文章來源：《中國文物報》
作者：張晉平 張月玲
博物館承擔著為子孫后代保護文物的重要任務，為了降低文物的老化速度，博物館要求將不同質地的文物在特定的環(huán)境溫濕度條件中展出。盡管所有人都知道，溫度越低對于保護有機類文物越有利，但是博物館展廳必須考慮到觀眾參觀時的舒適性，一般來說博物館展廳溫度在冬季不會低于16℃，在夏季不會高于25℃。
需要肯定的是，展柜的溫度是由展廳溫度決定的。如果我們一定要控制展柜內溫度高于展廳溫度，當展柜玻璃溫度受外界影響低于展柜內空氣溫度，如果其溫度差值降低到露點以下時，展柜玻璃內壁有可能會出現(xiàn)冷凝水；反之，若展廳溫度高于展柜內溫度，如果其與展柜玻璃溫度差值降低到露點以下時，展柜玻璃外將出現(xiàn)冷凝水。當我們認識到展柜內溫度一定要服從展廳溫度后，展柜內相對濕度的控制就成為了技術的關鍵。所以說，博物館控制展柜微環(huán)境，實質上就是控制展柜中的相對濕度。
保護文物最重要的環(huán)境因素之一就是保持文物所處環(huán)境相對濕度的穩(wěn)定。相對濕度高于65%時，將導致微生物（特別是霉菌）生長，相對濕度低于30%時，將導致有機類文物變脆或者龜裂。另外，相對濕度波動太大將導致有機類文物機械受力發(fā)生變化，引起三維尺寸改變，或者變形。雖然文物保護專家仍然在爭論最適宜的保護文物的相對濕度應該是多少，但是人們普遍接受的是：將文物保存和展出于相對濕度50%的環(huán)境中，其波動值設定在±5～10%之間。
控制展柜內相對濕度的又一個原因是，雖然很多現(xiàn)代博物館建筑都設計了空調系統(tǒng)，從技術上講，這些博物館可以做到在春夏秋冬四季將展廳環(huán)境溫度和相對濕度（以下簡稱：溫濕度）控制在一定范圍內。但是博物館所面對的現(xiàn)實是，如果全年將溫度控制在20℃，±2℃，相對濕度50%，±5%范圍內，其耗能費用開支是龐大的。而且，還有很多博物館由于費用問題、建筑結構問題和建筑美學問題沒有安裝空調系統(tǒng)。再則，在很多情況下，博物館要將幾種或者多種不同質地的文物陳列于同一個展廳中展覽，而各種不同質地的文物對環(huán)境溫濕度的要求是不同的。所以，文物保護人員在制定展廳環(huán)境溫濕度的控制范圍時，就需要采取妥協(xié)的方法，按照展品數(shù)量多的種類，或者按照展廳中最重要的文物設置展廳溫濕度控制的范圍。
為了解決幾種或者多種不同質地的文物陳列于同一個展廳中的小環(huán)境溫濕度控制沖突問題，更有效地利用能源，多個展柜廠商根據(jù)自己的技術特長，從多方面研究展柜微環(huán)境控制實用技術，至今一些技術已經(jīng)成熟，并進入實用。歸納起來，展柜微環(huán)境控制實用技術分為被動式控制和主動式控制兩種策略。被動式控制就是應用各種能夠吸收和釋放水分的多孔材料作為調濕劑或者調濕板，例如硅膠，以此緩沖控制展柜內相對濕度劇烈波動。主動式控制展柜中的一種稱為智能型展柜，另一種是利用30米～160米外的遠程小型濕度控制單元，通過管道以正壓方式將一定溫度和相對濕度的新風通往各個展柜中，以達到展柜微環(huán)境控制。
調濕材料的應用
很多博物館應用的控制濕度的方法就是在密閉性好的展柜中放入調濕材料，以保證展柜微環(huán)境濕度變化程度降低。調濕材料本身具有吸收和釋放水氣能力，當材料所處空間環(huán)境濕度較高時，調濕材料能夠吸附環(huán)境中的水蒸氣，使所處空間的濕度降低；當所處空間環(huán)境的濕度較低時，材料將釋放出自身吸附的水蒸氣，增加所處環(huán)境空間的相對濕度，從而保持環(huán)境空間濕度的相對恒定。人們使用最廣泛的調濕材料是硅膠，它具有高吸水能力，化學惰性，并具有長久循環(huán)使用性。
博物館使用調濕材料可追朔到1952年。1977年Thomson建立了“濕度半衰期（t1/2）（hygrometric half- time）”理論，也就是在調濕材料影響下，展柜內的相對濕度從起始達到室內相對濕度一半所用的時間。濕度半衰期計算公式如下：t1/2=4760MB/NQThomson 將 M稱為濕度緩沖材料的“濕度吸附常數(shù)”，M定義為每公斤濕度緩沖材料吸收水分或者失去水分（克）引起相對濕度1%變化的值。為了能夠提供有效的濕度控制，吸濕緩沖材料必須具有較高的吸濕能力。增加吸濕緩沖材料的吸濕能力就意味著可以少用吸濕緩沖材料。
按照 Thomson 的理論，濕度半衰期依賴于兩個因素：第一是展柜空氣交換率N，第二是吸濕緩沖材料的重量B。B是每立方米展柜中放入干燥吸濕緩沖材料的公斤數(shù)，與硅膠的顆粒度有關。也就是說，無論是降低展柜的空氣交換率，還是增加吸濕緩沖材料的重量，都會提高濕度半衰期，就能更好地控制展柜中的濕度。
Thomson認為一個密閉性好的展柜，空氣交換率會低于每天一次。一個一立方米的展柜，若空氣交換率為每天一次，應用他的公式計算，要用M值為2克/公斤的硅膠20公斤，即20公斤/立方米（1.25磅/立方英尺），可達到展柜的濕度半衰期為150天。Thomson的這一建議已經(jīng)變成了很多博物館應用硅膠有效控制展柜內濕度所參照的“標準”。
現(xiàn)在國際上博物館應用比較廣泛的調濕劑有：Artengel，Art-Sorb，ProSorb等。博物館應當選擇不含氯化鋰成分的硅膠，例如選擇組成成分為97%二氧化硅和3%氧化鋁的硅膠。一般來說，對于空氣交換率為1的展柜，每立方米應用20公斤的重量硅膠即可有效控制展柜內空氣濕度。
智能型展柜
智能型展柜是在下層空間內加裝加濕和除濕設備，通過展柜上層玻璃柜中安裝的溫濕度傳感器監(jiān)測展柜內微環(huán)境的溫濕度，通過下方的控制系統(tǒng)開啟或者關閉加濕或者除濕設備。展柜上層和下層通過小孔進行空氣交流。
遠程小型濕度控制單元
博物館展柜遠程濕度控制單元是由加濕機產(chǎn)生一定相對濕度的空氣，或者由除濕機去掉空氣中的部分水分后，通過管道在持續(xù)正壓的條件下，自動向展柜內提供經(jīng)過過濾的具有一定相對濕度空氣的裝置。其設計思想是建立在單向空氣流動的基礎上。也就是說，首先我們承認每個展柜都有縫隙，都會泄漏空氣，當管道提供不間斷的一定濕度的正壓空氣進入展柜后，會從縫隙中泄漏一部分。如果展柜的密閉性能很好，空氣交換率很低，泄漏的空氣很少，那么新風進入的可能性就會降低。當我們認為密閉展柜中的相對濕度不符合我們要求時，單元盡管可提供正壓空氣，可是由于展柜不泄漏空氣，新風無法進入，達不到通過新風進入后調整展柜內空氣濕度的要求。所以，這一遠程控制相對濕度單元使用的前提條件是：展柜一定有縫隙，能夠泄漏出一定量的空氣，使得新風可帶入的一定相對濕度的空氣，才能夠調整控制整個展柜內相對濕度，使之保持穩(wěn)定。也就是說，在冬季，室內普遍干燥，裝置可提供非常穩(wěn)定的濕空氣。在夏季潮濕季節(jié)，裝置要向展柜中提供干燥空氣。而且，所提供的新風經(jīng)過了空氣過濾系統(tǒng)過濾。這一套設備也可以向多個濕度要求相同的展柜輸送空氣，甚至可以作為小型房間的空氣濕度調節(jié)系統(tǒng)。相對于展廳，展柜的體積較小，且較為密閉，向展柜輸送新風比向展廳輸送新風，其節(jié)能效果是顯而易見的。很多博物館應用這一系統(tǒng)的理由有以下幾個：
1.很多博物館的空調系統(tǒng)都難以滿足全部展廳濕度控制的要求。由于展廳容積太大，博物館想精確控制展廳的相對濕度幾乎是不可能的。但是通過這一裝置，可以精確控制容積相對小的展柜的相對濕度。
2.很多博物館的展柜的密閉性都不好。高密閉性展柜的價格十分昂貴，此技術可以保證博物館使用原有展柜。
3.展柜自身材料所釋放的有機揮發(fā)物對文物有損害作用，持續(xù)通入經(jīng)過過濾的正壓空氣，也可以將這些有害氣體排放出來。此控制單元是一個獨立于建筑中央空調的小空調系統(tǒng)。選擇多大功率的控制設備，要計算其控制規(guī)模。控制展柜的能力取決于幾個因素：目標相對濕度值，總展柜空間，展柜泄漏率，空氣分配系統(tǒng)，展廳內平均溫度以及展廳內溫度變化的速度。一般說來，在21℃ 條件下，單元可以穩(wěn)定提供35%～60%范圍的相對濕度的空氣。室溫更低時，設備所提供的一定相對濕度的空氣會減少。在室溫下，輸出可控制在每分鐘提供500～1000升精確控制在±1%之內的相對濕度的空氣，最大處理能力可達到5000～14000立方米，空氣可輸送到150米遠的展柜中。輸出的空氣根據(jù)濕度傳感器所測定的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算后控制其新風的相對濕度。所提供的空氣的相對濕度可根據(jù)室溫變化自動調整。設備會對室溫變化會做出反應，自動調整濕空氣輸出，但是不會影響或者控制展柜溫度。此遠程濕度控制單元要安裝在有水源、電源、下水道、通風良好的機房，或者隔板間等或者其他地方。主機尺寸為90厘米×60厘米×l65厘米。但是，主機周圍需要留有操作的空間。
隨著計算機無線網(wǎng)絡遠程監(jiān)測溫濕度技術的發(fā)展，更是為展柜微環(huán)境控制提供了發(fā)展空間。在節(jié)能減排的大背景下，現(xiàn)在越來越多的博物館采用了展柜微環(huán)境控制技術，而放棄了浪費能源的整個展廳環(huán)境溫濕度控制。
