ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ КОМФОРТНЫЕ СИСТЕМЫ МИКРОКЛИМАТА В МУЗЕЯХ И ХРАНИЛИЩАХ КАРТИН, МЕБЕЛИ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДЕРЕВА

Технологическими нормами в помещениях и хранилищах картин, мебели и изделий из дерева поддерживаются следующие параметры воздуха: температура t = 24—16°С, относительная влажностьв - 50—60%.

На рис. 4.6 эти параметры представлены в форме заштрихованного сектора. По нормам при круглогодовой работе системы МК возможно колебание температуры от 24 °С летом до 16 °С зимой. Но при этом колебание относительной влажности строго ограничивается в пределах 55 ± 5%. Такие жесткие требования к поддержанию относительной влажности объясняются свойствами хранимых в музее материалов. Изделия из дерева, картинные подрамники, картины на досках и холсте сохраняют наилучшее состояние при постоянной влажности материала на уровне 4—6%, которая сохраняется при относительной влажности воздуха 50—60%. Влажность материала определяется по формуле

где g — количество влаги в материале, кг;

gc — масса сухого материала, кг.

Изменения температуры окружающего воздуха могут быть от 16 до 24 °С, и они в этом диапазоне не влияют на влажность материала X, которая зависит от относительной влажности окружающего воздуха.

Рассмотрим особенности работы системы МК в холодный период года при обслуживании помещений музея, где экспонируются картины, написанные на холсте и дереве, изделия из дерева. Посетители снимают верхнюю теплую одежду в гардеробе, и для их теплового комфорта температура воздуха должна быть от 18 до 20 °С.

Выбираем влагосодержание приточного воздуха dn = 7,2 г / кг. При отсутствии людей возможно понижение температуры до / . = 17 °С при сохранении нормируемого значения

Фв тах = 60%. Для осуществления воздушного отопления в ночные часы можно нагревать приточный воздух при d = 7,2 г/кг до t v = 20 °С, при которой относительная влажность сохранится

В.Х.ПтВХ

на минимальном нормируемом уровне ф = 50%.

Если при dn х= 7,2 г/кг приточный воздух будет поступать в помещение музея при температуре притока t„ > L v = 20 °С, то в

П B.X.HldX

помещении понизится влажность фв < Фвхт1п = 50%. Это ведет к снижению влажности X материала и возникновению внутренних напряжений между поверхностным слоем, который быстро высыхает, и внутренним слоем, где влага удерживается в связанном состоянии. Эти напряжения приводят к растрескиванию материалов из дерева, появлению трещин на краске картин.

Построение на /-с/-диаграмме расчетного режима местноцентральной системы МК в помещении музея

Рис. 4.6. Построение на /-с/-диаграмме расчетного режима местноцентральной системы МК в помещении музея:

Нх2 — нагрев в установке утилизации;

Нх2_К — нагрев в калорифере приточного наружного воздуха;

К-А — адиабатное увлажнение;

А-ПН.Х — нагрев в приточном вентиляторе и воздуховодах;

ПН.Х-Пхх — смешение в вентиляторном доводчике;

П-Вхл поглощение в помещении теплоты и влагопоступлений;

HcpoT_tKcpoT — наФев приточного наружного воздуха при средней отопительной температуре Снсрот = -3,1 °С

Оценим требуемую интенсивность воздушного отопления. Принимаем наружную поверхность ограждения в 1 м2 с приведенным термическим сопротивлением 2 м2 • °С/Вт. Определим возможные расчетные удельные трансмиссионные теплопотери в ночные часы функционирования музея:

В расчетных условиях холодного периода года для компенсации трансмиссионных теплопотерь 1 м2 поверхности наружных ограждений необходимо подавать подогретого до Гпхот = 20 °С приточного наружного воздуха в количестве

Применение воздушного отопления в залах музеев и хранилищах картин рекомендуется по условиям предохранения от аварийных прорывов воды из систем водяного отопления и недопущения порчи экспонатов.

Производительность и технологическая схема приточных агрегатов рассчитываются на расход приточного воздуха Ьп , который должен быть приготовлен до величины выбранного влагосодер- жания приточного воздуха d = 7,2 г/кг. Перед залами выставки размещают вентиляторные доводчики с электроподогревом смеси приточного и рециркуляционного воздуха по контролируемой температуре внутреннего воздуха зимой tBX = 17 °С. Приточный воздух подогревают от вентиляторного доводчика при дежурном отоплении до / воз от = 20 °С.

В ночные часы центральные приточные агрегаты останавливаются, если относительная влажность воздуха в помещениях музея не выходит за контролируемый уровень 50—60%.

В рабочие часы функционирования музея при наличии людей в помещениях появляются тепло- и влаговыделения. От одного взрослого посетителя, находящегося в физическом состоянии отдыха, при t = 20 °С выделяется явной теплоты 87 Вт • ч, влаги — 40 г/ч. Ассимиляционная способность санитарной нормы 25 м3/(ч • чел.) приготовленного до dn = 7,2 г/кг приточного наружного воздуха составляет:

по восприятию явной теплоты Д/ас = 87 • 3,6 / (25 • 1,21 • 1) = = 10,4 °С;

по влаге Adacпн = 40 / (25 * 1,2) = 1,3 г/кг.

Для поглощения явных тепловыделений 87 Вт • ч/чел. при допустимом рабочем перепаде температур в помещении музея А*асх = 20 — 17 = 3 °С требуется подать приточного воздуха с температурой / = 17 °С на одного посетителя: / = 87 • 3,6 / (3 • 1,21 х

П.Х л аС.Я.Т

х 1) = 86,3 м3/(ч • чел.). Оценим возможность получения температуры приточного воздуха / = 17 °С путем смешения адиабатно

увлажненного в центральном приточном агрегате приточного наружного воздуха до dB min = 7,2 г/кг и рециркуляционного воздуха с температурой / = 20 °С.

Выпускаемые аппараты адиабатного увлажнения имеют показатель эффективности до Е = 0,9. На линии dBX = 7,2 г/кг (см. рис. 4.6) принимаем параметры: / = 14 °С; taM = 11,2 °С; I = 32 кДж/кг. На линии пересечения dH х= 0,4 г/кг и 1= 32 кДж/кг находим точ- ку К с t = 31 °С. Вычислим требуемый показатель Ев.

что вполне достижимо.

В вентиляторе и приточных воздуховодах происходит нагрев приточного воздуха на 1 °С. На смешение в местном вентиляторном агрегате для получения температуры смеси / = tnx = 17 °С поступает приточный наружный воздух с ?п н х = 15 °С и внутренний воздух с tB = 20 °С. Расход смеси приточного воздуха должен быть / = 86,3 м3/ч. Из уравнения смеси после преобразования получаем формулу для вычисления расхода приточного наружного воздуха:

Расход рециркуляционного воздуха составит / = / — / = 86,3 —

-51,8 = 32,7 м3/ч.

При вычисленном расходе приточного наружного воздуха от центрального приточного агрегата /пнх = 51,8 м3/ч ассимиляционный перепад по влагоизбыткам составит

Влагосодержание воздуха в помещении музея будет равно

Находим точку Вхл и видим, что при /в = 20 °С относительная влажность (рвх = 52%. Поэтому принятый метод регулирования постоянства температуры / путем смешения внутреннего и холодного приточного наружного воздуха отвечает требованиям поддержания нормируемой относительной влажности внутреннего воздуха от 50 до 60%.

В центральном приточном агрегате должно приготавливаться количество приточного наружного воздуха, зависящее от расчетной численности посетителей Л, чел./ч: Ьпн = Л • 51,8, м3/ч.

Приточный наружный воздух должен быть приготовлен до параметров / v = 14 °С и / „ = 32 кДж/кг. Для снижения расхода теплоты для догрева приточного наружного воздуха до энтальпии 1пнх=32 кДж/кг энергетически целесообразно применить установку утилизации с насосной циркуляцией антифриза. Это позволит до 50% сократить годовой расход теплоты в калорифере приточного агрегата. В расчетном режиме в калорифере приточного агрегата приточный наружный воздух должен быть нагрет до / = 31 °С.

При средней за отопительный период температуре наружного воздуха ^нсрот = —3,1 °С [13] потребность в нагреве воздуха в калорифере значительно сократится.

В расчетных условиях теплого периода года энергетически рационально поддерживать в помещениях максимальную рекомендуемую температуру te = 24 °С и минимальную относительную влажность ф — 50% при влагосодержании dg — 9,2 г/кг, как это показано построением процессов на I—d-диаграмме на рис. 4.7.

Построение на /-d-диаграмме расчетного режима работы системы МК в теплый период года в музее

Рис. 4.7. Построение на /-d-диаграмме расчетного режима работы системы МК в теплый период года в музее:

Н-ОХ — охлаждение и осушение приточного наружного воздуха при расчетных параметрах климата Б;

HH-QX — охлаждение и осушение приточного наружного воздуха при новых климатических нормах для Москвы;

ОХ-ПН — нагрев в приточном вентиляторе и воздуховодах;

ПН-П-В — смешение в вентиляторном доводчике;

П~ВЛ — поглощение тепло- и влаговыделений при расчетном количестве посетителей музея

Оценку режимов работы системы МК проводим для двух условий нормирования параметров наружного воздуха. Для параметров Б (точка Н) в климате Москвы: /н = 28,5 °С; /н = 54 кДж/кг [11]. Для новых климатических норм [13]: tHH = 26,3 °С; /нн = 57,5 кДж/ кг (точка НН). В обоих случаях необходимо охлаждать и осушать приточный наружный воздух для получения требуемого dK = — 9,2 г/кг. В месте пересечения ср = 90% и dK 9,2 г/кг (точка ОХ) находим требуемые параметры охлажденного и осушенного приточного наружного воздуха: / = 14,5 °С; срох = 90%; / = 38 кДж/кг.

После нагрева в вентиляторе и приточных воздуховодах в местный вентиляторный агрегат поступает приточный воздух с температу- рой tn н = 15,5 °С. После смешения в местном вентиляторном агрегате температура приточного воздуха должна быть / = 21 °С. При tB — 24 °С взрослый посетитель музея выделяет явной теплоты 60 Вт ? ч и влаги 50 г/ч. При рабочем перепаде температуры в А/ = / — t = 24 — 21 = 3 °С для поглощения явных тепловыделений требуется расход воздуха / = 60 • 3,6 / (3 • 1,21 • 1) = 60 м3/(ч • чел.).

Вычислим требуемый расход охлажденного и осушенного приточного наружного воздуха: / = 60 • (24 — 21) / (24 — 15,5) = 21,2 м3/ч. Вычисляем влагосодержание воздуха в помещении при / =21,2 м3

и dn н = 9,2 г/кг: dm = 9,2 + 50 / (21,2 • 1,2) = 11,2 г/кг, что выходит за предельное значение ^вмакс = 11 г/кг (см. рис. 4.7); поэтому расход приточного наружного воздуха определяем для условий d = Ю г/кг: /Пн = 5°/[(Ю — 9,2) • 1,2 ] = 52 м3/ч, что практически одинаково с расчетным зимним режимом. Поэтому сохраняем одинаковым и расход приточного воздуха / = / = 86,3 м3/(ч • чел.).

При этом температура смеси приточного воздуха будет составлять

Расход холода в воздухоохладителе приточного агрегата (кВт • ч) будет наибольшим при новых климатических нормах [13]:

Холодильную машину рекомендуется выбирать, рассчитывая на охлаждение при новых климатических параметрах.

Для музеев характерно неравномерное движение посетителей по отдельным помещениям. Поэтому рационально на приточных воздуховодах наружного воздуха к каждому помещению установить регулятор расхода воздуха, настроенный на контроль верхнего значения /.

При снижении зимой температуры / < 17 °С датчик подаст команду на сокращение расхода приточного воздуха в это помещение. Регулирование осуществляют установкой на отводном воздуховоде к помещению устройства для изменения расхода воздуха по сигналу датчика контроля / = 17 °С. Наоборот, в тех помещениях, где tBx > 20 °С, датчик подаст команду на увеличение подачи приточного воздуха с температурой притока tnx = 17 °С. Это позволит перераспределять расход приточного наружного воздуха по помещениям в зависимости от реального скопления в них посетителей музея. В помещениях, где нет людей, нижний уровень относительной влажности воздуха поддерживается (рв min = 50% благодаря автоматизации в центральном приточном агрегате приготовления постоянного влагосодержания приточного наружного воздуха.

В холодный период года (см. построение на /— d-диаграмме на рис. 4.6) это достигается контролем температуры по мокрому термометру taM = 11,2 °С путем воздействия на автоматический клапан, питающий калорифер горячей водой.

В теплый период года контроль постоянства dB = 9,2 г/кг достигается контролем холодопроизводительности воздухоохладителя в центральном приточном агрегате.

Основным источником поступления явной теплоты в помещения музея в рабочие часы являются посетители. При скоплении большого количества посетителей увеличатся явные теплопоступления и повысится верхний контролируемый уровень температуры воздуха в зоне нахождения людей. Зимой верхний уровень температуры воздуха определен в t mQV v = 20 °С (см. рис. 4.6). Датчик контроля этой температуры подаст команду на открытие дроссельного устройства на отводе приточного наружного воздуха в отделение (зону или отдельное помещение), где скопилось много людей. Поступление /пнв эту зону возрастет и, соответственно, возрастет поглощение явных тепловыделений и одновременно влаговыделений.

В летний период года верхний уровень контролируемой температуры воздуха по помещениям музея принят t max = 24 °С (см. рис. 4.7). При возрастании численности посетителей увеличатся явные теплопритоки и влагопоступления от людей. Датчик контроля / тах = 24 °С подаст команду на открытие дроссельного устройства на отводе поступления в эту зону приточного наружного воздуха. Увеличится поступление в это помещение / .

Для экономии электроэнергии на работу вентиляторов обязательно должен быть автоматизирован контроль работы электродвигателей вентиляторов по расходу приточного наружного воздуха. При наличии в музее расчетного числа посетителей Л вентиляторы приточных агрегатов подачи приготовленного наружного воздуха должны работать на расчетную производительность L . При снижении численности посетителей пропорционально автоматически должна снижаться производительность:

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >