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Jedes Lüften oder Einblasen von Luft im Museum hat einen erwünschten und einen unerwünschten Effekt auf die Schadstoffbelastung. Der erwünschte besteht darin, dass im Museum selbst entstandene Schadstoffe verdünnt werden. Dazu gehören die vielen Ausdünstungen der Besucher, die eine ganze Reihe schädlicher Chemikalien enthalten (Muller 1995, S. 10), sowie Schadstoffe aus den Baumaterialien oder den Sammlungsgütern selbst.
Der unerwünschte Effekt von Zuluft besteht darin, dass die Konzentrationen gewisser Schadstoffe (SO2, NO2, O3), die in Innenräumen normalerweise weit niedriger liegt als in der Außenluft (Hackney 1984), durch die eingeblasene Luft stark zunehmen. Ein anderer Punkt ist die Staubbelastung im Museum, die durch eingeblasene Luft naturgemäß stark ansteigen würde (siehe Diagramm).
Partikelgröße von Stäuben, aus Thomson 1994 p. 248.
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Besonders zu beachten sind die sehr kleinen Partikel (0,1 - 2 µ), wie sie durch Akkumulation aus Autoabgasen und Verbrennungsprozessen entstehen. Diese Partikel enthalten Sulfate, Nitrate und weitere adsorbierte Schadgase, sodass sie auf Kunstgüter besonders aggressiv einwirken. Wer eine Klimaanlage im Museum betreiben möchte oder muss, wird daher nicht ohne eine leistungsfähige Filteranlage auskommen. Die Filter sollten besonders die Teilchengröße zwischen 0,1 und 2 µ ausfiltern können. Hauptverantwortlich für Schmutzschichten auf den Exponaten sind allerdings die Teilchengrößen > 10 µm (Knight 2001). Die Schmutzschichten bestehen aus mineralischen Stäuben (also scharfen Kristallen, die beim Abwischen die Oberfläche zerkratzen), organische Partikel wie Fasern, Hautteilchen und Pollen, oft vermischt und zusammengehalten von Fett und Ruß. Staubmessung siehe 4.2. |
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Vorbeugende Maßnahmen gegen Staub umfassen Staubfangmatten
an den Eingängen, Auswahl von staubarmen Bodenbelägen, staubarme
Bodenpflege (Staubsauger
mit Feinstfiltern, oder feuchtes Wischen, während rotierende
Blocker z.B. viel Staub erzeugen). Wichtig ist auch die Bodenpflege in Depots nicht zu vernachlässigen, da der Staub sonst bei jedem Begehen wieder aufgewirbelt wird. Die Abluft von Bodenstaubsaugern
verwirbelt die Luft und verteilt damit auch den Staub. Idealerweise
wird die Abluft ins Freie geführt, wie z.B. bei fest eingebauten
Staubsauganlagen mit Anschlußstuzten. Ein Abdichten der Gebäudehülle
erniedrigt die Luftwechselrate und verhindert Eindringen von Staub (Nazaroff 1993)
Besonders groß ist die Staubgefahr bei Bauarbeiten im Gebäude. Staubabdichtungen von Handwerkern erweisen sich oft als ungenügend. Die Staubdichtigkeit ist im Vertrag mit der Baufirma genau festzulegen, z.B. dass die Abtrennungen vor Beginn der Staubentwicklung mit einem Rauchgasvernebler auf Staubdichtikeit zu prüfen sind (Watts 2002). Für die Überwachung eignet sich die bei Knight 2001 beschriebene Objektträger-Methode.
Auch Typ und Auslegung des Heizungs- und Lüftungssystems spielen eine große Rolle für die Staubbelastung. Mischlüftung verwirbelt die Luft stark, während Verdrängungslüftung und Quelllüftung zu geringeren Staubaufwirbelungen führt (Hilbert 1996, S. 173ff). Heizsysteme, welche durch hohe Oberflächentemperaturen (Heizkörper) oder durch Einblasen von Warmluft starke Konvektionsströme erzeugen, führen zu starken Staubablagerungen, insbesondere an kalten Flächen wie Außenwänden. Günstiger wirken sich Heizsysteme aus, bei denen insbesondere die Wärmeverlustzonen (Außenwände, Boden) beheizt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Raumtemperierung durch Wandsockel und Wandheizung, wie sie seit Jahren von der Landesstelle der nichtstaatlichen. Museen Bayerns propagiert und erfolgreich eingesetzt wird (Großeschmidt 1996 und 1998).
Auch Lampen mit hohen Oberflächentemperaturen (Glühlampen, Halogenlampen) fördern die Konvektionsströme und führen durch Verschmoren der Staubpartikel zu schwierig zu entfernenden Oberflächenschwärzungen. Die von dieser Lampengruppe emittierte hohe Wärmestrahlung heizt die bestrahlten Exponatoberflächen auf und führt so zu Konvektionsströmen entlang der Exponatoberfläche nach oben (Bild s. Hilbert 1996, S. 113).
| Eine Filteranlage besteht in der Regel aus folgenden Komponenten:
1) Zunächst ein Vorfilter für gröbere Stäube G 4. Die Filterklassen sind genormt nach der Feinheit der Stäube, die sie noch durchlassen. G 4 filtert z.B. 25% aller Stäube über 1µ aus (siehe Definition der Filterklassen). 2) Evtl. ein elektrostatischer Filter, in dem die Partikel elektrostatisch aufgeladen und in einem elektrischen Feld herausgezogen werden. Die Elektroden werden in regelmäßigen Abständen mit Wasser gespült. Bei Stromausfällen wird der bis dahin gesammelte Staub wieder freigesetzt. Elektrostatische Filter erzeugen etwas Ozon, das jedoch in den nachfolgenden Filterstufen vollständig ausgefiltert wird. Auch wird befürchtet, dass eventuell geringe Mengen ionisierter Stäube ungefiltert bleiben könnten. |
Filtermodul bestehend aus Grobstaubfilter, Zickzackfilter und Feinstaubfilter, aus www.purafil.com |
| 3) Evtl. ein chemischer Filter. Hier wird die Luft
durch das violette Granulat Purafil geleitet, Tonkügelchen,
die mit KMnO4 getränkt sind. Bei Purafil Select,
einer neueren Entwicklung, sind 8% Natriumbikarbonat integriert,
was die Filterleistung erheblich verbessert (Purafil
Inc.). In diesem chemischen Filter werden oxydierbare
Stoffe wie NO, H2S und auch SO2 chemisch
zerlegt und so unschädlich gemacht. Die Effektivität gegenüber
den einzelnen Stoffen ist unterschiedlich. Auch Formaldehyd
wird durch Purafil in gewissem Maße abgebaut. Diagramme des
Herstellers zeigen die Lebensdauer eines Filters bei einer
bestimmten Schadstoffkonzentration in Abhängigkeit von der
Menge Purafil und dem täglichen Luftdurchsatz.
4) Anschließend wird in jedem Fall ein Aktivkohlefilter benötigt, um längerkettige organische Moleküle auszufiltern (Näheres zu Aktivkohle siehe 4.4). Die Richtlinien des holländischen Deltaplans empfehlen ein alkalisch imprägniertes Aktivkohlegranulat (s.u.), das neben den unpolaren organischen Molekülen auch saure Schadgase wie NO2, SO2 und Ameisensäure aufnehmen soll (Deltaplan 1993). Aktivkohlefilter sind meist Kasten- oder Zickzackfilter, die den Luftstrom möglichst wenig bremsen sollen. Auch die Körnung der Kohle spielt hierfür eine Rolle. Meist werden Zylinderpresslinge mit 3 - 4 mm Durchmesser verwendet. Erhältlich sind auch Aktivkohle/Purafil Kombinationsfilter, die einen vereinfachten Filteraufbau zulassen. |
Kleine Aktivkohle/Purafil Kombinations-Filtermodule, aus: www.dst-dolge.de/ |
| 5) Den Abschluss bildet ein Feinstaubfilter, oft aus
Kunstfaser oder Glasfaser, der nicht zuletzt die Stäube beseitigen
soll, welche aus den Filtergranulaten herausgeweht werden.
Meist wird ein Feinstaubfilter F8 / F9 verwendet, der über
95% aller Stäube ab 1 µ ausfiltert (Deltaplan).
Die noch feineren Schwebstofffilter (
H10 bis U17, für Operationssäle, Kernanlagen oder Reinräume)
würden den Luftstrom entsprechend bremsen und daher Energie
kosten. In Museen, wo viele Stäube durch geöffnete Türen,
Besucher etc. eingetragen werden, ist eine extreme Staubfilterung
nicht sinnvoll (Thomson
1994). Bei Archiven oder Depots mag man etwas anspruchsvoller
sein (wobei regelmäßiges Putzen mindestens ebenso wichtig
ist). In Ausstellungsräumen wird außerdem meist mit einem
hohen Umluftanteil gearbeitet, sodass die Luft in der Regel
mehrmals den Filter durchläuft.
Bei starker Beanspruchung (hoher Luftstrom, Vibration...) werden bisweilen Partikel des Filtermaterials freigesetzt. |
Taschenfilter, aus: EMW |
Ein ganz neuer Filtertyp sind EPIX-Filter (Ebara, Filtrete), eine Art Ionenaustauscher für Luft (Environmental Protection Ion Exchange Filter). Diese Filter stammen aus der Reinraumtechnik und sind geeignet, Schadstoffe bis in die Größenordnung von 0,5 bis 5 ppb auszufiltern, also in die Gegend der absoluten Nachweisgrenze. EPIX-Fiter bestehen aus Polyolefinmaterial, einer Art PE-Vlies. Mittels Elektronenstrahlen werden darauf freie Valenzen erzeugt, an die sich reaktive Gruppen anhängen lassen. An diesen reaktiven Gruppen können sich ionisierbare Schadstoffe wie H2S, SO2, HCl, NaOH, Amine, Metallionen etc. anlagern. Auch Essigsäure lässt sich filtern, nicht aber Formaldehyd und Ozon. Zur Filterung starker Säuren dient als reaktive Gruppe SO3H, für starke Basen N(CH3)3OH, für schwache Basen N(CH3)2. Das Produkt wird in 65 cm breiten Gewebebahnen hergestellt. Innerhalb von 3 Jahren verliert es seine Aktivität, auch wenn es in dieser Zeit nicht mit Schadstoffen in Berührung kommt. Es ist daher höchstens 3 Jahre einsetzbar bzw. lagerfähig. EPIX-Filter werden im Grünen Gewölbe in Dresden eingesetzt.
aus: Ebaratech |
Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Aktivkohlefiltern:
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Firmen wie Purafil, DST oder Camfil bieten einen Rundum-Service von der Schadstoffmessung vor Ort, über die Planung der Anlage bis zur Wartung. Kontrollanalysen der Filtermedien sagen aus, ob und wie lange die Filtermedien noch einsatzfähig sind.
Zunächst wird die vorhandene Schadstoffbelastung gemessen (siehe 4.2.4) und der angestrebte Reinheitsgrad festgelegt. Es gibt mehrere Ansätze, für die einzelnen Schadgase zulässige Grenzwerte festzulegen, die jedoch alle mehr oder weniger willkürlich sind (Tétreault 1998). Der Effekt eines Schadgascocktails kann weit höher liegen als von den Konzentrationen der einzelnen Schadgase her zu erwarten gewesen wäre - es erscheint daher sinnvoller, die Gesamtbelastung zu erfassen (siehe 4.2.4). In Holland sind im Deltaplan konkrete Vorgaben formuliert. Grundlage sind die Korrosionsraten von Kupfer, d.h. wie viel Angström Oxidschicht eine polierte Kupferoberfläche in 30 Tagen aufbaut. Die Anforderungen liegen unterschiedlich, je nachdem, ob es sich um ein Archiv (< 40 Å), einen Depotraum (< 100 Å) oder einen Ausstellungsraum (< 200 Å) handelt.
Ein analoger Test mit poliertem Silber führt zu ähnlichen Reinheitsklassen. Silber scheint gerade für Innenstadtbelastungen aussagekräftiger zu sein als Kupfer (Purafil Inc. Tech Bull. 600). Die Werte für Kupfer sind bei der Klassifikation von Purafil Inc. gegenüber den holländischen Werten etwas nach oben korrigiert, da Kupfer auch bei reiner Luft eine Art Hintergrundkorrosion entwickelt.
Anhand der Daten und Vorgaben plant der Filterhersteller die Anlage. Erhältlich ist auch eine spezielle Software (DST), mit der sich die optimalen Filtermedien zusammenstellen lassen. Eine solche freistehende Anlage für den Umluftbetrieb wurde 1998 im Düsseldorfer Kunstmuseum in Betrieb genommen.
Nach einer gewissen Betriebszeit wird eine Granulatprobe zum Hersteller eingeschickt. Anhand einer Analyse wird berechnet, wie lange das Filtermedium noch einsatzfähig ist und wann es ausgetauscht werden muss. Zur Überwachung der Schadstoffbelastungen stehen elektronische Sensoren zur Verfügung (Onguard), die bereits in vielen Museen im Einsatz sind.
Im großen Maßstab lassen sich Schadstoffe durchaus kontrolliert beseitigen. Je höher die Schadstoffbelastung, desto eindrucksvoller zeigt sich der Effekt der Schadstofffilter. Bei sehr geringen Konzentrationen (z.B. H2S) sieht die Bilanz der Filter oft schlechter aus (Cassar 1999). Zum einen können die Filter in diesem Fall nur geringe Mengen aufnehmen, bis sich wieder ein Gleichgewicht einstellt, zum anderen wird der positive Effekt der Schadstofffilterung u. U. durch den erhöhten Luftzustrom wieder teilweise zunichte gemacht.