博物館室內空氣品質的調查研究及改善方案

高立崇 呂陽 王帥 陳濱

博物館室內空氣品質的調查研究及改善方案

高立崇 呂陽 王帥 陳濱

大連理工大學建設工程學部

博物館由于保存展品和保證參觀者舒適性的需要，對室內空氣品質有較高要求。本文選取大連自然博物館作為研究對象，對博物館室內環(huán)境品質進行研究。以展品對空氣品質的要求和參觀者對舒適性的要求為切入點，通過現(xiàn)場測試和問卷調查的方式，對館內熱濕環(huán)境、空氣品質及人體熱舒適度進行研究和分析，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)境品質調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，館內展品對空氣品質有較高要求，館內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空氣品質具有十分重要的實用價值和指導意義。

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

國內博物館也進行了有益的探索。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余件楠木展柜進行保護性改造，囊盒和櫥柜能有效緩沖外界溫濕度變化[3]。

本研究參考的標準是《博物館建筑設計規(guī)范》（中華人民共和國行業(yè)標準博物館建筑設計規(guī)范JGJ66-91）和《室內空氣質量標準》（GB/T18883-2002）。對應內容如下：

1）一般要求。藏品保護應包括溫度、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。冬季溫度不應低于10℃，夏季溫度不應高于26℃，相對濕度保持基本穩(wěn)定，并根據藏品材質類別確定參數(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，應設通風或空氣調節(jié)庫房和陳列室，并對新風進行過濾凈化[4～6]。

1 研究方法與內容

1.1室內空氣品質評價方法

本研究采取客觀評價與主觀評價相結合的方式，即現(xiàn)場測試和問卷調查。現(xiàn)場測試是根據各個展廳的規(guī)模和類型選擇測點，測量各測點在不同時間段各項參數(shù)；問卷調查是針對各個展廳不同年齡段參觀者發(fā)放問卷，并對結果進行匯總分析[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，開設地球、恐龍、海洋生物等11個展廳，收藏標本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室內空氣品質儀（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）測試當天大連天氣狀況為多云轉晴，溫度-5℃～0℃，相對濕度45%～53%，西風5～6級，室外可吸入顆粒物濃度870μg/m3。

1.6測點選擇

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

表2 各展廳測點情況

1.7問卷調查

圖1為問卷調查表具體內容。

圖1 博物館室內空氣品質主觀調查表

本研究對11個展廳分別進行問卷調查，平均每個展廳發(fā)放10份調查問卷，調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份有效調查問卷，問卷有效率100%。

2 結果與分析

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)定冬季采暖標準值16～24℃的要求。不過地球展廳溫度明顯偏低，測點5僅有12.4℃，這是由于該展廳空調系統(tǒng)沒有運行，可能是空調系統(tǒng)出現(xiàn)了故障或其他原因，工作人員沒能及時發(fā)現(xiàn)?？铸堈箯d溫度較高，原因是該展廳送風口較多，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1（入口處）溫度都相差不大，展廳內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溫度相差較大，說明存在冷熱不均現(xiàn)象，這與送風口布置不合理有關。

圖2 各展廳溫度分布曲線圖

針對上述問題，博物館應適當調整各展廳送風口布局，建立室內環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，隨時監(jiān)控各展廳空氣指標，另外需安排專人定期檢查系統(tǒng)設備。

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口較多，送風量較大，而送風含濕量較低，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，致使內部相對濕度反而較低。地球展廳由入口到內部相對濕度越來越高，這和前面所述的空調未運行是相符的。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準值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，館內相對濕度偏低應與采用中央空調系統(tǒng)供暖有關，空調供暖的特點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之前對暖空氣進行加濕處理，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口較少，送風量較少。巨鯨大廳CO2濃度也較高，該展廳處于地上二樓，送風口安置在頂部屋架上，和地面相距兩個樓層高度，送出的風受空氣阻力作用還未到達地面便被消減掉了，導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濃度室內空氣標準日均值1000ppm。CO2濃度偏低應該與人流量較少有關，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，這與該展廳空調未運行相符合。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：一是空調系統(tǒng)的送風，雖然通風量不足導致?lián)Q氣次數(shù)也不足，然而在送風的同時也會帶來PM10，該展廳送風不足自然送進來的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濃度室內空氣標準日均值低于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)揚塵現(xiàn)象，很好地保證了展廳的潔凈度要求。

2.5調查問卷匯總分析

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，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行適當降溫處理，問卷結果與前面的測試數(shù)據基本相一致。

圖6 各展廳溫度調查結果匯總

圖7 各展廳濕度調查結果匯總

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本，若相對濕度偏大就特別容易發(fā)霉，嚴重時還會造成大面積腐爛[8]。標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）有較強烈刺激性氣味，這應該與該展廳展品有關，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口距地面過高，無法對人員活動空間進行有效換氣，致使有刺激性氣味的化學分子在展廳底部聚積，博物館應對該展廳進行適當處理，替換掉刺激性涂料，增加底部側送風口，改善通風換氣。

圖8 各展廳刺激性氣味調查結果匯總

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刺激性氣味的原因，與前面問題三的分析相對應，博物館應加強該展廳的空氣流通，適當增加新風送入量。

圖9 各展廳空氣流通狀況調查結果匯總

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，很好地滿足了相關要求。

圖10 各展廳空氣潔凈度調查結果匯總

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，加強通風換氣，適當增加新風送入量，相信會讓更多參觀者認可。

圖11 各展廳整體評價調查結果匯總

3 結論與建議

3.1結論

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

2）大多數(shù)展廳相對濕度比國家標準值明顯偏低，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）調整各展廳空調送風口布局，建立室內空氣環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，隨時監(jiān)控各展廳空氣指標，另外需安排專人檢查系統(tǒng)設備。

2）對各展廳進行加濕處理，種植綠色植物。

3）設置高效可靠的新風過濾器，經常清洗新風系統(tǒng)設備和管道，利用室內空氣凈化設備對館內空氣進行凈化。

4）改善個別展廳通風狀況，對有刺激性氣味物品進行處理，加強通風換氣。

5）加強對外宣傳力度，提高博物館知名度和影響力，舉辦高水準展覽活動，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“室內健康環(huán)境表征參數(shù)及評價方法研究”（2012BAJ02B05）、國家自然科學基金（51308088）、高等學校博士學科點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.室內空氣品質評價方法和標準的研究進展[J].制冷與空調,2005,(2):63-67

[2]陳元生,謝玉林.博物館文物保存環(huán)境質量標準研究[J].文物保護與考古科學,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性改造[J].中國文物報,2009-8-26

[4]博物館建筑設計規(guī)范(JGJ66-91)[S].1991

[5]空氣質量品質標準(GB/T18883-2002)[S].2002

[6]韓毅.大連現(xiàn)代博物館空氣品質調查研究[J].產業(yè)與科技論壇, 2011,10(9):132-134

[7]朱穎心.建筑環(huán)境學(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；大連理工大學土木工程學院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）；國家自然科學基金（51308088）；

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