談國(guó)家博物館在霧霾天氣下展廳空氣質(zhì)量治理措施

代小娟

（中國(guó)國(guó)家博物館）

談國(guó)家博物館在霧霾天氣下展廳空氣質(zhì)量治理措施

代小娟

（中國(guó)國(guó)家博物館）

霧霾籠罩之下,室內(nèi)空氣質(zhì)量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。論文詳細(xì)介紹了霧霾天氣下，國(guó)家博物館為改善展廳空氣質(zhì)量從技術(shù)和管理角度采取的一系列治理措施及效果。改進(jìn)后，發(fā)現(xiàn)在重度霧霾天氣下，展廳PM2.5值仍能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，空氣質(zhì)量得到大大改善。

霧霾；PM2.5治理；過(guò)濾網(wǎng)凈化；空氣質(zhì)量

1 引言

中國(guó)國(guó)家博物館隸屬文化部，其職能是以歷史與藝術(shù)并重，集收藏、展覽、研究、考古、公共教育、文化交流于一體的綜合性博物館。2010年年底國(guó)家博物館改擴(kuò)建工程竣工，建筑面積由原來(lái)的6.5×104m2增加到近20×104m2。改擴(kuò)建后的國(guó)家博物館是世界上單體建筑面積最大的博物館，收藏文物139萬(wàn)件，平均每天接待2～3萬(wàn)名觀眾。

近年來(lái)，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，人們也普遍認(rèn)識(shí)到霧霾對(duì)身體的危害。隨著對(duì)霧霾危害的認(rèn)識(shí)增強(qiáng)，室內(nèi)空氣質(zhì)量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。為了保證觀眾參觀環(huán)境的舒適度和文物儲(chǔ)存、展覽環(huán)境的潔凈度，解決霧霾天氣時(shí)室內(nèi)PM2.5污染值超標(biāo)問(wèn)題，國(guó)家博物館在2015年年底成立了PM2.5治理小組，從技術(shù)和管理角度采取了一系列措施，提高空氣質(zhì)量，尤其是對(duì)PM2.5的治理。

2 國(guó)家博物館改進(jìn)前空氣凈化方式及不足

國(guó)家博物館主要通過(guò)空調(diào)機(jī)組過(guò)濾網(wǎng)凈化空氣。博物館共有空調(diào)機(jī)組173臺(tái)，新風(fēng)機(jī)組51臺(tái)，改造前全部采用無(wú)紡布框架過(guò)濾網(wǎng)。

無(wú)紡布框架過(guò)濾網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)在于更換費(fèi)用相對(duì)較低；市場(chǎng)上供應(yīng)商多，有較大的選擇空間；有一定的過(guò)濾效果。但是，其存在一定缺點(diǎn)：

1）對(duì)PM2.5過(guò)濾效果差，在霧霾天氣下室內(nèi)空氣質(zhì)量無(wú)法得到保障；

2）使用壽命短，需要每月清洗，同時(shí)3個(gè)月更換一次；

3）過(guò)濾效率低，容易造成換熱器堵塞，管道道路積塵，從而使得換熱器和通風(fēng)管道清洗次數(shù)增多；

4）過(guò)濾網(wǎng)清洗麻煩。需要拆除統(tǒng)一送至水房高壓清洗，在運(yùn)送途中容易造成二次污染；同時(shí)，必須曬干后才能安裝使用。因此，工作量大，造成人力及水資源的浪費(fèi)。

霧霾天氣下，通過(guò)對(duì)室外及博物館內(nèi)部分展廳PM2.5進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)展廳及公共區(qū)域內(nèi)空氣大多處于超標(biāo)狀態(tài)（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)日平均低于75μg/ m3）。

表1為2015年年底霧霾天氣下室外和部分展廳公共區(qū)域PM2.5檢測(cè)值。

表1 霧霾天氣下室外和部分展廳公共區(qū)域PM2.5檢測(cè)值3μg/ m

3 對(duì)PM2.5的治理措施

室外空氣進(jìn)入到博物館展廳內(nèi)部需要經(jīng)過(guò)4道關(guān)卡：外界空氣首先流入風(fēng)井和風(fēng)道，經(jīng)過(guò)最初吸附后空氣進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，對(duì)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行有效凈化，隨后進(jìn)行冷卻或加熱以及加濕，最后，再通過(guò)管道輸送到各個(gè)展廳。為了應(yīng)對(duì)霧霾的頻繁造訪，改善展廳空氣質(zhì)量，國(guó)家博物館分別從技術(shù)和管理角度采取了多種改進(jìn)措施。

3.1 技術(shù)改進(jìn)措施

室外空氣通過(guò)風(fēng)道進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，需要經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)凈化后才能送入展廳。因此，過(guò)濾網(wǎng)的選擇直接影響了空氣的過(guò)濾效果。國(guó)家博物館為了改善展廳空氣質(zhì)量，調(diào)研了現(xiàn)階段市場(chǎng)上較為成熟的解決PM2.5方案，選取了其中6種，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，選取更換了性價(jià)比更高的過(guò)濾網(wǎng)材質(zhì)。

3.1.1 六種方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

1）方案一：3M靜電駐極體過(guò)濾器（初效+中效+高效）

優(yōu)點(diǎn)：過(guò)濾PM2.5效率高；不需要外接電源，不增加任何能耗，不產(chǎn)生任何有害氣體，不存在任何安全隱患；靜電駐極體過(guò)濾裝置，安裝、更換、維護(hù)簡(jiǎn)單、便捷，同無(wú)紡布框架過(guò)濾器使用相同框架無(wú)需大量施工和對(duì)機(jī)組改造，對(duì)于機(jī)組過(guò)濾段要求較低。

缺點(diǎn)：運(yùn)行費(fèi)用高；雖過(guò)濾PM2.5效率高，但使用一段時(shí)間后阻力會(huì)有所增加。

更換周期：初效15d，中效2a，高效6個(gè)月。

2）方案二：3M靜電駐極體過(guò)濾器（中效）

優(yōu)點(diǎn)：所有方案中阻力最低，配合變頻節(jié)省電能；清洗方便：現(xiàn)場(chǎng)用吸塵器即可完成清洗，省去拆裝、搬運(yùn)和清洗等過(guò)程；節(jié)省人力、水資源和清洗劑。

缺點(diǎn)：過(guò)濾效率一般，僅高于現(xiàn)有無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)。

更換周期：2a。

3）方案三：新風(fēng)口預(yù)加G4初效過(guò)濾網(wǎng)

優(yōu)點(diǎn)：安裝費(fèi)用低。

缺點(diǎn)：空調(diào)和消防共用風(fēng)道影響消防進(jìn)風(fēng)；新風(fēng)口需新增框架，增加額外費(fèi)用；新風(fēng)口大小不一，需做多種規(guī)格；新風(fēng)口需要爬梯進(jìn)出，拆裝不易；1個(gè)風(fēng)口帶多臺(tái)機(jī)組，如遇嚴(yán)重霧霾幾天即需更換。

更換周期：約半月。

4）方案四：電除塵加板式過(guò)濾器

優(yōu)點(diǎn)：過(guò)濾效率高；可配合現(xiàn)有初效過(guò)濾網(wǎng)一起使用，也可單獨(dú)使用，不影響過(guò)濾效率。

缺點(diǎn)：消耗電能（每日用電約6kW ·h），存在安全隱患。

5）方案五：初效加袋式過(guò)濾器

更換周期：初效3個(gè)月，袋式4個(gè)月。

6）方案六：初效加高效板式過(guò)濾器

優(yōu)點(diǎn)：安裝及運(yùn)行費(fèi)用都為最低；過(guò)濾效果較高。

更換周期：初效3個(gè)月，板式6個(gè)月。

3.1.2 測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)試機(jī)組選用相同規(guī)格，送風(fēng)量為18 700m3/h（此規(guī)格機(jī)組在全館173臺(tái)空調(diào)機(jī)組和51臺(tái)新風(fēng)機(jī)組中屬于較大規(guī)格）；所有測(cè)試工況定為：頻率50Hz，新風(fēng)閥開啟100%，回風(fēng)閥開啟100%時(shí)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)比分析各方案測(cè)試過(guò)濾前后PM2.5污染值、過(guò)濾網(wǎng)的阻力、單臺(tái)和全館的安裝費(fèi)用及年運(yùn)行費(fèi)用。

PM2.5顆粒過(guò)濾實(shí)驗(yàn)方案測(cè)試數(shù)據(jù)如表2。

3.1.3 測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)全面的性價(jià)比比較，國(guó)家博物館選用了方案六，即初效加高效PP紙過(guò)濾網(wǎng)。此方案在6個(gè)方案中性價(jià)比較高，且能保證在重度污染時(shí)送風(fēng)空氣質(zhì)量達(dá)到國(guó)標(biāo)的要求。方案六的過(guò)濾網(wǎng)由2層構(gòu)成，外面1層是初效過(guò)濾紙，主要攔截空氣中的大顆粒，里面是高效過(guò)濾紙，即PP紙，主要阻擋PM2.5。

該方案與原有初效無(wú)紡布過(guò)濾網(wǎng)相比具有以下4大優(yōu)點(diǎn)：

1）過(guò)濾效果大幅提升，可保證館內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；

2）性價(jià)比高，同原有初效過(guò)濾網(wǎng)相比不增加成本；

3）PP紙過(guò)濾網(wǎng)不用運(yùn)往機(jī)房清洗，節(jié)省人工搬運(yùn)及防止沿途污染；

4）節(jié)省清洗水源。年節(jié)省清洗過(guò)濾網(wǎng)用水800t。

3.2 管理改進(jìn)措施

3.2.1 加大室外空氣進(jìn)入展廳所經(jīng)過(guò)的通道的清洗力度

1）加大新風(fēng)井、新風(fēng)風(fēng)道的清洗頻次，盡可能減少污染物進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)。國(guó)家博物館共有15×104m2的風(fēng)道，對(duì)新風(fēng)井每年清洗2次、送風(fēng)風(fēng)道每年清洗1次，從而盡可能地減少污染物進(jìn)入館內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)。

表2 PM2.5顆粒過(guò)濾實(shí)驗(yàn)方案測(cè)試數(shù)據(jù)

2）及時(shí)修復(fù)漏風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)框架、清洗表冷器及送風(fēng)風(fēng)道，使少量未過(guò)濾污染物盡可能不送到展廳。

3.2.2 對(duì)過(guò)濾網(wǎng)定期進(jìn)行更換

初效過(guò)濾網(wǎng)一年更換6次，高效過(guò)濾網(wǎng)一年更換2次。

3.2.3 充分利用樓宇自控平臺(tái)智能控制模式

結(jié)合展廳溫濕度不同需求，霧霾天氣適量開啟新風(fēng)，使展廳保持微正壓，防止室外污染物通過(guò)門窗縫隙進(jìn)入室內(nèi)。

3.2.4 建立PM2.5指數(shù)臺(tái)賬

國(guó)家博物館通過(guò)建立PM2.5指數(shù)臺(tái)賬，每天監(jiān)測(cè)開放區(qū)域的空氣質(zhì)量。國(guó)家博物館在大廳、展廳以及辦公區(qū)選定了20個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每天上午和下午固定時(shí)間利用手持測(cè)試儀進(jìn)行人工檢測(cè)，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入電腦系統(tǒng)，從而及時(shí)掌握空氣凈化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)（見圖1），為以后分析積累數(shù)據(jù)資料。

4 治理標(biāo)準(zhǔn)及效果

4.1 空氣治理標(biāo)準(zhǔn)

參考國(guó)家環(huán)保部根據(jù)我國(guó)情況于2012年發(fā)布的GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》， 規(guī)定環(huán)境空氣中的PM2.5控制日平均濃度為75μg/m3。表3為各國(guó)或組織機(jī)構(gòu)制定的大氣PM10和PM2.5標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 治理前后展廳效果分析

4.2.1 S9展廳改造前后PM2.5治理效果分析

圖1 PM2.5指數(shù)錄入軟件

表3 各國(guó)或組織機(jī)構(gòu)制定的大氣PM10和PM2.5標(biāo)準(zhǔn)

圖2 改造前S9展廳PM2.5和室外PM2.5對(duì)比圖

通過(guò)分析S9展廳在改造前（2016年3月）和改造后（2016年12月）展廳內(nèi)PM2.5和室外PM2.5對(duì)比圖（圖2、圖3），可以明顯看出改造前某天室外PM2.5為270μg/m3時(shí)，展廳內(nèi)為110μg/m3；改造后某天室外PM2.5為462μg/m3時(shí)，展廳內(nèi)僅為55μg/m3。同時(shí)，通過(guò)圖3可以看出，霧霾天氣下S9展廳PM2.5一直穩(wěn)定在75μg/m3之下。

4.2.2 霧霾天氣下部分展廳與室外PM2.5對(duì)比分析

表4為霧霾天氣下，國(guó)家博物館部分展廳、公共區(qū)域及室外的PM2.5數(shù)值統(tǒng)計(jì)。通過(guò)表4可以看出，室外PM2.5為163～ 462μg/m3時(shí)，展廳為45～75μg/m3，當(dāng)室外達(dá)到嚴(yán)重污染以上時(shí)，展廳仍能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但是，公共區(qū)域由于空間大、空氣對(duì)流等原因部分區(qū)域仍存在超標(biāo)問(wèn)題。

圖3 改造后S9展廳PM2.5和室外PM2.5對(duì)比圖

表4 霧霾天氣下，部分展廳、公共區(qū)域及室外的PM2.5值

5 結(jié)語(yǔ)

由于室外多數(shù)污染情況是在中度到重度污染水平(PM2.5濃度在150μg/ m3左右),所以實(shí)驗(yàn)選材也是在此條件下進(jìn)行的。當(dāng)室外污染物濃度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)500μg/ m3時(shí)，部分展廳污染物濃度有可能超標(biāo)。

下一步，國(guó)家博物館將針對(duì)此類問(wèn)題繼續(xù)研究解決方案。例如，建立數(shù)據(jù)化管理體系，在重要區(qū)域安裝PM2.5傳感器，實(shí)時(shí)記錄保存空氣質(zhì)量相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析；針對(duì)污染物濃度長(zhǎng)時(shí)間爆表情況，采取在樓控系統(tǒng)中設(shè)置空氣重污染控制模式等方法，以進(jìn)一步改善館內(nèi)空氣質(zhì)量，為觀眾提供潔凈舒適的參觀環(huán)境。

[1] 曹思循.空氣過(guò)濾器對(duì)比分析研究[J].智能建筑與智慧城市,2016(3):56-58.

[2] 屈菡.多措并舉應(yīng)對(duì)霧霾[N].中國(guó)文化報(bào),2016-12-29(2).

[3]丁歡慶.公共建筑PM2.5空氣凈化應(yīng)用探討[J].綠色建筑,2015(4):39-40.

[4] 李哲敏,周甜甜,林晗,蘆瑤.建筑設(shè)計(jì)與室內(nèi)PM2.5控制探討[J].住宅產(chǎn)業(yè),2015(7):48-53.

[5] 曹國(guó)慶,謝慧,趙申.公共建筑室內(nèi)PM2.5污染控制策略研究[J].建筑科學(xué), 2015(4):40-44.

[6] 張萬(wàn)毅,何泰隆,林忠平.一般通風(fēng)用空氣過(guò)濾器的PM2.5效率探究[J].制冷與空調(diào),2015(10):100-105.

Discussion on Air Quality Control Measures of National Museum in Fog Haze Weather

DAI Xiao-juan

(National Museum of China)

Indoor air quality becomes the focus of attention under the fog and haze. This paper introduces a series of measures and effects of the national museum to improve the exhibition air quality in haze weather. Improved and found in heavy haze weather, the exhibition hall PM2.5 value still can meet the national standards, air quality has been greatly improved.

haze; PM2.5 treatment; filter purification; air quality