航天環控技術在故宮文華殿中的應用

● 文 | 北京空間飛行器總體設計部 任校志 王亞龍

2018年北京烈陽高照的夏季，故宮博物院書畫館由武英殿移至文華殿后迎來了第一次書畫展——“鐵筆生花——故宮博物院藏吳昌碩書畫篆刻特展”。由于書畫展出對展館的溫濕度有著極高的要求，一般安排在春秋季進行。而這個夏天，由北京空間飛行器總體設計部采用航天環控技術實施的文華殿環控項目在國內首次真正意義上解決了場館級無水環境精密環控要求的行業難題，讓故宮文物能夠突破季節的限制與觀眾相見。

該工程采用智能一體化解決方案，使得整個文華殿展廳溫度均勻性小于1.5℃，滿足并優于書畫展廳均勻性高、無水環境的特殊需求，實現了航天環控技術在高要求地面場館應用的突破。

定制方案，精確控溫

基于航天級環控技術，結合故宮博物院文華殿的實際情況，量身打造最優的解決方案；采用溫度、濕度、風速一體化控制技術和先進的增量模糊控制算法自動控制，環境溫度得到精確控制，滿足文物展覽對溫濕度高精度控制的要求。

如圖1和圖2所示，溫度場模擬仿真圖中藍色、綠色和紅色依次表示文華殿中溫度的優、良和差，風速模擬云圖中藍色、綠色和紅色依次表示文華殿中風速的優、良和差，可見航天環控技術可達到的高精密、高均勻度效果。

系統思維，創新施工

基于航天系統工程的理念和方法，創造性地開展工程設計和施工，針對古建筑特點創新性地提出了“設備帶”設計概念和建造實施方案，按照文物保護理念，實現了無釘、無鉚、無焊、無墻體連接，硬件全部模塊化設計制造，模塊化現場快速組裝，并可以在無損建筑的情況下實現可逆拆除，同時可便利安全地進行日常的巡查、維護和維修，真正實現了對文物的全周期全方位保護。

（圖片來源：故宮博物院網站）

圖1 溫度場模擬仿真

圖2 風速模擬云圖

智能系統，便捷節能

采用人工智能技術預判、分析和診斷故障，對設備運行狀態進行健康管理，提前預判并通知維護人員。基于云平臺，采用第四代物聯技術，實現了遠程監控管理，系統工作狀態可實時傳送至手機端，便于全天候實時監測環境。采用的有組織對流通風技術，實現了無風管送風和精確配風，使風機功率比依靠空調通風管道輸送氣流的傳統空調方式降低50%，系統節能15%以上。智能無線監控系統如圖3所示。

圖3 智能無線監控系統

北京空間飛行器總體設計部熱控事業部擁有中國乃至世界最頂尖的熱控技術團隊、最完善的技術和產品體系，多項技術和產品達到國際領先水平，先后完成100余顆航天器熱控系統研制任務，確保了航天員和飛行器在適宜溫度下平穩運行。在軍民融合的背景下，熱控事業部立足專業優勢，積極推進宇航技術的轉化，憑借扎實的專業的技術和快速解決問題的能力，僅用時3個月就完成了文華殿環控項目從方案論證到工程實施的全部工作，實現了航天環控技術在大型特種民用地面工程應用的突破。