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2022-07-29 
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新建博物館庫房建設和文物庫房環(huán)境控制設計
一般情況下，地下庫房基本屬于珍品庫房。原因在于：
（2）地下庫房可緩沖室外溫度的波動(dòng)，在地下幾米到十幾米范圍，環(huán)境處于恒濕狀態(tài)。博物館新建庫房。
某地下庫房共三層，分為一期、二期和三期，每期庫房設置獨立空調系統，結合該地下庫最新監測情況與庫房環(huán)境控制系統現狀，可具體包括以下幾種情況：
（1）空調機組運行時(shí)間過(guò)久，機組部件逐年老化，制冷除濕效率下降明顯，已不能滿(mǎn)足文物庫房所需的溫濕度要求；
（2）大部分庫房相對濕度不滿(mǎn)足設計要求，機組制冷能力不足。換氣次數不滿(mǎn)足庫房溫濕度精度控制±1℃和±5%的要求；
（3）大部分庫房不滿(mǎn)足現行規范相對濕度日波動(dòng)值不應高于5%的要求（溫度日較差2℃）。
（4）同一系統內部分庫房有差異性參數需求，設計溫濕度參數相同，不能適應現狀混合藏品的溫濕度需求。
（5）各庫房濕度實(shí)際熱濕比線(xiàn)不一致，負荷不一致，相同的送風(fēng)量不能滿(mǎn)足同一系統內庫房的差異需求。博物館新建庫房。
（6）原水冷機組在地庫內敷設的冷卻水系統部分附件銹蝕，存在漏水隱患，威脅文物安全。
（7）地庫內空調新風(fēng)閥和排風(fēng)風(fēng)機常年關(guān)閉，造成庫內缺乏新風(fēng)，容易滋生細菌，不利于文物保護和庫內研究人員健康，藏品保存場(chǎng)所的工作人員反應新風(fēng)量不足，室內空氣品質(zhì)差。
02
地庫環(huán)境空調負荷特性
結合某地下庫房環(huán)境控制系統現狀，不管是地庫環(huán)境空調負荷特性，還是文物、人類(lèi)的需求，都需要分析庫內環(huán)境特性，比如溫度、相對濕度和揮發(fā)物閥值等。博物館新建庫房。
地庫室內外設計參數
參照 《博物館建筑設計規范》 JGJ 66-2015。各庫房藏品保存溫度均為20℃，相對濕度范圍為0~60%，其中40~60%的相對濕度環(huán)境能滿(mǎn)足幾乎所有藏品的需求。
考慮庫內空氣參數可以提供未來(lái)藏品互換保存的條件，空調機組裝機容量應滿(mǎn)足夏季最大除濕量和冬季最大加濕量的要求，各系統夏季空氣設計參數均取干球溫度20℃，相對濕度40％；冬季取干球溫度20℃，相對濕度60％。同時(shí)溫度日較差不大于2℃，相對濕度日波動(dòng)值不應高于5％。但地下庫房藏品最佳保存溫度是否為規范值？一般認為藏品對溫度變化不敏感，應濕度優(yōu)先控制。但研究顯示，藏品具有氣候適應性，掩埋藏品的最佳保存溫度為當地年平均溫度，比如北京為12.3 ℃。因此，地庫內空調系統參數設置需因地制宜，另外，在確定參數設定的情況下，要依藏品與空間環(huán)境的不同，提供相應的制冷、除濕方式。博物館新建庫房。
地庫藏品保存環(huán)境的溫濕度參數，為地庫空調負荷的來(lái)源之一，地庫空調負荷具有包括以下三個(gè)方面：
（1）冷負荷主要由圍護結構、照明燈具、人體等引入熱量形成。由于本庫房位于地下-3米到-13米，-10米處土壤初始溫度一般為當地年平均溫度，但從監測溫度和供冷量看出，地庫運行數年后，圍護結構內表面溫度已經(jīng)較剛建成時(shí)有大幅提升。博物館新建庫房。
（2）濕負荷主要來(lái)源有圍護結構濕滲透和人員散濕。地下庫房圍護結構為雙層墻體中空夾壁形式，且現狀外側墻體出現滲漏水點(diǎn)，滲透濕負荷難以準確計算。
（3）由于氣密性差，多出入口地庫自然通風(fēng)（逆向煙囪效應和誘導作用）帶來(lái)的滲透負荷，獨立新風(fēng)系統關(guān)停新風(fēng)和所有系統正常運行時(shí)均應考慮。
什么叫逆向煙囪效應？
煙囪效應，是指戶(hù)內空氣沿著(zhù)有垂直坡度的空間向上升或下降，造成空氣加強對流的現象。煙囪效應的產(chǎn)生。在有共享中庭、豎向通風(fēng)（排煙）風(fēng)道、樓梯間等具有類(lèi)似煙囪特征——即從底部到頂部具有通暢的流通空間的建筑物、構筑物（如水塔）中，空氣（包括煙氣）靠密度差的作用，沿著(zhù)通道很快進(jìn)行擴散或排出建筑物的現象，即為煙囪效應。煙囪效應亦可以是逆向的。當戶(hù)內的溫度較戶(hù)外為低（例如夏天使用空調時(shí)），氣流可以在煙囪內向下流動(dòng)，將戶(hù)外空氣從煙囪抽入室內。比如，庫房分為地下三層，當地下一層有逆向煙囪效應時(shí)，會(huì )誘導地下二層和地下三層帶來(lái)一些空氣流動(dòng)。博物館新建庫房。
03
地庫新風(fēng)系統設計
在搜集大量資料與規范的基礎上，總結地庫新風(fēng)系統設計要滿(mǎn)足以下三種需求：
（1）為了滿(mǎn)足基本衛生要求，保證人員長(cháng)期停留的空氣品質(zhì)，通常保證每人不小于 30m3/h的新風(fēng)量。
（2）稀釋庫內揮發(fā)有害氣體和污染物的有效新風(fēng)量。博物館新建庫房。
（3）保證房間的正壓要求，為了防止室外空氣滲入室內，一般采用 5~10Pa 的正壓值，保證這個(gè)正壓范圍通常需要的新風(fēng)量約為0.5~0.75 次（當房間無(wú)窗和無(wú)外門(mén)）換氣。
藏品庫房、展廳空氣種煙霧灰塵和有害氣體濃度限值
注：JGJ66-2015《博物館建筑設計規范》
在實(shí)際應用中，在保證5~10Pa的正壓值情況下，由于空氣滲透原因，新風(fēng)量難以保證。這也是目前地下庫房環(huán)境控制系統的現狀之一。
新風(fēng)量越大越好嗎？
（1）新風(fēng)對部分藏品保存不利，造成藏品氧化或滋生病害；
（2）較大的新風(fēng)量在高熱高濕季節引入大量濕熱，極大地加大了空調機組的處理負擔，運行能耗大；
（3）現行《博物館建筑設計規范》沒(méi)有對藏品保存場(chǎng)所的新風(fēng)量提出明確要求，僅對陳列展覽區和業(yè)務(wù)區的新風(fēng)量進(jìn)行了規定。博物館新建庫房。
現狀庫內僅設置排風(fēng)風(fēng)機，未設新風(fēng)風(fēng)機，空調新風(fēng)閥和排風(fēng)風(fēng)機常年不開(kāi)啟且設計排風(fēng)量遠小于新風(fēng)量。另外地庫內空調新、排風(fēng)分別通過(guò)較長(cháng)的土建風(fēng)道接至室外，風(fēng)路阻力大，因此庫內引入新風(fēng)量有限，庫內缺乏新風(fēng)導致人員有憋悶感。改造時(shí)考慮按設計新風(fēng)量增設助理新風(fēng)機，同時(shí)更換排風(fēng)風(fēng)機，使排風(fēng)量達到新風(fēng)量的80％。運行時(shí)新、排風(fēng)風(fēng)機與空調機組聯(lián)動(dòng)，并能根據室外空氣含濕量情況變頻以減少新風(fēng)量引入，維持庫內溫濕度恒定。
04
地庫溫濕度精度控制與調節
結合新建博物館庫房建設和文物庫房環(huán)境控制設計，除合理設計地庫新風(fēng)系統外，溫濕度精度控制與調節也是地庫設計要點(diǎn)與難點(diǎn)。博物館新建庫房。
精度控制影響因素包含送風(fēng)溫差、氣流組織等。
設計手冊推薦工藝性空調溫度精度為±1℃時(shí)的送風(fēng)溫差范圍為6~9℃，且每小時(shí)換氣次數不小于5次。送風(fēng)溫差越小，送風(fēng)量越大，越有利于溫濕度精度的控制，但會(huì )導致風(fēng)機能耗和電再熱能耗加大，參考文獻得知頂送下回方式100％負荷率時(shí)，送風(fēng)溫差應取7℃ 。
不同的氣流組織形式有不同最佳送風(fēng)溫差，復雜的庫內布置最好進(jìn)行詳細的氣流組織計算或模擬。氣流組織是精度控制的基礎，研究實(shí)驗表明，采用測送測回方式，即使送風(fēng)量增大，只能實(shí)現局部循環(huán)，無(wú)法滿(mǎn)足整庫均勻性。博物館新建庫房。
送風(fēng)參數波動(dòng)對庫內溫濕度的動(dòng)態(tài)影響？
庫內溫濕度對外擾的響應也是衡量恒溫恒濕空調系統的標準，外擾包括人
員進(jìn)出、燈光開(kāi)關(guān)、新風(fēng)溫度變化等。對地下庫房來(lái)說(shuō)，最顯著(zhù)的因素是新風(fēng)溫度波動(dòng)，從而引起送風(fēng)溫度的瞬時(shí)變化。通過(guò)文獻可見(jiàn)，不同的送風(fēng)溫差對這種波動(dòng)的響應不同，隨著(zhù)送風(fēng)溫差的增大，送風(fēng)量越小，溫度和濕度波動(dòng)幅度越小。這也說(shuō)明了采取最小送風(fēng)溫差和最大風(fēng)量也不合適。
同一系統內不同類(lèi)型藏品的溫濕度處理方式
同一空調系統送風(fēng)參數唯一，但所負擔的各庫房設計參數不盡相同，主要是相對濕度要求不同，則應在方案階段規劃同一空調系統內的藏品種類(lèi)，按相對濕度可調幅度納入同一系統區域。常見(jiàn)藏品溫度一般為20 ℃ ，皮毛5 ℃ 和彩色膠片0 ℃ （一般局部設冷庫保存）；相對濕度紙質(zhì)、木質(zhì)和紡織品為50~ 60％，石器、瓷器為 40~ 50％，金屬尤其是青銅器0~ 40％。可見(jiàn)，青銅器的保存環(huán)境相對濕度較低，不應與其它藏品在同一系統內，40~60％的相對濕度環(huán)境能滿(mǎn)足大多數藏品的需求。博物館新建庫房。
從表中看出相對濕度允許偏差±5%，這就要求對相對濕度進(jìn)行微調，庫內相對濕度微調（入庫前支風(fēng)管設置）方式有以下兩種：
電再熱器：一般提供1~2 ℃的溫升發(fā)熱量，可以微調相對濕度5％左右，不同的負荷特性調節量不同。
優(yōu)點(diǎn)有調節精度高，發(fā)熱迅速穩定。博物館新建庫房。
缺點(diǎn)為設置在庫區內，有火災隱患，對運行管理要求高；另外，為相對濕度單向調節措施，即往相對濕度減小的方向調節，且在熱濕比較大或室內溫度低的情況下，基本不能微調相對濕度。
調節末端風(fēng)量的方法：在保證各庫送風(fēng)溫差范圍為6~9℃的條件下，調節后庫內溫度范圍為18.5~21.5℃，相對濕度調節量范圍為-4~+4％（與溫度同向變化），可以將部分硅酸鹽、巖石、紙質(zhì)藏品和部分牙骨標本混藏（同一系統不同庫，紙質(zhì)和牙骨溫度需求低于前者）。
但如果采用熱水再熱，該方法不能彌補空調機組熱水再熱盤(pán)管的熱惰性引起的響應慢的缺點(diǎn)，建議在集中冷水+電熱或冷媒再熱系統中采用。博物館新建庫房。
05
新建地下庫房設計建議
依據地下庫房的現狀、改造難點(diǎn)和改造措施等，對新建地下庫房設計建議如下：
最后，鄭老師對常見(jiàn)的恒溫恒濕的空調系統型式進(jìn)行介紹，具體如下：
目前，常規的加濕形式采用電極式。但精度一般，對于大型機庫來(lái)說(shuō)，這種冬季的加濕電極式已經(jīng)滿(mǎn)足，但對精度、水質(zhì)要求高的庫房，建議采用超聲波式。博物館新建庫房。
會(huì )議問(wèn)題主要從博物館頭條視頻號、直播平臺和森羅股份公眾號進(jìn)行收集，由主講老師進(jìn)行解答與討論，此次討論希望能將文物庫房建設與環(huán)境調控現狀及實(shí)施方向進(jìn)行有效傳達與分享，共同促進(jìn)文物庫房建設的高質(zhì)量開(kāi)展。博物館新建庫房。
問(wèn)題1：近幾年夏季洪澇災害比較嚴重，地下庫房和地上庫房建設時(shí)在防水、防潮、暖通等設計方面的差異點(diǎn)是什么？您認為如何應對潮濕地區庫房環(huán)境調控？
答：防水、防潮等設計屬于安全性問(wèn)題，是地下庫房和地上庫房建設的基礎要求。在建筑設計方面，室外場(chǎng)地需滿(mǎn)足出入口高于水位線(xiàn)，水位線(xiàn)依據100年的水位線(xiàn)參數，嚴格條件下，依據200年的水位線(xiàn)參數進(jìn)項驗證或校核，所以，在水位線(xiàn)參數情況下，不管是地下還是地上，需滿(mǎn)足出入口高于水位線(xiàn)或者庫房圍護結構高氣密、不滲透。博物館新建庫房。
潮濕地區的庫房環(huán)境調控存在一定難度，尤其是對室內精度參數的調控?？梢酝ㄟ^(guò)以下幾個(gè)注意點(diǎn)來(lái)進(jìn)行有效控制：
問(wèn)題2：我們此次主題談到文物庫房的建設，請問(wèn)對于博物館庫房建設的要求有哪些？或者需要滿(mǎn)足什么條件？
答：文物庫房建設要求和需要滿(mǎn)足的條件包含以下方面：
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