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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，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(diào)系統(tǒng)，結合該地下庫最新監(jiān)測情況與庫房環(huán)境控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，可具體包括以下幾種情況：
（1）空調(diào)機組運行時間過久，機組部件逐年老化，制冷除濕效率下降明顯，已不能滿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足設計要求，機組制冷能力不足。換氣次數(shù)不滿足庫房溫濕度精度控制±1℃和±5%的要求；
（3）大部分庫房不滿足現(xiàn)行規(guī)范相對濕度日波動值不應高于5%的要求（溫度日較差2℃）。
（4）同一系統(tǒng)內(nèi)部分庫房有差異性參數(shù)需求，設計溫濕度參數(shù)相同，不能適應現(xiàn)狀混合藏品的溫濕度需求。
（5）各庫房濕度實際熱濕比線不一致，負荷不一致，相同的送風量不能滿足同一系統(tǒng)內(nèi)庫房的差異需求。博物館新建庫房。
（6）原水冷機組在地庫內(nèi)敷設的冷卻水系統(tǒng)部分附件銹蝕，存在漏水隱患，威脅文物安全。
（7）地庫內(nèi)空調(diào)新風閥和排風風機常年關閉，造成庫內(nèi)缺乏新風，容易滋生細菌，不利于文物保護和庫內(nèi)研究人員健康，藏品保存場所的工作人員反應新風量不足，室內(nèi)空氣品質(zhì)差。
02
地庫環(huán)境空調(diào)負荷特性
結合某地下庫房環(huán)境控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，不管是地庫環(huán)境空調(diào)負荷特性，還是文物、人類的需求，都需要分析庫內(nèi)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(nèi)外設計參數(shù)
參照 《博物館建筑設計規(guī)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)境能滿足幾乎所有藏品的需求。
考慮庫內(nèi)空氣參數(shù)可以提供未來藏品互換保存的條件，空調(diào)機組裝機容量應滿足夏季最大除濕量和冬季最大加濕量的要求，各系統(tǒng)夏季空氣設計參數(shù)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％。同時溫度日較差不大于2℃，相對濕度日波動值不應高于5％。但地下庫房藏品最佳保存溫度是否為規(guī)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?shù)啬昶骄鶞囟?，比如北京?2.3 ℃。因此，地庫內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)設置需因地制宜，另外，在確定參數(shù)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(shù)，為地庫空調(diào)負荷的來源之一，地庫空調(diào)負荷具有包括以下三個方面：
（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?shù)啬昶骄鶞囟?，但從監(jiān)測溫度和供冷量看出，地庫運行數(shù)年后，圍護結構內(nèi)表面溫度已經(jīng)較剛建成時有大幅提升。博物館新建庫房。
（2）濕負荷主要來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(xiàn)狀外側墻體出現(xiàn)滲漏水點，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（逆向煙囪效應和誘導作用）帶來的滲透負荷，獨立新風系統(tǒng)關停新風和所有系統(tǒng)正常運行時均應考慮。
什么叫逆向煙囪效應？
煙囪效應，是指戶內(nèi)空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降，造成空氣加強對流的現(xiàn)象。煙囪效應的產(chǎn)生。在有共享中庭、豎向通風（排煙）風道、樓梯間等具有類似煙囪特征——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，沿著通道很快進行擴散或排出建筑物的現(xiàn)象，即為煙囪效應。煙囪效應亦可以是逆向的。當戶內(nèi)的溫度較戶外為低（例如夏天使用空調(diào)時），氣流可以在煙囪內(nèi)向下流動，將戶外空氣從煙囪抽入室內(nèi)。比如，庫房分為地下三層，當?shù)叵乱粚佑心嫦驘焽栊獣r，會誘導地下二層和地下三層帶來一些空氣流動。博物館新建庫房。
03
地庫新風系統(tǒng)設計
在搜集大量資料與規(guī)范的基礎上，總結地庫新風系統(tǒng)設計要滿足以下三種需求：
（1）為了滿足基本衛(wèi)生要求，保證人員長期停留的空氣品質(zhì)，通常保證每人不小于 30m3/h的新風量。
（2）稀釋庫內(nèi)揮發(fā)有害氣體和污染物的有效新風量。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(nèi)，一般采用 5~10Pa 的正壓值，保證這個正壓范圍通常需要的新風量約為0.5~0.75 次（當房間無窗和無外門）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(guī)范》
在實際應用中，在保證5~10Pa的正壓值情況下，由于空氣滲透原因，新風量難以保證。這也是目前地下庫房環(huán)境控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀之一。
新風量越大越好嗎？
（1）新風對部分藏品保存不利，造成藏品氧化或滋生病害；
（2）較大的新風量在高熱高濕季節(jié)引入大量濕熱，極大地加大了空調(diào)機組的處理負擔，運行能耗大；
（3）現(xiàn)行《博物館建筑設計規(guī)范》沒有對藏品保存場所的新風量提出明確要求，僅對陳列展覽區(qū)和業(yè)務區(qū)的新風量進行了規(guī)定。博物館新建庫房。
現(xiàn)狀庫內(nèi)僅設置排風風機，未設新風風機，空調(diào)新風閥和排風風機常年不開啟且設計排風量遠小于新風量。另外地庫內(nèi)空調(diào)新、排風分別通過較長的土建風道接至室外，風路阻力大，因此庫內(nèi)引入新風量有限，庫內(nèi)缺乏新風導致人員有憋悶感。改造時考慮按設計新風量增設助理新風機，同時更換排風風機，使排風量達到新風量的80％。運行時新、排風風機與空調(diào)機組聯(lián)動，并能根據(jù)室外空氣含濕量情況變頻以減少新風量引入，維持庫內(nèi)溫濕度恒定。
04
地庫溫濕度精度控制與調(diào)節(jié)
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系統(tǒng)外，溫濕度精度控制與調(diào)節(jié)也是地庫設計要點與難點。博物館新建庫房。
精度控制影響因素包含送風溫差、氣流組織等。
設計手冊推薦工藝性空調(diào)溫度精度為±1℃時的送風溫差范圍為6~9℃，且每小時換氣次數(shù)不小于5次。送風溫差越小，送風量越大，越有利于溫濕度精度的控制，但會導致風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，送風溫差應取7℃ 。
不同的氣流組織形式有不同最佳送風溫差，復雜的庫內(nèi)布置最好進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，研究實驗表明，采用測送測回方式，即使送風量增大，只能實現(xiàn)局部循環(huán)，無法滿足整庫均勻性。博物館新建庫房。
送風參數(shù)波動對庫內(nèi)溫濕度的動態(tài)影響？
庫內(nèi)溫濕度對外擾的響應也是衡量恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的標準，外擾包括人
員進出、燈光開關、新風溫度變化等。對地下庫房來說，最顯著的因素是新風溫度波動，從而引起送風溫度的瞬時變化。通過文獻可見，不同的送風溫差對這種波動的響應不同，隨著送風溫差的增大，送風量越小，溫度和濕度波動幅度越小。這也說明了采取最小送風溫差和最大風量也不合適。
同一系統(tǒng)內(nèi)不同類型藏品的溫濕度處理方式
同一空調(diào)系統(tǒng)送風參數(shù)唯一，但所負擔的各庫房設計參數(shù)不盡相同，主要是相對濕度要求不同，則應在方案階段規(guī)劃同一空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的藏品種類，按相對濕度可調(diào)幅度納入同一系統(tǒng)區(qū)域。常見藏品溫度一般為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，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(tǒng)內(nèi)，40~60％的相對濕度環(huán)境能滿足大多數(shù)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行微調(diào)，庫內(nèi)相對濕度微調(diào)（入庫前支風管設置）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(diào)相對濕度5％左右，不同的負荷特性調(diào)節(jié)量不同。
優(yōu)點有調(diào)節(jié)精度高，發(fā)熱迅速穩(wěn)定。博物館新建庫房。
缺點為設置在庫區(qū)內(nèi)，有火災隱患，對運行管理要求高；另外，為相對濕度單向調(diào)節(jié)措施，即往相對濕度減小的方向調(diào)節(jié)，且在熱濕比較大或室內(nèi)溫度低的情況下，基本不能微調(diào)相對濕度。
調(diào)節(jié)末端風量的方法：在保證各庫送風溫差范圍為6~9℃的條件下，調(diào)節(jié)后庫內(nèi)溫度范圍為18.5~21.5℃，相對濕度調(diào)節(jié)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(tǒng)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(diào)機組熱水再熱盤管的熱惰性引起的響應慢的缺點，建議在集中冷水+電熱或冷媒再熱系統(tǒng)中采用。博物館新建庫房。
05
新建地下庫房設計建議
依據(jù)地下庫房的現(xiàn)狀、改造難點和改造措施等，對新建地下庫房設計建議如下：
最后，鄭老師對常見的恒溫恒濕的空調(diào)系統(tǒng)型式進行介紹，具體如下：
目前，常規(guī)的加濕形式采用電極式。但精度一般，對于大型機庫來說，這種冬季的加濕電極式已經(jīng)滿足，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。
會議問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行收集，由主講老師進行解答與討論，此次討論希望能將文物庫房建設與環(huán)境調(diào)控現(xiàn)狀及實施方向進行有效傳達與分享，共同促進文物庫房建設的高質(zhì)量開展。博物館新建庫房。
問題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在防水、防潮、暖通等設計方面的差異點是什么？您認為如何應對潮濕地區(qū)庫房環(huán)境調(diào)控？
答：防水、防潮等設計屬于安全性問題，是地下庫房和地上庫房建設的基礎要求。在建筑設計方面，室外場地需滿足出入口高于水位線，水位線依據(jù)100年的水位線參數(shù)，嚴格條件下，依據(jù)200年的水位線參數(shù)進項驗證或校核，所以，在水位線參數(shù)情況下，不管是地下還是地上，需滿足出入口高于水位線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(qū)的庫房環(huán)境調(diào)控存在一定難度，尤其是對室內(nèi)精度參數(shù)的調(diào)控。可以通過以下幾個注意點來進行有效控制：
問題2：我們此次主題談到文物庫房的建設，請問對于博物館庫房建設的要求有哪些？或者需要滿足什么條件？
答：文物庫房建設要求和需要滿足的條件包含以下方面：
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