Účinky vlhkosti na sbírkové materiály

Transkript

1 Účinky vlhkosti na sbírkové materiály 1

2 Vlhkost vlhkost významně ovlivňuje celou řadu fyzikálních i chemických procesů v materiálech sbírkových předmětů vlhkost: umožňuje průběh chemických reakcí s oxidy síry, dusíku (kovy, kámen) přispívá k rozvoji biologického napadení ovlivňuje fyzikální parametry řady materiálů (dřevo, papír, keramika ad.) 2

3 Vlhkost - základní pojmy Absolutní vlhkost hmotnost vodní páry skutečně obsažené v objemové jednotce vzduchu při dané teplotě. Vyjadřuje se v gm -3. Relativní vlhkost aktuální vlhkost ovzduší. Je poměrem hmotnosti vody (h) obsažené v objemové jednotce vzduchu za dané teploty k množství vody (H), kterého je třeba k nasycení této objemové jednotky při stejné teplotě. Výsledná hodnota RV je udávána v procentech. RV= skutečný obsah vodní páry / obsah vodní páry při nasycení. 100% RV vždy souvisí s teplotou! 3

4 Vlhkost - základní pojmy Rosný bod teplota, při níž se vzduch při dané absolutní vlhkosti nasytí vodní parou a ta se začíná srážet Bod ojínění dtto pro teploty pod 0 C Vlhkost materiálu vyjadřuje se v kg vody na kg materiálu (a. v. vlhkého materiálu (papír); r. v. suchého materiálu (dřevo)) 4

5 Relativní vlhkost - příklady V uzavřeném prostoru (s neměnným obsahem vody) se: a) při zvyšování teploty RV snižuje b) při snižování teploty RV zvyšuje. 1 m 3 vzduchu, který má RV 50%, obsahuje při: 30 C cca 15,02 g H 2 O 20 C cca 8,6 g H 2 O 10 C cca 4,66 g H 2 O 5 C cca 3,8g H 2 O 5

6 Zjednodušený hygrometrický graf (dle Molliera) čím nižší je teplota, tím snáze lze udržet stálou RV (je třeba méně vody) 6

7 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 zvlhčován RV klesne ke kritickým 28%! 50% 28% 7

8 Vlhkost materiálu pro využití v praxi je důležité znát sorpční izotermu materiálu při zvlhčování i odvlhčování platí, že závislost vlhkosti materiálu na RV vzduchu platí obousměrně, tzn. že RV ovlivňuje vlhkost materiálu a naopak vlhkost z materiálu ovlivňuje RV vzduchu stav nasycení u materiálů na bázi celulózy (papír, dřevo) se pohybuje mezi % obsahu vlhkosti materiálu 8

9 Závislost vlhkosti materiálu na vlhkosti vzduchu Sorpční izotermy vysoušedla (1), dřeva (2), sůl (3) 9

10 Stabilizační účinek dřeva na relativní vlhkost vzduchu 10

11 Poškození v důsledku nevhodné RV I. vysoká RV (> 70%): - optimální prostředí pro růst hub a plísní - koroze kovů (zejména železa) - mobilizace solí v porézních materiálech - stimulace poškozování skla - změny vlastností nasákavých materiálů - snadná kondenzace vody na povrchu předmětů (pokud teplota klesne pod teplotu rosného bodu) 11

12 plíseň na dřevě podpořená nevhodnou povrchovou úpravou - voskováním 12

13 různé druhy plísní na živné půdě klíh napadený plísní 13

14 koroze železa 14

15 degradace skla 15

16 Poškození v důsledku nevhodné RV II. nízká RV (< 30%): - vysušení a zkřehnutí materiálů (usní, papíru, některých textilních vláken) - sesychání, deformace a praskaní dřeva - výkvěty solí (na kamení, keramice apod.) - degradace laků, lepidel a tmelů 16

17 krystalizací solí odtržená povrchová krusta na kamenné plastice 17

18 poškozená barevná vrstva na textilním nosiči sesycháním poškozená kožešina 18

19 Poškození v důsledku nevhodné RV III. náhlé kolísání RV (± 2,5 % za hodinu; ± 5 % za 24 h) - objemové změny materiálů (velmi nebezpečné u heterogenních artefaktů např. u polychromie) - změna stupně hydratace solí a jejich rekrystalizace je spojena s významnými objemovými změnami - silné kapilární tlaky 19

20 polychromie poškozená výraznou změnou(kolísáním) RV 20

21 poškození usně v souvislosti s výkyvy RV 21

22 poškození stolku vykládaného dřevem a perletí v souvislosti s výkyvy RV 22

23 Metody měření relativní vlhkosti indikační papírky (indikátory vlhkosti) psychrometr v současnosti je používán spíše výjimečně dilatační hygrometr nebo hygrograf (obvykle s teploměrem) elektronický hygrometr nebo hygrograf (obvykle s teploměrem) přístroje zaznamenávající data do vlastní paměti off-line (data-logger), nebo propojené on-line (pevnými vodiči či radiovým signálem) přímo s řídícím počítačem. * POZOR na správné umístění a vhodnou metodiku měření! 23

24 indikační papírky (vlhkostní indikátory) 24

25 dilatační hygrometr a hygrograf 25

26 zápis termohygrografu 26

27 psychrometr mávací a dle Assmanna 27

28 psychrometrický graf zjednodušený psychrometrický graf 28

29 psychrometrická tabulka Teplota suchého teploměru v C Rozdíl teplot suchého a mokrého teploměru v C

30 elektronická měřidla vlhkosti vzduchu 30

31 tabulka a graf zachycující roční měření elektronickým termohygrografem 31

32 tabulka se seznamem senzorů interaktivní plánek rozmístění senzorů 32

33 grafický záznam hodnot RV a T zvýraznění teplotního optima 33

34 měření vlhkosti materiálu 34

35 Některé příčiny výkyvů RV Vnější: atmosférické jevy (srážky, mráz, sluneční záření, vítr) Vnitřní: technické závady staveb, nesprávná obsluha zařízení (vytápění, klimatizace, osvětlení), nevhodné větrání, přítomnost lidí, nesprávně prováděný úklid dospělý člověk v klidu vydá za hodinu 60 g vodních par; 10 osob v místnosti o velikosti 100 m 2 a výškou 3 m způsobí zvednutí relativní vlhkosti během 1 hodiny z 50% na 60 % 35

36 cesty vlhkosti do objektu 36

37 Způsoby úpravy RV odvlhčovací přístroje zvlhčovací přístroje klimatizační jednotky užití látek modifikujících RV (silikagel, molekulová síta, bentonit apod.) řízené vytápění či chlazení řízené větrání ochrana neprodyšným obalem Doporučená maximální změna relativní vlhkosti během 24 hod by neměla přesáhnout 5% 37

38 Typy odvlhčovacích přístrojů adsorbční nutnost regenerace sorbentu, na bázi silikagelu (často již automatická), mohou poškozovat sbírky pevnými částicemi, nevhodné užití odvlhčovače na bázi LiCl vymražovací nejrozšířenější typ, nenáročný na obsluhu, levnější typy nelze používat při nízkých teplotách namrzají 38

39 Typy zvlhčovacích přístrojů odpařovací (adiabatické) suchý vzduch prochází smáčenou plochou, pohlcuje vlhkost a vrací se zpět do prostoru; představuje ekonomické zvlhčování s nízkou energetickou náročností při výpadku hygrostatu nemůže dojít ke kondenzaci vlhkosti ultrazvukové k vytváření jemného aerosolu vodní mlhy (studená pára), který se distribuuje do prostoru, dochází díky ultrazvukovému generátoru ponořenému do vody 39

40 Typy zvlhčovacích přístrojů mechanické tryskové zvlhčovací systémy pracující na principu ejekce vodní mlhy stlačeným vzduchem; nejsou zcela schopny zničit mikroorganismy, které se ve stojaté vodě množí. Nevhodné pro lokální zvlhčování!!! parní elektrický vyvíječ páry přivádí pomocí elektrod vodu do varu a pára je při atmosférickém tlaku odváděna do místa zvlhčování do rozvodného kanálu, při zvlhčování nedochází k šíření mikroorganismů ani pachů; vodní pára se dále mísí ve zvláštní komoře se vzduchem a ochlazuje na optimální teplotu.vhodné pro klimatizace. Nevhodné pro lokální zvlhčování!!! 40

41 41

42 zvlhčovač odvlhčovač 42

43 Řízené větrání výhody nic nestojí, rychlá výměna vzduchu nebezpečí omezené možnosti regulace, nebezpečí velkých výkyvů RV a T kondenzace vody na chladnějším povrchu, proniknutí vnějších znečišťujících látek do interiéru Nezbytná kontrola teploty a relativní vlhkosti v interiéru a exteriéru!!! 43

44 pravidelné větrání v horkém a časté létěvětrání v zimě Pokud Má-li např. větráme depozitární místnost místnost vyhřátou T=20 C na 20 C a venkovní a venkovní vzduch T=30 C teplota a 60% dosahuje pouze relativní 5 C vlhkosti, a 80% pak relativní se vzduch, vlhkosti, který potom pronikne venkovní dovnitř, ochladí studený na 20 C vzduch a tím proudí dojde k do zvýšení místnosti, vlhkosti kde na se 100%. ohřívá a jeho relativní vlhkost klesá na 33%, Přebytečná vlhkost zkondenzuje! v případě, že není současně zvlhčován. POZOR PŘI VĚTRÁNÍ! 44

45 Vytápění výhody relativní nenáročnost na vybavení nevýhody vhodná spíše ke snižování úrovně RV, ekonomická zátěž rizika snadno může dojít k nebezpečnému snížení RV ve vytápěném prostoru (např. v zimních měsících v kombinaci s větráním venkovním vzduchem) 45

46 Klimatizační jednotky princip regulované výměny vnitřního vzduchu po nasátí vzduchu z interiéru se tento může mísit v určitém poměru s venkovním vzduchem. Směs pak prochází různými stupni filtrace. Podle potřeby se pak čistý vzduch zvlhčí nebo odvlhčí, zahřeje nebo ochladí Nevýhody velmi vysoké finanční nároky na pořízení, provoz i údržbu! 46

47 princip klimatizační jednotky 47

48 miniklimatizační jednotka určená k regulaci mikroklimatu ve vitrínách 48

49 Při ochraně sbírek je vhodné používat technická zařízení co nejméně v podstatě jen do té míry, jaká je nezbytně nutná. G. S. Hilbert (2002), s

50 Silikagel chemicky inertní, netoxická, nerozpustná, objemově stabilní a nekorozívní látka (SiO 2, 800 m 2 /g) Silikagel E čirý Silikagel s indikátory (oranžový, modrý) Silikagel M vysoceporézní ( % RV) Silikagel Plus (0-40 % RV, pro kovy) PROSorb (40-60 % RV, pro kombinovaný materiál) 50

51 závislost adsorpční kapacity vysoušedel[%] na relativní vlhkosti[%] 51

52 vitríny, jejichž mikroklima je upravováno desikantem 52

53 Molekulová síta zeolity hlinitokřemičitany kovů podle velikosti pórů adsorbují pouze molekuly o požadované velikosti nízká hladina RV (kolem 0 %) 53

54 Doporučené hodnoty RV MATERIÁL RV kovy, silikáty 40% a méně fotografie 40% a méně papír % usně, pergamen % dřevo % textil % kosti, rohovina, % slonovina malby % smíšené sbírky % 54

55 průměrná úroveň RV v Evropě v zimním období (místnost s 20 C) 55