HERIe - oprogramowanie do ilościowej oceny zagrożenia obiektów zabytkowych przez wahania parametrów klimatycznych Arkadiusz Kupczak, Artur Działo
Mikroklimat muzealny debata ostatnich lat Określenie warunków środowiskowych wymaganych w ochronie zabytkowych materiałów i zbiorów jest zagadnieniem złożonym konserwatorzy i badacze powinni je rozpoznawać i wyjaśniać. Metodyka postępowania z zagrożeniami środowiskowymi powinna być nierozłącznym elementem procesu podejmowania decyzji konserwatorskich. Deklaracja IIC ICOM CC, 2014, Wytyczne środowiskowe (www.iiconservation.org)
WIELKOŚĆ ZAGROŻENIA USZKODZENIA Wilg. PODEJMOWANIE DECYZJI KOSZTY Nauka może pomóc Modelowanie przepływu pary wodnej oraz wynikających z niego odkształceń i naprężeń w badanym materiale w odpowiedzi na zmiany wilgotności względnej i temperatury.
Symulacje komputerowe Odpowiedź wymiarową badanych obiektów wyznacza się w oparciu o metodę elementów skończonych (COMSOL Multiphysics )
Analiza pojedynczego kroku symulacji Dane wejściowe: Zmiana parametrów zewnętrznych T i wilg. wzgl. temp. i wilg. wzgl. w otoczeniu obiektu Wyznaczenie zawartości pary wodnej w obiekcie znając współczynniki dyfuzji oraz izotermy sorpcji Wyznaczenie odpowiedzi metrycznej obiektu (odkształcenie) znając jego parametry mechaniczne Dane wyjściowe: pola lokalnych odkształceń
Odchylenie [mm] Temperatura [ o C] wilg. wzgl. [%] Eksperymentalna weryfikacja modelu 11.0 10.5 10.0 60 55 50 9.5 9.0 8.5 Eksperyment 45 40 35 8.0 7.5 7.0 Modelowanie 25 20 0 5 10 15 20 25 Czas [dni] 30
Porównywanie klimatów nie jest łatwe
Uniwersalne wytyczne dla mikroklimatu Przykładowy zakres wilg. względnej rekomendowany przez ICOM-CC, IIC i grupę Bizot - 40 60%, de facto wahania ± 10% wokół średniej rocznej
Odkształcenia, a zagrożenie Odkształcenia dla 0,4mm zaprawy malarskiej położonej na podłożu drewnianym o gr. 10 mm; odkształcenie 0,2% - kryterium uszkodzenia zaprawy wg Mariona Mecklenburga
Modelowanie komputerowe Jest czasochłonne Wymaga dużej mocy komputerowej Wymaga znajomości specjalistycznego oprogramowania Nie jest zatem łatwym narzędziem w rękach konserwatorów lub osób zarządzających dziedzictwem kultury Proponujemy alternatywę: HERIe
HERIe krok 1 rozkład danych mikroklimatycznych Roczne lub kilkuletnie wartości wilg. względnej rozkładamy na zbiór elementarnych fluktuacji (sinusoidalnych) przy użyciu transformaty Fouriera Przebieg wilg. względnej (kościół) Elementarne fluktuacje Transformata Fouriera
HERIe krok 2 bazy danych elementarnych odkształceń Badany obiekt Elementarna fluktuacja wilg. wzgl. Swobodnie odpowiadająca drewniana deska pokryta zaprawą malarską Elementarna fluktuacja odkształcenia
HERIe krok 3 suma elementarnych odkształceń czas = 0,5 sek. Odkształcenia: 10mm drewniana deska pokryta 0,4 mm zaprawy malarskiej
HERIe krok 3 suma elementarnych odkształceń czas = 0,5 sek. czas = 8 godz. Odkształcenia: drewniana deska o gr. 10 mm pokryta 0,4mm zaprawy
HERIe krok 4 uwzględnienie kryterium uszkodzenia Kryterium uszkodzenia można ustalić w oparciu o badania laboratoryjne, monitorowanie rzeczywistych obiektów, przeglądy konserwatorskie zbiorów (studia epidemiologiczne). Powyżej, kryterium uszkodzenia oparto o dopuszczalne odkształcenie zaprawy malarskiej 0,2%.
HERIe Oprogramowanie powstało w ramach projektu badawczego HERIVERDE Efektywność energetyczna instytucji muzealnych i bibliotecznych o projekt Narodowego Centrum Badań i Rozwoju o okres realizacji: 2013 2017 o koordynowany przez Muzeum Narodowe w Krakowie o partnerzy projektu opracowujący HERIe: Muzeum Narodowe w Krakowie z podwykonawcą Ukasz Technologies Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera PAN
Testy zmian wilgotności względnych w 3 wnętrzach zabytkowych Muzeum Narodowe w Krakowie - Dom Mehoffera Średnia wilg. wzgl. 48%
Testy zmian wilgotności względnych w 3 wnętrzach zabytkowych Muzeum Narodowe w Krakowie Galeria Rzemiosła Artystycznego Średnia wilg. wzgl. 45%
Testy zmian wilgotności względnych w 3 wnętrzach zabytkowych Bazylika Santa Maria Gloriosa dei Frari w Wenecji Średnia wilg. wzgl. 58%
Bazy elementarnych odkształceń Walec, imitujący rzeźby Obiekty drewniane Karta pergaminu Materiały biblioteczne
Zespół realizujący A. Kupczak i R. Kozłowski Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni im. Jerzego Habera PAN, Kraków Ł. Lasyk, Ukasz Technologies oraz Muzeum Narodowe w Krakowie A. Działo, Muzeum Narodowe w Krakowie Ł. Bratasz, Muzeum Narodowe w Krakowie, obecnie Institute for the Preservation of Cultural Heritage, Yale University M. Łukomski, the Getty Conservation Institute Badania są finansowane z grantu PBS2/A9/24/2013 Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
HERIe będzie dostępny do testowania na początku 2016 Zainteresowanych przeprowadzeniem testowych symulacji proszę o kontakt: nckupcza@cyf-kr.edu.pl