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Transparente Schutzhülle: Denkmale sichern

Wer im Winter reist, wird häufig enttäuscht. Die angestrebten Sehenswürdigkeiten – antike Statuen, kunstvolle Brunnen, Kunst im öffentlichen Raum – sind provisorisch in Plastik verhüllt oder wurden zum Schutz in Holzboxen verpackt. Die winterlichen Witterungen machen diesen Schritt notwendig, möchte man größere Schäden an den wertvollen Objekten vermeiden. Aber nicht nur im Winter schädigen Frost, Schnee und Eis wertvolle Statuen oder Skulpturen aus Naturstein, sondern auch im Sommer wird vielen Kulturgütern durch Hitze, Wind, Regen oder Schadstoffen in der Luft nach und nach bitter zugesetzt. Das Ergebnis sind Risse, Absprengungen bis hin zur vollständigen Zerstörung.

Im laufenden Forschungsprojekt der TU München werden Schutzhüllen aus transparenten Membranmaterialien entwickelt, die ganzjährig sowohl die Sichtbarkeit des Objekts gewährleisten, ein optimales Klima schaffen und durch eine kontrollierte Belüftung die einwirkende Feuchtigkeit regulieren. Dadurch könnte die bisher gängige Herangehensweise der Einhausung durch Holzverschalungen abgelöst werden. Neben dem Nachteil, dass diese die Sicht auf das eigentliche Denkmal versperren, ist auch der Aufwand, alljährlich die hölzerne Hülle anzubringen, zu entfernen und zu lagern relativ hoch. Aus Kostengründen wird daher häufig vollständig auf einen Schutz verzichtet. Auch Bestrebungen von ganzjährig installierten, transparenten Umhüllungen aus Glas und Stahl sind umstritten. Im Inneren kann durch eine hohe Materialfeuchte in Kombination mit Sonneneinstrahlung ein schädigender Treibhauseffekt entstehen.

»Die Verwendung von Membranen ermöglicht die Herstellung leichter, materialsparender und langlebiger Konstruktionen bei hohem Grad an Transparenz«, wird in der Projektbeschreibung erläutert. Neben der »maximalen Transparenz zum Erhalt der Objektwirkung«, soll weiter ein »optimiertes bauphysikalisches Innenklima zum Schutz des Objekts unter Ausnutzung thermischer Effekte für die Belüftung sowie möglicherweise durch Einsatz beschichteter Membranwerkstoffe« geschaffen werden. Die »Regulierung der vorteilhaften Belüftung soll nach Möglichkeit intrinsisch oder durch autoreaktive Aktoren erfolgen«

Konkret bedeutet dies: Die Natur- und Kunststeine, aus denen häufig Denkmale und Skulpturen bestehen, werden – so eine Studie des Fraunhofer IBP – am meisten durch Feuchtigkeit geschädigt. Wichtig ist den Wissenschaftlern der TUM deshalb jegliche Form von Wasser, als Niederschlag oder Kondensation, von den Objekten fern zu halten. Anstatt das Objekt maximal zu dämmen, basiert der Forschungsansatz also auf der Entfeuchtung des Schutzobjekts. Um dies zu erreichen, ist eine kontrollierte Lüftung essentiell. Durch Lüftungsklappen oder Ventilatoren in der Membran aus Polyvinylchlorid – aus dem Material werden beispielsweise auch die Fenster in Cabrio-Verdecken gefertigt – wird bei Sonneneinstrahlung die Durchlüftung dazu genutzt, Feuchte abzuführen, während eine Rückkondensation durch Unterbinden der Durchlüftung bei ungünstigen klimatischen Verhältnissen minimiert wird. Um herauszufinden, unter welchen Bedingungen die Objekte in den Einhausungen schnellstmöglich entfeuchtet werden können, wurden verschiedene Lüftungsvarianten (freie Konvention sowie mechanische Lüftung mit und ohne solarem Warmluftkollektor) im Rahmen einer Messkampagne am Fraunhofer IBP durchgeführt. Die Testreihe zeigte, dass die entwickelten Schutzhüllen funktionieren: Im Vergleich mit einer konventionellen Holzeinhausung, die an einem klaren Wintertag mir direkter Sonneneinstrahlung im Inneren etwa 15 °C und eine Luftfeuchtigkeit von 75 % erreichte, konnte mit der Membranhülle 30 °C und 30 % Luftfeuchtigkeit erzielt werden. Entscheidender als diese Maximalwerte ist jedoch die Dauer der Taupunktunterschreitung, d.h. die Oberflächentemperatur des Objekts sinkt so weit ab, dass sich Tauwasser bildet. Während in der klassischen Holzeinhausung innerhalb der Messperiode 187 Stunden der Taupunkt unterschritten wurde, konnten bei einer transparenten Hülle mit kontrollierter Belüftung und Rückschlagklappe lediglich 15 Stunden gemessen werden.

Aktuell arbeiten die Wissenschaftler daran, das System für verschiede Gesteinsarten zu optimieren. Dafür werden Latentwärmespeicher und bedarfsgesteuerte Lüftungssysteme eingesetzt sowie eine Verringerung der Nachtabstrahlung ausgetestet.

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