Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

Модернизация систем климатизации музейных помещений

c целью повышения качества хранения экспонатов

Государственный Русский музей всегда уделял большое внимание поддержанию температурно-влажностных параметров выставочных залов и фондовых помещений с целью повышения качества хранения музейных экспонатов.

С 1993 года в музее работает специальный отдел климатологии, который проводит систематический анализ состояния воздушного бассейна в городе и климатических параметров музейных помещений, в число которых входят как экспозиционные залы, так и хранилища.

Отдел принимает участие в определении технической политики музея в области кондиционирования воздуха, непрерывно контролирует во всех зданиях музея состояние воздуха и оценивает эффективность принятых технических решений.

Внедренные отделом климатологии средства автоматической регистрации температуры и влажности воздуха (логгеры, система радиоконтроля «Hanwell Rlog») позволяют контролировать в едином центре динамическую картину изменения климатических параметров в 8 различных зданиях Русского музея и оценивать эффективность работы систем кондиционирования воздуха.

На рис. 1 представлен построенный по данным системы радиоконтроля график изменения параметров температурно-влажностного режима в одном из зданий Русского музея – домике Петра I, удаленном на расстояние 2,5 км от центрального компьютера отдела климатологии.

Рисунок 1. (подробнее)

Непрерывное изменение температуры и относительной влажности воздуха в домике Петра I,
удаленном на расстояние 2,5 км от центрального компьютера отдела климатологии, по данным системы радиоконтроля «Hanwell»

Рисунок 2. (подробнее)

В зимний период (на графике – с 10.11.2004 по 10.12.2004) изменения относительной влажности внутри отапливаемого помещения практически повторяют изменения температуры наружного воздуха (по данным системы дистанционного контроля)

Известно, что при низких температурах наружного воздуха влажность в отапливаемых помещениях резко падает и достигает порядка 15–20 % (на рис. 2 приведен график изменения относительной влажности воздуха в отапливаемых помещениях музея в период с 10.11.2004 по 10.12.2004). Пониженная влажность может привести к гибели объектов деревянного зодчества, картин, рам и деревянных конструкций здания.

Не случайно в экспозиционных залах музея персонал, используя под-ручные материалы и приспособления, самостоятельно принимал меры для повышения влажности. Естественно, эти средства не могли регулировать влажность, они только защищали экспонаты от необратимых последствий воздействия низкой влажности воздуха.

Климатические условия в Санкт-Петербурге отличаются высокой нестабильностью в течение года (на рис. 3 представлен график изменения влажности наружного воздуха и влажности в экспозиционных залах музея в период с 31.07.2005 по 30.08.2005). В этих условиях поддержание требуемых параметров в помещениях, не находящихся под постоянным контролем персонала, становится невозможным, а в обслуживаемых – недостаточно эффективным из-за невозможности персонала подручными средствами оперативно и точно регулировать изменяющиеся параметры влажности и температуры. Требования к точности поддержания параметров температурно-влажностного режима в помещениях музея оцениваются в среднем как ±2 °С по температуре и ±5 % по влажности за сутки.

Рисунок 3. (подробнее)

В летний период (на графике – с 31.07.2005 по 30.08.2005) изменения относительной влажности в
экспозиционных залах музея практически повторяют изменения влагосодержания наружного воздуха (г/м3)

Рисунок 4. (подробнее)

Изменение температурно-влажностного режима в фонде народного искусства на антресольном этаже в корпусе Бенуа Русского музея по данным системы дистанционного контроля

Корпус Бенуа

В течение последних лет в состав инженерного оборудования музея введено несколько систем кондиционирования воздуха, т. к. существовавшие ранее системы уже не отвечали современным требованиям к обеспечению требуемых параметров воздуха.

В частности, для поддержания температурно-влажностного режима в корпусе Бенуа в 1995 году была спроектирована и введена в эксплуатацию приточно-вытяжная система с увлажнением, полностью укомплектованная оборудованием отечественного производства.

Система предназначена для поддержания температуры и влажности в музейных фондах, где хранятся картины и предметы деревянного зодчества.

Отопление в фондах обеспечивает водяная система отопления, вентиляцию и увлажнение – вновь введенная система, позволяющая в зимнее время и межсезонье управлять температурой и влажностью воздуха.

Для нагрева воздуха, подаваемого в вентиляционные каналы, предусмотрен N-секционный 6-ступенчатый электрический калорифер. Увлажнение воздуха обеспечивается в оросительной камере форсуночным увлажнителем.

Автоматизированная система адиабатического увлажнения обеспечивала требуемые условия длительного хранения экспонатов в установившихся режимах, однако с течением времени оказалось, что при действии возмущений по влажности и температуре динамика системы является неудовлетворительной. Чтобы выдержать требуемые параметры, операторам несколько раз в сутки приходилось корректировать задающие воздействия на исполнительных устройствах.

Корпус Бенуа Государственного Русского музея

Корпус Бенуа Государственного Русского музея

Таким образом, оператор оказался включенным в контур регулирования – влияние человеческого фактора на температурно-влажностный режим в обслуживаемых фондах стало существенным, т. к. при резких изменениях погодных условий функционирование системы полностью зависело от внимания, опыта и профессионализма оператора.

Принятые изменения, внесенные в систему в рамках ее модернизации в 2000 году, не затронули технологических основ ее функционирования и были связаны только с модернизацией системы управления.

Без изменения основного технологического оборудования были введены новые устройства автоматики, включая шкафы управления, исполнительные механизмы и первичные датчики, и был разработан новый алгоритм управления с учетом новых контуров управления.

В частности, были полностью замкнуты контуры автоматического управления температурой и влажностью воздуха. Реализовано каскадное управление расходом воздуха, что исключило колебания регулируемых параметров, особенно при низких температурах наружного воздуха (рис. 4). Введены контуры защиты основного оборудования (насоса, электрокалорифера, вентилятора), а также контур защиты от размораживания. Громоздкие, устаревшие три щита управления были заменены двумя современными, компактными и удобными в эксплуатации и обслуживании шкафами. Установлена микропроцессорная система регулирования на базе свободно-программируемого микропроцессорного контроллера серии EY2400 компании «Fr. Sauter AG» (Швейцария) (рис. 6).

Модернизация системы кондиционирования воздуха корпуса Бенуа позволила существенно улучшить свойства управляемости системы:

• точность поддержания влажности достигла 3 %;

• быстродействие системы управления возросло с 30–40 до 15 минут;

• система стала работать полностью в автоматическом режиме без участия оператора.

Михайловский замок

При реставрации Михайловского (Инженерного) замка пространственные ограничения и высокие требования к точности стабилизации влажности потребовали иного (по сравнению с решениями для корпуса Бенуа) подхода к ее регулированию в помещениях фонда декоративно-прикладного искусства, где хранятся предметы мебели XVIII–XX веков, а также фонда советской скульптуры.

Данные фонды были размещены в новых помещениях Михайловского замка, в которых имелась только система водяного отопления и естественная вентиляция.

Перед отделом климатологии была поставлена задача обеспечить непрерывное поддержание требуемого уровня относительной влажности при отсутствии помещений для размещения источников увлажнения и при условии безоператорного обслуживания системы.

Дополнительные требования к управлению температурой воздуха не предъявлялись, т. к. существующая система отопления вполне справлялась с этой задачей.

Михайловский (Инженерный) замок

Михайловский (Инженерный) замок

В результате было принято решение об установке автоматической компактной системы пароувлажнения компании «Armstrong Intl.» (США), использующей настенный электродный атмосферный парогенератор мощностью 13,6 кг/ч со встроенной системой регулирования влажности. Данный парогенератор является конструктивно безопасным и имеет встроенные цепи защиты по току (рис. 5).

Разработанные специально для поддержания влажности в помещениях адаптивные алгоритмы регулирования учитывают динамику процесса, исключают перерегулирование (переувлажнение) и обеспечивают высокий уровень точности стабилизации влажности при действии внешних возмущений.

Рисунок 5. (подробнее)

Структурная схема системы вентиляции и увлажнения воздуха в Михайловском замке

Рисунок 6. (подробнее)

Структурная схема системы с нововведениями в системе автоматики

Рисунок 7. (подробнее)

Изменение температурно-влажностного режима в запасе мебели фонда декоративно-прикладного
искусства в Михайловском замке Русского музея по данным системы дистанционного контроля

Следует заметить, что при пароувлажнении повышается температура в помещении, если система управления отоплением не учитывает дополнительную тепловую энергию в паре (рис. 7).

В систему пароувлажнения были введены дополнительные цепи защиты от попадания пара в вентиляционный канал в случае аварийной остановки вентилятора, а также контуры контроля состояния воздушного фильтра и обязательные схемы противопожарной защиты.

Площадь всей системы пароувлажнения составила 0,5 м2.

Замкнутый режим увлажнения в Михайловском замке позволил обеспечить требуемое качество управления при затратах электроэнергии на увлажнение 0,8 кВт/кг (удельные затраты электроэнергии на увлажнение в системе кондиционирования воздуха корпуса Бенуа составляют 0,65 кВт/кг).

В интегрированной системе управления ОВК удельные энергозатраты при реализации различных принципов увлажнения воздуха будут сближаться. В то же время преимуществом парового увлажнения остаются бактерицидные свойства пара. Это имеет особое значение при поддержании уровня влажности в экспозиционных залах, в которых находятся посетители.

 

Тел. (812) 531-14-07

Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №7'2005

распечатать статью распечатать статью


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс цитирования



Кондиционирование, отопление, вентиляция

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте