故宮博物院地下文物庫（二期工程）系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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　　摘要：北京故宮博物院地下文物庫是目前世界上面積最大的地下恒溫恒濕收藏庫。除介紹了二期工程空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)外，著重介紹了該庫的環(huán)境控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用國內(nèi)開發(fā)的RH微機(jī)自動控制系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：恒溫恒濕 RH微機(jī) 自控系統(tǒng)

　　1、建筑概況地點(diǎn)：北京故宮博物院西華門內(nèi)；

　　構(gòu)造：淺埋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；

　　面積：建筑面積16000m²，其中地下庫房空調(diào)面積10663m²；

　　層數(shù)：地上出入口一層；地下庫房三層共81個(gè)庫房，單庫面積144m².

　　2、空調(diào)設(shè)計(jì)本工程室外設(shè)計(jì)參數(shù)采用北京地區(qū)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)。

　　本工程為故宮地下文物庫二期工程，其所處位置及使用要求均與一期工程大致相同，采用整體柜式空調(diào)機(jī)組集中空調(diào)方式滿足庫房的溫濕度環(huán)境要求?？照{(diào)機(jī)房及庫房全部設(shè)在地下，而控制室則在地面。一期工程（該項(xiàng)目設(shè)計(jì)獲建設(shè)部一等獎(jiǎng)）1990年竣工以來運(yùn)行狀況良好，庫內(nèi)溫濕度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，特別是濕度控制很好。因此二期工程空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與一期基本相同。一期工程空調(diào)設(shè)計(jì)詳見文獻(xiàn)[1].

　　二期工程面積約為一期的3倍，共分兩個(gè)庫區(qū)，地下三層庫房空調(diào)系統(tǒng)分設(shè)6個(gè)系統(tǒng)?？照{(diào)機(jī)房設(shè)在地下兩個(gè)庫區(qū)交接處，與庫房隔離設(shè)置，分為上、下兩層，共3個(gè)機(jī)房（1～3#機(jī)房），其中1#機(jī)房滿足首層庫房空調(diào)要求，2#機(jī)房為中層庫房服務(wù)，3#機(jī)房供地下三層庫房。根據(jù)一期工程使用情況，空氣處理設(shè)備仍采用日本日立整體柜式水冷機(jī)組。每個(gè)系統(tǒng)選用3臺設(shè)備（兩用一備）。庫房層高2.8m，均不設(shè)吊頂，每個(gè)系統(tǒng)的送風(fēng)量按每個(gè)單庫換氣次數(shù)不小于4.5h-1考慮，由于庫內(nèi)平時(shí)無人停留，新風(fēng)量控制在10%左右。

　　各單庫送風(fēng)方式采用上送上回，送風(fēng)口為鋁合金雙層百葉風(fēng)口，回風(fēng)口為鋁合金單層百葉風(fēng)口。送風(fēng)干管敷設(shè)在走廊吊頂內(nèi)，回風(fēng)干管則利用外墻內(nèi)側(cè)夾壁上部的建筑風(fēng)道。送風(fēng)干管在機(jī)房內(nèi)均設(shè)消聲彎頭，設(shè)備出風(fēng)口設(shè)軟接頭，靜壓箱內(nèi)襯5mm聚氨酯泡沫吸聲材料，機(jī)房內(nèi)不設(shè)回風(fēng)風(fēng)管，以滿足消聲隔振要求。

　　平時(shí)正常使用時(shí)，新風(fēng)自地面建筑所設(shè)進(jìn)風(fēng)豎井經(jīng)地下通道上部的建筑風(fēng)道并通過專設(shè)的防護(hù)密閉通道引入空調(diào)機(jī)房，以保證戰(zhàn)時(shí)可切斷新風(fēng)道，保證庫房密閉隔絕通風(fēng)。二期工程新風(fēng)系統(tǒng)未考慮有害氣體吸附，僅安裝無紡布粗效過濾裝置。由于部分文物收藏條件對濕度控制要求較高，空調(diào)機(jī)組除可以利用冷凍除濕外，還設(shè)有電加熱，和要時(shí)可采用升溫降濕。另外機(jī)組亦設(shè)加濕器，當(dāng)冬季濕度偏低時(shí)，可自動控制投入。因加濕量不會太大，為保證加濕器壽命，加濕水源采用蒸餾水，貯水箱設(shè)在地下頂層空調(diào)機(jī)房內(nèi)。

　　進(jìn)入每個(gè)單庫的送、回風(fēng)支管，在靠庫房內(nèi)側(cè)均設(shè)有電機(jī)復(fù)位的自動防火閥。當(dāng)某一庫房發(fā)生火災(zāi)時(shí)，該庫的送、回風(fēng)支管上的防火閥均可自動關(guān)閉，保證失火庫房能在全封閉條件下采用鹵化物氣體滅火，并防止火災(zāi)自風(fēng)管蔓延到其它庫房?；饟錅绾?，可由地面遠(yuǎn)距離操作設(shè)在庫房后墻下部的自動排氣閥，通過夾壁將庫房內(nèi)有害氣體經(jīng)備用出口及專設(shè)防護(hù)密閉風(fēng)道排到地面。該排氣系統(tǒng)平時(shí)兼作庫房換氣及火災(zāi)初初期走廊排煙使用。庫區(qū)內(nèi)部四個(gè)樓梯前室均設(shè)有排煙系統(tǒng)。設(shè)在直下的鹵化物氣體瓶站亦設(shè)有排氣口，以滿足通風(fēng)換氣要求。

　　穿越空調(diào)機(jī)房的所有送、回風(fēng)總管均設(shè)有防火閥（70℃），對于兼作排煙用的排氣管道在排風(fēng)機(jī)吸入口亦設(shè)有防火閥（280℃）。

　　戰(zhàn)時(shí)，外界染毒時(shí)，如外電源未被破壞，則庫內(nèi)采用隔絕通風(fēng)（即切斷地面冷源，地下空調(diào)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行）；如外電外源被毀，則采用移動式發(fā)電機(jī)組供電）。

　　3、空調(diào)自控系統(tǒng)故宮地庫一期工程空調(diào)自控系統(tǒng)選用了日本江森公司的進(jìn)口產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)日方配套采用的為常規(guī)控制柜（文獻(xiàn)[1]），該系統(tǒng)目前仍在運(yùn)行。

　　根據(jù)幾年來運(yùn)行情況，二期工程采用微機(jī)自動控制及監(jiān)測。該部分的控測對象為：18臺柜式空調(diào)機(jī)，3臺冷卻塔，12臺冷卻水泵，1臺離心風(fēng)機(jī)，庫房內(nèi)的電動風(fēng)閥、電機(jī)復(fù)位自動防火閥，庫房、走廊、空調(diào)機(jī)房內(nèi)的溫濕度以及供配電部分的監(jiān)測?？刂葡到y(tǒng)采用北京清華人工環(huán)境工程公司的RH型分布式微機(jī)控制系統(tǒng)，由中央管理工作站、局部通訊網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制機(jī)、傳感器、變送器及電動執(zhí)行器等組成。

　　3.1 中央管理工作站

　　中央管理工作站設(shè)在地面中控室，為RH型分布式微機(jī)控制系統(tǒng)的管理與調(diào)度中心，可實(shí)現(xiàn)對全系統(tǒng)的集中監(jiān)督管理、運(yùn)行方案指導(dǎo)，并可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)動控制。中央管理工作站包括大型模擬顯示屏、微型計(jì)算機(jī)及外部設(shè)備和相應(yīng)的中央管理軟件。其基本功能為：各系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的自動巡回檢測、顯示、運(yùn)行方案指導(dǎo)、存儲工作記錄、打印工作報(bào)表及事故報(bào)警，同時(shí)亦可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制和設(shè)定值的調(diào)整。為了提高運(yùn)行監(jiān)測的可行性，本系統(tǒng)考慮設(shè)雙機(jī)熱備用，一旦工作機(jī)出現(xiàn)故障，可自動切換，保證系統(tǒng)運(yùn)行正常。

　　3.2 空調(diào)系統(tǒng)

　　本工程地下空調(diào)機(jī)房內(nèi)共有18臺柜式空調(diào)機(jī)，分為6個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)配置一套現(xiàn)場控制機(jī)，其基本控制功能為：自動檢測送風(fēng)溫濕度，新風(fēng)溫濕度；控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及狀態(tài)反饋；防火閥狀態(tài)顯示；根據(jù)庫房溫濕度及設(shè)定值等參數(shù)，自動控制壓縮機(jī)及電加熱、電加濕等設(shè)備的投入運(yùn)行及狀態(tài)反饋；單機(jī)設(shè)備的順序啟停及聯(lián)鎖保護(hù)。

　　3.3 冷卻系統(tǒng)

　　本工程冷卻系統(tǒng)空調(diào)設(shè)備包括3臺冷卻塔，12臺冷卻水泵，1個(gè)冷卻水池。在地面水泵房內(nèi)配置一臺現(xiàn)場控制機(jī)，其基本控制功能為：自動檢測冷卻水溫度、回水溫度，自動控制冷卻塔的運(yùn)行及狀態(tài)反饋，按空調(diào)機(jī)壓縮機(jī)運(yùn)行要求控制冷卻水泵的運(yùn)行及狀態(tài)反饋，備用泵的自動投入，冷卻水池水位顯示和報(bào)警。

　　3.4 庫房、走廊送排風(fēng)系統(tǒng)

　　庫房、走廊監(jiān)控系統(tǒng)包括每個(gè)單庫內(nèi)送回風(fēng)管上的防火閥、庫房側(cè)墻上的排氣閥。配置一套現(xiàn)場采集柜，其基本功能為：自動檢測防火閥的狀態(tài)及排氣閥的閥位反饋。（注：防火閥及排氣閥由消防中心盤負(fù)責(zé)開啟。）

　　3.5 溫濕度檢測系統(tǒng)

　　庫房、走廊、空調(diào)機(jī)房、電梯機(jī)房內(nèi)設(shè)備可就地顯示數(shù)據(jù)的壁掛式數(shù)字溫度傳感器及數(shù)字濕度傳感器。共配置ICU-UW6000現(xiàn)場控制機(jī)9臺。其功能為：自動檢測各庫房、走廊、電梯機(jī)房及空調(diào)機(jī)房內(nèi)的溫濕度。

　　3.6 供配電系統(tǒng)

　　配置一臺現(xiàn)場采集及變送器柜，自動檢測供配電系統(tǒng)的電流、電壓、頻率、功率及主要開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)。

　　4、結(jié)束語

　　故宮博物院地下文物庫二期工程建成投入運(yùn)行后與一期工程聯(lián)成一體將成為目前面積最大的現(xiàn)代化地下文物收藏庫。一期工程于1986年初開工，1990年投入使用，幾年來系統(tǒng)運(yùn)行正常，庫內(nèi)環(huán)境滿足各類文物收藏要求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了更大規(guī)模的二期工程設(shè)計(jì)。二期工程于1994年正式開工，預(yù)計(jì)在1997年上半年竣工。屆時(shí)，故宮博物院將有數(shù)十萬件文物可得到妥善收藏保管。

　　5、參考文獻(xiàn)

　　1 金久忻。故宮博物院地下文物庫空調(diào)設(shè)計(jì)。暖通空調(diào)，1987，17（2）。