正文 第一篇 藏品的沾汙理論(七)(3 / 3)

如果以整個建築物高度的中點為零點(基準點),此處的室內外壓差值為零。以單位麵積上作用的力為單位表示的這一壓差,是一種勢能。空氣通過建築物牆體縫隙或孔口向室內的滲入,就是由這一勢能所引起的。

二、對塵粒侵入過程的定量分析

就煙囪效應引起的空氣滲入問題,木村建一給出了係統的分析。在窗內外壓差知的作用下,通過窗框縫隙的空氣滲入量可用式表東。

第四節室內塵粒的遷移與沉積

由室外侵人室內的塵粒,或者繼續其懸浮狀態,或者暫時沉積於某個部位。塵粒在室內的沉積,不見得一定會造成藏品的沾汙。如果它們沉積到牆體表麵,地表麵或其他無關緊要的物品表麵,顯然都不會造成藏品的沾汙。但室內存在多種形式的氣流力和多種形式的非氣流力。沉積下來的塵粒在各種外力作用下,還可以再度懸浮遷移,並在其他部位再度沉積。室內的塵粒通常都處於從懸浮到沉積,再從沉積到懸浮的不間斷的運動過程之中。久而久之,便會有更多的塵粒沉積到藏品表麵而造成沾汙危害。由此可見,室內塵粒的遷移過積,對藏品的沾汙可產生重要影響,而塵粒的遷移和分布又受氣流力的支配,所以氣流力應當成為我們關注的重點。

室內塵粒的遷移

室內的塵粒主要受兩大類作用力的影響,其中一類是氣流力的影響,另一類是非氣流力的影響。氣流力主要包括送風氣流力,熱對流氣流力和人走動引起的二次氣流力;非氣流力則包括重力,慣性力,場力(其中有濃度場作用力、溫度場作用力、靜電場庫侖力等),布朗運動擴散力,範德瓦爾斯力等。在非氣流力中,起主要作用的是重力,慣性力和擴散作用力。但這三種作用力對塵粒在室內條件下的遷移影響都很小。不同粒徑的塵粒在這三種非氣流力影響下,其遷移情況各不相同,對於的塵粒來說,在重力作用下每秒鍾可遷移。慣性力引起的遷移距離也是由擴散作用引起的塵粒遷移,這比重力和慣性力的影響要小一個數量級。

室內的氣流力遠遠大於非氣流力對塵粒的影響。天津大學的研究結果表明,在運動的氣流中,塵粒幾乎以完全相同的速度跟隨氣流運動。因此,在室內條件下的塵粒遷移狀況主要由氣流分布作用決定。氣流可使分布在地麵、牆麵和物品表麵的塵粒懸浮飛揚,隨之有可能被附近的渦流帶走。然後可能會沉積到藏品的表麵,並在藏品表麵穩定滯留。

跟隨氣流運動的塵粒,在重力作用下會漸漸沉降到底平麵,此時它還會受到來自正麵氣流力的作用,而向前滾動或滑動。當氣流流過滾動的塵粒之上表麵時,便會在塵粒的底部和側麵上產生旋渦運動,使壓力相對升髙。沿塵粒上表麵流過的氣流則使塵粒上部的壓力降低,並因此而形成上下兩部位間的壓力差。這一壓力差產生的舉力,可將塵粒托起而呈懸浮狀態。當塵粒上升到上下兩麵的氣流速度相等時,便會在重力場作用下沉降。處於底平麵或物體上表麵的塵粒,每當遇到足夠大的水平氣流(一般是指超過起動風速的水平氣流)作用時,就會發生沉降一滾動一懸浮—沉降一滾動一懸浮—的循環運動。

塵粒在室內的遷移過程與其尺寸大小有關,粒徑較大的塵粒,往往更容易被氣流托起,而且它們也更容易發生重力沉降。相反,粒徑較小的個體反倒不易懸浮,而且也不容易沉降。我們看一下電扇風葉上的塵粒粘附情況,就會更了解細小塵粒在風葉上的穩定滯留能力,不管電扇轉速多大,附在風葉上的細小塵粒穩絲不動。

通常10%以上的塵粒既容易懸浮又容易沉降,在給定粒徑的前提下,氣流速度明顯地影響塵粒的懸浮過程。根據懸浮速度的實驗結果,平行於表麵的氣流速度,隻有滿足這一條件才能更有效地控製塵粒的懸浮遷移。下麵具體地討論一下熱對流氣流和人走動引起的二次氣流對塵粒沉積過程的影響。

我們在本篇其他章節中涉及的內容,僅僅針對普通的室內環境,即非潔淨室環境。普通的室內環境一般隻對溫濕度條件給以控製,對潔淨度沒有嚴格要求。在這類房間裏空氣壓強不保持正壓條件,因此室內外空氣中的塵粒濃度相差無幾。對於保藏學來說,這顯然是非常不理想的。

為了更有效的控製沾汙作用對藏品可能造成的危害,我們有必要尋求更安全的保藏環境。於是我們就想到了潔淨室技術在保藏領域應用的可能性。

一、潔淨室技術概述

隨著現代工業的發展,人們對環境要求越來越高,因而調節空氣品質的技術一空氣調節技術的內容也隨之逐步擴大。現代空調技術不僅包含調節空氣的溫度、濕度和速度的概念,而且還包括調節其潔淨度,壓力以至成分,氣味的概念。

我國的潔淨室技術已發展到從軍工走向民用製藥、食品、醫療。從高精走向普及,一般民需產業和家庭生活也出現大量需求。

潔淨室是指空氣潔淨度達到規定級別的可供人活動的空間。其功能是控製塵粒的汙染或沾汙。它在功能上應具備以下三個特點:其一,防止產塵;其二,防止進塵;其三,有利於排塵。潔淨室的結構特點為:不產塵,不積塵,不妨礙去除灰塵。

空氣潔淨度是指潔淨環境中,空氣含塵量多少的程度。

空氣潔淨度級別則以每立方米空氣中的最大允許塵粒數來確定。

根據美國1992年3月11日新頒布的2092標準中規定,任意等級的微粒(即塵粒)上限濃度可近似用下列公式求出:

對於已經采用了常規的空氣調節技術,來控製保藏環境的溫濕度條件的處所來說,隻需要追加少量的投資即可達到適當標準的潔淨度要求。

二、熱對流氣流對塵粒沉積過程的影響前麵已經提到,在運動的氣流中,塵粒幾乎以完全相同的速度跟隨氣流力運動,因此可以認為,任何一種氣流的運動都會帶動塵粒遷移。當然熱對流氣流也不例外。在室內條件下,垂直熱壁、平麵熱源、厚度很小的熱表麵,有一定體積的熱物體等都會因其熱表麵的溫度高於周圍空氣的溫度而產生溫差,這一溫差的存在引起了壁麵附近的空氣對流,氣流上升後成卷發狀舒展開來,從而導致塵粒活動範圍的擴大。有關上述熱表麵引起的熱對流問題,我們僅以垂直熱壁為例作簡要的說明。

通過上述分析可知,豎按日光燈所形成的垂直熱壁其附近的熱上升氣流很強,影響範圍較大。但適當的送風速度可以控製這一氣流的影響。如果在距燈管之外有塵源存在的話,那麼這源將不會受到上升氣流的影響。