Оценка влияния природных аномалий, эффективности реставрационных вмешательств и создание оптимальных условий сохранности

Соборный комплекс XV-XVII вв. Ферапонтова монастыря

Собор Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря известен единственной полностью сохранившейся настенной росписью московского иконописца Дионисия, датированной 1502 годом. Являясь самой ранней каменной монастырской постройкой (1490 г.), позднее собор был обстроен с трех сторон: в ХVI в. крытыми папертями с западной, южной и северной сторон и соединен переходами (перестроены в конце ХVIII в.) с теплой церковью Благовещения, в ХVII в. – церковью Мартиниана, полностью закрывшей собор с южной стороны. Связанные между собой общими стенами и переходами, все эти постройки изначально были неотапливаемыми. В нынешней практике хранения памятников музея они получили наименование «соборный комплекс».

Внимание к сохранению уникального памятника было проявлено уже в начале ХХ века, почти сразу после подтверждения авторства росписей собора во время открытия женского монастыря на месте закрытой в 1798 году мужской обители. Исследованием архитектуры и состояния зданий монастыря в тот период в Ферапонтове занимался основоположник отечественной реставрации П.П. Покрышкин, уделявший пристальное внимание вопросам температурно-влажностного режима. В начале ХХ века он писал: «Сырость, обычная в холодных зданиях, устраняется при помощи простого проветривания, которое должно производиться на основании принципа: не допускать соприкосновения влажного воздуха со стенами, более его холодными, ибо при таком соприкосновении на холодной стене осаждается влага из воздуха и тем обильнее, чем больше разница в температурах стен и воздуха. … Если в здании хранятся стенописи, иконы и картины, то проветривать их нужно с такою же щепетильностью, с какою проветриваются погреба, хранящие порох: ведь известно, что порох очень чувствителен к сырости».

Для восстановления полуразрушенных монастырских построек был создан Комитет на базе «Общества защиты и сохранения памятников искусства и старины» под почётным председательством Высокопреосвященного архиепископа Новгородского Арсения (А.Г. Стадницкий), посетившего Ферапонтов монастырь в июне 1911 года. По результатам поездки с целью привлечения внимания общественности, священнослужителей и всех верующих архиепископ Арсений опубликовал в Новгородских епархиальных ведомостях статью с констатацией «печального состояния» памятников древней обители «вследствие крайней скудости средств, необходимых для восстановления и поддержания». Статья владыки была использована для проповедей во всех храмах епархии, что способствовало успешному проведению 27 мая 1912 года, в день памяти преподобного Ферапонта, первого Всероссийского тарелочного сбора на восстановление древнего собора Ферапонтова монастыря.

Начавшиеся в 1912 году восстановительные работы были прерваны трагическими событиями 1917 года и их последствиями. В 1920-х годах удалось завершить архитектурную реставрацию, но уникальная роспись длительное время продолжала оставаться в неблагоприятных температурно-влажностных условиях, когда небольшие ремонтные работы, а также проветривание и просушивание собора велось охранявшими памятник музейными сторожами.

Первые эпизодические наблюдения за микроклиматом собора велись в конце 1960-х годов под руководством Н.П. Зворыкина и С.С. Подъяпольского.

Систематические исследования состояния температурно-влажностного режима (ТВР) помещений соборного комплекса начались с 1981 года по «Программе комплексных реставрационных работ по памятнику ХV века собору Рождества Богородицы Ферапонтова монастыря» российского Министерства культуры.

Результаты исследований этого времени легли в основу разработки архитектурных, инженерных и хранительских мероприятий по нормализации ТВР собора с окружающими его постройками, таких как устройство дренажной системы, отмосток, столярных заполнений, аэрационных устройств (АУ), а также проветривание и консервация. Исследования показали и необходимость ежедневного контроля микроклимата, оценки его влияния на состояние стенописи. Именно в этот момент началось создание Системы мониторинга ТВР (Системы) памятников соборного комплекса для оценки эффективности реставрационных вмешательств.

Система включает в себя:

• методическое обеспечение:
• концепция мониторинга,
• методика инструментальных измерений и анализа,
• методика ограниченного подогрева собора и окружающих его помещений
• методика «регулируемого» проветривания помещений соборного комплекса и ряд других.
• инструментальное обеспечение измерения и контроля ТВР.

Методическое обеспечение разрабатывалось в соответствии с этапами и направлениями инструментальных исследований.

Первые циклы исследований воздушного режима проводились при помощи аспирационных психрометров и самописцев (термографов и гигрографов), установленных климатологами ГосНИИР. На основании лент сначала вручную, а с конца 1990-х годов – в электроном виде, составлялись ежемесячные и ежегодные таблицы и графики параметров ТВР. В это же время психрометры были замены электронными приборами разных типов.

Длительный период ежедневных замеров (1981-2002 гг.) с регулярным анализом влияния проводимых мероприятий на состояние памятника, позволили в 2002 году принять решение об устройстве в соборе подогрева – теплых полов. К этому времени, в 1998 году, во всех помещениях соборного комплекса, кроме самого собора, был смонтирован электроподогрев, что внесло изменения в состояние их ТВР. Исследования, проведенные специалистами ГосНИИР и ЦНРПМ в 1999-2001 годах выявили необходимость поддержания более высокой температуры в интерьере собора по отношению к пристройкам для предотвращения процессов капиллярного движения влаги в стенах в сторону росписи при ежегодном просушивания памятников. В результате этого исследования была составлена методика обеспечения ТВР соборного комплекса в соответствии с сезонными циклами ранее не отапливаемого памятника. Основным концептуальным решением было не создание комфортных по человеческим меркам температур, а обеспечение условий сохранения стенописи в ранее не отапливаемом памятнике.

Методикой предусматривалось поддержание низких положительных температур в соборе в зимний период времени не выше +8˚С. В целях предотвращения реколонизации микробиоты в периоды летнего высокого влагосодержания воздуха максимальные температуры ограничивались +18˚С, поэтому при достижении данной температуры обогрев отключался и дальнейшая нормализация ТВР памятника осуществлялась методами проветривания.

Для контроля параметров ТВР в новых условиях подогрева помещений соборного комплекса с 2009 года в них установлена беспроводная радиосистема контроля ТВР.

В настоящее время радиосистема состоит из:

1. 7-ми радиодатчиков (ИВТМ-7 М4), замеряющих состояние и изменения температуры и влажности воздушной среды в следующих помещениях соборного комплекса: собор (алтарь и барабан), ризница, паперти, подклет собора, подклет северной паперти, церковь Мартиниана,
2. 3-x радиодатчиков, фиксирующих температуры внутренних стен: собора: в апсиде жертвенника (на высоте 1 м от пола) и в барабане; церкви Мартиниана: в нижней части росписи над захоронением преподобного Мартиниана.
3. IВМ РС (ноутбук)
4. Радиомодема РМ-1, который соединен с компьютером по интерфейсу RS-232, с несущей частотой 433 МГц, максимальной скоростью беспроводной передачи 38,4 кбит/сек.
5. Программного обеспечение (ПО) системы, которое позволяет:

• видеть состояние ТВР памятников соборного комплекса в режиме реального времени,
• накапливать данные в памяти подключенного компьютера и выводить их на экран монитора в виде таблицы или графика,
• определять условия и технологию «регулируемого» проветривания (Модуль «Проветривание») помещений соборного комплекса на основе измерения и анализа параметров наружного и внутреннего воздуха.

Таким образом, накопительная база современной Системы дает возможность проанализировать любую ситуацию, связанную с ТВР, в текущем режиме и за любой период времени во всех помещениях комплекса с целью выбора или подтверждения оптимального режима поддержания микроклимата.

Датчики (термогигрометры) в нижней зоне интерьера и в барабане собора

Датчик температуры (южная стена в соборе)

Наружный датчик (термогигрометр)

Датчики (термогигрометры) в подклете северной паперти собора и в ц. Мартениана стены собора

Отображение контролируемых параметров на экране монитора Системы

Отображение на экране монитора температуры и влажности в контролируемых помещениях
в виде графиков изменения параметров за интересуемый период

Так, с момента введения подогрева собора в эксплуатацию с мая 2002 года до 2010 года, не отмечалось, редко встречающихся в условиях Русского Севера, летних сезонов с длительными повышенными температурами наружного воздуха. Краткосрочные повышения температур компенсировались инерционностью прогрева массивных стен построек. Незначительные периоды превышения наружных температур по отношению к температуре в соборе не успевали создать условия конденсационного увлажнения росписи.

Аномальное лето 2010 года, как по температурно-влажностным рекордам (со среднесуточными значениями около +25–26°С при влажности 80–90%), так и по их продолжительности (июль – середина августа), заставили изменить стратегию обеспечения ТВР собора. Удержать температуру внутри собора на +18˚С при длительных аномально высоких параметрах наружной не представлялось возможным, поэтому было принято решение о повышении температуры подогрева собора с целью выравнивания с уличными параметрами в целях сдерживания повышенной влажности. Работа по увеличению подогрева собора велась постепенно при постоянном контроле над скоростью изменения параметров, расчетом влагосодержания воздушной среды, соотношения точки росы с температурой стены.

Для полноты анализа ситуации были использованы данные не только 2010 года, но и имеющиеся в достаточно полном объеме данные прошлых лет (2003, 2004, 2009 года).

При сопоставлении значений относительной влажности можно видеть, что в целом, относительная влажность внутреннего воздуха в Рождественском соборе в 2010 году выше, чем в 2003 – 2004 годах, но примерно на том же уровне, что и в 2009 году.

Сопоставление значений влажности разных лет показывает, что в целом, удельная влажность внутреннего воздуха собора в 2010 году превышает значения удельной влажности прошлых лет на 2 – 4 единицы.

Наиболее опасным для памятника, с точки зрения конденсационного увлажнения, был период с конца июня по конец июля, когда значения температуры точки росы по данным наружного воздуха (с прибавлением 1,5 градусов) практически достигли значений температуры кладки стены собора, если бы температура кладки собора не была повышена, вероятность возникновения в июле условий для конденсационного увлажнения кладки стен была бы очень высокой. Зарегистрированные системой параметры ТВР всех помещений соборного комплекса в этот период, в основном, отвечали общей направленности работы с памятником по минимизации процессов влагообмена в авторских слоях росписи.

Постоянный контроль процесса подогрева на основе радиосистемы показал не только эффективность дополнительного обогрева в теплый период года, но его результаты были оценены, как единственно возможные для сохранения росписи от увлажнения в условиях аномально жарких погодных условиях. Совместная работы специалистов ГосНИИР и музея в данном направлении отмечена Дипломом Международного фестиваля «Интермузей - 2011».

Реализация полученных результатов работ по нормализации ТВР памятников соборного комплекса в летний период 2010 года была использована в летние периоды 2011 и 2012 годов, что позволяет говорить о закреплении положительного результата данного направления работ по сохранению уникальной стенописи собора.

Таким образом, использование Системы позволило расширить возможности и оценить эффективность реставрационного вмешательства – устройства подогреваемых полов в соборе Рождества Богородицы, как своевременного и научно-обоснованного этапа в комплексе мер по сохранению уникальной стенописи Дионисия.

В целом, внедрение Системы позволяет уже на протяжении 30 лет оценивать эффективность и оптимизировать такие реставрационные мероприятия, как:

• 1981–1984 гг. – исследование воздушных зон и состояния конструкций памятника, инструментальные замеры, внедрение проветривания (доработка методики) и консервационных мероприятий по обеспечению ТВР в зимний период времени, определение необходимости отопления подклета и церкви Мартиниана.
• 1985–1990 гг. – дополнение мероприятий по нормализации ТВР завершением инженерных работ: устройство дренажей и отмосток, вертикальной вентиляции (аэрационные устройства – «клапаны-хлопушки» в нижних частях окон барабана с выхлопом в подкровельное пространство собора),новых столярных заполнений всех окон.
• 1990–1996 гг. – мониторинг влияния комплекса инженерных и хранительских мер на микроклимат памятника.
• 1997–2000 гг. – экспериментальный обогрев разных помещений собора временными обогревателями (на основании рекомендаций ГосНИИР).
• 2000–2003 гг. – стационарный обогрев всех помещений музея, кроме собора (реализация проекта ЦНРПМ по обогреву памятников Музея фресок Дионисия). Оценка системы обогрева, принятие решения и реализация проекта электроподогреваемого пола в соборе.
• 2003–2011 гг. – подогрев помещений соборного комплекса в щадящем режиме с заданными соотношениями сезонных температур в соответствии с новой методикой оптимизации ТВР.
• 2010 г. - внедрение аэрационных устройств в верхних фрагментах окон барабана для естественной вентиляции собора.
• 2010-2012 гг. - экстремальные погодные условия (лето).

Итогом многолетней работы Системы с последовательной реализацией результатов исследований, разрабатываемых методик и реставрационных проектов явилось выведение памятника из аварийного в стабильное оптимальное состояние по условиям ТВР.

Список публикаций

1. Шелкова Е.Н., Сизов Б.Т., Фомин И.В. «Беспроводная система контроля температурно-влажностного режима соборного комплекса Ферапонтова монастыря». Сборник тезисов научно –практической конференции «Музейная климатология - основа сохранения объектов культурного наследия». 20-21 апреля 2011 г., г. Великий Новгород.
2. Сизов Б.Т., Фомин И.В., Шелкова Е.Н. «Использование системы мониторинга температурно-влажностного режима памятников соборного комплекса музея фресок Дионисия для оценки влияния природных аномалий, эффективности реставрационных вмешательств и для создания оптимальных условий сохранности». Материалы IХ Международной научно-практической конференции “Исследование, консервация и реставрация музейных объектов: достижения, тенденции развития”, г. Киев, май 2013 г., стр. 353-360.
3. Сизов Б.Т., Фомин И.В., Шелкова Е.Н. «Использование системы мониторинга температурно-влажностного режима памятников соборного комплекса музея фресок Дионисия для оценки влияния природных аномалий, эффективности реставрационных вмешательств и для создания оптимальных условий сохранности». Сборник трудов международной научной конференции «Хранение и исследование историко-архитектурного наследия в музейных собраниях: исторические, искусствоведческие и музеологические аспекты деятельности», 25-27 сентября 2013 г., Национальный музей во Львове им. Андрея Шептицкого.