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系統的設計外，著重介紹了該庫的環境控制系統。控制系統采用國內開發的RH微機自動控制系統。

關鍵詞：恒溫恒濕 RH微機 自控系統

地點：北京故宮博物院西華門內；

構造：淺埋鋼筋混凝土結構；

面積：建筑面積16000m2，其中地下庫房空調面積10663m2；

層數：地上出入口一層；地下庫房三層共81個庫房，單庫面積144m2。

本工程室外設計參數采用北京地區設計氣象參數。根據收藏文物的不同要求，室內溫濕度設計參數見表1。

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，采用整體柜式空調機組集中空調方式滿足庫房的溫濕度環境要求。空調機房及庫房全部設在地下，而控制室則在地面。一期工程（該項目設計獲建設部一等獎）1990年竣工以來運行狀況良好，庫內溫濕度達到設計要求，特別是濕度控制很好。因此二期工程空調系統設計與一期基本相同。一期工程空調設計詳見文獻[1]。

二期工程面積約為一期的3倍，共分兩個庫區，地下三層庫房空調系統分設6個系統。空調機房設在地下兩個庫區交接處，與庫房隔離設置，分為上、下兩層，共3個機房（1～3#機房），其中1#機房滿足首層庫房空調要求，2#機房為中層庫房服務，3#機房供地下三層庫房。根據一期工程使用情況，空氣處理設備仍采用日本日立整體柜式水冷機組。每個系統選用3臺設備（兩用一備）。庫房層高2.8m，均不設吊頂，每個系統的送風量按每個單庫換氣次數不小于4.5h-1考慮，由于庫內平時無人停留，新風量控制在10%左右。

各單庫送風方式采用上送上回，送風口為鋁合金雙層百葉風口，回風口為鋁合金單層百葉風口。送風干管敷設在走廊吊頂內，回風干管則利用外墻內側夾壁上部的建筑風道。送風干管在機房內均設消聲彎頭，設備出風口設軟接頭，靜壓箱內襯5mm聚氨酯泡沫吸聲材料，機房內不設回風風管，以滿足消聲隔振要求。

平時正常使用時，新風自地面建筑所設進風豎井經地下通道上部的建筑風道并通過專設的防護密閉通道引入空調機房，以保證戰時可切斷新風道，保證庫房密閉隔絕通風。二期工程新風系統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，空調機組除可以利用冷凍除濕外，還設有電加熱，和要時可采用升溫降濕。另外機組亦設加濕器，當冬季濕度偏低時，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，貯水箱設在地下頂層空調機房內。

進入每個單庫的送、回風支管，在靠庫房內側均設有電機復位的自動防火閥。當某一庫房發生火災時，該庫的送、回風支管上的防火閥均可自動關閉，保證失火庫房能在全封閉條件下采用鹵化物氣體滅火，并防止火災自風管蔓延到其它庫房。火撲滅后，可由地面遠距離操作設在庫房后墻下部的自動排氣閥，通過夾壁將庫房內有害氣體經備用出口及專設防護密閉風道排到地面。該排氣系統平時兼作庫房換氣及火災初初期走廊排煙使用。庫區內部四個樓梯前室均設有排煙系統。設在直下的鹵化物氣體瓶站亦設有排氣口，以滿足通風換氣要求。

穿越空調機房的所有送、回風總管均設有防火閥（70℃），對于兼作排煙用的排氣管道在排風機吸入口亦設有防火閥（280℃）。

戰時，外界染毒時，如外電源未被破壞，則庫內采用隔絕通風（即切斷地面冷源，地下空調機繼續運行）；如外電外源被毀，則采用移動式發電機組供電）。

頂層空調系統見圖1。

故宮地庫一期工程空調自控系統選用了日本江森公司的進口產品，當時日方配套采用的為常規控制柜（文獻[1]），該系統目前仍在運行。根據幾年來運行情況，二期工程采用微機自動控制及監測。該部分的控測對象為：18臺柜式空調機，3臺冷卻塔，12臺冷卻水泵，1臺離心風機，庫房內的電動風閥、電機復位自動防火閥，庫房、走廊、空調機房內的溫濕度以及供配電部分的監測。控制系統采用北京清華人工環境工程公司的RH型分布式微機控制系統，由中央管理工作站、局部通訊網絡、現場控制機、傳感器、變送器及電動執行器等組成。

3.1 中央管理工作站

中央管理工作站設在地面中控室，為RH型分布式微機控制系統的管理與調度中心，可實現對全系統的集中監督管理、運行方案指導，并可實現設備的遠動控制。中央管理工作站包括大型模擬顯示屏、微型計算機及外部設備和相應的中央管理軟件。其基本功能為：各系統狀態參數的自動巡回檢測、顯示、運行方案指導、存儲工作記錄、打印工作報表及事故報警，同時亦可實現運行控制和設定值的調整。為了提高運行監測的可行性，本系統考慮設雙機熱備用，一旦工作機出現故障，可自動切換，保證系統運行正常。

控制系統網絡圖見圖2。

圖2 控制系統網絡圖

3.2 空調系統

本工程地下空調機房內共有18臺柜式空調機，分為6個系統，每個系統配置一套現場控制機，其基本控制功能為：自動檢測送風溫濕度，新風溫濕度；控制風機的運行及狀態反饋；防火閥狀態顯示；根據庫房溫濕度及設定值等參數，自動控制壓縮機及電加熱、電加濕等設備的投入運行及狀態反饋；單機設備的順序啟停及聯鎖保護。

每個系統空調柜機控制圖見圖3。

圖3 空調柜機控制圖

3.3 冷卻系統

本工程冷卻系統空調設備包括3臺冷卻塔，12臺冷卻水泵，1個冷卻水池。在地面水泵房內配置一臺現場控制機，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行及狀態反饋，按空調機壓縮機運行要求控制冷卻水泵的運行及狀態反饋，備用泵的自動投入，冷卻水池水位顯示和報警。

3.4 庫房、走廊送排風系統

庫房、走廊監控系統包括每個單庫內送回風管上的防火閥、庫房側墻上的排氣閥。配置一套現場采集柜，其基本功能為：自動檢測防火閥的狀態及排氣閥的閥位反饋。（注：防火閥及排氣閥由消防中心盤負責開啟。）

3.5 溫濕度檢測系統

庫房、走廊、空調機房、電梯機房內設備可就地顯示數據的壁掛式數字溫度傳感器及數字濕度傳感器。共配置ICU-UW6000現場控制機9臺。其功能為：自動檢測各庫房、走廊、電梯機房及空調機房內的溫濕度。

3.6 供配電系統

配置一臺現場采集及變送器柜，自動檢測供配電系統的電流、電壓、頻率、功率及主要開關的開關狀態。

故宮博物院地下文物庫二期工程建成投入運行后與一期工程聯成一體將成為目前面積最大的現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，幾年來系統運行正常，庫內環境滿足各類文物收藏要求。在此基礎上，進行了更大規模的二期工程設計。二期工程于1994年正式開工，預計在1997年上半年竣工。屆時，故宮博物院將有數十萬件文物可得到妥善收藏保管。

1 金久忻.故宮博物院地下文物庫空調設計.暖通空調，1987，17(2).