文章來源：《中國文物報》
作者：張晉平 張月玲
博物館承擔(dān)著為子孫后代保護(hù)文物的重要任務(wù)，為了降低文物的老化速度，博物館要求將不同質(zhì)地的文物在特定的環(huán)境溫濕度條件中展出。盡管所有人都知道，溫度越低對于保護(hù)有機(jī)類文物越有利，但是博物館展廳必須考慮到觀眾參觀時的舒適性，一般來說博物館展廳溫度在冬季不會低于16℃，在夏季不會高于25℃。
需要肯定的是，展柜的溫度是由展廳溫度決定的。如果我們一定要控制展柜內(nèi)溫度高于展廳溫度，當(dāng)展柜玻璃溫度受外界影響低于展柜內(nèi)空氣溫度，如果其溫度差值降低到露點以下時，展柜玻璃內(nèi)壁有可能會出現(xiàn)冷凝水；反之，若展廳溫度高于展柜內(nèi)溫度，如果其與展柜玻璃溫度差值降低到露點以下時，展柜玻璃外將出現(xiàn)冷凝水。當(dāng)我們認(rèn)識到展柜內(nèi)溫度一定要服從展廳溫度后，展柜內(nèi)相對濕度的控制就成為了技術(shù)的關(guān)鍵。所以說，博物館控制展柜微環(huán)境，實質(zhì)上就是控制展柜中的相對濕度。
保護(hù)文物最重要的環(huán)境因素之一就是保持文物所處環(huán)境相對濕度的穩(wěn)定。相對濕度高于65%時，將導(dǎo)致微生物（特別是霉菌）生長，相對濕度低于30%時，將導(dǎo)致有機(jī)類文物變脆或者龜裂。另外，相對濕度波動太大將導(dǎo)致有機(jī)類文物機(jī)械受力發(fā)生變化，引起三維尺寸改變，或者變形。雖然文物保護(hù)專家仍然在爭論最適宜的保護(hù)文物的相對濕度應(yīng)該是多少，但是人們普遍接受的是：將文物保存和展出于相對濕度50%的環(huán)境中，其波動值設(shè)定在±5～10%之間。
控制展柜內(nèi)相對濕度的又一個原因是，雖然很多現(xiàn)代博物館建筑都設(shè)計了空調(diào)系統(tǒng)，從技術(shù)上講，這些博物館可以做到在春夏秋冬四季將展廳環(huán)境溫度和相對濕度（以下簡稱：溫濕度）控制在一定范圍內(nèi)。但是博物館所面對的現(xiàn)實是，如果全年將溫度控制在20℃，±2℃，相對濕度50%，±5%范圍內(nèi)，其耗能費(fèi)用開支是龐大的。而且，還有很多博物館由于費(fèi)用問題、建筑結(jié)構(gòu)問題和建筑美學(xué)問題沒有安裝空調(diào)系統(tǒng)。再則，在很多情況下，博物館要將幾種或者多種不同質(zhì)地的文物陳列于同一個展廳中展覽，而各種不同質(zhì)地的文物對環(huán)境溫濕度的要求是不同的。所以，文物保護(hù)人員在制定展廳環(huán)境溫濕度的控制范圍時，就需要采取妥協(xié)的方法，按照展品數(shù)量多的種類，或者按照展廳中最重要的文物設(shè)置展廳溫濕度控制的范圍。
為了解決幾種或者多種不同質(zhì)地的文物陳列于同一個展廳中的小環(huán)境溫濕度控制沖突問題，更有效地利用能源，多個展柜廠商根據(jù)自己的技術(shù)特長，從多方面研究展柜微環(huán)境控制實用技術(shù)，至今一些技術(shù)已經(jīng)成熟，并進(jìn)入實用。歸納起來，展柜微環(huán)境控制實用技術(shù)分為被動式控制和主動式控制兩種策略。被動式控制就是應(yīng)用各種能夠吸收和釋放水分的多孔材料作為調(diào)濕劑或者調(diào)濕板，例如硅膠，以此緩沖控制展柜內(nèi)相對濕度劇烈波動。主動式控制展柜中的一種稱為智能型展柜，另一種是利用30米～160米外的遠(yuǎn)程小型濕度控制單元，通過管道以正壓方式將一定溫度和相對濕度的新風(fēng)通往各個展柜中，以達(dá)到展柜微環(huán)境控制。
調(diào)濕材料的應(yīng)用
很多博物館應(yīng)用的控制濕度的方法就是在密閉性好的展柜中放入調(diào)濕材料，以保證展柜微環(huán)境濕度變化程度降低。調(diào)濕材料本身具有吸收和釋放水氣能力，當(dāng)材料所處空間環(huán)境濕度較高時，調(diào)濕材料能夠吸附環(huán)境中的水蒸氣，使所處空間的濕度降低；當(dāng)所處空間環(huán)境的濕度較低時，材料將釋放出自身吸附的水蒸氣，增加所處環(huán)境空間的相對濕度，從而保持環(huán)境空間濕度的相對恒定。人們使用最廣泛的調(diào)濕材料是硅膠，它具有高吸水能力，化學(xué)惰性，并具有長久循環(huán)使用性。
博物館使用調(diào)濕材料可追朔到1952年。1977年Thomson建立了“濕度半衰期（t1/2）（hygrometric half- time）”理論，也就是在調(diào)濕材料影響下，展柜內(nèi)的相對濕度從起始達(dá)到室內(nèi)相對濕度一半所用的時間。濕度半衰期計算公式如下：t1/2=4760MB/NQThomson 將 M稱為濕度緩沖材料的“濕度吸附常數(shù)”，M定義為每公斤濕度緩沖材料吸收水分或者失去水分（克）引起相對濕度1%變化的值。為了能夠提供有效的濕度控制，吸濕緩沖材料必須具有較高的吸濕能力。增加吸濕緩沖材料的吸濕能力就意味著可以少用吸濕緩沖材料。
按照 Thomson 的理論，濕度半衰期依賴于兩個因素：第一是展柜空氣交換率N，第二是吸濕緩沖材料的重量B。B是每立方米展柜中放入干燥吸濕緩沖材料的公斤數(shù)，與硅膠的顆粒度有關(guān)。也就是說，無論是降低展柜的空氣交換率，還是增加吸濕緩沖材料的重量，都會提高濕度半衰期，就能更好地控制展柜中的濕度。
Thomson認(rèn)為一個密閉性好的展柜，空氣交換率會低于每天一次。一個一立方米的展柜，若空氣交換率為每天一次，應(yīng)用他的公式計算，要用M值為2克/公斤的硅膠20公斤，即20公斤/立方米（1.25磅/立方英尺），可達(dá)到展柜的濕度半衰期為150天。Thomson的這一建議已經(jīng)變成了很多博物館應(yīng)用硅膠有效控制展柜內(nèi)濕度所參照的“標(biāo)準(zhǔn)”。
現(xiàn)在國際上博物館應(yīng)用比較廣泛的調(diào)濕劑有：Artengel，Art-Sorb，ProSorb等。博物館應(yīng)當(dāng)選擇不含氯化鋰成分的硅膠，例如選擇組成成分為97%二氧化硅和3%氧化鋁的硅膠。一般來說，對于空氣交換率為1的展柜，每立方米應(yīng)用20公斤的重量硅膠即可有效控制展柜內(nèi)空氣濕度。
智能型展柜
智能型展柜是在下層空間內(nèi)加裝加濕和除濕設(shè)備，通過展柜上層玻璃柜中安裝的溫濕度傳感器監(jiān)測展柜內(nèi)微環(huán)境的溫濕度，通過下方的控制系統(tǒng)開啟或者關(guān)閉加濕或者除濕設(shè)備。展柜上層和下層通過小孔進(jìn)行空氣交流。
遠(yuǎn)程小型濕度控制單元
博物館展柜遠(yuǎn)程濕度控制單元是由加濕機(jī)產(chǎn)生一定相對濕度的空氣，或者由除濕機(jī)去掉空氣中的部分水分后，通過管道在持續(xù)正壓的條件下，自動向展柜內(nèi)提供經(jīng)過過濾的具有一定相對濕度空氣的裝置。其設(shè)計思想是建立在單向空氣流動的基礎(chǔ)上。也就是說，首先我們承認(rèn)每個展柜都有縫隙，都會泄漏空氣，當(dāng)管道提供不間斷的一定濕度的正壓空氣進(jìn)入展柜后，會從縫隙中泄漏一部分。如果展柜的密閉性能很好，空氣交換率很低，泄漏的空氣很少，那么新風(fēng)進(jìn)入的可能性就會降低。當(dāng)我們認(rèn)為密閉展柜中的相對濕度不符合我們要求時，單元盡管可提供正壓空氣，可是由于展柜不泄漏空氣，新風(fēng)無法進(jìn)入，達(dá)不到通過新風(fēng)進(jìn)入后調(diào)整展柜內(nèi)空氣濕度的要求。所以，這一遠(yuǎn)程控制相對濕度單元使用的前提條件是：展柜一定有縫隙，能夠泄漏出一定量的空氣，使得新風(fēng)可帶入的一定相對濕度的空氣，才能夠調(diào)整控制整個展柜內(nèi)相對濕度，使之保持穩(wěn)定。也就是說，在冬季，室內(nèi)普遍干燥，裝置可提供非常穩(wěn)定的濕空氣。在夏季潮濕季節(jié)，裝置要向展柜中提供干燥空氣。而且，所提供的新風(fēng)經(jīng)過了空氣過濾系統(tǒng)過濾。這一套設(shè)備也可以向多個濕度要求相同的展柜輸送空氣，甚至可以作為小型房間的空氣濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。相對于展廳，展柜的體積較小，且較為密閉，向展柜輸送新風(fēng)比向展廳輸送新風(fēng)，其節(jié)能效果是顯而易見的。很多博物館應(yīng)用這一系統(tǒng)的理由有以下幾個：
1.很多博物館的空調(diào)系統(tǒng)都難以滿足全部展廳濕度控制的要求。由于展廳容積太大，博物館想精確控制展廳的相對濕度幾乎是不可能的。但是通過這一裝置，可以精確控制容積相對小的展柜的相對濕度。
2.很多博物館的展柜的密閉性都不好。高密閉性展柜的價格十分昂貴，此技術(shù)可以保證博物館使用原有展柜。
3.展柜自身材料所釋放的有機(jī)揮發(fā)物對文物有損害作用，持續(xù)通入經(jīng)過過濾的正壓空氣，也可以將這些有害氣體排放出來。此控制單元是一個獨立于建筑中央空調(diào)的小空調(diào)系統(tǒng)。選擇多大功率的控制設(shè)備，要計算其控制規(guī)模?？刂普构竦哪芰θQ于幾個因素：目標(biāo)相對濕度值，總展柜空間，展柜泄漏率，空氣分配系統(tǒng)，展廳內(nèi)平均溫度以及展廳內(nèi)溫度變化的速度。一般說來，在21℃ 條件下，單元可以穩(wěn)定提供35%～60%范圍的相對濕度的空氣。室溫更低時，設(shè)備所提供的一定相對濕度的空氣會減少。在室溫下，輸出可控制在每分鐘提供500～1000升精確控制在±1%之內(nèi)的相對濕度的空氣，最大處理能力可達(dá)到5000～14000立方米，空氣可輸送到150米遠(yuǎn)的展柜中。輸出的空氣根據(jù)濕度傳感器所測定的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算后控制其新風(fēng)的相對濕度。所提供的空氣的相對濕度可根據(jù)室溫變化自動調(diào)整。設(shè)備會對室溫變化會做出反應(yīng)，自動調(diào)整濕空氣輸出，但是不會影響或者控制展柜溫度。此遠(yuǎn)程濕度控制單元要安裝在有水源、電源、下水道、通風(fēng)良好的機(jī)房，或者隔板間等或者其他地方。主機(jī)尺寸為90厘米×60厘米×l65厘米。但是，主機(jī)周圍需要留有操作的空間。
隨著計算機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)測溫濕度技術(shù)的發(fā)展，更是為展柜微環(huán)境控制提供了發(fā)展空間。在節(jié)能減排的大背景下，現(xiàn)在越來越多的博物館采用了展柜微環(huán)境控制技術(shù)，而放棄了浪費(fèi)能源的整個展廳環(huán)境溫濕度控制。
