Effiziente und intelligente Klimatisierung von Archiven und Kulturgüterdepots

Durch eine intelligente Steuerung der Außen- und Umluftanteile der Lüftungsanlage können mit geringem Aufwand für Heizen, Kühlen, Be- und Entfeuchten in Archiven und Depots von Museen ganzjährig vorgegebene Raumkonditionen sicher und konstant eingehalten werden.

Anzeige

Nicht nur in Ausstellungshallen, sondern auch in Archiven und Kulturgüterdepots spielt das Raumklima eine entscheidende Rolle, um die dort archivierten Objekte für viele Generationen zu erhalten. Eine unsachgemäße Lagerung von Kulturgütern führt mit der Zeit zu unerwünschten Materialveränderungen. Deshalb sollen Temperatur und Feuchtigkeit in definierten Bandbreiten gehalten werden.

Raumklimaparameter
Abbildung 1: Nicht nur in Ausstellungsräumen, sondern auch in Depots und Archiven von Museen müssen eng begrenzte Raumklimaparameter eingehalten werden (Abb. © LeitnerR/stock.adobe.com).

Der Behaglichkeitsbereich des Menschen spielt in Archiven und Depots keine Rolle, denn dort befinden sich in aller Regel keine Arbeitsplätze im Sinne der Arbeitsstättenverordnung. Dieser Umstand macht es möglich, die Luftwechselraten und die Außenluftanteile in Archiven und Depots sehr gering zu halten. Die Bandbreiten für Temperatur und Feuchte in Archiven und Depots werden vielmehr über die dort gelagerten Materialien und Kulturgüter definiert.
Neben den absoluten Werten ist aber auch die zeitliche Veränderung dieser Werte entscheidend. Für sehr viele Materialien und Kulturgüter ist ein Temperaturbereich zwischen 15 °C und 19 °C und ein Feuchtebereich von 45 % bis 55 % relativer Feuchte ideal. Die meisten Materialien sind jedoch tolerant gegenüber vorübergehenden Abweichungen von der idealen Bandbreite, wenn diese nicht spontan auftreten. Daher können in aller Regel also minimale temporäre Über- oder Unterschreitungen toleriert werden. Dabei ist zu beachten, dass im Sommer immer die relative Feuchte als führende Größe zu betrachten ist.

Bauliche und technische Besonderheiten von Kulturgüterdepots

Bauliche und nutzungsspezifische Besonderheiten

Oft sind Kulturgüterdepots in Räumen unter der Erde und/oder in Räumen mit dicken Wänden untergebracht. Die große thermische Trägheit dieser baulichen Substanz und oft auch die der Kulturgüter hilft, die Temperatur- und Feuchtekurven flach zu halten. Aber gerade wegen der klimatischen Restriktionen in Kulturgüterdepots, insbesondere wegen der oft kühlen Temperaturen, gibt es in diesen Räumen keine oder kaum ständige Arbeitsplätze. Dieser Umstand hat großen Einfluss auf die Dimensionierung der Innenraumklimatisierung.

Technische Besonderheiten

In aller Regel verfügen bestehende Kulturgüterdepots über Lüftungsanlagen, die im Minimum die Luftwechselraten, die Außenluftanteile und die Beheizung der Depots sicherstellen können. Wegen der minimalen beziehungsweise seltenen Personenbelegung in den Kulturgüterdepots können die Luftwechselraten und die Außenluftanteile für diese Räume minimal gehalten werden. Das bedeutet: Über sehr lange Laufzeiten der Anlagen im Jahresbetrieb, meist über 75 %, werden die Lüftungsanlagen ausschließlich mit Umluft betrieben.

Der Algorithmus für eine intelligente Lüftung von Kulturgüterdepots

Das Außenklima weicht meist von den erwünschten Idealbedingungen im Raum ab. Es ist daher notwendig, das Raumklima durch bauliche und technische Maßnahmen in den konservatorisch vorgegebenen Grenzen zu halten. Die dazu im Bereich Gebäudetechnik zur Verfügung stehenden technischen Mittel sind im Wesentlichen Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten. Die Kostenintensität nimmt in der Reihe der Aufzählung zu. Der preiswerteste Eingriff in das Raumklima ist das Heizen.

Die von der FE-Partner AG, Vaduz/Liechtenstein, entwickelte Grundidee und der darauf basierende Regelalgorithmus für eine intelligente Lüftung von Kulturgüterdepots beruht darauf, zunächst einmal – bei Sichersteller der konservatorischen Vorgaben – eine lange Betriebszeit der RLT-Anlage mit Umluft zu realisieren. Aber immer dann, wenn es aufgrund der aktuellen Konditionen der Außenluft (Temperatur, Feuchte) möglich ist, eine Verbesserung oder Stabilisierung des Raumklimas im Depot zu erreichen, wird, gesteuert über den Regelalgorithmus, der Umluft ein entsprechend großer oder geringerer Teil Außenluft beigemischt. Gleiches geschieht, wenn zum Beispiel Mitarbeiter über längere Zeiten Arbeiten im Depot ausführen müssen, denn für diese muss ja ein ausreichender Außenluftanteil in der Raumluft sichergestellt werden.
Da das Wetter in Mitteleuropa starken jahreszeitlichen Schwankungen unterliegt, werden zudem für das Raumklima unter Nutzen der thermischen Trägheit in den Depots in Abstimmung mit dem Betreiber langsame jahreszeitliche Schwankungen zugelassen. Die Maxima bei Temperatur und Feuchte sollen deshalb im September, die Minima im März vorherrschen.
Aufbauend auf diesen Prämissen wurde der Algorithmus für Lüftungsanlagen entwickelt, der durch die maximale Nutzung passender Außenluftbedingungen (Temperatur = Erwärmen, Kühlen, Feuchte = Be- und Entfeuchten) eine preiswerte, effiziente und sichere Konditionierung der Raumluft in Kulturgüterdepots ermöglicht.

Temperatur und Feuchte im Depotraum
Abbildung 2: Die Abbildung zeigt die zugelassenen jahreszeitlichen Schwankungen bei Temperatur und Feuchte in einem Depotraum als Grundlage für den Algorithmus. (Abb. © FE-Partner AG)

Der Nutzen für Kulturgüterdepots

Mit dem auf die individuellen Bedürfnisse der Kulturgüterdepots zugeschnittenen Algorithmus wird ein sehr ausgeglichenes Innenraumklima erzielt, das dauerhaft in den vordefnierten Grenzen gehalten werden kann (Abb. 3). Die dafür notwendige Lüftungsanlage muss lediglich über ein Nachheizregister verfügen, oder aber eine alternative Beheizung ist bereits verfügbar. Die Vorteile dieser Lösung sind:

  • einfache und preiswerte Lüftungstechnik;
  • geringe Lebenszykluskosten des Lüftungssystems;
  • robuster und erprobter Algorithmus;
  • stabiles Innenraumklima mit minimalem Energieaufwand.

Nur extreme äußere Bedingungen über einen längeren Zeitraum können temporär zu Abweichungen von den Sollbedingungen für das Raumklima im Depot führen. Sollten diese kurzen Grenzverletzungen der Sollwerte für den Betreiber nicht tolerabel sein, kann in solchen Fällen das Depot bedarfsorientiert dezentral be- oder entfeuchtet werden.

Regelalgorithmus steuert Lüftungsanlage
Abbildung 3: Die Abbildung zeigt ein Diagramm des Jahres 2020, wo durch den Regelalgorithmus zur Steuerung der Lüftungsanlage nahezu unabhängig von den Außenluftkonditionen ein bezüglich der Temperatur und Feuchte vom Betreiber gewünschtes, sich langsam änderndes Innenraumklima im Archiv eines Kunden (ca. 1.500 m2) sichergestellt wird (Abb. © FE-Partner AG)

Die Umsetzung

Die FE-Partner AG unterstützt Kunden bei der Planung des Projekts, von der Anpassung des Regelungsalgorithmus an die konkreten Projektbedingungen, die Projektkoordination aller beteiligten Partner bis hin zur Inbetriebnahme und Einregulierung der Anlage. Der Regelalgorithmus selbst wird dann mit Hilfe der FE-Partner AG vom Systemintegrator für die Regelung programmiert und umgesetzt. FE-Partner AG übernimmt mit der Inbetriebnahme der Anlage das Monitoring des Raumklimas und der Lüftungsanlage. Somit können Probleme frühzeitig erkannt und ein dauerhaft optimales Klima in den Kulturgüterdepots sichergestellt werden. Die FE-Partner AG hat bereits in mehreren Projekten Erfahrungen mit der Klimatisierung von Kulturgüterschutzräumen sammeln können, zum Beispiel für:

  • Kulturgüterschutzräume für die Kantonsbibliothek Graubünden
  • Kulturgüterschutzräume für das Rätische Museum in Chur
  • Erweiterungsneubau Mensa und Mediothek der Kantonsschule Chur
  • Kulturgüterschutzraum im Naturmuseum Graubünden
  • Archivraum der Gemeinde Vaduz
  • Kulturgüterschutzräume des Kunstmuseums Graubünden in Chur.

Die FE-Partner AG ist Spezialist für Anlagenmonitoring und Energieoptimierungen. Mit dem Monitoring und den darauf aufbauenden Konzepten wird aufgezeigt, in welchen Bereichen Optimierungspotenzial vorhanden ist und ein dauerhaft optimaler Betrieb sichergestellt (www.fe-partner.com).

Der Verfasser des Beitrags ist Gunter Schill, FE-Partner AG, Vaduz/Liechtenstein. (Stand: Dezember 2021)

cci141339

Schreiben Sie einen Kommentar