Способы нормализации микроклимата в храме

, реставратор I категории, преподаватель кафедры реставрации икон Православного Свято-Тихоновского богословского института

Условия хранения произведений церковного искусства

Долговечность материалов, из которых изготовлены произведения церковного искусства, определяется скоростью происходящих в них естественных процессов старения. При благоприятном режиме хранения старение материалов замедляется, но при возникновении неблагоприятных условий (повышенная влажность воздуха, сквозняки или застойные воздушные зоны, отсутствие освещения и проветривания и т. п.) скорость процессов старения резко возрастает, что приводит к разрушениям материалов.

Произведения церковного искусства состоят из имеющих гигроскопичную структуру материалов (дерево, левкас, штукатурка, бумага, кожа и др.) Постоянно взаимодействуя с изменяющимися условиями окружающей среды, они изменяют свои тепловлажностные характеристики. В результате многократных переходов из одного состояния в другое в капиллярно-пористой структуре материалов накапливаются микронапряжения, расшатывающие их прочность, что и является старением материала. Старение материалов может привести к их разрушению. Для замедления процессов старения и предотвращения их разрушений в помещении необходим стабильный микроклимат.

Микроклимат характеризуется значениями параметров температуры и относительной влажности воздуха внутри храма.

Контроль температуры производится с помощью настенных термометров, относительная влажность измеряется аспирационными психрометрами. Отечественная промышленность выпускает также электронные датчики температуры и влажности. Для лучшего контроля параметров микроклимата полезно использовать приборы самописцы, объединяющие в одном корпусе термографы и гигрографы.

Для отапливаемых и неотапливаемых храмовых зданий оптимальные параметры микроклимата различны. Их значения будут рассмотрены ниже.

Диагностика процессов разрушения показывает, что зачастую материалы находятся под воздействием не одного, а сразу нескольких неблагоприятных факторов, сочетание которых может привести к быстрой гибели древних святынь, памятников или реликвий.

Условия хранения художественных ценностей определяются микроклиматом здания и особенностями эксплуатации помещений (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха или проветривание, посещаемость, наличие дополнительных источников тепла и влаги).

Микроклимат зданий зависит, прежде всего, от архитектурных особенностей ограждающих конструкций здания и от теплофизических характеристик строительных материалов. Поэтому первым и главным условием создания нормального микроклимата является приведение в порядок всех частей ограждающих конструкций:

своевременный ремонт кровли и водостоков;

наличие отмостки в сочетании с поверхностной (?) планировкой территории;

двойное оконное остекление;

качественное устройство дверных заполнений, полов и т. п.

Другим фактором, определяющим микроклимат здания, является наличие или отсутствие систем искусственной климатизации: отопление, вентиляция, кондиционирование, устройство тепловых завес во входных тамбурах и пр.

Отапливаемые храмы

В отличие от современных сооружений, памятники архитектуры часто имеют различную толщину ограждающих конструкций по высоте. Так, в некоторых храмах в нижней зоне толщина стен может быть около полутора метров, толщина сводов от 50–70 см, и толщина стенок барабана от 30–60 см. Различная тепловая инерционность стен по высоте является причиной неравномерного распределения температур внутри помещения. Поэтому поддержание комфортных параметров температуры в нижней зоне может вызвать конденсацию влаги под сводами и особенно в барабане. По этой причине системы кондиционирования воздуха не нашли широкого применения в храмах.

В современной практике в храмах используются системы отопления с различными теплоносителями. Наиболее часто применяются водяные системы с центральной теплосетью или местной котельной (угольной, газовой, электрической). Используются также системы воздушного отопления, реже – электроотопление с прямой трансформацией электроэнергии.

При проектировании водяного отопления используются гладкоповерхностные радиаторы или ребристые конвекторы.

В храмах не рекомендуется использовать подпольное отопление, поскольку большим его недостатком является возгонка приносимой на обуви посетителей пыли с нагретой поверхности пола. При таком отоплении теплый воздух, поднимаясь вверх от нагретого пола, несет с собой пыль и копоть от свечей, оседающую на верхних малодоступных для уборки частях иконостаса, иконах, настенной живописи. Загрязнения довольно быстро накапливаются, а удаление их связано с дорогостоящей реставрацией. Кроме того, в храмах, где часто производится кропление, вода с пола быстро испаряется, что вызывает резкое повышение влажности воздуха. То же происходит и при периодических влажных уборках. Поэтому теплые полы не только загрязняют интерьер, но и способствуют нестабильности влажностного режима.

Характерной особенностью температурно-влажностного режима отапливаемых храмов является сухость воздуха, которая может приводить к пересушке капиллярно-пористых материалов. В таких условиях древесина может дать «усадку» или растрескаться; на иконах произойдет вздутие грунта или растрескивание живописной поверхности, которая покроется сеткой кракелюр; украшения из жемчуга потускнеют; бумага станет хрупкой и т. п.

Необходимо помнить: чем выше температура воздуха в помещении, тем труднее держать на нужном уровне относительную влажность воздуха. Поэтому комфортные для человека параметры температуры и влажности для произведений искусства могут быть неблагоприятны. В таких случаях поиск компромисса приводит к необходимости снижать температуру воздуха.

Зимой поддержание оптимальных параметров микроклимата должно обязательно сочетаться с периодическим проветриванием помещения. Проветривание можно начинать во время церковных служб, когда начинает расти температура внутреннего воздуха, а заканчивать после ежедневной уборки храма. Если учесть, что зимой люди приходят в храм в верхней одежде, то поддержание температуры воздуха в больших храмах на уровне 12–14 °Ċ, а в небольших – 14–16 ºC будет оптимальным. Относительная влажность воздуха будет при этом 30–40%, что для отапливаемых храмов вполне приемлемо.

Другой важной особенностью отапливаемых храмов является резкое отличие зимнего микроклимата от летнего, когда отопление отключено. Переход микроклимата из одного состояния в другое, от зимнего к летнему, характеризуется значительной нестабильностью температурно-влажностного режима. В этот период художественные ценности в интерьере подвергаются перегрузкам, и скорость старения материалов возрастает. Выход из такой ситуации может быть найден в постепенном уменьшении интенсивности отопления путем последовательного отключения отопительных приборов в помещении. Для этого батареи водяного отопления могут быть снабжены отключающими вентилями. Таким же способом можно обеспечить плавность изменения параметров температуры и влажности воздуха при включении отопления в начале осенне-зимнего периода.

Летом, после отключения отопления, относительная влажность воздуха в помещении начинает постепенно возрастать. Величина температуры внутреннего воздуха зависит от наружных условий. В это время необходимо помнить, что повышение относительной влажности вместе с отсутствием проветривания может привести к образованию застойных зон влажного воздуха и биологическому заражению предметов интерьера. Поэтому в летний период необходимо продолжать контроль за параметрами температуры и относительной влажности воздуха, периодически проветривая помещение. При этом нужно помнить, что цель проветривания – повышение температуры и снижение относительной влажности.

Особый подход необходим при решении задачи отопления древних храмов, которые ранее не отапливались. В таких случаях необходимы предварительные исследования температурно-влажностного режима воздуха и тепловлажностного режима ограждающих конструкций. На основе результатов исследования делаются проекты отопления, которые решают задачи создания оптимального микроклимата путем поддержания режима ограниченного подогрева*. Определяется порядок вывода системы на расчетные параметры. Температура воздуха в таких храмах поддерживается на уровне +5… 8˚C, относительная влажность 40-50%. Если такие храмы имеют древние иконостасы и ценную настенную живопись, то при введении режима ограниченного подогрева специально назначенным для этого хранителем обязательно должен осуществляться контроль параметров микроклимата.

Неотапливаемые храмы

К неотапливаемым храмам относятся большие летние соборы, традиционно рассчитанные на использование в теплый период года от Пасхи до Покрова.

Большая толщина стен соборов, наличие высоких подклетов, приделов, притворов, галерей, составляющих с основным зданием единый комплекс, являются причиной высокой тепловой инерционности ограждающих конструкций. В результате этого в весенне-летний период температура внутреннего воздуха повышается медленно и часто по своим значениям ниже, чем температура наружного воздуха. При этом относительная влажность достаточно высока и обычно превышает 70%. При неблагоприятных погодных условиях относительная влажность может сильно возрастать и даже приближаться к 100%.

Вследствие тепловой инерционности здания разрыв наружных и внутренних температур создает условия для выпадения конденсационной влаги на холодных поверхностях стен, окон, металлических дверей и т. п. Гигроскопичные материалы в условиях повышенной влажности сорбируют влагу, увеличивают свой объем.

В это время большим перегрузкам подвергаются произведения церковного искусства, состоящие из материалов, вследствие различия физических свойств по разному реагирующих на изменение условий окружающей среды. Это прежде всего иконы, написанные на деревянной основе и имеющие слой паволоки, левкаса, краски и покровный слой олифы или лака. На стыке слоев создаются дополнительные напряжения, приводящие к отслоению грунта от основы или красочного слоя от грунта. Иногда разрушения являются итогом долго копившихся микронапряжений или результатом резкого скачкообразного изменения значений температуры и относительной влажности воздуха. Поэтому главным требованием к температурно-влажностному режиму является стабильность его параметров. Все изменения микроклимата должны происходить плавно, без скачков.

Допустима скорость изменения параметров внутреннего воздуха: для температуры – не более 1 °C в час, для относительной влажности – 2% в час.

Для обеспечения плавности изменения параметров воздуха проветривание производят с постепенным нарастанием интенсивности воздухообмена путем последовательного добавления открытых наружу проемов через промежутки времени, достаточные в каждом конкретном случае для обеспечения плавности изменения температуры и относительной влажности.

Во избежание сквозняков окна стараются открывать со стороны противоположной направлению ветра.

В больших храмах для проветривания на дверях нередко предусмотрены специальные запирающиеся решетки, позволяющие проветривать храм между службами. Если такие решетки отсутствуют, то рекомендуется их установить, т. к. в больших соборах стабилизации микроклимата можно достичь лишь частыми и по возможности длительными проветриваниями.

Цель проветривания в весенне-летний период должна быть направлена на увеличение температуры внутреннего воздуха и снижение его относительной влажности.

Для проветривания выбираются подходящие погодные условия. Весной, когда температура наружного воздуха становится выше, чем температура внутреннего, в теплое дневное время следует начинать проветривание. Сначала оно должно быть непродолжительным, но в дальнейшем время проветривания можно постепенно наращивать. Необходимо помнить, что при большом разрыве наружных и внутренних температур проветривание может вызвать конденсацию влаги и привести к ухудшению температурно-влажностного режима в храме. Поэтому профессиональные хранители используя измерительные приборы, определяют параметры температуры и влажности наружного и внутреннего воздуха, сравнивают их по психрометрическим таблицам или ID диаграмме * и принимают решение о возможности и полезности проведения проветривания в данное время.

Если при храме нет возможности содержать специального хранителя, то проветривание все равно необходимо производить, но по несколько упрощенной схеме. Можно ориентироваться только на значение наружной и внутренней температуры воздуха и, начиная с ранней весны (примерно с марта), с помощью проветривания впускать более теплый наружный воздух внутрь храма, постепенно прогревая его стены и не допуская большого разрыва между наружными и внутренними температурами. Хоть и не каждое проветривание будет точно соответствовать требуемым целям (поскольку влагосодержание наружного воздуха – всегда меняющаяся величина), но постоянное прогревание стен теплым наружным воздухом в конце концов значительно уменьшит период вероятного образования конденсата, приведет к стабилизации температурно-влажностного режима в храме и создаст достаточно комфортные условия для начала богослужений в пасхальный период.

Летом храмы также нуждаются в периодическом проветривании. Цели и задачи проветривания остаются те же, что и весной: прогревание стен, удаление избыточной влажности.

Во второй половине лета и в начале осени наружные температуры воздуха становятся несколько ниже, чем внутренние. В это время, чтобы избежать быстрого охлаждения стен интенсивность и длительность проветривания постепенно уменьшается, чтобы. Ближе к Покрову богослужения переносят в теплые зимние храмы.

В зимний период года неотапливаемые храмы закрывают и применяют ряд мер по их консервации, необходимой для увеличения тепловой инерционности здания и защиты стен от промерзания.

Для снижения инфильтрации воздуха* дверные и оконные проемы уплотняются. Все оконные проемы должны быть снабжены двойным остеклением. Окна подклетов плотно закрываютя ставнями. При необходимости в некоторых случаях утепляют своды и закрывают окошки чердаков.

В конце зимы необходимо проводить очистку наружных стен здания от снега, отбрасывая его от стен на расстояние 1,5–2 м, чтобы при таянии снега избежать сильного увлажнения цокольной части храма.

Рекомендуется не оставлять храм без внимания и зимой, периодически (один-два раза в месяц) контролируя обстановку. Следует обращать внимание на стены: не происходит ли промерзание и образование инея на отдельных участках; не разбилось ли где-нибудь стекло; нет ли протечек и т. п.

Для стабилизации температурно-влажностного режима хорошие результаты дает устройство подтапливания окружающих соборы галерей. В этих случаях удается полностью избежать промерзания стен, а весной появляется возможность раньше начать проветривание теплым и сухим воздухом, поступающим из прилегающего помещения, обеспечив тем самым плавное изменение параметров внутреннего воздуха.

Влияние на микроклимат в храмах с помощью проветривания традиционно применялось с древних времен и всегда считалось эффективной мерой для улучшения условий хранения предметов интерьера.

* См. также: “Приход. Православный экономический вестник”. 2003. № 10. С. 41–51.

* ID диаграмма – диаграмма влажного воздуха, построенная в координатах "теплосодержание – влагосодержание". Позволяет наглядно изображать процессы изменения состояния воздуха: нагревание или охлаждение, испарение влаги, смешение воздуха различных состояний и т. д.

* Инфильтрация воздуха – проникновение воздуха снаружи и утечка его изнутри.