Beheizen von Kirchen DIN-Normen zur Erhaltung des kulturellen Erbes

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1 Beheizen von Kirchen DIN-Normen zur Erhaltung des kulturellen Erbes Fachtagung Münster, Mai 2014 Stefan Bichlmair Auf Wissen bauen Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP Standort Kassel Institut Stuttgart Kassel Standort Holzkirchen Nürnberg Stuttgart Holzkirchen Benediktbeuern Rosenheim

2 Raumklima, Klimawirkungen Präventive Konservierung und Denkmalpflege Denkmalschutz und -pflege Anamnese historischer Gebäude Klimastabilität und Energieeffizienz in Museen und Depots Risikobewertung Restaurierungsmethoden Denkmalpflegezentrum Benediktbeuern Kontakt: Dr. Ralf Kilian Alte Schäfflerei, Kloster Benediktbeuern: Fraunhofer-Zentrum für energetische Altbausanierung und Denkmalpflege Benediktbeuern Kontakt: Dr. Britta von Rettberg Kopfbau der Alten Schäfflerei

3 Gliederung des Vortrages Fraunhofer Institut für Bauphysik IBP Erhaltung des kulturellen Erbes - Konservatorischer Hintergrund der Raumklima-Wirkung und Beheizung DIN EN Raumklima DIN EN Kirchenheizung DIN EN Messung Klimatisch bedingte Schäden Schaezler Palais Vergoldung Foto: Klaus Klarner, München

4 Kurzzeitschwankung der relativen Luftfeuchte und Materialverhalten Messprobe einer Malschicht auf Karton mit Feuchteaufnahme und Feuchteabgabe. Messungen in einer Klimakammer. Aus: Bichlmair, S.; Holl, K.;Kilian, R.: The moving fluctuation range a new analytical method for evaluation of climate fluctuations in historic buildings. In: Climate for Collection, München 2012 Klimatisch bedingte Schäden Schäden an einem Tafelbild Film: Vom Atmen der Bilder? aus: Volker Schaible Vom Atmen der Bilder

5 Klimatisch bedingte Schäden Schäden an einem Tafelbild Film: Vom Atmen der Bilder? aus: Volker Schaible Vom Atmen der Bilder Klimatisch bedingte Schäden Fotos: Klaus Klarner, München Fugger Badstuben Salzschäden

6 Schimmelpilze und Mikroorganismen Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen Feuchtigkeit Temperatur Nährboden/Untergrund Zeit Foto: Ralf Kilian Klimatische bedingte Schäden Schadensursachen und Risiken Absolute Werte Hohe Luftfeuchte (Quellen, Schimmel, Korrosion, Salze in Lösung) Niedrige Luftfeuchte (Schrumpfen, Versprödung, Kristallisation von Salzen) Veränderungen Schwankungen von Temperatur und Feuchte (mechanische Schäden an Materialien) => Bewertung des Schadenspotential durch Temperatur und Feuchte

7 Empfehlungen in der Denkmalpflege Vorsorge, Wartung und Pflege (BLfD 2002) Empfehlungen zur Instandhaltung von Baudenkmälern und ihrer Ausstattung Relative Luftfeuchte konstant, optimaler Bereich zwischen 50-65% r.f. 50% r.f. dürfen nicht unterschritten werden! Hohe Feuchte vermeiden. Temperatur Temperierung nur zurückhaltend wo notwendig (Komfort / Konservierung) Grundtemperatur 6-8 C Aufheizen und Abkühlen nur langsam mit 1 K pro Stunde, insgesamt max. 12 K Empfehlungen in der Denkmalpflege VDI-Richtlinien VDI 3817 (2010) Technische Gebäudeausrüstung in Baudenkmalen und denkmalwerten Gebäuden Relative Luftfeuchte Möglichst konstant, anzustrebender Bereich zwischen % r.f. Luftwechsel reduzieren, vor allem bei Heizbetrieb, Mindestluftwechsel beachten wegen Schäden an der Raumschale Temperatur Bei schweren Gebäuden evtl. Grundtemperierung nicht unter 8 C Geringe Aufheizgeschwindigkeiten max 1,5 K / Stunde Insgesamt max 8 K

8 Empfehlungen in der Denkmalpflege Erfahrungswert aus restauratorischer Sicht Ein bestehendes Raumklima gleich welcher Werte, das an der Ausstattung keine Schäden hervorruft, bedarf keiner Veränderung Denkmalpflege Informationen Bayerisches Landesamt für Denkmalpflege, Oktober 2002 Grundsätzliches zur Frage der Kirchenheizung Einfluss von Baumasse und Undichtheiten Lufttemperaturen und Luftströmungen Heizbetrieb und Raumklima

9 Tauwasserschäden Kirche Heldenstein Aus: Helmut Künzel: Bauphysik und Denkmalpflege, 2007 Feuchteaustausch zwischen Raumluft und Oberflächen Stationär ohne Heizung Beim Aufheizen Luft Luftfeuchte und Oberflächenfeuchte im Gleichgewicht Luft Luft wärmer rel. Feuchte sinkt Desorption Oberfläche Luft Absol. Feuchte nimmt zu,deshalb Taubildung an kalten Flächen Aus: Helmut Künzel: Bauphysik und Denkmalpflege, 2007

10 Heizbetrieb Bei stationärem Heizen (Dauerheizen) Wärmespeicherfähigkeit : ohne Einfluss Wasserdampf-Sorption: nur bei Änderung der Feuchtelast Einfluss und bei Feuchtetransportprozessen Bei instationärem (intermittierendem) Heizen Wärmespeicherfähigkeit und Wasserdampf-Sorption von Einfluss, insbesondere bei großen Baumassen und sorptionsfähigen Flächen. DIN Normen zur Erhaltung des kulturellen Erbes

11 DIN Festlegungen Raumklima DIN Festlegungen Raumklima Norm ist eine Leitlinie die die Temperatur und relative Feuchte für die Erhaltung von Kulturgut festlegt Norm empfiehlt Methode zur Beurteilung des vorliegenden Raumklimas Flexiblere Einschätzung von Temperatur und relative Feuchte möglich als mit starren Werten Damit kann eine reduzierte technische Ausrüstung ermöglicht werden

12 DIN Festlegungen Raumklima Wie funktioniert diese Methode? Es wird ein historisches Klima definiert Beurteilung der Ausstattung durch Konservator/ Restaurator erforderlich Definition eines neuen Zielbereichs anhand des historischen Klimas Der neu definierte Zielbereich vermeidet die schädlichsten Kurzzeitschwankungen Falls das Klima ungünstig ist und verändert werden muss, ist eine intensive Überwachung der Objekte erforderlich DIN Festlegungen Raumklima Anhang A Nachweis des historischen Raumklimas Anwendung auf natürliches Raumklima Anwendung auf Raumklima mit Klimatechnischen Anlagen Messdaten mindestens 1 Jahr oder mehrere Jahre

13 Messung der relativen Luftfeuchte Bewertung der relativen Feuchte in der Kirche St. Margaretha in Roggersdorf Messdaten als stündliche Mittelwerte der rel. Feuchte, von 12/2004 bis 12/2005 Analyse nach DIN EN Aus: Bichlmair, S.; Holl, K.;Kilian, R.: The moving fluctuation range a new analytical method for evaluation of climate fluctuations in historic buildings. In: Climate for Collection, München 2012 DIN Normen zur Erhaltung des kulturellen Erbes High Altarpiece of Oberammergau Church, Oberammergau Museum (Germany)

14 DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Inhalt 1 Anwendungsbereich 2 Normative Verweise 3 Begriffe 4 Allgemeine Gesichtspunkte die vor, während und nach der Anwendung der Norm zu beachten sind 5 Bestandsaufnahme des Bauwerks, seines Innenraums und Inhalts 6 Spezifikationen für das Raumklima 7 Beheizungsarten 8 Heizsysteme und Ihre Anwendung 9 Umsetzung 10 Schlussbeurteilung 11 Bemerkung zur Anwendung dieser Norm Anhang A DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen 1 Anwendungsbereich Die europäische Norm ist nicht nur auf den Einbau neuer Heizsysteme, sondern gleichermaßen auf das Ersetzen alter Heizungen anwendbar.

15 DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Warmluftheizung Zentral / Dezentral Alle Beheizungsarten Thermische Behaglichkeit Konservatorische Aspekte Kirche, Bad Reichenhall Bild: Stefan Bichlmair Bild: Stefan Bichlmair DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Infrarotheizung Gasgeräte erzeugen Wasserdampf Elektrische Heizstrahler Thermische Behaglichkeit Konservatorische Aspekte => Eignen sich für lokale und zeitweilige Beheizung Bild: Institute of Atmospheric Science and Climate

16 DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Heizkörper (Radiatoren) Häufig optisch ungünstig Träge in der Reaktion Thermische Behaglichkeit Klosterkirche Altenhohenau Bild: Stefan Bichlmair DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Heizkörper (Radiatoren) Konservatorische Aspekte Klosterkirche Altenhohenau Bild: Stefan Bichlmair

17 DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Wandheizung (Temperierung) Häufig optisch günstig Thermische Behaglichkeit Konservatorische Aspekte Bauteiltemperierung Renatus Kapelle Renatuskapelle - Thermographie Bilder: Ralf Kilian

18 DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen Bankbeheizung Günstig bei nur zeitweiliger Beheizung Nur eingeschränkte Heizleistung möglich Thermische Behaglichkeit gut Konservatorische Aspekte => kaum Eingriffe EU: Friendly Heating project DIN Leitfaden für die Beheizung von Kirchen EU: Friendly Heating project

19 DIN Normen zur Erhaltung des kulturellen Erbes Übliche Montagetechniken für Oberflächenmessung Beispiele Kontaktsensoren DIN EN 15758: Eine derartige (Oberflächen-) Messung ist für das Objekt potenziell gefährlich Aus: Raffler, S.; Bichlmair, S.; Kilian, R.: Mounting of Sensors on Surfaces in Historic Buildings. In: Historical and existing buildings: designing the retrofit. An overview from energy performances to indoor air quality. Proceedings AICARR, Rom 2014

20 Neuer Ansatz: Reversible Montage von Sensoren Die Montage von Oberflächensensoren. darf möglichst die Oberfläche nicht beschädigen sollte die Messgenauigkeit nicht beeinflussen sollte ohne Beschädigung der Originaloberfläche rückgebaut werden muss für eine vor Ort Montage geeignet sein 39 Anwendungen reversibler Montage von Sensoren Mittelalterliche Wand mit verschiedenen Kalkanstrich-Schichten. Aufnahmen vor Montage, mit montiertem Sensor und rückgebautem Sensor. Aus: Raffler, S.; Bichlmair, S.; Kilian, R.: Mounting of Sensors on Surfaces in Historic Buildings. In: Historical and existing buildings: designing the retrofit. An overview from energy performances to indoor air quality. Proceedings AICARR, Rom