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L'humidité relative et la température

André Bergeron et Colette Naud, 1995 (Révision 2011)

Les variations d'humidité provoquent des phénomènes qui nous sont familiers. Certaines variations sont lentes et accompagnent les changements de saison. D'autres sont quotidiennes et surviennent brusquement. Elles sont souvent liées à un changement de température.

L'été, les portes et les tiroirs sont plus difficiles à ouvrir. L'humidité est alors plus élevée et le bois, matériau hygroscopique, se gonfle. Les matériaux d'origine minérale, comme la céramique, le verre, la pierre, et les métaux ne sont pas hygroscopiques. Lorsque l'on sort une bouteille du réfrigérateur, on observe que l'humidité de l'atmosphère au contact du contenant froid se transforme en eau. C'est le phénomène de condensation.

La notion d'humidité relative

Lorsqu'on parle d'humidité, on a recours à la notion d'humidité relative (HR), que l'on définit comme la quantité de vapeur d'eau contenue dans un volume d'air donné par rapport au maximum qu'il pourrait contenir à une température et une pression données.

L'humidité relative va de 0 à 100%. L'air est sec quand l'humidité relative est inférieure à 35%. L'air est moyennement humide entre 35 et 65%, et l'air est humide à plus de 65% d'humidité relative. À l'intérieur d'un même espace, l'HR varie en fonction des changements de température : elle augmente si la température baisse et diminue si elle s'élève.

Les matériaux et l'HR

Les collections sont constituées de matériaux organiques et inorganiques. Les matériaux organiques, d'origine végétale ou animale, comme le bois, le cuir, l'ivoire et les textiles, absorbent l'humidité de l'air lorsqu'elle augmente et en relâchent lorsqu'elle diminue. Les matériaux organiques cherchent à atteindre un équilibre hygroscopique avec leur milieu. C'est ce qui explique que le tiroir qui se coinçait en été glisse à nouveau facilement en hiver.

De plus, certains matériaux organiques comme le bois, l'ivoire et la corne sont anisotropes, c'est-à-dire qu'ils réagissent plus dans un sens que dans l'autre aux variations d'humidité. Ils se contractent ou se gonflent davantage dans le sens perpendiculaire à l'axe de croissance. Ce phénomène entraîne gauchissements, fentes et ruptures d'assemblage. L'anisotropie et l'hygroscopicité varient d'un matériau à l'autre.

Les dommages liés aux fluctuations

Les dommages liés aux fluctuations brusques et importantes de l'humidité relative sont nettement plus marqués si ces matériaux sont contraints dans leurs mouvements.

Lorsqu'on change un objet d'environnement, l'acclimatation doit se faire lentement si on veut éviter les soulèvements, les fentes et les cassures. Les variations brusques et importantes causent les plus grands dommages. Elles provoquent le soulèvement des couches picturales, le gauchissement du bois, la dislocation des joints.

Les objets les plus vulnérables aux fluctuations brusques de l'humidité sont les sculptures en bois polychromes, les peintures sur panneau de bois, les objets en marqueterie, les parchemins, les peaux sous tension comme les tambourins, les kayaks et autres objets qui possèdent des comportements anisotropiques très marqués, comme l'ivoire. Certains objets restaurés peuvent être également sensibles à cause des adhésifs utilisés. S'il est impossible d'empêcher les variations d'humidité relative, il est important de les ralentir.

Les valeurs recommandées

Il y a environ 25 ans, Thomson  recommandait  un idéal à atteindre, une valeur en humidité relative de 50% ±3%, et une température de 21°C. ± 1. Il n'existait cependant pas de données pour les fluctuations plus petites. Avec le temps, certains chercheurs ont compris que l'application de normes très serrées constituait une exagération des besoins en stabilité climatique pour plusieurs catégories d'objets, et qu'il convenait de concevoir une approche plus souple et mieux adaptée, tenant compte du bâtiment qui reçoit les collections et de leur nature..

C'est ainsi que l'Institut canadien de conservation (I.C.C.) a travaillé en étroite collaboration avec la société américaine ASHRAE  (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) pour établir un système de lignes directrices pour les musées, les bibliothèques et les dépôts d'archives. Le produit final se présente sous la forme d'un chapitre publié dans un ouvrage de référence incontournable pour tous les architectes et ingénieurs nord-américains, Heating, Ventilating and Air-Conditioning applications (1999). Cette publication sert de guide pour tout ce qui touche le contrôle environnemental, la construction et la rénovation des bâtiments. La localisation dans cette publication d'un chapitre destiné à encadrer de façon formelle les paramètres optimums de conservation est révélatrice de l'importance désormais accordée au cadre bâti; il n'est plus possible de dissocier les valeurs idéales de conservation de l'endroit où elles sont appliquées.

Au lieu de partir d'une valeur et de tenter de l'appliquer coûte que coûte à un type de collection ou à un bâtiment, l'approche ASHRAE part de la prémisse inverse : il faut premièrement étudier le type de matériaux en présence, déterminer la nature de la collection ainsi que le type d'aménagement recherché avant de décider quoi que ce soit. Ici encore, les budgets disponibles possèdent une influence sur la décision à prendre, mais en modulant le niveau de contrôle requis selon le besoin, la décision finale fait preuve de plus de réalisme et démontre plus de compréhension des ressources mises à la disposition de la communauté muséologique.

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Des niveaux de performance pour chaque type d'édifice

Les fluctuations permises sont maintenant réparties selon cinq catégories: AA, A, B, C et D. Chacune de ces catégories possède une relation avec le type de bâtiment susceptible d'abriter les collections à préserver, ainsi qu'une fourchette de valeurs qui lui est propre. Un nouvel élément est ajouté aux fluctuations du système de contrôle climatique, soit le « gradient de fluctuation spatiale ». Nous savons que les valeurs de température et d'humidité relative à l'intérieur d'une salle vont varier selon l'emplacement : le centre d'une pièce, par exemple, ne possèdera pas les mêmes caractéristiques de diffusion et de brassage de l'air que le rebord d'une fenêtre. Le gradient de fluctuation spatiale tient compte de l'aspect hétérogène des valeurs que l'on retrouve à l'intérieur d'une salle ou d'un bâtiment, ainsi que du possible déplacement des objets à l'intérieur de l'institution.

Cibles de préservation basées sur les cibles de performance d'ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)

Tableau présentant les possibles degrés de préservation en année contre les dommages mécaniques versus les cibles de performance de ASHRAE. 

Source: Directives en matière d'environnement pour les musées — température et humidité relative. Site web de l'Institut canadien de conservation, consulté en octobre 2011.  Tous droits réservés. Reproduit avec la permission de l'Institut canadien de la conservation du ministère du Patrimoine canadien, 2011.

De plus, pour diminuer les stress imposés aux bâtiments historiques, l'approche ASHRAE intègre les travaux de la charte de la Nouvelle-Orléans, qui propose une approche plus respectueuse des contraintes architecturales propres à ce type de bâtiment. Il est bon de se rappeler que dans le cas où la structure de l'édifice ne permet que très difficilement la préservation d'une collection d'objets fragiles, il est toujours possible de recourir à une approche alternative, soit la création de micro-climats, à un coût relativement plus modeste.

Bien connaître son édifice

Une bonne connaissance de son édifice permet d'en tirer le meilleur parti possible. On identifie les endroits à risque. Ceux à proximité des fenêtres et des murs donnant sur l'extérieur sont sujets à plus de fluctuations, les sous-sols sont généralement plus humides et les greniers souvent trop secs. Des variations brusques peuvent être causées par la mise en marche du chauffage, l'ouverture d'une fenêtre, l'arrivée d'un groupe de personnes dans une salle ou la tombée de la nuit.

Dans les pays nordiques, certains édifices mal isolés supportent difficilement le maintien d'un taux d'humidité de 50 % pendant l'hiver. De plus, le coût de la climatisation est souvent prohibitif. Même dans un bâtiment climatisé, les objets les plus vulnérables demeurent exposés au danger d'une panne

Des moyens d'intervention simples et efficaces permettent heureusement de limiter les effets de ces variations. On remet graduellement le chauffage en marche à l'automne; on évite d'ouvrir les portes et les fenêtres pour aérer les salles. Des vitrines étanches sont utilisées pour l'exposition des œuvres très fragiles. On emploie des boîtes de rangement pour les objets en réserve et des caisses bien isolées pour le transport.

On peut ajouter dans ces enceintes fermées des matériaux tampons comme le papier, le carton et le coton qui absorbent l'excès d'humidité lorsqu'elle augmente et en relâchent lorsqu'elle diminue. Il existe sur le marché des matériaux capables d'amortir les variations hygrométriques : le plus connu est le gel de silice vendu sous forme de grains, de feuilles ou de plaquettes. Pour être efficaces, ils doivent être conditionnés à l'humidité relative désirée et introduits en quantité suffisante dans un espace clos. Ainsi, pour climatiser  une vitrine étanche d'un mètre cube, on devra utiliser environ 20 kilogrammes de gel de silice.

Quand on veut se servir du gel de silice comme dessiccatif, pour ralentir la corrosion des métaux par exemple, on l'emploie sous forme déshydratée. On l'introduit alors directement dans la vitrine. Comme il tend à s'hydrater avec le temps, on le ramène à l'état initial en le chauffant au four à 120°C pendant trois heures. 

Lorsqu'on désire s'en servir comme agent tampon, il faut absolument l'hydrater (lui faire absorber une certaine quantité d'humidité) avant de l'introduire en vitrine. Ceci peut se faire en l'étalant en couche mince à l'air ambiant pendant 10 jours. Ce gel est mis en vitrine où il demeurera, des années durant, sans entretien. Toutefois, lorsqu'on désire maintenir une vitrine à 50 % d'humidité relative (HR), il est souvent plus simple d'utiliser des produits commerciaux comme l'Artsorb® ou l'Artengel® hydratés au taux d'humidité désiré. Il faut vérifier le taux d'humidité relative en vitrine et réhydrater au besoin en suivant le mode d'emploi.

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Ralentir l'impact des fluctuations

Des moyens simples permettent de ralentir efficacement l'impact des fluctuations de l'humidité : l'installation d'un dos protecteur
panneau rigide fixé au revers du châssis
assemblage de bois sur lequel on tend une toile.
châssis
ou du cadre qui sert à protéger le tableau.
dos protecteur
au revers d'une peinture, la construction d'une tente en polyéthylène étanche qui crée un environnement de transition pour certains objets. De plus, lors du déplacement des œuvres, on attend au moins 24 heures avant d'ouvrir les caisses de transport.

On évite d'imposer des contraintes sur les matériaux hygroscopiques, pour qu'ils puissent jouer librement selon les variations de l'humidité. Par exemple, un cadre trop étroit provoque le gauchissement du châssis
assemblage de bois sur lequel on tend une toile.
châssis
. Un montage contraignant pour les œuvres graphiques entraîne des gondolements ou des déchirures.

Puisque l'équilibre de l'objet avec son milieu est important, il faut d'abord viser la stabilité avant d'essayer de maintenir une humidité relative idéale. Au Canada, étant donné les conditions climatiques difficiles, on essaie pour les matériaux hygroscopiques tels que le papier, les textiles, le bois, et les collections mixtes, de maintenir une humidité relative supérieure à 35 % pendant l'hiver et inférieure à 65 % pendant l'été.

Réduire les fluctuations quotidiennes

On réduit au minimum les fluctuations quotidiennes. Si le bâtiment est équipé d'un système d'humidification central, on répartit sur plusieurs semaines le passage de la consigne d'hiver à la consigne d'été.

À plus de 70%, l'humidité relative risque de déclencher le développement des moisissures, particulièrement dans l'obscurité et s'il y a peu de circulation d'air. Une humidité relative trop élevée affaiblit la résistance des colles, provoque le gondolement des papiers et accroît la corrosion des métaux. Au taux d'humidité relative inférieur à 30% est idéal pour les métaux, qui exigent une atmosphère aussi sèche que possible afin d'éviter leur corrosion.

L'air chaud peut contenir plus d'humidité que l'air froid. C'est ce qui explique que de la condensation peut se former à la surface d'un objet si la température ambiante passe sans transition de 10° à 25° C, par exemple. La condensation sur les objets doit être évitée à tout prix : elle provoque la corrosion des métaux, les cernes et les rousseurs sur le papier, ainsi que le développement des moisissures.

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Les appareils de mesure

Thermohygrographe

Plusieurs appareils permettent de mesurer le taux d'humidité. Des mesures ponctuelles sont utiles mais insuffisantes, puisque les variations soudaines et momentanées ne sont pas enregistrées. Le thermohygrographe, lui, permet l'enregistrement continu des variations d'humidité relative; c'est l'appareil indispensable pour évaluer les conditions climatique de son musée. Cette connaissance est essentielle.

Le cumul des relevés du thermohygrographe fournit le profil climatique d'une salle. Il permet d'identifier les espaces à risque et les zones stables, et de choisir les endroits appropriés pour l'entreposage et l'exposition des différents objets de la collection. Ceux qui sont sensibles à l'humidité, comme les métaux, sont placés dans un endroit sec, alors que ceux qui sont sensibles aux fluctuations, comme les ivoires, les peintures sur panneau et les sculptures polychromes, sont maintenus dans des endroits disposant des conditions climatiques les plus stables.

Le thermohygrographe est vérifié régulièrement à l'aide d'un psychromètre, qui fournit une mesure ponctuelle de l'humidité relative. Toute variation inhabituelle est notée et l'information transmise au responsable qui apporte les mesures correctives appropriées. L'entretien d'un thermohygrographe est simple. On recommande de régénérer ses fibres tous les semestres et de le calibrer périodiquement.

Enregistreur de données

De plus en plus, les enregistreurs de données sont utilisés pour la vérification du contrôle environnemental. Ces appareils possèdent de nombreux avantages, notamment en raison de leur taille réduite qui permet de les placer même à l'intérieur de vitrines de petites tailles. Les données enregistrées sont téléchargées dans un ordinateur et des chartes de température et d'humidité relative pourront être consultées à l'écran ou imprimées, au besoin. Il faut savoir que si ces enregistreurs permettent de reproduire fidèlement les fluctuations climatiques, ils ne sont pas toujours parfaitement fiables quant à la valeur réelle de l'humidité relative. Une contre-vérification avec un psychromètre est conseillée.

Humidificateur / déshumidificateur

Compte tenu du climat au Canada, l'emploi d'un humidificateur pendant l'hiver, si l'humidité relative est très basse, ou d'un déshumidificateur pendant l'été, peut être judicieux. Il faut toutefois que la structure du bâtiment le permette. Dans le cas d'un bâtiment ancien,  il n'est pas conseillé d'humidifier lors de la période hivernale, en raison de dommages possible à son enveloppe. 

Alarme

Les appareils de mesure de l'humidité relative nécessitent une supervision constante pour assurer un fonctionnement adéquat et améliorer effectivement le climat d'une salle. Une alarme doit se déclencher pour signaler un arrêt et permettre une remise en marche rapide. Sinon, on provoquera des hausses ou des baisses soudaines de l'humidité relative et le remède risque d'être pire que le mal!

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La température

La température affecte également la conservation des objets. Une température élevée accélère la vitesse des dégradations. Le phénomène d'oxydation comme le jaunissement du vernis, par exemple, se produit plus rapidement à 25°C qu'à 18°C. L'excès de chaleur dans un musée peut avoir diverses causes : une température ambiante trop élevée ou des surchauffes locales causées par la lumière solaire ou électrique. On se souvient que la température est importante à cause de sa relation directe avec l'humidité relative. Le chauffage assèche l'air de façon dramatique en hiver. Il faut donc éviter de surchauffer le musée. Chaque degré de température en moins permet de gagner 3% d'humidité relative.

En baissant la température, on peut ramener l'humidité à un taux plus acceptable. Par exemple, si l'air chauffé à 23°C contient 18% d'humidité relative, on pourra, en diminuant de 4°C, la hausser à 30%.

Le confort des employés et des visiteurs ne permet pas toujours d'abaisser la température à moins de 20°C dans les salles de travail et les aires d'exposition. Par contre, on peut maintenir la réserve du musée à une température plus fraîche, quitte à s'habiller plus chaudement lorsqu'on doit y aller. Les 20°C, recommandés fréquemment pour les musées, sont plus indiqués pour le confort des humains alors que les objets, eux, se conservent mieux au frais.

Au Canada, certains musées ferment leurs portes en hiver. En prenant quelques précautions élémentaires, leurs collections n'en souffrent pas. Par contre, l'ouverture d'un musée pendant les week-ends seulement, ou à l'occasion d'un événement spécial est très dangereuse, car elle fait varier brusquement la température et en conséquence, l'humidité relative.

Les temps changent, la façon d'évaluer l'environnement et les besoins en conservation aussi, mais une chose demeure toute aussi importante : le besoin de protéger nos collections de la dégradation, qu'elle soit intrinsèque ou occasionnée par des facteurs environnementaux. Et bien sûr, en cas de doute, il est toujours préférable de consulter un restaurateur, qui saura vous aider et vous guider dans votre cheminement et l'évaluation de vos besoins.

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En résumé

En résumé, limitez les fluctuations d'humidité relative et de température, évitez les extrêmes, c'est-à-dire moins de 35% l'hiver et plus de 65% l'été, et faites l'acquisition d'au moins un thermohygrographe ou d'un appareil capable d'enregistrer vos conditions climatiques.

 
Bibliographie et vidéographie

Date de mise à jour : 16 juin 2016

Gouvernement du Québec, 2019
© Gouvernement du Québec, 2019