航天环控技术在故宫文华殿中的应用

● 文 | 北京空间飞行器总体设计部 任校志 王亚龙

2018年北京烈阳高照的夏季，故宫博物院书画馆由武英殿移至文华殿后迎来了第一次书画展——“铁笔生花——故宫博物院藏吴昌硕书画篆刻特展”。由于书画展出对展馆的温湿度有着极高的要求，一般安排在春秋季进行。而这个夏天，由北京空间飞行器总体设计部采用航天环控技术实施的文华殿环控项目在国内首次真正意义上解决了场馆级无水环境精密环控要求的行业难题，让故宫文物能够突破季节的限制与观众相见。

该工程采用智能一体化解决方案，使得整个文华殿展厅温度均匀性小于1.5℃，满足并优于书画展厅均匀性高、无水环境的特殊需求，实现了航天环控技术在高要求地面场馆应用的突破。

定制方案，精确控温

基于航天级环控技术，结合故宫博物院文华殿的实际情况，量身打造最优的解决方案；采用温度、湿度、风速一体化控制技术和先进的增量模糊控制算法自动控制，环境温度得到精确控制，满足文物展览对温湿度高精度控制的要求。

如图1和图2所示，温度场模拟仿真图中蓝色、绿色和红色依次表示文华殿中温度的优、良和差，风速模拟云图中蓝色、绿色和红色依次表示文华殿中风速的优、良和差，可见航天环控技术可达到的高精密、高均匀度效果。

系统思维，创新施工

基于航天系统工程的理念和方法，创造性地开展工程设计和施工，针对古建筑特点创新性地提出了“设备带”设计概念和建造实施方案，按照文物保护理念，实现了无钉、无铆、无焊、无墙体连接，硬件全部模块化设计制造，模块化现场快速组装，并可以在无损建筑的情况下实现可逆拆除，同时可便利安全地进行日常的巡查、维护和维修，真正实现了对文物的全周期全方位保护。

（图片来源：故宫博物院网站）

图1 温度场模拟仿真

图2 风速模拟云图

智能系统，便捷节能

采用人工智能技术预判、分析和诊断故障，对设备运行状态进行健康管理，提前预判并通知维护人员。基于云平台，采用第四代物联技术，实现了远程监控管理，系统工作状态可实时传送至手机端，便于全天候实时监测环境。采用的有组织对流通风技术，实现了无风管送风和精确配风，使风机功率比依靠空调通风管道输送气流的传统空调方式降低50%，系统节能15%以上。智能无线监控系统如图3所示。

图3 智能无线监控系统

北京空间飞行器总体设计部热控事业部拥有中国乃至世界最顶尖的热控技术团队、最完善的技术和产品体系，多项技术和产品达到国际领先水平，先后完成100余颗航天器热控系统研制任务，确保了航天员和飞行器在适宜温度下平稳运行。在军民融合的背景下，热控事业部立足专业优势，积极推进宇航技术的转化，凭借扎实的专业的技术和快速解决问题的能力，仅用时3个月就完成了文华殿环控项目从方案论证到工程实施的全部工作，实现了航天环控技术在大型特种民用地面工程应用的突破。