Wpływ zmian temperatury i wilgotności powietrza na organy piszczałkowe

materiały wykorzystywane w organach

Organy to instrument dęty, a zatem taki, w którym materiałem emitującym dźwięk jest drgające powietrze. Powietrze pompowane ręcznie przez kalikanta lub za pomocą dmuchawy elektrycznej gromadzone jest w miechach. Z miechów za pośrednictwem drewnianych konduktów (kanałów powietrznych) doprowadzone zostaje do wiatrownic, które w kontrolowany sposób rozprowadzają je do poszczególnych piszczałek. Piszczałki swoją formą i wielkością decydują o charakterze i wysokości wydobywanego dźwięku.

Organy to instrument klawiszowy, a zatem instrument posługujący się systemem umożliwiającym organiście ścisłą kontrolę rozprowadzania powietrza w wiatrownicach za pomocą klawiatury. W tym celu klawiatura połączona jest z wiatrownicami za pomocą złożonej z dziesiątek drobnych elementów traktury transmitującej sygnały z klawiatury do wiatrownic.

Powyższe witalne elementy organów: miechy, kondukty, wiatrownice, piszczałki i traktura to elementy kryjące się w szafie organowej, zazwyczaj okraszonej dekoracyjną fasadą (prospektem organowym). Choć ich nie widać, to nie sposób lekceważyć ich udziału w formowaniu muzykalnego dźwięku wydobywanego dosłownie z powietrza przez organy. Jakość i precyzja wykonania oraz dobry stan utrzymania tych elementów ma równie wielki wpływ na muzykę jak to kto zasiądzie przy klawiaturze.

Do budowy opisanych elementów organów stosuje się drewno (zarówno iglaste jak i liściaste), klej kostny (ze względu na odwracalność techniki), skóry (kozia, owcza, cielęca, wołowa, a także pergamin), metal (stopy ołowiu i cyny, mosiądz, brąz, miedź, stal i cynk), a także kość wołową (białe okładziny klawiatur), szelak, olej lniany (pokost), a do prospektu także różnorodne pigmenty i płatkowe złoto.

konstruowanie dla konkretnego wnętrza

Na pierwszy rzut oka widać, że zastosowanie tak różnorodnych materiałów do budowy "króla instrumentów" musi nastręczać trudności już w początkowej fazie budowy. Drewno wymaga prawidłowego i wieloletniego sezonowania, a warunki pracy w warsztacie organmistrzowskim (temperatura i wilgotność) powinny korespondować z warunkami panującymi na miejscu przyszłego montażu instrumentu. Sprowadza się to zazwyczaj do tego, że w warsztacie powinny panować takie same warunki lub być bardziej sucho, gdyż łatwiej jest zrekompensować późniejsze puchnięcie drewna od wilgoci, niż jego rozsychanie się. Rozsychanie podczas eksploatacji organów może powodować powstawanie szczelin i pęknięć, które potrafią skutecznie rozszczelnić nawet "fabrycznie" nowe wiatrownice sprawiając, że niektóre piszczałki nie będą grać, a niektóre będą odzywać się same, nieproszone.

Firmy mające duże doświadczenie w pracy poza swoim regionem bardzo poważnie podchodzą do problematyki klimatu w miejscu montażu organów. Szczególnie duże problemy mają firmy budujące instrumenty na eksport do Japonii, gdzie zarówno wilgotność jak i temperatura znacznie odbiega od europejskiej czy nawet amerykańskiej normy. C. B. Fisk, (amerykańska firma w której pracowałem) przed montażem organów w szwajcarskiej Lozannie przez rok czasu za pomocą termohydrografu monitorowała dzienne zmiany temperatury i wilgotności wnętrza katedry Lozańskiej przed przystąpieniem do pracy.

Przenosząc instrument Schlag und Soehne op. 444 z Golasowic do Słupska nie ominęły mnie problemy ze zmianą wilgotności. Elementy drewniane szafy organowej w Słupsku na skutek podwyższonej wilgotności i braku wentylacji w świątynii spuchły na tyle, że większość z nich (panele, drzwi) wymagała ponownego dopasowania.

idealna wilgotność i temperatura

Nie ma bezwzględnej idealnej wilgotności i temperatury dla organów. Idealnymi warunkami dla organów są warunki stałe, nie zmieniające się a przy tym takie dla których instrument został zbudowany. Choć nie ma idealnej temperatury dla organów, to można powiedzieć, że wysoka temperatura w połączeniu z wysoką wilgotnością będzie sprzyjać szybszemu korodowaniu elementów metalowych, a także rozwojowi pleśni, która atakuje elementy organiczne takie jak skóra, klej kostny, czy niektóre rodzaje drewna (np. grusza, która ze względu na swoją jednorodność i miękkość jest lubianym materiałem do produkcji drewnianych piszczałek). Projektując organy dla takich warunków należy o tym pamiętać i zastosować odpowiednie środki zapobiegające korozji i rozwojowi pleśni.

Najważniejsza jest stałość parametrów termohydrometrycznych na przestrzeni czasu. Ważnym jest by wilgotność i temperatura dla których zbudowany jest instrument były możliwie stabilnie utrzymywane. Organy poddawane na przestrzeni lat ciągłym zmianom wilgotności i temperatury szybko niszczą się, a materiały z których są wykonane, takie jak skóra ulegają szybciej eksploatacji i dosłownie erodują.

symptomy zmian

Zmiany temperatury są odczuwalne natychmiast. Instrumenty dęte są najbardziej podatne na zmiany temperatury powietrza, gdyż to właśnie powietrze wytwarza w nich dźwięk. Prędkość dźwięku (V) zależna jest od temperatury w stopniu określonym przez następujące równanie:

V (m/s) = 331.5 + 0.60 T(°C)

A zatem przyrost temperatury o 1°C powoduje zmianę prędkości rozchodzenia się dźwięku o 0,6m/s.

Wysokość dźwięku (f) jest wprost proporcjonalna do prędkości dźwięku i odwrotnie proporcjonalna do długości piszczałki (λ), która jest wartością stałą, a zatem wysokość dźwięku idzie proporcjonalnie w górę wraz ze wzrostem temperatury.

f = V / λ

Wystarczy różnica 25°C by podwyższyć lub obniżyć brzmienie organów o pół tonu. Czy to dużo? Bardzo. Wystarczy spytać dowolnego muzyka.

O ile zmiany temeratury poza zmianą stroju nie powodują bezpośrednio żadnych szkód, to towarzyszące im zmiany wilgotności już tak. Powietrze o temperaturze 0°C osiąga maksimum nasycenia wodą (100% wilgotności) już przy zawartości 5g wody na 1kg powietrza. Powietrze podgrzane do 25°C jest już w stanie przyjąć 20g wody na 1kg. A zatem podgrzewane powietrze będzie intensywnie wyciągać wodę z otoczenia, a schładzane oddawać ją. Ofiarami tego procesu są jak wspomniałem drewno, ale też skóra, klej kostny i również w niektórych przypadkach metalowe piszczałki, gdzie odkładająca się wilgoć na chłodnych metalowych powierzchniach piszczałek przyczynia się do przyspieszenia ich korozji. W szczególności cierpią mosiężne języczki piszczałek tzw. "języczkowych" takich jak np. Trompet, Oboe, czy Poussane.

idealne warunki

Monitorując temperaturę i wilgotność podczas dwóch lat prac konserwatorskich w Bazylice NMP w Krzeszowie stwierdziliśmy wyjątkowo stabilne warunki klimatyczne. Dobra wentylacja, grube mury, brak ogrzewania, stabilna temperatura od 5 do 15°C i wilgotność w granicach 60 do 80% utrzymujące się przez cały sezon zagwarantowały na przestrzeni ponad 270 lat zadziwiającą szczelność i bezawaryjność wiadrownic.

W celu zapewnienia możliwie idealnych warunków dla organów unikajmy więc zmian klimatu w kościele. Unikajmy zwłaszcza gwałtownych zmian. Monitorowaniu klimatu w kościele może służyć nawet najtańszy dostępny na rynku termohydrograf w postaci przenośnego elektronicznego termometru z odczytem wilgotności i opcją zapamiętywania maksymalnych i minimalnych wskazań. Urządzenie takie umieszczamy w bezpośrednim sąsiedztwie organów. Już na przestrzeni kilku tygodni widać będzie maksymalne wychylenia temperatury i wilgotności. A po roku uzyskamy pełny obraz cyklu klimatycznego jakiemu poddawane są organy. Lepszym rozwiązaniem jednak jest urządzenie w postaci termohydrografu USB, który zapisuje dane w pamięci, a później można je obejrzeć w komputerze w postaci całorocznego wykresu temperatur i wilgotności dzień po dniu. Klasyczne, mechaniczne termohydrografy z obracającym się wałkiem są zbyt drogie i w dzisiejszych czasach raczej już trudno dostępne.

uwagi organmistrzowskie dotyczące ogrzewania i wentylacji

Dobra wentylacja i cyrkulacja powietrza w kościele jest niezbędna dla organów, gdyż skutecznie łagodzi zmiany wilgotności powietrza wywołane zmianami temperatury. Ogranicza również rozwój pleśni. Ogrzewanie natomiast jest niezbęde dla przebywających w kościele osób. Warto zaplanować je tak, by działało one punktowo, bezpośrednio na te osoby. Najlepszymi systemami mogą się okazać łagodnie grzejące grzejniki bezpośrednio przy ławkach montowane w podłodze, lub najlepiej przy samym siedzeniu lub tuż pod nim. Ciekawym rozwiązaniem jest również ogrzewanie gazowe, gdyż produkuje ono duże ilości pary wodnej, która sprawia, że wraz ze wzrostem temperatury rośnie stężenie pary wodnej w powietrzu, a więc nie spada względna wilgotność powietrza. Mankamentem ogrzewania gazowego jest towarzyszący mu szum, który przeszkadza w kontemplacji jak i odbieraniu muzyki.

Najgorszym zaś rozwiązaniem jest ogrzewanie nawiewowe, które w swym obiegu wymienia całe powietrze w kościele na ciepłe i suche sprzyjające rozsychaniu się organów. Towarzyszący mu donośny szum skutecznie zniechęci każdego nawet największego amatora muzyki organowej.

---

www.organy.net
Szymon Lech Januszkiewicz

Artykuł pochodzi z serwisu www.Artelis.pl