热电技术对博物馆青铜器文物保护的可行性探讨

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：青铜器作为我国重要的历史文物，受到了博物馆的重视与保护。在预防性保护中，恒温恒湿的保存环境无疑是最好的保护选择。针对青铜器保藏条件的特殊性，常用的恒湿设备已无法满足敏感青铜器的预防性保护，需要利用热电技术对馆藏青铜器文物微环境进行智能化的恒温恒湿控制。
　　关键词： 预防性保护;青铜器;热电技术
　　随着科学水平的提高，博物馆已逐步重视引进现代科学技术，文物的科技保护已成为博物馆的工作重点，尤其是文物保存环境的改善，可大大提升文物的安全稳定性。
　　1 文物预防性保护
　　文物预防性保护是运用与藏品风险管理相关的各种技术手段，对保存环境等因素进行前期的分析，并进行有效的监控和调控，最大限度地抑制和减缓文物材质老化变质的速度，从源头上预防性地保护藏品。国内博物馆保护工作重心已由被动性保护向预防性保护转移。“预防性保护理念”已成为国际共识和工作的方向。
　　2 环境因素对馆藏青铜器文物的影响
　　博物馆馆藏文物中，青铜器算得上是最为重要的历史文化遗产，称得上是国之瑰宝。青铜器具有很高的艺术鉴赏价值和历史研究价值。现存青铜器历经了千年沧桑，文物本身出现了不同程度的锈蚀。腐蚀是现存青铜器必发的自然现象和过程，而锈蚀是一个复杂的化学过程，青铜器存放于具有一定腐蚀能力的环境中，必然会发生化学或电化学的腐蚀现象。腐蚀的环境因素包括温度、湿度、细菌、空气（SO2、CO、O3等）等。温度和湿度是个“隐形杀手”，当周围的温度、湿度发生变化，会加剧青铜器粉状锈的形成，有害锈会随着大气温湿度的相互作用产生循环性腐蚀。同时，空气中的有害气体也会对青铜器文物造成不可忽视的伤害，必须要控制和消除空气中的有害气体，控制文物的化学腐蚀。对保存环境的控制是延缓青铜器腐蚀的决定性因素，是青铜器文物长期妥善保存的关键。
　　以邯郸市博物馆馆藏国家一级文物青铜马为例，这三匹战国青铜马出土于河北邯郸赵王陵2号墓，其采用圆雕手法铸造，造型逼真，工艺考究，形态生动，是国内年代最早的写实风格的青铜马塑像，反映了战国时期赵国青铜铸造艺术的精湛和审美特点。
　　三匹青铜马本体上现已出现了不同程度的腐蚀，锈蚀产物主要呈绿色、粉绿色、孔雀蓝色，部分锈蚀物呈硬结状。当温度、湿度等环境因素发生变化，青铜马周围就很容易产生粉状锈。现文物存放在展厅的独立展柜中，由于独立展柜体积狭小、通风不良、外部环境温湿度变化大，就需控制温湿度及降低有害气体，最大限度地延缓文物的“衰变”。
　　3 现有博物馆使用的恒湿保护技术
　　目前博物馆普遍采用的温湿度控制方式为集中恒温恒湿系统及展柜恒温系统。所谓的集中恒温恒湿系统，其实就是恒温恒湿空调机组，由压缩制冷剂循环系统、恒温恒湿空气循环系统、自动化控制系统组成。其要求有独立的机房，还需要在基础施工中将循环管道及线路提前预埋铺设，通过空调机组对进入展柜的空气进行温湿度处理，使空气达到预设文物保护环境的要求后，通过各个管路分别送到展厅的各个展橱中，来实现恒温恒湿效果。这套系统对主机组的依赖性很大，当系统任何部位出现故障，就会触发主机停机报警，展柜内的进出控制系统停机，导致展橱内温湿度急剧变化，对文物的安全产生極大的威胁。近些年，集中系统在博物馆的应用中也暴露了很多问题。
　　近年来，独立空间的独立控制系统不断地应用，国内博物馆展柜恒温恒湿系统采用的是比较成熟的压缩机制冷技术，而压缩机的运行过程中会产生较大的噪音，对设备空间要求很大。近几年变频技术不断发展，变频压缩机的应用广泛，其在节约能耗的同时降低了震动及噪音（噪音仍存在）。展厅展柜的恒温恒湿系统的压缩机噪音也会影响观众的参观感受。受制冷稳定性的影响，国内博物馆所使用的均是恒湿设备，忽视了温度的变化对文物产生的不可逆破坏作用，控制环境温度是必要的保护手段。德国、法国的一些知名公司，利用先进的变频技术实现控温控湿，而昂贵的设备成本对于中小博物馆有限的经费预算是不小的压力。为了解决现有恒温恒湿设备的种种弊端，需结合制冷行业的前端技术发展，创新开发热电技术应用于控温湿设备中，实现文物的预防性保护。
　　4 热电制冷技术对青铜器文物保护的优势
　　热电技术利用半导体制冷片作为特种冷源，利用“帕尔贴效应”实现新的制冷方法。近10年，热电制冷技术不断地发展和应用，尤其小型热电空调装置应用于特殊场合，则具备独特的优势。热电制冷技术作为新型的制冷技术，不需要任何制冷剂，无压缩装置，不会产生回转效应，自然也无震动和噪音，结构比压缩制冷部件少很多，故障率低。半导体制冷片兼具制冷和加热两种功能，原件可以分别代替空调中的加热系统和制冷系统。由于半导体热惯性小，所以制冷或制热很快，原件功率很小，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统，可以精准控制制冷功率，根据温度差从几毫瓦到上万瓦进行调节。半导体制冷片通过控制输入电流，实现高精度的温度调控，再加上精确的温度检测技术，实现智能化自动控制。此技术大大提升了制冷效率和高精度控制，特别适用于像博物馆独立展柜这样的特殊环境。
　　博物馆内的青铜器保护中，严格控制青铜器展柜的环境是保护腐蚀青铜器最重要的手段。国内文物科技保护行业证实，科学性的控温除湿系统对环境的控制是非常重要的，可以有效地抑制文物腐蚀部位的恶化。利用热电制冷技术优势显著，可以实现高精度的恒温恒湿环境。
　　5 热电技术对馆藏青铜器保护的可行性分析
　　根据《邯郸市博物馆馆藏文物保护环境标准》对文物存放的温湿度要求，青铜器存放空间湿度为40%以下、温度控制在20±4摄氏度。对于河北邯郸而言，冬季寒冷干燥，博物馆展厅中央空调白天供暖晚上关闭，展厅环境会出现低湿度、白昼温差大的情况。白天最高温度不超过20摄氏度。到了冬季，邯郸成为最严重的雾霾城市之一，空气中含有大量的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等颗粒物质。一般雾霾天气会伴随着大量云凝结核的存在，相对环境湿度较大，无论是湿度还是空气质量都会对馆藏文物造成一定的伤害。我们必须要综合考虑邯郸地域灾害性天气对文物的腐蚀损害。春秋季节，邯郸湿度不大，温差波动相对较大，温度悬殊较大。夏季，邯郸处于高温状态，雨季又必然出现高温高湿的情况。因青铜器的历史价值和脆弱的质地属性，在青铜器保护上要充分考虑地域环境的特性。
　　青铜器文物的环境保护中，选用热电技术保护设备是行之有效的，利用热电技术空间小、控温湿稳定、能耗低等特点，科学稳定地控制温湿度。在独立展柜中安装一台热电制冷空气处理机，主设备控制系统采用高速、可靠的单片机芯片为主控芯片，内置高精度温湿度复合传感器，采用闭环控制形式，将温湿度预定值和温湿度采样值同时送入单片机中，经过控制运算后输出控制量，控制驱动电路使半导体制冷片对空气进行制冷、除湿、加热，控制超声波加湿器进行加湿，在进出风口处前置空气过滤网净化空气。根据不同季节不同的环境对展柜内空气进行处理，通过高精密温湿度传感器，将采集到的数据转换为数字量，传送到无线传输终端。空气处理机组通过无线终端或智能传感器的指令处理数据，对温湿度进行控制。
　　利用展柜内的智能无线传感系统，智能检测展柜内文物的微环境温湿度值，通过指令操作热电制冷控制系统的空气制冷除湿或加湿设备。通过展柜上、下层空气交换通风口，实现微环境空气的循环交流。必须要保证展柜的密闭性良好，才能确定空气交换率低，展柜内外泄露少了，展柜内温度才能保持稳定。基于以太网通讯总线设计，通过WIFI将展厅所有陈展自动化设备包括恒温恒湿系统融为一体，传输到展柜综合管理系统中，对文物保护状态进行数据化的研究，为实现了馆藏青铜器文物的稳定性保护提供更加科学的可行性分析。
　　6 结语
　　要让文物“活”起来，保护是基础、研究是核心、传承弘扬是目的。科学地研究青铜器文物适宜的保存环境，避免文物受到损坏，延长文物藏品的寿命，让文明历史传承下去。■
　　参考文献
　　[1]郑幼明，俞春尧，张学军.博物馆恒温恒湿文物环境控制系统的建立和优化设计[J].文物保护与考古科学，2008（S1）：32-40.
　　[2]罗清海，汤广发，李涛.半导体制冷空调的应用与发展前景[J].制冷与空调，2005（6）：5-9.
　　[3]徐群杰，潘红涛，邓先钦，等.青铜器文物的腐蚀与防护研究进展[J]，上海电力学院学报，2010（6）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/7/view-14805560.htm