Gebäudeklima in Museen

• 5.1 Einführung
• 5.2 Behaglichkeit und Frischluftbedarf
• 5.3 Luftdichtigkeit von Gebäuden, Messung der Luftdichtigkeit, Fensterlüftung und Fugenlüftung
• 5.4 Heizsysteme, Temperierung der Gebäudehüllflächen, Wärmedämmung, Einsparung von Heizenergie
• 5.5 Hitze in Dachgeschoß und Südwänden, Kühlung
• 5.5.1 Funktionsprinzip Adsorptionskältemaschine
• 5.6 Die fünf Ursachen von Feuchtigkeit im Gebäude, Wege zur Abhilfe
• 5.7 Feuchtestabilisierende Baustoffe
• 5.8 Lüftungsanlagen, Klimaanlagen, Befeuchtung
• 5.9 Mobile Luftbefeuchter und Entfeuchter
• 5.9.1 Funktionsprinzipien Entfeuchter
• 5.10 Bibliographie und Links

Konzeption:

5.5 Hitze im Dachgeschoss und an Südfassaden, Kühlung

Verringerung der Kühllasten:

Bei Lüftungs- und Klimaanlagen gelten allgemein 14°C als die Minimaltemperatur für die Zuluft. Erhöhte Kühllasten sind daher nur über entsprechend erhöhten Volumenstrom zu beherrschen. Da sich die Strömungsgeschwindigkeit nicht beliebig erhöhen lässt (Geräuschentwicklung, Energieverlust, Zugluft), müssen die Luftkanäle entsprechend groß dimensioniert werden. Die maximale Kühllast bestimmt somit den Kanalquerschnitt und damit, wie viel Raum zur Unterbringung der Kanäle verloren geht. Bisweilen werden daher Kühldecken eingesetzt, die der Klimaanlage einen Teil der Arbeit abnehmen. Die Verringerung der Kühllast ist in jedem Fall von höchstem Interesse.

Die Maßnahmen zur Verringerung der Kühllast decken sich z.T. mit den Maßnahmen zur Verringerung der Wärmeverluste:

• Massive Bauweise mit hohem Wärmespeichervermögen, möglichst zusammen mit aussenliegender Thermoisolierung, ist die beste Lösung gegen Überhitzung des Gebäudes. Bei Neubauten in Leichtbauweise wurde dies oft nicht beachtet, mit größten Problemen für die Klimatechnik.
• Thermoisolierung, auch von Warmwasserrohren
• Vermeidung von Wärmebrücken
• geringe Luftwechselrate
• Wärmespeicher

Zur Verringerung der Kühllast muss sich die Wärmeenergie der Sonne allerdings möglichst fernhalten oder abführen lassen:

Raum im Raum-Konstruktionen		Das Depot des Adelhausermuseums Freiburg schließt nicht direkt an die Dachschrägen an, sondern ist durch eine Raum-im-Raum Konstruktion von den Dachschrägen abgekoppelt
Querlüftung		Zur Vermeidung von Hitzestaus unter dem Ziegeldach blasen im Sommer große Ventilatoren Außenluft durch den Dachspitz.
Außenfarbe: Reflexion im Infrarot u:U. anders (verringert im Winter Nutzung von Sonnenwärme)
Wärmeschutzfenster, thermotrope Fenster (siehe Lichtschutz)
Verschattung, durch Balkone, Lamellen, Bäume, Segel, Lichtgitter
aussenliegende Rollos

• Besucherbegrenzung

Energiesparende Beleuchtung, also eher Leuchtstofflampen als Glühlampen oder Halogenlampen.

Low-tech-Kühlverfahren:

Die Kühlung von Gebäuden wird meist die Verdunstungskälte von Flüssigkeiten benutzt. Im einfachsten Fall geschieht dies durch Wasser auf dem Gebäudedach oder der Gebäudehülle wie bei den Expo-Pavillons der Niederlande oder Finnlands, oder auch durch Dachbegrünung. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Kühlung ohne Zufuhr von Energie vor sich geht, sondern nur einen Wassernachschub benötigt. Bei Verdunsten von Wasser im Gebäudeinneren (z.B. durch Aufhängen feuchter Tücher, Verdunstungsluftbefeuchter) ist die Kühlung gleichzeitig mit einer Befeuchtung der Raumluft verbunden.

Im Augustinermuseum Freiburg wird zur Kühlung des Dachgeschosses im Sommer Luft aus kühleren Bereichen des Museums eingeblasen. Ein ähnliche Idee liegt den neuerdings beliebten Erdkanälen zugrunde, welche die Zuluft im Sommer kühlen und im Winter vorwärmen. Kühlung durch Nachtlüftung in Verbindung mit Wärmespeichern dürfte für klimasensible Museumsräume kaum in Frage kommen.

Innovative Lüftungssysteme nutzen die natürliche Konvektionsströmung zur Belüftung und Kühlung. Die angesaugte Luft wird durch Erdkanäle vortemperiert und steigt entlang der Glasfassade nach oben. Luftklappen oberhalb der Glasfassade regeln den Luftstrom. Auf diese Weise wird bei der Solarfabrik Freiburg eine Überhitzung hinter der sonnenbeschienenen Glasfassade vermieden. Auch die vorgesetzten Solarmodule tragen hierzu bei. aus: www.stahl-sonnenenergie.de

Kühlung

Sofern obige Maßnahmen nicht ausreichen, müssen Kühldecken und (Teil-)Klimageräte für die notwendige Kühlung sorgen.

Kühldecken sind entweder wasser- oder luftgekühlt. Die Temperatur der Kühldecken ist nach unten begrenzt durch den Taupunkt der Raumluft. Eine Automatik sorgt gewöhnlich dafür, dass sich an der Kühldecke kein Tauwasser bildet. Geschlossene Kühldecken bestehen aus Elementen mit geschlossener Oberfläche, die eine Hinterlüftung mit Raumluft ausschließen. Der Strahlungsanteil beträgt hier 50 - 60 %. Offene Kühldecken bestehen aus einzelnen Deckenelementen, z.T. mit Schlitzen und Perforierungen, so dass die Raumluft beide Seiten beaufschlagen kann. Der Konvektionsanteil schwankt je nach Ausführung. Durch offene Kühldecken lassen sich Wärmelasten bis 150 W/m2 bewältigen (Pistohl 1999), durch verputzte bis ca. 90 W/m2 Kühldecke mit Kapillarrohrmatten aus Kunststoff, in Verbindung mit einer abgehängten Putzdecke, aus: www.Stulz.de

Kühlung durch Klimaanlagen:

Künstliche Kühlung impliziert stets Erwärmung an anderer Stelle, im einfachsten Fall an der Rückseite des durch die Außenwand hinausragenden Klimageräts, bei größeren Klimaanlagen meist auf dem Dach. Eine Kälteanlage auf dem Dach kann über Leitungen viele im Gebäude verteilte Einzelgeräte versorgen. Die Kompressions-Kältemaschine nutzt die Verdunstungskälte spezieller Kühlflüssigkeiten. Das Prinzip gleicht den Kompressions-Raumentfeuchtern und unterscheidet sich nicht vom Prinzip des Kühlschranks.

Im Gegensatz zur Kompressions-Kältemaschine besitzt die Adsorptions-Kältemaschine kaum bewegliche Teile, ist geräuscharm, kann auch mit Erdgas betrieben werden und hat eine längere Lebensdauer. Allerdings liegen die Herstellungskosten höher als bei der Kompressions-Kältemaschine. Die Adsorptions-Kältmaschine nutzt die Kälte, die beim Desorbieren von Wasser oder Methanol aus Silikagel, Zeolithen oder Aktivkohle entsteht (Wirkungsweise). In sonnigen Gegenden bietet sich eine Adsorptions-Kältemaschine zur Kühlung mittels Solarenergie an. Die Beheizung übernehmen hocheffiziente Solarenergie-Kollektoren mit Temperaturen zwischen 65 und 95°C. Vorteilhaft ist dabei, dass der höchste Kältebedarf und das maximale Strahlungsangebot in etwa gleichzeitig auftreten (aus: Pistohl 1999, ISE). Photovoltaische Kühlsysteme mit Kompressions-Kältemaschinen sind aufgrund des einfacheren Aufbaus wegen u.U. dennoch wirtschaftlicher (Gems). www.malteser-krankenhaus-kamenz.de

Die Kältemaschinen liefern Kaltwasser für die Kühleinheiten von Klimaanlagen.