Качество воздуха в музеях

Регулирование тепловлажностных параметров

В помещениях музеев очень важно обеспечить устойчивость параметров температуры и относительной влажности воздуха, для того чтобы экспонаты не подвергались микроклиматическим колебаниям, которые более опасны, чем постоянные, пусть даже не вполне благоприятные условия хранения.

Вместе с тем музеи чаще всего занимают здания со сложной структурой, где стандартные решения систем климатизации редко бывают эффективны: помимо выставочных залов для постоянной и временных экспозиций, как правило, имеются научные отделения, реставрационные мастерские, архивы, запасники.

В художественных галереях и исторических музеях экспонаты выставлены для непосредственного осмотра посетителями либо под стеклом в стендах и витринах, либо в специальных закрытых помещениях, когда для предметов необходимы особые условия хранения. В этих случаях необходимы специальные системы кондиционирования. Музейные мастерские используются для работы с художественными объектами: для обрамления полотен, установки скульптур, очистки, починки. Для этих целей применяются лакокрасочные материалы, химические реагенты и т. п., что предъявляет особые требования к регулированию тепловлажностных условий и вентиляции помещений.

В реставрационных мастерских исторических музеев такого рода деятельность охватывает, в том числе, бальзамирование животных, восстановление или воссоздание окаменелостей и пр. В таких помещениях для нейтрализации специфических запахов и применяемых химических реагентов необходима мощная вытяжная система. Кроме того, для каждого помещения или ряда помещений может потребоваться независимая система регулировки. В некоторых музеях естественных наук и политехнических музеях повторяются научные эксперименты, требующие точного соблюдения тепловлажностных условий.

Большая часть музеев имеет обширные запасники, где хранятся произведения искусства и предметы, которым не нашлось места в действующей экспозиции либо ожидающие своей очереди на реставрацию. В помещениях запасников также требуется соблюдение постоянных тепловлажностных параметров.

Еще одна причина использования специальных систем кондиционирования заключается в стандартах безопасности, предъявляемых к музеям в отношении гостевых экспозиций музеями-собственниками. Микроклиматические условия хранения экспонатов, вывозимых «на гастроли», должны быть по возможности идентичны «домашним» по тем же причинам, то есть должны обеспечивать устойчивость тепловлажностных параметров.

В силу сложности и разнообразия предметов и коллекций, составляющих культурное наследие, очень сложно дать абсолютное определение диапазонов предельно допустимых значений, оптимальных и критических параметров для хранения произведений искусства и предметов, представляющих историческую ценность. В табл. 1 и 2 приводятся предельно допустимые значения микроклиматических параметров, при которых обеспечивается защита различных категорий материалов от химико-физического и микробиологического воздействия (источник: «Рекомендуемые научно-технические критерии и стандарты организации музейных учреждений» (Постановление от 10 мая 2001 года), Италия).

Параметры, приведенные в табл. 3, следует понимать как обязательные к исполнению, то есть объект должен храниться исключительно при указанных температуре и относительной влажности воздуха, контрольные замеры которых производятся с установленной периодичностью. В промежутках между контрольными замерами дневные колебания в любом случае должны быть сведены к минимуму, равно как должны быть минимизированы сезонные колебания.

В зависимости от категории объекта требования, изложенные в табл. 3, можно выполнить двумя способами:

- хранить объект в контейнере, оснащенном специальным адсорбером (бронза, железо, стекло);

- хранить объект в помещении или контейнере, где обеспечивается возможность регулирования и поддержания стабильных микроклиматических параметров (мокрое дерево, миниатюры, старинные рукописные книги).

Загрязняющие вещества

При работе систем вентиляции и кондиционирования в музейные помещения попадают взвешенные загрязняющие вещества, которые при контакте с художественными объектами могут наносить им существенный вред. Помимо внешних источников в самом музее имеется целый ряд внутренних источников загрязнения (рис. 1). Недавнее исследование состояния произведений искусства в музейных учреждениях показало очень высокий уровень загрязнений данного типа в целом ряде крупнейших музеев. Основными загрязнителями считаются микроскопические газообразные частицы, в частности, двуокись серы, окислы азота и озона, а также твердые взвешенные частицы.

Рисунок 1. Помимо внешних источников загрязнения в самом музее имеется целый ряд внутренних источников загрязнения

Воздействие молекулярного загрязнения

В отношении вредного воздействия на памятники истории и искусства молекулярные загрязнители можно разделить на две большие группы:

- кислотные соединения;

- окисляющие соединения.

У кислотных соединений основными прекурсорами выступают серный ангидрид (SO₂) и двуокись азота (NO₂). Эти вещества взаимодействуют с атмосферной влагой и образуют соответственно серную/сернистую и азотную/азотистую кислоту. Основным результатом действия этих соединений является коррозия металлов и мрамора. Разрушительному воздействию кислот подвержены также естественные волокна, в частности, шерсть и шелк, а также кожа и фотоматериалы.

Среди газообразных соединений окисляющего действия в первую очередь отметим озон (О₃), затем ту же азотную кислоту и другие соединения кислорода с азотом.

Вредное воздействие окислителей на органические материалы выражается в так называемом «преждевременном старении». В некоторых случаях озон может разрывать органические молекулы, что приводит к образованию карбоксильных кислот. Данные кислоты обладают свойством усиливать скорость старения тел, на которых они образуются, а также объектов, расположенных в непосредственной близости. Типичным эффектом воздействия окислителей являются пожелтение, охрупчивание, обесцвечивание и, если речь идет о металлах, почернение.

Наличие в атмосфере молекулярного загрязнения определяется по уровню концентрации того или иного химического вещества. Как правило, в качестве единицы измерения используют микрограмм на кубический метр (мкг/м³) и часть на миллиард (ppb). При этом каждая молекула может действовать отдельно: иными словами, при уровне содержания 10 частей на миллиард (ppb), что является довольно низкой концентрацией, на каждый кубический метр приходится 25 000 молекул, каждая из которых может оказывать вредное воздействие на художественные объекты.

Воздействие твердых взвешенных частиц

Характер воздействия твердых взвешенных частиц на художественные объекты определяется размерами частиц и их химическим составом, которые, в свою очередь, зависят от источника загрязнения. Наиболее мелкие частицы проникают с воздухом в самые дальние уголки выставочных витрин, где загрязняют и обесцвечивают поверхности. Многие виды твердых частиц, главным образом продуктов сгорания, имеют маслянистую или сажистую консистенцию и обладают кислотными свойствами. Они оказывают очень вредное воздействие, поскольку являются чрезвычайно едкими в отношении самых различных материалов. Цементная пыль, образующаяся на строительных площадках, обладает абразивными и щелочными свойствами и представляет серьезную угрозу для живописи и текстильных волокон.

Наличие твердых частиц определяется в зависимости от размера частиц и их концентрации, выражаемой в количестве на единицу объема (м³) либо, если речь идет об очень высоких концентрациях, в весе на единицу объема (мг/м³).

Основные категории загрязняющих веществ, а также виды их воздействия на музейные экспонаты приведены в табл. 4.

Система воздухоочистки

На рис. 2 приведена схема организации воздухообмена и очистки воздуха в помещениях музея.

Для очистки наружного воздуха в фазе первичной воздухоочистки можно рекомендовать карманный мягкий фильтр (с мягкими приемными пазухами). В качестве фильтрующей среды здесь используется стекловолокно. У такого фильтра огромная фильтрующая поверхность (до 12 пазух в каждой секции), класс фильтрующей эффективности F5/F6/F7/F8/F9 по стандарту EN779:2002. Специально рассчитанная форма пазух фильтра обеспечивает низкий уровень потери нагрузки в течение всего срока службы, что сокращает энергопотребление. В качестве альтернативы такому фильтру можно использовать фильтры нового поколения (рис. 3), которые отличаются компактными размерами.

Рисунок 2 (подробнее)   Схема организации воздухообмена и очистки воздуха в помещениях музея

Рисунок 3. Компактный фильтр нового поколения для тонкой очистки воздуха, применяется при недостатке рабочего пространства

Далее в блоке очистки наружного воздуха преду-смотрен молекулярный фильтр. На рис. 4 показан пример фильтра с высокой адсорбционной способностью типа RAD (Rapid Adsorption Dynamic), где в качестве фильтрующей среды используются угольные микрошарики. Фильтр предназначен для очистки воздуха от газообразных загрязнений, в частности, летучих органический соединений, двуокиси азота, двуокиси серы, озона.

Рисунок 4. Молекулярный фильтр с высокой адсорбционной способностью для очистки воздуха от газообразных загрязнений, в частности, летучих органический соединений, двуокиси азота, двуокиси серы, озона

Вторичная воздухоочистка наружного воздуха может выполняться также фильтром тонкой очистки, который задерживает до 95 % мелких твердых частиц размерами более 0,4 мкм. Это компактная модель с жесткими пазухами выпускается в нескольких модификациях. Все они в качестве фильтрующего элемента используют стекловолокно и относятся к несгораемому типу. Класс фильтрующей эффективности F6/F7/F8/F9 по стандарту EN779:2002.

Для рециркуляционного воздуха также требуется двухступенчатая воздухоочистка: первичная для очистки воздуха от мелких твердых частиц и вторичная для отделения молекулярного загрязнения. Для очистки воздуха от мелких твердых частиц можно использовать модель, упоминавшуюся выше, а для молекулярной воздухоочистки рекомендуется фильтр повышенной прочности с обоймами для широкого спектра адсорбентов (рис. 5).

Рисунок 5. Молекулярный фильтр повышенной прочности с обоймами для широкого спектра адсорбентов

Техническое обслуживание системы воздухоочистки

Эффективность фильтров не должна опускаться ниже установленного уровня. По этой причине рекомендуется проводить регулярную проверку состояния фильтров. Временной интервал до замены фильтра должен устанавливаться не столько из соображений экономического характера, сколько с учетом требований к обеспечению чистоты и комфорта в обслуживаемых помещениях. Срок замены определяет первый из трех параметров, который будет превышен:  потеря конечной нагрузки, время с момента установки, фактически отработанное время.

Иначе говоря, оптимальным сроком замены фильтра будет считаться:

– для фильтров первичной фильтрации: 2 000 рабочих часов, максимум 1 год с момента установки либо потеря конечной нагрузки;

– для фильтров вторичной и последующей фильтраций: 4 000 рабочих часов, максимум 2 года с момента установки или потеря конечной нагрузки;

– для фильтров вытяжки и рециркуляции: 4 000 рабочих часов, максимум 2 года с момента установки или потеря конечной нагрузки.

Во избежание возникновения очагов бактериального заражения в сети необходимо, чтобы, во-первых, относительная влажность воздуха не поднималась выше 90 % и, во-вторых, чтобы среднее значение относительной влажности за три дня подряд не поднималось выше 80 % на всех участках системы, включая фильтры.

Молекулярные фильтры не влияют на потерю нагрузки во время нормальной работы. Рекомендуется производить их замену по истечении одного года с момента установки либо после 5 000 отработанных часов.

Статья подготовлена по материалам журнала RCI.

Перевод с итальянского С. Н. Булекова.

Научное редактирование выполнено вице-президентом НП «АВОК» М. Г. Тарабановым.

Комментарий редакции

Несколько лет назад специалисты НП «АВОК» подготовили первую и вторую редакции Стандарта АВОК «Музеи. Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха». Однако, к сожалению, эта работа не была завершена, в первую очередь, из-за отсутствия современных отечественных нормативных требований к термогигрометрическим параметрам для хранения музейных экспонатов. Единственный отечественный документ, имеющийся в музеях и у проектировщиков, – это «Инструкция по учету и хранению музейных ценностей, находящихся в государственных музеях СССР», изданная в 1984 году.

В этой связи, данные, приведенные в настоящей статье, датированные 2001 годом, представляют особый интерес и без сомнения могут быть использованы отечественными специалистами как при проектировании инженерного оборудования музеев, так и при его эксплуатации.

Очень важно, что Постановление правительства Италии от 10 мая 2001 года, из которого взяты значения допустимых, оптимальных и критических параметров, предполагает гибкий подход при решении вопроса, в какой степени следует придерживаться рекомендаций министерства. В частности, необходимо реально оценивать фактическое состояние художественных объектов, особенности географической зоны нахождения музея и действительные возможности обеспечения стабильности параметров. Подобный подход целесообразно использовать и в отечественной практике.

В заключение хочется отметить, что имеющиеся на сегодня материалы позволяют вернуться к разработке Стандарта АВОК по музеям.

М. М. Бродач, вице-президент НП «АВОК»