Klimamonitoring als Bautenschutz

Forscherteam entwickelt mit der Firma Agilos ein digitales Messportal

 

Die Martinskirche in Köllerbach mit erster urkundlicher Erwähnung im Jahre 1223 ist eine der ältesten Sakralbauten im Saarland. 1956 stoßen Arbeiter bei der Ausbesserung von Bergschäden auf spätmittelalterliche Decken- und Wandmalereien. Sie zeigen unter anderem Szenen des heiligen Martin von Tours, dem Namenspatron der kleinen Dorfkirche. Die wertvollen Fresken sind rund 60 Jahre älter als die weltberühmten Bildnisse des Michelangelo Buonarroti in der Sixtinischen Kapelle in Rom und teilen mit ihnen ein Schicksal: sie sind vom Verfall bedroht. Das ungünstige Raumklima löst die empfindlichen Putzschichten von der Decke ab und zerstört das einzigartige künstlerische Erbe.

2014 schließen sich Wissenschaftler der Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen aus den Bereichen Bauphysik und Denkmalschutz zusammen, um die komplexe Wechselwirkung zwischen Raumklima und Fresken zu untersuchen. Über ein Jahr hinweg werden kontinuierlich an ausgewählten Punkten die Oberflächentemperatur, Raumtemperatur und Feuchtigkeit in der Kirche gemessen. Dabei wird deutlich, dass es an einer speziellen Software zur Steuerung und Überwachung der Messdaten fehlt.

Schäden durch ungünstiges Raumklima

„Wer das Raumklima nachhaltig verbessern und so Schäden vermeiden helfen will, muss zunächst verstehen, welche Faktoren Einfluss darauf nehmen. Zum Beispiel die Heizungssteuerung oder die Anwesenheit vieler Besucher, die auf die Luftqualität, die Lufttemperatur oder die relative Luftfeuchte Einfluss haben“, erläutert Gudrun Djouahra, Professorin an der htw saar für Bauphysik.

Eine zu hohe Luftfeuchtigkeit oder zu große Differenzen zwischen Oberflächen- und Raumtemperatur stellen Problemsituationen dar. Solche Extrema entstehen zum Beispiel im Frühjahr. Werden an den warmen Tagen die Kirchentüren weit geöffnet, kühlt sich die einströmende Warmluft aufgrund der niedrigeren Oberflächentemperaturen im Raum rasch ab. Die abgekühlte Luft kann die mitgebrachte Feuchtigkeit nicht mehr halten, das Kondensat setzt sich an den Fenstern oder den Wänden ab. Dieses physikalische Prinzip kennt jeder von zu Hause, wenn der Badezimmerspiegel nach einem ausgiebigen Duschbad beschlägt. Zu einem regelrechten Klimakollaps kann es kommen, wenn die aufgewärmte Luft im Raum rapide, das heißt ungesteuert, abkühlt. Sind z. B. zu Weihnachten viele Personen mit feuchter Kleidung anwesend, steigt die Luftfeuchtigkeit stark an. Beträgt die relative Luftfeuchte im Raum rund 65 Prozent und kühlt sich der Raum rasch von 15 Grad auf 8,5 Grad ab, wird der Taupunkt, also eine hundertprozentige relative Feuchtigkeit, erreicht. Das Wasser setzt sich an den kalten Oberflächen ab.

Messen – Analysieren – Verbessern

„Egal, ob es sich um eine Kirche oder ein anderes historisches Gebäude handelt, eine Analyse der objektspezifischen Gegebenheiten und der Schadensmechanismen ist die Basis des weiteren Vorgehens, zum Beispiel eines Klimamonitorings“, bestätigt Klaus-Dieter Köehler, Professor an der htw saar bei der Architektur für Altbauerneuerung. „Nach der Langzeitmessung helfen Simulationen weiter, konkrete Lösungsansätze zu ermitteln. Dabei werden Parameter wie Heizen, Lüften und Absorption verändert, so dass unter Berücksichtigung der jahreszeitlichen Schwankungen Klimakorridore erreicht werden, die den langfristigen Schutz, z. B. der Ausstattungselemente, sicherstellen.“

Agilos – Digitales Klimamonitoring

„Das Klimamonitoring in der Martinskirche ist Ausgangspunkt unserer heutigen Forschungsarbeit“, bekräftigt Gudrun Djouahra. „Die Klimaproblematik ist in vielen historischen Bauten vorhanden und Ursache von Schadensmechanismen, wofür es zur Lösung eines systematischen Vorgehens aus Analyse, Messen und Steuerung bedarf.“

„Schlussendlich ging es darum, verschiedene technische Systeme wie Funkmessgeräte, Sensoren, Speicherbausteine und Analysetechnologien per Smartphone oder Tablet zu vernetzen. Die gesammelten Messdaten werden über das webbasierte Agilos-Messportal gesammelt und sind jederzeit abrufbar. So können wir überprüfen und gezielt eingreifen, z. B. um Datenlogger abzuschalten, zu erneuern, zu ergänzen. Ziel bleibt immer, aus der Analyse der Daten Ansätze für die erforderliche Steuerung des Raumklimas zu gewinnen, um die historische Substanz zu sichern.“

 

Bildausschnitt von: Dietmar Rabich / Wikimedia Commons / „Dülmen, Kirchspiel, St.-Jakobus-Kirche -- 2015 -- 5336-8“ / CC BY-SA 4.0