AIRCHECQ | Praktijkonderzoek: Sint-Martinuskerk in Aalst

AIRCHECQ is een onderzoeksproject van de Universiteit Antwerpen, in samenwerking met de Koninklijke Musea en het War Heritage Institute in Brussel, gericht op de ontwikkeling van een methode om de risico's van de bewaarcondities van een collectie visueel in kaart te brengen. In de Sint-Martinuskerk in Aalst loopt momenteel een praktijkonderzoek dat gebaseerd is op deze werkwijze.

De aanleiding voor dit praktijkonderzoek in de Sint-Martinuskerk was de installatie van een nieuw verwarmingssysteem. Want wat is de impact van dit systeem op het kerkinterieur? De opdracht tot het onderzoek werd gegeven vanuit de Stad Aalst, op vraag van het architectenbureau Karel Breda dat de restauratie van de kerk uitvoert.

De uitgebreide meetcampagne heeft volgende doelstellingen:

  • het bepalen van de klimatologische situatie zonder verwarmingssysteem;
  • het vergelijken van de omgevingscondities kort voor en na de opstart van het verwarmingssysteem;
  • het bestuderen van het effect van het binnenklimaat op het zwel- en krimpgedrag van hout en het corrosiegedrag van metalen.

De meetopstelling vertrekt vanuit de idee dat materiaaldegradatie wordt aangedreven door omgevingsparameters die gelinkt zijn aan de volgende vier schadefactoren: onjuiste temperatuur, onjuiste relatieve vochtigheid, straling en pollutie. Door de omgeving te monitoren kunnen we dus belangrijke informatie krijgen over de degradatiesnelheid van erfgoedobjecten. Het blijft echter moeilijk om synergetische effecten te evalueren op basis van omgevingsparameters. Dit kan opgevangen worden door het gedrag van materialen rechtstreeks te meten.

Bij de opstelling worden verschillende commercieel beschikbare sensoren gekoppeld aan één datalogger. De sensoren meten volgende parameters:

Omgevingsparameters:

  • Temperatuur
  • Relatieve vochtigheid
  • CO2(koolstofdioxide)
  • Verlichtingssterkte (lux)
  • uv-straling
  • NO2 (stikstofdioxide)
  • O3 (ozon)
  • VOCs (vluchtige organische componenten)
  • Fijn stof
  • Windsnelheid
  • Menselijke activiteit

 

Materiaalparameters:

  • Het krimp- en zwelgedrag van hout. Dit gebeurt met een zelfgemaakte sensor waarbij een rekstrookje op een blokje 16e-eeuws eikenhout is bevestigd. Bij de kleinste uitzetting of krimp van het houtoppervlak verandert de weerstand van het rekstrookje. Dit kan gemonitord worden.
  • Het corrosiegedrag van zilver. Hiervoor gebruiken we een zilversensor met een dikte van 250 nm. De weerstand van deze zeer gevoelige sensor verhoogt met toenemende corrosie.

Deze uitgebreide waaier aan parameters wordt op één locatie in de kerk gemonitord, namelijk op het doksaal vlakbij het waardevolle orgel, op een hoogte van ongeveer 7 meter. Twee extra loggers voor temperatuur en relatieve vochtigheid zijn eveneens aan de westkant van het schip opgehangen op hoogtes van 3 en 12,5 meter. Deze loggers zijn draadloos verbonden met de grote monitoringunit. Hun signaal wordt ook geregistreerd door de centrale datalogger.

Elke 15 minuten wordt er voor elke sensor een meetpunt geregistreerd. Alle meetpunten worden verzameld in een matrix die gemakkelijk in Excel geopend kan worden voor verdere dataverwerking.

De meetcampagne is gestart in juli 2017 en loopt nog tot eind maart 2019 om zo twee winterperiodes te overbruggen.

Proces en resultaat

De data worden door het AIRCHECQ-team zorgvuldig verwerkt en geëvalueerd. Op basis van deze evaluatie kan de impact van het verwarmingssysteem op het kerkinterieur ingeschat worden, en kan er (indien nodig) bijgestuurd worden. Op regelmatige basis vindt er een overleg plaats met het architectenbureau Karel Breda. Ook de Stad Aalst wordt op de hoogte gehouden van de meetresultaten.

Er worden verschillende dataverwerkingstechnieken toegepast op de grote hoeveelheid aan gegenereerde data:

  • Voor elke individuele parameter wordt er gekeken naar pieken en dalen. Hierbij wordt actief op zoek gegaan naar ongewenste situaties. De grenzen worden bepaald door grenswaarden.
  • Met behulp van datamining technieken wordt er gezocht naar patronen in de gegenereerde data. Hierbij kunnen periodes worden geïdentificeerd die het sterkst afwijken van het normale gedrag. Daaruit kunnen ongewenste situaties geïdentificeerd worden zonder gebruik te maken van standaarden en grenswaarden.
  • De gegenereerde omgevingsdata worden samengevat in een ‘Indoor Air Quality (IAQ)’ index die ontwikkeld werd door het AIRCHECQ-team. Deze index beschrijft de luchtkwaliteit in relatie tot de bewaaromstandigheden van een specifiek materiaal of objecttype. Door deze IAQ-index doorheen de tijd te plotten, kunnen veranderingen en trends in de luchtkwaliteit gemakkelijk geïdentificeerd worden. Deze IAQ-index wordt gevisualiseerd met behulp van kleurenbalkjes.

In het voorbeeld hierboven ziet u een voorbeeld van zo’n IAQ-index. Deze geeft de algemene luchtkwaliteit voor hout in de Sint-Martinuskerk weer in de periode rond de opstart van het verwarmingssysteem. Een rode kleur toont de periodes met sterk verhoogd risico op schade, terwijl blauwe periodes een beperkt risico op schade weergeven. We zien duidelijk dat de opstart van de verwarming initieel voor een opmerkelijke verbetering van de IAQ-index zorgt voor hout. Dit komt omdat de extreem hoge vochtigheid (RH > 75%) in de kerk wordt verlaagd door de opwarming van de lucht. Na de opstart van de verwarming wordt de IAQ-index echter opnieuw slechter doordat de vochtigheid zodanig laag wordt, dat het risico op mechanische schade opnieuw groter wordt. Bij de berekening van de IAQ-index wordt ermee rekening gehouden dat niet alle parameters een even grote invloed hebben op de degradatie van een bepaald materiaal. Daarom kan de IAQ-index er helemaal anders uitzien voor verschillende materialen in dezelfde ruimte.

Doordat de opstart van de verwarmingsinstallatie gepaard ging met een koudegolf buiten, zal een tweede winterperiode gemonitord worden om het effect van de verwarming op het kerkinterieur te evalueren.

Relevante literatuur

O. Schalm, 'Een eenvoudige manier om de luchtkwaliteit in musea, kerken en archieven te evalueren en verbeteren'. Handboek onderhoud renovatie restauratie 71, 2008, p. 199-226.

O. Schalm, W. Anaf, J. Callier, D. Leyva Pernia, 'New generation monitoring devices for heritage guardians to detect multiple events and hazards'. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 364, 2018.

D. Leyva Pernia, S. Demeyer, O. Schalm, W. Anaf, 'A data mining approach for indoor air assessment, an alternative tool for cultural heritage conservation'. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 364, 2018.

W. Anaf, D. Leyva Pernia, O. Schalm, 'Standardized indoor air quality assessments as a tool to prepare heritage guardians for changing preservation conditions due to climate change'. GeoSciences 8(276), 2018.

Geïnteresseerd in de AIRCHECQ-methode en -resultaten? Vergeet dan zeker niet in te schrijven voor de Workshop AIRCHECQ: erfgoed beter bewaren? op 22 oktober aan de Universiteit Antwerpen. Neem zeker een kijkje op de website voor meer informatie.

Foto's: (c) AIRCHECQ, Universiteit Antwerpen

Julie Lambrechts