Monitorowanie zabytkowych obiektów z drewna przy zastosowaniu emisji akustycznej w celu wsparcia regulacji warunków środowiska
Zabytkowe obiekty drewniane, zazwyczaj pokryte warstwami dekoracyjnymi – malarstwo tablicowe na drewnie, polichromowana rzeźba drewniana, meble – należą do grupy obiektów dziedzictwa najbardziej wrażliwych na fluktuacje wilgotności i temperatury, i najczęściej spotykanych w zbiorach muzealnych i zabytkowych wnętrzach różnego rodzaju.
Eksperci instytutowej Grupy Badań nad Dziedzictwem Kultury skutecznie posłużyli się techniką instrumentalną – analizą emisji akustycznej – do dokładnego monitorowania narastania spękań, nawet o mikrometrycznych rozmiarach, w cennych zabytkowych obiektach drewnianych. Terminem emisji akustycznej określa się energię uwolnioną w wyniku uszkodzenia fizycznego struktury poddanej naprężeniu wynikającemu z jakiegoś procesu niszczącego. Energia propaguje przez materiał w postaci fal ultradźwiękowych i dźwiękowych i jest mierzona na powierzchni przez mikrofon, który przetwarza wibrację powierzchniową na sygnał elektryczny. Technika jest nieinwazyjna, ekonomiczna, pomiar ma charakter ciągły i można go prowadzić w rzeczywistych warunków w muzeach i budynkach zabytkowych.
| Pomiary dla ozdobnej francuskiej komody, powstałej w latach 1760-65, eksponowanej w Galerii Mebli Muzeum Wiktorii i Alberta w Londynie | |
 |
 |
Komoda jest wspaniałym przykładem luksusowych mebli europejskiego rokoka, w których oryginalnych elementów laki japońskiej pochodzących z japońskich parawanów lub szaf, użyto ponownie jako cienkich okładzin do ozdobienia nowego mebla. Do monitorowania ewentualnego narastania spękań, mikrofony zapisujące emisję akustyczną umocowano wewnątrz mebla w pobliżu istniejących pęknięć (zdjęcie po prawej).
| Pomiary dla unikatowego zbioru mebli w rezydencji Knole w Wielkiej Brytanii | |
 |
 |
Knole w hrabstwie Kent, rezydencja wiejska powstała w XV wieku, mieści jeden z najważniejszych zbiorów mebli w posiadaniu brytyjskiej organizacji National Trust, obejmujący rzadkie stoły, kandelabry i krzesła z XVII wieku. Wiele obiektów znajdowało się w Knole od 300 lat we wnętrzach o naturalnych warunków klimatycznych z wysoką wilgotnością względną, co budziło zrozumiały niepokój o ewentualne uszkodzenia na skutek pojawienia się pleśni. Stąd podjęto próbę zastosowania kontrolowanego ogrzewania wnętrz w celu obniżenia średniej wilgotności względnej. Przeprowadziliśmy monitorowanie emisji akustycznej w celu sprawdzenia, czy przeniesienie mebli w Knole z nieregulowanych warunków środowiska to regulowanych, bardziej suchych nie stwarza jakichkolwiek zagrożeń uszkodzeniami drewna.
| Pomiary we wnętrzach kościołów słupowych w Norwegii | |
 |
 |
28 zachowanych drewnianych kościołów słupowych stanowi najcenniejszy i najważniejszy wkład Norwegii do Światowego Dziedzictwa UNESCO, ponieważ są świadkami unikatowego rozwoju drewnianej architektury i technologii w okresie średniowiecza. Aby zachować ten wyjątkowy zasób dziedzictwa, konieczne jest stworzenie skutecznego i zrównoważonego planu długookresowego zarządzania budynkami. Przeprowadziliśmy monitorowanie propagacji spękań elementów drewnianych wywołanej niestabilnością warunków klimatycznych w dwóch kościołach słupowych w Ringebu i Kvernes, powstałych w wiekach XII-XV. Kościoły te różnią się sposobem użytkowania w zimie: kościoła w Kvernes nie ogrzewa się, a kościół w Ringebu jest ogrzewany co może prowadzić do dużych spadków wilgotności względnej w okresach mrozów. Monitorowanie wsparło strategie ochrony kościołów, biorące pod uwagę różne warunki środowiskowe i sposoby użytkowania, strategie mające na celu oszczędzanie zasobów i wzrost atrakcyjności zabytków dla zwiedzających.
Monitorowanie emisji akustycznej podejmowane przez nas w muzeach i zabytkowych wnętrza pokazały, że zadziwiająca czułość i powtarzalność czujników emisji akustycznej pozwala na dokładne określenie zagrożenia obiektów uszkodzeniami wywołanymi przez warunki klimatyczne, co ważne dla środowiska muzealnego i konserwatorskiego. Opracowana technika ma znaczny potencjał we wspieraniu oceny obecnych strategii regulacji warunków i wdrażania strategii ulepszonych, opartych na konkretnych wymaganiach monitorowanych obiektów, tak aby optymalnie pogodzić ich długookresową ochronę z potrzebą ograniczenia inwestycyjnych i bieżących nakładów na systemy regulacji.
Więcej informacji:
- Strojecki M., Łukomski M., Krzemień L., Sobczyk J., Bratasz Ł. (2014), Acoustic emission monitoring of an eighteenth century wardrobe to support a strategy for indoor climate management, Studies in Conservation, 59, 225–232.
- Łukomski M., Strojecki M., Pretzel B., Blades N., Beltran V., Freeman A. (2017), Acoustic emission monitoring of micro-damage in wooden art objects to assess climate management strategies, Insight, 59, 256-264.