Instalacje klimatyzacyjne w muzeum

Muzea są miejscami użyteczności publicznej o bardzo specyficznych wymaganiach dotyczących instalacji klimatyzacyjnych. Działanie tych układów służyć ma bowiem nie tyle zapewnieniu odpowiednich warunków przebywania ludzi, co przede wszystkim ochronie przechowywanych i eksponowanych obiektów zabytkowych. Ochrona ta polega na kształtowaniu parametrów mikroklimatu zgodnie z wymaganiami profilaktyki muzealnej.

Dlaczego tak ważne jest utrzymanie
wymaganych parametrów
powietrza wewnętrznego
Wartości temperatury oraz wilgotności
względnej powietrza wewnętrznego, które
powinny być utrzymywane we wnętrzach
muzealnych określa się na podstawie długoletniego
doświadczenia w zakresie konserwacji
zabytków i analizy ich wpływu
na stan zachowania obiektów.
Wartość wilgotności względnej powietrza
jest szczególnie istotna w przypadku
obiektów złożonych z materiałów higroskopijnych.
Każda odchyłka RH od poziomu
charakteryzującego stan równowagi
powietrze-obiekt rozpoczyna proces wymiany
wilgoci pomiędzy nimi, pociągając
za sobą zmianę wymiarów liniowych materiału higroskopijnego. Struktura obiektu
zabytkowego może ulec w ten sposób
nieodwracalnej destrukcji.
Z kolei w obiektach składających się
z metalu czy kamienia niepożądany zakres
RH sprzyjać będzie procesom korozji
lub rozkładu chemicznego.
Należy także unikać ekspozycji obiektów
zabytkowych w warunkach sprzyjających
rozwojowi mikroorganizmów, to znaczy
zbyt wysokiej wilgotności względnej (powyżej 68%) i temperatury powietrza.
Istotny jest także charakter zmienności
poszczególnych parametrów. Obiekty zabytkowe
zdecydowanie lepiej reagują na
zmiany klimatu zachodzące łagodnie, natomiast
gwałtowne zmiany o dużej amplitudzie
stanowią niejednokrotnie czynnik
niszczący. Dlatego też zgodnie z zaleceniami
profilaktyki muzealnej dobowe
fluktuacje wilgotności względnej nie powinny
przekraczać 5%.
Należy w tym miejscu zauważyć, że warunki
wymagane przez kolekcje mieszane
są również akceptowalne z punktu widzenia
komfortu przebywania ludzi. Dlatego w większości przypadków układ klimatyzacji
pomieszczeń ekspozycyjnych może
służyć zarówno zapewnieniu komfortu
obiektom, jak i osobom zwiedzającym.
Jakie eksponaty, takie parametry
powietrza
Zaleca się, aby wybrane parametry mikroklimatu
(temperatura, wilgotność względna
powietrza) zawierały się w następujących zakresach zależnie od zgromadzonych
tam eksponatów:
• obiekty drewniane (rzeźba, malarstwo na
desce): t = 14-18°C, RH = 55±5%;
• obrazy olejne: t = 16-18°C, RH =
55±5%;
• starodruki, archiwalia, obiekty papierowe:
t = 14-18°C, RH = 50-65%;
• metale: RH <50%;
• kamień, gips: RH <55%;
• kolekcje mieszane: t = 18-24°C, RH =
50±5%.
Urządzenia klimatyzacyjne
w budynkach muzealnych


Typowy układ urządzeń
w procesie przygotowania powietrza
Wymagania dotyczące parametrów mikroklimatu
determinują strukturę i rodzaj
układów klimatyzacyjnych stosowanych
w muzeach. Podstawowym zadaniem
instalacji klimatyzacyjnej jest tu
bowiem utrzymywanie możliwie stałego,
założonego poziomu wilgotności
względnej powietrza. Jest to podstawowa
różnica w stosunku do układów tradycyjnie
stosowanych w budynkach
użyteczności publicznej, zaprojektowanych
głównie do utrzymywania wymaganej
temperatury powietrza wewnętrznego,
z założeniem szerszego zakresu
zmienności RH.
Innym zadaniem układu klimatyzacyjnego
w budynku muzealnym jest izolacja
wnętrz pomieszczeń od zanieczyszczeń
przenoszonych wraz z powietrzem atmosferycznym.
Są to zarodniki grzybów
i pleśni, kurz, pyłki, zanieczyszczenia
chemiczne (spaliny) czy owady. Nie bez
znaczenia jest także ochrona przed niepożądanym wzrostem stężenia substancji
pochodzących z emisji wewnętrznej.
Wymagania środowiska muzealnego spełnione będą przez układ realizujący pełny
proces klimatyzacyjny, z wykorzystaniem
poniższych elementów:
Filtr wstępny


Filtr wstępny
Zatrzymuje większe zanieczyszczenia,
zabezpieczając jednocześnie pozostałe
elementy centrali klimatyzacyjnej przed
zabrudzeniem. W budynkach muzealnych
zaleca się stosowanie filtrów wstępnych
klasy F5.
Wentylator
Wentylatory stosowane w budynkach
muzealnych nie odbiegają swoją konstrukcją od tych, które są montowane
w obiektach użyteczności publicznej.
Najczęściej występują urządzenia z wirnikami
o łopatkach pochylonych do tyłu.
Chłodnica


Chłodnica freonowa
Ma ona zapewnić odpowiednią temperaturę
oraz zawartość wilgoci w powietrzu
w okresie letnim. W budynkach muzealnych
stosuje się chłodnice wodne, glikolowe
lub z bezpośrednim odparowaniem
czynnika chłodniczego (DX). W sytuacji,
gdy sam budynek jest obiektem zabytkowym,
często niemożliwa jest odpowiednia
lokalizacja wytwornic wody lodowej,
bądź zewnętrznych skraplaczy chłodzonych
powietrzem. Jeżeli zapotrzebowanie
na moc chłodniczą jest niewielkie,
skraplacz może zostać w takiej sytuacji
umieszczony w przewodzie wywiewnym.
Nagrzewnica


Nagrzewnica wodna
Ma za zadanie ogrzanie powietrza do wymaganej
temperatury w okresie zimowym,
w lecie zaś jest używana także do
nadawania powietrzu właściwej wilgotności
względnej. Stosowane są nagrzewnice
wodne, parowe bądź elektryczne
(w obiektach o niewielkim i nieregularnie
występującym zapotrzebowaniu na
moc, lub wtedy, gdy nie ma dostępu do
czynnika grzejnego).

Filtr dokładny


Filtr dokładny
Ma zapewnić odpowiednią czystość powietrza
doprowadzanego do pomieszczeń.
W budynkach muzealnych zastosowanie
znajdują filtry dokładne klasy F7
lub wyższej. Coraz częściej spotykane są
także filtry HEPA. Z uwagi na możliwość
wprowadzenia do powietrza drobin oleju,
w muzeach nie montuje się filtrów
olejowych. Przeciwwskazaniem dla instalowania
filtrów elektrostatycznych jest
wytwarzanie w nich ozonu mającego destrukcyjny
wpływ na obiekty zabytkowe.

Nawilżacz


Nawilżacz parowy
Sekcja nawilżania ma decydujące znaczenie
w kształtowaniu wilgotności względnej
w okresie zimowym. Z uwagi na wysokie
wymagania higieniczne, w instalacjach
klimatyzacyjnych obsługujących budynki
muzealne używane są głównie nawilżacze
parowe. Alternatywnym rozwiązaniem
jest nawilżacz ultradźwiękowy, który jednak
musi być zasilany wodą zmiękczoną.
Najczęściej wszystkie powyższe elementy
(oprócz nawilżacza parowego zainstalowanego
w przewodzie nawiewnym)
zgrupowane są we wspólnej obudowie
centrali klimatyzacyjnej.
Strefowanie
W przypadku, gdy można wyodrębnić pojedyncze
pomieszczenia, czy grupy pomieszczeń
ekspozycyjnych muzeum zawierające
obiekty o jednolitych wymaganiach klimatycznych,
budynek może zostać podzielony
na strefy. Obszary te mogą być obsługiwane
przez oddzielne systemy klimatyzacyjne,
bądź jedną instalację wielostrefową. Istotną
przesłanką do podziału budynku może być
także zmienność zysków ciepła i wilgoci generowana
przez ekspozycję budynku lub
natężenie ruchu osób zwiedzających.
Oprócz sal wystawowych, w budynkach
muzealnych znajdują się często pomieszczenia
magazynowe oraz pracownie konserwatorskie.
Z uwagi na odmienną charakterystykę
tych pomieszczeń, a także inny tryb
wykorzystania są one z reguły obejmowane
oddzielnymi systemami klimatyzacyjnymi.
Stała, czy zmienna ilość powietrza
W zastosowaniach muzealnych najlepiej
sprawdza się instalacja zapewniająca stały
strumień powietrza nawiewanego (CAV).
System musi pracować w trybie ciągłym,
utrzymując stałe warunki dla obiektów
eksponowanych w obsługiwanych pomieszczeniach.
Powietrze powinno być
wymieniane w pomieszczeniach co najmniej
6-8-krotnie, niezależnie od obecności
w nich osób zwiedzających. Zmniejszenie
krotności wymian miałoby niekorzystny
wpływ na jakość regulacji wilgotności
względnej powietrza, co właściwie wyklucza
możliwość stosowania instalacji ze
zmienną ilością powietrza (VAV).
Sterowanie


Higrostat pomieszczeniowy
Podstawowym elementem używanym do
regulacji systemu klimatyzacyjnego w budynku
muzealnym jest higrostat zawierający element pomiarowy, dający także
możliwość wprowadzenia nastawy przez
użytkownika. Pomiar wilgotności względnej
powietrza następuje bezpośrednio
w obsługiwanej strefie (na przykład w obrębie
kolekcji), z uwagi na jakość regulacji
nie stosuje się natomiast pomiaru RH
w przewodzie wywiewnym.
Elementy automatyki powinny zostać dobrane
i skonfigurowane w taki sposób, aby
zapewnić jak najmniejsze wahania RH,
przy dopuszczalnych większych fluktuacjach
temperatury. W przypadku, gdy
klasyczny układ sterowania nie jest w stanie
zapewnić dokładności regulacji wymaganej
przez niewielką, ale bardzo znaczącą i czułą na warunki mikroklimatu
grupę obiektów, można zastosować układ
klimatyzacji precyzyjnej. Wybrane obiekty
powinny zostać umieszczone w odizolowanej
kubaturze (na przykład gablocie
ekspozycyjnej), która będzie obsługiwana
przez dedykowany układ zapewniający
stały poziom wilgotności względnej utrzymywany
z dokładnością do ±1,5%.
Bezpieczeństwo budynku
i zbiorów
W trakcie procesu projektowego i wykonawczego
instalacji klimatyzacyjnej w muzeum
powinno się uwzględnić potrzebę
zapewnienia maksimum bezpieczeństwa
dla przechowywanej kolekcji i samego budynku.
Zarówno centrala klimatyzacyjna,
jak i elementy układów strefowych mogą
być źródłem niekontrolowanych wycieków.
Należy więc unikać umieszczania ich
bezpośrednio nad obiektami, a w razie potrzeby
korzystać z zabezpieczeń, takich
jak systemy wykrywania wilgoci.
Niewłaściwie dobrane parametry pracy
układu mogą także stanowić zagrożenie
dla samego budynku. Często zdarza się,
że izolacyjność przegród zewnętrznych
nie spełnia obowiązujących obecnie standardów,
a to sprawia, że ich wewnętrzna
powierzchnia może mieć w okresie zimowym
temperaturę niższą od temperatury
punktu rosy powietrza w pomieszczeniu.
Obserwuje się wtedy wykroplenia lub nawet
oszronienia powierzchni ścian lub
naroży czy też nadproży nad oknami. Dlatego
też, z uwagi na ochronę samego budynku,
dopuszcza się możliwość obniżenia
wilgotności względnej w powietrzu
wewnętrznym.
Uwaga! Układ klimatyzacji może być
bardzo istotnym elementem zabezpieczającym obiekty zabytkowe przed zniszczeniem.
Dobór odpowiednich parametrów
pracy systemu oraz jego konfiguracja musi
być jednak zawsze związany z dogłębną
analizą środowiska oraz obiektów, które
znajdą się w obszarze jego oddziaływania.
Tak zaprojektowany i wykonany układ zapewni
warunki odpowiednie ku temu,
aby z dziełami sztuki mogły obcować zarówno
obecne, jak i przyszłe pokolenia.
Autor: mgr inż. Sebastian Wall, Zakład Wentylacji i Klimatyzacji PW, Laboratorium Muzeum Narodowego w Warszawie

Źródło: Polski Instalator

Literatura:
1. 2003 ASHRAE Handbook – HVAC Applications:
Charter 21, Museums, Libraries and
Archives
2. Jędrzejewska H.: Zagadnienia techniczne
w muzealnictwie. Ministerstwo Kultury
i Sztuki. Zarząd Muzeów i Ochrony Zabytków.
Warszawa 1972
3. Kabza Z., Kostyrko K.: Metrologia klimatu
pomieszczenia i środowiskowych wielkości
fizycznych. Politechnika Opolska 2004
4. Materiały informacyjne firm: VTS Clima,
SFM Filtry, Honeywell, AxAir
5. Wall S.: Kształtowanie klimatu w budynkach
muzealnych. Chłodnictwo i Klimatyzacja
1-2/2006
6. Wall S., Ziętek P.: Centrale klimatyzacyjne –
przegląd. Polski Instalator 3/2004