檔案室內(nèi)防塵及自動控溫控濕改進(jìn)設(shè)計

羅敏　胡翔

摘 ? 要： 為了在高溫、潮濕、多塵環(huán)境下保障檔案室中紙質(zhì)檔案的長期、安全存放，對檔案室內(nèi)防塵及自動控溫控濕實施改進(jìn)。提出設(shè)計方案：防塵方面，采用貫流式風(fēng)幕機、PVC防塵網(wǎng)、亞克力膠條、新風(fēng)濾塵箱等設(shè)備，有效阻擋灰塵進(jìn)入檔案室。溫濕度控制方面，一是在檔案室內(nèi)（大環(huán)境）中設(shè)計制冷除濕控制電路、制暖控制電路，采用高科技材料碳晶取暖器，實現(xiàn)不同季節(jié)下溫濕度的自動控制;二是在檔案柜內(nèi)（小環(huán)境），采用自行研發(fā)的實用新型專利“一種具有自動溫控功能的檔案柜”，結(jié)合檔案柜內(nèi)溫濕度控制電路，實現(xiàn)自動輔助控制。安全保障方面，安裝連接Wi-Fi的、具有揚聲器的無線攝像頭，威懾非法入侵人員，并配備煙霧報警器、滅火器，保障消防安全。對2016年1月至2019年12月的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，表明阻塵率大于85%，節(jié)能率大于40%，環(huán)境溫濕度控制在14～24±2℃、45%～60%±5%RH，符合紙質(zhì)檔案存放標(biāo)準(zhǔn)條件，同時節(jié)省了人力開支，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞： 防塵;控溫控濕;碳晶取暖器;貫流式風(fēng)幕機;改進(jìn)設(shè)計

中圖分類號：G273.3;TP273 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B ? ?文章編號：2095-8412 （2020） 04-020-10

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net ? ?DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.004

引言

國家廣播電視總局九五二臺（以下簡稱“九五二臺”）位于我國西南，處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)域。受金沙江河谷暖氣流影響，該地夏秋兩季高溫、潮濕、多塵（長期高溫>26℃，歷史最高溫43℃，年平均氣溫18.3℃，年平均濕度>75%RH），極易引發(fā)紙質(zhì)檔案蟲蛀和霉變，給紙質(zhì)檔案的長期且安全存放造成了不利影響。

為了延長紙質(zhì)檔案存放時間，近幾年許多學(xué)者對檔案室內(nèi)溫濕度控制以及檔案柜內(nèi)防蟲殺菌進(jìn)行了設(shè)計，但在檔案室內(nèi)防塵、自動控制電路穩(wěn)定性設(shè)計、設(shè)備節(jié)能、設(shè)備溫濕度監(jiān)控、非法入侵預(yù)警、檔案柜內(nèi)溫濕度輔助控制等方面未有涉獵。

經(jīng)市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)的檔案柜雖然密閉性較好，但也做不到絕對的防潮、防蟲，不能自動控制柜內(nèi)的溫濕度，且造價昂貴。市面上也有檔案古籍恒溫恒濕收藏柜和無水控溫控濕柜，但存貯面積很小，且價格更加昂貴[1]。

本文綜合考慮西南地區(qū)地理環(huán)境因素、檔案室內(nèi)（大環(huán)境）防塵需求、檔案柜內(nèi)（小環(huán)境）控溫控濕需求，進(jìn)行技術(shù)改造，以保障紙質(zhì)檔案的長期、安全存放。

1 ?總體設(shè)計

九五二臺檔案室自動溫濕度控制系統(tǒng)總體設(shè)計圖如圖1所示。系統(tǒng)主要利用控制電路、空調(diào)、碳晶發(fā)熱體和除濕機自動將檔案室內(nèi)（大環(huán)境）的溫濕度控制在設(shè)定范圍，利用控制電路、“一種具有自動溫控功能的檔案柜”（自行研發(fā)設(shè)計）輔助將檔案柜內(nèi)（小環(huán)境）的溫濕度控制到設(shè)定范圍，從而使整個檔案室內(nèi)的溫濕度達(dá)到紙質(zhì)文檔存放的標(biāo)準(zhǔn)條件（溫度：14～24±2℃，濕度：45%～60%±5%RH）[2-5]?？照{(diào)運行監(jiān)控功能的實現(xiàn)原理是用電腦通過雙絞線連接串口服務(wù)器，以實時訪問空調(diào)來電智能啟動器，監(jiān)控空調(diào)運行狀態(tài)，遠(yuǎn)程實時調(diào)整空調(diào)運行參數(shù)[6-8]。檔案室內(nèi)安裝有無線攝像頭，檔案管理員可通過手機遠(yuǎn)程監(jiān)控檔案室內(nèi)設(shè)備運行狀態(tài)、溫濕度指示燈狀態(tài)，及時了解報警信息（室內(nèi)裝有獨立式煙霧報警器及溫濕度異常蜂鳴報警器），語音威懾非法入侵人員[9-12]。

該項目于2016年8月至2017年4月完成市場調(diào)研、控制電路設(shè)計、檔案柜改進(jìn)設(shè)計、材料選型及功能測試等任務(wù);2017年5月獲有關(guān)部門資助，2018年7月安裝、調(diào)試完畢后，穩(wěn)定運行至今，各項參數(shù)都符合設(shè)計要求，保障了檔案柜內(nèi)紙質(zhì)文檔的長期、安全存放。2018年8月，項目研發(fā)小組就此系統(tǒng)中檔案室內(nèi)防塵及冬季控溫、檔案柜內(nèi)溫濕度控制方面進(jìn)行了設(shè)計改進(jìn)，2018年9月經(jīng)過安裝、測試，更好地達(dá)到了防塵、控溫及節(jié)能的功效，使得這一系統(tǒng)更趨于完善和成熟。2019年2月，項目小組研發(fā)的“一種具有自動溫控功能的檔案柜”獲國家實用新型專利，專利號：CN201721313191.2[13]。下文就改進(jìn)后的設(shè)計作詳細(xì)論述。

2 ?檔案室防塵改進(jìn)

考慮到檔案室進(jìn)氣口是灰塵、細(xì)菌進(jìn)入的主要通道，所以從檔案室大門、窗戶、空調(diào)換氣口三方面著手進(jìn)行防塵處理。

（1）檔案室大門選用防盜門，門頂上方安裝風(fēng)幕機。離心式風(fēng)幕機最大風(fēng)速達(dá)20.5 m/s，安裝在3.5～4 m的門頂上方，可達(dá)到92%的阻隔效果，雖然價格較高、功耗較高，但噪聲更低。貫流式風(fēng)幕機最大風(fēng)速達(dá)14.5 m/s，安裝在2.2～3.3 m的門頂上方，可達(dá)到85%的阻隔效果，噪聲較小、省電、經(jīng)濟實惠。根據(jù)實際情況，綜合考慮經(jīng)濟成本和功效，合理選?。罕卷椖吭谑覂?nèi)門頂上方選用美的MFM3009（0.9 m）貫流式風(fēng)幕機。采用門開關(guān)控制風(fēng)幕機的電源，既節(jié)能增效，又可利用風(fēng)幕機的高風(fēng)速將灰塵細(xì)菌阻隔門外。

（2）在窗戶處，為了不破壞原有玻璃窗，在紗網(wǎng)和窗戶縫隙上著手改進(jìn)。將PVC防塵網(wǎng)（孔徑1.0 mm、厚度0.4 mm）覆蓋在原有不銹鋼紗網(wǎng)位置，收口處用壓條壓好，用亞克力防霉防水接縫膠條對窗戶周圍縫隙進(jìn)行封堵，阻擋灰塵進(jìn)入。因檔案室內(nèi)的空氣流動性差，在選用經(jīng)濟實惠的PVC防塵網(wǎng)和亞克力膠條后，阻塵率大于90%。

（3）在空調(diào)換氣口處安裝新風(fēng)濾塵箱（孔徑50 mm，僅對帶換氣功能的空調(diào)采用），有效阻擋灰塵細(xì)菌等進(jìn)入，阻塵率大于95%。

3 ?檔案室內(nèi)（大環(huán)境）溫濕度控制改進(jìn)

3.1 ?檔案室內(nèi)自動控溫控濕設(shè)計

3.1.1 ?目標(biāo)設(shè)置及器材選型

設(shè)置溫濕度控制器的參數(shù)。COU設(shè)為“0：升溫”;CSD設(shè)為17℃，CHY設(shè)為4℃;當(dāng)環(huán)境溫度低于13℃時，溫濕度控制器9號端通電，K1線包通電，K1常開節(jié)點閉合，KM1線包通電，碳晶取暖器工作，并向檔案室提供熱源;當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到21℃時，溫濕度控制器9號端斷開，K1線包斷電，K1常開節(jié)點復(fù)位，KM1線包斷電，碳晶取暖器斷電后停止工作，待下一次通電后按照記憶模式工作。

時控設(shè)置為：春季和冬季，將KT1調(diào)整至手動模式（直通狀態(tài)）;夏季和秋季，將KT1調(diào)整至自動模式，設(shè)定其每天的工作時間段為0：00～8：00、19：30～23：30。報警設(shè)置同圖2。

對于新建的檔案室，為使采暖更均勻，考慮采用地面鋪設(shè)碳晶發(fā)熱地板的方式供暖。選用80 cm×80 cm遠(yuǎn)紅外發(fā)熱木地板或選用80 cm×80 cm遠(yuǎn)紅外發(fā)熱瓷磚（簡稱遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體），控制線路如圖4，只是需在碳晶發(fā)熱片前級加一個溫控器，并將碳晶發(fā)熱片替換為碳晶發(fā)熱地板。

4 ?檔案柜改進(jìn)及檔案柜內(nèi)（小環(huán)境）溫濕度自動輔助控制

4.1 ?結(jié)構(gòu)設(shè)計

為自動輔助控制檔案柜內(nèi)小環(huán)境的溫濕度，使其達(dá)到存貯要求，摒棄傳統(tǒng)的鐵皮檔案柜，自行設(shè)計制作了“一種具有自動溫控功能的檔案柜”，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和正視圖分別如圖5a和圖5b所示。這是一款滲鋅板檔案柜，長×寬×高=85 cm ×40 cm×208 cm，分隔為五層，層高40 cm，底座高8 cm，每層如裝對開門并加橫向隔板。利用外徑為2 cm的304不銹鋼導(dǎo)風(fēng)管將檔案柜的每層聯(lián)接起來，每層的導(dǎo)風(fēng)管都在距頂2 cm的地方開有直徑為6 mm的小孔;在檔案柜頂部中央，安裝一個直徑為15 cm的圓柱形304不銹鋼導(dǎo)風(fēng)小盒（小盒底端焊接一段外徑1.8 cm、長4 cm的304不銹鋼進(jìn)風(fēng)連接嘴），將24VFKL6625.024直流排風(fēng)機級聯(lián)固定在導(dǎo)風(fēng)小盒上，并采用密封墊保持密封性，將導(dǎo)風(fēng)管連接到導(dǎo)風(fēng)小盒連接嘴上，這樣設(shè)計的目的是便于抽濕散熱;檔案柜（除去最底層）每層橫隔板在靠近對開門處保留2 cm的關(guān)門條，其余地方開鑿直徑為5 mm、間隔為5 mm的蜂窩式小圓孔，這樣設(shè)計的目的是便于上下層通風(fēng)透氣，便于整體溫濕度控制;在離背板5 cm的地方，檔案柜橫向隔板上，加裝一塊高5 cm的“L”形滲鋅板，防止檔案盒直接接觸背板;在離背板5 cm的地方，檔案柜右側(cè)內(nèi)板上，加裝一條寬5 cm的“匚”形過線條，條上開有圓矩形式小口，便于安裝弱電線和信號傳感線;檔案柜每層背板上依次安裝75 cm×40 cm的石棉墊（用于隔熱保溫）、溫度探頭（用于監(jiān)測碳纖維發(fā)熱片的實時溫度）、75 cm×40 cm碳纖維發(fā)熱片（內(nèi)帶50℃常閉熱保護(hù)器溫度控制器）;在檔案柜內(nèi)中間層頂部正中安裝溫濕度傳感器，這樣設(shè)計的目的是使采集的柜內(nèi)溫濕度更接近于真實值。

4.2 ?檔案柜內(nèi)溫濕度控制原理和控制圖

經(jīng)長期測試發(fā)現(xiàn)，檔案柜內(nèi)的小環(huán)境溫度高于大環(huán)境0.5℃（稍高），柜內(nèi)濕度低于大環(huán)境3%RH（稍低，紙質(zhì)吸潮）;在檔案管理員進(jìn)入檔案室后，開關(guān)檔案柜門查看和調(diào)閱檔案、清潔柜內(nèi)衛(wèi)生或放入新檔案，均會使檔案柜內(nèi)的溫濕度發(fā)生變化，有時甚至超過安全值。為輔助控制檔案柜內(nèi)的溫濕度，設(shè)計了如圖6所示的控制電路圖。當(dāng)柜內(nèi)溫濕度傳感器探測到的溫濕度達(dá)到閾值時，控制檔案柜背板上的碳纖維發(fā)熱片和柜頂?shù)呐棚L(fēng)機工作，使柜內(nèi)的小環(huán)境達(dá)到設(shè)計要求?？刂圃砗驮骷愋屯瑘D2類似，設(shè)置溫濕度控制器的參數(shù)為：HOU選擇“1：除濕”，COU選擇“0：升溫”;HSD調(diào)整至53%RH，HHY調(diào)整至8%RH，CSD調(diào)整至19℃，CHY調(diào)整至5℃，HRB調(diào)整至65%RH，HAL選擇“0：偏差低報警”，HRY調(diào)整至25%RH;CRB設(shè)為26℃，CAL選擇“0：偏差低報警”，CRY調(diào)整至14℃。設(shè)置YYC-2S延時/時間繼電器的通斷方式為P-31，設(shè)置吸合時間120 min，斷開時間20 min;通電后，繼電器吸合120 min，斷開20 min，無限循環(huán)，斷電停止，來電記憶，同時實現(xiàn)了風(fēng)機保護(hù)。

時控設(shè)置、報警原理及檔案柜控溫排濕控制原理：春季和冬季，將KT1調(diào)整至手動模式（直通狀態(tài)）;夏季和秋季，將KT1調(diào)整至自動模式，設(shè)定其每天的工作時間段為0：00～8：00、19：30～23：30。報警設(shè)置同圖2。當(dāng)RT探測到柜內(nèi)溫度低于14℃時，溫濕度控制器9號端將輸出220 V電源，使K1電壓繼電器線包通電，K1附屬常開接點K1-1閉合、常閉接點K1-6斷開，從而接通交流接觸器線圈KM1，碳纖維發(fā)熱片工作，對柜內(nèi)進(jìn)行22℃恒溫加熱;當(dāng)RT探測到柜內(nèi)溫度升到24℃或以上時，溫濕度控制器9號端斷開220 V電源，K1線包斷電，K1-1斷開，KM1斷開，碳纖維發(fā)熱片停止工作;同時，K1電壓繼電器另一對常閉接點K1-6由斷開倒向閉合，接通交流接觸器線圈KM2，使排風(fēng)扇工作，抽出柜內(nèi)空氣，引入室內(nèi)合適的空氣;當(dāng)RH探測到柜內(nèi)濕度大于61%RH時，溫濕度控制器6號端將輸出220 V電源，使K2電壓繼電器常開接點閉合，從而接通交流接觸器線圈KM2，使排風(fēng)扇工作，抽出柜內(nèi)空氣，引入室內(nèi)（大環(huán)境）合適的空氣;當(dāng)RH探測到室內(nèi)濕度小于45%RH時，6號端斷開220 V電源，排風(fēng)扇停止工作。

5 ?檔案室監(jiān)控及煙霧報警器選型

為實現(xiàn)檔案室內(nèi)的監(jiān)控，選用兩臺大華樂橙TP1云臺無線Wi-Fi插卡網(wǎng)絡(luò)攝像頭，利用手機安裝大華官方監(jiān)控APP軟件，在能接入Wi-Fi的地方，可以實時監(jiān)控檔案室內(nèi)的溫濕度、設(shè)備運行及報警情況。同時也能通過手機將語音傳送至攝像頭上的揚聲器，威懾非法入侵人員。在消防安全保障方面，檔案室吊頂安裝海曼獨立式煙霧報警器，室內(nèi)配備滅火器。

6 ?檔案室控濕、控溫、防塵、節(jié)能測試數(shù)據(jù)比對

2016年1月至2019年12月，檔案管理員每天對檔案室內(nèi)及檔案柜內(nèi)的溫濕度、清潔度、冬季控溫系統(tǒng)能耗進(jìn)行抄表，經(jīng)統(tǒng)計后得出改造前后的數(shù)據(jù)及評價如表1所示。可以看出，改造后的檔案室及檔案柜內(nèi)的溫濕度及清潔度保持良好狀態(tài)，冬季能耗也大幅度下降。

7 ?結(jié)束語

2016年1月至2019年12月期間，國家廣播電視總局九五二臺對檔案室內(nèi)及檔案柜內(nèi)溫濕度、清潔度、節(jié)能量等方面的人工抄表記錄以及遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控情況進(jìn)行了收集。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，檔案室內(nèi)溫度一直保持在12～24℃;濕度一直控制在40%～65%;清潔度良好，放置在檔案室內(nèi)椅子上的測試用紙表面無塵。檔案柜內(nèi)戴白手套擦拭無塵，符合檔案室對紙質(zhì)檔案的存放要求。相比大功率空調(diào)，用高科技材料碳晶取暖器供暖更加節(jié)能，節(jié)能度大于40%。此次的設(shè)計改進(jìn)具有較大的市場競爭力和經(jīng)濟價值，也為西南地區(qū)檔案室技改管理引領(lǐng)了方向。

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作者簡介：

羅敏（1975-），女，四川興文人，國家廣播電視總局九五二臺辦公室主任，本科，主要從事云辦公及檔案管理方面的研究。

胡翔（1977-），通信作者，男，四川犍為人，國家廣播電視總局九五二臺高級工程師，本科，主要從事信息化大數(shù)據(jù)、GIS在電子地圖中的應(yīng)用研究。

E-mail： huxiang6789@sina.com

（收稿日期：2020-05-19）

Improvement Design of Dust Control， Automatic Temperature Control and Humidity Control in Archive Room

LUO Min， HU Xiang

（State Administration of Radio and Television 952， Luzhou 646000， China）

Abstract： In order to ensure the long-term and safe storage of paper files in the archives under the high temperature， humidity and dusty climate， the dust control， automatic temperature control and humidity control in the archive room are improved. A scheme is proposed： in terms of dust control， equipment ?such as cross flow air curtain machine， PVC dustproof screen， acrylic rubber strip and fresh air dust filter box are used to effectively prevent dust from entering the archive room. In terms of temperature control and humidity control， firstly， in the archive room （large environment）， refrigeration and dehumidification control circuit and heating control circuit are designed， and high-tech carbon crystal heater is used to realize automatic control of temperature and humidity in different seasons; secondly， in the archive cabinet （small environment）， the self-developed utility model patent “a filing cabinet with automatic temperature control function” is used to realize automatic auxiliary control in combination with the temperature control and humidity control circuit in the filing cabinet. In terms of safety assurance， wireless cameras with Wi-Fi and a loudspeaker are installed to deter illegal intruders， and smoke alarms and fire extinguishers are equipped， as to ensure fire safety. Statistics of monitoring data from January 2016 to December 2019 show that the dust resistance rate is more than 85%， the energy saving rate is more than 40%， the environmental temperature and humidity are controlled within 14～24±2℃， 45%～60%±5%RH， which conforms to the standard conditions of paper file storage， saves human costs and realizes energy conservation and consumption reduction.

Key words： Dust Control; Temperature Control and Humidity Control; Carbon Crystal Heater; Cross Flow Air Curtain Machine