Ю. Ю. Оганесова Режим проветривания музейных помещений в зависимости от суточного изменения влагосодержания наружного воздуха

Ю. Ю. Оганесова

Режим проветривания музейных помещений в зависимости от суточного изменения влагосодержания наружного воздуха

Во многих музейных помещениях, не оборудованных системами кондиционирования воздуха, используется естественный организованный воздухообмен – проветривание. Согласно существующей методике решающее значение при выборе режима проветривания имеет разница влагосодержания наружного воздуха и внутреннего воздуха помещений. Зимой, когда влагосодержание наружного воздуха всегда низкое и имеет прямую зависимость от температуры, результат проветривания легко предсказать. В теплую половину года наружный воздух более далек от состояния насыщения, и поэтому рост температуры не всегда сопровождается увеличением влажности, а падение температуры – ее уменьшением. Ход влажности наружного воздуха в этот период отличается большой амплитудой и разнообразием.

Влажность воздуха в помещениях в теплое время года в значительной степени зависит от состояния наружного воздуха, которое определяется синоптической ситуацией.

Многолетнее наблюдение за микроклиматом музейных помещений показало, что в теплую половину года их влажность может изменяться в значительных пределах. В первую очередь это относится к экспозиционным и выставочным залам, которые в летнее время нуждаются в интенсивном проветривании. В это время года относительная влажность воздуха в помещениях может резко измениться за несколько часов или даже минут. Особенно хорошо такие изменения видны, если в музее есть приборы, непрерывно контролирующие параметры микроклимата. На рис. 1 представлена запись влажности датчиками системы радиоконтроля климата «Hanwell» в помещении и на улице в июле-августе 2006 г. Можно наблюдать, как ход влажности в помещении следует за ходом влажности на улице. Самые резкие изменения отмечаются в дневное время, когда приток наружного воздуха в помещения усиливается из-за открывания дверей, окон и форточек.

Таким образом, становится очевидным, что для задач музейного хранения знание характера суточного хода влажности наружного воздуха в теплую половину года было бы очень полезным.

На обширном пространстве России – очень разнообразные климатические условия. Российские музеи существуют в самом разном климате – от влажного субтропического на Черном море до муссонного на Дальнем Востоке. Кроме того, климат городов имеет свои особенности, так как зависит в большой степени не только от географического положения, но и от характера застройки, степени загрязненности воздуха, поступления тепла от предприятий и зданий. Учитывая это, суточный ход влажности воздуха в каждом городе нужно рассматривать отдельно. Поэтому были выбраны шесть городов с разными климатическими условиями:

Рис. 1. Изменение влажности воздуха на улице и в помещении в июле-августе 2006 г.

1. Екатеринбург – континентальный климат, средняя температура июля: +18 °C;

2. Самара – резко континентальный климат, средняя температура июля: +20,1 °C;

3. Москва – умеренно континентальный климат, средняя температура июля: +18 °C;

4. Санкт-Петербург – переходный от морского к континентальному климат, средняя температура июля: +17 °C;

5. Хабаровск – муссонный климат, влажное лето со средней температурой июля: +21 °C;

6. Сочи – влажный субтропический климат, средняя температура июля: +23 °C.

Из курса физики атмосферы известно, что изменение температуры и турбулентного обмена обусловливает хорошо выраженный суточный ход характеристик влажности. Имеется три типа суточного хода содержания водяного пара в атмосфере над сушей.

Первый тип характеризуется двумя максимумами – утром и вечером, и двумя минимумами – днем и ночью. Максимальные значения влажности наблюдаются в 9–10 часов утра, когда после восхода солнца возрастает испарение влаги с поверхности земли. После этого, вследствие турбулентного обмена и переноса водяного пара в более высокие слои атмосферы, влажность воздуха начинает падать. Минимальные значения влажности обычно наблюдаются в 15–16 часов. Перед заходом солнца в результате ослабления турбулентного обмена наступает второй максимум в суточном ходе влажности. Ночью, из-за уменьшения испарения, наступает второй минимум. Такой характер суточного хода влажности обычно наблюдается при малооблачной погоде в теплую половину года.

Суточный ход влажности второго типа имеет один максимум днем, в 15–17 часов, и один минимум ночью. В теплую половину года такой тип суточного хода влажности наблюдается при облачной погоде, сырой почве и ливневых осадках.

Третий тип суточного хода влажности отличается одинаковыми значениями в течение суток. Наблюдается это при условиях, сходных с условиями формирования суточной влажности второго типа, но сопровождается обычно обложными осадками.

Нашей задачей, учитывая известные типы суточного хода влажности воздуха, было выявление характера суточного хода влагосодержания в регионах с разным климатом. Для этого из базы метеорологических данных каждого города были выбраны дни с интересующим нас типом погоды. По значениям температуры и относительной влажности было вычислено влагосодержание воздуха (удельная влажность, г/кг). Количество дней, по которым были построены графики среднего суточного хода, составило от 40 до 100 для каждого типа погоды по каждому городу. Исследование было проведено по метеорологическим данным теплых периодов (май-сентябрь) 2004–2006 гг. Вследствие специфики работы музеев, нас интересовали в первую очередь дневные часы.

В результате исследования удалось обнаружить некоторые общие закономерности изменения влагосодержания наружного воздуха в разную погоду.

На рис. 2а представлен суточный ход среднего влагосодержания воздуха в ясную или малооблачную погоду.

Можно отметить, что максимальные значения влагосодержания во всех городах наблюдаются утром, а минимальные – днем. Время минимумов и максимумов в разных городах несколько отличается. Например, в Москве, Самаре, Санкт-Петербурге и Хабаровске утренний максимум приходится на 8–9 часов, а в Екатеринбурге и Сочи – на 11 часов. Минимальные значения влагосодержания наблюдаются днем: в Москве – в 13–14 часов, в Самаре и Сочи – в 13–15 часов, в Хабаровске – в 14–16 часов, в Екатеринбурге и Санкт-Петербурге – с 14 до 17 часов.

В пасмурную погоду с ливневыми осадками (рис. 2 б) второй тип суточного хода влажности, с максимумом в 15–17 часов, ярко выражен в Сочи и Хабаровске. Незначительное повышение влагосодержания воздуха в дневные часы наблюдается в Екатеринбурге. В Москве, Самаре и Санкт-Петербурге ход влагосодержания в дневные часы имеет ровный характер и близок к суточному ходу третьего типа.

При пасмурной погоде с преобладанием обложных осадков ярко выраженный суточный ход влажности отмечается только в Хабаровске, с максимумом в 15 часов. В других городах влагосодержание воздуха в такую погоду в течение дня меняется незначительно (рис. 2 в).

Полученные графики также показывают, что при всех типах погоды влагосодержание воздуха в Сочи и Хабаровске значительно выше, чем в других городах.

Разница влагосодержания за исследованные дни составила от 7 до 14 г/кг в разных городах (см. минимальные и максимальные значения на рис. 2).

Рис. 2. Суточный ход влагосодержания воздуха по средним данным теплых периодов 2004–2006 гг. (май-сентябрь)

На основании исследования суточного хода влагосодержания наружного воздуха в теплый период года в разных городах можно сделать следующие выводы:

– в ясную или малооблачную погоду максимальные значения влагосодержания воздуха наблюдаются в утренние часы, а минимальные – во второй половине дня;

– в пасмурную погоду с ливневыми или обложными осадками суточный ход влагосодержания воздуха имеет ровный характер, а в некоторых случаях наблюдается повышение влагосодержания в 14–16 часов;

– величина и суточные изменения влагосодержания воздуха в разных городах имеют свои особенности, связанные с местными климатическими условиями.

Для задач музейного хранения суточный ход влагосодержания наружного воздуха представляет вполне практический интерес, т. к. проветривание остается до сих пор одним из самых актуальных способов оптимизации микроклимата музейных помещений. Было бы очень полезным исследовать суточный ход влажности воздуха в каждом регионе, где находятся музеи. Для этого можно воспользоваться базами метеорологических данных или текущими сводками погоды, которые есть в свободном доступе в сети Интернет. Определить суточный ход влажности воздуха можно и самостоятельно, производя замеры термогигрометром на улице рядом с музеем. Выбрав дни с разной погодой, следует сделать несколько замеров температуры и влажности, вычислить влагосодержание воздуха или его абсолютную влажность и построить график изменения за день. Опыт показывает, что наблюдения за наружной влажностью даже в течение нескольких дней дают достаточно ясное представление о характере ее изменения в дни с той или иной погодой.

Режим проветривания музейных помещений должен назначаться с учетом изменений влажности наружного воздуха в течение дня.

Предлагается следующий порядок действий.

1. Определить влагосодержание воздуха в помещении.

2. Определить влагосодержание воздуха на улице.

3. Сравнить полученные значения.

(По разнице влагосодержаний наружного и внутреннего воздуха можно судить о результате проветривания на текущий момент. Нашей следующей задачей является предсказание результата проветривания в течение дня.)

Для чего следует:

4. Определить тип погоды (ясная малооблачная, пасмурная с ливневыми или обложными осадками).

5. Ознакомиться с прогнозом погоды на текущий день.

6. Определить режим проветривания помещений, учитывая ожидаемые изменения влажности наружного воздуха в зависимости от того или иного типа погоды.

7. Сообщить о режиме проветривания на текущий день во все помещения, где есть необходимость проветривания.

Рассмотрим пример. Сделав замеры температуры и влажности в помещении, по I-d-диаграмме влажного воздуха определим влагосодержание. Пусть влагосодержание воздуха в помещении составляет 10,5 г/кг. Также определим влагосодержание наружного воздуха, сделав замеры непосредственно у музея или взяв значения температуры и влажности из текущей сводки погоды. Пусть влагосодержание наружного воздуха составляет 10,8 г/кг. Так как влагосодержания наружного и внутреннего воздуха почти не отличаются, то при проветривании в данный момент относительная влажность воздуха в помещении практически не изменится. Предположим, что наблюдается ясная погода. Ознакомившись с прогнозом погоды на текущий день, видим, что ожидается малооблачная погода. Это значит, что влагосодержание наружного воздуха понизится во второй половине дня (см. рис. 2а). Если относительная влажность в помещении в утренние часы нормальная, то нашей задачей будет не допустить ее падения. В данном случае проветривать лучше в первой половине дня, а после 14–15 часов проветривание не производить или его ограничить.

Если же в утренние часы в помещении наблюдается слишком высокая относительная влажность, ее значение можно понизить с помощью проветривания во второй половине дня. Однако, в этом случае возможно резкое падение влажности в помещении. Чтобы избежать этого, необходимо знать минимум в дневном ходе наружного влагосодержания. Например, в Сочи этот минимум приходится на 14 часов. Максимальное падение влажности при проветривании возможно именно в это время. Поэтому, чтобы избежать резких скачков влажности, проветривать следует несколько раньше или позже 14 часов.

Учитывая изменчивые наружные условия, выбор безопасного режима проветривания является достаточно сложной задачей. Знание характера изменения влажности наружного воздуха в течение дня позволяет судить о возможных изменениях влажности в музейных помещениях и помогает выбрать оптимальный режим их проветривания в зависимости от наблюдаемых погодных явлений.

Литература

1. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы [Текст] / Л.Т.Матвеев. – Л.: Гидрометеоиздат. – 1984. – С. 165–167.

2. Средства создания оптимального микроклимата в музейных зданиях и зданиях-памятниках культовой архитектуры. Методические рекомендации ВНИИР [Текст]. – М., 1987. – С. 41–50.

3. Заварина М. В. Строительная климатология [Текст] / М. В. Заварина. – Л.: Гидрометеоиздат. – 1976. – С. 91–96.

4. Оганесова Ю. Ю. Особенности проветривания музейных помещений в зависимости от влагосодержания наружного воздуха. Проблемы хранения и реставрации экспонатов в художественном музее [Текст] / Ю.Ю. Оганесова // Материалы научно-практического семинара. – СПб, 2002. – С. 97–109.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.