Fachbericht Klima Wissen Museum

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Fachbericht
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
13 grundlegende Faktoren
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1. Einleitung
Inhaltsverzeichnis
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1. Einleitung Seite 02
Inhaltsverzeichnis 02
Abstract 03
Über den Autor 2. Grundlagen und Definitionen I 03
Seite 04
Temperatur 04
Luftfeuchte 04
Materialfeuchte 05
Taupunkt 05
3. Bestimmende Größen Seite 06
Einflussfaktoren 06
Außenklima 06
Raum- und Mikroklima 07
Vitrinen und Einrahmungen 07
4. Grundlagen und Definitionen II Seite 08
Heizung und Raumtemperierung 08
Lüftung 08
Klimaanlagen und mobile Klimageräte 09
Licht 09
Nutzung 09
5. Infografiken Seite 10
Mollier-h-x-Diagramm 10
Klimawerte 11
Klimaklassen 12
6. Endnoten Seite 13
Verwendete Fachliteratur 13
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
2
1. Einleitung
Abstract
Die Aufbewahrung in einem geeigneten
Klima – der objektgerechten Temperatur und
Luftfeuchtigkeit – ist einer der wichtigsten
Faktoren bei der Erhaltung von Kunst- und
Kulturgut in Sammlungen. Alle anderen
Schadensfaktoren lassen sich reduzieren,
im besten Fall sogar ausschalten (Beispiele:
Schadstoffe oder Beleuchtung). Wärme und
Feuchte sind jedoch immer vorhanden und
wirken je nach Material unterschiedlich auf
die einzelnen Objekte: Bedingungen, die
für das eine Material geeignet sind, können
für ein anderes Material ungünstig oder gar
schädigend wirken.
Den meistens besseren, niedrigen
Temperaturen, die natürliche Alterung und
Schädigungen verlangsamen können,
stehen die Ansprüche der Besucher
und Museumsmitarbeiter entgegen. Um
Ausstellungsgenuss für Besucher und
Arbeitsbedingungen für Museumsmitarbeiter
zu gewährleisten, muss (bis auf besondere
Ausnahmen) eine behagliche Lufttemperatur
eingehalten werden sowie ausreichend
Licht und saubere Luft vorhanden sein.
Dies alles sind Faktoren, die wesentlich
das Klima für die Sammlungsobjekte
beeinflussen und möglicherweise stören
können. Etwas einfacher ist die Herstellung
des angemessenen Klimas in Depots und
Lagerungssituationen zu handhaben.
Welche Klimabereiche und -schwankungen
akzeptabel sind, hängt von den Objekten,
ihren Materialien oder Materialkombinationen,
aber auch von der Konstruktionsweise und/
oder der Herstellungstechnik ab. Es gibt
dabei keinen eng zu fassenden, allgemein
gültigen Wert, sondern nur günstige Bereiche
für die einzelnen Materialgruppen. Trotz eines
natürlichen Bedürfnisses nach einfachen
Standardwerten ist deshalb ein differenzierter
Blick auf das eigene Klima im Museum/in der
Sammlung nötig. Es müssen Kompromisse
eingegangen werden.
Cord Brune, Diplom-Restaurator M.A.
Seit mehr als 20 Jahren ist Cord Brune
Experte im Bereich der Präventiven
Konservierung, freiberuflicher Restaurator und
Museumsberater. Für uns hat er sein Wissen
in diesem Fachbeitrag zusammengetragen und
nutzbar gemacht.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
3
2. Grundlagen und Definitionen I
Temperatur
Luftfeuchte
Die Temperatur beschreibt den Wärmezustand
eines Stoffes. Erhöhte Temperaturen
beschleunigen chemische Reaktionen,
sie lassen Objekte also schneller altern.
Geringere Temperaturen erhöhen hingegen
die Lebensdauer. Materialabhängig kann
bei Wärmeeinwirkung zudem Erweichung
und Formveränderung einsetzen
(Beispiel: Wachse).
Die Luftfeuchte bezeichnet den Anteil an
Wasserdampf in der Luft. Je höher die
Lufttemperatur ist, umso mehr Wasserdampf
kann die Luft aufnehmen.
Durch eine Erwärmung der Lufttemperatur
sinkt unmittelbar die relative Luftfeuchte.
In der Folge kann sich der Feuchtegehalt
von Materialien ändern und sie können
austrocknen. Geschieht dies partiell oder
nur oberflächlich, beispielsweise durch
Beleuchtung, können auch mechanische
Spannungen im Materialgefüge entstehen und
daraus wiederum Schäden.
Die absolute Luftfeuchtigkeit ist die in
einem bestimmten Luftvolumen enthaltene
Wasserdampfmasse. Übliche Einheit: g/m³.
Die relative Luftfeuchtigkeit (%rF) ist das
Verhältnis der tatsächlich enthaltenen zur
maximal möglichen Masse an Wasserdampf
in der Luft; oder anders ausgedrückt, das
Verhältnis zwischen der absoluten Luftfeuchte
und der maximalen Luftfeuchte bei gegebener
Temperatur. Sie wird in %rF angegeben.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
4
2. Grundlagen und Definitionen I
Materialfeuchte
Taupunkt
Die Materialfeuchte gibt die Menge des in
einem Feststoff enthaltenen freien Wassers
an. Dabei spielt die Hygroskopie eine wichtige
Rolle: Sie bezeichnet die Eigenschaft von
Stoffen, Feuchtigkeit aus der Umgebung
(meist in Form von Wasserdampf aus der
Luftfeuchtigkeit) zu binden. Viele anorganische
feste Stoffe zerfließen oder verklumpen bei
der Wasseraufnahme (Beispiel: Kochsalz).
Der Taupunkt gibt die Temperatur an, bei
der die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist
(100 % relative Luftfeuchtigkeit). An einer
Oberfläche mit Taupunkttemperatur tritt
Kondensation (‚Beschlagen‘) auf. Diese kann
stattfinden, wenn ein kühles Objekt in einen
wärmeren und deshalb feuchteren Raum
transportiert oder ein Raum bei wärmerer
Außenluft gelüftet wird.
Poröse anorganische und organische
Materialien können Feuchtigkeit meist
auch wieder abgeben. Es stellt sich
mit der umgebenden Luftfeuchte nach
gewisser Zeit ein Gleichgewicht ein.
Diese Gleichgewichtsfeuchte wird je nach
Material und Oberflächenbeschaffenheit
unterschiedlich schnell erreicht (Beispiel:
Textil = schnell, lackiertes Holz = langsam).
Auch die Wasseraufnahmekapazität kann
unterschiedlich sein.
Kondensation kann auch innerhalb eines
porösen Materials auftreten, wenn im Inneren
ein Temperaturgefälle vorliegt – zum Beispiel
im Winter in einer kalten Außenwand. Tritt
dies wiederholt auf, kann ein Bauschaden
entstehen. Deshalb müssen sich Objekte beim
Transport langsam an die Temperaturen am
Zielort anpassen. Ein ausreichender Abstand
der Objekttemperatur (oder Wandtemperatur)
zur Taupunkttemperatur ist ebenfalls
obligatorisch.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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3. Bestimmende Größen
Einflussfaktoren
Eine ganze Reihe innerer und äußerer
Einflüsse und Umstände bestimmt die
Klimabedingungen für die Sammlung und
Objekte. Hier können nur die wichtigsten
Faktoren besprochen werden. Das Ausmaß
beziehungsweise die Wirkungsweise der
einzelnen Einflüsse ist von Fall zu Fall
sehr unterschiedlich. Deshalb muss eine
Bewertung für die eigene Klimasituation vor
Ort vorgenommen werden. Dazu ist neben
der Kenntnis der relevanten Faktoren eine
genaues Messen, Aufzeichnen und Auswerten
der eigenen Klimawerte unverzichtbar.
Außenklima
Abhängig von der Ausführung der
Gebäudehülle wirkt sich das Außenklima
stärker oder schwächer auf das Innenklima
aus. Temperaturverlauf, Sonneneinstrahlung
und Niederschläge können lokal und von
Jahr zu Jahr unterschiedlich ausfallen.
Generell muss im Winter mit trockener Luft
durch kalte Lufttemperaturen beziehungsweise
Frost und im Sommer mit deutlich erhöhter
Luftfeuchte in Folge schwül-warmer Perioden
gerechnet werden. In den Übergangszeiten
kann es zu kurzfristigen/täglichen Wechseln
der Extreme kommen.
Idealerweise fängt das Gebäude diese
Schwankungen weitgehend auf: Viel passive
Baumasse, gute Isolierung und
wenige/kleine Öffnungen (Fenster und
Türen) unterstützen dabei. Tatsächlich stellt
die Erwärmung von Flächen durch direkte
Sonneneinstrahlung ein großes Störpotenzial
dar. Weiterhin muss das Gebäude möglichst
weitgehend dem Eindringen von Feuchtigkeit
(aus Niederschlägen und Bodenfeuchte)
widerstehen. Für historische Gebäude ist
dies eine große Herausforderung. Ihr sollte
mit guter Bauunterhaltung und regelmäßiger
Wartung der wasserableitenden Einrichtungen
begegnet werden.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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3. Bestimmende Größen
Raum- und Mikroklima
Vitrinen und Einrahmungen
Von einem Innenklima kann man nur
im Allgemeinen sprechen, für die
Sammlungsobjekte ist das Raumklima
entscheidend. Jeder Raum kann abweichende
Klimawerte aufweisen, sogar innerhalb eines
Raumes kann es verschiedene Klimazonen
geben (Beispiel: am Fenster = meist kühler
und feuchter).
In einer dichten Vitrine oder einer Einrahmung
mit Glas entsteht ein Klima abseits des
Raumes. Es muss aber nicht immer passend
sein, beispielsweise vor einer Außenwand.
Zum Schutz besonders empfindlicher
Objekte kann ein solches Mikroklima
mithilfe von Kleinklimageräten (für Vitrinen)
oder mit pufferndem Silicagel bewusst auf
angemessene Feuchtigkeitswerte eingestellt
werden.
Ist eine solche Zone begrenzt, spricht man
von einem Mikroklima, beispielsweise hinter
einem Bild oder Möbel an der Außenwand
(= meist kühler und feuchter) oder auch in der
Nähe des Heizkörpers (in der Heizperiode =
wärmer und meist trockener).
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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4. Grundlagen und Definitionen II
Heizung und Raumtemperierung
Lüftung
Eine Temperierung soll behagliche
Temperaturen für Menschen erzeugen und
dazu den Wärmeverlust des Gebäudes nach
außen ausgleichen. Für diesen Zweck ist
die konventionelle Raumluftheizung eine
eher unbefriedigende Lösung. Die hohen
Heizkörpertemperaturen in der Heizperiode
stören eine gleichbleibende Luftfeuchte
nämlich empfindlich (lokale Trocknung der
Luft). Neu entwickelte Systeme wie die
Quelllüftung (Beispiel: Museum Brandhorst,
München)1 oder die Bauteiltemperierung
(Beispiel: Kunstforum Ostdeutsche Galerie,
Regensburg)2 können diese Probleme
verhindern und Kosten reduzieren.
Ebenfalls ein großer Einflussfaktor ist der
physiologisch notwendige Luftaustausch
im Gebäude. Für Ausstellungsbereiche
wird allgemein ein kompletter Austausch
des Luftvolumens pro Stunde empfohlen
(= Luftwechselrate 1). Ein Teil davon erfolgt
unkontrolliert über Baufugen (Fenster und
Türen). Mittels einer kontrollierten Lüftung,
gegebenenfalls technisch unterstützt,
kann in vielen Fällen eine Reduzierung von
Klimaschwankungen erreicht werden. Im
Depot darf die Luftwechselrate wegen des
fehlenden Publikumsverkehrs mit 0,1 deutlich
darunter liegen (Ausnahme: wenn eine
Schadstoffbelastung vorliegt).
Unter Umständen lässt sich durch eine
mäßige Raumtemperierung eine erhöhte
Luftfeuchtigkeit in gewissem Umfang senken.
Man spricht dann von konservatorischem
Heizen.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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4. Grundlagen und Definitionen II
Klimaanlagen und mobile Klimageräte
Vollklimaanlagen enthalten zur Aufbereitung
der Luft Komponenten zum Heizen, Kühlen,
Befeuchten, Entfeuchten und Filtern: Damit
kann das richtige Klima erzeugt werden.
Aber dies bedeutet einen hohen technischen
Aufwand, mit dem Risiko des Ausfalls der
Anlage, was zu massiven klimatischen
Problemen führen kann. Darüber hinaus
ist die Steuerung einer zentralen Anlage
für die Erzeugung eines lokalen Klimas
(am Objekt) schwierig. In der Realität sind die
Schwankungen der Feuchte meist doch größer
als erwartet.
Licht
Ein weiterer Einfluss ist das Licht: Alle
Beleuchtungskörper geben Wärme ab. Diese
ist bei LED gering, Leuchtstoffröhren werden
jedoch deutlich warm, Halogenlampen und
andere Leuchtmittel sogar sehr heiß. Im Licht
der Letzteren ist zudem, wie im Sonnenlicht
auch, viel Wärmestrahlung enthalten.
Dieses Phänomen ist aus Klimadaten auch oft
ablesbar und kann sich besonders in Vitrinen
schädigend auswirken. Bestrahlte Objekte und
die Luft erwärmen sich und die Feuchtigkeit
sinkt rapide. Aus den gleichen Gründen ist
selbstverständlich direkte Sonneneinstrahlung
auszuschließen.
Nutzung
Nicht zuletzt hat auch die Art der
Nutzung und Pflege der Sammlung einen
Einfluss auf das Klima am Objekt. In der
Dauerausstellung herrschen durch Besucher,
Beleuchtung, Klimatechnik und häufige
Reinigungsmaßnahmen (Beispiel: feuchtes
Aufwischen) andere Bedingungen als im
Depot. Zusätzlichen Einflüssen sind Objekte
in Wechselausstellungen ausgesetzt:
Klimawechsel (Beispiel: Depot – Ausstellung),
Transporte, gegebenenfalls Leihverkehr,
frische Anstriche etc.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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5. Mollier-h-x-Diagramm
1,06
D ic hte S = 1,1 kg 3
/m
40
1,12
35
h
0%
=4
50
60
70
80
90
100
9
(2 0
5)
1,18
20
(1 70
9,
4)
15
(2 80
2,
2)
1,2
(1 60
6,
7)
1,22
0
1,28
4
(11 0
,1)
1,26
3
(8 0
,3
)
5
(1 50
3,
9)
1,24
2
(5 0
,6
)
1,3
1
(2 0
,8
)
1,32
-10
-15
1,36
-20
1,38
(0
)
0
1,34
(-2 10
,8
)
Lufttemperatur in °C
ive
euc
1,16
25
-5
lat
tf
Luf
eit
tigk
1,14
30
10
Re
30
11
5
45
15
11
0
1,08
10
5
50
25
20
10
0
5
10
95
55
h-x-Diagramm für
feuchte Luft
Gesamtdruck 100 mbar
012
34567
89
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Wassergehalt x in g/kg
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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5. Die richtigen Klimawerte3
Von deutschen Fachleuten wird zusätzlich eine Priorisierung bei der Berücksichtigung von
Klimawerten empfohlen. Auch international wird der Vermeidung einer zu hohen Feuchtigkeit
Vorrang gegeben vor der Vermeidung erhöhter Temperaturen.
Priorität
Kennwert
Sollwert
1
Änderung der rel. Feuchte
während einer Stunde
≤2,5 % Die Änderung sollte möglichst gering,
die Häufigeit von Schwankungen möglichst klein
gehalten werden.
2
Änderung der rel. Feuchte
während eines Tages
≤5 % Die Änderung sollte möglichst gering,
die Häufigeit von Schwankungen möglichst klein
gehalten werden.
Holz: 50 % bis 60 % | Leinwand:50 % bis 55 %
Papier: 45 % bis 50 % | Metall:
5 % bis 40 %
3
Minimal- und Maximalwerte der rel. Feuchte
während einer Woche
Werden Objekte aus verschiedenen Materialien
deponiert oder ausgestellt, kann der Wert nur ein
Kompromiss zwischen den konservatorischen
Bedürfnissen der Einzelmaterialien sein.
+5 % (Sommer) bis -5 % (Winter) gegenüber den
Wochenwerten (Priorität 3)
4
Saisonales Gleiten der rel. Feuchte
während eines Jahres
5
Änderung der Temperatur
während einer Stunde
≤1 °C Die Änderung sollte möglichst gering, die
Häufigkeit von Schwankungen möglichst klein
gehalten werden.
Saisonales Gleiten der Temperatur
während eines Jahres
4 bis 28 °C Für die Mehrzahl ausgestellter
Materialien sind niedrigere Temperaturen aus
konservatorischer Sicht vorteilhaft. Die Wahl
der Innentemperatur orientiert sich an dem
durchschnittlichen monatlichen Außenwert, wobei
die Differenz zwischen beiden möglichst klein sein
sollte. Erhöhte Temperaturen im Bereich zwischen
24 und 28 °C sind höchstens in 150 Stunden pro
Jahr zulässig.
6
Die Vorgeschichte der Objekte, bauliche
Gegebenheiten oder regionale Besonderheiten
(Klimazone) können ebenfalls für eine Absenkung
oder Erhöhung der rel. Feuchte sprechen.
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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5. Maximale Schwankungswerte4
Angaben zur Klimaregelung in Museen, wie sie derzeit in den meisten internationalen
Publikationen zitiert werden und den entsprechenden Richtlinien/Empfehlungen zugrunde
liegen.
Maximale Schwankungswerte
Klimaklasse
Kurzzeitige
Schwankungen
Mögl. jahreszeitliche
Anpassungen des Sollwertes
AA
Präzise Klimaregelung,
nur geringe jahreszeitliche
Schwankungen für Temperatur
±5 %rF | ±2 °C
%rF stabil ±5 °C
A
Gute Klimaregelung, geringe
jahreszeitliche Schwankungen
für Feuchte und Temperatur
±5 %rF | ±2 °C
±10 °C Steigerung 5 °C und
Absenkung 10 °C
A
Gute Klimaregelung,
jahreszeitliche Schwankungen
nur für Temperatur
±10 %rF | ±2 °C
%rF stabil Steigerung 5 °C und
Absenkung 10 °C
B
Klimaregelung,
jahreszeitliche Schwankungen
und Winterabkühlung
±10 %rF | ±5 °C
±10 °C rF Steigerung 10 °C (bis max.
30 °C) Absenkung nicht unter 4 °C (mit
Ausnahmen)
C
Verhinderung aller riskanten
Extremwerte
%rF-Bereich 25 % - 75 % ganzjährig Temperatur selten über 30 °C,
meist unter 25 °C
D
Verhinderung extremer Feuchte
Verlässlich unter 75 %rF
Sollwert: historischer Jahresdurchschnitt oder 50 %rF mit Temperaturen zwischen 15 und 25 °C
Kompaktes Klima-Wissen für Restauratoren
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6. Endnoten
Verwendete Fachliteratur
1BauNetz Media GmbH: Museum Brandhorst in München. Abgerufen am 26. November
2015, von http://www.baunetzwissen.de/objektartikel/Heizung-Museum-Brandhorst-inMuenchen_778119.html
2Michael Kotterer, Henning Großeschmidt: Klima in Museen und historischen Gebäuden –
Vom konservatorisch richtigen Heizen und Lüften. In: Beiträge zur Erhaltung von Kunst- und
Kulturgut 1 (2008), S. 98. Abgerufen am 26. November 2015, von http://www.kunstforum.net/
doc/vdr1_2008.pdf
3Andreas Burmester: Die Beteiligung des Nutzers bei Museumsneubau und -sanierung oder:
Welche Klimawerte sind die richtigen? In: Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. (Hrsg.): Raumklima
in Museen und historischen Gebäuden: Kongressbericht. Bietigheim 2000, S. 9-24.
4ASHRAE (= American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers):
ASHRAE Handbook: Heating, Ventilating, and Air-Conditioning Applications, SI Edition. Atlanta
2007, Kapitel 21.13, Tabelle 3, (Übersetzung: Cord Brune).
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