熱電技術(shù)對博物館青銅器文物保護(hù)的可行性探討

張偉

摘 要：青銅器作為我國重要的歷史文物，受到了博物館的重視與保護(hù)。在預(yù)防性保護(hù)中，恒溫恒濕的保存環(huán)境無疑是最好的保護(hù)選擇。針對青銅器保藏條件的特殊性，常用的恒濕設(shè)備已無法滿足敏感青銅器的預(yù)防性保護(hù)，需要利用熱電技術(shù)對館藏青銅器文物微環(huán)境進(jìn)行智能化的恒溫恒濕控制。

關(guān)鍵詞： 預(yù)防性保護(hù);青銅器;熱電技術(shù)

隨著科學(xué)水平的提高，博物館已逐步重視引進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，文物的科技保護(hù)已成為博物館的工作重點(diǎn)，尤其是文物保存環(huán)境的改善，可大大提升文物的安全穩(wěn)定性。

1 文物預(yù)防性保護(hù)

文物預(yù)防性保護(hù)是運(yùn)用與藏品風(fēng)險(xiǎn)管理相關(guān)的各種技術(shù)手段，對保存環(huán)境等因素進(jìn)行前期的分析，并進(jìn)行有效的監(jiān)控和調(diào)控，最大限度地抑制和減緩文物材質(zhì)老化變質(zhì)的速度，從源頭上預(yù)防性地保護(hù)藏品。國內(nèi)博物館保護(hù)工作重心已由被動(dòng)性保護(hù)向預(yù)防性保護(hù)轉(zhuǎn)移?！邦A(yù)防性保護(hù)理念”已成為國際共識(shí)和工作的方向。

2 環(huán)境因素對館藏青銅器文物的影響

博物館館藏文物中，青銅器算得上是最為重要的歷史文化遺產(chǎn)，稱得上是國之瑰寶。青銅器具有很高的藝術(shù)鑒賞價(jià)值和歷史研究價(jià)值。現(xiàn)存青銅器歷經(jīng)了千年滄桑，文物本身出現(xiàn)了不同程度的銹蝕。腐蝕是現(xiàn)存青銅器必發(fā)的自然現(xiàn)象和過程，而銹蝕是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)過程，青銅器存放于具有一定腐蝕能力的環(huán)境中，必然會(huì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)的腐蝕現(xiàn)象。腐蝕的環(huán)境因素包括溫度、濕度、細(xì)菌、空氣（SO2、CO、O3等）等。溫度和濕度是個(gè)“隱形殺手”，當(dāng)周圍的溫度、濕度發(fā)生變化，會(huì)加劇青銅器粉狀銹的形成，有害銹會(huì)隨著大氣溫濕度的相互作用產(chǎn)生循環(huán)性腐蝕。同時(shí)，空氣中的有害氣體也會(huì)對青銅器文物造成不可忽視的傷害，必須要控制和消除空氣中的有害氣體，控制文物的化學(xué)腐蝕。對保存環(huán)境的控制是延緩青銅器腐蝕的決定性因素，是青銅器文物長期妥善保存的關(guān)鍵。

以邯鄲市博物館館藏國家一級(jí)文物青銅馬為例，這三匹戰(zhàn)國青銅馬出土于河北邯鄲趙王陵2號(hào)墓，其采用圓雕手法鑄造，造型逼真，工藝考究，形態(tài)生動(dòng)，是國內(nèi)年代最早的寫實(shí)風(fēng)格的青銅馬塑像，反映了戰(zhàn)國時(shí)期趙國青銅鑄造藝術(shù)的精湛和審美特點(diǎn)。

三匹青銅馬本體上現(xiàn)已出現(xiàn)了不同程度的腐蝕，銹蝕產(chǎn)物主要呈綠色、粉綠色、孔雀藍(lán)色，部分銹蝕物呈硬結(jié)狀。當(dāng)溫度、濕度等環(huán)境因素發(fā)生變化，青銅馬周圍就很容易產(chǎn)生粉狀銹。現(xiàn)文物存放在展廳的獨(dú)立展柜中，由于獨(dú)立展柜體積狹小、通風(fēng)不良、外部環(huán)境溫濕度變化大，就需控制溫濕度及降低有害氣體，最大限度地延緩文物的“衰變”。

3 現(xiàn)有博物館使用的恒濕保護(hù)技術(shù)

目前博物館普遍采用的溫濕度控制方式為集中恒溫恒濕系統(tǒng)及展柜恒溫系統(tǒng)。所謂的集中恒溫恒濕系統(tǒng)，其實(shí)就是恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，由壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)、恒溫恒濕空氣循環(huán)系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成。其要求有獨(dú)立的機(jī)房，還需要在基礎(chǔ)施工中將循環(huán)管道及線路提前預(yù)埋鋪設(shè)，通過空調(diào)機(jī)組對進(jìn)入展柜的空氣進(jìn)行溫濕度處理，使空氣達(dá)到預(yù)設(shè)文物保護(hù)環(huán)境的要求后，通過各個(gè)管路分別送到展廳的各個(gè)展櫥中，來實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕效果。這套系統(tǒng)對主機(jī)組的依賴性很大，當(dāng)系統(tǒng)任何部位出現(xiàn)故障，就會(huì)觸發(fā)主機(jī)停機(jī)報(bào)警，展柜內(nèi)的進(jìn)出控制系統(tǒng)停機(jī)，導(dǎo)致展櫥內(nèi)溫濕度急劇變化，對文物的安全產(chǎn)生極大的威脅。近些年，集中系統(tǒng)在博物館的應(yīng)用中也暴露了很多問題。

近年來，獨(dú)立空間的獨(dú)立控制系統(tǒng)不斷地應(yīng)用，國內(nèi)博物館展柜恒溫恒濕系統(tǒng)采用的是比較成熟的壓縮機(jī)制冷技術(shù)，而壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，對設(shè)備空間要求很大。近幾年變頻技術(shù)不斷發(fā)展，變頻壓縮機(jī)的應(yīng)用廣泛，其在節(jié)約能耗的同時(shí)降低了震動(dòng)及噪音（噪音仍存在）。展廳展柜的恒溫恒濕系統(tǒng)的壓縮機(jī)噪音也會(huì)影響觀眾的參觀感受。受制冷穩(wěn)定性的影響，國內(nèi)博物館所使用的均是恒濕設(shè)備，忽視了溫度的變化對文物產(chǎn)生的不可逆破壞作用，控制環(huán)境溫度是必要的保護(hù)手段。德國、法國的一些知名公司，利用先進(jìn)的變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)控溫控濕，而昂貴的設(shè)備成本對于中小博物館有限的經(jīng)費(fèi)預(yù)算是不小的壓力。為了解決現(xiàn)有恒溫恒濕設(shè)備的種種弊端，需結(jié)合制冷行業(yè)的前端技術(shù)發(fā)展，創(chuàng)新開發(fā)熱電技術(shù)應(yīng)用于控溫濕設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)文物的預(yù)防性保護(hù)。

4 熱電制冷技術(shù)對青銅器文物保護(hù)的優(yōu)勢

熱電技術(shù)利用半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，利用“帕爾貼效應(yīng)”實(shí)現(xiàn)新的制冷方法。近10年，熱電制冷技術(shù)不斷地發(fā)展和應(yīng)用，尤其小型熱電空調(diào)裝置應(yīng)用于特殊場合，則具備獨(dú)特的優(yōu)勢。熱電制冷技術(shù)作為新型的制冷技術(shù)，不需要任何制冷劑，無壓縮裝置，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，自然也無震動(dòng)和噪音，結(jié)構(gòu)比壓縮制冷部件少很多，故障率低。半導(dǎo)體制冷片兼具制冷和加熱兩種功能，原件可以分別代替空調(diào)中的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。由于半導(dǎo)體熱慣性小，所以制冷或制熱很快，原件功率很小，用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)，可以精準(zhǔn)控制制冷功率，根據(jù)溫度差從幾毫瓦到上萬瓦進(jìn)行調(diào)節(jié)。半導(dǎo)體制冷片通過控制輸入電流，實(shí)現(xiàn)高精度的溫度調(diào)控，再加上精確的溫度檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)控制。此技術(shù)大大提升了制冷效率和高精度控制，特別適用于像博物館獨(dú)立展柜這樣的特殊環(huán)境。

博物館內(nèi)的青銅器保護(hù)中，嚴(yán)格控制青銅器展柜的環(huán)境是保護(hù)腐蝕青銅器最重要的手段。國內(nèi)文物科技保護(hù)行業(yè)證實(shí)，科學(xué)性的控溫除濕系統(tǒng)對環(huán)境的控制是非常重要的，可以有效地抑制文物腐蝕部位的惡化。利用熱電制冷技術(shù)優(yōu)勢顯著，可以實(shí)現(xiàn)高精度的恒溫恒濕環(huán)境。

5 熱電技術(shù)對館藏青銅器保護(hù)的可行性分析

根據(jù)《邯鄲市博物館館藏文物保護(hù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》對文物存放的溫濕度要求，青銅器存放空間濕度為40%以下、溫度控制在20±4攝氏度。對于河北邯鄲而言，冬季寒冷干燥，博物館展廳中央空調(diào)白天供暖晚上關(guān)閉，展廳環(huán)境會(huì)出現(xiàn)低濕度、白晝溫差大的情況。白天最高溫度不超過20攝氏度。到了冬季，邯鄲成為最嚴(yán)重的霧霾城市之一，空氣中含有大量的灰塵、硫酸、硝酸、有機(jī)碳?xì)浠衔锏阮w粒物質(zhì)。一般霧霾天氣會(huì)伴隨著大量云凝結(jié)核的存在，相對環(huán)境濕度較大，無論是濕度還是空氣質(zhì)量都會(huì)對館藏文物造成一定的傷害。我們必須要綜合考慮邯鄲地域?yàn)?zāi)害性天氣對文物的腐蝕損害。春秋季節(jié)，邯鄲濕度不大，溫差波動(dòng)相對較大，溫度懸殊較大。夏季，邯鄲處于高溫狀態(tài)，雨季又必然出現(xiàn)高溫高濕的情況。因青銅器的歷史價(jià)值和脆弱的質(zhì)地屬性，在青銅器保護(hù)上要充分考慮地域環(huán)境的特性。

青銅器文物的環(huán)境保護(hù)中，選用熱電技術(shù)保護(hù)設(shè)備是行之有效的，利用熱電技術(shù)空間小、控溫濕穩(wěn)定、能耗低等特點(diǎn)，科學(xué)穩(wěn)定地控制溫濕度。在獨(dú)立展柜中安裝一臺(tái)熱電制冷空氣處理機(jī)，主設(shè)備控制系統(tǒng)采用高速、可靠的單片機(jī)芯片為主控芯片，內(nèi)置高精度溫濕度復(fù)合傳感器，采用閉環(huán)控制形式，將溫濕度預(yù)定值和溫濕度采樣值同時(shí)送入單片機(jī)中，經(jīng)過控制運(yùn)算后輸出控制量，控制驅(qū)動(dòng)電路使半導(dǎo)體制冷片對空氣進(jìn)行制冷、除濕、加熱，控制超聲波加濕器進(jìn)行加濕，在進(jìn)出風(fēng)口處前置空氣過濾網(wǎng)凈化空氣。根據(jù)不同季節(jié)不同的環(huán)境對展柜內(nèi)空氣進(jìn)行處理，通過高精密溫濕度傳感器，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，傳送到無線傳輸終端?？諝馓幚頇C(jī)組通過無線終端或智能傳感器的指令處理數(shù)據(jù)，對溫濕度進(jìn)行控制。

利用展柜內(nèi)的智能無線傳感系統(tǒng)，智能檢測展柜內(nèi)文物的微環(huán)境溫濕度值，通過指令操作熱電制冷控制系統(tǒng)的空氣制冷除濕或加濕設(shè)備。通過展柜上、下層空氣交換通風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)微環(huán)境空氣的循環(huán)交流。必須要保證展柜的密閉性良好，才能確定空氣交換率低，展柜內(nèi)外泄露少了，展柜內(nèi)溫度才能保持穩(wěn)定?；谝蕴W(wǎng)通訊總線設(shè)計(jì)，通過WIFI將展廳所有陳展自動(dòng)化設(shè)備包括恒溫恒濕系統(tǒng)融為一體，傳輸?shù)秸构窬C合管理系統(tǒng)中，對文物保護(hù)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)化的研究，為實(shí)現(xiàn)了館藏青銅器文物的穩(wěn)定性保護(hù)提供更加科學(xué)的可行性分析。

6 結(jié)語

要讓文物“活”起來，保護(hù)是基礎(chǔ)、研究是核心、傳承弘揚(yáng)是目的?？茖W(xué)地研究青銅器文物適宜的保存環(huán)境，避免文物受到損壞，延長文物藏品的壽命，讓文明歷史傳承下去。■

參考文獻(xiàn)

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