ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ 4 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Θερμικό Κλίμα - Οι κύριοι περιβαλλοντικοί παράγοντες που συνιστούν το περιβαλλοντικό κλίμα είναι η σχετική υγρασία και η θερμοκρασία. Η θερμοκρασία ως περιβαλλοντική παράμετρος ενδιαφέρει στο βαθμό που επηρεάζει τη τιμή της σχετικής υγρασίας και στο βαθμό που επιταχύνει ορισμένες χημικές αντιδράσεις. Η θερμοκρασία του περιβάλλοντος χώρου πρέπει να διατηρείται όσο το δυνατόν πιο χαμηλά και σε σταθερά επίπεδα. Η επιθυμητή μέση θερμοκρασία σε έναν μουσειακό χώρο πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 18 o C και 21 o C με ημερήσια διακύμανση ±1,5 o C. Ωστόσο, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και η «κλιματική ιστορία» του αντικειμένου, οι κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν εκεί όπου βρίσκονται τα μουσεία. Ιδιαίτερη φροντίδα πρέπει να δοθεί σε εκείνα τα υλικά τα οποία έχουν ειδικές θερμοκρασιακές απαιτήσεις, π.χ. οι γούνες, και τα δέρματα ζώων φυλάσσονται καλύτερα σε θερμοκρασίες των 4 ±1 o C. Όλα τα εκθέματα σε ένα μουσείο παρουσιάζουν ευαισθησία στις μεταβολές των τιμών της θερμοκρασίας. Η αντίδραση κάθε εκθέματος στη μεταβολή της θερμοκρασίας είναι συνήθως απειροελάχιστη και τα περισσότερα εξ αυτών διατηρούν την κατάστασή τους σταθερή παρά τις μεγάλες μεταβολές που ενδέχεται να παρατηρηθούν στα επίπεδα της θερμοκρασίας. Στον παρακάτω πίνακα συνοψίζονται τα πιο σημαντικά σημεία που σχετίζονται με την θερμοκρασία. ΑΠΕΙΛΗ ΠΗΓΗ ΖΗΜΙΕΣ ΣΥΧΝΟΙ ΛΟΓΟΙ ΔΙΟΡΘΩΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Λανθασμένα επίπεδα (πολύ υψηλά ή πολύ χαμηλά) Θερμοκρασία (Τ) Υψηλά επίπεδα Τ δημιουργούν α) χημική αποικοδόμηση, β) αύξηση της ευθραυστότητας των αντικειμένων. Ανεπάρκεια θερμαντικών πηγών ή κακός έλεγχος και ρύθμιση επιπέδων θερμοκρασίας. Αλλαγές στις καιρικές συνθήκες Εισαγωγή συστημάτων ελέγχου RH (MCGs, HVACs, υγραντήρων αφυγραντήρων, κ.ο.κ.). Συχνή μέτρηση και καταγραφή των επιπέδων θερμοκρασίας Ταχείες διακυμάνσεις Οι διακυμάνσεις δημιουργούν παραμορφώσεις, κατατμήσεις, διαστρεβλώσεις, ρυτίδες. Θερμότητα που εκπέμπεται από τα φωτιστικά συστήματα ανεπαρκώς μονωμένων προθηκών. Ανεπαρκής μόνωση κτιρίου. Εγκατάσταση φωτιστικών σωμάτων εκτός των προθηκών. Βελτίωση μονώσεων 1 P a g e
ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Η θερμοκρασία μιας αίθουσας εξαρτάται από την αρχιτεκτονική του κτιρίου και το είδος των δομικών υλικών που έχουν χρησιμοποιηθεί. Η θερμοκρασία μιας αίθουσας δεν έχει μία μόνο τιμή. Εξαρτάται από το σημείο του δωματίου που μετριέται και από τη χρονική στιγμή που μετριέται. Έτσι, για να περιγράψει κανείς τη θερμοκρασία ενός δωματίου με ακρίβεια πρέπει να κατασκευάσει ισοθερμικές καμπύλες. Το παραπάνω σχήμα είναι μια κάτοψη του δωματίου όπου βρίσκεται «Ο Μυστικός Δείπνος» του Λεονάρντο Ντα Βίντσι στο Μιλάνο. Κάτω δεξιά βρίσκεται μια πόρτα από την οποία μπαίνει θερμός αέρας. Πάνω σε κάθε καμπύλη του σχήματος η θερμοκρασία έχει σταθερή τιμή (ισόθερμη). Η θερμοκρασία αυξάνεται από τους 18,2 o C στους 19,3 o C καθώς μετακινούμαστε από τον αριστερό τοίχο προς την πόρτα. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που καθορίζουν την τιμή της θερμοκρασίας στα διαφορετικά σημεία ενός δωματίου. Oι σημαντικότεροι είναι: 1. Αν το δωμάτιο είναι εσωτερικό ή εξωτερικό σε σχέση με το κτίριο. Τα εσωτερικά δωμάτια είναι περισσότερο προστατευμένα από τις εξωτερικές συνθήκες. 2. Ο όροφος στον οποίο βρίσκεται. Τα υπόγεια έχουν συνήθως χαμηλότερη θερμοκρασία από τους άλλους ορόφους. Ο τελευταίος όροφος είναι πιο ζεστός τις πρωινές ώρες του καλοκαιριού αλλά χάνει θερμότητα το βράδυ, σε σχέση με τους χαμηλότερους ορόφους. 3. Το ύψος στο οποίο μετριέται η θερμοκρασία. Σε κλειστό δωμάτιο, ο θερμός αέρας ανεβαίνει ψηλά ενώ ο ψυχρός μένει χαμηλά. Επομένως η θερμοκρασία αυξάνεται με το ύψος. 4. Η παρουσία θερμαντικών σωμάτων (κλιματιστικών, καλοριφέρ, σόμπας κλπ). Πάνω από το θερμαντικό σώμα σχηματίζεται μια στήλη θερμού αέρα που ανεβαίνει προς τα πάνω. Καθώς απομακρυνόμαστε από το σώμα η θερμοκρασία πέφτει. Σε όλη την οροφή απλώνεται ένα θερμό στρώμα. 5. Τα υλικά κατασκευής της οροφής, του δαπέδου και των τοίχων. Για παράδειγμα οι οροφές από γυαλί και μέταλλο μπορεί να αυξήσουν τη θερμοκρασία ενός δωματίου κατά 10οC σε σχέση με το περιβάλλον. 6. Τα ανοίγματα που οδηγούν σε γειτονικά δωμάτια, σε άλλους ορόφους ή στο εξωτερικό περιβάλλον. Για παράδειγμα γύρω από τις σκάλες που οδηγούν σε υπόγεια, η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη. 2 P a g e
Οι χοντροί τοίχοι των ιστορικών κτιρίων είναι πολύ αποτελεσματικοί στο να εξασθενούν τις ημερήσιες μεταβολές της θερμοκρασίας. Έτσι το εσωτερικό θερμικό μικροκλίμα ενός δωματίου είναι ομοιογενές σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον. Παρακάτω δίνεται η μεταβολή της θερμοκρασίας μέσα σε 48 ώρες, στο εξωτερικό και στο εσωτερικό της Βασιλικής της S. Maria Maggiore στη Ρώμη. Όπως φαίνεται και το καλοκαίρι και το φθινόπωρο, η θερμοκρασία μεταβάλλεται κατά 10 o C στο εξωτερικό της εκκλησίας. Μέσα στην εκκλησία όμως η μεταβολή αυτή είναι πολύ μικρή το καλοκαίρι (4 o C) και ακόμα μικρότερη το φθινόπωρο (2 o C). Οι τοίχοι απορροφούν θερμότητα το καλοκαίρι και τη διατηρούν το φθινόπωρο, γι αυτό και η θερμοκρασία το φθινόπωρο είναι συνεχώς υψηλότερη μέσα στην εκκλησία από ότι στο εξωτερικό περιβάλλον. Επίσης φαίνεται ότι συνήθως όσο ανεβαίνουμε σε ύψος η θερμοκρασία αυξάνεται. Στο διάγραμμα του καλοκαιριού, τα βελάκια δείχνουν τις ώρες που ανοίγει η πόρτα για 10 λεπτά, οπότε η θερμοκρασία πέφτει ενώ στο διάγραμμα του φθινοπώρου τα βελάκια δείχνουν την ώρα που μαζεύεται ο κόσμος για τη λειτουργία. 3 P a g e
Στις υπόγειες κατασκευές επιτυγχάνεται σημαντική οικονομία ενέργειας, αφού είναι αποκομμένες από την απευθείας έκθεση σε κλιματικά φαινόμενα αλλά κι επειδή το έδαφος με τις φυσικές μονωτικές ιδιότητές του απορροφά τη θερμική ενέργεια. Ακόμα και σε μικρά βάθη, η θερμοκρασία εδάφους σπάνια φτάνει τη θερμοκρασία αέρος, μεταφέροντας χαμηλότερη θερμική ενέργεια στις υπόγειες κατασκευές. Έτσι οι υπόγειες κατασκευές διατηρούν ομοιόμορφη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια του έτους όπως για παράδειγμα σε υποτροπικά κλίματα σαν αυτό της Ελλάδας, με ημερήσιες διαφορές θερμοκρασίας της τάξεως των 15-20 o C. Ο υπόγειος χώρος είναι εγγενώς ενεργειακά αποδοτικός, γιατί στο έδαφος δεν υπάρχουν υπερβολικές διακυμάνσεις θερμοκρασίας, οπότε η ρύθμιση συστημάτων θέρμανσης και ψύξης για βέλτιστη απόδοση σε υπόγεια κτίσματα είναι εύκολα εφικτή. ΕΛΕΓΧΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Ο έλεγχος των τιμών της σχετικής υγρασίας και της θερμοκρασίας των αιθουσών ενός μουσείου μπορεί να γίνει με μηχανικά συστήματα που λειτουργούν σε μια κεντρική κλιματιστική μονάδα (HVAC) ή σε αυτοδύναμες τοπικές μονάδες, καθώς επίσης και με επεμβάσεις στο κέλυφος του μουσείου, όπως με υγρομόνωση, θερμομόνωση κλπ. ΜΙΚΡΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕ ΠΡΟΘΗΚΕΣ Όπως έχουμε πει οι συνθήκες αποθήκευσης και έκθεσης του μουσειακού και αρχειακού υλικού είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τη διατήρησή του σε καλή κατάσταση. Ανάλογα με το υλικό κατασκευής, τη φύση και την ηλικία των εκθεμάτων αλλά και των κλιματολογικών συνθηκών εντός της αίθουσας ή του κτιρίου, η ανάγκη για εξασφάλιση συγκεκριμένων και απόλυτα ελεγχόμενων μικροκλιματικών συνθηκών εντός των προθηκών μπορεί να είναι επιτακτική για ορισμένα μουσειακά αντικείμενα. Οι παράγοντες που επιδρούν αρνητικά στην κατάσταση των εκθεμάτων είναι: οι απότομες μεταβολές και οι μεγάλες διαφορές στα επίπεδα θερμοκρασίας και υγρασίας, η χημική μόλυνση και ο ακατάλληλος φωτισμός. Ο έλεγχος των κλιματολογικών συνθηκών σε ένα μουσείο είναι είτε δύσκολος είτε ιδιαίτερα ακριβός ή ακόμα και τεχνικά αδύνατος. Είναι πολύ σημαντικό οι αίθουσες / χώροι που θα φιλοξενήσουν τα εκθέματα να σχεδιάζονται εξ αρχής με γνώμονα τον περιορισμό της κατανάλωσης ενέργειας αλλά και με καλές προοπτικές για παθητικό δροσισμό με στόχο τη δημιουργία της απαραίτητης θερμικής άνεσης. Από την άλλη μεριά όμως, στις περισσότερες υφιστάμενες κτιριακές κατασκευές που φιλοξενούν μουσεία στην Ελλάδα, οι παράμετροι αυτές δεν έχουν ποτέ προβλεφθεί. Έτσι, η απλούστερη λύση που αντισταθμίζει τις δύσκολα ελεγχόμενες διακυμάνσεις της υγρασίας και της θερμοκρασίας περιορίζεται αναγκαστικά στον ακριβή έλεγχο και ρύθμιση της υγρασίας του αέρα που περιβάλλει τα εκθέματα- δηλαδή ο μικροκλιματκός έλεγχος σε προθήκες. Για την προστασία και τη διατήρηση των εκθεμάτων σε καλή κατάσταση οι δύο εύκολα εφαρμόσιμες λύσεις αφορούν στην εγκατάσταση: παθητικού ρυθμιστή ή ενεργητικού ρυθμιστή των μικροκλιματικών συνθηκών που αναπτύσσονται εντός μιας προθήκης. 4 P a g e
Η ενεργητική συσκευή ελέγχου μικροκλίματος (σύστημα μικροκλιματικού ελέγχου), δημιουργεί τις κατάλληλες συνθήκες σχετικής υγρασίας (RH: Relative Humidity) και θερμοκρασίας εντός της προθήκης, τις οποίες και διατηρεί σταθερές μεταβάλλοντας κατά περίπτωση τις αντίστοιχες τιμές της υγρασίας/θερμοκρασίας. Το σύστημα μικροκλίματος διαθέτει ειδικούς ηλεκτρονικούς αισθητήρες και κατάλληλα φίλτρα κατακράτησης των σωματιδίων σκόνης καθώς και των συνηθέστερων στερεών και αερίων ρύπων όπως των ενώσεων θείου, αζώτου και διοξειδίου του άνθρακα, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται καθαρισμός του εισερχόμενου στην προθήκη αέρα. Τόσο η σχετική υγρασία (RH) όσο και η θερμοκρασία ρυθμίζονται κατάλληλα με αποκλίσεις που δεν ξεπερνούν το +/- 1% στο εσωτερικό της προθήκης. Οι επιθυμητές τιμές για RH καθορίζονται με ακρίβεια από τους συντηρητές, ενώ το σύστημα επιλέγει αυτόματα και κατά περίπτωση εναλλαγή από ύγρανση σε αφύγρανση και το αντίστροφο. Η ποσότητα του αέρα η οποία τροφοδοτείται από το σύστημα μικροκλιματικού ελέγχου μέσα στις προθήκες είναι τέτοια ώστε τόσο η ίδια η συσκευή όσο και το σύστημα σωληνώσεων μετάδοσης /μεταφοράς του αέρα, να μπορούν να επιτύχουν τουλάχιστον 4 εναλλαγές αέρα την ημέρα (ACD: air changes per day). Αυτό το ποσό είναι υπεραρκετό ώστε να διατηρείται η σχετική υγρασία (RH) στα επιθυμητά επίπεδα. Η λειτουργία των συστημάτων μικροκλιματικού ελέγχου είναι πολύ διαφορετική από αυτή των συστημάτων HVAC (Heat Ventilation & Air-Conditioning). Τα συστήματα HVAC χρησιμοποιούν ποικιλία μεθόδων για τη θέρμανση, ψύξη, ύγρανση και ξήρανση του αέρα. Σε γενικές γραμμές τα συστήματα αυτά «αντενεργούν» παρεμβάλλοντας επεξεργασμένο αέρα με αντίθετες τιμές υγρασίας και θερμοκρασίας ώστε να εξισορροπήσουν τις κλιματολογικές συνθήκες σε ένα στεγαζόμενο κλειστό χώρο και να επιτύχουν το ζητούμενο αποτέλεσμα. Έτσι, για παράδειγμα προσθέτουν κρύο αέρα όταν η αίθουσα είναι υπερβολικά ζεστή ή υγρό αέρα όταν ο αέρας εντός της αίθουσας είναι ιδιαίτερα ξηρός. Όμως στην πλειονότητά τους τα συστήματα HVAC δεν είναι σχεδιασμένα για να αφαιρούν την υγρασία σε θερμοκρασίες κάτω του επιπέδου των 20 οc. Επιπλέον, η χρήση τους δημιουργεί πρόσθετες δυσκολίες που σχετίζονται με τους τρόπους διασποράς της πρόσθετης θερμότητας που τα HVAC αναπτύσσουν στο περιβάλλον εκτός του κτιρίου. Από την άλλη, τα συστήματα μικροκλιματικού ελέγχου χρησιμοποιούν ένα μηχανισμό που απλά εκτοπίζει τον εγκλωβισμένο εντός της προθήκης αέρα και αντικαθιστά με άλλον επεξεργασμένο αέρα στα επιθυμητά επίπεδα υγρασίας/θερμοκρασίας. Με αυτόν τον τρόπο, τα επίπεδα υγρασίας/θερμοκρασίας κατανέμονται ομοιόμορφα στο σύνολο της αέριας μάζας που πλαισιώνει τα εκθέματα. Γενικά χαρακτηριστικά συστημάτων μικροκλιματικού ελέγχου Συστήματα με μικρές διαστάσεις και αθόρυβη λειτουργία μπορούν να τοποθετηθούν εντός του βάθρου στο κάτω τμήμα της προθήκης ή εξωτερικά παράπλευρα με την προθήκη. Μεγαλύτερα συστήματα μπορούν να τοποθετηθούν σε απόσταση που ξεπερνά τα 100 μέτρα από το χώρο όπου βρίσκονται οι προθήκες. Τα συστήματα αυτά : Απομακρύνουν τα μολυσματικά στοιχεία που έχουν παγιδευτεί ή παγιδεύονται εντός των προθηκών με χρήση ειδικών φίλτρων κατακράτησης μολυσματικών στοιχείων. Παρέχουν εύκολη ανάγνωση των πληροφοριακών ενδείξεων καθώς και ακριβή καταγραφή των μετρήσεων. 5 P a g e
Είναι εξοπλισμένα με πολλαπλούς μηχανισμούς παροχής ασφάλειας σε περίπτωση εμφάνισης βλάβης Παρέχουν διαρκή και σταθερή ποσότητα αέρα ώστε να εμποδίζεται το φαινόμενο της διαστρωμάτωσης Διαθέτουν σύστημα προγραμματισμού και υπενθύμισης για την τέλεση των εργασιών συντήρησης τις νυκτερινές ώρες. Προσφέρουν τη δυνατότητα για απομακρυσμένη διαχείριση με χρήση εξειδικευμένου λογισμικού. Εξοικονόμηση ενέργειας Σε τι βαθμό η εγκατάσταση ενός συστήματος ενεργού μικροκλιματικού ελέγχου συμβάλλει στην εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας; Μελέτες που έχουν διεξαχθεί διεθνώς έχουν δείξει ότι εξοικονόμηση ενέργειας δύναται να επιτευχθεί σε ποσοστό ίσως και μεγαλύτερο του 50% των αρχικών τιμών που δαπανώνται ανά έτος για την ύγρανση ή ξήρανση μιας αίθουσας ή ενός κτιρίου εάν απλά μεταβάλλουμε τις αρχικές τιμές / όρια ελέγχου από το 55 /-3% στο 52 +/-7%. Η εγκατάσταση συστημάτων ελέγχου των μικροκλιματικών συνθηκών σε επιλεγμένες προθήκες συντελεί στη διατήρηση της σχετικής υγρασίας μέσα στην προθήκη στα επιθυμητά επίπεδα παρέχοντας παράλληλα τη δυνατότητα για μια πιο ελαστική ρύθμιση των ορίων θερμοκρασίας και υγρασίας των συστημάτων HVAC που υποστηρίζουν τους εκθεσιακούς χώρους. Βιβλιογραφία: Anaco Bussiness Systems Division (2006). Μικροκλίμα: Δημιουργία, Έλεγχος, Ρύθμιση. Ε7-2.30a2 wh NEWSLETTER 4d-2006 MUSEUMS PASSIVE- ACTIVE CONTROL Anaco Bussiness Systems Division (2006). Συστήματα ενεργητικού ελέγχου μικροκλίματος. Ε7-2.30a1 wh NEWSLETTER 4c-2006 MUSEUMS CONSERVATION Anaco Bussiness Systems Division (2007). Εξοικονόμηση ενέργειας με εκ νέου ορισμό των επιπέδων της σχετικής υγρασίας (RH). Ε7-2.30a2 wh NEWSLETTER 1a-2007 REGULATING RH ENERGY SAVINGS Μιτσένκο Ι. (2015). Μελέτη και σχεδιασμός αποθηκών συντηρημένων - ασυντήρητων μουσειακών αντικειμένων και εργαστηρίου Συντήρησης. Διπλωματική εργασία, Τ.Ε.Ι. Θεσσαλίας. Καρολίδης Δ. (2011). Ζητήματα προληπτικής συντήρησης στα υπόγεια μουσεία: Η περίπτωση του μουσείου της Αρχαίας Αγοράς Θεσσαλονίκης. Πρακτικά Ετήσιας Ημερίδας 2011 της Πανελλήνιας Ένωσης Συντηρητών Αρχαιοτήτων, Αθήνα. 6 P a g e