MÜZELERDE MİKROİKLİM KONTROLÜ İÇİN HVAC SİSTEMLERİ
Müzelerdeki eserlerin korunması için uygun mikroiklim, disiplinlerarası ve çok yönlü bir çalışma vasıtasıyla tanımlanabilir. Sanat yapıtlarının korunması için günün her saatinde uygun sıcaklık ve nem oranı sağlama zorunluluğundan ötürü, müzeler, ticari binalarla karşılaştırıldığında çok daha sıkı şartları gerektirmektedir. Sıcaklık ve özellikle bağıl nem, genel olarak tüm malzemelerin ve özellikle de higroskopik (nem çekici) malzemelerin davranışını oldukça etkilemektedir. Çünkü malzemeler çevreleri ile termal-higrometrik denge kurma eğilimindedirler. Bu nedenle, iç ortamın termal-higrometrik koşulları dengeli, kararlı olmalıdır. Malzemelerde kimyasal ve bakteriyolojik reaksiyonlar gelişmesine ve mekanik solisidasyona yol açabilecek olan emilim ve yoğunlaşmanın önüne geçebilmek için, iç ortamdaki bağıl nemin kontrol edilmesi sağlanmalıdır. Bu sebeple, özellikle mikroiklimsel değerleri büyük oranda etkileyen iç termal yükler üzerine yoğunlaşarak ortam şartlarını muhafaza etmek gereklidir. Bilhassa sergi odalarında insanların varlığı nedeniyle oluşan yükler, gerçekten çok önemlidir; çünkü insan sayısıyla doğru orantılıdır ve etkisini hemen gösterir. Bu makalede, ifade edilen faktörler temelinde, modern anlayışa uygun olarak inşa edilen bir müze simülasyonu üzerinden gerçekleştirilen bir durum çalışması sunulmaktadır. Müze, sergi salonu, depo bölümü, konferans salonu, laboratuvar, restorasyon salonu, çalışma merkezi ve iletişim odasından oluşmaktadır. DOE 2.1 E dinamik simülasyon kodu ve saat başı tipik iklim bilgileri (TRY) kullanılarak, ihtiyaç duyulan ortamın termal-higrometrik parametre kontrol kapasitesinin yanında uygun HVAC sisteminin işletme maliyetleri de değerlendirilmeye tabi tutulmuştur. Bir uzmanlık merkezi (Araştırma, geliştirme ve yeniliklerin kültürel mirasa ve tarihi sahalara aktarılması için Bölgesel Uzmanlık Merkezi; Regional Competence Center) içinde faaliyet gösteren bölümümüz (DETEC), kültürel kaynaklarda kullanılacak HVAC sistemleri alanında teorik ve deneysel araştırmalar üzerine uzmanlaşmıştır. Anahtar sözcükler: Tarihi-kültürel kaynaklar, müzeler, HVAC sistemleri, kimyasal nem alma, nem alma cihazı, yazılım kodları 1. Giriş EE’ nin araştırmasından çıkan sonuçlara göre bütün Avrupa’daki 5,367,359 yapıtın yaklaşık %75’i İtalya’da bulunmaktadır (Filippi,1987) ve orijinal işlevlerini kaybeden binalar, müze, arşiv, kütüphane olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda İtalya’da, tarihi ve kültürel kaynakların korunması, restorasyonu ve valorizasyonuna; değerli sanat yapıtlarının korunması zorunluluğuna yönelik büyüyen ilgi, sanat yapıtlarının bozulma sürecini önlemek, kontrol etmek ve sınırlandırmak için müzelerdeki ortam koşullarını kontrol edecek uygun HVAC sistemleri kullanılması gereğini ortaya çıkarmaktadır. Bunun yanında, insan varlığını da hesaba katınca özel termal-higrometrik şartların korunması, oldukça zordur (Meroni et al., 2000). Uygun HVAC sistemi, özellikle sergi odalarında, insanlardan kaynaklanan ve kalabalıkla orantılı olarak derhal etkisini gösteren termal yükler nedeniyle iç hava parametrelerinde gerçekleşen değişimleri hemen dengeleyebilmelidir. Bu makalede, ifade edilen faktörler temelinde, modern anlayışa uygun olarak inşa edilen bir müze simülasyonu üzerinden gerçekleştirilen bir durum çalışması sunulmaktadır. Müze, sergi salonu, depo bölümü, konferans salonu, laboratuvar, restorasyon salonu, çalışma merkezi ve iletişim odasından oluşmaktadır. DOE 2.1 E dinamik simülasyon kodu ve saat başı tipik iklim bilgileri (TRY) kullanılarak, ihtiyaç duyulan ortam termal-higrometrik parametre kontrol kapasitesinin yanında uygun HVAC sisteminin işletme maliyetleri de değerlendirilmeye tabi tutulmuştur. Nem Alma Cihazı 2. Müzelerde Termal-Higrometrik Parametreler Müze ve bulunduğu ortam arasındaki etkileşim, eğer kontrol edilmiyorsa, genellikle geri dönülmez biçimde, hem bina cephesinin, hem de binada bulunan sanat yapıtlarının bozulma sürecini hızlandırabilir. En önemli riskler, fiziksel mekanizmalar (eserlerin şeklinin ve büyüklüğünün değişimi), kimyasal reaksiyonlar, biyolojik mekanizmalar (mikro organizmaların artışı) gibi bozulma olaylarıdır. Müzelerde teşhir edilen tarihi ve sanatsal eserlerin bozulma sürecinin başlıca etmenleri, doğal ve yapay ışık kaynaklarından gelen elektromanyetik radyasyonlar, termal-higrometrik şartlar, nesnelerle temas halindeki havanın hızı ve kalitesidir. Sanat yapıtlarını koruma probleminin çözümü hiç kolay değildir. Çünkü değişik kategorilerdeki eserlerin korunması için gereken en iyi koşulların yanı sıra var olan mikro iklimsel koşullarla ilgili de birçok bilgi bulunsa bile, tasarım değerlerinde meydana gelen değişimlerle ilişkili, çeşitli bozulma olaylarının sahip olduğu ivme hakkında niceliksel bilgi edinmek oldukça güçtür. Eserlerin korunma durumunu, geçmiş durumlarıyla bağlantı kurarak tanımlamak ve iklimsel saklanma parametrelerinin optimal değerlerini belirlemek için, restoratör, HVAC tasarımcısı, usta ve yönetici gibi profesyonellerin çok yönlü bir araştırması gerekmektedir. Doğru mikroiklim, hem eserlerin malzemeleri üzerindeki direkt etkisi, hem de biyolojik bozulma ve atmosferik kirleticilerin varlığı nedeniyle oluşabilecek istenmeyen kimyasal reaksiyonlar için uygun ortamın oluşması gibi dolaylı etkilerinin her ikisi de hesaba katılarak seçilmelidir. Nem Alma Cihazı Genel olarak, aşağıdaki kriterleri tanımlamamız mümkündür; -Eğer bir eser doğru mikro iklim koşullarında bulunuyor ve üzerinde herhangi bir bozulma yok ise, eser bu koşullarda saklanmalıdır. -Başlangıçtaki mikro iklim koşulları, günlük değişimler, hızlı geçişler gibi tahrip edici nedenler azaltılarak veya tamamen ortadan kaldırılarak geliştirilebilir (ASHRAE, 2003). -Mutlaka gerekli ise, bir eserin mikro iklimi özel çalışmalar temelinde değiştirilmeli ve bu geçiş süreci oldukça yavaş gerçekleştirilmelidir. -Bir eserinin tarihi ve eski koşulları hakkında yeterli bilgi yoksa, mikro iklim seçimi o eserin kimyasal-fiziksel yapısı temelinde yapılmalıdır. Tarihi yapıların ve sanat eserlerinin bozulması veya optimal biçimde korunması, temel olarak ortamın sıcaklık ve bağıl nem gibi termal higrometrik şartlarına bağlıdır. Birçok çalışma, sıcaklık ve bağıl nem ile birlikte ortak etkiye sahip, havanın dikey termal dağılımı, kirleticilerin yoğunluğu, aydınlatma, havalandırma gibi diğer parametrelerin de bozulma sürecini etkileyebileceğini göstermiştir. Müze iklimlendirmesinde, değişik türdeki malzemelerin korunması için tavsiye edilen termal-higrometrik parametreler, insanların konforu için önceliklidir; T ve RH konusunda daha sıkıdır. ICCROM’un tavsiyeleri (Kültürel varlıkların korunması ve restorasyonu için uluslararası araştırma merkezi), her şeyden önce, değişimi geri dönülmez tahribatlara neden olabilen RH’nin kontrolü üzerinde ısrarla durmaktadır. Sanat eserleri ile temas halindeki havanın termal-higrometrik koşulları ve bu koşulların ani değişimi, eserlerin korunmasına karşı en büyük riski oluşturmaktadır. Gerçekten de optimal T ve RH değerleri sağlanmış olsa bile, bu şartların ani değişimi bozulmaya neden olabilir, bu nedenle ortam koşullarının kararlı ve sabit tutulması gerekmektedir. T ve özellikle RH, genel olarak malzemelerin davranışını, özel olarak da onların higroskopik davranışını etkiler. Çünkü, malzemeler bulundukları ortam ile termal-higroskopik denge kurma eğilimine sahiptirler. Bu yüzden, ortam koşulları istikrarlı tutulmalıdır (Elovitz, 1999). Nem Alma Cihazı Malzemelerde buhar emilimi veya yoğunlaşma olmayacak şekilde higrometrik kontrol sağlanmalıdır; çünkü bu olaylar malzemeler üzerinde kimyasal ve bakteriyolojik reaksiyonlar gelişmesine ve mekanik solisidasyon süreçlerinin hızlanmasına yol açabilir. Aslında, RH maddelerin şeklinin ve boyutlarının değişimini etkiler. Çünkü odun, fildişi, deri ve kağıt gibi suyu emebilen bütün organik maddeler, neticesinde ağırlık değişimleri, deformasyonlar ve çatlaklar yaratarak, RH yükseldiği zaman şişer, azaldığı zaman küçülürler (Mecklenburg et al., 1999). Dahası, maddelerdeki çatlaklar arasında, havadaki kirleticilerle (CO2, NOx, SO2, O3 vs.) birlikte, gerçekleşen yoğunlaşma, her şeyden önce ışık varlığında, metallerin korozyonu, pamuk, keten, ipek, yün çizimlerin rengini kaybetmesi ve organik elyafların (dokuma ve kağıt) zayıflaması gibi sonuçları olan kuvvetli solüsyonların oluşumuna yol açar (Giusti, 1999). Nem Alma Cihazı Bir yandan sıcaklık artışı kimyasal, fiziksel ve biyolojik bozulma süreçlerini hızlandırırken, diğer yandan düşük sıcaklıklar sanat yapıtları için özellikle tehlikeli değildir. 20 ¡C’den daha yüksek sıcaklık durumunda % 65?in üzerindeki RH, miceti kolonilerinin gelişimini artırır ve bazı zararlı böceklerin yaşam döngüsünü hızlandırır (Filippi, 1987). Nem Alma Cihazı Sergi alanlarında, aynı zamanda hem sanat yapıtları hem de insanlar için gerekli iklim şartlarını oluşturma zorunluluğundan dolayı, istikrarlı T ve RH değerlerine sahip ortalama ortam şartları tercih edilir. Bu bakış açısına göre, literatürde sergi alanları için önerilen ortalama değerler (Filippi, 1987: Isetti et al., 1988): Günlük maksimum ±1.5 ¡C, aylık maksimum ±1 ¡C değişimle yıl boyunca T=20-25 ¡C; günlük maksimum % ±3, aylık maksimum % ±5 değişimle yıl boyunca % 35 ve % 50 arasında RH?dir. Özel olarak sanat yapıtlarının korunması için daha sıkı bir RH aralığı (günlük maksimum % ±2 değişimle % 50) önerilmektedir. Son birkaç yılda, müzelerde koruma amaçlı ve çevresel koşulları belirleyici, İtalyanlara ait, iki talimat UNI 10829 (UNI, 1999) ve UNI 10969 (UNI, 2002) oluşturuldu. UNI 10829, ortam parametreleri için optimal değerler önermektedir; tarihi-sanatsal yapıtlara yönelik HVAC sistem tasarımı için, diğer özel göstergeler olmadığında 33 kategoriye ayrılan malzemelerin korunmasıyla ilgili parametre değerleri tavsiye etmektedir. Bu kategoriler üç gruba ayrılmaktadır: organik doğaya sahip malzemeler/nesneler, inorganik doğaya sahip malzemeler/ nesneler, karışık doğaya sahip nesneler. Önerilen değerler, şu parametrelerle ilgilidir; havanın sıcaklığı ve bağıl nemi, günlük maksimum sıcaklık ve bağıl nem değişimi. Şunu da not edebiliriz ki nesnelerin malzemeleri, önerilenlerden farklı mikro iklim şartlarına da uyabilir; bu durumda, ağır bir bozulma sürecinden kaçınmak için, optimal olarak ifade edilen koşullara ulaşmak yerine, var olan şartları korumak daha elverişli olacaktır. UNI 10969, kültürel öğelerin iç ortamda korunması, tarihi-sanatsal yapıtları içeren müze, kütüphane, arşivlerde ve bütün binada, teknik sistemin tesis edilmesi ve ayarlanması için mikro iklim seçimi ve kontrolünü sağlayan genel ilkeler ortaya koyar.
Uluslararası göstergelerle bağlantılı olarak, güncel ASHRAE çalışmaları (ASHRAE, 2003), özel hassasiyet eşiği temelinde nesneleri 5 sınıfa ayırır ve tek bir nesneyi değil bütün bir koleksiyonu göz önüne alarak değerlendirme yapar. Bir koleksiyonun korunması için termal-higrometrik parametrelerin optimal değerleri oluşturulduktan sonra, kabul edilebilir kısa süreli ve mevsimsel dalgalanmaların kontrolü için tanımlanan bir hassasiyet sınıfı (AA-A-B-C-D) belirlenir. Termal ataleti, ısı ve su buharı değişimlerini geliştirmek ve direkt radyasyon vakalarını azaltan ekranlar kurmak için bina cephesindeki müdahaleler gibi pasif yöntemler büyük öneme sahiptir. Farklı işlevleri yerine getirmek üzere tasarlanan binaların sık sık müze olarak kullanıldığı gözlenmektedir. Conrad (Conrad, 1995), binaları, performans ve kullanımları bakımından, her birine olası bir termal-higrometrik dalgalanma sınıfının tekabül ettiği, yedi kategoriye ayırır. Bunun yanı sıra, bina, tarihi karaktere sahip ve kendisi bir müzenin bütünü veya parçası olduğunda yeni problemler ortaya çıkar. Modern HVAC sistemlerini uygun bir biçimde ortaya koymak, tarihi binalar için en karmaşık durumdur. Nem Alma Cihazı 3. Müzeler için HVAC Sistem Tasarımı Modern iletişim kültürü, sanat eserleri deposu biçimindeki sınırlayıcı ve basit müze kavramını ortadan kaldırdı. Bu nedenle, depolama, sergileme, toplama, kayıt, yönetim gibi birincil işlevlerinin yanında, laboratuvar, konferans, restorasyon ve çalışma merkezi, karşılama, iletişim için ayrılmış alanlara sahip, kültür ve iletişimi teşvik edici yeni bir müze kavramı önerilmektedir. Bu çalışmada, iki farklı sistemin hizmet ettiği iki ayrı bölge ele alınıp yukarıda belirtilen karaktere sahip bir bina, literatür ve talimatlar hesaba katılarak, analiz edildi. Özel işletme çözümleri, termal-higrometrik ve IAQ parametrelerinin, emniyetinin ve enerji tasarrufunun kontrolü ile bağlantılı problemlerle beraber bu yeni işlevleri de karşılamaktadır. İklimlendirme sisteminin tasarımı, bina cephesinin kalitesi (termal yalıtım ve buhar bariyerleri) ve yönetimsel faktörleri de içeren daha geniş bir problemin yalnızca bir yönüdür. Durum çalışmasında benimsenen tasarım mantığı, sanat eserlerini koruma risk ve maliyetlerini sınırlandırmak amacıyla, koleksiyon alanlarını (sergi alanı ve depo) başka işlevler verilen (ofisler, bar, vs.) mekanlardan ayrı tutmayı niyetlemektedir. Yapıtların korunması, her şeyin ötesinde, eserlerin tescili ile zorunlu kılınan güçlü sigorta bağlantılarının bulunduğu geçici sergi odalarında ve depolarda kararlı ve istikrarlı şartları gerektirmektedir. HVAC sistemi, kısa süreli, ani olayların kontrolü, ortamın mikro iklim (T ve RH) kontrolü ve teknolojinin bina yapısına entegrasyonunu garanti etmelidir. Kısa süreli ve ani olayların kontrolü, büyük oranda HVAC sisteminin dengelemesi gereken termal yüklerin değişkenliğiyle ilişkilidir (Redondi, 2004). Özellikle insan varlığından dolayı ortaya çıkan iç yükler, ortamın termal-higrometrik şartlarında dalgalanma problemi yaratabilmektedir; insan varlığının sürekli ve ani değişiminden dolayı bu yükler azaltılabilir değildir. İnsan akışındaki bu süreksizlik, çevre şartlarında ani ve önemli değişimlere yol açar. Bu yüzden termal-higrometrik saklama şartlarındaki tasarım değerlerini yeniden yakalayabilmek için HVAC sisteminin reaksiyonu oldukça hızlı olmalıdır (Giusti, 1999). Dış termal yükler, daha yavaş değişim gösterir; çünkü müzelere (ağır yapı) tahsis edilen birçok binanın dış katmanları, yüksek bir termal atalete ve ardından anlık termal kazançlarda azalmaya neden olur. Bu yüzden, HVAC sistemi, iç havada gerçekleşen önemli değişimleri önleyerek tasarım şartlarını muhafaza edebilmelidir. Ortamın mikro iklim kontrolü, termal-higrometrik parametrelerin düzenli dağılımını içermektedir. Aslında, ortalama T ve RH değerlerini (tasarım aralığı içerisinde) istikrarlı bir biçimde tutturmak yeterli değildir; sanat eserleri civarındaki mikro iklim koşullarını da kontrol etmek gerekmektedir. Bu nedenle, sergi alanlarına yönelik HVAC sistem tasarımlarında, termal yükleri karşılamak üzere hava debisinin yanı sıra, durgun bölgelerin oluşumunu engellemek ve hava dolaşımını yavaşça gerçekleştirebilmek için, havanın oda içerisindeki yayılımı üzerinde de önemle durulmalıdır. Gerçekte, 4-10 m arasında tavan yüksekliğine sahip sergi salonları, yeterince hava değişiminin olmadığı durumlarda, ilk dağılıma bağlı olmayan kontrolsüz konvektif hareketleri de içeren, türbülans azalmasından dolayı kayda değer sıcaklık farkları sergileyebilirler. Bu noktadan hareketle, bu olay hava debisinin belirlenmesinde hesaba katılmalıdır. Genel olarak, ortamın T ve RH’si veya kirleticilerin yoğunluğu üzerinde hemen etkisini gösteren bir düzensizlik durumunda, önceki koşullara ulaşılması için gereken süre, dağıtım sistemindeki hava değişim sayısının artmasıyla azalmaktadır ve bu süre, düzensizliğin başlıca nedeni olan insan varlığının bir fonksiyonudur. RH kontrolü süresince dış çevrenin etkisi görülmez; çünkü odaları, kontrol edilemeyen kirlilikten korumak amacıyla dışarıya göre daha yüksek basınçta tutmak gereklidir. Böylece bu süre, temel olarak insan varlığının bir fonksiyonudur. Hem yazın hem de kışın ortamdaki nem kontrolü çok önemlidir, nem istikrarını ve yayılımını etkileyen karakteristik, moleküler etkinliği sıcaklığa bağlı olan kısmi buhar basıncına dayanmaktadır. Bu nedenle, bir odada farklı nem oranlarını tutturmak sıcaklığa göre çok daha zordur (Hartman, 1996). Nem alma Cihazı Özel olarak, kirletici yoğunluğu bakımından başlangıç koşullarına dönüş süresi, hava değişim sayısının üstel fonksiyonudur. Genel olarak ise termal-higrometrik koşullarda sürekliliği sağlamak için gerekli hava değişim sayısı, kirlilik seviyesini kabul edilebilir sınırlarda tutmaya yeterlidir (Giusti et al 1999). Nem Alma Cihazı Ortam koşullarını dengeli ve sabit tutabilmek için, en azından sergi salonları ve depolarda, HVAC sistemi sürekli çalışır durumda bulunmalıdır, bu nedenle enerji tasarrufuna olanak veren sistem tipolojisi kullanılmalıdır. Kullanılan HVAC sisteminin tipi, proje hedeflerine ulaşmak için oldukça kritik öneme sahiptir. Minimum hava debisi saatte 6-8 hava değişimi arasında değişir (NBS, 1983; ASHRAE, 2003), bu sebeple çoğunlukla sabit hacimli sistemler tercih edilir. Nem Alma Cihazı Normal olarak üzerinde çoklukla durulan problemler, bakım işlemi için ulaşım, koleksiyonun zarar görme riski, ve tavan üstü ve merkezi olmayan ekipmanlarda oluşacak sızıntılardır. Koleksiyon bölgesinin içindeki ve üstündeki su veya buhar boruları da sızıntı olasılığı taşımaktadır. Hava taşımalı sistemler sıklıkla tercih edilmektedir; merkezi klima sistemi ile filtrasyon, nem alma, nemlendirme, bakım ve görüntüleme işlemleri koleksiyondan uzakta gerçekleştirilir. Kullanımı engellenmemiş olsa bile, sergi odaları için hava-su sistemleri nadiren kullanılır, çünkü bu sistemler yük değişimlerini yeterince çabuk karşılayamaz ve sanat eserlerinin etrafındaki kirleticilerin kontrolünü sağlayamazlar. Bu sistemler fuaye, bar ve ofislerde kullanılabilir. Bununla birlikte, hava taşıyıcılı sistemler, T, RH ve kirletici yoğunluğunun daha sıkı kontrolüne izin verir. Dahası, bir taraftan kırılması durumunda sergi salonlarındaki sanat eserlerine zarar verme riski bulunan su borularını barındırmazken diğer taraftan tarihi binalara uyarlanmasında problemler çıkmaktadır. Bölgesel ısıtma ve nemlendirme yapan multizone klima santralleri, istikrarlı ve enerji etkin bir çözüm olabilir. Doğru plan ve ekipmanlarla, bir multizone sistemi tekrar ısıtma miktarını azaltıp enerji etkin bir yapı sunabilir (Bovill, 1988), bu sebeple koleksiyon alanlarında sabit hacimli ve multizone sistemler tercih edilir. Değişken hacimli sistem (VAV), esneklik, ekipmanlar için daha küçük hacim gerektirmesi, işletme maliyetlerinde azalma gibi faktörlerle karakterize edilir. Bu sistem aynı klima santraline bağlı değişik bölgeler için elverişli biçimde kullanılabilir; fakat termal yüklerdeki, hem gizil hem de duyulur (latent-sensible), değişiklikleri dengelemede kapasiteye ilişkin bazı sınırlandırmalar sergilemektedir. Çünkü hava debisini, tasarım değerlerinin % 25-30?undan daha fazla azaltmak çok nadiren olanaklıdır. Nem Alma Cihazı Absorbsiyonlu nem alma sistemlerinin kullanılması, gerekli çiğ noktası sıcaklığı çok düşük olduğunda da nem azaltılmasına olanak verir, böylece büyük gizil yüklerin daha kolay halledilmesi sağlanır. Bu sistemler, hijyenik karakterleri bakımından daha iyidir; çünkü yoğuşma suyu bulunmadığı zaman bakteri, fungi ve mikrop varlığı oldukça azalır. Havanın akışıyla açığa çıkan asit parçacıkları (klor solüsyonları) veya damlaların koleksiyonlara karşı ortaya çıkardığı potansiyel risklerden dolayı absorbsiyonlu nem alma sistemlerinden kaçınılmalıdır. Dış hava Ortamın mikroiklim parametrelerini sıkı şekilde kontrol etmek temel amaç olduğu için, dış hava fazlalığı ekonomik olarak problem yaratabilir. Serbest soğutmanın (free-cooling) uygun olduğu durumlarda bile, dış hava kirliliğe neden olabilir. Bu nedenle, koleksiyon alanını basınçlandırmak ve insanlara taze hava sağlamak için gereken minimum dış hava miktarı aşılmamalıdır. Hava dağılımı Yüksek ve büyük binalarda termal katmanlaşma eğilimi bulunmaktadır. Eğer bu, koleksiyon açısından gerçek bir risk doğuruyorsa, hava hareketinin tüm hacimde gerçekleşebilmesi için uygun besleme ve dönüş havası noktaları gerekli olabilir. Besleme havası, koleksiyonun üzerine doğrudan üflenmemelidir. Kontrol Sensör, termostat ve humidistatlar, dönüş havasının akış hattına değil koleksiyon alanının içine yerleştirilmelidir. Sıcaklık değişimleri, sürekli devam eden nem dalgalanmalarına tercih edilir. Bu durum kontrol tasarımını önemli ölçüde etkiler; çünkü geleneksel kontrol sisteminde sıcaklık birincil, nem ikincil amaç olarak ele alınır. Nem Alma Cihazı 4. Durum Çalışması ve Sonuçlar Tipik bir müze, bir koleksiyon mekanı olmasının yanında araştırma ve formasyon için de düşünülmelidir. Bu noktadan yola çıkarak simule edilmiş binamızdaki bölgeleri tanımladık. İki katlı olarak düşünülen müzemiz, 13,471 m3 hacme ve 1,925 m2 toplam alana sahiptir. -Zemin Kat: Burada, geçici sergiler ve kalıcı koleksiyonlar için sergi alanı, konferans salonu, transfer alanı, eğitim odası, güvenlik odası ve havalandırma alanları bulunmaktadır. Ana girişin karşısındaki bölgede, sanat eserleri ve kısmi yükleme/boşaltma deposu bulunmaktadır. -Birinci Kat: Burası iki alana ayrılmıştır -yönetim alanı (ofisler); laboratuvar etkinliklerinin gerçekleştirildiği çalışma ve saklama alanı- ve kısmi olarak tavana kadar uzanan bir sergi alanı bulunmaktadır. Laboratuvara, depo ve yükleme/boşaltma alanıyla bağlantıyı sağlayan bir antreden de ulaşmak mümkündür. Velhasıl, birinci katta ekipmanlar bulunmaktadır. Sergi alanının temel özelliği, bazı ünlü müzelerde (Roma’daki Ara Pacis ve Sergi Sarayları) olduğu gibi, gökyüzünden gelen ışıklara açık olmasıdır. Bazı yazarlar (Ayres et al., 1990), doğal ışık kullanımının koleksiyonlar için her zaman riskli olduğunu kaydederler. Bu yüzden, bu durum çalışmasında, daha düşük sızıntı riski ve daha iyi bir aydınlatma yönetimi için gökyüzünden gelecek ışıklara karşı özel ekranlar düşünüldü.
Tablo 1?de, binamızın değişik bölgeleri için iç hava termal-higrometrik tasarım şartları verilmektedir. Özel sanat eserlerinin korunması için, en sıkı termal-higrometrik şartlarda, HVAC sisteminin performansını değerlendirebilmek amacıyla, sergi alanı ve depo bölgesi için seçilen iç hava T ve RH aralıkları çok dar tutulmuştur. Sanat eserlerinin korunması ve insan konforu üzerindeki ilgi, sergi alanı üzerine yoğunlaşılması sonucunu doğurdu. Simülasyondaki sergi alanının tasarım şartları şöyle düşünülmüştür; -Dış hava: Roma şehri; ASHRAE %1 DB/MCWB; -İç hava: T=21±1 ¡C (yaz-kış); RHr=%50±4; -Termal yükler (ASHRAE, 2003): - Doluluk oranı: 0.2 kişi/m2 (Şekil 2 de verilmiştir)
- İnsanların termal yükleri: 147 W/kişi (85 W duyulur + 62 W gizil); - Aydınlatma ve diğer elektrik yükleri: 30 W/m2; - Havalandırma: Kişi başına 6 L/s; - İnfiltrasyon: 0.25 değişim/saat; Birim ücretler(1) - Elektrik: 0.105 Ç/kWh - Gaz: 0.52 Ç/Sm3. HVAC Sisteminin Karakteristiği
Ortamda sıcaklık kontrolü, damperler vasıtasıyla soğuk ve sıcak hacimlerdeki havalar karıştırılarak gerçekleştirilir. Daha sonra karışım havası tek bir kanaldan geçirilerek her bölgeye ulaştırılır. Ekonomizer, termal-higrometrik koşulların uygun olduğu periyotlarda sadece dış hava girişine (resirkülasyon havası + dış hava yerine) izin verir. Özellikle sergi alanları ve depolara hizmet veren HVAC sistemi, yük değişimleri meydana geldiğinde, sabit ve istikrarlı termal-higrometrik şartları temin etmek için, ortamın T ve RH değerlerini daha sıkı kontrol etmelidir. Bu durumda bağıl nemin kontrolünü daha etkili gerçekleştirmek için sıcak bölgedeki sıcaklığı kontrol etmek amacıyla yaz mevsiminde ısıtma serpantinleri de aktive edilir. Kışın soğutma serpantinleri devre dışı bırakılırken, ön-ısıtma ve ısıtma serpantinleri açıktır; yazın ise ön-ısıtma serpantinleri kapalıyken, ısıtma ve soğutma (su soğutmalı) serpantinleri açık durumdadır. Bu durum çalışmasının amacı, müzelerdeki gereksinimleri karşılamak amacıyla sistem kapasitesini değerlendirmek için hava sıcaklığı ve bağıl nem oranının yanı sıra sergi alanı ve depoya hizmet veren HVAC sisteminin yıllık enerji tüketimini belirlemektir. Aşağıda Roma şehri için ortaya çıkan temel sonuçlar sıralanmaktadır. Nem Alma Cihazı
Tablo 2’de değişik bölgeler için besleme havası debileri verilmektedir.
Tablo 3’te elektrik gücü talebinin yanında, sergi alanı ve depo ile ilgili, yıllık enerji tüketimleri ve işletme maliyetleri verilmektedir. Kurutuculu hibrit sistemler kullanmak elektrik enerjisinden tasarruf edilmesini sağlayabilir; fakat kurutucu için rejenerasyon gereğinden ötürü doğalgaz tüketiminin arttığı ifade edilebilir.
Şekil 4 te, sergi alanlarında (a) ve depolarda (b), kurutuculu ve kurutucusuz multizon sistemleri için, yaz şartlarında, kümülatif RH değerleri eğrisi verilmektedir. Şekil 5?te yazın ve kışın (kışın kurutucu çalışmaz, bu nedenle yalnızca bir eğri verilmiştir) bazı önemli hava sıcaklık değerleri gösterilmektedir. Şekil 5 ve yıllık sonuçlar (bu çalışmada verilmedi), T kontrolünün mükemmel olduğunu ve iyi ayarlanmış damperler vasıtasıyla, ortamın T kontrolünde MZS sisteminin öz verimini kanıtladığını göstermektedir. Diğer taraftan, bu tür bir HVAC sistemi, ortam RH?sini çok iyi kontrol edebilir ama çok sıkı kontrol edemez (Şekil 4). Gerçekten, sergi alanında, toplam zamanın (72-13=% 59 ve 66-10=% 56, sırasıyla kurutuculu ve kurutucusuz) yaklaşık % 55-60?ında RH, tasarım aralığının (% 50 ±4; yani % 46-54) içerisindedir; buna karşılık depoda, toplam zamanın (43-15=% 28 ve 36-12=% 24) yaklaşık % 25?inde (% 50+2; yani %48-52) tasarım aralığının içerisindedir. Kurutucu kullanıldığında, ortamın RH kontrolü az da olsa daha iyidir. Nem alma Cihazı Bütün yıl boyunca elde edilen sonuçlar göz önünde tutulduğunda, ortamın ortalama RH?si faaliyet süresinin hemen hemen tamamında % 40-60 aralığında bulunmaktadır. Bu yüzden, sanat eserlerinin saklanması için literatürde önerilen (Giusti, 1999) yıllık maksimum değişim değeri % ±10?dur. Günlük RH dalgalanma aralığına bakılarak, değişimin, kışın ve daha geniş olarak yazın sınırlı olduğu not edilmiştir. Özel sanat eserlerinin saklanması ile ilgili RH kontrol gereklerini sağlamak için başka tür HVAC sistemleri kullanmak gerekebilir.
Tablo 3’te verilen sonuçlarla entegre edilerek, Şekil 6?da Roma şehrinde birincil enerji(2) bakımından ifade edilen kurutuculu (a) ve kurutucusuz (b) MZS için yıllık enerji tüketiminin yüzdesel olarak dağılımı gösterilmektedir. Her iki durumda istenilen iç hava termal-higrometrik koşulların korunması ile ilgili olarak maliyetin getirdiği büyük etkiden söz edilebilir. Daha da ötesi, kurutuculu sistem daha fazla doğalgaz tüketilmesine (ısıtma ve kurutucu rejenerasyonu için) yol açar, elektrikle soğutma için önemsiz bir tüketim vardır. Ama iki sistem arasındaki fark Tablo 3?te de gösterildiği gibi çok küçüktür.
Sanat eserlerini barındırması sebebiyle ortam sıcaklığı ve her şeyden önemlisi nem kontrolü gerektiren, müzenin sergi salonu ve deposu için kurutuculu ve kurutucusuz multizon fan sistemleri analiz edildi. PowerDoe kodu kullanılarak, İtalya’da bir bölge için (Roma), iç hava bağıl nem ayar değeri sergi salonu için % 50 ±4 ve depo için % 50 ±2 olarak düşünülüp, işletme maliyetleri hesaplanmıştır. Analiz edilen multizon sistemi, ortamın bağıl nemini oldukça iyi, fakat çok sıkı değil (toplam faaliyet süresinin hemen hemen tamamında % 40-60 aralığında tutulmaktadır), kontrol ederken ortam sıcaklığını mükemmel şekilde kontrol eder. Kurutuculu hibrit sistemi kullanıldığında, ortamın bağıl nem kontrolü, küçük bir oranda daha iyi sağlanmaktadır. Yine de, özel sanat eserlerinin saklanması ile ilgili RH kontrol gereklerini sağlamak için başka tür HVAC sistemleri kullanmak gerekebilir. Ayrıca, kurutuculu hibrit sistemler kullanmak elektrik enerjisinden tasarruf edilmesini sağlayabilir; fakat kurutucu için rejenerasyon gereğinden ötürü doğalgaz tüketiminin arttığı ifade edilebilir. Ortam kontrolü genelde maliyetli olabilir, ama sanat koleksiyonlarını uzun süreli koruyabilmek için gereklidir. Çoğu durumda, koleksiyonların kullanım süresinin artması, özel ortam koşullarını muhafaza etmek için yıllık enerji tüketimi ve işletme maliyetlerinin boşa gitmediğini kanıtlar. İşletme maliyetlerini azaltmanın en iyi yollarından birisi, binanın yalnızca birkaç bölümünü, HVAC sisteminin bütün gün boyunca çalışmasını gerektiren, özel hacimler olarak ele almaktır. Özel koruma şartları gerektirmeyen hacimler için ayrı bir HVAC sistemi kullanılmalıdır. Bu bakış açısıyla, bu durum çalışmasında, birisi sergi alanı ve sanat eserleri deposuna, diğeri binanın diğer bölgelerine yönelik iki ayrı multizon HVAC sistemi uygulandı. Nem Alma Cihazı Terimler DB/MCWB Kuru/Ortalama Yaş Termometre Sıcaklığı; ¡C RH Bağıl nem; % T Sıcaklık; ¡C CC Soğutma Serpantini DOE Enerji Departmanı HC Isıtma Serpantini IAQ İç Hava Kalitesi Sm3 Standart m3 TRY Test Referans Yılı R Dönüş Havası Yazan:Pietro MAZZEI -Alfonso CAPOZZOLI -Francesco MINICHIELLO - Daniele PALMA Çeviren:Mustafa KESEN – Nem Alma Cihazı |
