Bild: Thomas Müller / Klassik Stiftung Weimar
Klassik Stiftung Weimar
Klimatechnik muss in Museen höchste Anforderungen erfüllen: Ein angenehmes Raumklima für die Besucher schaffen, für die Kunstgegenstände eine konstante Temperatur- und Luftfeuchteumgebung auch bei stark wechselndem Besucheraufkommen gewährleisten, möglichst geräuschlos und oft weitgehend unsichtbar sein sowie energie- und kosteneffizient arbeiten. Wie das neue Bauhaus-Museum in Weimar zeigt, kommt in einem nachhaltigen Klimakonzept dabei auch der technischen Dämmung eine wichtige Rolle zu.
Bauhaus: Die Rückkehr nach Weimar
Ein neuer Auftritt für die Moderne in Weimar: 100 Jahre nach seiner Gründung durch Walter Gropius ist das Bauhaus an prominenter Stelle in die thüringische Metropole zurückgekehrt. Mit dem Bauhaus-Museum (Bild 1) reiht Weimar sich nun sichtbar in die Riege der drei Bauhausstädte ein. Das Museum ist dem frühen Bauhaus gewidmet, das 1919 in Weimar gegründet wurde und bis 1925 in der Stadt ansässig war.
Der minimalistische Betonkubus der Architektin Prof. Heike Hanada, laboratory for art and architecture, Berlin, bietet auf fünf Raumebenen, die teilweise in zweigeschossigen offenen Räumen ineinander übergehen, eine Ausstellungsfläche von 2000 m2. Die selbsttragende Fassade besteht aus 20 cm starken Sichtbetonfertigteilen, die vor der tragenden Außenwand mit einer Hinterlüftung zur Dämmung übereinander gestapelt wurden.
Bei Einbruch der Dämmerung lassen 24 horizontale LED-Linien hinter Glaskeramikstreifen die Fassade des Baus eindrucksvoll erleuchten (Bild 2). Neben der markanten Fassade zählen die „Himmelsleiter“, eine Treppe, die vom dritten Obergeschoss zurück ins Erdgeschoss führt und die auffälligen Betonrippendecken mit integrierter Gebäudetechnik zu den architektonischen Highlights.
Heiz- und Kältetechnik: Betonrippendecken als Speichermedium nutzen
Der Museumsneubau mit einer Bruttogeschossfläche von 6000 m2 stellte spezielle Anforderungen an die Planung und Platzierung der Gebäudetechnik. Da eine Aufstellung der für die Außenaufstellung konzipierten Gasmotor-Wärmepumpen am Standort im Freien nicht möglich war, wurde die Kälte- und Wärmeerzeugungsanlage im gegenüberliegenden Technikturm der Weimarhalle in Kombination mit einer eigens dafür entwickelten Luftführung aufgestellt. Von hier wird das Bauhaus-Museum über jeweils 70 m lange Trassen mit „Fernwärme“ bzw. „Fernkälte“ versorgt.
Die Betonrippendecken in den bis zu 5 m hohen Räumen werden als Wärme- bzw. Kältespeichermedium genutzt. Durch die Integration von Rohrschlangen für Heiz- bzw. Kühlwasser tragen sie zum Kühlen und zur Abdeckung der Grundheizlast des Gebäudes bei. Die thermische Bauteilaktivierung wurde durch vorgefertigte Halbfertigteile in den Rippendecken realisiert.
Bild: Klassik Stiftung Weimar
Während die Rippen von unten sichtbar bleiben, sind die technischen Installationen des Lüftungs-, Heiz- und Kühlsystems im Zwischenraum der doppelten Massivdecke „verschwunden“.
Konstantes Raumklima halten
Der Klimatisierung und Lüftung kommen im Bauhaus-Museum vielfältige Aufgaben zu: Priorität hat dabei ein konstantes Raumklima. Temperatur und relative Feuchte dürfen nur in einem engen Toleranzbereich vom Sollwert abweichen und nur langsam verändert werden. Gleichzeitig müssen Besucher und Mitarbeiter mit Frischluft versorgt werden, die von ihnen abgegebenen Emissionen, insbesondere Kohlendioxid und Wasserdampf, sowie Ausdünstungen des Mobiliars kontinuierlich abgeführt und ein Staubeintrag über den Außenluftwechsel vermieden werden.
Die Klimatechnik muss zudem energieeffizient ausgelegt und betrieben werden. Dazu wurde über das Gesamtkonzept ein möglichst geringer Außenluftwechsel angestrebt. Im Vergleich zu anderen Museen konnten niedrige Luftwechselzahlen und damit ein geringerer Energiebedarf erreicht werden.
Kältetechnik: Zwei Klimazonen einrichten
Die Fernkälte ist primärseitig mit 7/13 °C ausgelegt. Nach der Übergabestation in der Technikzentrale des Bauhaus-Museums wird sie sekundärseitig auf verschiedenen Temperaturniveaus gefahren: Zur Kaltwasserversorgung für die Klimageräte auf dem Niveau 8/14 °C, als Kaltwasserversorgung für die Bauteilaktivierung mit 16/19 °C und als Versorgung für Umluftkühlgeräte in den elektrotechnischen Räumen mit 14/19 °C.
Es wurden zwei Klimazonen eingerichtet: Der vollklimatisierte Ausstellungsbereich mit Präzisionsklimaanforderungen und ein multifunktional genutzter Bereich, u. a. mit einem Werkstattraum für Besucher, einem Konferenzraum, einem Café und dem Museumsshop.
Bild: Klassik Stiftung Weimar
Bild: Klassik Stiftung Weimar
Das Klimakonzept beruht auf einer Klimaanlage mit hohen Anforderungen an die Klimakonstanz, einem zentralen Außenluft-Aufbereitungsgerät und zwei nachgeschalteten Zonenklimageräten. Zudem wurde mit einer Kältemaschine (Bild 4) für Erzeugung tiefer Kaltwassertemperaturen ein zweiter, separater Kältekreislauf mit 3,5 °C Vorlauftemperatur zur Entfeuchtung der Ausstellungsräume geschaffen.
Die Außen- und Fortluftkanäle wurden vom Dach über eine Höhendifferenz von 28 m in zwei separaten Schächten in die Technikzentrale geführt.
Tauwasser mit synthetischem Kautschuk verhindern
Zur Dämmung der Kühlwasserleitungen sowie der Außen- und Fortluftkanäle schrieb das für die TGA-Planung verantwortliche Planungsbüro HKL Ingenieure aus Erfurt einen synthetischen Kautschuk aus (Bild 5). Das geschlossenzellige Material verhindert die Entstehung von Tauwasser auf den Anlagenteilen und minimiert die Energieverluste.
Wie jüngst eine Studie des Fraunhofer Instituts für Bauphysik bestätigte, sind flexible elastomere Dämmstoffe sehr gut vor Durchfeuchtung geschützt (siehe TGA 05-2018, Feuchteeintrag muss verhindert werden). Für technische Isolierungen ist Tauwasser der Todfeind Nr. 1: Wenn sich Feuchtigkeit auf der Oberfläche von Leitungen bildet oder Wasserdampf ungehindert von außen in die Dämmung dringt, hat das Dämmsystem versagt.
Tückisch am Feuchteeintrag ist, dass die Prozesse nicht sichtbar verlaufen. Das Tauwasser fällt unter der Dämmung auf der Rohroberfläche aus. Erkannt wird das Versagen der Dämmung oft erst, wenn das Material so feucht ist, dass es von der abgehängten Decke tropft oder sich Eis auf der Dämmung bildet.
Wenn Feuchtigkeit in die Dämmung dringt, steigen die Energieverluste, kann Korrosion unter der Dämmung entstehen (siehe TGA 11-2018, CUI: Korrosionsrisiko unter der Dämmung), können Schimmelpilze wachsen und hohe Reparatur- und Folgekosten entstehen. Die Dämmwirkung nimmt rapide ab und auf lange Sicht gesehen verliert der Dämmstoff seine Funktion.
Die zentrale Frage bei der Auswahl von Dämmstoffen ist also, wie gut das Material vor Feuchteaufnahme geschützt ist. Während die Dampfbremse bei herkömmlichen Dämmstoffen auf eine dünne, leicht zu beschädigende Folie konzentriert ist, besitzen Elastomerdämmstoffe eine „eingebaute Dampfbremse“. Ihr Wasserdampfdiffusionswiderstand baut sich über die gesamte Dämmschichtdicke – Zelle für Zelle – auf.
Aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit (λ-Wert) und des hohen Wasserdampfdiffusionswiderstands (µ-Wert) bleibt mit AF/ArmaFlex die Dämmwirkung und damit eine wesentliche Voraussetzung für die Energieeffizienz von Anlagen langfristig erhalten.
Bild: Klassik Stiftung Weimar
„Wir schreiben für kaltgehende Leitungen grundsätzlich synthetischen Kautschuk mit einem hohen Wasserdampfdiffusionswiderstand aus. Elastomere Dämmstoffe bieten einen zuverlässigen Tauwasserschutz und sind besonders anwenderfreundlich. Gerade bei Installationen mit einer hohen Belegdichte auf kleinem Raum ist das ein enormer Vorteil“, erläutern die verantwortlichen Bauüberwacher des Planungsbüros HKL Ingenieure.
Leitungen sicher gegen Brände abschotten
Zur Brandabschottung der Leitungen hatte das Planungsbüro eine geschlossenzellige, flexible Elastomerdämmung mit intumeszierender Wirkung ausgeschrieben. Mit der Brandschutzbarriere ArmaFlex Protect können nahezu alle Leitungsarten ohne weitere Zusatzmaßnahmen abgeschottet werden (Bild 7). Durch Kombination der bewährten Eigenschaften des flexiblen Elastomerschaums mit einem intumeszierenden Dämmschichtbildner erreicht das Produkt einen Feuerwiderstand von 90 min und verhindert eine Brandübertragung in angrenzende Brandabschnitte.
Gleichzeitig gewährleistet das Abschottungssystem eine effektive thermische Dämmung und einen sicheren Tauwasserschutz. Das Brandschutzsystem lässt sich genauso einfach wie alle elastomeren Dämmstoffe verarbeiten.
ArmaFlex: Einfach und schnell montieren
Mit den Dämmarbeiten im Bauhaus-Museum war Isoliertechnik Brömme aus Gotha beauftragt. Das Team um Jörg Ortlam isolierte Kühlwasserleitungen mit Durchmessern von DN 15 bis DN 100 mit AF-4-Schläuchen und 19 mm dicken Platten aus dem AF/ArmaFlex-Programm. Auch die Außen- und Fortluftkanäle wurden mit dem geschlossenzelligen synthetischen Kautschuk gedämmt. Hier kamen 25 mm dicke AF/ArmaFlex-Platten zum Einsatz. Die Fortluftleitungen ohne Wärmerückgewinnung im vollklimatisierten Gebäudeinneren blieben ungedämmt.
Bild: Armacell
Formteile für Bögen, T-Stücke, Flanschenpaare, Absperrregelventile, Verschraubungen und Endstücke fertigten die Isolierer direkt nach Maß auf der Baustelle (Bild 3) (Bild 4) (Bild 5). Leitungen in stoßgefährdeten Bereichen in der Technikzentrale sowie alle Isolierungen im Außenbereich wurden anschließend verblecht. In diesen Bereichen wurden die Dämmungen mit feuerverzinkten, nichtprofilierten Stahlblechen aus dem Okabell-Sortiment von Armacell ummantelt (6). Zur Abschottung von Rohrleitungen mit Durchmessern von 22 bis 89 mm setzten die Monteure ArmaFlex-Protect-Schläuche mit Dämmschichtdicken von 19 bis 25 mm ein.
„Wir verwenden ArmaFlex seit Jahrzehnten mit großem Erfolg. Das staub- und faserfreie Material kann auch in engen Einbausituationen einfach und schnell installiert werden. Der Kleber ist perfekt auf den Dämmstoff abgestimmt, so lassen sich selbst komplexe Formteile mühelos auf der Baustelle herstellen“, fasst Jörg Ortlam seine Erfahrung mit dem flexiblen Elastomerdämmstoff zusammen. Rund 200 Tage war das 2- bis 3-köpfige Brömme-Isolierteam von Juni 2018 bis zum Sommer 2019 auf der Baustelle beschäftigt.
Mit dem von der Klassik Stiftung Weimar realisierten Bauhaus-Museum verfügt Weimar jetzt über einen weiteren attraktiven Anziehungspunkt für Besucher. Bereits drei Monate nach der Eröffnung im April 2019 konnte das Museum seinen 100 000sten Besucher willkommen heißen und der Besucherstrom reißt nicht ab.
Getty Images / iStockphoto / Nikada
Das Bauhaus
Das Staatliche Bauhaus wurde 1919 von Walter Gropius als interdisziplinäre Hochschule für Gestaltung in Weimar gegründet. Das Bauhaus gilt als Heimstätte der Avantgarde der Klassischen Moderne und setzt bis heute weltweit Maßstäbe in Architektur und Design. Künstler wie Paul Klee, Wassily Kandinsky und Oskar Schlemmer zog es damals in die Bauhauswerkstätten nach Weimar. 1925 verließen die Bauhaus-Meister und ihre Schüler die Stadt und zogen zunächst nach Dessau und später nach Berlin. 1933 löste sich das Bauhaus unter Druck der Nationalsozialisten auf und viele Künstler emigrierten in die USA. In den 14 Jahren seines Bestehens hat das Bauhaus gestalterisches und künstlerisches Denken und Schaffen weltweit revolutioniert und der Begriff „Bauhaus“ wird oft mit der Moderne in Architektur und Design gleichgesetzt.
Dieser Artikel ist eine Überarbeitung des Artikels „Energieeffizienter Tauwasserschutz“ von Jörg Hasse, erschienen in TGA 02-2020.
