檔案室內防塵及自動控溫控濕改進設計

羅敏　胡翔

摘 ? 要： 為了在高溫、潮濕、多塵環境下保障檔案室中紙質檔案的長期、安全存放，對檔案室內防塵及自動控溫控濕實施改進。提出設計方案：防塵方面，采用貫流式風幕機、PVC防塵網、亞克力膠條、新風濾塵箱等設備，有效阻擋灰塵進入檔案室。溫濕度控制方面，一是在檔案室內（大環境）中設計制冷除濕控制電路、制暖控制電路，采用高科技材料碳晶取暖器，實現不同季節下溫濕度的自動控制;二是在檔案柜內（小環境），采用自行研發的實用新型專利“一種具有自動溫控功能的檔案柜”，結合檔案柜內溫濕度控制電路，實現自動輔助控制。安全保障方面，安裝連接Wi-Fi的、具有揚聲器的無線攝像頭，威懾非法入侵人員，并配備煙霧報警器、滅火器，保障消防安全。對2016年1月至2019年12月的監測數據進行統計，表明阻塵率大于85%，節能率大于40%，環境溫濕度控制在14～24±2℃、45%～60%±5%RH，符合紙質檔案存放標準條件，同時節省了人力開支，實現了節能降耗。

關鍵詞： 防塵;控溫控濕;碳晶取暖器;貫流式風幕機;改進設計

中圖分類號：G273.3;TP273 ? ?文獻標識碼：B ? ?文章編號：2095-8412 （2020） 04-020-10

工業技術創新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net ? ?DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.004

引言

國家廣播電視總局九五二臺（以下簡稱“九五二臺”）位于我國西南，處于亞熱帶季風氣候區域。受金沙江河谷暖氣流影響，該地夏秋兩季高溫、潮濕、多塵（長期高溫>26℃，歷史最高溫43℃，年平均氣溫18.3℃，年平均濕度>75%RH），極易引發紙質檔案蟲蛀和霉變，給紙質檔案的長期且安全存放造成了不利影響。

為了延長紙質檔案存放時間，近幾年許多學者對檔案室內溫濕度控制以及檔案柜內防蟲殺菌進行了設計，但在檔案室內防塵、自動控制電路穩定性設計、設備節能、設備溫濕度監控、非法入侵預警、檔案柜內溫濕度輔助控制等方面未有涉獵。

經市場調研發現，國內外優質的檔案柜雖然密閉性較好，但也做不到絕對的防潮、防蟲，不能自動控制柜內的溫濕度，且造價昂貴。市面上也有檔案古籍恒溫恒濕收藏柜和無水控溫控濕柜，但存貯面積很小，且價格更加昂貴[1]。

本文綜合考慮西南地區地理環境因素、檔案室內（大環境）防塵需求、檔案柜內（小環境）控溫控濕需求，進行技術改造，以保障紙質檔案的長期、安全存放。

1 ?總體設計

九五二臺檔案室自動溫濕度控制系統總體設計圖如圖1所示。系統主要利用控制電路、空調、碳晶發熱體和除濕機自動將檔案室內（大環境）的溫濕度控制在設定范圍，利用控制電路、“一種具有自動溫控功能的檔案柜”（自行研發設計）輔助將檔案柜內（小環境）的溫濕度控制到設定范圍，從而使整個檔案室內的溫濕度達到紙質文檔存放的標準條件（溫度：14～24±2℃，濕度：45%～60%±5%RH）[2-5]。空調運行監控功能的實現原理是用電腦通過雙絞線連接串口服務器，以實時訪問空調來電智能啟動器，監控空調運行狀態，遠程實時調整空調運行參數[6-8]。檔案室內安裝有無線攝像頭，檔案管理員可通過手機遠程監控檔案室內設備運行狀態、溫濕度指示燈狀態，及時了解報警信息（室內裝有獨立式煙霧報警器及溫濕度異常蜂鳴報警器），語音威懾非法入侵人員[9-12]。

該項目于2016年8月至2017年4月完成市場調研、控制電路設計、檔案柜改進設計、材料選型及功能測試等任務;2017年5月獲有關部門資助，2018年7月安裝、調試完畢后，穩定運行至今，各項參數都符合設計要求，保障了檔案柜內紙質文檔的長期、安全存放。2018年8月，項目研發小組就此系統中檔案室內防塵及冬季控溫、檔案柜內溫濕度控制方面進行了設計改進，2018年9月經過安裝、測試，更好地達到了防塵、控溫及節能的功效，使得這一系統更趨于完善和成熟。2019年2月，項目小組研發的“一種具有自動溫控功能的檔案柜”獲國家實用新型專利，專利號：CN201721313191.2[13]。下文就改進后的設計作詳細論述。

2 ?檔案室防塵改進

考慮到檔案室進氣口是灰塵、細菌進入的主要通道，所以從檔案室大門、窗戶、空調換氣口三方面著手進行防塵處理。

（1）檔案室大門選用防盜門，門頂上方安裝風幕機。離心式風幕機最大風速達20.5 m/s，安裝在3.5～4 m的門頂上方，可達到92%的阻隔效果，雖然價格較高、功耗較高，但噪聲更低。貫流式風幕機最大風速達14.5 m/s，安裝在2.2～3.3 m的門頂上方，可達到85%的阻隔效果，噪聲較小、省電、經濟實惠。根據實際情況，綜合考慮經濟成本和功效，合理選取：本項目在室內門頂上方選用美的MFM3009（0.9 m）貫流式風幕機。采用門開關控制風幕機的電源，既節能增效，又可利用風幕機的高風速將灰塵細菌阻隔門外。

（2）在窗戶處，為了不破壞原有玻璃窗，在紗網和窗戶縫隙上著手改進。將PVC防塵網（孔徑1.0 mm、厚度0.4 mm）覆蓋在原有不銹鋼紗網位置，收口處用壓條壓好，用亞克力防霉防水接縫膠條對窗戶周圍縫隙進行封堵，阻擋灰塵進入。因檔案室內的空氣流動性差，在選用經濟實惠的PVC防塵網和亞克力膠條后，阻塵率大于90%。

（3）在空調換氣口處安裝新風濾塵箱（孔徑50 mm，僅對帶換氣功能的空調采用），有效阻擋灰塵細菌等進入，阻塵率大于95%。

3 ?檔案室內（大環境）溫濕度控制改進

3.1 ?檔案室內自動控溫控濕設計

3.1.1 ?目標設置及器材選型

設置溫濕度控制器的參數。COU設為“0：升溫”;CSD設為17℃，CHY設為4℃;當環境溫度低于13℃時，溫濕度控制器9號端通電，K1線包通電，K1常開節點閉合，KM1線包通電，碳晶取暖器工作，并向檔案室提供熱源;當環境溫度達到21℃時，溫濕度控制器9號端斷開，K1線包斷電，K1常開節點復位，KM1線包斷電，碳晶取暖器斷電后停止工作，待下一次通電后按照記憶模式工作。

時控設置為：春季和冬季，將KT1調整至手動模式（直通狀態）;夏季和秋季，將KT1調整至自動模式，設定其每天的工作時間段為0：00～8：00、19：30～23：30。報警設置同圖2。

對于新建的檔案室，為使采暖更均勻，考慮采用地面鋪設碳晶發熱地板的方式供暖。選用80 cm×80 cm遠紅外發熱木地板或選用80 cm×80 cm遠紅外發熱瓷磚（簡稱遠紅外發熱體），控制線路如圖4，只是需在碳晶發熱片前級加一個溫控器，并將碳晶發熱片替換為碳晶發熱地板。

4 ?檔案柜改進及檔案柜內（小環境）溫濕度自動輔助控制

4.1 ?結構設計

為自動輔助控制檔案柜內小環境的溫濕度，使其達到存貯要求，摒棄傳統的鐵皮檔案柜，自行設計制作了“一種具有自動溫控功能的檔案柜”，其內部結構和正視圖分別如圖5a和圖5b所示。這是一款滲鋅板檔案柜，長×寬×高=85 cm ×40 cm×208 cm，分隔為五層，層高40 cm，底座高8 cm，每層如裝對開門并加橫向隔板。利用外徑為2 cm的304不銹鋼導風管將檔案柜的每層聯接起來，每層的導風管都在距頂2 cm的地方開有直徑為6 mm的小孔;在檔案柜頂部中央，安裝一個直徑為15 cm的圓柱形304不銹鋼導風小盒（小盒底端焊接一段外徑1.8 cm、長4 cm的304不銹鋼進風連接嘴），將24VFKL6625.024直流排風機級聯固定在導風小盒上，并采用密封墊保持密封性，將導風管連接到導風小盒連接嘴上，這樣設計的目的是便于抽濕散熱;檔案柜（除去最底層）每層橫隔板在靠近對開門處保留2 cm的關門條，其余地方開鑿直徑為5 mm、間隔為5 mm的蜂窩式小圓孔，這樣設計的目的是便于上下層通風透氣，便于整體溫濕度控制;在離背板5 cm的地方，檔案柜橫向隔板上，加裝一塊高5 cm的“L”形滲鋅板，防止檔案盒直接接觸背板;在離背板5 cm的地方，檔案柜右側內板上，加裝一條寬5 cm的“匚”形過線條，條上開有圓矩形式小口，便于安裝弱電線和信號傳感線;檔案柜每層背板上依次安裝75 cm×40 cm的石棉墊（用于隔熱保溫）、溫度探頭（用于監測碳纖維發熱片的實時溫度）、75 cm×40 cm碳纖維發熱片（內帶50℃常閉熱保護器溫度控制器）;在檔案柜內中間層頂部正中安裝溫濕度傳感器，這樣設計的目的是使采集的柜內溫濕度更接近于真實值。

4.2 ?檔案柜內溫濕度控制原理和控制圖

經長期測試發現，檔案柜內的小環境溫度高于大環境0.5℃（稍高），柜內濕度低于大環境3%RH（稍低，紙質吸潮）;在檔案管理員進入檔案室后，開關檔案柜門查看和調閱檔案、清潔柜內衛生或放入新檔案，均會使檔案柜內的溫濕度發生變化，有時甚至超過安全值。為輔助控制檔案柜內的溫濕度，設計了如圖6所示的控制電路圖。當柜內溫濕度傳感器探測到的溫濕度達到閾值時，控制檔案柜背板上的碳纖維發熱片和柜頂的排風機工作，使柜內的小環境達到設計要求。控制原理和元器件類型同圖2類似，設置溫濕度控制器的參數為：HOU選擇“1：除濕”，COU選擇“0：升溫”;HSD調整至53%RH，HHY調整至8%RH，CSD調整至19℃，CHY調整至5℃，HRB調整至65%RH，HAL選擇“0：偏差低報警”，HRY調整至25%RH;CRB設為26℃，CAL選擇“0：偏差低報警”，CRY調整至14℃。設置YYC-2S延時/時間繼電器的通斷方式為P-31，設置吸合時間120 min，斷開時間20 min;通電后，繼電器吸合120 min，斷開20 min，無限循環，斷電停止，來電記憶，同時實現了風機保護。

時控設置、報警原理及檔案柜控溫排濕控制原理：春季和冬季，將KT1調整至手動模式（直通狀態）;夏季和秋季，將KT1調整至自動模式，設定其每天的工作時間段為0：00～8：00、19：30～23：30。報警設置同圖2。當RT探測到柜內溫度低于14℃時，溫濕度控制器9號端將輸出220 V電源，使K1電壓繼電器線包通電，K1附屬常開接點K1-1閉合、常閉接點K1-6斷開，從而接通交流接觸器線圈KM1，碳纖維發熱片工作，對柜內進行22℃恒溫加熱;當RT探測到柜內溫度升到24℃或以上時，溫濕度控制器9號端斷開220 V電源，K1線包斷電，K1-1斷開，KM1斷開，碳纖維發熱片停止工作;同時，K1電壓繼電器另一對常閉接點K1-6由斷開倒向閉合，接通交流接觸器線圈KM2，使排風扇工作，抽出柜內空氣，引入室內合適的空氣;當RH探測到柜內濕度大于61%RH時，溫濕度控制器6號端將輸出220 V電源，使K2電壓繼電器常開接點閉合，從而接通交流接觸器線圈KM2，使排風扇工作，抽出柜內空氣，引入室內（大環境）合適的空氣;當RH探測到室內濕度小于45%RH時，6號端斷開220 V電源，排風扇停止工作。

5 ?檔案室監控及煙霧報警器選型

為實現檔案室內的監控，選用兩臺大華樂橙TP1云臺無線Wi-Fi插卡網絡攝像頭，利用手機安裝大華官方監控APP軟件，在能接入Wi-Fi的地方，可以實時監控檔案室內的溫濕度、設備運行及報警情況。同時也能通過手機將語音傳送至攝像頭上的揚聲器，威懾非法入侵人員。在消防安全保障方面，檔案室吊頂安裝海曼獨立式煙霧報警器，室內配備滅火器。

6 ?檔案室控濕、控溫、防塵、節能測試數據比對

2016年1月至2019年12月，檔案管理員每天對檔案室內及檔案柜內的溫濕度、清潔度、冬季控溫系統能耗進行抄表，經統計后得出改造前后的數據及評價如表1所示。可以看出，改造后的檔案室及檔案柜內的溫濕度及清潔度保持良好狀態，冬季能耗也大幅度下降。

7 ?結束語

2016年1月至2019年12月期間，國家廣播電視總局九五二臺對檔案室內及檔案柜內溫濕度、清潔度、節能量等方面的人工抄表記錄以及遠程視頻監控情況進行了收集。統計發現，檔案室內溫度一直保持在12～24℃;濕度一直控制在40%～65%;清潔度良好，放置在檔案室內椅子上的測試用紙表面無塵。檔案柜內戴白手套擦拭無塵，符合檔案室對紙質檔案的存放要求。相比大功率空調，用高科技材料碳晶取暖器供暖更加節能，節能度大于40%。此次的設計改進具有較大的市場競爭力和經濟價值，也為西南地區檔案室技改管理引領了方向。

參考文獻

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[13] 胡翔， 羅敏， 王耕， 等. 一種具有自動溫控功能的檔案柜： 201721313191.2[P]. 2019-02-12.

作者簡介：

羅敏（1975-），女，四川興文人，國家廣播電視總局九五二臺辦公室主任，本科，主要從事云辦公及檔案管理方面的研究。

胡翔（1977-），通信作者，男，四川犍為人，國家廣播電視總局九五二臺高級工程師，本科，主要從事信息化大數據、GIS在電子地圖中的應用研究。

E-mail： huxiang6789@sina.com

（收稿日期：2020-05-19）

Improvement Design of Dust Control， Automatic Temperature Control and Humidity Control in Archive Room

LUO Min， HU Xiang

（State Administration of Radio and Television 952， Luzhou 646000， China）

Abstract： In order to ensure the long-term and safe storage of paper files in the archives under the high temperature， humidity and dusty climate， the dust control， automatic temperature control and humidity control in the archive room are improved. A scheme is proposed： in terms of dust control， equipment ?such as cross flow air curtain machine， PVC dustproof screen， acrylic rubber strip and fresh air dust filter box are used to effectively prevent dust from entering the archive room. In terms of temperature control and humidity control， firstly， in the archive room （large environment）， refrigeration and dehumidification control circuit and heating control circuit are designed， and high-tech carbon crystal heater is used to realize automatic control of temperature and humidity in different seasons; secondly， in the archive cabinet （small environment）， the self-developed utility model patent “a filing cabinet with automatic temperature control function” is used to realize automatic auxiliary control in combination with the temperature control and humidity control circuit in the filing cabinet. In terms of safety assurance， wireless cameras with Wi-Fi and a loudspeaker are installed to deter illegal intruders， and smoke alarms and fire extinguishers are equipped， as to ensure fire safety. Statistics of monitoring data from January 2016 to December 2019 show that the dust resistance rate is more than 85%， the energy saving rate is more than 40%， the environmental temperature and humidity are controlled within 14～24±2℃， 45%～60%±5%RH， which conforms to the standard conditions of paper file storage， saves human costs and realizes energy conservation and consumption reduction.

Key words： Dust Control; Temperature Control and Humidity Control; Carbon Crystal Heater; Cross Flow Air Curtain Machine