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Mikroklimamessungen an Gebäuden und Kunstgut

Leitwertmesstelle und Temperatur sensor (Deckengemälde der Kirche Waltershausen) Klimadaten benötigt man für die Wetterbeobachtung und -vorhersage, sie sind aber auch für den Bereich Umweltschutz und zur Kenntlichmachung von Schadeinflüssen an Gebäuden wichtig. Klimadaten wie z.B. Luftfeuchte, Niederschlagsfeuchte und Kondensationsfeuchte sind allgemeine Begriffe der Klimameßtechnik, sie stellen aber auch den größten Schadfaktor an Gebäuden dar. Gelangen doch gerade durch die Feuchtigkeitseinflüsse, die ohnehin bereits korrodierende, fäulniserregende und/ oder Schmimmelpilz verursachende Auswirkungen aufzeigen, weitere noch größere Schadauswirkungen verursachende Salze in die Baumaterialien. Das Klima an und in Gebäuden wird häufig geprägt durch deren besondere und exponierte Lage. Jedes Architekturdetail hat wiederum durch seine Lage zur Hauptbewitterungsrichtung, der Sonneneinstrahlung , der Windbelastung den baulichen Gegebenheiten usw. seine besonderen klimatischen Bedingungen, also sein eigenes Mikroklima. Mit Langzeitmessungen ist es möglich, die Schadfaktoren durch eine Vielzahl von Messungen über alle Jahreszeiten zu ermitteln und Ansätze für die Bekämpfung der Ursachen aufzuzeigen. Begleituntersuchungen, z.B. die Ermittlung der Salzbelastung sind natürlich erforderlich. Durch das Kenntlichmachen dieser spezifischen Klimafaktoren ist es möglich, ganz charakteristische Schadfaktoren am und im Bau zu erkennen. Die Mikroklimamessungen sind also nur ein, wenn auch wichtiger Bestandteil von Gesamtuntersuchungsprogrammen. Datenlggersystem Ein wesentliches Einsatzgebiet von Klimamessungen ergibt sich aus der Erkennung und Bestimmung von Feuchtigkeitsursachen und -einträgen in Kellern, Mauerwerken, Räumen mit verstärktem Publikumsverkehr sowie bei der sachgerechten Lagerung und Darstellung von Kunstgut, in Abhängigkeit von baulichen Gegebenheiten und äußeren Witterungserscheinungen. Die Aufzeichnung der gewonnenen, umfangreichen Datenmengen erfolgt mit Datenloggern. Die Daten werden je nach Typ Datenlogger in einer Memorycard gespeichert und können über ein Lesegerät ausgelesen werden, oder sind direkt im Logger gespeichert wobei der Datentransfer über einen Laptop erfolgt. Die Weiterverarbeitung erfolgt computergestützt über spezifische Software oder dem Kalkulationsprogramm EXCEL. Es sind Aufzeichnungen bis zu einem Jahr möglich. Eine netzunabhängige Stromversorgung kann gewährleistet werden. An den Datenloggern ist der Anschluß von bis zu 18 aktiven oder passiven Meßsonden möglich.

Im einzelnen sind beispielsweise folgende Messungen möglich:
- Temperaturmessungen
Langzeittemperaturmessungen ermöglichen eine Vielzahl von Aussagen. Beispielsweise die Ermittlung von zu erwartenden Raumtemperaturen, um eine Nutzung von Räumen und Festlegungen zum Heizungssystem einzuplanen oder die Bestimmung von Temperaturbelastungen zur Feststellung der Dehnung von Baumaterialien. Für die Berechnung der Taupunkttemperatur wird diese Größe ebenfalls benötigt, ist doch der Feuchtigkeitseintrag im Winter durch Taupunktunterschreitungen nicht zu unterschätzen und kann langanhaltend sein.
- Messung der relativen Luftfeuchte
Mit Hilfe langfristiger Luftfeuchtemessungen werden ebenfalls Aussagen zur Nutzung von Räumen und zu erwartenden Luftfeuchten getroffen. Über seine Oberflächen ist das Mauerwerk an die Luftfeuchte angebunden. Durch Sorption und Verdunstung stellen sich langzeitliche Gleichgewichte ein. Der Stein wirkt hinsichtlich der relativen Luftfeuchte puffernd. Die Wechselwirkungen zwischen der rel. Luftfeuchte und den Baumaterialien der Wände können beispielsweise Untersuchungsgegenstand sein. Auch Wechselwirkungen zwischen Luftfeuchte und Salzbelastungen der Wände (hygroskopische Feuchte) können unter Hinzuziehung von Salzanalysen registriert werden. Die rel. Luftfeuchte ist weiterhin als Größe zur Berechnung der Taupunkttemperaturen erforderlich.
- Leitwertmessungen
Die Leitwertmessung stellt aufgrund ihrer großen Beeinflussung der Meßwerte durch Salze und auch der Temperatur zurecht eine umstrittene Methode zur Bestimmung des Feuchtegehaltes im Mauerwerk dar. Eine Salzanalyse ist daher immer erforderlich. Die Leitwertmeßstellen registrieren den Feuchtegang an der Meßstelle und zeigen besonders als Langzeitmeßeinrichtung in Tiefenstaffelungen aufschlußreiche Ergebnisse. Die Werte stellen also ein relatives Maß dar und sind aufgrund der genannten Beeinflussung durch Salze und Temperatur nur mit dem notwendigen Erfahrungswissen auswertbar. Die stetige Registrierung der absoluten Materialfeuchte ist beim heutigen Stand der Technik mit vertretbaren Mitteln noch nicht zu realisieren. Dennoch sind durchaus auch mit der Leitwertmessung unter Durchführung von Laborversuchen kostengünstige Aussagen zur absoluten Feuchtigkeit möglich. Anhand von repräsentativen Materialproben wird zunächst die Sättigungsfeuchte in Ma-% als Eichgröße bestimmt. Unter Laborbedingung werden die ermittelten Leitwerte simuliert und die verbleibende Feuchtigkeit nach der Darr-Methode bestimmt. Anschließend erfolgt die Berechnung des Durchfeuchtungsgrades. Begleitmessungen mit Feuchtemeßgeräten, sowohl am Objekt als unter Laborbedingungen, unterstützen die Untersuchungsergebnisse.
- Kondensationsfeuchte
Unterschreitet eine Oberflächentemperatur die sogenannte Taupunkttemperatur, kommt es zum Ausfall von Luftfeuchte, also zur Kondensation. D.h., die Taupunkttemperatur ist die, bei welcher Luft einer bestimmten absoluten Feuchte nicht mehr in der Lage ist, diese in Dampfform zu halten. An Baukörpern tritt Kondensation meist dann auf, wenn nach Perioden der Kälte, warme Luft durch Witterungsumschwünge herangeführt wird. Da der Bau zu träge für so schnelle Temperaturwechsel ist, liegen seine Oberflächentemperaturen häufig unterhalb der, für die betreffende Luft (Temperatur, rel. Luftfeuchte) berechenbaren Taupunkttemperatur. Es kommt zur Wasserausscheidung auf die kalte Oberfläche durch Kondensation. Dieser Effekt ist auch im Sommer, z.B. nach kalten Nächten, nicht selten. Der Feuchtigkeitseintrag kann in den Wintermonaten erheblich sein.
- Schlagregenmessung
Mit der Schlagregenmessung wird die Niederschlagshäufigkeit (nicht unbedingt = Ergiebigkeit) ermittelt.
- Regenmengenmessung am Objekt
- Messungen zu Windstärke und Windrichtung
- Zählung von Personen oder Ereignissen
- Physikalische Größen, die sich in Strom, Spannung, Widerstand oder Impulsen Umwandeln oder ausdrücken lassen.
Die Abfrage weiterer allgemeiner Wetterdaten wie z. B. Niederschlagsmengen werden bei Bedarf von territorialen Wetterstationen abgerufen. In den Messprogrammen wird gründlich abgewogen, wo mit einem Minimum sorgfältig aufeinander abgestimmter Meßsonden, am effektivsten die restauratorisch und bauphysikalisch wichtigen Informationen gewonnen werden können. Dazu sind beispielsweise horizontale und vertikale Meßachsen sowie Tiefenstaffelungen bis etwa 30 cm sinnvoll bzw. möglich. Auswertdiagram fuer eine Tiefensaffelung von Temperaturen

Durch Lokalisierung, zeitliche Eingrenzung und klimatische Charakterisierung der Schadabläufe können Faktoren, die in erster Linie für die Zerstörung von Bausubstanz verantwortlich sind, kenntlich gemacht werden. Damit sind die Voraussetzungen gegeben, wirkungsvolle Schritte einzuleiten, um die Schäden einzudämmen oder sogar zu beseitigen. Ebenso sind Klimauntersuchungen z.B. nach restauratorischen oder baulichen Veränderungen, oder auch veränderten Nutzungsbedingungen (z.B. Einbau von Heizungen) erforderlich und sinnvoll um verbleibende oder auch neue Gefährdungen zu erkennen, zu beseitigen oder zu beeinflussen.

Um die Möglichkeiten von Klimauntersuchungen besser zuerkennen und zu verstehen, können Sie gern in bereits bestehende Dokumentationen von Klimauntersuchungen Einblick nehmen. Entsprechende Projekte entnehmen Sie bitte unserer Referenzliste.

Th. Schulze, August 2000

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