Sustainable Development for the Preservation of Cultural Heritage
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Sustainable Development for the Preservation of Cultural Heritage Sustainability & UNESCO Social and economic sustainability. Emphasis on energy use: heating and climate control. New Dutch Waterline, Netherlands, 11-13 November Dr. Stefan Röhrs Prof. Dr. Stefan Simon Rathgen-Forschungslabor (Rathgen Research Laboratory) Staatliche Museen zu Berlin (National Museums Berlin) Stiftung Preussischer Kulturbesitz (Prussian Cultural Heritage Foundation) 11 November 2013, Fort Altena
World Commission on Environment and
Development (Brundtland Commission) 1987
The Brundtland report ‘Our Common Future’ defined the meaning
of the term "Sustainable Development“
Sustainable development is development that meets
the needs of the present without compromising the
ability of future generations to meet their own needs
Gro Harlem Brundtland
Preservation of cultural
heritage
Energy and Finance and
resources infrastructure
Sustainable development for indoor climate Driven by -Increasing costs for energy -Budget cuts (recession in 2009) -International/national plans/projects for the sustainable development
A new museum
for the
Spandau Citadel
07.11.2013
Spandau Citadel 12Magazine hall Barracks 07.11.2013 18
Preservation of cultural heritage Environmental factors - Temperature (T) - Relative humidity (RH) - Chemical pollutants, internal / external sources - Dust - Light / UV - Vibrations - Pests / insects
Influence of environmental factors (T, RH)
- Physical: Internal stress by hygroscopic or
thermic dilatation
- Biological: Microbiological attack from
mould and fungi
- Chemical: reaction rate of decay processes
Cold induced cracks (-15 °C),
Marion F.
MecklenburgSmithsonian
Museum Conservation
InstituteChemical: reaction rate of decay processes
Temperature Moisture
Arrhenius Ea
−
k = A× e R×T
-k: reaction rate constant
-A: Frequency factor
-Ea: activation energy
-R: Gas constant
-T: TemperatureDavid John Artigas, University of Pennsylvania: A Comparison of the Efficacy and Costs of Different Approaches to Climate Management in Historic Buildings and Museums, Thesis in Historic Preservation, 2007.
5th Avenue
Klimatisierung - Traditionell natürliche Fugenlüftung durch Undichtigkeiten Hygienische Aspekte Staubimmission (ca. 100µg/m³) - Erste Klimaanlagen in Deutschland ab ca. 1955/60 (Germanisches Nationalmuseum, Nürnberg; Museum Folkwang, Essen, SMB Dahlem 1964, 1970, Neue Nationalgalerie 1970)
Risk factor: human being Average room temperature
Discrepancy comfort of human beings vs. preventive conservation Preventive conservation for cultural heritage - Low T - RH corresponding to cultural heritage object material - Few fluctuations in T and RH - Low air flow rate at object - Dust free environment
Discrepancy comfort of human beings vs. preventive conservation Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy e.g. DIN 1946 Teil 2: Behaglichkeitsbereich legal obligation for workplaces T: 22 - 26°C RH: 30 - 65%
Let's be Honest “Relax. . .The risk of damage may be much less than you imagine. Large numbers of objects that might through routine ignorance be put into the plus or minus 5% bracket are robust enough to be lent from 50 plus or minus 15% to 50 plus or minus 15%. “ Jonathan Ashley-Smith, former Head of Conservation, V&A London IIC conference, "Preventive Conservation: Practice, Theory and Research". Ottawa, Canada September 15th 1994
American Association of Museums Accreditation Commission
AAMD
- . . . I write to express our agreement with AAMDs resolution endorsing
“continuing professional dialogue in concert with international efforts
to further the development” of the following guidelines:
- “for the majority of cultural materials, a relative humidity within the
total annual range of 40-60% and a temperature range of 59-77 degrees
F (15-25 °C) is acceptable. It is advisable to minimize fluctuations.
Some cultural materials require different environmental conditions for
their preservation.
- Loan requirements for all objects should be determined in
consultation with conservation professionals.”
- Bonnie Styles, Chair of the American Association of Museums
Accreditation Commission, September 2010EN 15757 Priorität des historischen Klimas Wurde der Zustand von Gegenständen aus organischen hygroskopischen Materialien, die über einen längeren Zeitraum (mindestens 1 Jahr) in einem besonderen Mikroklima aufbewahrt wurden, von qualifizierten Fachleuten für Innenraumklima und Erhaltung für zufriedenstellend befunden, sollte das historische Klima im Raum, einschließlich der mittleren RH-Werte, des Bereiches der Variabilität der natürlichen Zyklen, z. B. jahreszeitlich oder täglich und der Änderungsgeschwindigkeiten, unverändert bleiben. Die einzigen annehmbaren Änderungen sind Verbesserungen, die Schwankungen der Klimabedingungen vermindern.
EN 15757 Relative Feuchte im Jahreszyklus
EN 15757 Zielkorridor zwischen 7. und 93. Perzentile
Entscheidungen zur Klimakontrolle - 3 Schritte - 1. Bestimme die Folgen und die Wechselwirkungen der Umgebungsbedingungen mit Materialien, Objekten und Sammlungen. - 2. Aufbauend auf Schritt 1 berechne und formuliere die klimatischen Anforderungen für Sammlung, Gebäude etc. - 3. Implementiere und kontrolliere die Klimabedingungen nach Schritt 2
Working Draft CEN/TC 346/WG 8 Fu
tu
Conservation of cultural heritage — re
?
Guidelines for improving energy
performance of historically,
architecturally or culturally buildings
presents a normative working
Conservation procedure
of cultural for planning
heritage — Guidelines for and
improving energy
selection of measures based on an in
performance of historically, architecturally or culturally
depth examination and documentation of the building. It
buildings
outlines procedures to assess the impact of those
measures in relation to preserving the architectural, cultural
and historic values of the building, this includes
taking into account risks and consequences of energy
refurbishments and upgradesEnergy Contracting Kulturforum Berlin
Neue Nationalgalerie
Investment for
modernisation of
refrigeration building services
technique for
HVAC
ventilation and
air conditioning
technique
Reduction of
costs and energy
consumption
process
lighting control
engineering technologyEnergy costs for 2003 by resource (netto)
electric energy 1.476.771 €
heat 745.854 €
water 244.730 € water
10%
Baseline 2003 2.566.045 € electric
energy
60%
heat
30%Energy costs for 2003 by subsection (netto)
HVAC 1.533.258 €
other
electric lighting 265.819 € 9%
water
10%
radiator heating 200.329 €
radiator
water/sewage 244.730 € 8%
other 223.219 € HVAC
light
62%
11%
Baseline 2003 2.566.045 €Measures Optimization of processes (e.g. CO2-controlled fresh air supply) New Building Automation / Building Automation Installation of new central ventilation units in the New National Gallery Replacement of essential Fans
Vergleich der Energiekosten (inkl. USt.) 2003-2008
mit Preisen von 2003
3.500.000 €
2.940.907 €
3.000.000 €
2003
2008
2.500.000 €
2.000.000 €
1.788.847 € -53,1%
1.395.038,72 €
1.500.000 €
-61,1%
865.190 €
1.000.000 €
714.623,10 €
457.516,00 € 286.869 € -21,7%
500.000 €
-48,5%
222.899,61 €
-€
Fernwärme Elektroenergie Wasser Gesamt
community heating electricity water totalMain Building of the National Museum in Krakow Michal Lukomski et al. Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Polish Academy of Sciences
Michal Lukomski et al. Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Polish Academy of Sciences
EN 15757 EN 15757 Erhaltung des kulturellen Erbes - Festlegungen für Temperatur und relative Luftfeuchte zur Begrenzung klimabedingter mechanischer Beschädigungen an organischen hygroskopischen Materialien UNI EN 15757: Conservation of Cultural Property - Specifications for temperature and relative humidity to limit climate- induced mechanical damage in organic hygroscopic materials (2010)
Michal Lukomski et al. Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Polish Academy of Sciences
Michal Lukomski et al. Institute of Catalysis and Surface Chemistry, Polish Academy of Sciences
Main Building of the National Museum in Krakow
Air exchange rate
in 1/h
Michal Lukomski et al.
Institute of Catalysis and Surface Chemistry,
Polish Academy of SciencesArtGuardian – a new system for preventive conservtion
- idea
Preserving cultural heritage by combination
environmental data of microclimate condition with
preventive conservation guidelines
Owner gets reports over objet status if parameter pass
threshold
- implementation:
Sensors for the measurement of T, HR, vibration and
light
Infrastructure for data transmission via mobile phone
network
User friendly interface for the measurement results,
owner and security services.ArtGuardian-Lichtbewertungssystem
- Ausgangslage:
Kunstwerke werden im Verleihprozess in
Ausstellungen gehängt und entsprechend der
Vorgaben des Leihvertrags die Bestrahlung eingestellt
Nachträgliche Veränderungen der Bestrahlungsstärke
kann vom Leihgeber nicht oder nur sehr schwer
kontrolliert werden
- Idee:
ArtGuardian bewertet die über die gesamte Fläche
des Kunstwerks einfallende Bestrahlung, detektiert
und meldet Veränderungen in der Intensität
Während der Hängung eingestellte
Bestrahlungsstärke kann durch Knopfdruck in der IT-
Plattform als Grenzwert festgesetzt werden
- Umsetzung:
Sensorik, die im Rahmen eingearbeitet wird und das
auftreffende Licht in ein Maß für die Bestrahlungs-
intensität umsetzt, das in der IT-Plattform geprüft wirdFraunhofer Institut
für Zuverlässigkeit und Mikrointegration
Weltrekord:
Kleinster Funksensorknoten
für Adhoc-Netzwerke
Eigenschaften
Größe: 6 x 6 x 6 mm
Gewicht: ca. 1g
Flex
MCM-D
0,6 ... 1 cmBewertung des eintreffenden Lichts
- Funktionsprinzip:
Teile des eintreffendes Licht werden von einer
speziellen Beschichtung der Scheibe im Spektrum
verschoben und an die Kanten umgelenkt
Sensorelemente, wenige Millimeter dick, werden
auf die Außenseiten der Scheibe aufgesetzt und
an das Sensorsystem auf die Rückseite
angeschlossen
- Stand der Forschung
Langzeitbeständigkeit der Sensorschicht konnte
nachgewiesen werden
Testsysteme liegen vor und werden am Rathgen-
Forschungslabor hinsichtlich der spektralen
Eigenschaften getestet
Praxistauglichkeit der Sensorelemente werden
optimierthumid / microbiologic risk
freezing
dryThanks
-Stephan Guttowski
-Michal Lukomski
-Johanna Leisner
-Uwe Heuer
Preservation of cultural heritage
infrastructure
Finance
Energy and resourcesYou can also read
