■背景：
◆北京地区气候特征：
北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。全年无霜期180～200天，西部山区较短。2007年平均降雨量483.9毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。
北京太阳辐射量全年平均为112～136千卡/厘米。两个高值区分别分布在延庆盆地及密云县西北部至怀柔东部一带，年辐射量均在135千卡/厘米以上；低值区位于房山区的霞云岭附近，年辐射量为112千卡/厘米。北京年平均日照时数在2000～2800小时之间。最大值在延庆县和古北口，为2800小时以上，最小值分布在霞云岭，日照为2063小时。夏季正当雨季，日照时数减少，月日照在230小时左右；秋季日照时数虽没有春季多，但比夏季要多，月日照230～245小时；冬季是一年中日照时数最少季节，月日照不足200小时，一般在170～190小时。
从北京的气候看，北京每年除6-8月3个月，其他月份均干旱少雨，环境空气含湿量过低，相对湿度过低。
◆环境湿度对馆藏的影响
环境湿度过低，会导致纤维材料中原有的水分快速蒸发，造成干脆断裂。温度和湿度的过度变化，会破坏文物和展品的内部平衡，当湿度升高时，空气中的水蒸汽会被文物吸收，湿度降低时，文物中的水分又会降低，释放的空气中期，如果湿度经常低于50%以下，纤维素就会损坏，产生干裂、翘曲等现象。
综上所述：最适宜文物保存的最佳温湿度见下表：
◆综述：
从上文显而易见，北京地区博物馆、档案馆等展厅和库房，均面临每年长时间湿度过低问题，如何选择合适的加湿系统，是摆在我们每个博物馆、档案馆管理人员面前的难题。
本文从加湿要求、加湿方式、加湿器的适用性等方面综合剖析博物馆档案馆选择加湿器的要素，希望可以帮助广大博物馆和档案馆管理人员。
■以博物馆展厅为例，深入剖析博物馆加湿需求：
◆湿度范围：
由表一可以看出，纤维质类，如书法、绘画、碑帖、手稿、纸张要求相对湿度在55%-62%之间；织绣、服饰、皮革等，要求相对湿度在57%-65%之间；金属类，如金、银、铜、锡、镍、铅，相对湿度要求在35%-50%；陶器类，如陶瓷、壁画、瓦当，相对湿度要求在55%-60%；竹木类，如竹、木、漆等，相对湿度要求在60%-65%之间；牙、骨、角类，如墨、牙、骨、角相对湿度要求在58%-62%。以上相对湿度的前提是温度在12-20摄氏度。
从藏品种类上分析如下：
◇不同藏品的湿度控制范围不同；其中织物、服饰、木器等藏品要求相对湿度最高，高限值在65%左右；
◇不同藏品湿度控制精度不同，木器、陶器要求湿度控制精度最高，约5%左右，其他藏品湿度控制精度在10%左右；
◇温度和相对湿度密不可分，博物馆温度冬季应该控制在12-16摄氏度；夏季应该控制在18-20摄氏度；
◇温度和相对湿度的日变化率应该严格控制，一般相对湿度日波动应低于5%，温度日波动应低于2摄氏度。
◆加湿量的配置应该配合博物馆的主题展览周期灵活改变：
博物馆的主题展览一般不是一成不变的，根据博物馆的工作安排，每个档期的展览主题都不同，博物馆每个展览空间的展出物也随之变化，所以每个工作区的湿度和温度控制也应该精确变化，配置加湿设备的加湿量应该灵活可变。
◇加湿量要可调整，最大限度适应博物馆加湿需求，几种加湿需要用自动比例阀或者其他变频设备来调控加湿量。
◇单体立柜式加湿设备，需要可以移动，随着馆藏改变而改变设备布置，最大限度利用资源；
◆博物馆的加湿需要洁净：
洁净的文物展出空间，会将文物的自然损坏降至最低，文物除了防止干燥以外，还有以下几种预防要求：
◇防霉：我国南方地区防霉问题最大，霉菌对文物的危害最大。温、湿一不当心，文物会霉烂或受虫蛀，霉菌的最低生长温度为5-10摄氏度，最高生长温度为40-45摄氏度，适宜生长温度为18-28摄氏度。霉菌的生长繁殖需要水分，当环境湿度升至68%，即可生长发育，95%时生长最旺盛。防止霉菌最理想的办法是将温度控制在12-18摄氏度，相对湿度控制在65%以下。
◇防尘：防尘是文物保管中的一项重要的日常工作，因为灰尘无处不有，也是传播微生物的媒介，灰尘的成分很复杂，有酸性的也有碱性的，也是细菌、霉菌寄生、繁殖、生长、发育的载体。防止文物霉变、虫蛀首先要防尘。
◇防腐蚀：早在1850年，迈克尔.法拉第就指出空气污染对伦敦国家画廊里古画的损害。当前我国工业飞速发展，随之而来的是空气质量日益恶化，大量的室外空气随着新风系统进入室内，除灰尘外，空气中还富含硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、硫化物（H2S）、臭氧等，文物本身还会挥发除一定量的有机物，这些成分复杂的气体充斥在室内空间，不但会给库房管理人员带来严重的健康损害，也会氧化、腐蚀文物本身，造成不可逆转的损坏。硫氧化物和氮氧化物容易被空气中的氧气氧化，和空气中的水生成硫酸、亚硫酸；硝酸、亚硝酸；硫化氢则生成氢硫酸，甲醛在潮湿和氧化的环境中容易生成蚊酸。其中硫氧化物会损坏石灰制品，生成白色条纹的硫酸钙；还会损害纤维，使纤维变性、变质；硫化氢气体会腐蚀银器，降低银器光泽，在银器表面生成黑色斑点，使含磷的染料黑化；甲醛形成的蚊酸会破坏铅白类染料和青铜合金，而且危害人体。博物馆污染气体的来源及危害详见下表：
表二：室内空气污染物的来源及危害
综上所述：博物馆加湿还需要注意以下几点：
◇加湿要均匀，防止局部高湿，滋生霉菌、细菌、蛀虫；
◇加湿要洁净，在空气加湿的时候，务必洁净，最好有一定的空气净化效果，对馆藏的安全起到辅助作用。
◇加湿时，最好降温加湿，不要升温加湿，空气焓值最好不变。空气焓值变高，通风不畅时，温度可能会变高。
■几种主流加湿形式的原理与应用：
目前市场按照加湿原理来分，有等焓加湿和等温加湿两种加湿方式。按加湿方式分，等温加湿主要有直接喷干蒸汽加湿、加热蒸发式加湿(包括电热式加湿、电极式加湿)等。等焓加湿主要有循环水喷水室、离心式、超声波式、湿膜汽化式、高压喷雾式等。等焓加湿，加湿时，湿度升高、焓值不变、温度降低；等温加湿时，温度不变、湿度升高，焓值升高。下面我们将逐个介绍每种加湿方式的原理与应用。
◆高压喷雾加湿器
高压喷雾加湿是使经过加压泵加压的高压水从喷嘴的小孔向空气中喷雾，喷雾水的粒子通过与流通空气热交换而蒸发加湿。
有效加湿量占喷雾量的比例越大，说明加湿效率越高。空气离开饱和状态越远，其吸湿能力越强，加湿效率越高。因此，实际应用中应先将空气加热，然后再加湿，其加湿效率会有所提高。一般高压喷雾加湿器的加湿效率在25％ 一50％ 之间。
饱和效率表示加湿使空气状态产生变化时，要达到饱和点还需要加湿多少。通俗地说就是加湿器使空气状态发生变化能力的强弱。饱和效率越高，表示加湿器使空气状态发生变化的能力越强。对喷雾加湿器而言，其饱和效率取决于喷雾粒子的粒径、喷雾位置、蒸发吸收距离等因素。当喷雾加湿器的喷嘴孔径为0．60～0．85ram 时，其喷雾粒子的粒径在30—70um之间，其饱和效率一般不超过50％.如所要求的饱和效率大于50％ ，就不能采用高压喷雾的方式。此外，在控制上，高压喷雾加湿只能做到开关量控制，其控制精度不高，但高压喷雾加湿器加湿量大，可达500kg／h，甚至可以更大。因此其适用于对湿度控制精确度不高且加湿量大的场合如纺织厂、蔬菜大棚、卷烟厂等。
◆气水混合喷雾加湿器
气水混合喷雾加湿的是将压缩空气与水经喷嘴混合后喷射入空气中。其原理与高压喷雾一样，均为等焓加湿，在此不再赘述。其喷雾粒径在5～8um之间，因此其加湿效率及饱和效率均较高，可达80％以上。据了解，其目前在国内的应用较少，因此，有必要对加湿构造作一简单介绍。它由三个主要部件组成。
◇水量控制及气量控制部分
该部分包括2个电磁阀、1个水量调节阀及1个压力电控开关，作为输出调节装置，它安装在风管(或设备外)并与雾化喷头的集管安装位置高度一致。每个控制部分最大调节范围至227kg／h。
◇雾化喷头自清洁、自密封、无滴水及高效的雾化喷头是系统核心部分。
数个雾化喷头安装于水平安装在风管(或设备)内的集管上。喷头喷雾方向与气流方向成直角。
◇湿度控制部分
可采用电动或气动控制。系统探测到湿度状态并将信号传输到控制箱内，控制器将信号与设定值相比较，并自动调节系统。控制箱包括2个湿度传感器／变送器，安装于风管内或加湿区域，其湿度精度可达到±5％ 。
◇气水混合加湿水气比
对压缩空气的要求为无油、干燥、过滤精度为0．3um。喷雾水可采用市水，也可采用去离子水。综上所述，气水混合喷雾加湿喷雾粒径小，加湿效率高，控制精度高。这些都是高压喷雾加湿所不具备的优点。但其需压缩空气作为动力源的使用条件，使其应用受到限制。因此它主要用于湿度要求较高的、且有压缩空气源的工业厂房。
◆超声波加湿器
超声波加湿器主要是采用高频的震荡，再通过雾化片的高频震动使得加湿器中的水被抛离水面产生飘逸的水雾，达到空气加湿的目的。一般加湿器都带有软化水湿度显示的辅助功能，对于加湿器中的软水器规定经过软水器的水，水的硬度不能超过100mg/L，加湿的湿度被规定在30%—70%的范围之内。
超声波加湿器加湿过程和高压微雾加湿器和汽水混合加湿器的原理相同，都是将水雾化以后送入空气中，细微的水滴吸收空气中的热，二次气化以后进行空气加湿，被广泛应用于纺织厂、卷烟厂、和园林景观、蔬菜大棚的加湿使用。
◆湿膜加湿器
湿膜加湿器是典型的自然蒸发加湿.湿膜加湿器是空调内置加湿器件，主要由湿膜，风机电机，风叶，水泵，水箱及电控等组成，加湿系统的核心部件是蒸发介质-湿膜。其材料是由植物纤维或玻璃纤维采用烧结工艺制成，现在新材料层出不穷，有新型抗菌防腐的湿膜材料出现，湿膜具有良好的亲水性及蒸发特性。
湿膜加湿器加湿的基本原理是：水经上水泵由管路送至淋水系统，其下部是高吸水性的加湿材料——湿膜。水在重力作用下沿湿膜材料向下渗透，水分被湿膜材料吸收，形成均匀的水膜；当干燥的空气通过湿膜材料时，水分子充分吸收空气中的热量而汽化、蒸发，使空气的湿度增加，形成湿润的空气。空气的湿度增加使温度下降，但空气的焓值保持不变。湿膜加湿器分为直排水加湿和循环水加湿两种方式。
湿膜直排水加湿系统工作原理:经过电磁阀的清洁自来水通过供水管路送到湿膜顶部布水器，水在重力作用下沿湿膜表面往下流，从而将湿膜表面润湿，流到接水盘中的水通过排水弯管排到下水管道中，此水不循环使用。
湿膜循环水加湿系统工作原理:洁净的自来水(或冷冻水)通过进水管路送到湿膜循环水的循环水箱中，进入循环水箱的水由浮球阀或液位开关来控制。湿膜循环水的水泵将水箱中的水送到湿膜顶部布水器，通过湿膜布水器将水均匀分布，水在重力作用下沿湿膜表面往下流，将湿膜表面润湿，从湿膜上流下来的未蒸发的水流进循环水箱，再由循环水泵送到湿膜顶部，此过程循环往复，从而达到节水的目的。
从理论分析，可以得知，低温水的焓值较低，从液态变成气态所需要吸收的空气热量也较大，往往水还没有被汽化就从湿膜顶部流到了底部，此时的水温虽然升高了，但又白白地流走了，造成能源的浪费且又达不到预定的加湿量，而湿膜循环水加湿器工作一段时间后水温会比较高，此种温度的水焓值远高于冬季自来水焓值，故汽化比较容易，加湿效果好，此外，循环水加湿器由于加湿用水可以循环使用，对水资源浪费较少。工程上和设备上一般都优先采用湿膜循环水加湿器。
◆电极式加湿器
将电极棒插入电极罐水面下，接通电源，借助水中的离子移动将水加热至沸腾，产生水蒸汽的产生量（加湿量）大小则取于电极罐中水位的高低，即电极棒插入水中的深度或面积，蒸汽喷杆均匀分布于空调箱或风管中，经空气吸收而达到加湿的目的。电极式加湿器，作为一个加湿组件，广泛应用于组合式中央空调、机房空调等设备中，用于楼宇、机房的空气加湿。电极式加湿器是典型的等温加湿，加湿时候温度不变、湿度升高、焓值随之升高。具有加湿洁净、控制精确等优点，同时耗电量大、维护频繁、运行成本高、加湿带来潜热等缺陷也不可忽视。
电极加湿器工作原理:
一般自来水的电导率介于125～1250us/cm之间,其中含有微量导电离子(如钙、镁离子等)，水就是一种导电液体。当自来水进入电极加湿罐时，水位逐渐上升，直到水位漫过加湿罐内的电极时，电极将通过水构成电流回路，并把水加热至沸腾，产生洁净蒸汽。电极加湿器是通过控制加湿罐中水位的高低和电导率的大小来控制蒸汽的输出量。
电极加湿器开机后，电脑控制器先开启进水阀，使水通过进水盒（此时电脑可以测出进水的导电率）进入到加湿罐的底部，然后逐渐上升并接触到电极，水接触到电极后，电极就通过水构成电流回路，加热水并使之沸腾，水位越往上升，电极所流过的电流就越大，当水位升到最高点时，电脑控制器就会通过高水位检测电极，检测出此信号，并关闭进水阀。
随着蒸汽量的不断输出，电极罐中的水位逐渐下降，这时电脑控制器将再次开启进水阀，给电极罐补新水，满足所需要的加湿量要求。
当加湿罐中的矿物质不断增多和水的电导率过高时，电脑控制器及时打开排污阀，排掉部分水及污物，加湿器再次自动补水，从而确保加湿器工作在最佳状态和达到延长加湿罐寿命的目的。
◆干蒸汽加湿器
饱和蒸汽从蒸汽入口进入加湿器，蒸汽在蒸汽套杆中轴向流动，利用蒸汽的潜热将中心喷杆加热，确保中心喷杆中喷出的是纯的干蒸汽，即不夹带冷凝水的蒸汽。
饱和蒸汽进入套管后，进入汽水分离室。分离室内设折流板，使蒸汽进入分离室后产生旋转，且垂直上升流动，从而高效地将蒸汽和冷凝水分离；分离出的冷凝水从分离室底部通过疏水器排出。
当需要加湿时，打开调节阀，干燥的蒸汽进入中心喷杆，从带有消声装置的喷孔中喷出，实现对空气的加湿。
根据空调机组的形式或安装要求，确定干蒸汽加湿器的左右式。
一般地，空调机组为右式，应安装右式干蒸汽加湿器；反之，应安装左式干蒸汽加湿器。只有这样才能保证所喷出的干蒸汽是逆向空气流动方向。干蒸汽加湿器左右判定规则：从喷杆向蒸发罐方向看，若喷杆喷出的蒸汽方向向，则该干蒸汽加湿器为左式；反之，则该干蒸汽加湿器为右式。
干蒸汽加湿器加湿效率高，可达95%以上，采用全不锈钢材料制造，美观耐用，以及其独特的双层蒸汽套管和消音结构，确保喷出蒸汽绝无喷水现象和蒸汽在流动及喷射过程中绝无哨声或噪声。同时可将电动调节阀、电磁阀与手动干蒸汽加湿器有机结合为一体，实现对湿度的远程精确调节控制。但是此加湿方式必须有蒸气源，因此在应用上有极大的局限性。此外，干蒸汽加湿器和电极式加湿器一样，均属于等温加湿，会带来潜热，使空气焓值增高。
◆电热式加湿器
电热式加湿器是根据电流通过电阻产生热，电能转换成热能，水吸收热能沸腾变成水蒸气，通过空调或者是独立的送风系统系统将湿空气送入需要加湿的空间，达到调控湿度的目的。这种加湿方式的形式很多，主要有两种，即红外式加湿方式和电热管式加湿方式。
电加热管浸没在水中，产生热量，从而使水沸腾变成水蒸汽，电热式加湿器创造一个湿度环境。这种加湿方式需要水非常洁净，否则会导致电热管结垢，缩短设备的使用寿命；
红外线加湿器由高强度石英灯管、不锈钢反光板、不锈钢蒸发水盘、温度过热保护器、进水电磁阀、手动阀门、加湿水位控制器等组成。
红外线加湿器涉及一种用于空调系统加湿的设备，它由石英红外线加热器、反射罩、进水管、贮水槽、泄垢管、隔板、溢水槽、排水管、探针和控制电路等组成，可在水不沸腾的状况下快速蒸发，产生洁净蒸汽用于加湿。运行中自动保持水位，进水管喷水时水面杂质自行经隔板溢入溢水槽排出，泄垢管自动泄漏部分水垢，延长了设备清洗周期。该湿器适用于恒温恒湿场所，特别是还要求高洁净的场所加湿，在硬水地区更显示出优越性。当空调房间湿度低于设定的的湿度时，由电脑输出加湿信号，高强度石英灯管电源接通，通过不锈钢反光板反射，5～6秒内即可将水分子蒸发，送入送风系统，以达到加湿目的。水位控制是由浮球阀来担当的，并且和进水电磁阀共同组成了一个自动供水系统，如果供水量偏小或者无水供应，那么通过一个延时装置将自动切断红外线加湿灯管系统接触器线圈的电源，使之停止工作，在加湿器不锈钢反光板上部和水盘下部各有一个过热保护装置，当停水或水压不够时，设备出现过热现象，当温度达到设定值时，保护装置将断开加湿器工作状态，并同时引发加湿报警出现。
红外式加湿器的优势是加湿洁净、对水质要求低；缺点是加湿效率比较低，能耗大，需要定期更换红外灯管，排污管道容易堵住等，主要应用于早起的机房专用空调中。
◆综述
上文从加湿原理、加湿方式等方面分析了各种加湿器的原理与应用，归纳起来如下表4所示：
显而易见，湿膜汽化加湿是等焓加湿里加湿效率、饱和效率最高的加湿方式，具有和等温加湿相媲美的加湿特性；但是对于等温加湿，湿膜加湿器出色的能耗，具有明显优势。我们将用最后一节，分析哪种加湿方式最适合博物馆使用。
■博物馆加湿的两种方式：
◆集中式加湿方式
如上图所示，在博物馆的空调箱里加装加湿器，加湿器工作时，通过组合式空调的风机送风与回风，给博物馆的空气进行加湿，达到控制湿度的目的。这种加湿情况，如果不考虑能耗的话，所有的等温加湿方式都是可以使用的，因为这种等温加湿，汽水饱和度高，加湿效率高，无需二次气化，受风管长度影响较小。如果有蒸气源，建议采用干蒸汽加湿这种方式，因为干蒸汽耗费的能耗是燃气过滤的能耗，相对效率比电热式或者电极式高一些。如果采取等焓加湿的模式，超声波、高压微雾、汽水混合加湿这三种加湿模式，需要考虑风管的长度、室内采暖或者制冷的温度等环境问题方可采用，因为这三种加湿方式汽水饱和度较低，需要吸收空气中的热量进行汽化，达到加湿的目的；如果空调送风管道不够长，温度不够高，湿空气在风管内不能完成汽化，在空调设备加湿的时候就会在出风口出现白雾，白雾吸收室内热量进行汽化加湿，不仅效率更低，水雾会和室内空气中的水溶性污染物和可悬浮颗粒结合在一起，形成气溶胶，污染空气；此外，这三种加湿需要用纯净水加湿，防止水雾干后留下“白粉”，污染风管和空气。
◆独立式加湿方式
独立式加湿方式，是针对博物馆各个空间需求的加湿量不同，独立配置加湿设备，一般采用柜式、管道式加湿器。这种加湿方式的主要特征是具有针对性，什么地方需要加湿就在什么地方放置加湿设备，防止能源及水资源浪费，精确控制博物馆各个场所的相对湿度。
◆博物馆采用那种独立的加湿器才最合适？
博物馆购置独立式加湿设备时，需要注意以下几点：
◇尽量采用小功率加湿器：博物馆的加湿设备往往在博物馆建设的时候就进行设计了，后期采用独立式加湿设备往往是前期设计的技术指标不能达到博物馆的要求，如果后期采用功率大的加湿设备，往往要考虑博物馆需要加湿场所的电容量，功率大，一是浪费能源，另外还需要考虑博物馆本身的电负荷。由此可见，等温加湿的几种方式都是不适合博物馆做独立加湿使用的，包括电极式、电热式。干蒸汽加湿需要布置蒸汽管线，往往用在空调箱里，应用于独立加湿，显而易见，不具备操作的可能性。
◇尽量采用洁净的加湿器：博物馆需要洁净加湿，同时去除空气中的气态污染物和可悬浮颗粒物，降低博物馆展品的自然老化速度，有效保护文物。这几种加湿方式里，超声波加湿器、高压微雾加湿器、汽水混合喷雾加湿器、电极式加湿器、电热式加湿器，往往在加湿时，会喷出大量白雾，等焓加湿易产生白粉，等温加湿和等焓加湿一样，喷出的白雾和空气中的水溶性气态污染物、可悬浮颗粒物结合在一起，生成气溶胶，降低空气的洁净度。例如甲醛，溶于水，遇到高温会变成乙酸，空气就具有腐蚀性，危害展出文物的安全。
由以上两点可见，湿膜加湿是最适合博物馆加湿的方式之一。湿膜加湿器的加湿量，取决于湿膜的比表面积、湿膜表面风速、吸入气体的温度三大要素。加湿器工作时，吸入干燥的热空气，吹出湿润的低温空气，室内空气在湿膜加湿器内循环时，湿膜上的水会吸收空气中水溶性的气态污染物，如甲醛等，同时可以洗去绝大多数的可悬浮颗粒物，如PM2.5等，加湿净化两不误。湿膜加湿器对水质要求不高，亲水的表面可以吸附水中的钙镁离子，确保加湿的洁净性。由于是等焓加湿，相对来说，还是比较节能的。
◇尽量采用可移动的加湿器：博物馆每个展厅的主题展览不是一层不变的，需要的湿度也不尽相同，设备最好可以灵活移动的，随着博物馆的格局变化或者主题变化，灵活移动加湿器。由此可见，独立作为一个加湿设备，必须具备可以灵活移动的特性，设备最好底部有脚轮，可以随时推动；设备不能外接管线，这样会限制设备的灵活移动。由此课件，高压喷雾、汽水混合喷雾、干蒸汽等加湿方式是不合适的，因为这几种加湿方式，或者是水管，或者是蒸汽管道，均需要布置管线。
◇尽量采用水箱容量大的加湿器：博物馆往往在工作日有大量的参观访问人员，我们加水一次，最少要在一个工日不要重复加水，因为工作人员加水时会影响博物馆的正常运营。要求设备有超大水箱，最好能兼容自动的外置大容量水箱。
◇尽量采用智能设备，可以远程监控，并且加湿量可以调整，相对湿度可以自由设定，加湿精度控制在5%以内。采用多台设备，设备的管理是个大问题，将设备采用有线或者无线的方式联网，统一用上位机管理设备，降低运行维护的成本
