谈国家博物馆在雾霾天气下展厅空气质量治理措施

代小娟

（中国国家博物馆）

谈国家博物馆在雾霾天气下展厅空气质量治理措施

代小娟

（中国国家博物馆）

雾霾笼罩之下,室内空气质量成为人们关注的焦点。论文详细介绍了雾霾天气下，国家博物馆为改善展厅空气质量从技术和管理角度采取的一系列治理措施及效果。改进后，发现在重度雾霾天气下，展厅PM2.5值仍能满足国家标准，空气质量得到大大改善。

雾霾；PM2.5治理；过滤网净化；空气质量

1 引言

中国国家博物馆隶属文化部，其职能是以历史与艺术并重，集收藏、展览、研究、考古、公共教育、文化交流于一体的综合性博物馆。2010年年底国家博物馆改扩建工程竣工，建筑面积由原来的6.5×104m2增加到近20×104m2。改扩建后的国家博物馆是世界上单体建筑面积最大的博物馆，收藏文物139万件，平均每天接待2～3万名观众。

近年来，雾霾天气频繁出现，人们也普遍认识到雾霾对身体的危害。随着对雾霾危害的认识增强，室内空气质量成为人们关注的焦点。为了保证观众参观环境的舒适度和文物储存、展览环境的洁净度，解决雾霾天气时室内PM2.5污染值超标问题，国家博物馆在2015年年底成立了PM2.5治理小组，从技术和管理角度采取了一系列措施，提高空气质量，尤其是对PM2.5的治理。

2 国家博物馆改进前空气净化方式及不足

国家博物馆主要通过空调机组过滤网净化空气。博物馆共有空调机组173台，新风机组51台，改造前全部采用无纺布框架过滤网。

无纺布框架过滤网优点在于更换费用相对较低；市场上供应商多，有较大的选择空间；有一定的过滤效果。但是，其存在一定缺点：

1）对PM2.5过滤效果差，在雾霾天气下室内空气质量无法得到保障；

2）使用寿命短，需要每月清洗，同时3个月更换一次；

3）过滤效率低，容易造成换热器堵塞，管道道路积尘，从而使得换热器和通风管道清洗次数增多；

4）过滤网清洗麻烦。需要拆除统一送至水房高压清洗，在运送途中容易造成二次污染；同时，必须晒干后才能安装使用。因此，工作量大，造成人力及水资源的浪费。

雾霾天气下，通过对室外及博物馆内部分展厅PM2.5进行检测，发现展厅及公共区域内空气大多处于超标状态（国家标准日平均低于75μg/ m3）。

表1为2015年年底雾霾天气下室外和部分展厅公共区域PM2.5检测值。

表1 雾霾天气下室外和部分展厅公共区域PM2.5检测值3μg/ m

3 对PM2.5的治理措施

室外空气进入到博物馆展厅内部需要经过4道关卡：外界空气首先流入风井和风道，经过最初吸附后空气进入空调机组，对过滤网进行有效净化，随后进行冷却或加热以及加湿，最后，再通过管道输送到各个展厅。为了应对雾霾的频繁造访，改善展厅空气质量，国家博物馆分别从技术和管理角度采取了多种改进措施。

3.1 技术改进措施

室外空气通过风道进入空调机组，需要经过过滤网净化后才能送入展厅。因此，过滤网的选择直接影响了空气的过滤效果。国家博物馆为了改善展厅空气质量，调研了现阶段市场上较为成熟的解决PM2.5方案，选取了其中6种，通过实验对比分析，选取更换了性价比更高的过滤网材质。

3.1.1 六种方案优缺点比较

1）方案一：3M静电驻极体过滤器（初效+中效+高效）

优点：过滤PM2.5效率高；不需要外接电源，不增加任何能耗，不产生任何有害气体，不存在任何安全隐患；静电驻极体过滤装置，安装、更换、维护简单、便捷，同无纺布框架过滤器使用相同框架无需大量施工和对机组改造，对于机组过滤段要求较低。

缺点：运行费用高；虽过滤PM2.5效率高，但使用一段时间后阻力会有所增加。

更换周期：初效15d，中效2a，高效6个月。

2）方案二：3M静电驻极体过滤器（中效）

优点：所有方案中阻力最低，配合变频节省电能；清洗方便：现场用吸尘器即可完成清洗，省去拆装、搬运和清洗等过程；节省人力、水资源和清洗剂。

缺点：过滤效率一般，仅高于现有无纺布过滤网。

更换周期：2a。

3）方案三：新风口预加G4初效过滤网

优点：安装费用低。

缺点：空调和消防共用风道影响消防进风；新风口需新增框架，增加额外费用；新风口大小不一，需做多种规格；新风口需要爬梯进出，拆装不易；1个风口带多台机组，如遇严重雾霾几天即需更换。

更换周期：约半月。

4）方案四：电除尘加板式过滤器

优点：过滤效率高；可配合现有初效过滤网一起使用，也可单独使用，不影响过滤效率。

缺点：消耗电能（每日用电约6kW ·h），存在安全隐患。

5）方案五：初效加袋式过滤器

更换周期：初效3个月，袋式4个月。

6）方案六：初效加高效板式过滤器

优点：安装及运行费用都为最低；过滤效果较高。

更换周期：初效3个月，板式6个月。

3.1.2 测试数据

测试机组选用相同规格，送风量为18 700m3/h（此规格机组在全馆173台空调机组和51台新风机组中属于较大规格）；所有测试工况定为：频率50Hz，新风阀开启100%，回风阀开启100%时进行测试。对比分析各方案测试过滤前后PM2.5污染值、过滤网的阻力、单台和全馆的安装费用及年运行费用。

PM2.5颗粒过滤实验方案测试数据如表2。

3.1.3 测试结果

经过全面的性价比比较，国家博物馆选用了方案六，即初效加高效PP纸过滤网。此方案在6个方案中性价比较高，且能保证在重度污染时送风空气质量达到国标的要求。方案六的过滤网由2层构成，外面1层是初效过滤纸，主要拦截空气中的大颗粒，里面是高效过滤纸，即PP纸，主要阻挡PM2.5。

该方案与原有初效无纺布过滤网相比具有以下4大优点：

1）过滤效果大幅提升，可保证馆内空气质量达到国家标准；

2）性价比高，同原有初效过滤网相比不增加成本；

3）PP纸过滤网不用运往机房清洗，节省人工搬运及防止沿途污染；

4）节省清洗水源。年节省清洗过滤网用水800t。

3.2 管理改进措施

3.2.1 加大室外空气进入展厅所经过的通道的清洗力度

1）加大新风井、新风风道的清洗频次，尽可能减少污染物进入空调系统。国家博物馆共有15×104m2的风道，对新风井每年清洗2次、送风风道每年清洗1次，从而尽可能地减少污染物进入馆内空调系统。

表2 PM2.5颗粒过滤实验方案测试数据

2）及时修复漏风过滤网框架、清洗表冷器及送风风道，使少量未过滤污染物尽可能不送到展厅。

3.2.2 对过滤网定期进行更换

初效过滤网一年更换6次，高效过滤网一年更换2次。

3.2.3 充分利用楼宇自控平台智能控制模式

结合展厅温湿度不同需求，雾霾天气适量开启新风，使展厅保持微正压，防止室外污染物通过门窗缝隙进入室内。

3.2.4 建立PM2.5指数台账

国家博物馆通过建立PM2.5指数台账，每天监测开放区域的空气质量。国家博物馆在大厅、展厅以及办公区选定了20个环境监测点，每天上午和下午固定时间利用手持测试仪进行人工检测，并将检测数据输入电脑系统，从而及时掌握空气净化系统的运行状态（见图1），为以后分析积累数据资料。

4 治理标准及效果

4.1 空气治理标准

参考国家环保部根据我国情况于2012年发布的GB 3095—2012《环境空气质量标准》， 规定环境空气中的PM2.5控制日平均浓度为75μg/m3。表3为各国或组织机构制定的大气PM10和PM2.5标准。

4.2 治理前后展厅效果分析

4.2.1 S9展厅改造前后PM2.5治理效果分析

图1 PM2.5指数录入软件

表3 各国或组织机构制定的大气PM10和PM2.5标准

图2 改造前S9展厅PM2.5和室外PM2.5对比图

通过分析S9展厅在改造前（2016年3月）和改造后（2016年12月）展厅内PM2.5和室外PM2.5对比图（图2、图3），可以明显看出改造前某天室外PM2.5为270μg/m3时，展厅内为110μg/m3；改造后某天室外PM2.5为462μg/m3时，展厅内仅为55μg/m3。同时，通过图3可以看出，雾霾天气下S9展厅PM2.5一直稳定在75μg/m3之下。

4.2.2 雾霾天气下部分展厅与室外PM2.5对比分析

表4为雾霾天气下，国家博物馆部分展厅、公共区域及室外的PM2.5数值统计。通过表4可以看出，室外PM2.5为163～ 462μg/m3时，展厅为45～75μg/m3，当室外达到严重污染以上时，展厅仍能满足国家标准。但是，公共区域由于空间大、空气对流等原因部分区域仍存在超标问题。

图3 改造后S9展厅PM2.5和室外PM2.5对比图

表4 雾霾天气下，部分展厅、公共区域及室外的PM2.5值

5 结语

由于室外多数污染情况是在中度到重度污染水平(PM2.5浓度在150μg/ m3左右),所以实验选材也是在此条件下进行的。当室外污染物浓度长时间超过500μg/ m3时，部分展厅污染物浓度有可能超标。

下一步，国家博物馆将针对此类问题继续研究解决方案。例如，建立数据化管理体系，在重要区域安装PM2.5传感器，实时记录保存空气质量相关数据，并进行分析；针对污染物浓度长时间爆表情况，采取在楼控系统中设置空气重污染控制模式等方法，以进一步改善馆内空气质量，为观众提供洁净舒适的参观环境。

[1] 曹思循.空气过滤器对比分析研究[J].智能建筑与智慧城市,2016(3):56-58.

[2] 屈菡.多措并举应对雾霾[N].中国文化报,2016-12-29(2).

[3]丁欢庆.公共建筑PM2.5空气净化应用探讨[J].绿色建筑,2015(4):39-40.

[4] 李哲敏,周甜甜,林晗,芦瑶.建筑设计与室内PM2.5控制探讨[J].住宅产业,2015(7):48-53.

[5] 曹国庆,谢慧,赵申.公共建筑室内PM2.5污染控制策略研究[J].建筑科学, 2015(4):40-44.

[6] 张万毅,何泰隆,林忠平.一般通风用空气过滤器的PM2.5效率探究[J].制冷与空调,2015(10):100-105.

Discussion on Air Quality Control Measures of National Museum in Fog Haze Weather

DAI Xiao-juan

(National Museum of China)

Indoor air quality becomes the focus of attention under the fog and haze. This paper introduces a series of measures and effects of the national museum to improve the exhibition air quality in haze weather. Improved and found in heavy haze weather, the exhibition hall PM2.5 value still can meet the national standards, air quality has been greatly improved.

haze; PM2.5 treatment; filter purification; air quality