書摘ー《Sustainable Preservation Practices》ー part 2
實行永續性保存措施 ー part 2
IPI（Image Permanence Institute，影像永久保存研究中心）是在影像與文化資產保存上進行研究的領導者，在2010年代初期，隨著環保節能議題的成長，他們也依據其研究，出版了這份指南。目的在於讓有儲存藏品需求的機構在面臨藏品保存環境維持，與節省高耗能環境控制成本間，得以取得平衡。
這本書主要分為四個部分：
- 第一部分著重於管理儲存區域時，需要了解的環境，環境對材料劣化的影響，以及影響儲存環境的主要因素。這部分屬於入門知識。
- 第二部分介紹準確記錄儲存環境所需的工作，以及如何有效地分析風險，並提高保存品質。
- 第三部分著重環境管理行為，並強調節能和達成永續經營的機會。
- 第四部分則是以考書目與其他資訊。
這篇文章會著重於第二部分。這部份會討論達成最佳和永續保存環境時，要先認識環境對材料劣化的影響以及影響儲存環境的因素。
記錄當前的儲存環境
儲存環境的測量，通常主要是由藏品照護人員，對藏品儲存或展示區域進行巡查時一併執行的環境監測行為。在現在的建築物中，可能會有大樓安裝數位化的BMS或EMS（建築管理系統，Building Management Systems，或能源管理系統，Energy Management Systems）。這些系統是設計用來測量建築物中的負責環境控制的機械與管理系統的表現，可以用來描述某些趨勢，但不一定能代表特定儲存區域的環境特性。 在老舊建築物中，也可能需要監測可能受外在環境劇烈影響的區域：如日照差異大的朝北和朝南的房間，或可能受水溝或土地濕氣影響的地下儲藏室。在儲存空間內，應將記錄器放置在存放藏品的櫃架附近。通常不應放置在地板與接近天花板的位置。也應避免將記錄儀放置極端位置，如外側門，通風口，冷氣和其他加熱，冷卻，除濕或加濕處附近。
定期測量溫度和濕度很重要，雖然在大多數情況下，不必每天甚至每週都下載數據。通常會需要每幾個月下載一次即可。但是，至少需要同一個位置一年份的數據，才能涵蓋季節變化的分析數據。短期數據對於分析的價值有限。
測量儲存環境的最基本裝置為，測量熱量的溫度計與測量水分的濕度計。但濕度計所測量到的是相對濕度，要確定空間中空氣所含有的水分含量時，還需要使用露點溫度計來測量絕對濕度。這些測量儀器可能是刻度式或電子式的，現在通常會使用電子數據儀來進行整合。除了精準度與校準的考量外，可供網路連接或使用無線電傳輸，以取得監測數據的電子數據儀，可以透過程式產生數據表或圖表。相較於需要人工抄寫的傳統式溫濕度計，在進行短期資料評估上，能減少所需的大量勞力，也更有利於長期趨勢分析。美國國家公園局有發表一篇關於數據儀與軟體的文章：https://www.nps.gov/museum/publications/conserveogram/03-03.pdf
通常這些監測位置會選擇在下列幾處：
- 存放最重要或最有價值的藏品的儲存位置
- 存放最脆弱物品的存放地點
- 具有不同環境的儲存區域，因為它們由不同的HVAC設備提供服務
- 暖通空調系統似乎無法正常工作的區域
- 過去曾遇到環境問題的儲存位置-可能需要數據來證明需要改進
在老舊建築物中，也可能需要監測可能受外在環境劇烈影響的區域：如日照差異大的朝北和朝南的房間，或可能受水溝或土地濕氣影響的地下儲藏室。在儲存空間內，應將記錄器放置在存放藏品的櫃架附近。通常不應放置在地板與接近天花板的位置。也應避免將記錄儀放置極端位置，如外側門，通風口，冷氣和其他加熱，冷卻，除濕或加濕處附近。
定期測量溫度和濕度很重要，雖然在大多數情況下，不必每天甚至每週都下載數據。通常會需要每幾個月下載一次即可。但是，至少需要同一個位置一年份的數據，才能涵蓋季節變化的分析數據。短期數據對於分析的價值有限。
製作每個儲存設施的機械系統的記錄文件
為了獲得最佳和永續的儲存環境，要非常清楚地認識用於儲存區域的HVAC設備。這部份通常需要由設施管理人員一起製作平面圖，以標識提供給每個儲存區域的AHU以及每個AHU服務區域的圖表。
在這個階段會需要製作顯示藏品區域與空調環控系統的樓層平面圖。會需要在建築物的樓層平面圖中標示每個環控區域，包含儲存空間與非儲存空間（辦公區域與開放空間等），因為設計供儲存區氣候的空調元件，有時候還會服務部份非儲存空間。除了儲存區域和AHU工作區域外，指示AHU工作的溫度和相對濕度感應器，以及監測環境狀況的數據記錄儀的位置。也可以標識外牆和門窗的位置，照明佈局，或突顯送風風扇，這些會影響環境條件來源的位置。
另外也要製作個別機械系統的示意圖，沿著整個氣流迴路，從它離開儲存空間的點，通過回風口，沿著回風道到AHU，通過AHU，然後透過送風管道返回，再通過送風口重新進入儲存空間。
再加上這個AHU服務的確切空間的資訊後，可以再加上回風（Return Air），釋放空氣的位置，外部空氣（Outside Air）進入的位置以及服務的位置（辦公室，實驗室和檔案室）的供應空氣（SA）路徑。最後，再加上AHU本身的組件的示意圖。包括外部空氣進入混合室，經過過濾器，冷卻盤管，加熱盤管，加濕器和風扇，所有形成供應空氣的所有要素。
在繪製空間示意圖時，另一個應該注意的重點是熱負荷與濕氣來源。這些會在空間中產生熱量與濕氣變化的因素，最終也會造成環境控制的負擔，其中，熱量有下列幾種主要來源：
- 太陽能：透過窗戶，門和天窗進入建築物，來自太陽的熱能。
- 傳導：每個結構間，如壁或屋頂會有溫差，其熱能會透過傳導進入工作區內。當內部和外部溫度之間的差異大時，尤為重要。
- 燈光：燈光和其他電子設備（如工作站，事務機或掃描機），除工作時本身的耗能外，在運作時會產生額外熱能。
- 人員：人員會排出水蒸氣和熱。這因素會隨著房間溫度的變化，人員數量與工作時間長短改變。
- 戶外空氣：為了室內空氣品質進行換氣，或應區隔的分區因門窗開啟，所引入的外部空氣會帶有自身的熱量。
而水分來源有下列可能：
- 屋頂，天花板或窗戶漏水。
- 牆壁，地板或地基防潮層的縫隙。
- 管道漏水。
- 損壞的水槽和排水管。
- 建築物周邊可儲存水分的樹木和灌木。
- 排水不順，導致牆壁和地基潮濕。
- 外牆磚塊或石材變質。
- 屋內開放水源，例如水槽或馬桶。
- 周圍的高水位地下水，地下溪流，附近的池塘。
這些示意圖，在促進整個環境管理團隊的交流和理解環控系統能力，發現以前未知的系統故障，判斷節能機會，與制定改進策略時能發揮極大的效益。
認識露點
在第一部分中，提到露點與空氣中的絕對水分含量有關。在固定的露點下，溫度升高時，相對濕度降低，而溫度降低時，相對濕度升高。因此，控制露點，也就是空氣中的水分含量的關鍵。關於露點，有兩個重要的概念：
概念A：空氣維持水分的能力隨著空氣的變暖而增加，而隨著空氣的冷卻而降低。
概念B：空氣中的實際水量不會隨氣溫的變化而改變。
結合這兩個概念來說明溫度，相對濕度與露點的關係。例如，在25°C時，相對濕度65%的狀況下，代表水分含量佔該溫度下空氣保水能力的 65％。當溫度下降到20°C時，相對濕度會上升至83%。相同的空氣，當溫度達17°C時，相對濕度變成100%，這時候水會開始析出或凝結，這時候的溫度就稱為露點溫度。
隨著溫度持續下降，這團空氣的相對濕度雖然保持在100%，但由於它能維持的水分持續下降，因此無法持續以蒸氣狀態存在的水皆變成液態水。
假設相同的空氣塊被降溫到4°C，然後再透過加熱機制讓溫度回升，這時，露點溫度為4°C。當溫度重新回到17°C時，相對濕度會剩下42%，而不是原本的100%，中間的差異就是在溫度下降過程中所析出的水分。
這樣的空氣可能會為了符合某個環境條件設定值，因此在從4°C加熱至15°C時，相對濕度便從100%下降至50%，便被送出做為供應空氣。這種先過度冷卻，而後再加熱的過程，能將空氣的持水能力降低到所需的露點溫度，然後再將它升溫以達到所需的溫濕度標準。因此AHU控制濕度的能力取決於它能達成的露點溫度。
分析收集的資料
收集數據後，還需要透過分析，從數據中取得其意義，才可以為藏品管理和環境管理行為提供有力的基礎。要分析部份包括：
- 判斷劣化風險–化學，機械，生物。
- 比較不同空間的保存品質。
- 判斷最適合長期保存不同材料的空間。
- 每年審視特定位置的保存品質。
- 記錄環境控制系統的功能並判斷任何故障。
- 判斷並記錄對環境控制系統改進的需求。
- 評估環境控制運作改變及其對藏品保存和/或節能方法的影響。
在分析時，數據圖比數據表格有隨時間變化的更好視覺化效果，因此較易於進行判斷。有時候會需要分析不同環境條件對藏品的影響，這比單純規範一個理想環境條件要復雜得多。最好的方法是透過電腦進行計算分析。對原始的溫濕度數據進行計算，以估計保存的風險或對藏品的益處。電腦分析一來可以進行標準化，它能消除數據解讀者的主觀意見。另一個是有對實際環境條件對材料劣化速率和藏品保存的影響進行定量測量的能力。
透過這些數據分析，也能讓人更能理解機械系統的性能，例如下列各項：
- 判斷加濕和除濕的時間。
- 就年度露點溫度判斷時，可能可以發現在特定時段（通常為冬季，台灣地區通常只有二月），外部露點溫度可能接近目標值，因此不一定需要對空氣進行完整的過冷和再加熱流程，以去除一開始就不存在的水分。可能適合選定為停機檢修或替代方案的時間點。
- 決定哪個系統用於該空間。
- 系統效能不同時，可以選擇讓較敏感或脆弱的藏品儲存在功能較強的系統所服務的空間。
- 確認夜間停機和照明時間表。
- 如果要執行夜間或無人使用時暫時停機，則需要觀察短期變化，確認環境條件是否仍能保持在容許範圍內。
- 追踪加濕和除濕的變化。
- 對儲存位置的露點圖進行分析，可以確定機械系統是否提供適當的加濕或者除濕。如果搭配長期數據，當機器運作異常時可很快就發現。
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IPI 依據多年來的研究，推出 Preservation MetricsTM 這個程式，將溫度和相對濕度數據轉換為藏品劣化風險的定量數值測量。這個服務可以透過 IPI 之前推出的露點計算機和新的eClimateNotebook來體驗與使用。其中，關於不同的劣化風險，有下列參數可用來描述：
- 自然老化–評估化學劣化的風險
- 保存指數（Preservation Index，PI）和時間加權保存指數（Time-Weighted Preservation Index，TWPI）：脆弱的藏品包括所有有機材料，例如紙，染料等。快速劣化的有機材料包括酸性紙和攝影類藏品。
- 機械損傷–評估尺寸變化的風險
- 平衡水分含量（Equilibrium Moisture Content，％EMC）和尺寸變化（Dimensional Change，％DC）：脆弱的藏品包括諸如稀有書畫等的複合物。敏感或快速反應的吸濕材料包括書畫或樂器。
- 黴菌風險–評估生物劣化的風險
- 黴菌危險因素（Mold Risk Factor，MRF）：所有有機材料，包括紙張，木材，等，以及部份無機材料。
- 金屬腐蝕–評估金屬腐蝕的風險
- 最大平衡水分含量（Max EMC）：包括金屬物件和帶有金屬成分的物件。高度敏感的材料包括考古物件。
保存指數（PI）是假設環境維持在相同的溫濕度下，環境對化學劣化的影響的係數。但是環境會改變，因此需要整合時間演進，因此有另一個為對涼爽的冬天和溫暖的夏天提供適當權重的時間加權保存指數（TWPI）供比較整年的數據時使用。但 TWPI 並不是絕對壽命的預測，而是相對比較。例如，如果空間A的 TWPI 為50，而空間B的 TWPI 為100，則代表劣化反應在房間A中的發生速度是房間B的兩倍。因此 TWPI 值越大越好，TWPI 有兩個參考數值，45 與 75，當 TWPI 高於 75 時，儲存條件是良好；介於之間時，風險稍高；低於 45 時劣化速度達危險等級。
平衡含水量百分比（％EMC）類似相對濕度（HR），表示木材中所含水的重量百分比。如果木材在加熱乾燥產生重量差，則重量差將為含水量。在評估藏品的物理風險時，有三個指標可供使用：透過數據中，表示乾燥程度的 min EMC；表示潮濕程度的 Max EMC；以及尺寸大小的差異（膨脹和收縮）的尺寸變化百分比（％DC）。Min EMC ≥ 5% & Max EMC ≤ 12.5% & %DC ≤ 0.5% 時為良好狀態。Min EMC ≥ 5% & Max EMC ≤ 12.5% & 0.5% < %DC ≤ 1.5% 為尚可狀態，對敏感材質有危險。當Min EMC < 5% OR Max EMC > 12.5% OR %DC > 1.5%時，不是太乾，就是太濕，或有很大的尺寸變化的危險等級。
黴菌危險因素（MRF）值代表發黴和後續生長的風險。 0.5 代表黴菌孢子發芽了一半。對黴菌的生長沒有尚可的等級-只有可能發霉（風險）或沒有發霉（良好）。應盡可能維持 MRF 在0.5或更小的數值。
Max EMC（極端潮濕程度）也被用來做為金屬腐蝕的度量標準。這個數值的兩個參考點為 7.0 和 10.5 。當數值低於 7.0 時，代表金屬材質處於良好環境。當數值介於 7.0 與 10.5 間，則易腐蝕的材質開始有風險。當超過 10.5 時，對大多數金屬材質都有危險。
參考資料：
內文部份文字翻譯與摘錄自 IPI 出版的《Sustainable Preservation Practices for managing storage environments》
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