Projekt 24824/01

Nutzungsorientierte, optimierte Lokaltemperierung von Kirchen – modellhafte Voruntersuchungen und Konzeptentwicklung

Projektträger

Kloster St. Marienstern Zisterzienserinnen-Abtei
Cisinskistr. 35
01920 Panschwitz-Kuckau
Telefon: 035796/9930

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Historische Bauten in massiger Bauweise und zum Teil großen Raumvolumina stellen eine besondere Herausforderung bei der Optimierung des Energieeintrages dar. Die rezente Nutzung dieser Räume ist eine Grundlage ihrer Erhaltung und erfordert gleichzeitig aktive bauklimatische Maßnahmen, um diese Nutzung zu ermöglichen. Eine zukünftige Nutzung ist ausschließlich sinnvoll möglich, wenn der aktuelle Energieeinsatz gemindert werden kann. Die Folgen eines gezielt geminderten Energieeintrages in einen umbauten Raum wie der Klosterkirche Marienstern mit historischer Innenausstattung sind nur über Si-mulationen, die auf belastbaren Messdaten aufbauen, einzuschätzen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst werden die nutzungsbedingten Einflüsse der Raumklimatik erfasst und der Energieeintrag quantifiziert. Über Messungen wird die aktuelle Bauklimatik im Kirchenraum erfasst. Die Ergebnisse der klimatischen Messungen gehen in eine Computersimulation ein, die die zukünftige Situation mit geändertem Temperierungssystem und gemindertem Energieeintrag darstellen soll.
Teile eines möglichen neuen Temperierungssystems werden in einem Muster in die Klosterkirche installiert und die Behaglichkeitskriterien für die Nutzer erfasst. Über die frühe Einbindung weiterer Experten auf dem Gebiet der Kirchentemperierung und Kunstgutgefährdung durch Klima werden vorhandene Ergebnisse anderer Forschungsprojekte bestmöglich mit eingebunden.


Ergebnisse und Diskussion

In der ersten Projektphase wurde der enge Zusammenhang zwischen der starken Verschwärzung der Innenwände und dem Heizungssystem respektive dem Luftströmungsverhalten, dass durch die Beheizung wesentlich bestimmt wird, deutlich. In der Folge kam der Erfassung des Luftströmungsverhaltens eine größere Bedeutung zu. Die Kerzen konnten als ein möglicher Partikeldonator ausgemacht werden und eine Änderung zu Kerzen höherer Güte wurde veranlasst. Ein sinnvoll gestaltetes Messprogramm von Klimawerten an verschiedenen Raumpunkten, Behaglichkeitsmessungen und Rauchversuchten ermöglichen eine Beschreibung der Verhältnisse in der Klosterkirche. Die raumklimatischen Untersuchungen der Klosterkirche St. Marienstern hatten zur Aufgabe, die bestehende klimatische Situation im Kirchenschiff zu erfassen und zu bewerten. Gleichzeitig wurde der Einfluss der Beheizung, der Nutzer und des Außenklimas auf den Kirchenraum beurteilt. Dazu erfolgten vier verschiedene messtechnische Untersuchungen. So wurde das Raumklima an unterschiedlichen Messbereichen des Kirchenschiffs erfasst. Diese Messbereiche waren: Außenbereich, Messachse Südwand - Gewölbepfeiler - Nordwand und Messachse Gewölbeunterseite - mittlere Raumhöhe - Besucherbereich. Aus diesen Daten konnten dann für einen Jahreszyklus Aussagen über die raumklimatischen Zustände in der Klosterkirche über die Gebäudebreite und -höhe getroffen werden. Ergänzt wurden die Untersuchungen durch Messungen der Luftströmungen und der Luftwechselrate des Raumes. Für die Erarbeitung der Neukonzeption der Beheizung des Kirchenschiffs, war es außerdem wichtig das bestehende Behaglichkeitsgefühl der Nutzer zu erfassen. Dazu erfolgte eine Behaglichkeitsmessung an verschiedenen Sitzbereichen im Kirchenschiff. Es wurden verschiedene Strategien der Sicherung oder Verbesserung der Behaglichkeit mit den Schwestern als häufigste Nutzer und anderen Nutzergruppen diskutiert. Es wurden sowohl theoretische Modelle als auch provisorische Modellbauten erarbeitet, um mit den Nutzern die konservativen und modernen Strategien zur Beheizung und Behaglichkeit zu erörtern. Auf der Basis der raumklimatischen Messdaten wurden Computersimulationen des Innenklimas zur Bestimmung des Heizungssystems durchgeführt und ausgewertet. Erste technische Rahmenbedingungen für eine Konzeption und Dimensionierung der neuen Raumheizung sind mit diesen Untersuchungen festgelegt. Die Zuführung eines Teiles der Wärme sehr nah am Nutzer zur Reduzierung der mittleren Raumlufttemperatur erscheint sinnvoll. Zusätzlich muss aber auch dafür gesorgt werden, dass Wärme an den bauphysikalisch kritischen Bereichen der Außenwände zugeführt wird. Zum einen sollte möglichen Feuchteschäden vorgebeugt werden, zum anderen ist es notwendig, die Wärme nicht punktuell oder zentral sondern weit verteilt einzubringen. Dies soll einem ungünstigen Raumluftströmungsverhalten entgegenwirken.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die lokale Presse wurde über den Projektverlauf und die Expertentreffen informiert. Durch die frühe Einbindung weiterer Experten in das Projekt wurde das Projekt als solches, die modellhafte Vorgehensweise für die Voruntersuchungen und die Ergebnisse der Messungen in der Fachwelt bekannt gemacht. Mehrere Informationstexte Fachveröffentlichungen wurden vorbereitet und kommen 2009 heraus (bsp. Denkmalschutz Informationen herausgegeben vom Deutschen Nationalkomitee für Denkmalschutz; Jahrbuch 2008 des Landesamtes für Denkmalpflege, erscheint voraussichtlich Mai 2009; Seminar Bauklimatik im Bestand: Kirchenheizung an der Denkmalakademie der Deutschen Stiftung Denkmalschutz am 8. Mai 2009)


Fazit

In dem Projekt wurde modellhaft aufgezeigt, wie mit einem überschaubaren Aufwand in einem großen Denkmalgebäude das Bauklima erfasst und die speziellen Probleme und Charakteristiken aufgezeigt werden können. Ein gezielt geplantes Messprogramm kann die Bestandssituation problemorientiert abbilden. Innenraumklimasimulationen mit moderner Software können zur Bestimmung des Heizsystems und der Regelstrategie eingesetzt werden. Im Spannungsfeld von Nutzung und Kosten, von Erhaltung und Pflege bleibt der Einbau jeder Heizung in ein Denkmal eine schwierige Aufgabe. Sowohl für spezielle Gestaltung einer nachhaltigen Beheizungsanlage in der Klosterkirche als auch allgemein für das Wissen und den problemorientierten Umgang mit den Fragestellungen des Klimas in historischen Bauten hat das Vorhaben wichtige Ergebnisse erarbeitet.