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节能基础科学68

节能ENERGYCONSERVATIONNO.062025

文物洞窟除湿技术模拟及节能分析

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鲁志彬武晔秋高晓勇

（1.山西大同大学，山西大同037003；2.山西大同大学教师发展中心，山西大同037009）

摘要：为研究夏季窟外高湿度环境下开放式洞窟壁面结露情况以及除湿机对窟内微环境的改善效果，基于

实地洞窟建立模型，并利用Fluent软件模拟除湿机工况，在保证窟内温湿度属于文物保存最佳范围的前提下，降

低能耗。结果表明，夏季窟外高湿度时，洞窟壁面会产生结露现象。若将除湿机放置在距离洞窟东南角2.5m处，

送风温度为18℃，送风风速为5m/s时，窟内温湿度分布较为均匀，符合文物保存的要求。

关键词：除湿技术；数值模拟；节能分析

中图分类号：TU834.9文献标志码：A文章编号：1004-7948（2025）06-0068-05

doi：10.3969/j.issn.1004-7948.2025.06.016

引言莫高窟窟内外温湿度如图1所示。由图1可知，每年

洞窟温湿度的稳定对于文物保存较为有利[1-3]。洞窟的6~8月室外温度较高，降雨量较大，窟内容易产生凝

内部温湿度的变化会引起石质内部结晶压力的改变，进而结水[20]，易对窟内壁画等造成影响。因此，需要采取相

破坏岩石结构[4-8]。朱华等[9]对龙门石窟进行监测，提出凝关措施，保证洞窟内环境的相对稳定。

[10]

结水的形成会滋生微生物，加速岩石风化。陈海玲等、

刘刚等[11]、牟锐等[12]认为，窟外较高的相对湿度是造成窟

内相对湿度增加的重要原因，且窟内温湿度变化呈现明显

的季节性特征[13]。李燕[14]对洞窟温湿度进行持续监测，发

现夏季洞窟壁面温度低于空气的露点温度，故夏季是结露

发生的主要时期。柴利杰[15]监测云冈石窟凝结水，发现夏

季比冬季更易产生凝结水，且凝结水量与洞窟岩壁风化程

度密切相关。方云等[16]对龙门石窟凝结水进行监测，发现

凝结速率与石窟所处位置及气候条件相关。目前，对文物（a）窟内外平均温度

洞窟的保护逐渐趋向于利用除湿机改变洞窟内部的温湿

度，控制凝结水的形成，以达到保护文物的目的。曹文炳

等[17]在研究云冈石窟内凝结水的形成机制及防治时指出，

利用除湿机可以降低洞窟内的相对湿度，可达20~26L/d。

牛春[18]在云冈石窟第三窟保护研究中指出，安装除湿机可

以有效控制洞窟内部的相对湿度。李红寿等[19]在研究封闭

对敦煌莫高窟洞窟温湿度的影响时，利用除湿机进行实

验，指出利用人工除湿是调控洞窟微环境温湿度的重要方

法。模拟洞窟内部放置除湿机时的不同工况，通过被动除（b）窟内外平均相对湿度

湿的方法干燥空气以降低窟内相对湿度具有重要意义。图1莫高窟窟内外温湿度

1洞窟概况2窟内散湿量的计算

莫高窟位于甘肃省敦煌市东南25km处鸣沙山东麓、窟内壁面散湿量由围护结构散湿量(W)、外部空气

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宕泉河西岸的断崖上。洞窟身处沙漠腹地，夏季气温偏带入湿量(W)以及人体散湿量(W