退思园消防保护设计.doc

退思园消防保护设计摘要：2014年，国家文物局发布了关于公布文物消防安全百项工程和文物消防安全专项规划编制试点名单的通知（文物督函2014761号），确定了包含退思园在内的100处全国重点文物保护单位开展消防安全百项工程，力求解决文物消防隐患。本文以退思园消防改造设计为例，分析几种灭火方式在古建筑消防保护中的应用。关键词：退思园 现状分析 消防改造1 项目建设背景 退思园，位于同里镇新填街234号，建于清光绪十一年至十三年（公元1885年1887年）。园主任兰生，设计者袁龙。1982年3月，列为江苏省文物保护单位，2000年11月30日，在澳大利亚凯恩斯第二十四届联合国世界遗产会议上，退思园等5处苏州古典园林，正式被列入世界文化遗产名录。2001年6月，被列为全国重点文物保护单位。退思园占地5674平方米，其中建筑面积达2622平方米。该园建筑布局，在园林形制中别出新意，独步江南，因地制宜，呈自西向东横向布局，与古老的前宅后园的纵向布置相比，似有观念上的突破。宅园共分四组，西为住宅，东为园林，其中住宅两组，园林部分亦分两组，即中园与内园，整个园林，布局紧凑，可分可合，分者各成院落，合者浑然一体。 丽则女学校址位于同里镇新填街235号，东与大墙门吕宅相连，西与退思园相接，南连务本堂，北为磨坊弄。丽则女学校的创始人是退思园第二代主人任传薪。创办于1906年2月。1911年，学校建造一幢七开间的两层教学大楼。1916年，加建为三层，教学大楼使用面积达617.48平方米，总高15.9米。该楼为歇山顶，用清水砖垒砌，屋面铺小青瓦，出檐有飞椽，墙砖灰缝以石膏嵌线，楼窗均饰花纹，底楼建拱形门柱走廊，二层北侧有统长阳台。同时，大楼西北侧新建一座清水嵌线、六柱八字式的校门。丽则女学校内有一“国耻纪念碑”。此碑立在教学大楼北侧的“雪耻亭”中。由同里籍著名书法家钱太初先生题写亭额，碑身正面为“五月九日国耻纪念之碑”。这是纪念1915年5月9日窃国大盗袁世凯在卖国的二十一条约上签字，时丽则女学校师生反袁卖国而建。1995年4月，国耻纪念碑并入丽则女学校，列为江苏省文物保护单位。2013年5月，国务院核定公布第七批全国重点文物保护单位，丽则女学校作为合并项目归入第五批全国重点文物保护单位退思园。 图1 建设场址2 现有消防设施情况：2.1、消防给水系统：2.1.1、丽则女学校（1） 室外消火栓系统：院内现有2个接自市政自来水管网的DN100地上式室外消火栓，1个设置在院内门口处，另1个设置在教学楼东侧，地上式室外消火栓外观完好可正常使用，2个消火栓间距不大于60m，且教学楼均在2个室外消火栓80m的保护半径之内。该区域市政自来水管网水压大约0.15MPa。（2） 室内消火栓系统：丽则女学校无室内消火栓系统。 图2 丽则女学校现有室外消火栓2.1.2、退思园（1） 室外消火栓系统：院内有2个接自市政自来水管网的DN100地上式室外消火栓，1个设置在院内西北角门口处，1个设置在南面围墙院内。另外退思园北面围墙外的道路北面有1个DN100地上式室外消火栓，可用于退思园的3个室外消火栓的间距不大于60 m，保护半径均不大于80m，地上式室外消火栓外观完好可正常使用，该区域市政自来水管网水压约0.15MPa。退思园东面有一景观水塘，面积约590m2，容积约826m3。 图3 退思园围墙外市政消火栓（2） 室内消火栓系统：退思园建筑内无室内消火栓系统。景观水塘北面围墙内有一个接自市政自来水管道的DN50双阀双栓室内消火栓，平时用于景观水塘补水。景观水塘东北角处设有1台潜水排水泵，平时用于保持水塘水质换水。2.2、消防灭火设施2.2.1、丽则女学校教学楼内无消防灭火设施。2.2.2、退思园建筑内除设有灭火器外，无其他消防灭火设施。2.3、其他情况2.3.1、丽则女学校院内、退思园院内及周边的通道较窄，一般消防车不能到达室外消火栓处取水。2.3.2、丽则女学校教学楼无生活给水系统。2.3.3、退思园院内南侧围墙处设有一个卫生间，生活给水管为DN25。3 消防改造设计3.1、设计依据(1)、文物建筑防火设计导则（试行）；(2)、建筑设计防火规范GB 50016-2014；(3)、消防给水及消火栓技术规范GB 50974-2014；(4)、建筑灭火器配置设计规范GB 50140-2005。(5)、建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009年版）；(6)、自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001（2005年版）；3.2、设计原则根据退思园和丽则女子学校古建筑特点、与周边民居间距、现有灭火设施情况及对古建筑保护的要求，遵循优先利用或改造现有的消防基础设施，并避免对文物本体及环境风貌造成影响或破坏的原则，对退思园和丽则女子学校原有消防设施及有利条件进行充分利用，并完善及补充。拟在退思园和丽则女子学校设置室内、外消火栓系统和配置灭火器。为避免退思园和丽则女子学校教学楼文物外观造成影响及破坏，退思园和丽则女子学校教学楼不设置自动喷水灭火系统。3.3、消防用水量 退思园和丽则女子学校体积均小于10000m3，退思园和丽则女子学校各自占地面积均小于10000公顷。根据文物建筑防火设计导则（试行）表5.2.4，对于设置室内外消火栓的具有火灾危险性的全国重点文物保护单位的火灾延续时间为3小时。根据表5.4.10和表5.5.3，室外消火栓用水量取30L/s，室内消防用水量取20L/s。但考虑到退思园园内地方有限，室外消火栓的用水量也纳入到消防水池容积，会导致消防水池容积翻倍，在有限的条件下无法实施，故考虑将退思园内景观水塘（约826m3）用作室外消防水源，加上退思园外有一市政消火栓，能保证室外消火栓的用水量，但消防水池预留了古风园等周边民居（文物建筑防火控制区）的自喷用水。自喷用水量为30L/s,火灾延续时间为1小时，所以消防水池有效容积V=203.63+303.61=324m3。3.4、消防水池、消防水泵及稳压设施： 考虑退思园和丽则女子学校均无法增设地面建筑及地下大开挖，也不能在古建筑上增设消防水箱，拟在丽则女学校园内新建一套地下拼装组合箱式不锈钢水池水泵设备，设备内设一个消防水池（有效容积324m3）、二台潜水室内消火栓泵（电机干式安装，一用一备）、二台消火栓稳压泵（一用一备）和一个气压罐（有效容积150L）、二台潜水自喷泵（电机干式安装，一用一备）、二台自喷稳压泵（一用一备）和一个气压罐（有效容积150L），供给退思园和丽则女学校室内消火栓用水和预留古风园等周边民居（文物建筑防火控制区）的室内消火栓和自喷消防用水。室内消火栓系统平时由稳压泵稳压，发生火灾时，由消火栓稳压泵出水管上的流量开关及室内消火栓泵出水管上的压力开关自动启动室内消火栓水泵供水。文物建筑防火控制区自喷系统平时由稳压泵稳压，发生火灾时，由自喷稳压泵出水管上的流量开关及自喷泵出水管上的压力开关自动启动自喷泵供水。3.5、室外消火栓给水： 丽则女子学校和退思园保留原有各处室外消火栓。丽则女子学校有2个DN100室外消火栓，能满足丽则女子学校教学楼室外消火栓用水量的要求。退思园有3个DN100室外消火栓，能满足退思园室外消火栓用水量的要求。利用退思园院内的景观水塘，景观水塘东北角原有1台潜水泵更换二台潜水泵（一用一备），景观水塘西侧处增设二台潜水泵（一用一备），潜水泵流量为10L/s、扬程为50m，出口管道设置为固定式，上接DN65双阀双栓室内消火栓，并配置DN19水枪4支，DN65衬胶水龙带（25m长）8条储存于消防器材室内。景观水塘放置潜水泵处设置拦截漂浮物的网罩，充分利用826m3景观水塘的水进行灭火。3.6、室内消火栓给水（1） 丽则女子学校教学楼每层楼梯口处设置2个室内消火栓（采用带灭火器箱组合式消防柜），每个消防柜内配置DN65消火栓二只，DN19水枪二支，DN65衬胶水龙带（25m长）2条，消防报警按钮一个，保证各层有二支水枪充实水柱到达任何部位，水枪充实水柱不小于10m（根据文物建筑防火设计导则（试行）第5.5.4条），消防管道成环状布置。（2） 为避免退思园院内的古建筑基础受到影响和破坏，退思园院内地面不能敷设消火栓管道，室内消火栓也不能设置在建筑内。在退思园北面围墙外的室内消火栓管道上分三处穿越围墙后接出3组消火栓箱，每组消防箱内配置DN65消火栓2只，DN19水枪2支，DN65衬胶水龙带（25m长）4条，消防报警按钮一个，向退思园供给室内消防用水。3.7、灭火器配置 退思园和丽则女学校教学楼火灾类别：A类，火灾危险等级：严重危险级，灭火器保护距离不大于15m。丽则女学校教学楼组合式消防柜内配置5kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器2具。退思园灭火器放置在灭火器箱内，每个灭火器箱内配置5kg手提式磷酸铵盐干粉灭火器2具，灭火器箱顶部离地面高度不大于1.5m，底部离地面高度不小于0.08m，灭火器不得上锁。4 方案讨论阶段考虑过的一种灭火手段4.1、细水雾灭火系统4.1.1、优点：（1）、高效吸热作用：由于细水雾的雾滴直径很小，相对表面积较一般水滴大17005800倍，在气化的过程中，从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量。按100水的蒸发潜热为2257kJ/kg计，每只喷头喷出的水雾吸热功率约为300KW。实验证明直径越小，水雾单位面积的吸热量越大，雾滴速度越快，直径越小，热传速率越高。（2）、窒息作用：细水雾喷入火场后，迅速蒸发形成蒸汽，体积急剧膨胀，降低氧体积分数，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。随着水的迅速汽化，水蒸气含量将迅速增大，同时氧含量在火源周围空间减小到16%18%时，火焰将被窒息。另外火场外非燃烧区域雾滴不汽化，空气中氧气含量不改变，不会危害人员生命。（3）、阻隔辐射热作用：高压细水雾喷入火场后，蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其它物品，达到防止火焰蔓延的效果。水雾对辐射的衰减作用还可以用来保护消防队员的生命。（4）、浸润作用：颗粒大冲量大的雾滴会冲击到燃烧物表面，从而使燃烧物得到浸湿，阻止固体挥发可燃气体的进一步产生，达到灭火和防止火灾蔓延的目的。另外，高压细水雾还具有洗涤烟雾、废气的作用、对液体的乳化和稀释作用等。4.2.2、高压细水雾自动灭火系统作为新型的灭火技术，有着显著的优点，但对于这种古建筑来说，需将管网敷设在梁架上，再进行喷