Strategia kontroli klimatu w Galerii Sztuki Polskiej XIX wieku Muzeum Narodowego w Krakowie, w Sukiennicach Agata Mendys Laboratorium Analiz i Nieniszczących Badań Obiektów Zabytkowych, Muzeum Narodowe w Krakowie
Strategia kontroli klimatu Na podstawie metodologii opracowanej w ramach projektu Heriverde symulacji zużycia energii przeprowadzonych dla Sukiennic - WUFI pomiarów zużycia energii i analizy działania systemów klimatyzacji analizy mikroklimatu i jego wpływu na obiekty (HERIe) przeglądu systemów klimatyzacji strefy ekspozycji konsultacji z automatykami kontrolującymi system klimatyzacji
Sukiennice opis budynku Ufundowany w 1257 roku w przywileju lokacyjnym Krakowa Gruntowna przebudowa w latach 1877-1879: odnowiono halę - neorenesansowe kramy, podcienia arkadowe wzdłuż elewacji, sklepy na zewnątrz, I piętro powiększone o ryzality - nowa przestrzeń na sale wystawowe, rekompozycja renesansowych schodów i galerii, Od 1880 roku na I piętrze sale wystawowe Muzeum Narodowego w Krakowie 1913 rok - krakowski rejestr zabytków, pod numerem A-10 1978 rok - Lista Światowego Dziedzictwa Kulturowego UNESCO
Sukiennice opis budynku Wolnostojący gmach na planie prostokąta na osi północ-południe Rynku Głównego Na parterze: hala oraz pomieszczenia restauracji, sklepów i wejście do MNK Na I piętrze: sale wystawowe i magazyny oraz pomieszczenia biurowe i pracownia konserwatorska. Na półpiętrze: pomieszczenia biurowe, usługowe i magazynowe. Piwnice: zaplecza lokali usługowych oraz pomieszczenia pomocnicze
Galeria Sztuki Polskiej XIX wieku Model budynku uwzględniający wszystkie pomieszczenia użytkowane przez Muzeum Narodowe w Krakowie. Model sal wystawowych na I piętrze Sukiennic Modelowanie: ECSD Engineering Consulting and Software Development (WUFI Plus)
Galeria Sztuki Polskiej XIX wieku
Kontrola mikroklimatu W latach 2006-2010 remont z modernizacją pomieszczeń MNK, w tym: wymiana instalacji centralnego ogrzewania; powiększona powierzchnia użytkowa Sukiennic o ponad jedną trzecią dzięki zaadaptowaniu pomieszczeń pod daszkami pulpitowymi; tarasy widokowe, nowa konstrukcja dachu; zamontowano system klimatyzacji. 1. Komfort zwiedzających i pracowników 2. Zapewnienie optymalnych warunków zbiorom prezentowanym w Galerii Sztuki Polskiej XIX wieku i przechowywanym w magazynach
Kontrola mikroklimatu W latach 2006-2010 remont z modernizacją pomieszczeń MNK, w tym: wymiana instalacji centralnego ogrzewania; powiększona powierzchnia użytkowa Sukiennic o ponad jedną trzecią dzięki zaadaptowaniu pomieszczeń pod daszkami pulpitowymi; tarasy widokowe, nowa konstrukcja dachu; zamontowano system klimatyzacji.
Kontrola mikroklimatu Ogrzewanie nawiew z central klimatyzacyjnych + podłogowe Nawilżanie lance parowe Osuszanie/chłodzenie agregaty wody lodowej, schładzanie poniżej punktu rosy Wentylacja
Temperatura ( o C) Wilgotność względna (%) Zuzycie energii (kwh) Kontrola mikroklimatu 26 70 25 24 60 23 22 21 20 19 50 40 30 18 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 2013 2014 2015 2016 Data 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 1/4 1/7 1/10 1/1 2013 2014 2015 2016 Data 300000 Normy MNK Temperatura T: 18-25 C Wilgotność względna 35 55 % (w sezonie grzewczym) 40 60 % (poza sezonem grzewczym) 250000 200000 150000 100000 50000 0 Ogrzewanie Nawilzanie Osuszanie Wentylacja Operacja
Zuzycie energii na 1 m 3 (kwh/m 3 ) Symulacje 180 160 140 120 100 obecnie 80 60 40 bez klimatyzacji ASHRAE AA ICOM CC MNK MNK bez poddasza MNK bez podd. 0,3
Zuzycie energii (kwh) Wentylacja Dwa scenariusze modelowe: 1. udział powietrza zewnętrznego 100% (3 wymiany/h sytuacja obecna) 2. udział powietrza zewnętrznego 10%, zwiększanego jedynie w przypadku wzrostu liczby osób zwiedzających sale wystawowe w funkcji pomiaru CO 2 (0,3 wymiany/h). 400000 300000 Osuszanie Ogrzewanie 200000 100000 Nawilzanie 0 '3' '0,3' '3' '0,3' '3' '0,3' Współczynnik wymiany powietrza (1/godz.)
Zuzycie energii (kwh) Wentylacja 400000 300000 200000 100000 Dwa scenariusze modelowe: 1. udział powietrza zewnętrznego 100% (3 wymiany/h sytuacja obecna) 2. udział powietrza zewnętrznego 10%, zwiększanego jedynie w przypadku wzrostu liczby osób zwiedzających sale wystawowe w funkcji pomiaru CO 2 (0,3 wymiany/h). 10% powietrza zewnętrznego: Oszczędność energii, filtrów powietrza Zapewnia wystarczającą wentylację sal Osuszanie wystawowych (CO 2 ) Łatwiejsza pasywna stabilizacja Ogrzewanie mikroklimatu z korzyścią dla ochrony zbiorów Ograniczona przestrzeń w budynku: brak możliwości rozbudowy o sekcję recyrkulacji Nawilzanie 100 % powietrza zewnętrznego: Zmniejszenie strumienia powietrza 0 wentylowanego mniejsza wydajność '3' '0,3' '3' '0,3' '3' '0,3' procesów kontroli wilgotności Współczynnik wymiany powietrza (1/godz.)
Przestrzeń poddasza Sale wystawowe Galerii: 6946 m 3 Poddasze: 1995 m 3
Oszczędnośc energii (%) Przestrzeń poddasza POŁĄCZENIE Z PRZESTRZENIĄ PODDASZA: Większa kubatura ogrzewana i klimatyzowana Możliwe zanieczyszczenie systemu wentylacyjnego Wpływ na parametry powietrza wyciągowego 100 80 OODZIELENIE PRZESTRZENI PODDASZA - oszczędność energii 60 40 30% 20 8% 13% 0 ogrzewanie nawilżanie osuszanie Operacja
Zabudowa chłodnicy wentylatorowej Odpowiada za odbiór ciepła powstałego podczas pracy układów chłodniczych. Niewielka przestrzeń Brak swobodnej cyrkulacji powietrza Ograniczona wymiana ciepła Zmniejszona wydajność pl.kelvion.com www.enterpriselab.ch
Zabudowa chłodnicy wentylatorowej Odpowiada za odbiór ciepła powstałego podczas pracy układów chłodniczych. Niewielka przestrzeń Brak swobodnej cyrkulacji powietrza Ograniczona wymiana ciepła Zmniejszona wydajność pl.kelvion.com Kompromis wynikający z zabytkowego charakteru obiektu http://dron-photo.pl
System nawilżania powietrza Niewielka przestrzeń dostępna dla systemów kontroli klimatu Przeszkody w kanałach wentylacyjnych zagięcia, zmiany przekrojów itp. Wtórna kondensacja pary wewnątrz kanału Mniejsza wydajność nawilżania Straty energii Konieczna kontrola pod kątem zagrożenia mikrobiologicznego pl.wikipedia.org/ Kompromis wynikający z zabytkowego charakteru obiektu
Ogrzewanie Aktualnie ogrzewanie realizowane głównie przez powietrze nawiewane z central klimatyzacyjnych nawiew pod obiektami, wymaga kontroli i regulacji przepływów. Ogrzewanie podłogowe stała praca wymaga ręcznej zmiany nastaw i ciągłego monitorowania działania; zmniejsza wilgotność powietrza monitorowanie wilg. względnej w pomieszczeniach oraz monitorowanie procesu nawilżania;
Zuzycie energii/miesiąc (kwh) Osuszanie 35000 30000 25000 20000 15000 10000 Istotne zużycie energii w procesie osuszania ogrzewanie po ochłodzeniu poniżej temperatury punktu rosy 5000 0 chłodzenie ogrzewanie/osuszanie Operacja ogrzewanie zimą
Zuzycie energii/miesiąc (kwh) Osuszanie 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 chłodzenie ogrzewanie/osuszanie Operacja ogrzewanie zimą
Zuzycie energii/miesiąc (kwh) Osuszanie 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 chłodzenie ogrzewanie/osuszanie Operacja ogrzewanie zimą Dostosowanie poziomu schłodzenia do aktualnego punktu rosy wymaga ciągłego nadzoru - brak możliwości automatycznego sterowania.
Monitoring działania systemów Prace projektowe, symulacje nie wyczerpią wszelkich scenariuszy, możliwych w późniejszym funkcjonowaniu obiektu. Obserwacja stabilności pracy systemów, przy zmiennych czynnikach wewnętrznych i zewnętrznych, ich współpracy ze strukturą budowlaną obiektu oraz jego użytkownikami. Po wprowadzeniu większych zmian kontrolna zużycia energii na poszczególne procesy wpływ zmian na stabilność działania systemu i jego wydajność całoroczne obserwacje ewentualne modyfikacje nastaw procedura iteracyjna Ciągła kontrola działania systemów wiąże się z kosztami!
Podsumowanie Bilans klimatyzacji Sukiennic: + jest chłodno w lecie Cytat z naszego materiału dla prasy: Gdzie najlepiej spędzić upalny wakacyjny dzień? Oczywiście tam, gdzie jest klimatyzacja. Na przykład w którejś z galerii Muzeum Narodowego w Krakowie. - dwukrotny wzrost zużycia energii Brak przestrzeni na wprowadzenie recyrkulacji powietrza.
Podsumowanie Co możemy zrobić? 1. Ogrzewanie podłogowe 2. Wydzielenie poddasza 3. Analiza powietrza z kanałów wentylacyjnych 4. Drobne prace techniczne (np. izolacja termiczna kanałów lanc parowych) 5. Zmiana parametrów z kontrolą działania systemu (np. wymiany powietrza, chłodzenie poniżej temp. punktu rosy) Nie można rozpatrywać energooszczędności w oderwaniu od innych zagadnień: ograniczeń obiektu, charakteru zbiorów Priorytetem jest bezpieczeństwo zbiorów
Podziękowania Zespół MNK zaangażowany w projekt: Łukasz Bratasz Artur Działo Mariusz Jędrychowski Józef Kłyś Joanna Sobczyk Barbara Świątkowska
Modelowanie zużycia energii: zespół firmy Engineering Consulting & Software Development: Jan Radoń, Agnieszka Sadłowska-Sałęga, Krzysztof Wąs Analiza danych: Roman Kozłowski, Leszek Krzemień Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN Przegląd systemów klimatyzacji: Piotr Lewicki, Ireneusz Doncer Biuro Projektów Lewicki-Łatak Podziękowania