Zarządzanie klimatem w muzeach

Zasadniczym elementem prewencyjnym w konserwacji jest monitoring i sta-bilizacja parametrów środowiska muzealnego. Głównymi parametrami podlega-jącymi kontroli są: temperatura, wilgotność, światło i zanieczyszczenia⁸. Brak kontroli lub niewłaściwe sterowanie parametrami klimatu może prowadzić do nieodwracalnych zmian w obiektach, a więc ich częściowego lub całkowitego zniszczenia. Wahania wilgotności względnej i temperatury mogą wywoływać uszkodzenia fizyczne tj. zmiany strukturalne (pęknięcia, odspajanie powłok), a utrzymywanie się ich wysokich poziomów sprzyja rozwojowi drobnoustrojów odpowiedzialnych za mikrobiologiczne niszczenie⁹. Utrzymywanie stabilnego klimatu wiąże się jednak z kosztami, w tym kosztami urządzeń monitorujących, systemów grzewczych i wentylacyjnych oraz ich eksploatacją. Zapewnienie bez-piecznych dla zbiorów warunków mikroklimatycznych realizowane jako kontrola klimatu generuje więc wzrost kosztów prewencji konserwatorskiej. Jednostki muzealne zarządzające ochroną znacznych zasobów podejmują się w związku z tym przeglądu metod zarządzania klimatem i w oparciu o badania naukowe określenia optymalnego poziomu wahań temperatury i wilgotności w aspekcie energooszczędności. Muzeum Narodowe w Krakowie, Muzeum Narodowe

7 http://nimoz.pl/pobierz/183.html (data dostępu 03.04.2017).

8 PAS 198:2012 Specification for managing environmental conditions for cultural collections.

9 PN-EN 15757:2012 Konserwacja dóbr kultury – Wymagania dotyczące temperatury i wil-gotności względnej w ograniczaniu mechanicznych uszkodzeń organicznych materiałów higrosko-pijnych powodowanych oddziaływaniem klimatu.

w Warszawie i Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w ramach realizacji projektu badawczego „Zarządzanie kolekcją muzealną w oparciu o komputerowe modelowanie wpływu wahań mikroklimatu na obiekty zabyt-kowe” opracowały dane dotyczące rzeczywistych warunków przechowywania zbiorów w największych muzeach w Polsce. Dokonały analizy efektywności różnych strategii kontroli klimatu oraz opracowały zalecenia dotyczące stero-wania systemami klimatyzacji tak aby zoptymalizować koszty ich eksploatacji w odniesieniu do uzyskanej klasy klimatu wewnątrz budynku¹⁰.

W ramach projektu przeprowadzono szczegółową analizę zagrożeń związa-nych z mikroklimatem pomieszczeń na podstawie badań mikrouszkodzeń obiek-tów wrażliwych na te parametry. Jako układ modelowy rozpatrywano kolekcje polichromii drewnianych, które w praktyce konserwatorskiej uznaje się za najbardziej narażone na wahania poziomu wilgotności względnej i temperatury.

Różna higroskopijność poszczególnych warstw obiektów powoduje bowiem ich różne wykurczanie i pęcznienie w odpowiedzi na absorbcję wilgoci, co z kolei generuje groźne naprężenia wewnętrzne prowadzące do deformacji i pęknięć (fot.1). Zmianom takim zapobiegają stabilne warunki przechowywania stąd okre-ślenie bezpiecznych warunków przechowywania tego typu obiektów pozwoli na uznanie ich za bezpieczne dla pozostałych dzieł sztuki¹¹.

zabytkowe” opracowały dane dotyczące rzeczywistych warunków przechowywania zbiorów w największych muzeach w Polsce. Dokonały analizy efektywności różnych strategii kontroli klimatu oraz opracowały zalecenia dotyczące sterowania systemami klimatyzacji tak aby zoptymalizować koszty ich eksploatacji w odniesieniu do uzyskanej klasy klimatu wewnątrz budynku¹⁰.

W ramach projektu przeprowadzono szczegółową analizę zagrożeń związanych z mikroklimatem pomieszczeń na podstawie badań mikrouszkodzeń obiektów wrażliwych na te parametry. Jako układ modelowy rozpatrywano kolekcje polichromii drewnianych, które w praktyce konserwatorskiej uznaje się za najbardziej narażone na wahania poziomu wilgotności względnej i temperatury. Różna higroskopijność poszczególnych warstw obiektów powoduje bowiem ich różne wykurczanie i pęcznienie w odpowiedzi na absorbcję wilgoci, co z kolei generuje groźne naprężenia wewnętrzne prowadzące do deformacji i pęknięć (fot.1). Zmianom takim zapobiegają stabilne warunki przechowywania stąd określenie bezpiecznych warunków przechowywania tego typu obiektów pozwoli na uznanie ich za bezpieczne dla pozostałych dzieł sztuki¹¹.

Fot. 1. Zniszczenia polichromii drewnianej jako obiektu szczególnie wrażliwego na zmiany mikroklimatu, widoczne odspojenia warstwy malarskiej

Źródło: opracowanie własne

10 Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłowska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach: ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muzealnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

11 Konsa K., Tirrul I., Hermann A., Wooden objects in museums: managing biodeterioration situation, International Biodeterioration and Biodegradation, 2014 (86), 165-170.

Fot. 1. Zniszczenia polichromii drewnianej jako obiektu szczególnie wrażliwego na zmiany mikroklimatu, widoczne odspojenia warstwy malarskiej

Źródło: opracowanie własne

10 Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłow-ska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach: ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muze-alnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

11 Konsa K., Tirrul I., Hermann A., Wooden objects in museums: managing biodeterioration situation, International Biodeterioration and Biodegradation, 2014 (86), 165-170.

Przyjęto dwie koncepcje badań materiałową i aklimatyzacyjną. W pierwszej na podstawie badań empirycznych odpowiedzi wymiarowej różnych materia-łów artystycznych wywołanej zmianami wilgotności i temperatury ustalono krytyczne poziomy odkształceń i dopuszczalne zakresy fluktuacji parametrów klimatu. Otrzymane wyniki pozwoliły stwierdzić, iż występujące w muzeum typowe zmiany temperatury 20±5°C oraz wahania wilgotności względnej w zakresie 50±15% nie stwarzają zagrożenia dla drewna polichromowanego¹².

Przyjęto dwie koncepcje badań materiałową i aklimatyzacyjną. W pierwszej na podstawie badań empirycznych odpowiedzi wymiarowej różnych materiałów artystycznych wywołanej zmianami wilgotności i temperatury ustalono krytyczne poziomy odkształceń i dopuszczalne zakresy fluktuacji parametrów klimatu. Otrzymane wyniki pozwoliły stwierdzić, iż występujące w muzeum typowe zmiany temperatury 20±5°C oraz wahania wilgotności względnej w zakresie 50±15% nie stwarzają zagrożenia dla drewna polichromowanego¹².

Rys. 1. Przykładowy wykres kontroli parametrów mikroklimatu w muzeum

Źródło: Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłowska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach:

ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muzealnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

W drugiej koncepcji określenie bezpiecznych warunków przechowywania opiera się na analizie historycznych danych mikroklimatycznych (rys. 1) i

12 Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłowska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach: ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muzealnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

Rys. 1. Przykładowy wykres kontroli parametrów mikroklimatu w muzeum Źródło: Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłowska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach:

ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muzealnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

W drugiej koncepcji określenie bezpiecznych warunków przechowywania opiera się na analizie historycznych danych mikroklimatycznych (rys. 1) i zało-żeniu, że zagrożenie wystąpienia uszkodzeń fizycznych jest minimalne jeżeli obecne w otoczeniu obiektu wahania temperatury i wilgotności są mniejsze od występujących w przeszłości. Kryterium to ma swoje odzwierciedlenie w nor-matywach dotyczących kontroli warunków środowiska we wnętrzach, w których przechowywane są wrażliwe obiekty zabytkowe, tj. PN-EN 15757: 2012 i ma bardziej praktyczne zastosowanie do indywidualnych kolekcji¹³.

12 Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłow-ska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach: ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muze-alnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

13 PN-EN 15757: 2012 Konserwacja dóbr kultury – Wymagania dotyczące temperatury i wilgotności względnej w ograniczaniu mechanicznych uszkodzeń organicznych materiałów higroskopijnych powodowanych oddziaływaniem klimatu.

Utrzymywanie stabilnego klimatu bezpiecznego dla zbiorów, ale uwzględnia-jącego również komfort zwiedzających jest działaniem kosztochłonnym. Badania prowadzone w 2010 roku w największych muzeach w Polsce pokazały, iż zużycie energii w Gmachu Głównym MNK z centralnym systemem klimatyzacji pochło-nęło 1 mln zł, przy czym kontrola wilgotności powietrza ze względów konserwa-cji prewencyjnej pochłonęła ok. 30% tej kwoty. W mniejszym oddziale Muzeum - Pałacu Erazma Ciołka, korzystającym z systemu przenośnych osuszaczy i nawilżaczy powietrza, dzięki dobrej izolacyjności ścian i wolniejszej wymianie powietrza zużywa na ten cel jedynie 4% nakładów na energię. Z ogólnej analizy energochłonności wynika więc, że koszty utrzymywania klimatu bezpiecznego dla obiektów z powodu prewencji są dużo niższe niż nakłady finansowe pono-szone na zapewnienie odpowiednich warunków dla zwiedzających¹⁴.

Optymalizacja kosztów wymaga opracowania procedur kontroli klimatu dostosowanych do lokalizacji i rodzaju budynku (jego właściwości termo- i hygroizolacyjnych, sposobu użytkowania itp.), dostępnych systemów utrzymy-wania parametrów oraz wyboru realistycznych zakresów dopuszczalnych wahań temperatury i wilgotności w zależności od klasy klimatu. Zawężenie pasma tolerancji wahań wilgotności z 10% do 5%, czyli poprawienie klimatu o jedną kategorię w skali ASHRAE, powoduje blisko dwukrotny wzrost kosztów zużycia energii. Obliczenia i symulacje ułatwiające przewidywanie kosztów planowanych zmian w strategii kontroli klimatu można przeprowadzić z użyciem programu WUFI^®plus, przeznaczonego do analiz cieplno-wilgotnościowych budynku¹⁵. Zastosowanie takich symulacji w zarządzaniu klimatem MNK dało bardzo dobre efekty. Wskazało, że znaczne oszczędności, nawet do kilkudziesięciu procent, może przynieść zmniejszenie szybkości wentylacji. Kolejne oszczędności zużycia energii można uzyskać poprzez ograniczenie nawilżania, a zwłaszcza bardziej kosztownego osuszania powietrza, co jest możliwe po wprowadzeniu szerszego zakresu reżimów dopuszczalnych wahań wilgotności względnej. Podjęcie takich działań w kontroli klimatu było możliwe właśnie dzięki udokumentowanym symulacjom WUFI^®plus, które przeprowadzono dla trzech zakresów wilgotności i wykluczeniu niszczących zmian obiektów modelowych pod wpływem wahań wilgotności w badaniach doświadczalnych.

Podsumowując, szczególnie ważne jest aby strategia kontroli klimatu była realizowana na podstawie analizy potrzeb przechowywanej kolekcji po uwzględ-nieniu rzeczywistych możliwości finansowych i technicznych instytucji.

14 Bratasz Ł., Czop J., Kłyś J, Kozłowski R., Krzemień L., Łukomski M., Radoń J., Sadłow-ska-Sałęga A., Sobczyk J., Strojecki M., Wąs K., Zarządzanie klimatem w muzeach: ochrona zbiorów i energooszczędność. Ochrona Zbiorów, seria wydawnicza Narodowego Instytutu Muze-alnictwa i Ochrony Zbiorów oraz Muzeum Narodowego w Krakowie. 2013, 2.

15 Sedlbauer K., Prediction of Mould Fungus Formation on the Surface of and Inside Building Components, Fraunhofer Institute for Building Physics, University of Stuttgart 2001.