Системы кондиционирования воздуха в музеях, библиотеках и архивах

 В помещениях музеев, библиотек и архивов кондиционирование воздуха необходимо прежде всего для сохранения произведений искусства, картин, музыкальных инструментов, книг, документов, внутренних интерьеров, и только затем для создания комфортных условий для людей. Поэтому его можно отнести к технологическому кондиционированию воздуха.
 В помещениях музеев и библиотек можно выделить несколько типов помещений в зависимости от наличия или отсутствия коллекции, массового или частичного присутствия людей. Классификация помещений музея и библиотеки представлена.
 В помещениях, где отсутствуют коллекции, систему кондиционирования воздуха проектируют по общим правилам для гражданских зданий, предусматривая самостоятельные системы. Помещения с коллекциями соответственно при неограниченном доступе посетителей и ограниченном доступе людей (хранителей, реставраторов, научных работников и т.д.), должны обслуживаться разными установками кондиционирования воздуха.

Таблица. Классификация помещений музея и библиотеки

 Параметры микроклимата в помещениях музея при наличии коллекции определяются в зависимости от свойств материала, из которого изготовлена коллекция: гигроскопических (ткань, кожа, дерево, бумага, минералы) и физико-химических (металл, стекло, фото- и киноматериалы), а также химическим составом материалов (органическое или неорганическое соединение, тип краски на художественных полотнах - масляная или акриловая). Зачастую они еще недостаточно хорошо изучены и подбираются индивидуально к каждому конкретному экспонату. При размещении экспозиции следует учитывать конфликтные условия сохранности для разных типов материалов коллекции. Например, нельзя хранить бумагу и фотоматериалы вместе, так как бумага выделяет газы, оказывающие разрушающее воздействие на фотоматериалы.
 Наименее требовательны материалы к поддержанию температуры внутреннего воздуха. Ее нормируемое значение, которое должны поддерживать инженерные системы, для большинства материалов составляет 15-25 С. Наиболее чувствительны почти все материалы к относительной влажности воздуха. Относительная влажность воздуха 75% и выше является критической для большинства материалов.

 В помещениях музея, в первую очередь для сохранения произведений искусства, картин, музыкальных инструментов, книг, документов, внутренних интерьеров, необходимо обеспечить инженерным системам нужные параметры микроклимата. В то же время технологические требования в помещениях, где постоянно находятся люди, не должны противоречить комфортным условиям, допустимым или оптимальным, определяемым по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении». В помещениях музея, где отсутствуют коллекции, параметры воздуха определяются из комфортных условий по ГОСТ 30494-96. Принимаются допустимые или оптимальные параметры в зависимости от уровня требований.

{mospagebreak}

 В архивах, лабораториях холодного хранения должна поддерживаться температура воздуха 10-14 С, относительная влажность воздуха - 30-50%. В помещениях хранения экспонатов из металла, для исключения коррозии, относительная влажность воздуха не должна превышать 30%.
 Скорость воздуха (подвижность) в музейных помещениях должна находиться в пределах 0,1-0,3 м/с, скорость обдува открыто расположенных экспонатов (картин и других чувствительных к эрозии поверхностей) потоком приточных струй не должна превышать 0,2 м/с.
 Ценность экспонатов, их физические свойства, продолжительность экспозиции и хранения определяют уровень требований к точности поддержания внутренних условий. В зависимости от уровня требований музейные помещения можно разделить на пять категорий: АА - очень высокий, А - высокий, В - средний,  С - пониженный, Д - низкий. Очень высокий уровень требований должен обеспечить длительную сохранность особо ценных уникальных экспонатов, памятников литературы, искусства и т. д. В хранилищах, специальных камерах, реставрационных лабораториях и в экспозиционных залах. Высокий уровень требований обеспечивает практически полную сохранность предметов в реставрационных лабораториях, экспозиционных залах, хранилищах, галереях. Средний уровень требований необходим для большинства взаимозаменяемых и мало подверженных разрушению предметов хранения и экспозиций, что характерно для профильных, отраслевых и краеведческих музеев, музеев народного творчества, церквей, используемых как музеи, исторических зданий. Средний и пониженный уровень требований обеспечивают внутренние условия, наиболее приближенные к естественным, например, в исторических зданиях, церквях, музеях сезонной работы, домах-музеях и квартирах. В этом случае необходимо учитывать параметры окружающей среды, сложившейся исторически, то есть условия, к которым та или иная коллекция адаптирована в силу своих особенностей. Низкий уровень требований допускается в районах с мягким невлажным климатом в помещениях музеев сезонного использования или размещаемых под открытым небом, в церквях.
 Особенно негативно сказываются на состоянии экспонатов значительные колебания относительной влажности воздуха в помещении, как быстрые, так и в течение сезона. Допустимые значения амплитуды суточных колебаний температуры и относительной влажности воздуха в зависимости от уровня требований к точности поддержания внутренних условий представлены в таблице.
 Высоко уязвимые экспонаты могут быть помещены в специальные камеры или зоны с контролируемой воздушной средой, размещаемые внутри помещений хранения или экспозиции, тогда в них допускается более низкий уровень требований и широкий диапазон изменения параметров воздуха.
 Для учета естественного сезонного хода изменения температурно-влажностных свойств наружных ограждений (особенно в старинных и реконструируемых зданиях), предотвращения конденсации водяных паров на наружных ограждениях в холодный период, а также с целью энергосбережения следует принимать и обеспечивать минимальные значения температуры и относительной влажности воздуха для холодного периода года и максимальные значения этих параметров - для теплого периода года. Эти значения необходимо выбирать из диапазона значений, определенных по условиям хранения, допустимым сезонным колебаниям параметров воздуха и по комфортным условиям. Следует выбирать расчетные параметры в помещениях при наличии коллекций для двух режимов: отсутствия людей и их присутствия с учетом допустимых суточных колебаний температуры.

Таблица. Допустимые значения амплитуды суточных и сезонных колебаний температуры и относительной влажности воздуха в помещении при наличии коллекции

{mospagebreak}

 Все требования к микроклимату для сохранности музейных коллекций должны распространяться только на зону размещения экспонатов. В зоне пребывания людей необходимо обеспечивать комфopтныe требования. Определение обслуживаемой зоны, как части объема помещений высотой 2 м от уровня пола, не распространяется на помещения музеев при наличии коллекций, которые могут быть размещены на любой высоте, что следует учитывать при расчете воздухораспределения.
 В помещениях, где отсутствуют коллекции, проектируют систему кондиционирования воздуха по общим правилам для гражданских зданий, предусматривая самостоятельные системы. Помещения с коллекциями, соответственно, при неограниченном доступе посетителей и ограниченном доступе людей - хранителей, реставраторов, научных работников и т.д. - должны обслуживаться разными установками кондиционирования воздуха.
 Очень часто музеи, библиотеки и архивы занимают старые здания постройки прошлых веков. В таких зданиях проводят реконструкцию и оснащают их современными системами обеспечения микроклимата. В процессе разработки проекта реконструкции и при эксплуатации таких зданий необходимо обеспечить сохранность основных элементов декора в интерьере и конструкций самих зданий, представляющих историческую ценность. При этом возникает масса трудностей, связанных с необходимостью скрытого размещения всех элементов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, чтобы не нарушить внутреннюю обстановку и внешний облик здания, отсутствием или ограничением строительного объема для размещения оборудования СКВ, сложностью прокладки воздуховодов и трубопроводов, устройства забора и удаления воздуха. Старые здания с минимальной инсоляцией и хорошо просушенными ограждениями должны быть защищены от потенциальных разрушений, созданных работающей круглый год системой кондиционирования воздуха для стабилизации относительной влажности в помещении. При устройстве систем вентиляции и кондиционирования воздуха следует максимально использовать существующие каналы, предназначенные ранее для огневоздушного отопления, для вытяжных систем или для прокладки металлических воздуховодов приточных систем.

 При проектировании новых музеев, библиотек или архивов именно для этого типа зданий наиболее важно иметь на ранней стадии проектирования команду проектировщиков, включающую специалиста по кондиционированию воздуха. Это позволит учесть при разработке объемно-планировочных и конструктивных решений здания факторы, ограничивающие единовременные и эксплуатационные затраты на создание и функционирование СКВ и на все здание в целом. К таким факторам можно отнести:
- уровень технологических требований к системе обеспечения микроклимата, определяемый материалом, из которого изготовлены экспонаты, ценностью коллекции, продолжительностью ее хранения и экспозиции;
- схему организации воздухообмена, выбор которой связан с размещением воздухораспределителей, местных агрегатов СКВ и устройства для забора воздуха в интерьере;
- соотношение естественного рассеянного освещения и искусственного освещения (подсветка);
- загрязненность атмосферного воздуха;
- интенсивность потока экскурсантов;
- уровень шума внутри и снаружи здания;
- размещение оборудования СКВ во внутреннем пространстве здания и снаружи него, а также устройства для забора и удаления воздуха.
 Расход приточного воздуха в помещениях музея при наличии коллекций следует определять расчетом в соответствии с принятой схемой организации воздухообмена и типом воздухораспределителя. Следует учитывать теплопоступления и влагопоступления от людей (посетителей и музейных работников), теплопоступления от солнечной радиации, в том числе рассеянной солнечной радиации через фонари естественного освещения, теплопоступления от искусственного освещения, в том числе и подсветки. В экспозиционных залах следует принимать площадь пола, приходящегося на одного человека: максимальное значение - 7,4 м2, среднее значение - 5,6 м2, минимальное значение - 3,7 м2. Общий расход приточного воздуха в помещении экспозиции должен быть достаточен, чтобы обеспечить отсутствие застойных зон вокруг экспонатов, в то же время не допускается направлять приточную струю на них. Кратность воздухообмена должна быть не менее 6-8. При реконструкции существующих музеев следует определять фактические выделения теплоты и влаги на основе составления теплового, влажностного и воздушного балансов помещения.

{mospagebreak}

 В помещениях хранилищ следует принимать воздухообмен не менее двух-трехкратного с целью обеспечения хорошей циркуляции и перемешивания воздуха. Минимальный расход наружного воздуха для каждого помещения определяется из расчета санитарной нормы на одного человека, создания подпора в кондиционируемом помещении, а в помещениях реставрации - и из условия компенсации воздуха, удаляемого местными отсосами, и из расчета разбавления вредностей. Расход наружного воздуха, подаваемого в экспозиционные залы на одного человека, должен быть не менее 30 м3/(ч. чел). Общий расход наружного воздуха следует определять в зависимости от типа многозональной системы кондиционирования воздуха. Может быть предусмотрена возможность изменения расхода наружного воздуха по датчику концентрации углекислого газа при изменении потока посетителей.
 При расчете воздухораспределения в помещениях музейных зданий, где размещается коллекция, следует учитывать место ее размещения, а также размеры зоны пребывания людей (посетителей и сотрудников). В музейных помещениях при наличии коллекции с постоянным доступом предпочтительно предусматривать перемешивающую вентиляцию (mixing ventilation, МV) по схеме «сверху-вниз», так как вытесняющая вентиляция (disрlасеmепt vепtilаtiоп, DV) хорошо работает только при устойчивых конвективных потоках от неподвижных источников. В лабораториях реставрации схема организации воздухообмена должна выбираться с учетом плотности веществ, используемых при реставрации. Выбор типа воздухораспределителей, особенно в исторических зданиях, должен определяться архитек-турно-строительными требованиями к интерьерам музейных помещений и условиями энергосбережения. Этим требованиям наиболее отвечают щелевые воздухораспределители. Нежелательно использование в экспозиционных помещениях открыто установленных кондиционеров-доводчиков. Особенно это касается музеев, расположенных в старинных и реставрируемых зданиях.
 Помещения при наличии коллекций и, соответственно, при неограниченном доступе посетителей и ограниченном доступе людей (хранителей, реставраторов, научных работников и т. д.) должны обслуживаться самостоятельными системами кондиционирования воздуха. В помещениях, где отсутствуют коллекции, проектируют систему вентиляции и кондиционирования воздуха по общим правилам для гражданских зданий, предусматривая самостоятельные системы.
 Для круглогодичного поддержания в каждом помещении музея заданных параметров микроклимата необходимо проектировать центральные многозональные СКВ. Наиболее часто применяются воздушные многозональные системы с температурными доводчиками, особенно для реконструируемых зданий, и двухканальные системы, значительно реже - водовоздушные системы, так как размещение фэнкойлов вдали от экспонатов является проблематичным, а также существует больший риск протечек воды в системах тепло- и холодоснабжения, особенно в четырехтрубных. Так как наиболее важным контролируемым параметром в помещениях музеев является относительная влажность воздуха, то наиболее предпочтительным типом многозональной СКВ является двухканальная система с переменным расходом воздуха. Одноканальные системы с переменным расходом воздуха, в том числе индукционные, имеют ограниченное применение, так как не могут обеспечить поддержания заданного значения относительной влажности и циркуляции воздуха в каждом помещении. Воздушные системы с целью экономии теплоты и холода должны быть всегда с рециркуляцией внутреннего воздуха.
 СКВ, обслуживающие помещения экспозиционных залов музея и галереи, а также административные, лекционные и конференц-залы, вестибюли, гардеробы, кассовые залы и рекреации, кафетерии, рестораны, комнаты отдыха должны проектироваться и работать в двух или нескольких режимах: в режиме с посетителями, в режиме при их отсутствии. При этом возможно использовать принцип ступенчатого (две установки) или плавного (вентилятор с регулируемым числом оборотов) регулирования расхода воздуха.
 Для обработки и подачи воздуха в специальные камеры или зоны с контролируемой воздушной средой следует применять системы кондиционирования воздуха с постоянным поддержанием значения относительной влажности воздуха (шкафные прецизионные кондиционеры). Система автоматического регулирования должна обеспечивать поддержание постоянного значения температуры и относительной влажности воздуха с заданной точностью, определяемой уровнем требований, для чего в камерах, зонах и в помещении устанавливают гидростаты и термостаты.
 Для очистки приточного воздуха от пыли в центральной установке следует предусматривать две ступени очистки, вторая ступень класса не ниже Р7-Р9, при необходимости возможна третья ступень очистки воздуха от пыли. Старинные здания, расположенные в центре больших городов, испытывают воздействие загрязнения атмосферы вредными газами, такими как озон, окислы серы, углерода, способные разрушать музейные экспонаты, фотографии, картины. Следует применять фильтры из активированного угля для поглощения вредных газов в потоке наружного воздуха.
 Часто в помещениях новых зданий музеев, сырых подвалов, где зачастую размещают хранилища картин и музейных экспонатов, требуется осушение воздуха, а при пуске системы кондиционирования воздуха в холодный период года - увлажнение воздуха в помещениях размещения коллекции. В этом случае возможна установка местных аппаратов осушения или увлажнения воздуха для выхода здания и его помещений на квазистационарный режим работы.

Системы технологического кондиционирования воздуха

Системы технологического кондиционирования воздуха предназначены для обеспечения параметров микроклимата для нормального протекания технологического процесса. Основные причины, вызывающие необходимость поддержания требуемых значений температуры и относительной влажности воздуха в помещении следующие:
1. Изменение размеров металлических деталей при колебании температуры воздуха (точное машиностроение и приборостроение, производство шарикоподшипников, калибров и оптических линз, точные измерительные лаборатории).
2. Влияние относительной влажности воздуха на размеры гигроскопических тел, в частности бумаги (цветная литография, точные чертежные работы на плизе).
3. Коррозия металлов при повышенной относительной влажности воздуха (точное машиностроение и приборостроение, производство шарикоподшипников и калибров, машинные залы автоматических телефонных станций, электроаппаратные помещения, инструментальные мастерские и кладовые, склады черного металла).
4. Электризация ряда гигроскопических материалов (пряжи, ткани, бумаги) при относительной влажности воздуха меньше 55-65% (текстильное, полиграфическое производство).
5. Очистка от пыли в наружном воздухе (точное машиностроение и приборостроение, производство шарикоподшипников, калибров, оптических линз, приборов электроники, полупроводников).
6. Потеря сыпучести порошкообразных веществ при повышенной относительной влажности воздуха (фармацевтическое производство, изготовление анилокрасителей и различные химические производства, мукомольные и цементные предприятия, производство и хранение сахара, соли и других гигроскопических сыпучих веществ).
7. Изменение консистенции коллоидных пленок и тел при колебаниях температуры и относительной влажности воздуха (производство кинопленки и фотоматериалов, полиграфическое, кондитерское, фармацевтическое производства).
8. Влияние на диэлектрические свойства гигроскопических изоляционных материалов повышенной относительной влажности воздуха (производство кабеля, намотка катушек и трансформатора и т. д.).
9. Изменение формы и механических свойств гигроскопических тел при колебании относительной влажности воздуха (деревообрабатывающее, спичечное производства, изготовление наждачной бумаги и абразивных кругов, музеи, архивы, библиотеки, производство и хранение изделий из кожи, мыла, табака, резины, дерева).
10.Замедление биохимических процессов и деятельности микроорганизмов при понижении температуры воздуха (производство и хранение пищевых продуктов).
11.Зависимость скорости высыхания влажных гигроскопических тел от относительной влажности воздуха (производство и хранение пищевых продуктов, осушение строительных конструкций и т.д.)
12.Изменение скорости протекания различных химических реакций и процессов кристаллизации при колебаниях температуры и относительной влажности воздуха. На горячих производствах (металлургическое, литейное, кузнечное), при шахтной добыче полезных ископаемых и в горячих цехах предприятий пищевой промышленности кондиционирование воздуха необходимо для облегчения труда рабочих.
 Многие производимые и хранимые материалы и изделия гигроскопичны и находятся в процессе постоянного обмена влагой с окружающей средой. Если воздух сухой, то он поглощает влагу до тех пор, пока не достигнет состояния равновесия, в результате чего материалы и изделия высыхают и теряют качество и вес. Основной физической характеристикой гигроскопического материала является равновесная влажность, которая определяется как отношение массы содержащейся в нем влаги к его массе в абсолютно сухом состоянии.
 Для каждого материала могут быть получены изотермы сорбции-десорбции в виде графической зависимости равновесной влажности материала от относительной влажности окружающего воздуха. Предотвратить процесс усушки материала можно, повышая относительную влажность окружающего воздуха путем его увлажнения. Производственные помещения, где требуется увлажнение воздуха - помещения текстильной промышленности, полиграфической, холодильные камеры для хранения овощей и фруктов и других продуктов питания, обработки овощей и фруктов (взвешивания, упаковывания и маркировки), обработка табака, часовая промышленность, теплицы, точная микроэлектроника, фармакология.
 Осушение воздуха часто требуется в помещениях новых зданий, сырых подвалах, складах гигроскопических материалов (сахар, мука, соль, химикаты, бумага, ткани), складах черных металлов, мастерских точной механики, часовых мастерских, инструментальных, архивах и библиотеках, хранилищах картин и музейных экспонатов.
 В помещениях деревообрабатывающей промышленности необходимо обеспечить постоянную разность влагосодержания воздуха на поверхности древесины и влагосодержания воздуха в помещении в течение всего производственного процесса, чтобы предотвратить ее растрескивание, защитить от высыхания и коробления мебель и деревянные части, предотвратить преждевременное неконтролируемое высыхание клея, формирование пыли.