Undersøkelse av ventilasjonsprinsipper for museer

Abstract

Museer er institusjoner som skal ta vare på samlinger av gjenstander med historisk eller vitenskapelig verdi, samt kunstverk. Denne kunnskapen skal videreføres gjennom utstillinger tilgjengelig for offentligheten, og sikre fremtidige generasjoner informasjon om den kulturelle arven. For å kunne bevare disse gjenstandene på best mulig måte må de konserveres. Det vil blant annet si å sørge for et riktig inneklima, noe som ofte innebærer at krav til temperatur og relativ fuktighet må ligge innenfor definerte grenseverdier.

Målet med masteroppgaven har vært å undersøke ulike ventilasjonsprinsipper som sørger for riktig inneklima for skjøre museumsgjenstander av tre eksponert for romluft og samtidig minimere energiforbruket. En mikroklimatisk analyse i simuleringsprogrammet IDA ICE har blitt utført på de ulike prinsippene. Oppgaven har hatt spesielt fokus på hvordan klimatisering av vikingskipene kan holde relativ fuktighet og temperatur stabilt. Kostnader knyttet til implementering av disse systemene og bygging av klimaanlegget er ikke beregnet.

Et litteraturstudie om ventilering av museer og basis teori er brukt for å komme frem til ulike ventilasjonsprinsipper for klimatisering av museumsgjenstander eksponert for romluft. Fem ulike scenarier har blitt undersøkt: fortrengning, omrøring, luftgardin, perforert plate og tekstilkanal. Beregninger av luftmengder og lufthastigheter for disse scenariene har blitt utført.

En case-studie av det planlagte Vikingtidsmuseet i Oslo er gjennomført. Settpunkter for relativ fuktighet og temperatur for inneklima til vikingskipene var et resultat av en ekskursjon til det eksisterende Vikingskipshuset. Disse settpunktene ble brukt i energisimuleringer utført i IDA ICE av scenariene som ble undersøkt, en vinter- og en sommersimulering. Ut fra resultatene ble scenariet med luftgardin ansett som det beste systemet og en robusthetsvurdering av dette systemet ble utført ved å øke de interne lastene.

Simuleringsresultatene viser at både temperatur og relativ fuktighet holder seg stabilt, samtidig som energibruket til museet kan reduseres med nesten 30% ved å implementere et mikroklima rundt vikingskipene. Vurderingen av scenariet med luftgardin for ventilering av et mikroklima viste seg å være robust ved økte interne laster, og kan være et godt alternativ til den planlagte løsningen for Vikingtidsmuseet.

Museums are institutions that take care of collections of artifacts with historical or scientific value and art work. This knowledge should be carried on through exhibitions available to the public, and secure future generations information about the cultural heritage. In order to preserve these exhibits in the best way possible a proper indoor climate must be provided. This often implies that requirements for temperature and relative humidity must be within defined limits.

The objective of this master thesis has been to investigate different ventilation principles that ensure the correct indoor climate for museum artifacts exposed to room air while also minimizing the energy consumption. A microclimate analysis in the simulation program IDA ICE has been carried out for the different principles. The thesis has focused on how climatizaiton of the Viking ships can keep temperature and relative humidity stable. Costs associated with the implementation of these principles and the construction of the HVAC system are not estimated.

A literature study on ventilation of museums and basic theory has been used to describe various ventilation principles for climatization of artifacts exposed to room air. Five different scenarios have been investigated: displacement, mixing, air curtain, perforated plate and fabric air duct. Air flow and velocity calculations were performed for these scenarios.

A case study of the planned new Viking Age Museum in Oslo has been completed. Setpoints for relative humidity and temperature for the indoor climate for the Viking ships were a result of an excursion to the existing Viking Ship House. These setpoints were used in energy simulations performed in IDA ICE of the scenarios investigated for a winter and a summer simulation. Based on the results, the air curtain scenario was considered the best system and a robustness assessment of this system was carried out by increasing the internal loads.

The simulation results show that both temperature and relative humidity remain stable while the energy consumption of the museum can be reduced by almost 30% by implementing a microclimate around the Viking ships. The assessment of the scenario with an air curtain for ventilating a microclimate showed good robustness when increasing the internal loads and can be a good alternative to the planned solution for the Viking Age Museum.