Autor: Technische Abteilung Mycond
Eine korrekt geplante Luftentfeuchtungsanlage für Museen und Archive ist ein entscheidender Baustein für die Bewahrung von Kulturgütern und historischen Dokumenten. Schweizer Museen in Bern, Zürich, Genf, Basel, Lausanne und Luzern stehen häufig vor der Herausforderung, optimale Klimabedingungen aufrechtzuerhalten, insbesondere in historischen Gebäuden, in denen traditionelle Systeme eingesetzt werden. Ein ingenieurtechnischer Ansatz für die Planung von Entfeuchtungssystemen erfordert ein tiefes Verständnis der Feuchtebilanz von Räumen, die Berücksichtigung der Besonderheiten von Archivmagazinen und Ausstellungsräumen sowie die Kenntnis der normativen Anforderungen.
Normative Anforderungen an das Mikroklima in Museums- und Archivräumen
Für jeden Exponattyp existieren eigene optimale Temperatur- und Feuchtebereiche. Papier und Dokumente benötigen 18–22°C bei einer relativen Luftfeuchte von 50–55% RH. Holzmöbel und Exponate werden bei 18–22°C und 45–55% RH gelagert. Metallobjekte und Waffen verlangen niedrigere Feuchte: 15–20°C bei 35–45% RH. Textilien und Gewebe benötigen 18–20°C bei 50–55% RH. Gemälde auf Leinwand: 18–22°C bei 50–55% RH. Fotografien und Filme: 15–18°C bei deutlich niedrigerer Feuchte von 30–40% RH.
Der allgemeine normative Bereich der relativen Luftfeuchte für die meisten Exponate liegt bei 40–55% RH, für empfindliche Materialien ist dieser Bereich jedoch enger. Zulässige tägliche Temperaturschwankungen sollten 2–3°C nicht überschreiten, und die Feuchte darf um höchstens 5–7% RH variieren, um thermische Verformungen und mechanische Schäden zu vermeiden.
Die Änderungsrate der Mikroklimaparameter sollte schrittweise erfolgen, insbesondere bei saisonalen Anpassungen. Empfohlen ist eine Senkung oder Erhöhung der relativen Luftfeuchte um nicht mehr als 3–5% RH pro Woche. Archivmagazine und Ausstellungsräume haben unterschiedliche Anforderungen: In Archiven hat der Materialerhalt Priorität, in Ausstellungen ist zusätzlich der Besucherkomfort zu berücksichtigen.
Besonderheiten von Archivmagazinen im Vergleich zu Ausstellungsräumen
Archivmagazine weisen gegenüber Ausstellungsräumen eine Reihe von Besonderheiten auf. Der erste Unterschied betrifft den Betriebsmodus: Archive werden selten vom Personal betreten, während in Ausstellungsräumen ein stetiger Besucherstrom herrscht. Auch die Temperaturregime unterscheiden sich — in Archiven wird empfohlen, niedrigere Temperaturen (15–18°C) zu halten, um Alterungs- und Abbauprozesse der Materialien zu verlangsamen.
Die Feuchteanforderungen für Archivdokumente sind oft niedriger als für Exponate in Ausstellungsräumen — der optimale Bereich beträgt 40–50% RH. Das Feuchteaufkommen durch Besucher fehlt in Archiven, was die Berechnung der Feuchtebilanz des Raums deutlich vereinfacht. Gleichzeitig sind die Stabilitätsanforderungen in Archiven höher — zulässige Schwankungen der relativen Feuchte sollten ±3% RH nicht überschreiten.
Archive mit einzigartigen Dokumenten benötigen zwingend eine Redundanz der Entfeuchtungssysteme, um Störfällen vorzubeugen. Besonderes Augenmerk ist auf die Infiltration zu richten, insbesondere in Archivräumen im Untergeschoss, wo häufig erhöhte Feuchte auftritt. In kalten Archiven mit Temperaturen unter 15°C sind Adsorptionssysteme am wirksamsten.
Bestandteile der Feuchtebilanz eines Museumsraums
Für die korrekte Auslegung der Entfeuchtung ist eine detaillierte Analyse aller Komponenten der Feuchtebilanz des Museumsraums erforderlich. Die Infiltration feuchter Aussenluft erfolgt durch Gebäudehülle, Fenster, Türen, Fugen und Ritzen, was in historischen Gebäuden besonders kritisch ist. Die Berechnungsmethodik der Infiltration basiert auf dem Unterschied des Feuchtegehalts von Aussen- und Innenluft sowie der Luftwechselrate des Raums.
Feuchteabgabe durch Besucher ist in Ausstellungsräumen eine wesentliche Quelle von Feuchtigkeit. Für die Berechnung sind die Anzahl der Personen, ihre Aufenthaltsdauer (in der Regel 30–90 Minuten) und das Aktivitätsniveau zu berücksichtigen. Die spezifische Feuchteabgabe pro erwachsener Person beträgt 40–80 g/h, abhängig von Aktivität und Raumtemperatur.
Exponate aus hygroskopischen Materialien (Holz, Papier, Textilien) beteiligen sich ebenfalls am Feuchtigkeitsaustausch des Raums durch Sorption (Aufnahme) bei steigender Luftfeuchte und Desorption (Abgabe) bei sinkender Feuchte. Diese Prozesse sind träge und können Stunden oder Tage andauern, was einen Puffereffekt erzeugt.
Auswahl des Entfeuchtungssystems für Museumsbedingungen
Bei der Auswahl eines Entfeuchtungssystems für Museumsbedingungen sind mehrere Kriterien zu berücksichtigen: Raumtemperatur, Ziel-Feuchte und Energieeffizienz. Es gibt zwei Haupttypen von Systemen: Kondensations- und Adsorptionssysteme, die jeweils eigene Vorteile und Einschränkungen haben.
Kondensationsentfeuchtung beruht auf dem Prinzip, Luft unter den Taupunkt zu kühlen, Feuchte zu kondensieren und die Luft anschliessend wieder zu erwärmen. Solche Systeme sind bei moderaten Temperaturen effizient, ihre Leistung sinkt jedoch stark bei Temperaturen unter 15°C, und unter 5°C besteht Vereisungsgefahr am Wärmetauscher. Vorteile der Kondensationssysteme sind eine hohe Energieeffizienz bei moderaten Temperaturen (COP 2–4) und vergleichsweise geringe Kosten.
Adsorptionsentfeuchtung beruht auf der Aufnahme von Feuchte durch ein Adsorbens mit anschliessender Regeneration mittels erwärmter Luft. Diese Systeme sind unverzichtbar für kalte Archive mit Temperaturen unter 15°C sowie bei Anforderungen an sehr niedrige Ziel-Feuchte (unter 35% RH). Ein wichtiger Vorteil ist die konstante Leistung unabhängig von der Raumtemperatur. Der Energiebedarf von Adsorptionssystemen ist jedoch höher als bei Kondensationssystemen (COP 0,5–1,5).
Bei der Wahl zwischen autonomen Entfeuchtern und einer zentralen Anlage sind Raumvolumen (Grenzvolumen für autonome Systeme 500–1000 m³), die Anzahl unterschiedlicher Zonen und die Wartungszugänglichkeit zu berücksichtigen. Autonome Systeme bieten einfache Installation, präzise Zonierung und Redundanz bei Ausfall eines Geräts. Zentrale Systeme punkten mit einer einzigen Wartungsstelle, Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung und Integration in die Gebäudeleittechnik (BMS).
Auslegung der Entfeuchtungsleistung
Die Leistung eines Entfeuchtungssystems wird durch die Massenzahl an Feuchtigkeit bestimmt, die pro Zeiteinheit aus der Luft entfernt werden muss, und wird in kg/h oder l/Tag gemessen (1 l Wasser = 1 kg). Die Berechnung basiert auf der Feuchtebilanz des Raums unter Berücksichtigung aller Feuchtequellen.
Die Berechnungsformel lässt sich verbal beschreiben: Die erforderliche Leistung entspricht der Summe der Feuchtezuflüsse aus Infiltration, Besuchern, Lüftung und anderen Quellen. Dabei ist der Betriebsmodus des Systems zu berücksichtigen: kontinuierlich (24/7) für Archive oder periodisch während der Museumsöffnungszeiten.
Für einen zuverlässigen Betrieb wird ein Leistungs-Sicherheitsfaktor empfohlen, der in der Regel 1,15–1,25 beträgt. Er kompensiert unvorhergesehene Faktoren, ungleichmässige Lasten und die Abnahme der Geräteleistung im Zeitverlauf. Der Sicherheitsfaktor begründet sich durch Besucherspitzen, häufiges Öffnen von Türen sowie saisonale Feuchtemaxima.
Wärmebilanz des Raums beim Betrieb der Entfeuchtung
Beim Betrieb der Entfeuchtung entstehen erhebliche Wärmeeinträge, die in der Wärmebilanz des Raums zu berücksichtigen sind. Der Kondensationsprozess von Feuchte geht mit der Freisetzung der Verdampfungswärme einher (2500 kJ/kg Feuchte bzw. 0,7 kWh/kg). Die Wärmelast durch Kondensation berechnet sich als Produkt aus Entfeuchtungsleistung und spezifischer Verdampfungswärme.
Zusätzliche Wärmeeinträge erzeugt der Kompressor des Kondensationsentfeuchters, dessen elektrische Leistung vollständig in Wärme umgesetzt wird. Bei Adsorptionsentfeuchtern wird die Wärme aus der Regeneration des Adsorbens teilweise an die Raumluft abgegeben. Hinzu kommen Wärmeeinträge durch Besucher (80–120 W pro Person), Beleuchtung und durch die Gebäudehülle.
In der Sommerperiode kann bei intensiver Entfeuchtung die gesamte Wärmelast für einen mittelgrossen Saal 5–10 kW erreichen, was eine zusätzliche Raumkühlung erfordert. Die Arbeit von Entfeuchtung und Klimatisierung ist zu koordinieren, um gleichzeitiges Heizen und Kühlen zu vermeiden, was zu doppeltem Energieverbrauch führen würde.
Standortwahl der Geräte und Organisation der Luftverteilung
Die korrekte Platzierung der Entfeuchtungsgeräte und die Organisation der Luftverteilung beeinflussen direkt die Effizienz des Systems. Der Installationsort des Entfeuchters sollte freie Luftzirkulation, gute Wartungszugänglichkeit und minimale Lärmbelastung für Besucher sicherstellen. Der Abstand zu Wänden und Hindernissen sollte 0,5–1,0 m betragen, um den Luftzutritt zur Ansaugöffnung zu gewährleisten.
Autonome Geräte werden in der Regel bodenstehend installiert, während zentrale Systeme unter der Decke angeordnet werden können. Wichtig ist eine Luftzirkulation im Raum, die Stagnationszonen vermeidet und eine gleichmässige Verteilung der entfeuchteten Luft sicherstellt.
Typische Standortfehler sind die Installation des Entfeuchters in einer Ecke ohne ausreichende Zirkulation oder hinter einer Trennwand, die den Luftstrom blockiert. Temperatur- und Feuchtesensoren sollten auf Höhe der Exponate (1,0–1,5 m über Boden) in einem Bereich mit stabilen Bedingungen, fern von Türen und Fenstern, platziert werden.
Systeme zur Steuerung und Überwachung der Mikroklimaparameter
Für eine präzise Einhaltung der Mikroklimaparameter in Museen sind zuverlässige Steuerungs- und Überwachungssysteme erforderlich. Temperatur- und Feuchtesensoren sollten eine hohe Messgenauigkeit besitzen (±2% RH für Museumsbedingungen) und regelmässig kalibriert werden, empfohlen jährlich.
Datenerfassungs- und Archivierungssysteme sollten eine Aufzeichnung der Parameter in Intervallen von 10–30 Minuten und die Speicherung historischer Messwerte über mehrere Jahre ermöglichen. Für die Regelung der Entfeuchtung können verschiedene Algorithmen eingesetzt werden: vom einfachen Hysterese-Regler (Einschalten beim Überschreiten der oberen Grenze, Ausschalten bei Erreichen der unteren) bis zu komplexen PID-Reglern, die eine sanfte Leistungsregelung und das Halten der Parameter mit einer Genauigkeit von ±1–2% RH gewährleisten.
Die Integration in die Gebäudeleittechnik (BMS) ermöglicht Fernüberwachung, Störmeldungen und Trendanalysen. Die Visualisierung der Daten in Form von Temperatur- und Feuchteverlauf hilft, Anomalien zu erkennen und den Betrieb zu optimieren.
Betriebsmodi und saisonale Regelung
Die Betriebsmodi der Entfeuchtungssysteme sollten an saisonale Klimaänderungen angepasst werden. Der Sommerbetrieb ist durch intensive Entfeuchtung aufgrund hoher Aussenfeuchte geprägt und kann einen 24/7-Dauerbetrieb erfordern. Im Winter kann bei niedriger Aussenfeuchte die Intensität reduziert oder die Entfeuchtung zeitweise abgeschaltet werden; mitunter ist aufgrund der Austrocknung durch Heizsysteme sogar Befeuchtung erforderlich.
In den Übergangsjahreszeiten (Frühling, Herbst) variiert die Feuchtelast, was eine flexible Leistungsregelung erfordert. Für Ausstellungsräume ist ein Nachtbetrieb mit reduzierter Entfeuchtungsintensität bei Abwesenheit von Besuchern möglich, wobei die Stabilität der Parameter erhalten bleibt.
Bei Änderung der Besucherzahlen wird eine automatische Erhöhung der Entfeuchtungsintensität zu Spitzenzeiten empfohlen. Beim Übergang zwischen den Jahreszeiten sind die Sollwerte schrittweise zu ändern — um nicht mehr als 3–5% RH pro Woche —, um Verformungen der Exponate zu vermeiden.
Energieeffizienz von Entfeuchtungssystemen für Museen
Energieeffizienz ist ein wichtiges Auswahlkriterium für Entfeuchtungssysteme. Der spezifische Energieverbrauch von Kondensationsentfeuchtern liegt typischerweise bei 0,3–0,6 kWh/kg entfernter Feuchte (COP 2–4), während er bei Adsorptionsentfeuchtern höher ist — 0,7–1,5 kWh/kg (COP 0,7–1,4).
Die Effizienz von Kondensationssystemen hängt stark von der Raumtemperatur ab — sie sind bei höheren Temperaturen effizienter —, während Adsorptionssysteme einen stabilen Energieverbrauch unabhängig von der Temperatur gewährleisten. Der jährliche Energieverbrauch ergibt sich aus dem Produkt von Entfeuchtungsleistung, Betriebsdauer über die Saison und spezifischem Energieverbrauch.
Eine deutliche Effizienzsteigerung ist durch Wärmerückgewinnung aus der Kondensationswärme möglich, wodurch sich die Heizkosten um 20–40% senken lassen, wenn diese Wärme zur Erwärmung der Zuluft genutzt wird. Der Einsatz von Inverter-Kompressoren ermöglicht eine stufenlose Leistungsregelung und senkt den Verbrauch um 20–30% gegenüber ON/OFF-Regelung.
Typische Planungsfehler bei der Auswahl von Entfeuchtungssystemen für Museen
Bei der Planung von Entfeuchtungssystemen für Museen treten häufig typische Fehler auf, die die Wirksamkeit mindern. Einer der häufigsten ist der Einsatz von Kondensationsentfeuchtern in kalten Archiven mit Temperaturen unter 15°C, was zu einem starken Leistungsabfall, zur Vereisung des Verdampfers und zu Störabschaltungen führt.
Die Unterschätzung der Feuchteabgabe durch Besucher in stark frequentierten Ausstellungsräumen und die ausschliessliche Berücksichtigung der Infiltration führen zu unzureichender Systemleistung, erhöhter Feuchte über dem Soll und Schimmelrisiko. Besonders kritisch ist das Ignorieren der Infiltration über Türen und Fenster in historischen Gebäuden mit undichten Hüllen.
Häufig fehlt die Zonierung nach Exponattypen, wenn ein einziges System für das ganze Museum eingesetzt wird, obwohl unterschiedliche Anforderungen bestehen (Metall — 35% RH, Holz — 50% RH). Eine falsche Standortwahl des Entfeuchters, etwa in einer Ecke mit gestörter Luftzirkulation oder ohne Wartungszugang, verringert die Effizienz ebenfalls erheblich.
Ergebnisse der Implementierung von Entfeuchtungssystemen: Effizienzanalyse
Die Bewertung der Effizienz des Entfeuchtungssystems nach der Inbetriebnahme basiert auf dem Vergleich tatsächlicher und berechneter Parameter. Die Überwachung der Stabilität von Temperatur und Feuchte, der Häufigkeit von Grenzwertüberschreitungen und der Wiederherstellungsdauer nach Abweichungen ermöglicht eine Beurteilung der Systemqualität.
Typische Ergebnisse in Ausstellungsräumen sind die Verringerung der Feuchteschwankungen von ±10–15% auf ±3–5% und die Einhaltung des Zielwerts von 50±3% RH über das Jahr. In Archivmagazinen werden stabile Bedingungen von 18°C und 45±2% RH erreicht, ohne Kondensation an der Gebäudehülle.
Stabile Mikroklimaparameter wirken sich erheblich auf die Erhaltung der Exponate aus, indem sie die Alterungsrate organischer Materialien (Papier, Textilien) um das 2- bis 3-Fache reduzieren. Bei relativer Feuchte unter 60% RH wird das Wachstum von Schimmel und Bakterien gehemmt, was biogene Korrosion verhindert.
Grenzen der Anwendung von Berechnungsmethoden für Museumssysteme
Berechnungsmethoden für die Auslegung von Entfeuchtungssystemen in Museen haben bestimmte Grenzen, die berücksichtigt werden müssen. Temperaturgrenzen für die Kondensationsentfeuchtung: Unter 15°C sinkt die Leistung stark, und unter 5°C sind Adsorptionssysteme erforderlich. Zudem sind Kondensationssysteme wenig effizient, wenn relative Feuchtewerte unter 35–40% RH erreicht werden sollen.
Es gibt Einschränkungen in Bezug auf den Objektmassstab: Autonome Entfeuchter sind für Räume bis 500–1000 m³ wirksam; für grössere Objekte wird eine zentrale Anlage empfohlen. Bei hoher Luftwechselrate (über 3 h⁻¹) wird die Feuchteabgabe durch die Lüftung zum dominierenden Faktor, was eine Anpassung der Berechnungsmethodik erfordert.
Besondere Unsicherheit verursacht die Infiltration in historischen Gebäuden, wo die Luftwechselrate je nach Zustand der Gebäudehülle zwischen 0,3 und 1,5 h⁻¹ liegen kann. Dies erfordert Vor-Ort-Messungen vor der Systemplanung.
Häufige Fragen
Welche Zielwerte der relativen Luftfeuchte gelten für unterschiedliche Exponattypen und warum ist ein einheitlicher Wert für das gesamte Museum nicht möglich?
Verschiedene Materialien haben unterschiedliche optimale Feuchtebereiche: Metall — 35–45% RH zur Vermeidung von Korrosion, Holz — 45–55% RH zur Vermeidung von Rissbildung, Papier — 50–55% RH zur Erhaltung der Faserflexibilität. Ein einheitlicher Wert ist aufgrund widersprüchlicher Anforderungen nicht möglich. Die Lösung ist die Zonierung der Räume nach Exponattypen mit separaten Regelungen für jede Zone.
Wie lässt sich die Feuchteabgabe durch Besucher bei der Auslegung der Entfeuchtungsleistung genau berücksichtigen?
Die Methodik sieht vor, die durchschnittliche Zahl der Besucher pro Stunde anhand von Statistik oder Planwerten zu bestimmen, diese mit der Aufenthaltsdauer im Saal (typisch 0,5–1,5 Stunden) und mit der spezifischen Feuchteabgabe zu multiplizieren (40–80 g/h pro Person je nach Temperatur und Aktivität). Beispiel: 50 Personen × 1 Stunde × 60 g/h = 3 kg/h Feuchte.
Warum sind Kondensationsentfeuchter in kalten Archivmagazinen ineffizient und wann sind Adsorptionssysteme zwingend erforderlich?
Bei Temperaturen unter 15°C sinkt die Leistung von Kondensationsentfeuchtern aufgrund des niedrigeren Sättigungsdampfdrucks deutlich, und unter 5°C vereist der Verdampfer. Adsorptionssysteme liefern dank des physikalisch-chemischen Adsorptionsprozesses eine stabile Leistung bei jeder Temperatur. Bei dauerhaft unter 12–15°C liegenden Temperaturen haben Adsorptionssysteme einen eindeutigen Vorteil.
Wie bestimmt man die Notwendigkeit der Integration der Entfeuchtung in die Klimatisierung und wann können beide getrennt arbeiten?
Eine Integration ist obligatorisch, wenn die gesamte Wärmelast durch die Entfeuchtung 3–5 kW überschreitet und diese Wärme aus dem Raum abgeführt werden muss. Ein getrennter Betrieb ist in kalten Archiven (15–18°C) und in den Übergangsjahreszeiten bei moderaten Temperaturen möglich. Kriterium: Erhöht der Entfeuchter die Raumtemperatur um mehr als 1–2°C über den Zielwert, ist Kühlung erforderlich.
Welche konkreten Folgen hat eine unzureichende oder übermässige Entfeuchtungsleistung für die Exponate?
Unzureichende Leistung führt zu relativen Feuchten über 60–65% RH und schafft Bedingungen für Schimmelwachstum, biogene Korrosion, Kondensation auf kalten Oberflächen sowie zum Quellen von Holz und Papier. Übermässige Leistung senkt die Feuchte unter 35–40% RH und verursacht Papierbrüchigkeit, Rissbildung im Holz und Ablösungen von Malschichten. Beide Fehler verkürzen die Erhaltungsdauer der Exponate erheblich.
Schlussfolgerungen
Die Planung eines Entfeuchtungssystems für Museen und Archive erfordert einen umfassenden Ansatz, der die Analyse normativer Anforderungen, eine detaillierte Berechnung der Feuchte- und Wärmebilanz sowie die Zonierung der Räume nach Exponattypen umfasst. Die Wahl des Systemtyps (Kondensations- oder Adsorptionssystem) hängt entscheidend von der Raumtemperatur ab; der Grenzbereich von 12–15°C markiert die Effizienzgrenze der Kondensationssysteme.
Die Leistungsberechnung basiert auf einer detaillierten Analyse aller Bestandteile der Feuchtebilanz (Infiltration, Feuchteabgabe durch Besucher, Lüftung) unter zwingender Anwendung eines Sicherheitsfaktors von 1,15–1,25. Zugleich darf die Wärmebilanz des Raums nicht ignoriert werden, denn die Kondensationswärme und die Kompressorarbeit erzeugen erhebliche Lasten (5–10 kW für einen mittelgrossen Saal), die eine Koordination mit der Klimatisierung erfordern.
Die richtige Platzierung der Geräte und die Organisation der Luftverteilung beeinflussen die Systemeffizienz direkt, verhindern Stagnationszonen und gewährleisten eine gleichmässige Parameterverteilung. Steuer- und Monitoringsysteme sind integrale Bestandteile moderner Museumslösungen und ermöglichen eine kontinuierliche Aufzeichnung der Parameter in Intervallen von 10–30 Minuten zur Optimierung des Betriebs.
Die Ergebnisse korrekt geplanter Systeme bestätigen deren Wirksamkeit: die Stabilisierung der relativen Feuchte innerhalb von ±3–5% RH statt Schwankungen von ±10–15% RH, was die Alterungsrate der Exponate um das 2- bis 3-Fache reduziert. Für eine zuverlässige Planung sind Vor-Ort-Messungen der Parameter vor Beginn der Arbeiten, insbesondere in historischen Gebäuden, sowie die Prüfung alternativer technischer Lösungen mit obligatorischer Redundanz für kritische Systeme unerlässlich.
