高立崇 呂陽 王帥 陳濱

博物館室內(nèi)空氣品質(zhì)的調(diào)查研究及改善方案

高立崇 呂陽 王帥 陳濱

大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部

博物館由于保存展品和保證參觀者舒適性的需要，對室內(nèi)空氣品質(zhì)有較高要求。本文選取大連自然博物館作為研究對象，對博物館室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)進(jìn)行研究。以展品對空氣品質(zhì)的要求和參觀者對舒適性的要求為切入點(diǎn)，通過現(xiàn)場測試和問卷調(diào)查的方式，對館內(nèi)熱濕環(huán)境、空氣品質(zhì)及人體熱舒適度進(jìn)行研究和分析，并針對博物館各個展廳存在的問題，提出合理化的改善方案。

博物館環(huán)境品質(zhì)調(diào)查研究實測研究改善方案

0 研究背景

博物館在日常生活中正扮演著日益重要的角色，另外由于自身的特殊條件，館內(nèi)展品對空氣品質(zhì)有較高要求，館內(nèi)工作人員和參觀者對舒適性也有一定要求，因此研究博物館室內(nèi)空氣品質(zhì)具有十分重要的實用價值和指導(dǎo)意義。

目前國內(nèi)外學(xué)者對博物館室內(nèi)環(huán)境問題進(jìn)行了研究。美國國家博物館首先控制整個館內(nèi)環(huán)境，使溫濕度限制在各類文物可接受的范圍內(nèi)，不隨季節(jié)而變化；然后對精品文物進(jìn)行處理，專門設(shè)計裝置貯藏和展出[1]。近年來，從節(jié)能考慮，美國文物保護(hù)機(jī)構(gòu)（史密森協(xié)會保護(hù)分析實驗室、蓋蒂文物保護(hù)研究所）和各大博物館在重新討論溫濕度標(biāo)準(zhǔn)，其爭論焦點(diǎn)是允許其在一定值內(nèi)波動還是保持平穩(wěn)[2]。

國內(nèi)博物館也進(jìn)行了有益的探索。陜西省博物館照明系統(tǒng)采用了防紫外線的光源，對繪畫、紡織品褪色和老化有延緩作用[1]。中國國家博物館在新館中采用了各種現(xiàn)代化展柜，并對制作于1959年的350余件楠木展柜進(jìn)行保護(hù)性改造，囊盒和櫥柜能有效緩沖外界溫濕度變化[3]。

本研究參考的標(biāo)準(zhǔn)是《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》（中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)博物館建筑設(shè)計規(guī)范JGJ66-91）和《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002）。對應(yīng)內(nèi)容如下：

1）一般要求。藏品保護(hù)應(yīng)包括溫度、濕度、防潮、防水、光照、防煙塵、防有害氣體、防蟲、防鼠和防盜等要求。

2）溫濕度要求。冬季溫度不應(yīng)低于10℃，夏季溫度不應(yīng)高于26℃，相對濕度保持基本穩(wěn)定，并根據(jù)藏品材質(zhì)類別確定參數(shù)，推薦值如表1所示。

表1 相對濕度限定表

3）防塵和防有害氣體。若大氣環(huán)境中煙霧灰塵或有害氣體日均值超過限值，應(yīng)設(shè)通風(fēng)或空氣調(diào)節(jié)庫房和陳列室，并對新風(fēng)進(jìn)行過濾凈化[4～6]。

1 研究方法與內(nèi)容

1.1室內(nèi)空氣品質(zhì)評價方法

本研究采取客觀評價與主觀評價相結(jié)合的方式，即現(xiàn)場測試和問卷調(diào)查。現(xiàn)場測試是根據(jù)各個展廳的規(guī)模和類型選擇測點(diǎn)，測量各測點(diǎn)在不同時間段各項參數(shù)；問卷調(diào)查是針對各個展廳不同年齡段參觀者發(fā)放問卷，并對結(jié)果進(jìn)行匯總分析[7]。

1.2測試對象

本研究選取大連自然博物館作為研究對象。大連自然博物館建于1998年10月，位于黑石礁海濱，開設(shè)地球、恐龍、海洋生物等11個展廳，收藏標(biāo)本20萬余件，建筑面積1.5×104m2。該館共有4層，其中地下1層，地上3層。

1.3測試參數(shù)

各展廳溫度，相對濕度，CO2濃度，可吸入顆粒物PM10濃度。

1.4測試儀器

TSI 7575室內(nèi)空氣品質(zhì)儀（CO2與CO）：用于測量空氣中CO2含量和空氣溫濕度，其中CO2精度為± 50ppm，溫度精度為±0.5℃，濕度精度為±3%。

SIDEPAK TSI SP350可吸入顆粒物濃度測定儀：用于測量空氣中粒徑＜10μm的可吸入顆粒物濃度，流量精度為±5%。

1.5測試工況

1）測試時間為2012年12月16日，館內(nèi)人數(shù)存在高峰期、低峰期和平均期三個階段，其中10:30～ 11:30和13:30～14:30為高峰期，12:00～13:00為低峰期，其余為平均期。

2）測試當(dāng)天大連天氣狀況為多云轉(zhuǎn)晴，溫度-5℃～0℃，相對濕度45%～53%，西風(fēng)5～6級，室外可吸入顆粒物濃度870μg/m3。

1.6測點(diǎn)選擇

根據(jù)各展廳規(guī)模大小及展品種類和數(shù)量，對各展廳取3～5個測點(diǎn)，并對人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，具體內(nèi)容如表2所示。

表2 各展廳測點(diǎn)情況

1.7問卷調(diào)查

圖1為問卷調(diào)查表具體內(nèi)容。

圖1 博物館室內(nèi)空氣品質(zhì)主觀調(diào)查表

本研究對11個展廳分別進(jìn)行問卷調(diào)查，平均每個展廳發(fā)放10份調(diào)查問卷，調(diào)查對象涵蓋不同性別、不同年齡段的參觀者和工作人員，最后共收到110份有效調(diào)查問卷，問卷有效率100%。

2 結(jié)果與分析

2.1各展廳溫度的對比分析

由圖2可知，大多數(shù)展廳溫度維持在16～21℃之間，符合國家規(guī)定冬季采暖標(biāo)準(zhǔn)值16～24℃的要求。不過地球展廳溫度明顯偏低，測點(diǎn)5僅有12.4℃，這是由于該展廳空調(diào)系統(tǒng)沒有運(yùn)行，可能是空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)了故障或其他原因，工作人員沒能及時發(fā)現(xiàn)。恐龍展廳溫度較高，原因是該展廳送風(fēng)口較多，熱量送入大。肯尼斯·貝林展廳溫度也較高，是由于處于地下一層，密閉性和保溫性能較好。另外，各展廳在測點(diǎn)1（入口處）溫度都相差不大，展廳內(nèi)部各處溫度也基本一致。但地球展廳、恐龍展廳和肯尼斯·貝林展廳在不同測點(diǎn)溫度相差較大，說明存在冷熱不均現(xiàn)象，這與送風(fēng)口布置不合理有關(guān)。

圖2 各展廳溫度分布曲線圖

針對上述問題，博物館應(yīng)適當(dāng)調(diào)整各展廳送風(fēng)口布局，建立室內(nèi)環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，隨時監(jiān)控各展廳空氣指標(biāo)，另外需安排專人定期檢查系統(tǒng)設(shè)備。

2.2各展廳相對濕度的對比分析

由圖3可知，恐龍展廳相對濕度明顯偏低，在分析其溫度時已指出該展廳送風(fēng)口較多，送風(fēng)量較大，而送風(fēng)含濕量較低，致使該展廳相對濕度偏低；另一個原因是該展廳地上堆放了大量沙土，沙粒塵埃具有吸潮性。地下一層的肯尼斯·貝林展廳由入口到內(nèi)部相對濕度明顯下降，地下本該比較潮濕，但由于該展廳使用了兩臺除濕機(jī)，致使內(nèi)部相對濕度反而較低。地球展廳由入口到內(nèi)部相對濕度越來越高，這和前面所述的空調(diào)未運(yùn)行是相符的。大多數(shù)展廳相對濕度維持在23%～33%之間，比國家規(guī)定的冬季采暖相對濕度標(biāo)準(zhǔn)值30%～60%明顯偏低，而室外相對濕度為45%～53%，說明室外相對濕度滿足要求，館內(nèi)相對濕度偏低應(yīng)與采用中央空調(diào)系統(tǒng)供暖有關(guān)，空調(diào)供暖的特點(diǎn)就是溫度較高而濕度偏低。

圖3 各展廳相對濕度分布曲線圖

針對上述問題，博物館可以在給各展廳送風(fēng)之前對暖空氣進(jìn)行加濕處理，或者在各展廳放置加濕器，種植一些綠色盆栽植物等。

2.3各展廳CO2濃度的對比分析

由圖4可知，海洋哺乳動物展廳CO2濃度較高，這是由于該展廳送風(fēng)口較少，送風(fēng)量較少。巨鯨大廳CO2濃度也較高，該展廳處于地上二樓，送風(fēng)口安置在頂部屋架上，和地面相距兩個樓層高度，送出的風(fēng)受空氣阻力作用還未到達(dá)地面便被消減掉了，導(dǎo)致地面人員活動空間空氣流動性差，CO2濃度較高。不過大多數(shù)展廳CO2濃度值維持在500～650ppm之間，明顯低于國家規(guī)定的CO2濃度室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)日均值1000ppm。CO2濃度偏低應(yīng)該與人流量較少有關(guān)，由表2可知人數(shù)最多的肯尼迪·貝林展廳也僅有36人。

圖4 各展廳CO2濃度分布曲線圖

針對上述問題，博物館可以加大宣傳力度，擴(kuò)大影響力，吸引更多的游客前來。

2.4各展廳PM10濃度的對比分析

由圖5可知，地球展廳PM10濃度明顯比其他展廳偏高，這與該展廳空調(diào)未運(yùn)行相符合。海洋哺乳動物展廳PM10濃度偏低，這與前面分析CO2濃度時得出的通風(fēng)量不足看似相矛盾，但分析一下該展廳PM10來源的三個途徑：一是空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)，雖然通風(fēng)量不足導(dǎo)致?lián)Q氣次數(shù)也不足，然而在送風(fēng)的同時也會帶來PM10，該展廳送風(fēng)不足自然送進(jìn)來的PM10也偏少；二是展品表面的發(fā)塵，由于該展廳的動物標(biāo)本都封裝在福爾馬林溶液里，故展品發(fā)塵量也很少；三是游客的衣物和身體發(fā)塵，由于該展廳存在明顯刺鼻性異味，導(dǎo)致游客很少，故而發(fā)塵量比其他展廳少很多。以上三種原因，造成海洋哺乳動物展廳通風(fēng)量不足卻PM10偏少的現(xiàn)象?？傮w來說，大多數(shù)展廳的PM10濃度維持在0.05～0.075mg/m3之間，符合國家規(guī)定PM10濃度室內(nèi)空氣標(biāo)準(zhǔn)日均值低于0.15mg/m3的要求。

圖5 各展廳PM10濃度分布曲線圖

博物館的衛(wèi)生狀況良好，沒有出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象，很好地保證了展廳的潔凈度要求。

2.5調(diào)查問卷匯總分析

1）問題一：你覺得本展廳的溫度是否適宜？

由圖6可知，參觀者對大多數(shù)展廳的溫度比較滿意，不過位于地下一樓的展廳A（肯尼斯·貝林展廳）較為悶熱，這可能與地下密閉環(huán)境有關(guān)，地下的溫度比較穩(wěn)定，在冬季比地上溫度較高，博物館可以對該展廳進(jìn)行適當(dāng)降溫處理，問卷結(jié)果與前面的測試數(shù)據(jù)基本相一致。

圖6 各展廳溫度調(diào)查結(jié)果匯總

圖7 各展廳濕度調(diào)查結(jié)果匯總

2）問題二：你覺得本展廳的濕度是否適宜？

由圖7可知，參觀者對大多數(shù)展廳的濕度比較滿意，不過個別展廳稍顯干燥，會讓參觀者感到不適。對于肯尼斯·貝林和東北森林動物這樣的展廳，存放的大都是動物標(biāo)本，若相對濕度偏大就特別容易發(fā)霉，嚴(yán)重時還會造成大面積腐爛[8]。標(biāo)本保存的空氣濕度要求與游客的舒適性要求相矛盾，如何解決這一問題有待相關(guān)工作者的繼續(xù)探討。

3）問題三：你覺得本展廳是否有刺激性氣味？

由圖8可知，參觀者對大多數(shù)展廳的空氣清新度比較滿意，不過展廳G（巨鯨展廳）有較強(qiáng)烈刺激性氣味，這應(yīng)該與該展廳展品有關(guān)，巨鯨外表面涂有刺激性氣味的涂料，并且在分析CO2濃度時已指出該展廳送風(fēng)口距地面過高，無法對人員活動空間進(jìn)行有效換氣，致使有刺激性氣味的化學(xué)分子在展廳底部聚積，博物館應(yīng)對該展廳進(jìn)行適當(dāng)處理，替換掉刺激性涂料，增加底部側(cè)送風(fēng)口，改善通風(fēng)換氣。

圖8 各展廳刺激性氣味調(diào)查結(jié)果匯總

4）問題四：你覺得本展廳空氣流通狀況如何？

由圖9可知，參觀者對大多數(shù)展廳空氣流通狀況比較滿意，不過普遍認(rèn)為展廳G（巨鯨展廳）流通狀況不好，這也是造成該展廳有較強(qiáng)刺激性氣味的原因，與前面問題三的分析相對應(yīng)，博物館應(yīng)加強(qiáng)該展廳的空氣流通，適當(dāng)增加新風(fēng)送入量。

圖9 各展廳空氣流通狀況調(diào)查結(jié)果匯總

5）問題五：你覺得本展廳的空氣是否潔凈？

由圖10可知，參觀者對大多數(shù)展廳的空氣潔凈度比較滿意，這與前面對可吸入顆粒物PM10的分析基本相一致，說明博物館各展廳的衛(wèi)生狀況良好，很好地滿足了相關(guān)要求。

圖10 各展廳空氣潔凈度調(diào)查結(jié)果匯總

6）問題六：你對本展廳的整體評價如何？

由圖11可知，參觀者對大多數(shù)展廳整體評價還是很不錯的，這從前面的分析也能反映出來，如果博物館能再注意細(xì)節(jié)問題，消除個別展廳的異味和相對濕度偏低的問題，加強(qiáng)通風(fēng)換氣，適當(dāng)增加新風(fēng)送入量，相信會讓更多參觀者認(rèn)可。

圖11 各展廳整體評價調(diào)查結(jié)果匯總

3 結(jié)論與建議

3.1結(jié)論

1）大多數(shù)展廳溫度基本都能達(dá)到要求，個別展廳存在冷熱不均現(xiàn)象，極個別展廳空調(diào)系統(tǒng)存在問題。

2）大多數(shù)展廳相對濕度比國家標(biāo)準(zhǔn)值明顯偏低，不同展廳相對濕度差別較大。

3）各展廳CO2濃度偏低，人流量較少。

4）各展廳可吸入顆粒物PM10濃度偏低，空氣潔凈狀況良好。

5）大多數(shù)展廳空氣流通狀況良好，個別展廳存在流通不暢有刺激性氣味的問題。

3.2建議

1）調(diào)整各展廳空調(diào)送風(fēng)口布局，建立室內(nèi)空氣環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，隨時監(jiān)控各展廳空氣指標(biāo)，另外需安排專人檢查系統(tǒng)設(shè)備。

2）對各展廳進(jìn)行加濕處理，種植綠色植物。

3）設(shè)置高效可靠的新風(fēng)過濾器，經(jīng)常清洗新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備和管道，利用室內(nèi)空氣凈化設(shè)備對館內(nèi)空氣進(jìn)行凈化。

4）改善個別展廳通風(fēng)狀況，對有刺激性氣味物品進(jìn)行處理，加強(qiáng)通風(fēng)換氣。

5）加強(qiáng)對外宣傳力度，提高博物館知名度和影響力，舉辦高水準(zhǔn)展覽活動，吸引更多參觀者。

致謝

本研究受國家“十二五”科技支撐計劃課題“室內(nèi)健康環(huán)境表征參數(shù)及評價方法研究”（2012BAJ02B05）、國家自然科學(xué)基金（51308088）、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金資助課題（20120041120003）、遼寧省博士科研啟動基金（20111027）資助，筆者在此表示感謝。

[1]崔濤,陳淑琴.室內(nèi)空氣品質(zhì)評價方法和標(biāo)準(zhǔn)的研究進(jìn)展[J].制冷與空調(diào),2005,(2):63-67

[2]陳元生,謝玉林.博物館文物保存環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究[J].文物保護(hù)與考古科學(xué),2002,14(增刊):152-191

[3]郝寅祥,徐沄.國家博物館對楠木展柜的保護(hù)性改造[J].中國文物報,2009-8-26

[4]博物館建筑設(shè)計規(guī)范(JGJ66-91)[S].1991

[5]空氣質(zhì)量品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18883-2002)[S].2002

[6]韓毅.大連現(xiàn)代博物館空氣品質(zhì)調(diào)查研究[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇, 2011,10(9):132-134

[7]朱穎心.建筑環(huán)境學(xué)(第三版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2010

[8]WHO(World Health Organization).Indoor Air Pollutants:Exposure and Health Effects-EURO Reports and Studies 78[Z].Geneva: WHO,1983

Inve s tiga tion a nd Im prove m e nt of Air Qua lity in Mus e um

GAO Li-chong,LV Yang,WANG Shuai,CHEN Bin
Faculty of Infrastructure Engineering,Dalian University of Technology

As to save exhibits and ensure the needs of visitors’comfort,museum has higher requirements on indoor air quality.This paper attempts to study the indoor air quality of museum,the Dalian Natural History Museum as the research object,by the air quality requirements and visitors to comfort requirements as the breakthrough point,through the issuance of questionnaires and the measuring way,to the hot wet environment,air quality and human thermal comfort for research and analysis,obtain the conclusion.At the end of this paper,a few feasible improvements will be presented to remedy the weaknesses and inadequacies of museum.

museum,air quality,investigation,measured research,improvement

1003-0344（2014）06-022-5

2013-9-2

呂陽（1980～），男，博士，副教授；大連理工大學(xué)土木工程學(xué)院4號樓435室（116000）；E-mail:lvyang@dlut.edu.cn基金項目：國家“十二五”科技支撐計劃（2012BAJ02B05）；國家自然科學(xué)基金（51308088）；

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項科研基金（20120041120003）；遼寧省博士科研啟動基金（20111027）