CN102494366A

CN102494366A - 洞窟除湿-温湿度调控装置

Info

Publication number: CN102494366A
Application number: CN2011103883084A
Authority: CN
Inventors: 李红寿; 汪万福
Original assignee: DUNHUANG RESEARCH INST
Current assignee: DUNHUANG RESEARCH INST
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2012-06-13

Abstract

本发明公开了一种洞窟除湿-温湿度控制装置，它是由除湿机、空调、排水管和电源组成。除湿机和空调放置窟(墓室)内，并通过导线与电源连接；空调压缩机和空调的排水箱放置于洞窟外，排水管分别与空调的排水管和除湿机的排水管用三通连接。本发明可在保证除去洞窟或墓穴地下来水的同时排除外部潮湿、极端干燥等天气过程的影响，保持文物环境空气温湿度稳定，可为洞窟(墓穴)文物的长久保存和实现主动性预防保护提供了保障。

Description

洞窟除湿-温湿度调控装置

技术领域

本发明涉及一种在洞窟内除湿并保持洞窟温度、湿度环境的稳定装置。具体地说，在封闭洞窟前提下，通过除湿机与空调的配置与设定来调控洞窟内部环境的温度和相对湿度，为文物提供适宜的温湿度保存环境，用于洞窟(墓穴)类型中赋存文物的保护。

技术背景

在我国丝绸之路沿线分布着众多的石窟，从西向东有克孜尔石窟、莫高窟、榆林窟、马蹄寺、天梯山石窟、炳灵寺、麦积山石窟、须弥山石窟、云冈石窟、龙门石窟等一系列的石窟，是重要的古代佛教遗存，是古代文化交流的历史见证。其中以敦煌莫高窟为代表的壁画和彩塑具有极高的历史、艺术、科学和文化价值，已列入世界文化遗产名录，成为重要的世界文化遗产。另外，在我国广泛分布着古墓，部分古墓已被发掘。从嘉峪关魏晋古墓群到内地的皇陵大墓，也保存着一定数量的壁画、彩陶、石刻等，这些珍贵文物是研究古代社会、政治、经济、文化等不可多得的实物材料。然而，无论洞窟型文物还是墓穴类文物都存在着与水分相关的病害，水分是洞窟及地下墓穴文物病害形成最活跃的因子。在水分作用下的盐分活动可对壁画造成酥碱、疱疹、起痂、粉化、空鼓、脱落等致命危害。在潮气环境下微生物甚至直接以壁画有机颜料为基质，造成壁画表面严重的霉变污染。我们研究发现洞窟及地下墓穴文物的水分主要来自深层地下潜水。地下水汽与膜状水分在热场作用下持续运移是洞窟(墓穴)水分的主要来源方式。膜状水分蒸发后溶解盐分的滞留是导致洞窟浅层围岩盐分较高的主要原因。经多年研究，我们发现洞窟温湿度对潜水蒸发和壁画水-盐活动产生着重要的影响。洞窟(墓穴)封闭时，窟内湿度升高，可激活盐分和微生物的活动，产生严重病害。但开放时，外界的天气变化可对水分产生活动重要影响，尤其是潮湿天气过程的高湿度同样可激活盐分和微生物活动。另外，过分干燥的天气过程可增加洞窟围岩潜水的蒸发量，增加围岩盐分的积累数量，对洞窟壁画形成潜在威胁。同时，温度的剧烈变化也可直接对文物本体产生严重破坏。因此目前洞窟(墓穴)文物的保护处于两难境地，直接封闭难以降湿，开放又受外界环境的严重影响。而且弘扬我国优秀的文化遗产与利用是文物存在的价值所在，这难免需要一定程度的开放。权衡利弊，目前普遍采取开放通风的方法以主要减少来自围岩深处的潜水水汽蒸发。但这样洞窟或墓穴文物难以避免地承受着潮湿-干燥、高温-低温等剧烈天气变化过程的负面影响。

保持洞窟文物环境的稳定是文物保护的关键，其中温湿度的控制是核心内容。因此，如何在除湿的基础上保持洞窟内温湿度的稳定，实现主动预防性保护，已是当代文物工作者的重要使命。

发明内容

鉴于上述，本发明主要以莫高窟洞窟研究为基础，在充分掌握洞窟水-盐活动机理的基础上，目的旨在提供一种洞窟除湿-温湿度调控装置。利用本装置，对洞窟环境进行人工控制，在除湿的同时实现温湿度的双项控制，较大程度的抑制文物的衰老劣变，延长珍贵文物的保存寿命。

本发明的目的是这样实现的：

一种洞窟除湿-温湿度控制装置，是由除湿机、空调、排水管、电源组成。除湿机和空调放置于洞窟或墓室内，并通过导线与电源连接；空调压缩机和空调的排水箱放置于洞窟外，排水管分别与空调的排水管和除湿机的排水管用三通连接。

本发明的优点是：

针对洞窟(墓穴)文物的赋存环境，在除去源源不断来自围岩(地下潜水)水分的同时保持文物环境温湿度的稳定，保护文物能够更长久保存。本发明特点的表现为：1)通过人工冷凝除湿，在除去洞窟蒸发水分；2)保持窟内的温度、相对湿度的稳定；3)排除了外界潮湿或极干旱天气的影响。4)利用热能的控制，在一定程度上可抑制潜水蒸发，减少盐分的潜在危害。本发明针对性强，解决了洞窟(墓穴)文物保存中存在的关键问题，保护成效明显。

本发明可应用于洞窟文物和地下墓室文物的保存，也可用它同类型文物的保护。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明对洞窟温湿度控制效果的对比，其中图2a为2010-05-19-2010-06-03对照洞窟、试验1窟和试验2三个窟内的温湿度波动图；图2b为2010-06-03-2010-06-14对照洞窟、试验1窟和试验2三个窟内的温湿度波动图。

具体实施方式

本发明使用前提是在洞窟(墓室)完全封闭状态下实现除湿的同时保持洞窟内温度、湿度环境的稳定，达到文物长久保存的目的。

下面结合附图对本发明技术方案再作进一步的说明：

如图1所示，一种洞窟除湿-温湿度控制装置，是由除湿机1、空调2、排水管3、电源4组成。除湿机1和空调2放置窟内，或墓室内，并通过导线与电源4连接；空调2压缩机和空调的排水箱放置于洞窟外，排水管3分别与空调2的排水管和除湿机1的排水管用三通连接，排水管3导出除湿机1和空调2凝结的蒸发水分，完成洞窟内外的热量交换，达到在除湿的同时保持洞窟内温度、湿度环境的稳定。

除湿机1通过自身的相对湿度感应开关可在31％～100％相对湿度范围内任意设定所需调控的湿度，如莫高窟可在31％～50％范围内，具体根据各个洞窟长期监测的平均湿度设定，通过除湿机自动控制窟内湿度，使之保持稳定。

空调2通过自身的温度感应开关，在16～30℃范围内任意设定温度。如在莫高窟可将温度设定在18～20℃，通过空调自动控制温度。

空调2的功率要大于除湿机1的功率。当窟内温度较低、相对湿度较高时，通常只有除湿机工作，并利用在运转过程中产生的一定热量保持温度的稳定，空调2一般不会自动开启；但如果除湿机1的开启不能满足设定温度的要求，可通过空调2的自动启动来实现，但此时空调本身不能发挥除湿作用，湿度仍需要除湿机控制；当温度、湿度都较高时，空调可排出除湿机和外部环境进入窟内的热量，保持洞窟温湿度的稳定，同时二者运转都完成冷凝除湿的要求。根本上，除湿-温湿度调控设备是通过热量来控制温湿度，进而控制围岩与壁画水分与盐分活动的。

与除湿机1和空调2连接的排水管3要与空调2和除湿机1放置同样的地面高度水平，以保持排水畅通。在室外排水管3要埋入地下，在远离洞窟的区域排出。如多洞窟同时除湿时，可统一用专用管道连接，凝结水分可用于园林灌溉等环保利用。

试验例：

图2是选择2010-05-19-2010-06-14莫高窟B132洞窟内3个相同大小的禅窟进行的对比试验。从图2a可以看出：2010-05-19-2010-06-03在应用本发明对试验1窟和试验2窟进行温湿度控制前，对照洞窟、试验1窟和试验2三个窟内的温湿度波动高度一致，都随外界大气的天气过程存在较大幅度的变化。2010-06-03-2010-06-14之后，对照洞窟仍持有较大幅度的温湿度波动，而试验1窟和试验2窟在各自调控温湿度下表现非常平稳，与对照洞窟对比温湿度差异非常显著，(见图2b)。从而对比试验说明本装置对洞窟环境进行人工控制，在除湿的同时实现温湿度的双项控制，较大程度的抑制文物的衰老劣变及延长珍贵文物的保存寿命产生了积极作用。试验表明：应用变频空调时洞窟温度变化幅度可稳定在0.5℃以内，相对湿度稳定在2％以内。

Claims

1.一种洞窟除湿-温湿度控制装置，是由除湿机1、空调2、排水管3、电源4组成，其特征是除湿机1和空调2放置窟内，或墓室内，并通过导线与电源4连接；空调2压缩机和空调的排水箱放置于洞窟外，排水管3分别与空调2的排水管和除湿机1的排水管用三通连接。