防火功能和建筑分隔。如果单体建筑发生火灾或单体非防火引起的大型火灾,很有可能导致相连单体建筑或相邻单体建筑中的古建筑发生突发性大规模火灾等无专业消防救援的应急救援部队迅速赶到,往往都可能大大延误掉了事故灭火或抢救现场的最佳时机。文物古建库房内一般由工作场所人员进行操作灭火或者是建筑物所在地居民自己组织或者自行组织灭火队开展火灾现场自行灭火扑救或现场自救,缺乏当前最基本专业且实用可行的现代应急与扑救的灭火专业技能,没有可及时而有效地使用现场的现代自动喷水灭火及控制救援设备,很难能快速且有效的有效控制现场室内的火势并迅速有序地进行扩散发展扩大面积与蔓延向上的蔓延,而且由于砖石木结构建筑的本身特性在现场发生火灾事故时中会出现较大的局部倒塌事故等其危险性本身又是较大,对现场专业人员施救以及操作维修人员的本身生命的以及职业卫生安全方面都要构成一种巨大的威胁。

1.3缺少消防设施,消防通道不畅,灭火救援困难

一般安全角度考虑来讲,我国许多传统文化古建筑群内大多居住建筑高度远离大型现代化居住城镇,消防及排水配套设施和配套工程严重老化而更新滞后,消防设施用水消防器材使用和设施配备条件均已达不到满足国家消防工作有关技术规范要求,无统一固定专用消防专用储水池,没有安装专用地下消防配套给水管网。古民居巷道大多比较残窄,还有些因院落多处都建有水泥台阶,消防车很多都会无法很顺利得通行,消防车们往往就难以再轻易地靠近或完全无法获得进入到该古民居的范围内去进行对各种可燃火源进行的火灾扑救。这就往往也都有可以克服给我们现代先进消防救援技术进行灭火行动时所带来的各种很大困难。

2古建筑引发电气火灾的原因

2.1过多使用电气设备威胁古建筑的安全

许多古建筑酒店出租后,出售给集体或由他人经营。主要用作购物、展览、餐饮、娱乐、住宿和旅游服务设施。同时,他们往往需要能够满足附近工作场所工作人员的需要,以及其他日常工作或办公设施的使用要求和人们其他工作和生活的需要,为此,需要增加或配备许多其他救生工具和电动工具及设备。一些大型电气产品,如景观建筑照明、大功率建筑电气照明控制设备、空调、电脑、电视、冰箱、电磁炉、电加热器、电水壶等,已在我国许多古代园林建筑工程设计中安装和使用,这些新的大功率电气设备的安装和使用将需要较长的运行时间,并且因为其中大多数是由于单个设备的功率电压差较大,这将增加建筑配电线路设备上施工电气设备的负担。如何在长期的大过载或大电压环境中有效地使用这些线路,在电气和绝缘的保护和技术措施方面存在着许多严重的技术设计和缺陷。我国许多现代大型古建筑项目的建筑、配电线路保护设施老化、陈旧,保护价值和应用功能大幅下降等一系列环境问题,这些都非常严重,直接威胁着中国文物和保护中国古建筑遗产的安全。例如,架空电线敷设的各种电线可以直接安装在一些古文物建筑内的各种大型木质构件柱上,也可以安装大功率照明系统。大功率照明的辅助设备开关和各种大功率发光管可以直接串联插入式框架,并将其固定在一些大型木梁框架上,各种大功率电源插座开关板或接线板可以直接安装并使用在这些大型木板的外墙上,以及在一些古文化单位的内壁上安装和使用的各种大功率电加热或加热空调电箱(如红外线电加热,俗称小太阳)。这些问题也是现代社会可能导致电气火灾的一些重要潜在原因。未经授权擅自建设电气线路工程,线路设施损坏、腐蚀、老化,因超负荷运行导致长期带病运行,未依法对架空线路管道铺设、架空线路铺设等电气综合设施采取保护和管理监督措施等重大事故,管理监督措施落实滞后的问题仍然十分突出和严重,日益集中与凸显,由此等问题而引发并导致交通事故的各类重大电气事故率将在以后逐年上升。供电线路设备系统选型中一般未予考虑单独做短路保护试验或单独接地,配电柜则因一般未做单独接地设置和安装设置在有专门电气通道分隔的独立的配电线路房间隔墙外而使无法进行随意接地进行电气安装,如将配电箱直接地放置于在主机房内室外安装或吊挂于在房间墙脚内安装,箱体绝缘上一般没有经过设计而采取相应的相应电压等级要求的电气绝缘及防护等级。

2.2雷击

雷电,一种只有微弱雷声和雷声的气体放电现象。虽然雷电放电的过程时间相对较短,但放电过程中的电流相当大,高达每秒数十万安培。闪电产生的气体温度从每秒0.17000摄氏度上升到128000摄氏度。雷电灾害对一些空旷地区孤立倒塌的古建筑(如古塔)和一些古建筑群中的高耸单体建筑影响较大,可能导致直接触电、室内古建筑突然起火,以及许多古建筑遭受大面积火灾破坏。

3古建筑电气火灾的预防措施

3.1规范电气线路敷设方式

由于现阶段中国境内大多是民居古建筑院落中都存在传统的电气照明用的插座电线被拆私拉瞎拆拉乱接、线缆没有被直接用作照明工具并直接敷设和固定安装在屋顶其他建筑木质材料支架基础上、电气线路有过早老化或破损老化等各种火灾隐患,因此,有关规定提出,如果现阶段确定需要在中国居民古建筑院落空间重新安装各种电路照明装置和其他电气设备,必须先报当地或相关产权部门批准,并严格执行国家有关电气设施和安全技术规定。所有敷设在古建筑围墙内的室外建筑电气线路,应根据需要采用阻燃铜芯和聚二氯乙烯作为绝缘阻燃耐火电缆。严禁用户私自架设电线或穿过重叠电线。所有电缆均应采用阻燃PVC作为绝缘刚性管道或其他金属软管材料作为耐火敷设,不得擅自或直接将各种阻燃电缆敷设或固定在梁、柱、支撑等有可燃气体的混凝土构件表面。

3.2合理配电,选用保护电器

古建筑区域应封闭。严禁露天使用室外大功率卤钨灯、高压钠灯等室外高温照明和装饰照明设备及装置,以及其他室内外大功率照明电热照明器具,不得擅自在室外和室内可燃物灯上直接安装和使用亮度值大于室内60W流明亮度的室内外普通大功率白炽灯等室内外直接热源灯。如果业主需要同时安装室外装饰灯具、机械设备产品和室外大功率电气设备,用于临时用电或其他照明需要,必须先按相关规定和严格标准按照程序执行本市区内有关户外照明和电气产品现场安装验收与正常使用保养维护相关的产品强制性技术规范文件内容和操作规程。灯饰材料明火的安全与燃烧的稳定安全性能级别一般不应是严重并低于相关行业标准B1级,不得有任意行为靠近户外可燃物。建议业主对任何一座以上大型园林古建筑单体均分别配套设置安装好任何一个配电主回路配电箱,安装调试好漏电断路器开关保护和防漏电保护器,做好涉及其上下游各建筑单元配电回路系统设备的接地电气接地过载和故障电流保护、短路电气过载电流保护、接地短路电气故障过电压接地保护系统等防雷及电气设备接地与故障电弧短路防护。保护、控制和各类专用电器系统设备均按规定至少一次应安装配套并安装在或集成在具有统一电器专用安装形式要求的一个主配电箱体系内。定期检测应主要检查各种电路和绝缘设备的工作性能、电器元件功能状况及各用电端设备状况,特别注意重点要是要提高电气短路与漏电短路保护电压等级要求和具有短路及过载漏电短路等保护过电压功能装置的电气可靠性。设置电气火灾监测系统,监测高压线路或主架空线路系统的主要电气分支的电气短路电流泄漏和过电流泄漏。离线电缆接头的接头、端子、关键发热元件等主要接头处可设置测温过流检测器。同时,在插座和供电系统的电路系统中设置照明电弧保护器,以防止电气故障,减少电气火灾事故再次发生、发生和蔓延的可能性,并将火灾事故造成的损失减少到应尽可能避免的损失

3.3制定安全用电管理制度

文物古建筑范围区域内的所有高低压配电设备、电气线路、电器选型、设备的调试以及安装及验收维护等附属设施等应能够确保产品符合古建筑文物工程相关建筑技术产品标准、施工现场作业用电规范要求标准等要求和施工图设计和防火安全设计相关要求,配备满足专业建筑使用防爆功能条件的具备防火和保护隔离功能电器灯具和作为现场电气火灾防护与隔离报警装置。开关、插座设备本体和户外各种户外照明的电气灯具设备等在靠近周围有明火可燃物时,采取了防爆隔热、散热及换气降温等各种专业电气防火保护措施。文物建筑保护区红线内一般住户根据一般国家规定原则上不得再单独擅自使用大功率户外电热器具装置设备和其他各种超大功率室外临时用电设备器具,确有情况需单独长期临时使用该电气设备具的,要注意提前及时采取户外雷电设备安全与综合应急防护措施保障安全措施,制定工作计划并还应按规定严格或按照时限落实做好防雷器材使用单位登记及管理服务的制度。严禁到野外工地私埋拉拔电线及乱挖埋压接户外电气线路,室内地面和建筑物外墙电气线路等还须应事先分别考虑采取安全防雷及穿管防护装置等保护。对各野外场所电气线路管道系统和建筑照明及电器线路系统要做到严格并定期组织巡视和检查巡视及设备检测,确保工程电气设备运行使用及安全。

3.4设置防雷设施

对于古建筑中建筑物的直击和激光防护,可在建筑物顶部安装避雷带和短杆,避雷带可安装在建筑物顶部附近的屋脊、屋檐、女儿墙等之间,并可事先考虑安全引下线和安全接地。当古建筑结构内部或安装有特殊的安全电气设施时,所有可连接到受保护建筑内外电源的外部或金属导体也必须单独接地,同时,必须安装电涌保护器,以防止建筑物和操作设备被高动态感应和高压信号刺穿,电涌保护器可大致分为电源电涌保护器、信号控制电涌保护器、音频输出电涌保护器、视频信号电涌保护器、根据其实际使用场合的实际工作电压要求和功能范围要求之间的巨大差异。具体规格也可根据用户自己的建筑或不同产品的使用特点增加

4结语

文物和古建筑艺术是造福人类文明的巨大财富。保护人类古建筑和人类宝贵的共同世界文化遗产,是我们时代每个人的光荣责任。据悉,今年,国家文物局将组织开展更多的收藏工作,特别是考虑到中国文物建筑的复杂类型,并将尽快出台《文物建筑电气防火标准》。以全新的安全建筑理念和更先进、更完善的现代电气科技体系,积极研究我国各类古建筑电气防火和安全管理问题,采取多种有效对策,确保各类古建筑电气和消防措施的安全

参考文献:
  [1]GB∕T31143—2014.电弧故障保护电器(AFDD)的一般要求[S].
  [2]GB50116—2013.火灾自动报警系统设计规范[S].
  [3]GB50016—2014.建筑设计防火规范(2018年版)[S].
  [4](法)SchneiderElectric.电气装置应用(设计)指南(中文版).北京:中国电力出版社,2017.

 

 

 


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