发布时间:2025-03-19 08:11:07被阅览数:61 次信息来源：《中国档案》
作者：陈美含
在“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念的要求下，在可持续发展的大背景下，绿色、环保等理念逐渐融入各行各业。随着社会的发展，尤其是党的十八大以来，在新时代新发展理念的指引下，各学校、研究院所对空调系统和气流组织相关内容的研究越来越多，但是针对档案库房的气流组织研究相对较少。
《中华人民共和国档案法》第十九条规定“档案馆以及机关、团体、企业事业单位和其他组织的档案机构应当建立科学的管理制度，便于对档案的利用；按照国家有关规定配置适宜档案保存的库房和必要的设施、设备，确保档案的安全”。解决好档案库房温度湿度稳定问题，档案馆才能做到“四个好”“两个服务”的要求。在档案保存过程中，恒温恒湿库房的质量直接关系到档案能否长期安全保存，所以恒温恒湿库房的设计不同于其他普通种类的库房或仓库。恒温恒湿库房中温度、相对湿度的不稳定是造成一切自然损害的主要因素，又因为不同种类、不同载体的档案对周围环境的温度要求并不一致，所以需要根据《档案馆建筑设计规范》（以下简称《规范》）中规定的不同类别文物保存的温度最佳指标，开展恒温恒湿库房气流组织的优化设计研究，以图在较少能耗的基础上，使档案保存区的温度波动范围控制在《规范》允许的范围内。
笔者聚焦适用于档案馆库的气流组织形式，借助模拟手段，配合实测数据，对档案库房中温度均匀性进行可视化的预测研究。
研究方法及内容
空调气流组织就是空调房间内通过合理布置送风口和回风口，使得经过净化和热湿处理的空气，由送风口送入档案库房后，在扩散与混合的过程中，均匀地消除档案库房余热和余湿，从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度，以满足档案库房温度的要求。研究在分析有关档案库房气流组织研究的相关文献和标准规范的基础上，通过在不同送风条件下，对档案库房温度均匀性的分布进行模拟研究，得出几种不同送风速度下的气流速度场和温度场的计算结果，并经过分析得到档案库房送风速度的最佳值。
运用专业的模拟软件，模拟不同空调系统送风气流组织形式下档案库房的温度场、湿度场、风速场等，通过详细的数值报告分析，对档案库房的温度均匀性进行全面综合评价，可以更方便地理解和比较分析结果。
模型搭建及边界条件
以某真实且边界规整的纸质档案库房为例，气流组织形式为上部送风、上部回风，具体送回风方式如图1所示。
图1 上送上回气流组织形式
档案库房整体的长宽高尺寸为27.2m×14.7m×5.4m，其中空调机房尺寸为6.6m×5.5m×2.4m，2间过渡间尺寸均为2.7m×3m×2.4m，库房内预设两组档案密集架，尺寸分别为14m×7.4m×2.4m、9m×7.4m×2.4m。
档案库房内共设置送风口9个，尺寸均为0.25m×0.25m，回风口尺寸为0.63m×1.25m，送风口和回风口在同一平面上，顶部距房顶2.4m。档案库房送回风口模型如图2所示。为简化计算，不考虑库房热源和设备的影响，采用二维模型，研究房间宽度与高度截面的温度与速度分布规律。
图2 档案库房送回风口模型
边界条件的设定，忽略太阳辐射及地板传热的影响，假设房间的上下侧是绝热的，北墙为外墙，定壁温条件，夏季典型天温度为34°C，冬季典型天为-1°C，西墙、南墙和东墙为内墙。模拟分析时为简化模拟研究，将内墙设定为绝热，出口边界满足总体质量守恒修正。
根据《公共建筑节能设计标准》（以下简称《标准》）要求，模型设计的建筑围护结构热工参数如下：
1.外墙类型
由外至内依次为玻化微珠建筑保温砂浆（20mm）+水泥砂浆（20mm）+加气混凝土砌块（200mm）+水泥砂浆（20mm）+内粉刷（20mm），传热系数K=0.96W/（m2k）。
2.内墙类型
水泥砂浆（20mm）+砖墙（180mm）+水泥砂浆（20mm），传热系数K=1.5W/（m2k）。
档案库房温度模拟结果分析
《规范》对纸质档案保存的最佳温度环境进行了说明，纸质档案库房温度应保持在14～24°C，考虑到纸质档案的安全保存要求以及空调系统运行的节能要求，档案库房在选定温度之后，每昼夜温度波动幅度要求不得大于±2°C，以此来判定库房内温度梯度变化是否符合要求。
根据《标准》相关规定和档案馆纸质档案库房的实际需求，夏季和冬季典型天定送风温度变送风速度模拟工况设定如表1所示。
表1 冬季和夏季典型天定送风温度变送风速度工况
对于档案库房来说，密集架是保存档案的重要装具，密集架底层和顶层平面的温度梯度变化可以直接反映保存档案的温度环境。为了便于多种工况进行对比分析，根据表1所示的定送风温度变送风速度的5种工况，模拟档案库房密集架底层，即x=0m位置的温度变化梯度情况。
1.夏季
变送风速度工况下，x=0m位置档案库房温度梯度变化情况如图3所示，（a）—（e）对应工况1—5。
图3 夏季变送风速度x=0m位置档案库房温度梯度变化
由图3可知，当送风温度恒定为18°C时，随着送风速度变大，库房底层温度越来越低且梯度变化越来越小，越靠近边界隔墙位置温度越高，因为受到外界温度变化的影响。当送风速度为5m/s时，库房底层温度保持在22～25°C左右，有部分温度超出标准要求的24°C，因此应降低送风温度或继续增加送风速度，才能使整体温度保持在标准范围之内。为了优化送风温度，结合实际情况，选定送风速度为2m/s，设定工况如表2所示。
表2 夏季定送风速度变送风温度工况
根据表2所示的定送风速度变送风温度共设置4种工况，模拟分析档案库房密集架底层，即x=0m位置的温度变化梯度情况。变送风温度工况下，x=0m位置档案库房温度梯度变化情况如图4所示，（a）—（d）对应工况1—4。
图4 夏季变送风温度x=0m位置档案库房温度梯度变化
由图4可知，当送风速度恒定为2m/s时，随着送风温度的增加，库房底层温度越来越高且梯度变化越来越大，因为受到外界温度变化的影响，越靠近边界隔墙位置温度越高。当送风温度为5°C时，库房底层温度整体保持在19°C左右，当送风温度为10°C时，库房底层温度整体保持在22°C左右，当送风温度为15°C和20°C，库房底层的温度会超出标准要求的24°C。
根据模拟数据可知，送风温度为5°C和10°C均能满足库房温度要求，但送风温度设定越低能耗越大。从节能角度考虑，夏季该库房空调系统送风状态可选取定送风速度2m/s，送风温度10°C的调控策略。
2.冬季
冬季该库房也按照表1的定送风温度变送风速度，设定5种工况为边界条件，模拟档案库房密集架底层位置，即x=0m位置的温度变化梯度情况。冬季变送风速度工况下，x=0m位置档案库房温度梯度变化情况如图5所示，（a）—（e）对应工况1—5。
图5 冬季变送风速度x=0m位置档案库房温度梯度变化
由图5可知，当送风温度恒定为18°C时，随着送风速度变大，库房底层温度越来越低且梯度变化越来越小，越靠近外界边界隔墙位置温度越低，因为受到外界温度变化的影响。当送风速度由1m/s上升到5m/s时，库房底层温度保持在13～24°C左右，有部分温度比《标准》要求的14°C略低。因此从节能角度考虑，当送风温度为18°C时，送风速度设定在1m/s，就能使整体温度保持在标准范围之内。
为了探究更节能的冬季送风温度设定，模拟选取定送风速度变送风温度共设置4种工况，如表3所示。分析档案库房密集架底层位置的温度变化梯度情况。冬季变送风温度工况下，x=0m位置档案库房温度梯度变化情况如图6所示，（a）—（d）对应工况1—4。
表3 冬季定送风速度变送风温度工况
图6 冬季变送风温度x=0m位置档案库房温度梯度变化
由图6可知，当送风速度恒定为1m/s时，随着送风温度的增加，库房密集架底层温度越来越高且梯度变化越来越大，因为受到外界温度变化的影响，越靠近边界隔墙位置温度越低。当送风温度为16°C或者18°C时，库房密集架底层温度整体已经可以满足标准要求，保持在13～24°C左右。
根据模拟结果，在上送上回气流组织形式下，通过夏季典型天和冬季典型天不同工况的对比分析，总结得出：夏季最佳工况为送风温度5°C或10°C，送风速度2m/s，可以符合纸质档案库房温度波动范围要求；冬季最佳工况为送风温度18°C，送风速度1m/s，可以符合纸质档案库房温度波动范围要求。
档案库房温度均匀性优化设计建议
1.合理布置库房空调系统设备间
气流组织是空调、送回风、建筑结构和内部结构的配置形式。所以，想要保证档案库房温度均匀性，也就需要对空调、送回风、建筑结构和内部结构的系统组合方式进行设计。
研究采用的档案库房周围设有设备间，设备间的设置会使库房的几何形状变得不规整，因此，其布置的位置应根据档案库房的具体需求来确定。例如，将设备间布置在库门旁可以方便检修和操作，但可能会占用较多的空间；而将其布置在门对面侧则可以节省空间，但可能会导致门侧温度波动较大。因此，需要根据库房的使用频率和温度控制需求来选择合适的布置方式。
2.采用均匀送风风道
纸质档案库房需要保持恒温恒湿，宜采用均匀送风风道来确保库房内各区域的温度差小于±2°C，湿度差小于±5%。送风道的设计和布置应考虑到库房的宽度和高度，以及风速的控制，以确保气流均匀分布。
具体措施如下：一是管道内安装调节阀门。在管道中适当安装调节阀门，以便根据季节或者库房实际需要对送风量进行调节，达到平衡送风的效果。二是管道内安装节流装置。在管道中适当安装节流装置，通过调节节流装置改变管道截面面积，使得气流速度根据需要变化，达到均匀送风的效果。三是增加风道长度，使得气流有足够的时间和空间可以均匀流通，从而达到均匀送风的效果。
3.优化通风换气设计，减少气流交叉和死角
为了保持纸质档案库房良好的恒温恒湿环境，库房内应考虑安装新风系统，并合理布置通风换气设施，每天通风换气次数为每小时1～3次。
同时，为了保持纸质档案库房的洁净环境要求，气流组织的设计应使得室内气流平稳无涡流，以减少尘埃颗粒的积聚图4夏季变送风温度x=0m位置档案库房温度梯度变化图5冬季变送风速度x=0m位置档案库房温度梯度变化和微生物的滋生。同时，空调通风系统需要快速将空气内的灰尘、挥发性有机物等气体从室内排出，避免或减少气流交叉和死角。
4.定期监测空气质量
为了确保空气流组织始终保持在良好状态，需要定期对纸质档案库房内的空气质量进行监测。这有助于及时发现并解决问题，保证库房内的空气质量符合《档案库房空气质量检测技术规范》（DA/T81—2019）、《档案馆空调系统设计规范》（DA/T87—2021）要求。同时，及时清除风道内的积尘和杂物等，保持风道的畅通，从而保证气流的均衡。
5.在设计时使用气流模拟软件辅助
气流模拟软件可以通过搭建的模型对档案馆库内各个位置的温度、湿度等因素进行模拟计算，并对空气流动情况进行预测。通过改变不同的设计参数，如风机布局、送回风口位置和大小等，对档案库房送风系统进行仿真分析，进行气流组织的优化设计，可以优化档案馆库内的空气流动效果，提高室内的温湿度均匀性、稳定性和空气品质，为档案馆库的气流组织稳定性设计提供优化建议。
结论
经过分析，由于外墙温度变化对档案库房内部温度变化影响较大，因此建议库房位置尽量远离外墙，库区外墙无外窗。如果库房设计靠近外墙，宜设置回廊，减少室外向库房内传热。
库房气流组织的优化设计需要综合考虑库房的具体需求、库内存放档案载体的存储要求以及环境控制目标，通过合理的空调设备和系统布局、优化的气流分布设计以及定期的监测和维护，来确保库房内的环境条件始终处于最佳状态。通过优化设计，达到统筹考虑库房内温湿度均匀稳定性、空调系统节能性和调控策略易操作性的目的。
作者单位：国家档案局科研所
责任编辑：王辉
