Die Regelung der Umgebungsbedingungen für eine korrekte Aufbewahrung von Kulturgütern in Museen undähnlichen Einrichtungen

Im Laufe des zwanzigsten Jahrhunderts hat eines der berühmtesten Gemälde, die „Mona Lisa“ von Leonardo da Vinci, aufgrund der nichterfolgten Regelung der Umgebungsbedingungen Schaden genommen. Infolge von Schwankungen der relativen Feuchte hat sich das Pappelholz verformt, auf dem das Portrait aufgemalt ist. Solche Verformungen sind unumkehrbar: Heute wird das Bild streng kontrolliert bei einer Temperatur zwischen 18 und 21 °C und einer konstanten relativen Feuchte von 50 % aufbewahrt. (Abb. © Pueri Jason Scott/CC BY-SA 3.0).

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Die in Museen und ähnliche Einrichtungen aufbewahrten Kunstwerke, Manufakturen und Dokumente bestehen vorwiegend aus natürlichen, feuchteempfindlichen (hygroskopischen) Werkstoffen, wie Leinwand, Holz, Pergament und Papier. Diese tendieren zum Feuchteausgleich mit der Umgebung. Aus diesem Grund verändern schwankende Umgebungstemperaturen und -feuchte die Eigenschaften der Werkstoffe und verursachen Schäden an den Kunstwerken. Für ihre unversehrte Aufbewahrung müssen Museen und ähnliche Einrichtungen daher präzise und dauerhafte Umgebungsbedingungen gewährleisten können.

Die künstliche Beleuchtung beeinträchtigt die Farben der Gemälde; die Luftverschmutzung korrodiert Oberflächen; die Gebäudeheizung im Winter trocknet die Luft und senkt die relative Feuchte auf inakzeptable Werte für eine korrekte Aufbewahrung der Kunstobjekte. Nicht zufällig werden strenge Bedingungen auferlegt, wenn es zum Beispiel um den Verleih von Kunstkollektionen für Ausstellungen geht. Das British Museum, London/Großbritannien, fordert beispielsweise eine Temperatur von 18 °C ± 2 K, eine relative Feuchte von 50 % ±5 %, eine Beleuchtung unter 80 lux und ein Rauchverbot in allen Ausstellungs- und Nebenräumen.

Für Museen und ähnliche Einrichtungen gibt es kein bestes Befeuchtungssystem: Die Entscheidung hängt immer von installationsspezifischen Faktoren ab. Abgesehen vom verwendeten Befeuchter sind Eigenschaften wie Hygienesicherheit, Zuverlässigkeit und optimale Leistung Voraussetzungen. Höhere Erstinvestitionen gewährleisten meist eine höhere Effizienz der raumlufttechnischen Anlage (RLT-Anlage), bessere Leistungen, größere Zuverlässigkeit, mehr Qualität und einen geringeren Instandhaltungsaufwand, was in der Projektierungsphase oft unterschätzt wird. Lösungen mit niedrigen Anschaffungskosten, zum Beispiel Tauchelektrodenbefeuchter oder Feuchtfiltermatrixverdunster, sind deshalb nicht die ideale Wahl.

Eigenschaften einiger Werkstoffe (Holz, Papier, Textilien und Leder)

– Holz
Eine schnelle Wassergehaltsänderung – zum Beispiel bei der Lagerung von Holz in Umgebungen mit ganz anderen relativen Feuchtewerten als jenen des Holzes selbst – führt zu Verformungen aufgrund der Größenänderung der Pflanzenfasern. Bretter biegen sich, es bilden sich Risse.

Diagramm 1: Änderung des Wassergehalts im Holz in Abhängigkeit von der relativen Umgebungsfeuchte bei einer Umgebungstemperatur von 20 °C. (Abb. © Carel)

– Papier
Papier wird aus Zellstoff hergestellt, das heißt aus hygroskopischen Pflanzenfasern. Bei einer Temperatur von 20 °C und einer Luftfeuchte von 40 % könnte beispielsweise ein Wassergehalt von 6 % gegeben sein. Dieser Wassergehalt könnte bei einer relativen Feuchte von 60 % auf 7 % steigen. Bei sinkendem Wassergehalt zieht sich Papier zusammen, bei steigendem Wassergehalt dehnt es sich. Die Längenvariation der Pflanzenfasern kann bei einer Feuchteänderung von 10 % zwischen 0,1 und 0,2 % schwanken. Für ein DIN-A4-Blatt bedeutet dies eine Differenz von 0,5 mm. Dieses negative Phänomen findet außerdem nicht einheitlich statt. Die Folgen einer starken Luftfeuchteänderung für ein Buch zeigen sich vorwiegend an den Rändern und beeinträchtigen nur über lange Zeiträume auch die mittigen Bereiche: Die Blätter krümmen und wellen sich außen. Deshalb ist nicht nur der Feuchtegehalt selbst, sondern auch seine langfristige Stabilität grundlegend.

– Textilien
Auch Textilfasern tendieren zum hygroskopischen Ausgleich mit der Umgebung. Die empfohlenen Feuchtewerte sind allgemein höher als jene von Papier. Für manche Textilien ist eine relative Feuchte über 70 % ideal. Bei sinkender relativer Feuchte werden die Fasern zerbrechlicher und weniger elastisch.
Diagramm 2: Änderung des Wassergehalts in Woll- und Baumwollfasern in Abhängigkeit der relativen Umgebungsfeuchte bei einer Umgebungstemperatur von rund 20 °C. (Abb. © Carel)

– Leder
Auch Leder und Felle sind hygroskopische Materialien. Und auch hier führt eine Änderung des Wassergehalts zu Größenänderungen. Während sich die Oberfläche des Leders bei raschen und deutlichen Feuchteänderungen schnell an die Umgebungsbedingungen anpasst, benötigt die innere Masse länger für die Wassermigration von oder zu der Oberfläche: Es kommt zu Spannungen, die sich als Falten und Furchen zeigen.

Feuchteschwankungen

Meist ist eine jahreszeitliche (längerfristige) Änderung innerhalb eines Relativen-Feuchte-Bereichs zwischen 40 und 60 % akzeptabel. Dies minimiert den Befeuchtungsbedarf im Winter bzw. den Entfeuchtungsbedarf im Sommer. Wichtiger ist sicherzustellen, dass sich kurzzeitige Schwankungen auf einen festgelegten Toleranzbereich beschränken (allgemein ± 5 %). Das Smithsonian Museum Conservation Institute, Suitland/USA, hat 2007 eine Studie über die Reaktion von in Museen untergebrachtem Material auf Temperatur- und Feuchteänderungen veröffentlicht und Leitlinien über die korrekte Aufbewahrung herausgegeben. Die Studie „Determining the Acceptable Ranges of Relative Humidity and Temperature in Museums and Galleries” betont, dass rasche Änderungen der relativen Luftfeuchte viel schädlicher sind als langzeitige Abweichungen vom optimalen Niveau. In einem Experiment wurde ein Leinwandgemälde Feuchteänderungszyklen in einem Bereich zwischen 35 und 90 % ausgesetzt. Jede Zyklushälfte (vom Mindestwert zum Höchstwert und umgekehrt) spielte sich im Laufe von 24 Stunden ab. Der Zustand des Gemäldes verschlechterte sich schnell. Der Großteil der Schäden bildete sich bereits nach vier Zyklen und zeigte sich in großflächigen Rissen auf der Oberfläche. Nach neun Zyklen stoppte das Schadensausmaß nahezu. Dies zeigt auf, dass wenige plötzliche Feuchteänderungen ausreichen, um den Großteil der Schäden hervorzurufen. Damit wird die Zuverlässigkeit der Befeuchtungssysteme zu einem Hauptthema.
Diagramm 3: Kurzzeitige Feuchteschwankungen sind schädlicher als eine kontrollierte langzeitige Änderung. (Abb. © Carel)

Feuchteregelung

Für die Aufbewahrung von Kunstwerken sind strengere Auflagen erforderlich, als es für die alleinigen Werkstoffe erforderlich wäre: Eine Größenänderung der Gemäldeleinwand führt zum Abbröckeln der Farbe; im Holz bemalter Täfelungen und antiquarischer Möbel bilden sich Risse, Fugen brechen auf, Furniere trennen sich ab. Manuskripte verformen sich, verlieren an Elastizität und werden brüchig. Aus diesem Grund ist eine präzise Temperatur- und Feuchteregelung erforderlich. Die Umgebungstemperatur wird in Abhängigkeit von den besucherspezifischen Erfordernissen meist zwischen 18 und 20 °C geregelt. Die relative Feuchte wird generell zwischen 45 und 50 % gehalten. Niedrigere Feuchtewerte sind möglich, sofern auch die Temperaturwerte niedriger sind. So ist beispielsweise bei einer Temperatur von 10 °C eine relative Feuchte von 30 % akzeptabel. Wird jedoch die Umgebung geheizt und kalte Außenluft mit niedrigem Wassergehalt auf zugeführt, sinkt die relative Feuchte schnell auf Werte, die von den ausgestellten Werken nur schlecht toleriert werden. Umgekehrt sollte die Feuchte nicht zu hoch sein, weil dies zu Kondensat- und Schimmelbildungen führen kann.
Analoge Probleme treten bei Dokumenten auf. Für wertvolle historische Manuskripte empfiehlt sich in den Aufbewahrungsräumen das ganze Jahr über eine Temperatur von 18 °C ± 1 K und eine relative Feuchte von 40 % ±5 %. In Lesesälen können die Bereiche etwas ausgedehnter sein. Die Feuchte kann bei einer Komforttemperatur für die Besucher um die 50 % ± 10 % betragen, sowohl aufgrund der kürzeren Lesezeiten als auch des geringeren Werts der konsultierten Bücher (im Vergleich zu den Manuskripten von geschichtlich-künstlerischem Wert).

Warum müssen Kulturgüter heute unter strengen Auflagen aufbewahrt werden, während sie uns aus den vergangenen Jahrhunderten in einem mehr oder weniger guten Zustand hinterlassen wurden, ohne dass den Umgebungsbedingungen
besondere Beachtung geschenkt wurde? Drei Faktoren, die früher nicht vorhanden waren, verursachen in den heutigen Museen Feuchteschwankungen: die Heizung im Winter, der Besucherstrom und die Beleuchtung.

– Heizung
Die durch das Heizen erzielten Komfortemperaturen können zu sehr trockener Luft führen. Die relative Feuchte kann vereinfacht definiert werden als der Wasseranteil in der Luft im Verhältnis zur Höchstmenge, die die Luft aufnehmen kann. Erreicht die Luft 100 % relative Feuchte, ist sie gesättigt. Bei der Zufuhr von zusätzlichem Wasserdampf kommt es zur Kondensation. Die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf zu enthalten, nimmt mit steigender Temperatur zu. Wenn im Winter feuchte, kalte Außenluft in eine geheizte Umgebung eingebracht wird, sinkt deren relative Feuchte stark (vergleiche das h,x-Diagramm in der folgenden Abbildung), denn der Lufttemperaturanstieg ohne gleichzeitige Zufuhr von mehr Wasserdampf verringert die relative Feuchte. Im Winter, wenn durch freie Lüftung oder Zwangsbelüftung Außenluft zugeführt wird, wird die Befeuchtung der zu
regelnden Umgebung daher in Museen und ähnlichen Einrichtungen zur absoluten Notwendigkeit.

Abbildung: Das h,x-Diagramm zeigt, dass bei ansteigender Temperatur auch die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen, zunimmt. Kalte Außenluft mit einer hohen relativen Luftfeuchte wird sehr trocken, wenn sie auf Temperaturen aufgeheizt wird, die den Personenkomfort gewährleisten. (Abb. © Carel)

– Besucherstrom
Der Besucherstrom verläuft in Museen unregelmäßig. Räume können sich schnell mit Personen füllen und sich ebenso schnell wieder leeren. Dieses Phänomen führt zu Temperatur- und Feuchteschwankungen. Personen, die durch Atmung und Transpiration Dampf in den Raum einbringen, sind die wichtigste passive Feuchtigkeitsquelle. Zur Berechnung des Dampfs, der durch Personen eingebracht wird, müssen die durchschnittliche Personendichte und der mittlere Aktivitätsgrad bekannt sein. Der mäßige Aktivitätsgrad, der für einen Museumsbesuch bei einer Temperatur von 20 °C typisch ist, bewirkt aufgrund der Transpiration eine Feuchtezufuhr von rund 30 Gramm pro Stunde und pro Person in den Raum. Dieser Wert würde die relative Raumluftfeuchte schnell ansteigen lassen.
In einem 50 m² großen und 3 m hohen Raum (Raumvolumen von 150 m³) mit einer Ansammlung von 25 Personen vor den Kunstwerken würden diese Personen rund 750 g/h Wasserdampf an die Umgebung abgeben. Bei einer Ausgangslage von 20 °C und 50 % r.F. (das heißt einer absoluten Feuchte von rund 7,3 g/m³) würde sich die absolute Feuchte ohne Lufterneuerung in einer Stunde auf 12,3 g/m³ erhöhen. Die relative Feuchte würde 80 % erreichen. Zur Bestimmung des wirklichen Feuchtegehalts der Raumluft muss noch die geregelte Zufuhr von Außenluft (Lufterneuerung durch Belüftung) und die ungeregelte Zufuhr von Außenluft (Lufterneuerung durch Infiltration) berücksichtigt werden.

– Beleuchtung
Licht beschleunigt die Verschlechterung der Manuskripte, schwächt und ändert die Farbe der Zellstofffasern, beeinträchtigt die Leserlichkeit und das Aussehen von Dokumenten, Fotos und Kunstwerken allgemein. Eine – auch nur kurzzeitige – Exposition gegenüber Licht ist schädlich; der Schaden ist kumulativ und nicht umkehrbar. Vor allem die ultraviolette Strahlung (UV) verursacht aufgrund ihres hohen Energiegehalts starke Beeinträchtigungen. Die Beleuchtung sollte aus diesem Grund – vereinbar mit einem für die Besucher akzeptablen Sehkomfort – so schwach wie möglich gehalten werden. Falls nicht erforderlich, sollte sie ausgeschaltet werden oder ausschließlich mit Lampen realisiert werden, die wenig UV-Strahlen abgeben. Lampen können auch Wärme erzeugen: Sie müssen daher in sicherem Abstand von den Kunstwerken gehalten werden. Das Ein- und Ausschalten des Beleuchtungssystems bedingt außerdem Lufttemperaturschwankungen. Diese führen wiederum zu Änderungen der relativen Feuchte. Dieser Faktor muss für eine korrekte Regelung beider Kenngrößen berücksichtigt werden.

Normen und Fachliteratur

Tabelle 3: Einige der bekanntesten Normenreihen (Abb. © Carel)
Tabelle 4: Umgebungsreferenzwerte nach der Norm UNI 10829 für die Aufbewahrung von 33 Kategorien von Werkstoffen und Objekten für die Planung von neuen raumlufttechnischen Anlagen in Museumseinrichtungen. (Abb. © Carel)
mit:
t₀ – Lufttemperatur
Δt_max – maximale tägliche Temperaturschwankung
u₀ – relative Luftfeuchte
Δu_max – maximale tägliche Schwankung der relativen Feuchte
E_max – maximaler Beleuchtungswert
UV_max – maximale UV-Strahlung
LO_max – maximale jährliche Lichtdosis
NR – nicht relevant

Aus der Tabelle lassen sich zwei Erkenntnisse ableiten:
• Die tolerierte tägliche Temperatur- und Feuchteabweichung liegt fast immer unter dem für eine Kategorie von Gegenständen akzeptablen Gesamtintervall. Dies unterstreicht die Bedeutung der zeitlichen Stabilität neben dem Wert der relativen Feuchte selbst.
• Für einige Kategorien von Objekten und Werkstoffen beträgt die zulässige Abweichung vom relativen Feuchtesollwert nur 2 %. Zur Erlangung dieser Präzision ist ein hochleistungsfähiges Befeuchtungssystem erforderlich.

Die Nachfolgernorm UNI 10969 empfiehlt keine präzisen Umgebungswerte, sondern legt allgemeine Grundsätze fest, die bei der Aufbewahrung von Kulturgütern eingehalten werden müssen. Die Norm unterstreicht, dass bei der Wahl der Umgebungsparameter die Erfordernisse der aufbewahrten Gegenstände berücksichtigt werden müssen und nicht die Komfortbedingungen für Personen. Unter anderem wird hervorgehoben, dass die relative Feuchte und die Temperatur im Laufe von 24 Stunden so stabil wie möglich, störungsfrei und so gleichmäßig wie möglich sein müssen, sowohl im selben Raum als auch zwischen angrenzenden Umgebungen.

Befeuchtungssysteme

Für Museen und ähnliche Einrichtungen gibt es kein absolut bestes Befeuchtungssystem: Die Wahl hängt immer von installationsspezifischen Faktoren ab:
• von der Größe des zu befeuchtenden Raums
• vom erforderlichen Präzisionsgrad
• von den Energiesparzielen.

Das Befeuchtungssystem kann je nach Anwendung direkt in der Ausstellungsvitrine, im Raum oder in einer RLT-Anlage für die Versorgung mehrerer Räumlichkeiten realisiert werden. Das Befeuchtungssystem muss unabhängig von der eingesetzten Technik einige Mindestanforderungen erfüllen in Bezug auf:
• Leistung;
• Zuverlässigkeit und Systemsicherheit;
• Hygienesicherheit.

– Leistung

Diagramm 4: Einige Befeuchter, zum Beispiel die Tauchelektroden-Befeuchter, die keinen Dampf produzieren, solange der Bedarf nicht einen Mindestanteil der Nennleistung erreicht (30 % und 80 kg/h in diesem Beispiel), haben nur selten eine bessere Präzision als ±5 %.
Diagramm 5: Die besten Befeuchter mit elektrischen Heizelementen arbeiten im gesamten Nennleistungsbereich bei einer Genauigkeit von ±1 %.
Der Begriff „Leistung“ umfasst betriebstechnische Aspekte wie Präzision, Ansprechvermögen auf Änderungen und Absorptionseffizienz. Bezüglich der Präzision reichen ±5 % um den Sollwert fast immer aus, um die Materialien vor möglichen Risiken zu bewahren. Ein besserer Präzisionsgrad stellt eine zusätzliche Garantie für die Einhaltung des erforderlichen Bereichs dar, während ein ungenauerer Präzisionsgrad mittelfristig Probleme verursachen kann. Eine Toleranz von 10 Prozentpunkten um den Sollwert herum entspricht einer Schwankung von 20 % relative Feuchte. Dies ist zu viel, um eine Langzeitaufbewahrung von empfindlichen Materialien zu gewährleisten.
Damit der Befeuchter präzise arbeiten kann, muss auch der Messfühler, der die relative Luftfeuchte erfasst, genau arbeiten. Die Systempräzision wird auch durch die Ansprechgeschwindigkeit auf Befeuchtungsbedarfsvariationen beeinflusst. Einige Befeuchter produzieren nicht, solange der Befeuchtungsbedarf nicht einen bestimmten Teilprozentsatz der Nennleistung überschreitet. Zu niedrige Bedarfswerte werden nicht berücksichtigt (Diagramm 4). Andere Befeuchter wiederum regeln die Produktion im gesamten Nennleistungsbereich (Diagramm 5) und besitzen zusätzliche Funktionen, wie die Vorwärm-Funktion bei Dampfbefeuchtern, die ein besseres Reaktionsvermögen ermöglicht.

– Zuverlässigkeit und Systemsicherheit

Im Winter genügt eine stündliche Lufterneuerung ohne Befeuchtung, um die relative Feuchte unter die Alarmschwelle sinken zu lassen. Zur Vermeidung von Risiken muss das Befeuchtungssystem bestimmte Voraussetzungen für einen unterbrechungsfreien Betrieb erfüllen. Die erste Empfehlung ist die Wahl von Systemen, die imstande sind, Anlagenstillstände, zum Beispiel wegen Instandhaltungsarbeiten, zu minimieren. Allgemein gilt jedoch, dass Befeuchter mit demineralisiertem Speisewasser einen geringeren Wartungsaufwand erfordern, weil Kalkablagerungen vermieden werden, die periodisch beseitigt werden müssen oder den Austausch von Bauteilen bedingen. Dieser Aspekt beeinträchtigt Befeuchtungstechniken, die mit Tauchelektroden arbeiten. Diese können nicht mit demineralisiertem Wasser arbeiten und erfordern häufige Wartungsmaßnahmen.
Zusätzlich sollten die Befeuchter auch Rotations- und Redundanzfunktionen implementieren. Die Rotation ermöglicht den Betriebswechsel, um die Betriebsstunden auszugleichen und Instandhaltungsintervalle zu verlängern. Die Redundanz gewährleistet Unterbrechungsfreiheit: Beim Ausfall eines Befeuchters wegen Instandhaltungsarbeiten oder einer Störung wird die
Befeuchtung nicht unterbrochen, weil die anderen Befeuchter den fehlenden Anteil kompensieren. Ein Befeuchtungssystem mit beiden Merkmalen (Betrieb mit demineralisiertem Wasser und Rotations-/Redundanzfunktion) ist die zuverlässigste Lösung: Die Feuchteproduktion wird auch nicht im Fall der bereits minimalen Instandhaltungseingriffe unterbrochen.
Eine weitere Sicherheitsfunktion ist die Verwendung eines Begrenzungsfühlers. Dieser in der Luftleitung oder im Raum positionierte Messfühler erfasst, wenn die Feuchte einen vordefinierten Grenzwert überschreitet. In diesem Fall wird die Produktion gestoppt, um eine Kondensatbildung zu vermieden. Die fortschrittlichsten Modelle unterstützen eine modulierende Messung; bei der Annäherung an den Grenzwert reduzieren sie die Produktion und vermeiden dadurch abrupte Unterbrechungen mit unerwünschten Folgen.

Tabelle 5: Eigenschaften des idealen Befeuchtungssystems für Museen. (Abb. © Carel)

– Hygienesicherheit

Wie die Lüftungsanlage muss auch das Befeuchtungssystem vermeiden, dass Bakterien und anderen Kontaminanten in die zu regelnde Umgebung eingebracht werden. Dies gilt vor allem, wenn Gegenstände organischen Ursprungs, wie Papier, Textilien oder Leder, aufbewahrt werden. Die sichersten Systeme sind hier Dampfluftbefeuchter, weil Dampf völlig keimfrei ist. Dies schließt jedoch nicht den Einsatz von adiabatischen Befeuchtern aus, die aber einige Vorkehrungen erfordern. Abgeraten wird von adiabatischen Systemen mit internem Wasserumlauf oder stagnierendem Wasser.

Eine Gegenmaßnahme ist die Behandlung des Speisewassers mit einem UV-Desinfektionsgerät. Von Bioziden wird abgeraten, weil sie Spezialmaßnahmen bei der Wasserentsorgung und häufige Keimzahlanalysen erfordern. Im Fall einer Funktionsstörung des Biozid-Regelungs- und Verteilungssystems könnte der Befeuchter mit hygienisch unreinem Wasser gespeist werden: Es handelt sich also um keine sichere Lösung.
Für adiabatische Befeuchter ist die Speisung mit demineralisiertem Wasser unumgänglich: Ansonsten würden sich die im Speisewasser enthaltenen Mineralsalze in der befeuchteten Umgebung ablagern und den Wartungsaufwand deutlich steigern.
Es muss gewährleistet sein, dass der Dampf (im Fall von isothermen Befeuchtern, siehe unten) oder das Wasser (im Fall von adiabatischen Befeuchtern) komplett von der Luft absorbiert wird und keine Wasserstagnation im Raum oder im Befeuchtungskanal verursacht. Stagnationswasser bei Raumtemperatur fördert das Bakterienwachstum stark.

– Konnektivität
Die Konnektivität des Befeuchtungssystems gewinnt zunehmend an Bedeutung und erfüllt den Bedarf der Erfassung, Überwachung und Verwaltung der Betriebsdaten und Sollwerte. Gebäudeautomationsgestützte Systeme mit zentraler Multi-Site-Verwaltung und Befeuchtungssystemsteuerung sind immer häufiger anzutreffen. Grundlegend ist es also, dass Befeuchter eine Schnittstelle zu den gängigen Kommunikationsprotokollen, wie Modbus und BACnet, haben. Einige Befeuchter der letzten Generation sind mit integrierten Webservern ausgestattet. Dies ermöglicht die Bedienung und Konfiguration des Befeuchtungssystems über PCs und einen Fernbetrieb.

Passive Befeuchtungssysteme

Sind die zu befeuchtenden Umgebungen klein oder dicht verschlossen, sind passive Feuchteregelungssysteme die favorisierte Lösung. Passive Befeuchtungssysteme produzieren keine Feuchte, sondern absorbieren sie aus der Umgebungsluft und geben sie ab und halten so die Umgebungsbedingungen konstant. Sie sind eine gute und kostengünstige Lösung, wenn sie in Kleinstumgebungen oder direkt in den dicht verschlossenen und thermisch isolierten Ausstellungsvitrinen installiert werden (in qualitativ hochwertigen Vitrinen beschränkt sich der Luftaustausch auf unter 0,1 Volumen/Stunde). Diese Systeme nutzen die hygroskopischen Eigenschaften einiger Substanzen. Verbreitet ist das Kieselgel. Das Kieselgel wird mit einem bestimmten Relative-Feuchte-Grad vorkonditioniert, reagiert auf Feuchtevariationen infolge von Temperaturschwankungen und hält den Feuchtegrad nach seiner Positionierung in der Umgebung in der Nähe des Sollwerts. Ein Vorteil des Systems ist neben der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit seine Eigenschaft als Entfeuchter. Vermieden werden sollte dieses System in Behältern und Vitrinen, die aus hygroskopischem Materialien, wie Holz, gebaut sind. 6 kg Holz haben dieselbe hygroskopische Kapazität wie 1 kg Kieselgel: Ist der Wassergehalt des Holzes ein anderer als der Sollwert, weil es zum Beispiel in einer sehr feuchten oder sehr trockenen Umgebung aufbewahrt wurde, ist das passive Befeuchtungssystem nicht imstande, den gewünschten Feuchtegrad zu gewährleisten.

Aktive Befeuchtungssysteme

In größeren zu befeuchtenden Umgebungen oder bei einer erheblichen Lufterneuerung in der Vitrine (>2 vol/h) reicht ein passives Befeuchtungssystem nicht aus, um den korrekten Feuchtegrad zu erhalten, vor allem nicht im Winter. Gleichermaßen unangemessen ist es für die Befeuchtung eines ganzen Raums oder einer Luftleitung. Dort wird der Einsatz von Be- und Entfeuchtern erforderlich, die Feuchte in größeren Luftvolumen zuführen oder beseitigen. Die aktiven Befeuchter gliedern sich in zwei Gruppen: isotherme Befeuchter und adiabatische Befeuchter.

– Isotherme Befeuchter
Isotherme Befeuchter befeuchten die Umgebung mit Dampf. Der Dampf bildet sich durch siedendes Wasser und wird in die Umgebung eingebracht. Die Energie für die Zustandsänderung, rund 750 W pro Liter verdunstetes Wasser, liefert der
Befeuchter selbst (über seine Strom-, Methan- oder LPG-Versorgung). „Isotherm“ bedeutet, dass die Lufttemperatur bei der Befeuchtung unverändert bleibt. Isotherme Befeuchter sind einfach zu installieren. Der Dampf garantiert Hygienesicherheit, weshalb sie sowohl für die direkte Raumbefeuchtung als auch für die Luftleitungsbefeuchtung in einer RLT-Anlage verwendet werden können. Sie eignen sich auch für kleine Leistungsanforderungen. Im Wesentlichen gibt es drei Arten von isothermen Befeuchtern:
• Tauchelektroden-Befeuchter
• Befeuchter mit elektrischen Heizelementen
• Gasdampfbefeuchter

Tauchelektroden-Befeuchter
Tauchelektroden-Befeuchter sind günstige und einfache Befeuchter. Zwei Heizelemente erhitzen das Wasser bis zum Siedepunkt. Die Grenzen dieser Systeme liegen in der Präzision (meistens nicht besser als ±5 % r.F.) und im Modulationsbereich, der erst ab einem bestimmten Nennleistungsprozentsatz beginnt. Sie arbeiten nicht mit demineralisiertem Speisewasser. Ihr Wartungs- und Dampfzylinder-Austauschbedarf ist deshalb umso größer, je höher der Salzgehalt im Speisewasser ist.

Befeuchter mit elektrischen Heizelementen
Die elektrischen Heizelemente werden erhitzt und bringen das Wasser zum Sieden. Die Befeuchter erreichen sehr gute Präzisionswerte (±1 %) und arbeiten im gesamten Nennleistungsbereich, weil die Temperatur der Heizelemente moduliert werden kann.

Gasdampfbefeuchter
Das Funktionsprinzip ähnelt dem der Befeuchter mit elektrischen Heizelementen. Methan oder LPG wird in einem im Wasser eingetauchten Wärmeübertrager verbrannt. Die Dampfproduktion wird durch die Regelung der Gaszufuhr moduliert. Weil derzeit Gas günstiger als Strom ist, zahlt sich diese Lösung dort aus, wo die Gaskosten gering sind. Für einen schnellen Produktionsstart bei Befeuchtungsbedarf müssen diese Befeuchter mit einer Vorwärmfunktion ausgestattet sein. Die Funktion hält das Wasser in der Nähe der Siedetemperatur, die bei Bedarf also schnell erreicht ist. Der größte Nachteil dieser Dampftechnik ist der hohe Energieverbrauch.

Artikelnummer: cci88431