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论建筑设备的建设与运维在文物藏品保护中的实际运用

论建筑设备的建设与运维在文物藏品保护中的实际运用

严建蔚

摘 要:博物馆作为公共文化资源管理范畴中的一部分, 在传播地方历史文化方面发挥着重要的作用,能否成为社会文明的标志,取决于它有无能力发挥和保护好既又藏品。藏品管理工作在推动博物馆事业的健康运行中起到了重要的作用。然而在博物馆建设的“热潮”中存在着一个突出问题,即重建筑轻功能,突出的表现在把博物馆建设列为当地文化性建筑来对待,重点放在了博物馆的建筑本身和远近视角效果,而对馆藏文物的长期存储的重要性及陈列展示的过程中对文物的保护认识不足,这必定会使无数珍贵的文物受损,作为一名文博工作者深感肩上的责任重大。因此抓住博物馆文物库房的整体建设,科学地运用当今社会先进的建筑设备监控(管理)系统的理念和技术将会对提升文物库房管理的整体水平起着积极的作用。

关键词:文物藏品 保护 安装 调试

中图分类号:G268.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)02(b)-0228-03

建筑设备监控(管理)系统的理念和技术,从20世纪90年代逐渐被引入中国,目前作为相对成熟的技术被广泛的应用在建筑工程中。随着应用的深入,在实际应用中的一些问题也被暴露了出来。建筑设备监控(管理)系统作为建筑设备系统中的关键环节之一,其位置处于系统的顶端,既是一个资源共享的平台,又是一个调度指挥的平台。各系统的工作状态会极快的影响到建筑设备监控系统的工作质量和外部对整个系统工作质量的评估。

1 系统配置的合理性

什么样的系统配置是合理的很难有一个标准,首先织造厂商的推荐系统配置上都有一定的不同,而作为用户,主要关注的是提高管理效率和降低运维成本,以及使用过程中的简单、高效。从上述需求出发建议以下几点。

(1)楼宇系统的采用设备的安放位置、安放的数量作为前端采样点的关键环节,是能否达到满意的空气环境的首要因素。而在实际工程中,人们都习惯性的把温湿度采用设备放在了空调系统的回风口处,简单的认为改点的温湿度就是整个环境的温湿度。但是在公共区域,人员流动性非常大,空气受各种因素影响非常大,在回风口采集的数据不能反馈整个场所温湿度的变化情况。比如美术馆、博物馆的展厅,除了在回风处设置温湿度采样设备外还应当在人流密集的展厅内的不同区域多设置温湿度采样设备,这种方式采集回来的数据经过综合计算后才是有效数据,空调机组根据这个数据作出的动作才能更加正确。这个例子的主要目的,是要说明在设计阶段应该充分考虑实际情况的复杂性,不要简单的想当然设计。

(2)关于整个系统的高效、节能运行的问题,以空调定风量系统为例。一般情况下,定风量空调系统的末端都采用了电动二通阀变流量调节房间温度,这么做的主要目的是节能,但空调的末端自身并没有节能,只要是末端空调处于开启状态,不管是开启大小,它自身消耗的电量电量是一样的。想要达到节能的问题,要由冷站的群控系统来完成。只有当所有的末端水阀都很小时,对冷负荷的需求变小,这时冷机和相应的水泵就可以减少,这才能达到降低耗电量的目的,也就降低了运行费用了。

现在很多的设计为了达到更好的用户体验,把末端的调节都做的比较好,但在群控处,由于技术和计算都非常复杂,很多都没有很好的控制,部分工程甚至没有启用,运行中还考操作人员根据经验手动控制。这就造成了本末倒置,末端控制好了,但节能并没有实现,节能效果就打了折扣。

(3)关于文物库房温湿度及空气清洁度的控制是博物馆建设中应于高度重视的问题。为此国家文物局颁布了相应的规范和标准。

上述的要求是由暖通空调系统来实现的。一个具有恒温恒湿并具有空气清洁功能的空调机组通常是由空气过滤段、加热段、加湿段、制冷段、再热段等若干个功能段组成的,每个功能段都分别发挥着各自的功能,最终实现对文物库房空气环境的控制,满足文物库房收藏文物的环境需求。在实际运行过程中,确保各功能段始终运行在正常状态使我们运维工作的重点。下面对各工能段的工作原理及运维工作中需要注意的问题做一简要的介绍。

大家都知道室内空气是经常需要更换的,在办公室,大家都习惯开窗换气的方式,让外面的新鲜空气进来,把室内的污浊空气换走以使室内保持清新的空气。但是,文物库房从建筑结构上一般都是完全封闭的,墙壁通常是厚重的钢筋混凝土墙,库房门也是封闭性极好的防火门。这样做的目的一是防火防盗的需要;二是这样的围护结构可以有效地减少大气环境对室内的影响,保证室内温湿度的相对稳定。有人可能要问,既然库房是一个完全封闭的空间,那它的空气从哪里来,这就涉及到下面我们要介绍到的中央空调系统,它的基本原理是:以冬季为例,通过风机把外面的新鲜空气和室内的回风按一定比例混合起来通过流过热水的盘管把空气加热到我们需要的温度,在北方空气干燥的地方还要进行加湿,然后通过风管送到所需的房间,从而使房間的温湿度达到我们的使用要求。

1.1 室外新风的处理

室外新风并不是很干净的尤其是一些中心城市,空气污染已经越来越严重,主要为悬浮颗粒类污染物和有害气体等。所以室外的新风进入文物库房前一定要经过处理才能进入室内,对颗粒类的污染物通常采用空气过滤的方式,用初效过滤、中效过滤及电子除尘等技术手段将空气中的颗粒污染物去除后送往库房,对有害气体则采用活性炭加以去除。在日常运维过程中要注意定时清洗过滤网,因为在空气过滤过程中,多数颗粒污染物被吸附在过滤网上,对送风形成了阻力,影响了送风效果,通常在楼宇自控系统会在过滤网两端加装压差报警器,当过滤网的阻力达到或超过设定值的时候,在楼控终端产生报警信号,提醒运维人员该清洗过滤网了。通常过滤网最少每月清洗一次,也可以根据大气空气质量情况增加清洗次数。还要注意的是,过滤网是有使用寿命的,一般清洗6~10次后就不能再使用了,必须更换新的过滤网。

在中央空调系统中,新风量是一个人为的控制量,在设计阶段,设计师根据现场情况,例如人员密集程度,室内产生的污染等情况计算好每小时的新风量。在实际操作过程中要严格按设计要求去把握机器的运行状态。在空调机组新风入口处设有一组风阀(风量调节阀),它的开启角度决定了送人室内新风量的多少。在日常运维工作中,这也是一个检查的重点,要保证风阀运转灵活、准确、可靠。

1.2 关于加湿和除湿问题的探讨

在文物收藏环境的衡量指标中,空气湿度是一个最重要的指标,相对于温度而言,过于干燥或潮湿对文物产生的损害更甚。从控制技术的角度看,难度也是比较大的。通常专业的恒温恒湿机组从技术手段上已具备了加湿和除湿的功能,关键是用合理的运行手段和运行技巧来发挥这些功能。

在北方地区,室内冬春季节是一年中最干燥的时候,为保持文物库房的相对湿度的稳定,空调机组要进入冬季运行模式,既机组的加湿段开始工作,其中的加湿调节在楼控系统的控制下,根据库房实测的环境湿度的大小,调节送入室内风的含湿量,达到湿度的稳定。

在日常维护保养时一定要定时检测楼控系统的前端采样设备,确保采集的数据准确可靠。因为,这些数据是楼控系统发出控制指令的基本依据。执行机构要保证执行动作准确可靠。

1.3 关于合理利用新风的探讨

在实际运行过程中我们会发现暖通空调系统在整个建筑中是一个耗能大户,它的用电量占到全部用电设备的70%左右。特别是一些大型博物馆,在用电高峰期,月电费甚至高达百万以上,这对如何一个博物馆都是一笔沉重的负担。如果在实际运行过程中减少开机时间,减少开机数量,就能达到满意的节能效果。

我们知道一年有四季变化,春秋两季的温度和湿度比较接近我们的使用需求,在这个阶段充分利用室外新风来改进室内的空气环境,就可以节省相当一部分能源。但是,在利用新风的时候一定要注意处理好几个关系才能达到我们预期的效果。例如,处理好新风、回风及排风的比例关系至关重要,道理很简单,一台空调机组送进来的风等于送出的风。通常在大空间使用时多为定风量系统也就是说空调机组的出口风量是一个固定值,如果我们加大了新风的风量,则是必要减少等量的回风量。在空调机组的新风和回风进风端口分别装有风量调节阀,改变它们的开启角度就可以分别改变新风和回风的风量,以实现有效利用新风的效果。另外,让室内排出的风量略低于送入的风量,使室内空气保持一个正压的态势,减少室外空气对室内的影响,这同样也能起到节能的作用。在使用新风的情况下,由于加大了新风量,则空气中的污染物也增多了,空气过滤设备的工作负荷也相应增加,所以应相应加大对过滤网及其他除尘设备的清洗保养次数,以保证清洁干净的新鲜空气进入室内。再者,还要重视建筑的使用模式和规律,例如夜间模式等等。

2 设备监控系统在安装过程中的问题

由于安装方面的问题,而对建筑设备监控系统产生不良影响的情况时有发生,主要表现在:由于安装位置不正确,使得控制达不到要求;由于安装的方法不正确,而使得产品出现损坏;产品安装保护不当;接线不正确等问题。

出现这些问题,安装人员的能力水平素质是一个方面,不过,从我的经验来看,安装出现的问题主要还在于施工图纸的不过关。

近年来,建筑设备监控系统一般由弱电总包单位承接实施,作为深化图纸的布线安装图纸,一般也是由弱电总包单位设计提供。由于种种原因,在有些项目上,这部分深化图纸的质量不高,没有给施工单位一个准确的施工指导,这才是安装过程中出现问题的关键原因。

笔者曾经见过高质量的建筑设备监控系统的深化图纸,对每一根电缆和每一个元件均做了编号,安装的位置也清晰的标注,同时,也给出了安装大样图纸。施工单位拿到这样的图纸,既提高了施工进度有保证了施工质量,为下一步的调试工作创造了极好的工作条件。

笔者认为,对于深化图纸中的端子接线图、平面布线图、系统图、安装大样图,除了具备基本的内容外,还应满足以下几点要求:

(1)必须给所有的设备、自控元件、DDC编制唯一的编号,防止混淆。

(2)必须提供控制箱给所有的电缆编制唯一连续的编号,防止漏接。

必须正确地标出元件的安装位置(阀门、传感器的安装位置对于空调系统非常重要,如果空调系统比较复杂,如冰蓄冷系统,那么,对于弱电公司、甚至自控公司里的电气工程师来讲,会有一些难度的。但无论如何,还是必须正确标注)。

这些内容,看上去比较琐碎,同时,也比较耗费时间,但却对正确的安装帮助很大,虽然在这个阶段花多一些时间,但却在系统调试和验收时大大的节省时间,算总帐还是划算的。

3 设备监控系统在调试过程中的问题

在整个建筑设备监控系统的建造过程中,最重要的有两个方面:一个是设计阶段;另一个就是调试阶段了。调试其实是对前面的所有阶段,包括设计、配置、安装等所有工作的一个检验,有时还能发现很多空调系统本身的问题,比如制冷量不够、加湿量不够、风量不够等等。

目前很多项目调试工作中,普遍存在着重表面轻本质的现象,也就是说,调试人员只限于各种数值是否正确返回、启停命令是否可以执行、画面是否友好等等表面工作。这些工作当然很重要,也是基本的,但没有抓到点子上,真正的调试,是应该查看受控参数(温度、湿度、压力等)在有干扰的情况下的历史趋势图,检驗这些参数受到干扰后是否能够迅速恢复平稳。因为,我们最终的目的还是要将这些参数控制在平稳的范围内。

这其实是需要对控制回路的PID参数进行整定,而PID整定工作对调试人员的要求比较高,包括对PID的理解、对空调系统的理解、丰富的工程经验等。也许,这也是很多项目没有对PID进行整定的原因,因为水平达不到,所以干脆忽略了该工作。但如果要将系统做好,都应该重视PID的整定工作。

4 运行中的积极维保

目前大多数的项目,建筑设备监控系统调试验收完毕,交给用户使用后,除了元器件出现故障后进行更换外,系统的软件部分几乎就不动了,如果出现与实际运行不匹配的情况,基本上都是采用手动启停或调节了。随着时间的推移,建筑设备监控系统变成了一个远程操作系统,甚至完全作废变成了手动操作系统。当初花费了那么多钱,却没有起到相应的作用,非常的可惜。

笔者认为,这是国内项目的一个误区。比较轻视维护保养,而且,即使维护保养,也仅限于对设备的维护保养,没有对系统进行积极地改进和完善。其实,一个系统,无论当初的设计如何全面,肯定与以后的实际运行有偏差,积极的维护保养应该是不断地根据项目的实际运行情况,调整控制手段,慢慢摸索出一套适合本项目的特定的系统。所以,笔者理解的积极的维护保养,就是跟踪项目的运行,不断调整系统的控制手段,使得系统与建筑物达到最佳的配合状态,从而达到最佳的节能效果。

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