Температурно-влажностный режим зданий с системами кондиционирования воздуха

Система кондиционирования воздуха в церковном здании обеспечивает круглогодичное поддержание внутренних климатических параметров на заданном уровне. Число таких зданий невелико. Это соборы Московского Кремля: Успенский, Благовещенский, Архангельский и Двенадцати апостолов в Патриаршем дворце. К числу зданий с частичным кондиционированием воздуха можно отнести Успенский собор во Владимире и Софийский собор в Новгороде.

Все эти здания в течение многих лет находились в музейном использовании. Исключение составлял лишь Успенский собор во Владимире, где постоянно проводились богослужения; в дневные часы он работал как музей. В настоящее время во всех перечисленных соборах, которые по-прежнему функционируют как музеи, с различной периодичностью проводятся богослужения.

Состояние температурно-влажностного режима в церковных зданиях, оборудованных системами кондиционирования воздуха (KB), зависит от технических возможностей самой системы и от принятой схемы подачи и удаления воздуха. В холодный период года системой KB должны предусматриваться подогрев, очистка и увлажнение воздуха, в теплый — его осушение и очистка.

При устройстве системы KB в церковном здании должны быть установлены герметичные оконные заполнения, в окнах барабана — регулируемые аэрационные устройства; входной проем должен быть оборудован воздушно-тепловой завесой, которую следует установить в притворе или тамбуре (при отсутствии притвора).

В полном объеме кондиционирование осуществляется только в соборах Московского Кремля, где система KB позволяет поддерживать следующие параметры: холодный период года: t = +18-20°С; ф = 50-5%, теплый период года — t = +20-22°С; ф = 50+5%.

Указанные параметры не обеспечиваются здесь лишь при экстремальных значениях наружных температур, когда относительная влажность резко выходит за границы заданного диапазона. Это объясняется недостаточной мощностью системы, особенно при работе ее в режиме охлаждения в теплый период года.

В холодный период года при температуре наружного воздуха не ниже -15°С климатические параметры в соборах реально выдерживаются в заданном диапазоне. Суточные колебания, связанные с рабочим днем музея, составляют t_H = ± 1°С, ф ± 1-3% и отмечаются, в основном, в нижних зонах соборов, а с повышением высоты сходят на нет. Распределение параметров между отдельными дифференцированными объемами (четверик, алтарь, хоры и т.д.) в плане и по высоте достаточно равномерное. Однако в периоды резких похолоданий (t_H < -18-20°С) стремление удержать температуру внутреннего воздуха в соборе на уровне +20°С способствует резкому снижению относительной влажности (до 31-34%). Особенно четко эта закономерность прослеживается в Благовещенском соборе, где оконные заполнения негерметичны (в окнах четверика и окружающих собор галерей сохранены деревянные рамы и колоды XIX в.).

В теплый период года при не очень высоких температурах наружного воздуха (t_H < +22-24°C) абсолютные значения, колебания и равномерность распределения климатических параметров также удовлетворительны. Однако при затяжных высоких наружных температурах (t_H > +25°C) в течение 7-12 дней отмечается рост температуры и неравномерное (при сравнении различных дифференцированных объемов) повышение относительной влажности, что объясняется недостатками системы охлаждения воздуха. Наиболее четко это прослеживается в Архангельском соборе, который в теплый период не защищен от проникновения наружного воздуха через входной проем (воздушно-тепловая завеса летом не работает, тамбур очень мал и входная дверь постоянно открыта). В результате в нижних зонах храма относительная влажность повышается до 70-75%. В условиях Архангельского собора это особенно опасно, так как там размещено много белокаменных саркофагов, закрытых застекленными футлярами. В нижней зоне собора существуют локальные дифференцированные объемы с застойным воздухом. Повышение температуры и влажности воздуха внутри ведет к сезонному росту микроорганизмов и солеобразованию на белом камне саркофагов. Отметим, что критическим порогом для роста микроорганизмов при t = +22-24°C считается относительная влажность 62-65%.

Системы кондиционирования воздуха в соборах Московского Кремля вполне справляются с нейтрализацией избытков тепло- и влагопоступлений от присутствия в музеях людей. Даже при высокой посещаемости относительная влажность воздуха в Благовещенском соборе, например, очень незначительно выходила за пределы заданного диапазона в течение всего рабочего дня (49-57%).

При проведении в храмах богослужений нагрузка на системы КБ возрастает. На службах присутствуют: в Благовещенском соборе 250-300 человек, в Архангельском — 300-400, в Успенском — 500-600 человек. Системы кондиционирования, как правило, обеспечивают стабильный влажностный режим во время службы, относительная влажность практически не изменяется (в Благовещенском соборе, например, незначительное повышение отмечалось лишь в барабане). Прирост температуры воздуха во время богослужения тем выше, чем меньше объем здания. Если в Успенском соборе увеличение температуры за 2 часа службы не превышает 1°С, то в небольшом по объему Благовещенском соборе он составляет в нижней зоне четверика — 5,8° С, в алтаре — 3,7°С, в барабане — 3,1°С.

После окончания богослужения в течение 3-5 часов происходит общее снижение температуры и повышение относительной влажности. Для выравнивания параметров следует обратить большее внимание на режим работы вентиляционного клапана.

Итак, опыт работы системы кондиционирования воздуха в соборах Московского Кремля можно считать положительным. Такие системы могут обеспечивать стабильный температурно-влажностный режим церковных зданий как при музейных эксплуатационных нагрузках, так и при проведении богослужений. Однако при этом необходимо иметь в виду, что система кондиционирования воздуха требует постоянного грамотного эксплуатационного надзора, особенно в те дни, когда в храмах проводятся службы. Для полной нейтрализации всех избытков влаго- и теплопоступлений (от присутствия людей и горения свечей) приходится максимально использовать все заложенные в системе возможности, включая режим работы аэрационных клапанов в барабанах.

При устройстве в кремлевских соборах систем кондиционирования воздуха возникла проблема, общая для церковных зданий, — проблема выпадения конденсата на оконных заполнениях. При заданных параметрах системы кондиционирования в холодный период (t = +18-20°С, ф= 45-50%) влагосодержание внутреннего воздуха составляет 5,5-7,5 г/кг, а выпадение конденсата при таком влагосодержании возможно уже на поверхностях с температурой +6-9°С. Для того, чтобы при температуре +18°С на обычных негерметичных окнах не происходило образования конденсата, относительную влажность надо снизить до 20-25%, что совершенно недопустимо для хранения настенной живописи и икон. Поэтому единственным выходом является установка герметичных оконных заполнений с таким расчетом, чтобы на внутренней поверхности стекла и прилегающих оконных откосах температура в зимний период была не ниже +9°С. Оптимальным решением является полная замена оконного заполнения, включая старую колоду, на новый герметичный стеклопакет. Однако такое решение не всегда возможно, так как существующие оконные заполнения часто имеют собственную историческую ценность, как, например, в Благовещенском соборе, где старые деревянные рамы XIX в. благодаря своим конструктивным особенностям практически не поддавалась герметизации. В этом случае потребовалось нестандартное решение.