文化遗产是人类文明的重要载体，其不可再生性决定了库房存储必须坚守安全、无损害、稳定的核心底线。当前我国文化遗产保护已从抢救性保护向抢救性与预防性保护并重转型，但文物库房消防防护领域仍存在突出短板，且现有防护模式难以匹配文化遗产的特殊保护需求。

       传统消防技术（水喷淋、高压细水雾、干粉、七氟丙烷、IG541等）本质上属于被动减灾模式，仅能在火灾发生后进行扑救、减少火势蔓延，无法实现“防患于未然”。即便成功控制火情，仍会对文物造成不可逆的火损，同时其灭火介质还易对纸质、丝织品、木器、书画等脆弱文物造成受潮、水渍、化学腐蚀、粉尘污染、纤维脆化等次生损害，与文化遗产“最小干预”的保护原则存在根本矛盾。

       本研究聚焦本质防灾范畴，采用主动富氮防火技术，将库房氧含量稳定控制在14%～16%，从源头切断燃烧氧气供给，使火无法被引燃，无法蔓延，完全避免水喷淋、高压细水雾、干粉、气体灭火等对藏品造成的不可逆损伤，真正契合文物库房“安全无损害”的核心存储要求。

01 文物库房防火的现状与问题

       1.1 现有灭火方式及其局限

       文物库房目前常用的灭火方式主要包括水喷淋系统和气体灭火系统。

       水喷淋系统：灭火机理成熟、造价低，但水渍对书画、丝织品、木器、纸质档案的破坏基本不可逆。《建筑设计防火规范》（GB 50016）允许珍贵文物库房采用气体灭火，但受维护成本与误喷风险影响，仍有部分单位保留水喷淋作为后备手段。

       气体灭火系统：包括 IG541、七氟丙烷（等氟类灭火介质）、气溶胶等。七氟丙烷分解产物含氟化氢，气溶胶释放的金属氧化物会沉积在文物表面；喷放瞬间温降约 30–50 ℃，对玻璃、陶瓷胎体存在热冲击风险；且喷放前须人员撤离、灭火介质直接接触文物，难以兼顾人员安全与文物安全。

       电气火灾监控、烟感、温感等早期探测与预警手段属于早期发现，不承担灭火功能，无法解决“起火后如何不损伤文物”的问题。

       1.2 主要矛盾

       灭火介质与文物处于同一封闭空间，灭火介质接触文物的过程即可能造成二次损伤。若要使灭火过程对文物零次生影响，可使用大气本身的组分（氮气）用于灭火阻燃。

02 低氧防火的防火机理

       2.1 燃烧条件与临界氧浓度

       燃烧需同时具备可燃物、助燃物（氧气）与点火源。空气中氧体积分数约为 20.9%。相关实验数据表明：

       当氧浓度 ≥ 16% 时，多数可燃物可正常燃烧；

       当氧浓度在 14%–16% 区间，普通可燃物燃烧受到明显抑制；

       当氧浓度 ≤ 12% 时，纸、木、丝、棉、麻、塑料等有机可燃物难以维持燃烧；

       当氧浓度 ≤ 2% 时，即使存在明火，可燃物呈现阴燃并自熄。

        低氧防火即利用上述规律，将密闭空间的氧浓度持续控制在 16% 以下（工程常取 13%–15%），使可燃物在该环境下即使遇点火源也无法被点燃或维持燃烧。

       2.2 与气体灭火系统的区别

       低氧防火的介质为空气本身，不引入额外灭火物质，因此不产生化学残留，这是其适用于文物库房的主要原因。

03 低氧环境的文物兼容性

       3.1 低氧环境对有机质文物的影响

       文物劣化的常见机制包括氧化、水解、光老化与生物降解，其中氧化与水解均与氧气相关。降低氧浓度对有机质文物（纸质档案、丝织品、木质文物、皮革、漆器、油画等）的氧化速率有减缓作用。加速老化试验结果显示，低氧条件下纸张抗张强度、丝织品纤维断裂强度及颜料色差变化均优于常氧对照样。

       3.2 对无机质及金属文物的影响

       陶瓷、石器、玉器、壁画等无机非金属材料对低氧环境基本不敏感。金属文物方面，活泼金属（铅、高锡青铜）在低氧下腐蚀速率下降；对含氯腐蚀产物的青铜器，需控制相对湿度不超过 35%，以避免“青铜病”加剧。

       3.3 长期保存的安全区间

       综合国际文物保存机构的指引（ICCROM、ICOMCC、加拿大保护研究所 CCI），在相对湿度 45%–55%、温度 18–22 ℃、氧浓度 13%–15% 的条件下，绝大多数文物与档案，包括珍品档案，可长期稳定保存。

04 低氧气调技术与CATHSE体系

       CATHSE（Controlled Atmosphere technology of High Sealed environment）体系以“密封、恒湿、洁净、低氧、智能”为核⼼突破⼝，构建了⼀套科学完备的⽂物⻓期保存解决⽅案，是低氧文物保护的一种工程化实现。

       CATHSE 技术体系可对有机、金属、无机材质文物开展恒湿洁净、低氧储藏与低氧防火保护，消除化学腐蚀，实现防霉杀虫，也适用于出土文物考古发掘、清理、研究与储藏的即时保护。

       体系包含五大核心技术：围护结构密封技术、气体洁净技术、温湿度调控技术、氧含量调控技术、智能监控与信息化技术。

05 相关标准与规范

       低氧防火的工程实施有相应的标准依据，可分为国外标准与国内标准两类。

       5.1 国外标准

       欧洲标准 EN 16750《固定消防系统 氧气还原系统 设计、安装、规划和维护》是目前针对低氧防火系统较为完整的规范。

       该标准规定了氧气还原系统的系统要求、设计、配管、氧浓度监测、报警与通知、控制设备、运行、维护、文档及安装要求，附件 A 给出使用氮气进行氧还原防火的点燃阈值，附件 B、C 分别涉及低氧环境作业的健康安全信息与各国准入法规。该标准的发布意味着低氧防火已从工程实践上升为有明确设计依据的固定消防系统类别。

       5.2 国内标准

       国内低氧防火技术在文保领域的应用仍处于起步阶段，相关标准体系尚不完善。公安部已于2014年12月4日批准发布了《注氮控氧防火装置》（GA 1206-2014）行业标准，中国工程建设标准化协会也颁布了《注氮控氧防火系统技术规程》（CECS 189:2005）。然而，目前尚未出台针对文物领域的专项低氧防火设计规范、消防认证细则及验收管理规定，相关标准的适配性和强制性有待明确。

       CECS 189:2005《注氮控氧防火系统技术规程》：针对注氮控氧防火系统的设计、施工与验收提出要求，是国内低氧防火系统的直接技术依据。

       文中“表6.2.2-1”规定：气调库房按照人员驻留条件划分两套氧浓度控制指标：有人短暂停留库房氧浓度维持在 14.0%～16.0%，无人库房控制在 12.5%～13.5%。两类场景氧浓度限值存在区别，但均可形成缺氧环境，达到阻燃、灭火的防护效果；系统同时设置高低氧浓度声光报警点，搭配供氮装置自动联锁动作，保障库房安全运行。

06 应用情况

       6.1 国外实例

       大英图书馆（British Library）：2008 年其报刊存储扩建项目（Additional Storage Program）采用膜分离氧气还原系统；2014 年报刊库房（Newspaper Storage Building，面积约 2,200 m²、体积约 45,000 m³）采用OxyReduct系统，通过 VPSA 变压吸附制氮将库房氧含量维持在防火安全水平。馆方公开资料显示，该方案的理由之一是馆藏以纸质文献为主、水灭火不可行，需以 “主动防火” 替代 “先烧后灭”。

       梵蒂冈教皇图书馆（Vatican Apostolic Library）：地下低氧文物库房体积约 30,000 m³，氧含量控制在 10% 左右，各藏书室为独立密闭的低氧库房，以降低燃烧风险并抑制虫霉。

       此外，低氧（无氧）微环境技术在国外博物馆亦有较多应用，如美国《独立宣言》低氧展柜、斯洛文尼亚国家博物馆木乃伊、匈牙利史蒂芬皇冠、法国拿破仑衣物低氧展柜，以及大英博物馆对纸莎草与古代金属的无氧环境、史密森尼学会的氮气富集展柜等。这些以展柜或微环境为单位的应用，与整库低氧防火在尺度上不同，但机理相通。

       6.2 国内实例

       国内低氧保护技术的应用以森罗股份CATHSE 体系为代表。

       2021 年，森罗股份中标上海图书馆低氧气调杀虫室及低氧气调储藏库房项目。

       其产品已用于故宫博物院、三山五园文化艺术中心、横琴粤澳深度合作区行政事务局档案馆、云南省文物考古研究所、浙江图书馆、上海图书馆东馆、天津博物馆、中国电影博物馆等数百家单位。

07 结束语

       文物库房防火的核心问题是灭火过程与文物保护之间的冲突。低氧防火系统将库房大气本身的氧浓度降低至燃烧临界值以下，使燃烧无法发生，同时抑制霉变与虫害，因而适用于对保存环境要求较高的文物与档案。

       森罗股份CATHSE技术为这一思路提供了工程化实现，相关标准与应用案例已构成一定的实践基础；其长期运行效果与不同材质的兼容性已得到进一步验证。