博物馆室内空气品质的调查研究及改善方案

高立崇 吕阳 王帅 陈滨

博物馆室内空气品质的调查研究及改善方案

高立崇 吕阳 王帅 陈滨

大连理工大学建设工程学部

博物馆由于保存展品和保证参观者舒适性的需要，对室内空气品质有较高要求。本文选取大连自然博物馆作为研究对象，对博物馆室内环境品质进行研究。以展品对空气品质的要求和参观者对舒适性的要求为切入点，通过现场测试和问卷调查的方式，对馆内热湿环境、空气品质及人体热舒适度进行研究和分析，并针对博物馆各个展厅存在的问题，提出合理化的改善方案。

博物馆环境品质调查研究实测研究改善方案

0 研究背景

博物馆在日常生活中正扮演着日益重要的角色，另外由于自身的特殊条件，馆内展品对空气品质有较高要求，馆内工作人员和参观者对舒适性也有一定要求，因此研究博物馆室内空气品质具有十分重要的实用价值和指导意义。

目前国内外学者对博物馆室内环境问题进行了研究。美国国家博物馆首先控制整个馆内环境，使温湿度限制在各类文物可接受的范围内，不随季节而变化；然后对精品文物进行处理，专门设计装置贮藏和展出[1]。近年来，从节能考虑，美国文物保护机构（史密森协会保护分析实验室、盖蒂文物保护研究所）和各大博物馆在重新讨论温湿度标准，其争论焦点是允许其在一定值内波动还是保持平稳[2]。

国内博物馆也进行了有益的探索。陕西省博物馆照明系统采用了防紫外线的光源，对绘画、纺织品褪色和老化有延缓作用[1]。中国国家博物馆在新馆中采用了各种现代化展柜，并对制作于1959年的350余件楠木展柜进行保护性改造，囊盒和橱柜能有效缓冲外界温湿度变化[3]。

本研究参考的标准是《博物馆建筑设计规范》（中华人民共和国行业标准博物馆建筑设计规范JGJ66-91）和《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）。对应内容如下：

1）一般要求。藏品保护应包括温度、湿度、防潮、防水、光照、防烟尘、防有害气体、防虫、防鼠和防盗等要求。

2）温湿度要求。冬季温度不应低于10℃，夏季温度不应高于26℃，相对湿度保持基本稳定，并根据藏品材质类别确定参数，推荐值如表1所示。

表1 相对湿度限定表

3）防尘和防有害气体。若大气环境中烟雾灰尘或有害气体日均值超过限值，应设通风或空气调节库房和陈列室，并对新风进行过滤净化[4～6]。

1 研究方法与内容

1.1室内空气品质评价方法

本研究采取客观评价与主观评价相结合的方式，即现场测试和问卷调查。现场测试是根据各个展厅的规模和类型选择测点，测量各测点在不同时间段各项参数；问卷调查是针对各个展厅不同年龄段参观者发放问卷，并对结果进行汇总分析[7]。

1.2测试对象

本研究选取大连自然博物馆作为研究对象。大连自然博物馆建于1998年10月，位于黑石礁海滨，开设地球、恐龙、海洋生物等11个展厅，收藏标本20万余件，建筑面积1.5×104m2。该馆共有4层，其中地下1层，地上3层。

1.3测试参数

各展厅温度，相对湿度，CO2浓度，可吸入颗粒物PM10浓度。

1.4测试仪器

TSI 7575室内空气品质仪（CO2与CO）：用于测量空气中CO2含量和空气温湿度，其中CO2精度为± 50ppm，温度精度为±0.5℃，湿度精度为±3%。

SIDEPAK TSI SP350可吸入颗粒物浓度测定仪：用于测量空气中粒径＜10μm的可吸入颗粒物浓度，流量精度为±5%。

1.5测试工况

1）测试时间为2012年12月16日，馆内人数存在高峰期、低峰期和平均期三个阶段，其中10:30～ 11:30和13:30～14:30为高峰期，12:00～13:00为低峰期，其余为平均期。

2）测试当天大连天气状况为多云转晴，温度-5℃～0℃，相对湿度45%～53%，西风5～6级，室外可吸入颗粒物浓度870μg/m3。

1.6测点选择

根据各展厅规模大小及展品种类和数量，对各展厅取3～5个测点，并对人数进行统计，具体内容如表2所示。

表2 各展厅测点情况

1.7问卷调查

图1为问卷调查表具体内容。

图1 博物馆室内空气品质主观调查表

本研究对11个展厅分别进行问卷调查，平均每个展厅发放10份调查问卷，调查对象涵盖不同性别、不同年龄段的参观者和工作人员，最后共收到110份有效调查问卷，问卷有效率100%。

2 结果与分析

2.1各展厅温度的对比分析

由图2可知，大多数展厅温度维持在16～21℃之间，符合国家规定冬季采暖标准值16～24℃的要求。不过地球展厅温度明显偏低，测点5仅有12.4℃，这是由于该展厅空调系统没有运行，可能是空调系统出现了故障或其他原因，工作人员没能及时发现。恐龙展厅温度较高，原因是该展厅送风口较多，热量送入大。肯尼斯·贝林展厅温度也较高，是由于处于地下一层，密闭性和保温性能较好。另外，各展厅在测点1（入口处）温度都相差不大，展厅内部各处温度也基本一致。但地球展厅、恐龙展厅和肯尼斯·贝林展厅在不同测点温度相差较大，说明存在冷热不均现象，这与送风口布置不合理有关。

图2 各展厅温度分布曲线图

针对上述问题，博物馆应适当调整各展厅送风口布局，建立室内环境智能监测系统，随时监控各展厅空气指标，另外需安排专人定期检查系统设备。

2.2各展厅相对湿度的对比分析

由图3可知，恐龙展厅相对湿度明显偏低，在分析其温度时已指出该展厅送风口较多，送风量较大，而送风含湿量较低，致使该展厅相对湿度偏低；另一个原因是该展厅地上堆放了大量沙土，沙粒尘埃具有吸潮性。地下一层的肯尼斯·贝林展厅由入口到内部相对湿度明显下降，地下本该比较潮湿，但由于该展厅使用了两台除湿机，致使内部相对湿度反而较低。地球展厅由入口到内部相对湿度越来越高，这和前面所述的空调未运行是相符的。大多数展厅相对湿度维持在23%～33%之间，比国家规定的冬季采暖相对湿度标准值30%～60%明显偏低，而室外相对湿度为45%～53%，说明室外相对湿度满足要求，馆内相对湿度偏低应与采用中央空调系统供暖有关，空调供暖的特点就是温度较高而湿度偏低。

图3 各展厅相对湿度分布曲线图

针对上述问题，博物馆可以在给各展厅送风之前对暖空气进行加湿处理，或者在各展厅放置加湿器，种植一些绿色盆栽植物等。

2.3各展厅CO2浓度的对比分析

由图4可知，海洋哺乳动物展厅CO2浓度较高，这是由于该展厅送风口较少，送风量较少。巨鲸大厅CO2浓度也较高，该展厅处于地上二楼，送风口安置在顶部屋架上，和地面相距两个楼层高度，送出的风受空气阻力作用还未到达地面便被消减掉了，导致地面人员活动空间空气流动性差，CO2浓度较高。不过大多数展厅CO2浓度值维持在500～650ppm之间，明显低于国家规定的CO2浓度室内空气标准日均值1000ppm。CO2浓度偏低应该与人流量较少有关，由表2可知人数最多的肯尼迪·贝林展厅也仅有36人。

图4 各展厅CO2浓度分布曲线图

针对上述问题，博物馆可以加大宣传力度，扩大影响力，吸引更多的游客前来。

2.4各展厅PM10浓度的对比分析

由图5可知，地球展厅PM10浓度明显比其他展厅偏高，这与该展厅空调未运行相符合。海洋哺乳动物展厅PM10浓度偏低，这与前面分析CO2浓度时得出的通风量不足看似相矛盾，但分析一下该展厅PM10来源的三个途径：一是空调系统的送风，虽然通风量不足导致换气次数也不足，然而在送风的同时也会带来PM10，该展厅送风不足自然送进来的PM10也偏少；二是展品表面的发尘，由于该展厅的动物标本都封装在福尔马林溶液里，故展品发尘量也很少；三是游客的衣物和身体发尘，由于该展厅存在明显刺鼻性异味，导致游客很少，故而发尘量比其他展厅少很多。以上三种原因，造成海洋哺乳动物展厅通风量不足却PM10偏少的现象。总体来说，大多数展厅的PM10浓度维持在0.05～0.075mg/m3之间，符合国家规定PM10浓度室内空气标准日均值低于0.15mg/m3的要求。

图5 各展厅PM10浓度分布曲线图

博物馆的卫生状况良好，没有出现扬尘现象，很好地保证了展厅的洁净度要求。

2.5调查问卷汇总分析

1）问题一：你觉得本展厅的温度是否适宜？

由图6可知，参观者对大多数展厅的温度比较满意，不过位于地下一楼的展厅A（肯尼斯·贝林展厅）较为闷热，这可能与地下密闭环境有关，地下的温度比较稳定，在冬季比地上温度较高，博物馆可以对该展厅进行适当降温处理，问卷结果与前面的测试数据基本相一致。

图6 各展厅温度调查结果汇总

图7 各展厅湿度调查结果汇总

2）问题二：你觉得本展厅的湿度是否适宜？

由图7可知，参观者对大多数展厅的湿度比较满意，不过个别展厅稍显干燥，会让参观者感到不适。对于肯尼斯·贝林和东北森林动物这样的展厅，存放的大都是动物标本，若相对湿度偏大就特别容易发霉，严重时还会造成大面积腐烂[8]。标本保存的空气湿度要求与游客的舒适性要求相矛盾，如何解决这一问题有待相关工作者的继续探讨。

3）问题三：你觉得本展厅是否有刺激性气味？

由图8可知，参观者对大多数展厅的空气清新度比较满意，不过展厅G（巨鲸展厅）有较强烈刺激性气味，这应该与该展厅展品有关，巨鲸外表面涂有刺激性气味的涂料，并且在分析CO2浓度时已指出该展厅送风口距地面过高，无法对人员活动空间进行有效换气，致使有刺激性气味的化学分子在展厅底部聚积，博物馆应对该展厅进行适当处理，替换掉刺激性涂料，增加底部侧送风口，改善通风换气。

图8 各展厅刺激性气味调查结果汇总

4）问题四：你觉得本展厅空气流通状况如何？

由图9可知，参观者对大多数展厅空气流通状况比较满意，不过普遍认为展厅G（巨鲸展厅）流通状况不好，这也是造成该展厅有较强刺激性气味的原因，与前面问题三的分析相对应，博物馆应加强该展厅的空气流通，适当增加新风送入量。

图9 各展厅空气流通状况调查结果汇总

5）问题五：你觉得本展厅的空气是否洁净？

由图10可知，参观者对大多数展厅的空气洁净度比较满意，这与前面对可吸入颗粒物PM10的分析基本相一致，说明博物馆各展厅的卫生状况良好，很好地满足了相关要求。

图10 各展厅空气洁净度调查结果汇总

6）问题六：你对本展厅的整体评价如何？

由图11可知，参观者对大多数展厅整体评价还是很不错的，这从前面的分析也能反映出来，如果博物馆能再注意细节问题，消除个别展厅的异味和相对湿度偏低的问题，加强通风换气，适当增加新风送入量，相信会让更多参观者认可。

图11 各展厅整体评价调查结果汇总

3 结论与建议

3.1结论

1）大多数展厅温度基本都能达到要求，个别展厅存在冷热不均现象，极个别展厅空调系统存在问题。

2）大多数展厅相对湿度比国家标准值明显偏低，不同展厅相对湿度差别较大。

3）各展厅CO2浓度偏低，人流量较少。

4）各展厅可吸入颗粒物PM10浓度偏低，空气洁净状况良好。

5）大多数展厅空气流通状况良好，个别展厅存在流通不畅有刺激性气味的问题。

3.2建议

1）调整各展厅空调送风口布局，建立室内空气环境智能监测系统，随时监控各展厅空气指标，另外需安排专人检查系统设备。

2）对各展厅进行加湿处理，种植绿色植物。

3）设置高效可靠的新风过滤器，经常清洗新风系统设备和管道，利用室内空气净化设备对馆内空气进行净化。

4）改善个别展厅通风状况，对有刺激性气味物品进行处理，加强通风换气。

5）加强对外宣传力度，提高博物馆知名度和影响力，举办高水准展览活动，吸引更多参观者。

致谢

本研究受国家“十二五”科技支撑计划课题“室内健康环境表征参数及评价方法研究”（2012BAJ02B05）、国家自然科学基金（51308088）、高等学校博士学科点专项科研基金资助课题（20120041120003）、辽宁省博士科研启动基金（20111027）资助，笔者在此表示感谢。

[1]崔涛,陈淑琴.室内空气品质评价方法和标准的研究进展[J].制冷与空调,2005,(2):63-67

[2]陈元生,谢玉林.博物馆文物保存环境质量标准研究[J].文物保护与考古科学,2002,14(增刊):152-191

[3]郝寅祥,徐沄.国家博物馆对楠木展柜的保护性改造[J].中国文物报,2009-8-26

[4]博物馆建筑设计规范(JGJ66-91)[S].1991

[5]空气质量品质标准(GB/T18883-2002)[S].2002

[6]韩毅.大连现代博物馆空气品质调查研究[J].产业与科技论坛, 2011,10(9):132-134

[7]朱颖心.建筑环境学(第三版)[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010

[8]WHO(World Health Organization).Indoor Air Pollutants:Exposure and Health Effects-EURO Reports and Studies 78[Z].Geneva: WHO,1983

Inve s tiga tion a nd Im prove m e nt of Air Qua lity in Mus e um

GAO Li-chong,LV Yang,WANG Shuai,CHEN Bin
Faculty of Infrastructure Engineering,Dalian University of Technology

As to save exhibits and ensure the needs of visitors’comfort,museum has higher requirements on indoor air quality.This paper attempts to study the indoor air quality of museum,the Dalian Natural History Museum as the research object,by the air quality requirements and visitors to comfort requirements as the breakthrough point,through the issuance of questionnaires and the measuring way,to the hot wet environment,air quality and human thermal comfort for research and analysis,obtain the conclusion.At the end of this paper,a few feasible improvements will be presented to remedy the weaknesses and inadequacies of museum.

museum,air quality,investigation,measured research,improvement

1003-0344（2014）06-022-5

2013-9-2

吕阳（1980～），男，博士，副教授；大连理工大学土木工程学院4号楼435室（116000）；E-mail:lvyang@dlut.edu.cn基金项目：国家“十二五”科技支撑计划（2012BAJ02B05）；国家自然科学基金（51308088）；

高等学校博士学科点专项科研基金（20120041120003）；辽宁省博士科研启动基金（20111027）