TEPLOTA A VLHKOST Účinky teploty a vlhkosti na sbírkové materiály. Metody měření teploty a vlhkosti. Možnosti úpravy a regulace teploty a vlhkosti C2860 Teorie prostředí a preventivní konzervace i TEPLOTA Teplota • „Vlastnost předmětů a okolí, kterou je člověk schopen vnímat a přiřadit jí pocity studeného, teplého či horkého/' • Veličina vhodná k popisu stavu ustálených makroskopických systémů. • Teplota vyjadřuje pohyb molekul v materiálu * s narůstající teplotou se zvyšuje pohyb molekul —► materiál se roztahuje; * s klesající teplotou se pohyb zmenšuje —► materiál se zkracuje • Základní fyzikální veličina soustavy SI • Základní jednotka Kelvin (K), • Vedlejší jednotka stupeň Celsia (°C) • Absolutní nula 0 K = -273,15 °C ITHE KELVIN TEľlPERATURE SCALE Teplo může být přenášeno: Vedením - kondukce Prouděním - konvekce Zářením - radiace Lord Keltf'm 1 Your bttt Sc*\e I* being used f^ a. great degr&e! i degrees'/ https://www.nagwa.com/en/videos/786143436050/ Vliv teploty na sbírkové předměty • Vyšší teplota urychluje chemické reakce • Navýšení T o 10 °C (5 °C u organických materiálů) zdvojnásobí rychlost většiny chemických reakcí • Vyšší teplota urychluje biologickou aktivitu • Obecně rozmezí 18-21 °C (max 25 °C), s odchylkou ±3 °C • Nebezpečné jsou velké výkyvy T (a RV)!!! • Teplota je vždy spojená s relativní vlhkostí (RV) Vysoká teplota Teplota nad 30 °C • Chemické reakce se exponenciálně urychlují s narůstající T • Biologické poškození - hmyz nad 10 °C, plísně nad 4 °C • Citlivá především: magnetická média (videopásky, diskety), nitrát celulózy (celuloid), acetátové filmy, guma, PU pěny, kyselý papír • Dochází k rozměrovým změnám • Velmi poškozené celuloidové filmy se mohou vznítit již při 38 °C • https://voutu.be/NeggpZfbMRo • Silně degradovaná useň se při zvýšené RV může „rozpouštět" Nízká teplota Chladnější prostředí - zajištění větší stability většiny materiálů Každý pokles o 5 °C zhruba zdvojnásobí živostnost předmětu: • acetátový film: 21 °C a 60% RV cca 30 let, 13 °C a 30% RV až 300 let Velmi citlivé materiály, např. barevné filmy na acetátové podložce uloženy v mrazu Sušení biologického materiálu (rostliny) - sublimace Likvidace škůdců - lyofilizační linka (vymrazovaní při -18 až -30 °C 48h) • Teplota 5 °C je považována za minimálni bezpečnou spodní hranici Pod 5 °C • může docházet k teplotní kontrakci (výtvarné materiály), • tuhnutí a křehnutí (polymerní materiály) Sn předměty by neměly být v prostředí pod 13 °C (Sn mor) Teploty po bodem mrazu - zamrzání vody v dutinách a pórech - praskání http://www.anatomie-varhan.cz/textv/varhany/slovnik/fot o/cinovy mor.JPG Výkyvy teplot • Náhlé výkyvy mohou způsobit mechanické (rozměrové) změny • Dochází ke vzniku vnitřního teplotního gradientu a pnutí v materiálech • Nebezpečné především u předmětů kombinovaných • obrazy (dřevo + pigmenty), • emaily (kov + smalt), • vykládaný nábytek, • knihy (papír, useň, kov,...) • oděvy (textil, kov, sklo, plasty,...) Příčiny nevhodné teploty Sluneční záření • teplota na povrchu může být 40-75 °C (v uzavřených vitrínách i více) Umělé osvětlení • klasické žárovky, halogenové lampy-vyzařují velké množství tepla (IR) Budovy a jejich klima • lokální zdroje - topení, ventilátory; chladné stěny Transport - v létě vysoká teplota, v zimě mráz Měření teploty Vzduch i materiál Teploměry • kapalinové (rtuťové, lihové), • bimetalové, • elektronické (dotykové, bezdotykové IR), • termokamery c 50-50 40 40 aa| po 20 20 10 10 20 10 ses* / boba* Propojení s dalšími měřidly a s PC Pravidelná kalibrace Regulace teploty Kvalitní izolace vs klimatizace • Izolace stěn - budovy, skříně Zastínění oken a zamezení přímému slunečnímu záření • Okenní zábrany - žaluzie, rolety, okenice, závěsy,... • Okna pokrytá IR folií • Speciální typy skel • Vhodné osvětlení Temperování depozitářů - ne vytápění Vzdálenost předmětů alespoň 10 cm od obvodových zdí či chladných podlah Transport přizpůsobit aktuálním klimatickým podmínkám • Zastínění oken a zamezení přímému slunečnímu záření Odražené tepl sklem - ven Sklem absorbované a ven předané teplo 6% Prostup solární energie 83% *— Absorpce sklem 9% Sklem absorbované a do interiéru předané teplo 3% Prostup energie oknem o ploše 1 m2 870 W 650 W^^^ ^ rozptýlené světlo 4 000 Im (s 43 W) I prostup vedením 11W 220 W pohlceno v roletě venku 30 °C §§§ uvnitř 25 °C PŮSOBENÍ SLUNEČNÍ REFLEXIVNÍ FÓLIE M 20 CELKOVÁ SLUNEČNÍ INIRGII 100% •nwgi* 30 /O SK 25% Ctlkové itdritni sluntčnl energie: I U /O VLH KOST Vlhkost vzduchu • Jaké množství vody v plynném stavu (vodní páry) obsahuje dané množství vzduchu Zdroje vlhkosti • Déšť, vodní zdroje, vlhká půda, vlhké zdivo • Lidské tělo - člověk produkuje cca 50 g vodní páry za hodinu • Organické materiály - rostliny • Úklidové práce • Umožňuje průběch chemických reakcí • Přispívá k rozvoji biologického napadení Absolutní vlhkost g cm-3 • hmotnost vodní páry obsažené v jednotce objemu vzduchu při dané teplotě 771 0 = — {g • m-3) •lnu3 vzduchu obsahuje za atmosférického tlaku TCO g cm3 T(°C) g cm3 6,8 25 23,0 10 9,4 30 30,4 15 12,8 35 39,6 20 17,3 40 51,1 • Čím teplejší vzduch, tím víc vodní páry je schopen pojmout Relativní vlhkost % • poměr mezi skutečnou a maximální absolutní vlhkostí RV = 100 '"stotetni 0/o & maximální • udává míru nasycení vzduchu • vždy závisí na teplotě - zvyšováním T vzduchu dochází ke snižování RV a obráceně • při změně teploty lze udržet konstantní RV pouze zvlhčovaním vzduchu při zvyšování teploty nebo sušením vzduchu při poklesu teploty Rosný bod a kondenzace • teplota, při které je vzduch maximálně nasycen vodní parou (RV 100 %) • klesne-li teplota pod tento bod, dochází ke kondenzaci • překročí-li obsah vody ve vzduchu při dané teplotě hodnotu nasycení, tato voda se vysráží na povrchu předmětu v kapalné formě • když vzduch nasycený vodní parou při dané teplotě postupně ochlazujeme • při styku teplého a vlhkého 11 H^^^M Psych rometrický (Mollierův) diagram • Čím nižší T, tím snáze je RV udržitelná Malé kolísání kolem 20 °C způsobí velké změny RV Malé kolísání kolem 15 °C způsobí malé změny RV Před začátkem topné sezóny se RV v uzavřeném depozitáři pohybovala kolem 50% a teplota kolem 10°C. po jejím zahájení se teplota zvedne na 20°C a pokud nezačne být prostor zvlhčovali RV klesne ke kritickým 28% ! 0 10 20 30 40 Tenlota Í°C) Vlivvlhkosti na materiály Vlhkost materiálu (obsah vlhkosti) • poměr hmotnosti obsažené vody ku celkové hmotnosti vlhkého vzorku w = • 100 (o/o) m Rovnovážná relativní vlhkost materiálu • vlhkost materiálu odpovídající obsahu vlhkosti v okolním vzduchu • vyjádřena sorpční izotermou • závislost rovnovážné vlhkosti materiálu na relativní vzdušné vlhkosti při konstantní teplotě nazýváme sorpční izotermou. Požadavky na RV Poškození většiny materiálů pokud: • RVnad75% • RV konstantně nízká pod 30 % • Náhlé výkyvy - ±5 % během několika hodin Obecný kompromis RV = 50 ± 5 % • Tolerovaná odchylka 40-60 % RH během měsíce • Krátkodobé výkyvy (h) by neměly být víc než o 5 % • Každý materiál vyžaduje jinou RV • U kombinovaných předmětů dle nejcitlivějšího Organické materiály • hygroskopické - schopné přijímat/odevzdávat vodu z okolí • výměna probíhá, dokud se neustaví difúzni rovnováha • příliš vysoká, nízká či kolísání vlhkosti prostředí: • deformace, praskání, zvlnění, změna mechanických vlastností,... Anorganické materiály • ovlivňuje F-CH reakce • významnější reakce s SOx a jinými polutanty, • koroze kovů, hydratace skla, • pohyb solí v keramice a kameni, • rozpad minerálů Dlouhodobě vysoká RV nad 75 % • Biologické poškození • Růst plísní • Zvýšení aktivity hmyzu • Nejcitlivější- materiály s obsahem proteinů škrobů a cukrů • Koroze kovů • Rozpad nestabilního skla • Koroze skla - šupinkovité krusty, irizace či devetrifikace skla • Především středověká a skla ze 17. stol. • Mechanické změny • Krabatění papíru, deformace dřeva, odlupovaní polychromie Dlouhodobě nízká RH pod 30 % • Vysušenia křehnutíorganických materiálů • Sesychánía praskání-dřevo, useň, pergamen, slonovina, kosti, proutí,... • Sesychání papíru a lepidel • Praskania odpadávání laků, povrchových úprav, malby, fotografické emulze • Rozměrové změny • Výkvěty solí na povrchu porézních materiálů Výkyvy RH Ideálně méně než ±5 %, v reálu tolerováno ±10 % během měsíce Způsobují objemové změny a strukturní poškození hygroskopických materiálů • Botnání a praskání dřeva, odlupovaní polychromie, intazrií, zlacení • Smršťování vláken • Poškození vícevrstvých a vícemateriálových předmětů - knižní vazby, fotografie, malba • Mobilizace solí v porézních materiálech - krystalizace solí, poškození nástěných maleb Měření vlhkosti Vlhkoměry (hygrometry) • Indikátorové papírky • Vlasový h. - přesnost ±5 %, • Termohygrograf - přesnost ±3-5 %, Psyc hro metry • Tvořen 2 teploměry • Přesnost ±1 % • K ověření přesnosti měřících přístrojů Nezbytná pravidelná kalibrace V Kombinace měření RV a T Digitální termohygrometry Měřící sondy napojené na datalogger V X* G FT H 200 MYORO^TMIRMOMCTER x III IM--< I I Měřící sondy napojené na počítač (j Umístění měřících přístrojů • Výška 1,5 - 1,8 m nad podlahou • Nevhodné umístění: • Blízko oken, dveří, topných těles či vzduchotechniky • Kde neproudí vzduch • Nezbytné temperování přístroje • Možné měření uvnitř regálů, či na konkrétních místech • Pravidelná kalibrace Regulace RV a T Pasivní regulační prvky • Kvalitní izolace budovy, střechy, podkroví • Krytá okna • Omezení množství osob v místnosti • Citlivé předměty mimo přímé sluneční záření, oken, obvodových zdí, vstupních chodeb, • Snížení teploty během zimních měsíců - nastavení sezóních cyklů • Ukládání předmětů v boxech, obalech, skříních • Důsledná kontrola hodnot u citlivých materiálů Údržba budovy • Zamezit zatékání, trhliny, kanalizace,. Řízené větrání • + zdarma, rychlá výměna vzduchu • - nebezpečí velkých výkyvů (kondenzace), vnik polutantů Odvlhčovací a zvlhčovači přístroje • Odpařovací, parní, ultrazvukové zvlhčovače • Kondenzační, parní odvlhčovače Stabilní vzduchotechnika 1. Klimatizační jednotky Wet air exhausted externally Ukládání do obalů • Obaly snižují účinky výkyvů, chrání před prachem, polutanty, hmyzem Používání látek upravujících RV (silikagel) - sorpční materiály • Např. Si02 (silikagel, Prosorb), zeolity • Nesmí být v přímém kontaktu s předmětem Aklimatizace předmětů • Klimabedny z pevného materiálu (dřevo) uvnitř opatřené izolací (PS) • Před zabalením nechat bednu alespoň 24h aklimatizovat, otevírat po 24h Conservation heating Řízené vytápění + nenáročné na vybavení - vhodné spíš ke snížení RV, ekonomická zátěž, může dojít k významnému snížení RV • Sezónní cykly, ovládání termostaty • Ovládání topení hygrostatem - topení se spouští na základě změny okolní vlhkosti ^conservation heating" j https://vytapeni.tzb-info.cz/17692-uplatneni-simulacni- analvzv-pri-overeni-efektivitv-vvtapeni-metodou- conservation-heating-v-historicke-budove http://www.getty.edu/conservation/our projects/science/c limate/paper staniforth.pdf SZ Kunštát na Moravě Dolní iä meh. opinmtnl "Conse rysi ion Iw-aOng" - Hh_118|!t] - I_117[-C] RH.L1)[W] [f 1 ■'i w *** mm ■ -v —■> ■V -or-—y~ i \ t \ w Odkazy • https://mck.technicalmuseum.cz/wp-content/uploads/2017/ll/doporucene hodnoty.pdf • https://mck.technicalmuseum.cz/wp-content/uploads/2017/12/MetodíRa WEB final.pdf • https://mck.technicalmuseum.cz/wp-content/uploads/2017/12/Preventivn%C30/oAD-p0/oC3%A90/oC40/o8De-Q-p%C5%99edm%C4%9Bty-kulturn%C3%AD-povahv-v-expozic%C3%ADch-depozit%C3%Al%C5%99%C3%ADch-a: zp7oC5%99%C3%ADstupn%C47o9Bn7oC30/oBDch-autentick0/oC30/oBDch-interi%C3%A9rech.pdt • https://conservationphysics.org/index.html • https://vetrani.tzb-info.cz/klimatizace-a-chlazeni/20452-klimatizacni-t^ technika-zvlhcovani-vzduchu-v-muzeu-gustava-lubcke-ve-meste-hamm