CN103807984B - 一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统及调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统及调控方法，该系统由空气伞隔离装置和毛细管网辐射温控装置组成；利用空气伞隔离装置送风所形成的空气伞，对遗址博物馆大空间展示厅进行无遮挡隔离分区，实现葬坑文物保存区与大空间展示厅高效隔离，有效阻隔外界污染性气体与灰尘进行文物保存区；利用过滤器对送风进行深层次净化，利用紫外灯管灭杀生物及病菌，为文物保存区提供洁净的送风；毛细管网辐射温控装置对葬坑文物保存区进行温度调控，实现文物保存区的恒温、恒湿保存环境，减少环境参数波动所引起的文物表面应力破坏，提高文物保存效果，同时降低环境调控能耗，且不影响文物展示效果。

Description

一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统及调控方法

技术领域

本发明属于遗址博物馆文物保存环境调控领域，涉及大空间展示厅内大尺度葬坑局部环境无遮挡隔离、空气净化处理、毛细管网辐射温控，特别涉及一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统及调控方法。

背景技术

遗址博物馆是遗址文物保护和展出的重要模式之一，代表当前遗址文物保护的发展方向。我国境内的历史文化遗址非常丰富，随着经济的发展，越来越多的遗址文物被建馆保护，如秦始皇陵兵马俑博物馆、汉阳陵博物馆等。遗址博物馆虽然能给遗址文物提供遮风挡雨、抵御日晒的条件，但其开放式大空间建筑布局特点决定了它还不能有效隔离这些环境因素对文物本体的影响，导致文物保存区参数受外界环境和游人影响很大，不利于文物保存环境控制。

目前遗址博物馆内环境控制主要借鉴舒适性空调的标准，采用传统中央空调系统通过布置在室内的空调末端装置，对室内的温湿度参数进行调控。但由于适宜遗址文物保存的环境与游人舒适性环境不同，而传统中央空调系统模式难以在同一区域内创造参数迥异的多种不同环境。此外，游人区与文物保存展示区环境控制的时间需求也有所不同，一般游人区只有工作时间需要对环境进行调控，而文物保存环境需要长年累月连续调控。文物保存展示区域占整个博物馆空间比率一般较小，如果对博物馆整体空间环境全天候持续调控，不符合节能和经济性的需求。因此,将文物保存展示区域从博物馆空间隔离出来进行单独调控,既可以满足文物对保存环境的特殊需求，又能大幅度减小能耗。

大空间内局部区域的隔离通过以下几种方法实现：（1）采用金属或玻璃挡板进行物理隔离，这种方法隔离效果虽然很好，但如果应用于博物馆，会妨碍游人视线，从而影响对文物的观瞻，即使是透明的玻璃挡板，由于空气中水分容易在挡板表面上冷凝结露，也会影响游人的视线；（2）采用空气幕隔离，该方法既可实现对局部有效隔离，还可以通过调节送风参数，对隔离环境进行调控，如专利《一种坑式结构遗址文物隔离式保存的局部环境调控系统》（专利申请号：201210009112.4）提出一种在葬坑两侧土隔梁上分别布置空气处理机组和回风口，在坑道上部形成空气幕进行隔离，该系统可以很好的解决宽度在3m以内坑道的隔离与调控，受送风射流衰减速度快、送风速度不能过大、送风噪声不能过高等因素的限制，对宽度3m以上的坑道，该系统的隔离效果难以满足要求；此外，该装置的设备安装在坑道两侧的土梁上，在很多情况下，土梁本身也是文物，遗留了历史活动遗迹，不宜直接在土梁上布置其它设备，因此该系统的使用场合受到一定的限制。本发明针对这种坑道宽度较大，并且坑道两侧土梁为土遗址的情况，拟提出一种葬坑局部环境隔离调控的空气伞隔离装置，即利用特殊形状风口送风在葬坑上部形成空气伞进行隔离，解决该类遗址文物保存面临的环境调控问题。

经过对比现有技术文献的检索发现，没有利用空气伞隔离装置隔离保护坑式结构遗址文物的相关专利与报道。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，针对大跨度葬坑遗址文物（如兵马俑博物馆俑坑，汉阳陵地下遗址博物馆从葬坑），提出一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统及调控方法，该装置能够满足葬坑两侧土梁为遗址且坑道跨度较大（3m以上）情况下局部环境隔离调控。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，包括安装于展示厅顶部钢结构上的带有Y形送风口的空气伞隔离装置，以及分别安装在室外的水泵和用于提供冷或热水的空气源热泵；空气源热泵上连接有布置在葬坑两侧的用于调控葬坑内局部环境温度的毛细管网辐射末端；空气源热泵的出水口与毛细管网辐射末端的进水口相连通，空气源热泵的进水口与毛细管网辐射末端的出水口相连通；水泵设置在空气源热泵的出水管上。

所述的空气伞隔离装置包括安装于屋顶钢结构上的水平送风管，水平送风管的两端设置有作为水平送风管进风口的回风口，在水平送风管内，出风口与两回风口之间均设置有初效过滤网；水平送风管的出风口上连接有中效过滤器，中效过滤器的出口上连接有风机，风机通过垂直送风管与用于提高送风射程、降低噪音、提高送风效果的静压箱相连通，静压箱的出口通过高效过滤器与倒置的Y形送风口相连通，Y形送风口下端分叉的两个送风口分别将空气喷射在葬坑两侧的土隔梁上，形成空气伞。

所述的回风口安装在屋顶钢结构上，与水平送风管相连通，回风口为格栅式回风口。

所述的初效过滤网安装在水平送风管内靠近回风口的位置，采用能够过滤回风中粒径大于5um的尘埃粒子及悬浮物的无纺布过滤材料。

所述的水平送风管内，上顶面的中心处设置有用于灭杀空气环境中的生物及病菌污染物的紫外灯。

所述的中效过滤器为用于捕集粒径在1～5um尘埃粒子及悬浮物的袋式空气过滤器。

所述的风机为安装在垂直送风管上的轴流风机。

所述的高效过滤器由用于吸附污染性气体并过滤粒径在1um以下的尘埃粒子及悬浮物的活性炭吸附层和玻璃纤维纸过滤层组成。

所述的Y形送风口安装在离地面高度2.5m～3m处，底部分叉的两侧送风口的开口缝隙宽度为1～3cm。

所述的Y形送风口喷射出的空气形成的空气伞送风风速在1～7m/s，送风角度在－30°～30°之间。

所述的毛细管网辐射末端10的毛细管管径为4～6mm。

一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控方法，包括以下步骤：

对于空气伞隔离装置：展示厅内空气首先通过回风口进入水平送风管中，经过初效过滤网对空气中粒径大于5um尘埃粒子及悬浮物进行过滤，进而经过紫外灯灭杀生物病菌类污染物；然后两侧回风汇合后进入垂直送风管中，经过中效过滤器去除1～5um尘埃及悬浮物后经风机加压送入静压箱中，经过静压箱的提压、将噪、均流，经过高效过滤器吸附与深度过滤，最终经Y形送风口从两侧送出，在葬坑上部形成隔离空气伞，实现葬坑文物保存展示区域与外界隔离；

对于毛细管网辐射温控装置：循环水经过空气源热泵进行加热或冷却调温后，经过水泵加压，送入毛细管网辐射末端，实现葬坑内局部区域的恒温调控。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明在展示厅顶部钢结构上安装空气伞隔离装置，利用空气伞隔离装置在保证文物保存和展示效果的情况下，将大跨度葬坑内文物保存区从博物馆大空间展示厅中隔离出来，实现文物保存区文物保存区域与游人环境调控区域隔离，便于根据环境参数需要分别控制；本发明利用布置在毛细管辐射末端装置与空气源热泵系统，可以实现对文物保存局部区域的恒温环境，并根据展示厅内调控区域不同运行时间需求进行独立调控，降低文物保存环境调控能耗。

进一步的，本发明Y形送风口喷出的空气形成空气伞，可以阻隔外界环境部分灰尘、污染性气体以及热量进入葬坑内文物保存区，减小外界环境及游人对文物保存的不利影响，理论隔离效率可达90％以上。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

其中，1为回风口；2为初效过滤网；3为紫外灯；4为中效过滤器；5为风机；6为静压箱；7为高效过滤器；8为Y形送风口；9为空气伞；10为毛细管网辐射末端；11为水泵；12为空气源热泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

参见图1，本发明一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，包括安装于展示厅顶部钢结构上的带有Y形送风口8的空气伞隔离装置，以及分别安装在室外的水泵11和用于提供冷或热水的空气源热泵12；空气源热泵12上连接有布置在葬坑两侧的用于调控葬坑内局部环境温度的毛细管网辐射末端10，毛细管网辐射末端10的毛细管管径为4～6mm；空气源热泵12的出水口与毛细管网辐射末端10的进水口相连通，空气源热泵12的进水口与毛细管网辐射末端10的出水口相连通；水泵11设置在空气源热泵12的出水管上。

空气伞隔离装置包括安装于屋顶钢结构上的水平送风管，水平送风管的两端设置有作为水平送风管进风口的回风口1，在水平送风管，出风口与两回风口1之间均设置有初效过滤网2，回风口1安装在屋顶钢结构上，与水平送风管相连通，回风口1为格栅式回风口；初效过滤网2安装在水平送风管内靠近回风口的位置，采用能够过滤回风中粒径大于5um的尘埃粒子及悬浮物的无纺布过滤材料。水平送风管内，上顶面的中心处设置有用于灭杀空气环境中的生物及病菌污染物的紫外灯3。水平送风管的出风口上连接有中效过滤器4，中效过滤器4为用于捕集粒径在1～5um尘埃粒子及悬浮物的袋式空气过滤器。中效过滤器4的出口上连接有风机5，风机5为安装在垂直送风管上的轴流风机。风机5通过垂直送风管与用于提高送风射程、降低噪音、提高送风效果的静压箱6相连通，静压箱6的出口通过高效过滤器7与倒置的Y形送风口8相连通，Y形送风口8下端分叉的两个送风口分别将空气喷射在葬坑两侧的土隔梁上，形成空气伞9。Y形送风口8安装在离地面高度2.5m～3m处，底部分叉的两侧送风口的开口缝隙宽度为1～3cm。Y形送风口8喷射出的空气形成的空气伞送风风速在1～7m/s，送风角度在－30°～30°之间。高效过滤器7由用于吸附污染性气体并过滤粒径在1um以下的尘埃粒子及悬浮物的活性炭吸附层和玻璃纤维纸过滤层组成。

本发明还公开了一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控方法，包括以下步骤：

对于空气伞隔离装置：展示厅内空气首先通过回风口1进入水平送风管中，经过初效过滤网2对空气中粒径大于5um尘埃粒子及悬浮物进行过滤，进而经过紫外灯3灭杀生物病菌类污染物；然后两侧回风汇合后进入垂直送风管中，经过中效过滤器4去除1～5um尘埃及悬浮物后经风机5加压送入静压箱6中，经过静压箱的提压、将噪、均流，经过高效过滤器6吸附与深度过滤，最终经Y形送风口8从两侧送出，在葬坑上部形成隔离空气伞，实现葬坑文物保存展示区域与外界隔离；

对于毛细管网辐射温控装置：循环水经过空气源热泵12进行加热或冷却调温后，经过水泵11加压，送入毛细管网辐射末端10，实现葬坑内局部区域的恒温调控。

本发明的原理：

室内空气经过回风口吸入送风风管，在风管内经初效过滤，紫外杀菌以及中效过滤处理后，经过风机送入静压箱中，并从静压箱底部经过高效过滤器后，从Y形风口的两侧送出，在坑道上部形成透明空气伞（即空气伞），阻隔外界污染性气体、灰尘、病菌等侵入文物保存展示区，将葬坑从博物馆大空间中隔离出来。同时，通过布置在室外的空气源热泵系统，向在布置在葬坑内两侧的毛细管网辐射末端系统提供冷/热水，对葬坑内局部区域温度进行调节，创造遗址文物保存局部恒温环境。

回风经过初效过滤网1、紫外灯3、中级过滤器4、以及高效过滤器7净化处理后，达到文物保存洁净要求，经过静压箱6的提压、将噪、均流处理后达到隔离射流要求，并经Y形送风口在葬坑上方形成隔离空气伞。由回风口1、初效过滤网2、紫外灯3、中效过滤器4、风机5、静压箱6、高效过滤器7、Y形送风口8、空气伞9组成的空气伞隔离装置安装在遗址博物馆展示厅屋顶钢结构上，不与土遗址文物进行直接接触。循环水经过空气源热泵12调温后，经过水泵11送入布置在坑道两侧的毛细管网辐射末端，实现葬坑内局部区域的恒温调节。用于环境隔离的空气伞隔离装置与用于局部环境调温的毛细管网辐射温控装置分开布置，可以配合同时运行，也可以分别独立运行。Y形送风口与静压箱连接，安装高度离地2.5m～3m，两侧送风口开口缝隙宽度为1～3cm；空气伞9送风风速在1～7m/s，送风角度在－30～30°之间可调；

本发明的工作过程：

结合附图1对本发明包括空气伞隔离装置和毛细管网辐射温控装置两个部。具体连接方式如下：

回风口，初效过滤网、紫外灯安装在水平送风管内，中效过滤器、风机、静压箱、高效过滤器、Y形送风口安装在垂直送风管内，空气伞由Y形送风口两个侧面射流送风形成。毛细管网辐射末端安装在坑道两侧，与布置在室外的水泵及空气源热泵系统连接。

系统运行时：对于空气伞隔离装置，展示体内空气经过送风口1，流入水平送风管，流经初效过滤网2的初级过滤和紫外灯3的杀菌后，进入垂直风送管，然后经过中效过滤器4的二级净化，再经风机5加压、静压箱6的提压、将噪、均流处理以及高效过滤器7深度吸附净化后，最终经由Y形送风口送出，在坑道上方形成隔离空气伞。同时，对于毛细管网辐射温控装置，循环水经过空气源热泵12调温后，经过水泵11送入毛细管网辐射末端10，对空气伞隔离出来的坑道文物保存展示区域进行恒温调控。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：包括安装于展示厅顶部钢结构上的带有Y形送风口(8)的空气伞隔离装置，以及分别安装在室外的水泵(11)和用于提供冷或热水的空气源热泵(12)；空气源热泵(12)上连接有布置在葬坑两侧的用于调控葬坑内局部环境温度的毛细管网辐射末端(10)；空气源热泵(12)的出水口与毛细管网辐射末端(10)的进水口相连通，空气源热泵(12)的进水口与毛细管网辐射末端(10)的出水口相连通；水泵(11)设置在空气源热泵(12)的出水管上。

2.根据权利要求1所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的空气伞隔离装置包括安装于屋顶钢结构上的水平送风管，水平送风管的两端设置有作为水平送风管进风口的回风口(1)，在水平送风管内，出风口与两回风口(1)之间均设置有初效过滤网(2)；水平送风管的出风口上连接有中效过滤器(4)，中效过滤器(4)的出口上连接有风机(5)，风机(5)通过垂直送风管与用于提高送风射程、降低噪音、提高送风效果的静压箱(6)相连通，静压箱(6)的出口通过高效过滤器(7)与倒置的Y形送风口(8)相连通，Y形送风口(8)下端分叉的两个送风口分别将空气喷射在葬坑两侧的土隔梁上，形成空气伞(9)。

3.根据权利要求2所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的回风口(1)安装在屋顶钢结构上，与水平送风管相连通，回风口(1)为格栅式回风口。

4.根据权利要求2所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的初效过滤网(2)安装在水平送风管内靠近回风口(1)的位置，采用能够过滤回风中粒径大于5um的尘埃粒子的无纺布过滤材料；所述的中效过滤器(4)为用于捕集粒径在1～5um尘埃粒子的袋式空气过滤器。

5.根据权利要求2所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的水平送风管内，上顶面的中心处设置有用于灭杀空气环境中的生物及病菌污染物的紫外灯(3)。

6.根据权利要求2所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的风机(5)为安装在垂直送风管上的轴流风机。

7.根据权利要求2所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的高效过滤器(7)由用于吸附污染性气体并过滤粒径在1um以下的尘埃粒子的活性炭吸附层和玻璃纤维纸过滤层组成。

8.根据权利要求1所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的Y形送风口(8)安装在离地面高度2.5m～3m处，底部分叉的两侧送风口的开口缝隙宽度为1～3cm，Y形送风口(8)喷射出的空气形成的空气伞送风风速在1～7m/s，送风角度在－30°～30°之间。

9.根据权利要求1所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统，其特征在于：所述的毛细管网辐射末端(10)的毛细管管径为4～6mm。

10.一种基于权利要求5所述的空气伞隔离式葬坑局部环境调控系统的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于空气伞隔离装置：展示厅内空气首先通过回风口(1)进入水平送风管中，经过初效过滤网(2)对空气中粒径大于5um尘埃粒子进行过滤，进而经过紫外灯(3)灭杀生物病菌类污染物；然后两侧回风汇合后进入垂直送风管中，经过中效过滤器(4)去除1～5um尘埃后经风机(5)加压送入静压箱(6)中，经过静压箱的提压、降噪、均流，经过高效过滤器(7)吸附与深度过滤，最终经Y形送风口(8)从两侧送出，在葬坑上部形成隔离空气伞，实现葬坑文物保存展示区域与外界隔离；

对于毛细管网辐射温控装置：循环水经过空气源热泵(12)进行加热或冷却调温后，经过水泵(11)加压，送入毛细管网辐射末端(10)，实现葬坑内局部区域的恒温调控。