Почему важно контролировать климат?

Книги, фотографии и другие памятники искусства на бумажной основе чрезвычайно уязвимы к воздействию окружающей среды. Тепло, влага, свет и загрязнители воздуха вызывают разрушительные химические реакции. Тепло и сырость ускоряют биологические процессы, такие как развитие плесени и насекомых. Некоторые материалы, используемые в производстве книг, документов и произведений искусства на бумаге, оказались вполне устойчивыми, однако другие (например, древесная масса и кислотные чернила) быстро разрушаются при неблагоприятных условиях. Музеи и фонды исторических обществ подвержены воздействию всех процессов, которые протекают в любом другом здании, но они несут необычайно высокую ответственность за сохранение коллекций для будущих поколений.

Невозможно устранить все причины разрушения наших культурных ценностей без полного запрета доступа к коллекциям. Однако все же мы можем значительно замедлить их разрушение за счет регулирования окружающей среды, которой обуславливается разрушение. Контроль таких факторов, как освещенность, является относительно легким и недорогим. Контроль климата более труден, но он важен для сохранения книг и бумаги в течение длительного времени. Термин "климат" употребляется для обозначения температуры и относительной влажности (RH) воздуха.

Температура влияет на химические реакции. Согласно известному правилу, скорость химической реакции удваивается при повышении температуры на 10°C. Для целлюлозы, на основании данных ускоренного старения, увеличение температуры на каждые 5°C примерно удваивает скорость разрушения, даже в отсутствие света, загрязнителей и иных факторов.

Относительная влажность является другой основной составляющей климата. Относительная влажность является мерой способности воздуха удерживать влагу в парообразном состоянии¹. {¹ В физическом толковании относительная влажность: отношение упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, к упругости насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. ред. Ю.Н.} Эта влага может образовываться из воды, которая намеренно вводится в окружающую среду (например, с помощью увлажнителя); случайно (например, протечка или наводнение); постепенно (из водопоглощающих материалов, таких как книги или дерево); или за счет изменения температуры, вызванного нагреванием или кондиционированием воздуха. В реальной жизни все эти факторы взаимодействуют, увеличивая или уменьшая относительную влажность.

Поскольку в воздухе при различных температурах содержится различное количество водяного пара, влагосодержание библиотечных и архивных материалов непрерывно меняется в нестабильных условиях окружающей среды. Вода способствует образованию кислот в бумаге и переплетах. При поглощении и потере влаге материалы то разбухают, то сжимаются. Микроскопические исследования показывают, что они никогда не возвращаются в первоначальное положение, поэтому повреждению могут подвергаться все новые и новые поверхности. Растяжение и сжатие приводит также и к механическим повреждениям. С другой стороны, слишком низкая влажность способствует хрупкости бумаги, вызывает растрескивание связующих (клеев и пр.) и других компонентов объекта.

Очевидно, что значительные финансовые вложения в приобретение информации, в произведения искусства и в памятники письменности для исследовательских целей, в размещение их на выставках, и в образование персонала гарантируют действенную защиту приобретенных материалов. Точно также и климат хранилища заметно влияет на состояние объектов. Хорошее регулирование температуры, относительной влажности и других факторов окружающей среды является основным требованием для сохранения объектов. Поскольку температура и влажность сильно влияют на скорость их разрушения, сосредоточимся на оценке значения этих факторов окружающей среды для коллекций.

Что такое "хорошее" управление климатом?

Температура около 21°C и относительная влажность, превышающая 55-60%, благоприятны для развития плесени и насекомых. При крайних значениях показателей окружающей среды возникает дополнительный ущерб: высокая влажность ускоряет образование кислот; очень низкая относительная влажность приводит к хрупкости бумаги, пергамента, связующих, фотографической эмульсии и других материалов.

Хотя известные авторитеты расходятся во взглядах о том, каковы должны быть идеальные температура и относительная влажность для сохранения различных типов документов на бумажной основе, бесспорно важной является стабильность окружающей среды. В настоящее время можно считать, что температура не должна меняться более чем на +/-3°C, а относительная влажность - более чем на +/-3% (предпочтительнее на +/-2%) за любой период в 24 часа. Температура и относительная влажность должны быть в пределах нормы.

Регулирование климата дорого стоит - что считать достаточно хорошим?

В качестве первого шага на пути к ограничению разрушения посредством регулирования климата, учреждение должно поставить себе целью поддержание стабильных условий на протяжении всего года, с температурой не выше 21°C и влажностью от 30 до 50%. Если колебания климатических показателей поддаются контролю, то ущерб для коллекций может быть значительно снижен по сравнению с обычными условиями хранения во многих областях Соединенных Штатов и Канады.

В допустимом диапазоне можно пользоваться полезным безошибочным правилом: чем холоднее и ближе к умеренной относительной влажности (40-50%), тем лучше. Учреждения, желающие обеспечить долгосрочное сохранение коллекций, должны быть готовы нести расходы по обеспечению наилучшего климата в пределах достижимого.

По крайней мере, если необходимо отапливать помещение зимой, температура должна быть настолько низкой, насколько это будет приемлемо для персонала (при условии, что соответствующее ей значение относительной влажности остается в пределах допустимого). Там, где летние температуры и относительная влажность являются высокими, коллекции бессрочного хранения должны обеспечиваться кондиционированным воздухом.

Ни при каких обстоятельствах оборудование по регулированию климата не должно отключаться или перенастраиваться на ночь, в конце недели, или в другие периоды, когда здание пустует. Быстрые и повторяющиеся изменения окружающей среды, когда оборудование пытаются перевести из нерабочего состояния в действующее, вызывают значительный стресс в коллекциях. В некоторых зонах серьезные погодные или экономические условия вынуждают учреждения закрываться на всю зиму. В такой ситуации не холод представляет угрозу для сохранения, но потенциально нестабильная влажность в здании, которое недостаточно изолировано от окружающей среды или плохо закрыто от проникновения наружного воздуха. Были разработаны специальные методики перевода коллекций на зимние условия хранения. Кроме того, теперь установлено, что регулирование влажности в зимних условиях с помощью незначительного подогрева воздуха и одновременным контролем влажности может быть очень практичным.

В районах с суровыми зимами центральное отопление может до крайности снизить уровень относительной влажности в здании. В этом случае можно применять систему увлажнения, основанную на водяном паре, при этом источник пара должен быть чистым и независимым от других систем. В большинстве систем парообразования и нагревания воды используются специальные химические вещества, предотвращающие коррозию труб. Если эти вещества попадут в воздух хранилища, возникает опасность для персонала и коллекций.

При длительном повышении влажности, одна только обычная система кондиционирования воздуха обычно не обеспечивает достаточное обезвоживание. Поэтому необходимо осуществлять тщательный мониторинг относительной влажности одновременно с кондиционированием воздуха. Лучше всего использовать дополнительные системы охлаждения. От химических осушителей в воздух могут попадать опасные абразивные частицы, и поэтому их следует использовать только в чрезвычайных ситуациях.

Учитывая трудности и дороговизну поддержания идеальных условий окружающей среды, Национальный Институт Стандартов (National Institute for Standards Organization, NISO) разработал стандарт условия окружающей среды для хранения документов на бумажной основе в архивах и библиотеках (Z39.54-19xx), который считает допустимым изменение температуры и относительной влажности ("дрейф" этих величин, т.е. постепенное изменение в одном направлении) на 1,8°C и 3% влажности в течение одного месяца. Наибольшее суточное колебание, разрешенное этим стандартом, составляет +/-1,2°C и 3% относительной влажности. Для мониторинга таких изменений необходимо использовать самопишущий гидротермограф. Современные системы регулирования климата в хорошо спроектированном здании способны поддерживать условия окружающей среды, установленные этим стандартом.

Как вы можете определить, достаточно ли хорош климат?

Единственный способ узнать, каков климат в здании, состоит в том, чтобы измерять и записывать температуру и относительную влажность с помощью приборов, предназначенных специально для этой цели. Это должно осуществляться систематически всегда, если в здании хранятся коллекции непреходящей ценности. Наличие конкретных и правильных данных переведет задачу контроля климата из разряда гипотетических в область практических шагов к улучшению условий хранения и экспонирования коллекций. Такие данные также полезны для убеждения руководства в истинном, а не воображаемом существовании климатических проблем в здании.

Помимо документирования условий окружающей среды, программа мониторинга может послужить руководством для регулирования климата. Системы обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) редко используются оптимально, даже если все их узлы и блоки в порядке. Инженер по эксплуатации здания или подрядчик, отвечающий за систему (HVAC), часто может улучшить ее функционирование, если ему изхвестна конкретная информация, показывающая влияние перестойки термрегуляторов, замены фильтров, или просто перестановки мебели, блокирующей подходы к вентиляционным шахтам.

Если оборудование контроля окружающей среды было заложено в проекте для создания определенных условий, но остались проблемы, которые нельзя решить простой перенастройкой оборудования, то может оказаться необходимым профессиональное вмешательство для балансировки оборудования. При балансировке оборудования измеряются потоки воздуха и другие характеристики системв HVAC: это требует экспертизы и участия квалифицированного инженера по управлению климатом.

Если условия окружающей среды нельзя улучшить, используя только имеющееся оборудование, то программа мониторинга позволит документировать всю серьезность ситуации и обосновать необходимость закупки нового оборудования. В лучшем случае программа мониторинга укажет, что имеющееся оборудование регулирования климата работает правильно и справляется со своей задачей. Такая программа может также выявить случайные временные проблемы.

Как осуществить "мониторинг" климата?

Имеется ограниченное число приборов, которые обеспечивают правильное измерение температуры и относительной влажности.

1. Термометры стоимостью менее чем 10 долларов могут обеспечить правильное измерение температуры. Для научных целей можно приобрести специальные калиброванные термометры, но при обычном уровне требований типовой термометр, измеряющий весь диапазон температур, возможных в здании, является вполне достаточным. Большинство приборов, которые измеряют относительную влажность, включают также датчик температуры определенного типа, поскольку относительная влажность является функцией температуры воздуха и его влагосодержания.

2. Простые гигрометры, обычно стоящие не больше 15 долларов, являются самым дешевым способом измерения относительной влажности. Их часто можно увидеть в музейных витринах. Они дают неточные показания, их невозможно прокалибровать. Окрашенная бумага или полоски фетра, пропитанные химическим веществом, чувствительным к влажности, также являются очень приблизительными индикаторами показателей относительной влажности.

3. Психрометры пращевые вентиляционные¹ {¹ По описанию приборы аналогичны известным в России психрометрам Ассмана. -- Ю.Н.} являются самым дешевым способом правильно измерять относительную влажность. В них используются два термометра, один - "сухой", шарик другого обернут тканью, пропитанной дистиллированной водой ("влажный"). Прибор приводится в движение вентилятором, делающим примерно один оборот в секунду и через несколько минут дает точные показания. Поток воздуха около влажного термометра охлаждает его. Различия в показаниях сухого и влажного термометров используются для вычисления относительной влажности по психрометрическим таблицам.

Хотя состояние окружающей среды может быть документировано применением вентиляционного психрометра (лучше несколько раз в день), точность такого измерения зависит от конструкции прибора и навыков пользователя. Люди, ответственные за мониторинг, должны практиковаться, пока показания не станут совпадать.

Основными преимуществами пращевого психрометра являются его стоимость и портативность. Один прибор можно использовать каждый день во многих помещениях. К недостаткам относятся неточность измерений в руках неопытного пользователя. Проблемы состоят в воспроизводимости измерений, и том факте, что программа мониторинга, основанная на местных показаниях, не дает необходимой информации, например, о скорости и частоте колебаний в состоянии окружающей среды в течение 24 часов. Эти приборы дают только очень общую характеристику окружающей среды, зависящую от человека, который может отсутствовать и не проводить измерения в середине ночи, во время каникул, в конце недели, когда условия окружающей среды обычно достигают крайних значений. Для сравнимости измерения необходимо проводить в одно и то же время и в одних и тех же местах ежедневно.

4. Действие психрометров с вентилятором на батарейном питании основано на тех же принципах, что и пращевого психрометра, описанного выше, однако для создания потока воздуха здесь используется электромотор с вентилятором. Они имеют умеренную цену (от 200 долларов и выше), менее подвержены ошибкам, и их легко переносить с места на место, чтобы наблюдать за многими участками. С их помощью также не удастся снять показания в экстремальных условиях окружающей среды и регистрировать ее быстрое изменение, поскольку эти приборы также обслуживаются человеком. Необходимо позаботиться, чтобы запасные элементы питания всегда были под рукой.

5. Электронный гигрометр является еще одним ручным прибором, в котором использован прокалиброванный датчик для измерения относительной влажности при заданной температуре. Они становятся все более сложными, и в некоторых из них есть жидкокристаллический индикатор, который показывает как относительную влажность, так и температуру в помещении. Их цена составляет 250 долларов и более, и она зависит от продолжительности и частоты измерений. Они легки в обращении с их помощью можно получить точные данные. Эти приборы (если только это не самые последние образцы на полупроводниках) нуждаются в калибровке с помощью стандартного психрометра, предназначенного специально для таких целей.

6. Прецизионные измерительные приборы с памятью (Thermo Hygro, Interstate, Inc.) выпущены совсем недавно. Это приборы с автономным (батарейным) питанием, имеющие датчики температуры и относительной влажности с микропроцессором, который сохраняет данные о минимальных и максимальных значениях температуры и влажности, пока его не перенастроят вручную. Как и все остальные приборы, предназначенные для местного контроля, они предоставляют только текущую информацию об условиях окружающей среды, однако сохраняют запись о самой высокой и самой низкой температуре и влажности. Оператор должен снимать показания и сбрасывать накопленные в памяти этого прибора данные раз в сутки. Эти приборы можно было приобрести за 70 долларов через Band B Environmental Supply (609-398-5531) в марте 1992 г.

7. Типовым прибором для проведения мониторинга температуры и влажности на протяжении длительного времени остается самозаписывающий гигротермограф. Записывающие гигротермографы продаются с лентами на 24 часа, 7 дней, и на 1 или 2 месяца. Большинство из них рассчитано только на один вид лент, но в некоторых моделях возможно изменение скорости оборотов цилиндра. Цена этих устройств обычно составляет 400 долларов и выше. Необходимо регулярно менять ленты, что удорожает работу этих приборов при длительной записи.

Большинство записывающих приборов основаны на использовании пучка волос для измерения относительной влажности, и биметаллической пластины для измерения температуры. Они снабжены передачей на перо, которое непрерывно записывает изменения на ленте в виде графика. Гигротермографы различны по диапазону измеряемой температуры, относительной влажности и классу точности. Минимально допустимая точность измерения температуры составляет 1,2°C, относительной влажности - 5% (предпочтительнее 3%). Убедитесь, что ваш прибор будет работать даже в самых экстремальных условиях, которые могут создаться в здании. Записывающие гигротермографы могут быть механические с ручным заводом или электрические на батарейном питании. Возможности эксплуатации таких приборов определяют выбор. Гигрометры чувствительны. Точность их измерений может меняться, их необходимо регулярно калибровать (в том числе всякий раз при переносе с места на место), используя хороший вентиляционный психрометр или психрометр на батарейках, как указано в инструкции к прибору. Можно также использовать уже прокалиброванный электронный гигрометр.