Микроклимат помещений и документов

Взаимосвязь трех физических систем — наружного воздуха, комнатного воздуха, документов определяет зависимость физического состояния (влажности) документов от микроклимата храни­лища, а последнего — от климатических особенностей района расположения архива.

Рассмотрим кратко, каким образом формируются на основе этой взаимосвязи микроклимат помещений и микроклимат документов.

 

Погодно-климатические изменения наружного воздуха

Температура и влажность являются важнейшими показателями состояния атмосферы.

Изменения этих показателей всегда характеризуются двумя осо­бенностями: они подчиняются строго закономерной сезонной пери­одичности, повторяющейся из года в год (климат), но происходят по закону случая, путем резких, нерегулярных, непрогнозируемых ко­лебаний (погода).

Приведенные на рис. 2 графики температуры, абсолютной и от­носительной влажности атмосферного воздуха наглядно иллюстри­руют погодно-климатическую картину таких изменений. В соответ­ствии со сменой времен года 1_Н и А_н закономерно увеличиваются весной, достигают максимума летом (июль), уменьшаются осенью и проходят минимум зимой (январь). Такой сезонный ход 1„ и А_н ти­пичен для всех регионов северного полушария Земли.

Третий параметр — относительная влажность наружного воздуха Н_н — изменяется в течение года иначе, чем I,, и А_н. В большинстве районов погодно-климатического кривая Н_н имеет максимум зимой, а минимум — летом. Лишь в районах с сильным влиянием моря или океана наблюдается иной характер кривой Н_н (Владивосток, Южно-Сахалинск, Батуми, Сухуми и др.).

При этом все кривые 1„, А,„ Н_н в любом регионе имеют форму не плавных, а ломаных синусоид, отражающих конкретную, неповто­римую погодную специфику.

 

Микроклимат помещений

Все здания строятся с таким расчетом, чтобы обеспечить, во-пер­вых, естественную вентиляцию помещений за счет постоянного при­тока наружного воздуха, а во-вторых, — создать относительно ста­бильный тепловой режим в течение года. Именно совокупность этих двух факторов — естественной вентиляции и искусственного ото­пления — приводит к формированию в здании собственного, при­сущего только ему микроклимата [33].

За счет отопления меняется не только тепловой режим помеще­ний в зимнее время. Очень важно, что отопление радикально меняет влажностной режим помещений в зимнее время, делает комнатный микроклимат сухим. За счет этого меняется сезонный ход комнатной относительной влажности Н_к.

Простой расчет показывает, что при включении отопления сухость воздуха увеличивается очень значительно. Например: пусть в неота­пливаемом помещении температура I, = -2°, относительная влажность Н: = 95%. Включено отопление и помещение нагрелось до Хг - ^°-Как изменится при этом относительная влажность, если общая кон­центрация водяных паров (А, г/м³) сохранится прежней? Влагоемкость воздуха при I, = -2° равна 4,13 г/м³ (таблица 1). Найдем абсо­лютную влажность по уравнению (2) — она будет равна 3,92 г/м'. При новой температуре 1г = 15° влагоемкость увеличится до значе­ния В₂ = 12,7 г/м' (таблица 2). Зная А и Вг, найдем новое значение относительной влажности

Таким образом, нагревание воздуха от -2° до 15° привело к сни­жению относительной влажности от 95 до 30,8%. Это явление имеет важнейшее значение для сохранения документов.

В неотапливаемых помещениях фактически воспроизводятся кли­матические условия наружной среды, гибельно опасные для храня­щихся документов. Относительная влажность в таких помещениях всегда высокая, особенно зимой и в весенне-осенний период. Даже летом там влажность равна 50—70%.

В отапливаемых помещениях отопление радикально трансфор­мирует комнатный микроклимат, изменяет сезонный ход кривой от­носительной влажности Н_к. Она приобретает форму выпуклой сину­соиды с максимумом в летний период. Резко снижается — до 20-30% уровень влажности в зимнее время года. Четко выявляется типо­вой, отличительный признак отапливаемых помещений — синхрон­ный, одно — направленный сезонный ход всех комнатных парамет­ров: 1_К, А_к, Н_к. При такой синхронности понятие «сезонный микро­климат» приобретает для комнатных условий вполне однозначный смысл: в отапливаемых помещениях летом микроклимат всегда бо­лее теплый и влажный, чем в остальное время года, а зимой микро­климат становится сухим и теплым (рис. 2).

Очевидно, что используя отопление, как средство нормализации микроклимата помещения, устанавливая тепловой режим отопления на более низком или высоком уровне, можно добиться и нужного уровня относительной влажности в помещении.

 

Микроклимат документов

Бумажные документы являются гигроскопичными материалами. Для них характерен постоянный влагообмен с комнатным воздухом. Влага проникает в бумагу постепенно, послойно: наружные и крае­вые слои увлажняются при непосредственном контакте с влажным воздухом, а внутренние слои — за счет постепенной миграции влаги по волокнам бумаги. Так же происходит и обратный процесс — де­сорбции, когда сухой воздух «отсасывает» влагу из бумаги [30].

Процессы влагообмена в архивных условиях были детально изу­чены при одновременных измерениях влажности воздуха и влажно­сти документов с помощью специальных датчиков, размещаемых в архивных делах, хранившихся в различных зданиях разных клима­тических регионов страны [32-35].

При этом выявилась типовая схема поведения архивных доку­ментов в отапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В разных климатических районах меняются лишь детали, но не глав­ные закономерности поведения документов.

Выяснилось, что документы воспроизводят все изменения ком­натной относительной влажности, как постепенные сезонные, так и резкие погодные. Но при этом документы ведут себя как инерцион­ная система, т.е. реагируют на изменения комнатной влажности за­медленно, с запаздыванием (рис. 4).

 

 

 

Рис. 4

Динамика сезонного изменения влажности комнатного воздуха (1) и влажности документов (2) в отапливаемом хранилище (20°) в климати­ческом регионе г. Минска. А и В — точки уравнивания влажностных параметров воздуха и бумаги в весенний и осенний периоды.

Любой годовой цикл начинается с опережающе быстрого весен­него нарастания относительной влажности комнатного воздуха (точ­ка А и кривая 1 на схеме). При этом влажность документов также на­чинает устойчиво повышаться, но с отставанием от кривой влажно­сти воздуха. К середине лета (июль-август) рост влажности воздуха прекращается и начинается ее осеннее уменьшение. Однако — вплоть до пересечения кривых 1 и 2 в точке В — влажность документов продолжает увеличиваться до тех пор, пока влажность воздуха и до­кументов не выравниваются. Далее, начиная с момента пересечения в точке В, кривые 1 и 2 вновь расходятся: влажность воздуха падает быстрее, чем влажность бумаги. Устойчивое снижение влажности до­кументов продолжается до нового, весеннего пересечения кривых 1 и 2 в точке С (за пределами схемы), после чего возобновляется но­вый годовой цикл в описанной выше последовательности.

Таким образом, сезонный ход в течение года влажности воздуха и документов в отапливаемом помещении описывается двумя сину­соидами, одна из которых — синусоида бумаги 2 — с определенным запаздыванием и в трансформированном виде следует за синусоидой воздуха 1. Синусоида бумаги имеет меньшую амплитуду[25], а сама она имеет сдвиг вправо по фазе, т.е. отставание во времени. Это отстава­ние значительное — до 1,5-2 месяцев в плотных упаковках.

Почему документы реагируют так замедленно? Это происходит потому, что документы хранятся в виде плотных, переплетенных па­чек бумаги, находящихся в коробках, а часто, дополнительно, в шка­фах, сейфах и т.п. Наличие таких «микрообъектов» с разной степе­нью герметичности препятствует воздухо- и влагообмену, создает в массивах хранящейся бумажной документации неравномерное «поле влажности». Переплет дел, плотная их расстановка также замедляет влагообмен, ограничивая зону непосредственного контакта воздуха с бумагой лишь торцевыми поверхностями[26]. Кроме того, всегда суще­ствуют чисто физические диффузионные ограничения для движения влаги в листах бумаги, зависящие от компактности пачек, рыхлости, сорта, возраста бумаги и т.п. Можно еще добавить, что подчиняясь колебаниям комнатной влажности, влагообмен постоянно меняет свое направление и не всегда эта смена направления доходит по длинной цепи влагообмена до всех глубинных участков бумажных пачек.

На рис. 5 показано, как ведут себя в одном и том же помещении отдельные листы бумаги, архивные дела разной толщины и докумен­ты при герметичном хранении. Чем выше герметичность систем, тем отчетливее проявляются признаки инерционного влагообмена, на­пример, пониженный уровень влажности документов в летний пери­од, угасание резкости колебаний влажности бумаги. Для архивных документов, например, достаточно типичен следующий ряд с увели­чивающейся инерционностью: листовой материал[27]; тонкие дела и тон­кие пачки без переплета; толстые дела и книги; хранение в коробках при плотной загрузке; толстые крупноформатные подшивки (газеты, альбомы); сейфовое хранение дел; специальное герметизированное хранение (имкапсулированные документы, ламинаты и т.п.).

В герметичных упаковках влагообмен документов с комнатным воздухом протекает особенно медленно (рис. 6). В этом случае ис­ходное влажностное состояние документов, полученное в момент герметизации, не только сохраняется годами, но и зависит от того, в какое время года документы герметизированы. Например, пачки бу­маги, упакованные в феврале (сухо) и в августе (влажно) сохраняют исходную низкую (кривая 2) и высокую (кривая 3) влажность не­сколько лет, что особенно контрастно выглядит на фоне естествен­ного влагообмена обычного тонкого дела (кривая 1). Сходным обра­зом ведут себя хранящиеся в сейфе документы.

В основной массе архивных документов, хранящихся в виде свя­зок, книг, переплетенных дел стандартных размеров, различия в по­ведении незначительны. Не оказывает существенного влияния на ско­рость влагообмена ярусность хранения, вертикально-горизонтальное плотное размещение документов. Не наблюдается ответная реакция документов на слабые по амплитуде или сильные, но кратковремен­ные колебания влажности комнатного воздуха, происходящие чаще, чем раз в сутки.

На формирование микроклимата крупного массива документов оказывает существенное влияние этажность хранилища: на верхних, теплых этажах микроклимат воздуха и документов всегда суше, чем на нижних, более холодных и влажных. И, наконец, микроклимат до­кументов всегда зависит от погодно-климатических условий регио­на, в котором находится здание архива, т.к. он формируется на более высоком или более низком уровне природной влажности воздуха. Чем восточнее регион, тем суше, при прочих равных условиях, мик­роклимат документов [34].

 

Формируясь в совокупности условий региона, здания, конкретного помещения, микроклимат документов приобретает черты стацио­нарности, т.е. типовые климатические параметры, стабильно вос­производящиеся из года в год в сезонной очередности. Это очень специфическое состояние: структура бумаги подстраивается под это состояние, а многие физические различия постепенно выравнивают­ся под общий средний уровень поля влажности массива.

Микроклимат документов — специфика данного хранилища, пря­мо влияющая на скорость старения и долговечность документов.