2. Juni 2020 Autor: Rolf Grupp (Bearbeiter)

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  • Raumlufttechnik im Landesmuseum Mainz und im Bauhaus Museum, Weimar
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Raumlufttechnik im Landesmuseum Mainz und im Bauhaus Museum, Weimar

Abbildung 1 bis 4: Landesmuseum Mainz: Lineargitter im Sockelbereich. Die Abluft wird über Schattenfuge im Deckenbereich abgesaugt. (alle Abb. © Trox)Abbildung 1 bis 4: Landesmuseum Mainz: Lineargitter im Sockelbereich. Die Abluft wird über Schattenfuge im Deckenbereich abgesaugt. (alle Abb. © Trox)    Bauhaus-Museum in Weimar, kurz nach der Eröffnung im April 2019 (Abb. © Geolina163/CC BY-SA 4.0)Bauhaus-Museum in Weimar, kurz nach der Eröffnung im April 2019 (Abb. © Geolina163/CC BY-SA 4.0) Während sonst der Mensch im Zentrum raumlufttechnischer Überlegungen steht, ist es im Museum das Exponat. Der Raumlufttechnik ist eine konservatorische Funktion zugewiesen, die sich hauptverantwortlich zeigt für den Erhalt wertvoller Kunstgegenstände. Eine möglichst hohe Konstanz der raumlufttechnischen Parameter Temperatur, relative Luftfeuchte und Luftbewegung sind dabei maßgeblich.

Temperatur
Was Kunstwerken überhaupt nicht bekommt, sind Schwankungen der Temperatur. Und schon gar nicht, wenn sie häufig oder gar rasch auftreten. Dabei ist nicht nur die Lufttemperatur, sondern insbesondere die Oberflächentemperatur am Exponat selbst zu beachten. Erschwerend für die Raumlufttechnik kommt hinzu, dass der typische Aufenthaltsbereich beim Menschen bei 1,80 m endet, sich aber bei Exponaten über die gesamte Raumhöhe erstrecken kann.

Luftfeuchte
Die relative Luftfeuchte ist – konservatorisch gesehen – der einflussreichere Aspekt. Die RLT-Anlage muss Museumsluft dann entfeuchten, wenn viele Besucher zugegen sind. Zum größten Teil des Jahres ist Außenluft in unseren Breitengraden aber meist zu trocken, die Feuchtigkeit muss erhöht werden. Als grober Maßstab für die relative Luftfeuchte gilt:
40 % für Grafikarbeiten
50 % bei gemischten Exponaten
60 % für Holz oder Ölgemälde

Luftturbulenzen
In der Luft befinden sich trotz bester Filterung immer Staubanteile. Schon die Besucher bringen einen Großteil mit ins Museum. Je höher nun Luftgeschwindigkeit und Turbulenzgrad sind, desto höher ist die Staubverfrachtung, was die Kunstobjekte belastet. Deshalb müssen Luftgeschwindigkeiten und Turbulenzgrade möglichst minimal gehalten werden. Ideal sind Luftgeschwindigkeiten, die bei 10 % der Behaglichkeitsgrenze nach allgemeingültigen Richtlinien liegen. Da aber über die gesamte Raumhöhe eine konstante Temperatur und Luftfeuchte gewährleistet werden muss, um unterschiedliche klimatische Zustände am Kunstwerk zu vermeiden, kann die Luftmenge nicht beliebig weit herabgesetzt werden. Sie muss vielmehr für einen ausreichenden Ausgleich sorgen, zum Beispiel für die Abfuhr von internen Wärmelasten, die durch die Beleuchtung oder durch Personen auftreten.

Klimakonstanz
Schwankungen von 1 bis 2 K sind schon problematisch, zumal wenn sie mit hoher Änderungsgeschwindigkeit auftreten. Konstantes Klima heißt, dass die sensiblen Materialien weniger „arbeiten“ müssen. Jede Veränderung von Temperatur und Feuchte bedeutet, dass das Trägermaterial, die Farben und der Rahmen auf diese Veränderungen reagieren müssen. Erschwerend kommt hinzu, dass Veränderungen der klimatischen Verhältnisse nicht gleichmäßig über das ganze Objekt erfolgen, sondern von außen nach innen. Aufgrund von Materialspannungen kann es zu Haarrissen kommen, wie man sie von den alten Gemälden kennt.

Gebäudeautomation

Intelligente Gebäudeautomation ist im Museum unabdingbar – weil sie kontinuierlich die Luftzustände (Temperatur und Feuchtigkeit) kontrolliert, überwacht und für ein Monitoring der Luftzustände speichert. Klimatechnische Parameter, wie Luftmenge und Außenluftanteil, werden unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse über Volumenstromregler automatisch auf den vorgegebenen Sollwert geregelt.

Redundanz
Ein Ausfall der Klimatechnik, zum Beispiel aufgrund von Wartungsarbeiten oder defekten Komponenten, darf in einem Gebäude mit hohen Werten auf keinen Fall eintreten. Das bedeutet: Zentrale Bauteile sind mit Redundanz zu planen, um eine Unterbrechung der Klimatisierung zu vermeiden, weil Kunstwerke durch schnelle klimatische Einbrüche erheblichen Schaden nehmen würden.

Klimakompromiss zwischen Komfort und Konservierung
Wie erwähnt, sind für die Erhaltung von Kunstwerken andere Raumklimabedingungen erforderlich als für den Menschen. Die Raumlufttemperatur zum Beispiel soll möglichst niedrig ausfallen, was im Gegensatz zu den Komfortwünschen von Besuchern und Personal steht. Deshalb ist ein hohes Maß an Variabilität der Lüftungsanlage gefordert, die, neben den äußeren Einflüssen, abhängig ist von der Architektur, der Art und den jeweiligen Bereichen des Museums.
Letztendlich spielt für die Art der Lüftungsanlage natürlich auch eine große Rolle, ob es sich um einen Neubau, einen Umbau oder die Sanierung eines Museumsgebäudes handelt. Je nach Art des Gebäudes, Beschaffenheit der Sammlerstücke und Höhe der Besucherdichte bedarf es unterschiedlicher raumlufttechnischer Konzepte.

Raumlufttechnische Konzepte


- Quelllüftung und thermische Bauteilaktivierung/Kühldecken

Die Räume werden mit strömungstechnisch intelligent zugeführter und gefilterter Außen- und Umluft nach dem Quellluftprinzip versorgt, zum Beispiel durch bodennahe Quellluftdurchlässe entlang der Wände. Zusätzlich reguliert die Quelllüftung die relative Feuchte. Aufgrund der stark reduzierten Luftgeschwindigkeit werden Zug und Staubaufwirbelung vermieden. Zum Ausgleich thermischer Lasten und zur Minimierung der Temperaturdifferenzen der Luftschichten dient eine Bauteilaktivierung der Wände und/oder Decken.
Die Luftauslässe können dabei hinter bestehenden Elementen und Verkleidungen eingesetzt und auch den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Dabei sind oft Sonderkonstruktionen erforderlich, um die teilweise denkmalgeschützen Bereiche so wenig wie möglich zu verändern.

- Quelllüftung mit Luft-Wasser-Systemen
Induzierende Quellluftdurchlässe mit Wärmeübertrager lassen auch eine nachträgliche Aufrüstung mit zentraler RLT-Anlage zu. Da die Abfuhr thermischer Lasten über das Medium Wasser – und nicht über Luft – erfolgt, werden Luftleitungen geringeren Ausmaßes möglich. Sie finden im Wandbereich oder auch in der Brüstung Platz. Infolge des hohen Impulses der ausströmenden Primärluft wird ein Unterdruck zum Museumsraum hin erzeugt. Dadurch wird im oberen Bereich kontinuierlich Raumluft angesaugt. Sie durchströmt den Wärmeübertrager und wird erwärmt bzw. gekühlt. Sekundärluft wird mit Primärluft vermischt und strömt als Quellluft in den Museumsraum zurück.

- Mischlüftung
Aufgrund der homogenen Luftdurchmischung kommt es bei der Mischlüftung zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung und Luftqualität. Allerdings zu Lasten höherer Strömungsgeschwindigkeiten, sodass eine reine Form der Mischlüftung nur dann zum Einsatz kommen kann, wenn die höheren Luftgeschwindigkeiten keinen negativen Einfluss auf die Exponate haben. Deshalb findet man auch Mischformen der Luftführung bei der Auslegung von RLT-Anlagen in Museen. Örtlich begrenzte Mischlüftung sorgt für eine bessere Durchmischung – ohne negativen Einfluss auf die schützenswerten Exponate.

- Dezentrale Lüftungssysteme
Bei der Sanierung älterer Museumsbauten muss in der Regel eine Klimaanlage nachgerüstet werden. Ein aufwändiges Luftverteilnetz ist aber nachträglich in das Gebäude meist nicht integrierbar. Dezentrale Lüftungssysteme sind hier die Lösung, da sie in Brüstungen oder Fensternischen denkmalgeschützter Gebäude integriert werden können. Zum anderen kann eine Außenluftzufuhr ohne größere Eingriffe in die Außenfassade erfolgen. Dezentrale Lüftungssysteme sind in der Regel eine Kombination aus Misch- und Quelllüftung. Im Nahbereich des Geräts wird die Zuluft mit Geschwindigkeiten bis 1 m/s ausgeblasen. Die ausströmende Luft wird durch Induktion ausreichend mit der Raumluft vermischt, Luftgeschwindigkeit und Temperaturdifferenzen werden abgebaut. Die Quelllüftung, die sich im Aufenthaltsbereich einstellt, sorgt wiederum für ein behagliches Klima.

Beispiele

- Landesmuseum Mainz (Baujahr 2007)
Raumtemperatur Sommer: 22 bis 24 °C
Raumtemperatur Winter: 20 bis 22 °C
relative Raumfeuchte: 45 bis 55 % r. F.
Eingesetzt wurden Lineargitter im Fußbodenbereich als Gitterbandlösung sowie Schlitzdurchlässe in der Decke. Die Zuluft der Lineargitter ist über hinterlüftete Wände eingebracht und über das Gitter Bodennah mit niedriger Geschwindigkeit in den Raum eingebracht worden. Die Abluft wird über Schattenfugen an der Decke abgesaugt.
Klimagerät ausgestattet mit Erhitzer, Kühler und Dampfbefeuchter.
Abbildungen:
Lineargitter im Sockelbereich. Die Abluft im Landesmuseum Mainz wird über Schattenfugen im Deckenbereich abgesaugt.

- Bauhaus Museum, Weimar (Baujahr 2018, Eröffnung 2019)
In den Ausstellungsräumen ist eine möglichst gute Vermischung der Zuluft mit der Raumluft und bestmögliche Erfassung der gesamten Raumhöhe bzw. des gesamten Raumvolumens gefordert. Ausstellungsbereich "Klima 2":
Raumtemperatur 20 °C +- 3 K; 50 % r.F. +- 5 %
Für die Zulufttemperaturen war vorgesehen (im hinsichtlich der Verteilung der Klimaparameter kritischen Bereich):
Kühlfall: bis 8 K Untertemperatur
Heizfall: bis 3 K Übertemperatur (für die Dimensionierung)
V = 100 m³/h lfm. Anordnung Zuluftauslässe in Rippendecke mit Hohlboden. Angeordnet mit Unterkante ca. 15 cm oberhalb der Rippenunterkante.
Für die Rippenrohrdecke wurden Kugelschienenauslässe in einer Sonderkonstruktion angepasst. Die Auslässe sind schwarz lackiert und von unten kaum sichtbar.

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