摘 要:文物保护长期以来一直是博物馆以及考古领域所面临的重要问题,我国作为拥有 千年历史背景和文化的文明古国,遗留存下来的文物数量种类非常之多,所以,文物保护技术一直是研 究的重要方向。而温湿度控制技术作为很重要的一环,也一直是相关工作人员工作的重点。
目前,国内外博物馆调节控制环境温湿度措施包括:装备集中式中央空调系统;局部空间 使用恒温恒湿机、空调器、去湿机、加湿机和使用调湿材料等。被调节控制的温湿度环境是否 达到文物保存环境的标准,需用温湿度测量仪表测定。通常使用的温湿度测量仪表有:液体膨 胀式温度计、固体膨胀式温度计、毛发湿度计、自动记录温湿度计、微电子温湿度记录器等。 温湿度测量仪表分布在文物展厅中的每个展柜中,采集温湿度监测数据的传统手段是人工巡检 记录,接着进行汇总,记录存档。
首都博物馆新馆开馆以后,环境监视测定仍然采用传统的人工巡检手抄记录方法。由于展厅数 量多、面积大,工作人员完整巡检一遍需要走 5 公里左右。因此,利用人工抄表的方式,每日 记录温湿度的次数极为有限,而且在夜间也无法巡查记录。更重要的是,对于博物馆的“心 脏”——文物库房,由于严格的人员出入管理制度,使得日常的人工抄表巡检没有办法进行,成为 温湿度监控的盲区。 一旦中央空调出现一些明显的异常问题,需要经过很长时间才能被文物保护中心察觉到, 因此存在极大的隐患。这就要求我们采用更方便快捷的方法,获取更详细的信息,适应现代化 文物保护工作的需要。解决这一问题的关键首先就是使用何种手段进行温湿度的检测、记录及 分析和控制文物所处的温湿度环境,确保文物始终处于一种相对的稳定环境中。
为了提高首都博物馆的文物保护科学技术水平,实现对文物的有效保护,急需一种现代化的检 测手段来满足博物馆环境的特殊需求。无线温湿度检测系统采用无线通讯方式,通过放置在各 个陈列柜、展厅及文物库中的采集节点构成无线通讯网络,集中监控。该无线GHZ 等国际通用的数据传输频段,其通讯距离可覆盖整座建筑物。每个无线采集 节点可采集多种空气环境信息,中央监控系统可实时动态显示各个采集点的位置信息及该点的 空气状态信息,当某个空气环境指标超出限制值时,系统自动发出报警信息,并对历史报警信
息进行存储;专业技术人员可浏览 2-3 年内由各节点采集来的所有空气状态数据;可通过该无线网 络遥控博物馆内恒温恒湿机电设施等。
1、采用无线通讯方式,无需繁杂的人工布线,项目实施简单快捷。可用于采集展柜、展 厅及库房内温湿度信号。
2、通过放置在各个陈列柜、展厅及储藏库中的采集节点构成无线通 讯网络,其通讯距离可覆盖整座建筑物。 3、信号采集节点采用低功耗电路结构,电池供电, 全天候工作,普通电池可使用 2 到 5 年,无需维护。
4、每个节点所采集的空气环境信息会被 实时记录在中央监控系统数据库中。该中央监控系统的基本功能包括:
a、动态显示功能:在监控屏幕中可显示各个采集点的位置信息及该点的实时空气状态信 息。
b、报警功能:当某个空气环境指标超出限制值时,系统自动发出报警信息,并对历史报 警信息进行长时间的存储,以便日后分析。
c、趋势记录功能:可浏览 2-3 年内由各节点采集 而来的所有空气状态数据,并作出趋势变化分析,专业技术人员可以此为依据,对现有的空调系统做出 改进。
d、报表打印功能:可通过系统自带的打印机,将所关心的数据以报表形式打印出来。
该系统成功应用在 2008 年 7 月份为迎接奥运会而举办的“北京文物精品展”和“长江文明 展”中,随后又在文物库房的温湿度检测中使用。经过一年多的实际应用,该系统稳定性很高, 操作简单便捷,符合博物馆环境控制的检测需求。
当湿度的检测、记录及分析手段完善后,对于现有湿度环境的改善及控制便成为更突出 的问题。现实中有时会遇见这样的尴尬,当无线湿度检测系统探知异常并发出实时报警后,管 理人员束手无策, 一筹莫展。因为传统的环境湿度控制手段是采用中央空调,但由于初期设计 缺陷,极易出现夏季除湿能力不够,冬季加湿效果不够的状况。更重要的是,对于同一展厅,中央空调只能统一设定湿度,因此,差异化的湿度需求没办法得到满足。例如,在同一展厅 中,青铜器需要湿度低于 40%RH 的尽可能干燥的环境,而书画和纺织品文物则需要将湿度控 制在 55%RH 左右,这些特殊的要求仅靠大环境控制是不足以满足的。可见,中央空调对于文物 湿度的控制受到诸多因素的局限,无法达到理想的状态。
为了弥补中央空调的局限性,新的手段一定要满足如下要求:首先,设备体积小巧,能安装 于展柜内部,为不同的展柜提供独立的湿度控制;其次,该设备应同时具备加湿与除湿功能, 以满足全年各种各样的气候的变化;另外,该设备一定要能稳定而且高精度的持续运行;与此同时, 当设备台数较多时,应具备集中监控的功能,便于管理。
利用陈列柜将文物有效的隔绝在一个单独小环境内,再对这个小环境实施精确的控制。通 过在密闭的展柜内形成独立的、可循环的气流组织,控制湿度。采用半导体制冷的原理,将经 过充分加湿的空气进行减湿处理,以精确控制柜体内的湿度值,兼具加湿与除湿的功能,低噪 音,体积小巧,控制精确。采用电子式恒湿机,可以通过调节空气的循环量来克服展柜的泄露,各种展柜经改造便能实施控制,因此更能适应国内展柜的现状。电子式恒湿机内置各种智 能控制程序,能够针对外界各种影响迅速、自动的做出调整,因此其控制效果更精确、更稳定,人为干预的因素较少。与中央空调相比,小环境控制显得更有效:其特点是:
(1)每个展柜内的控制目标都 可以是不同的,能够很好的满足不同种类文物对于湿度的差异化需求;
(2)由于在较小的空间内实 施控制,精度要大幅度的提升,能达到±1.5%;
(3)小环境控制柔性较高,不仅噪音低,而且体 积小巧,能与展陈有机的融为一体。
博物馆作为传统中国文化的集中表现地,需要工作人员丰富自己的文物保护知识,同时也 需要先进的技术作为支撑,只有这样吗,文物的保护才能做到更系统、更具有针对性,也才 能更好的为保护民间传统文化的精髓贡献力量。
[2]刘瑞,刘蔚巍.转轮除湿复合式空调系统能耗研究[J]. 流体机械. 2005