Sanfte Klimatisierung im Museum Brandhorst

Im Mai 2009 öffnete das neue Museum Brandhorst (www.museum-brandhorst.de) in München seine Pforten. Dank der Nutzung thermischer Energie mittels Wärmepumpentechnik, zusammen mit einer Bauteilaktivierung in Boden und Wänden, spart das neue Museum in Summe der elektrischen sowie thermischen Energie rund 390 t CO₂ Ausstoß im Laufe eines Jahres gegenüber einer konventionellen Gebäudetechnik für Museen ein.

Spezifische Materialvorgaben und die Forderung nach einem insbesondere hochwertigen und langlebigen Material waren für den Einsatz der Rohre der Betonkernaktivierung im neuen Museum Brandhorst zentrale Aspekte. Die Auswahl fiel dabei auf das System „Contec“ von Uponor. Bei diesem kommt das hochdruckvernetzte Polyethylenrohr nach Verfahren Engel (PE-Xa Rohr) zum Einsatz.  

Temperaturkonstanz gegeben

Klimaschwankungen dürfen in einem Kunstmuseum nicht auftreten. Die konventionelle Lösung, ein Museum ausschließlich mit Luft zu heizen und zu kühlen, ist nicht mehr zeitgemäß, teuer und entspricht nicht den Anforderungen an eine ökologisch nachhaltige Versorgung. Das Heizen und Kühlen mit der Betonkernaktivierung „Contec“ hat den zusätzlichen Vorteil, dass neben einem gleichmäßigen Raumklima keine störenden Heizflächen zu sehen und zu pflegen sind, die eventuell die Architektur oder das Kunsterlebnis stören. Ein weiterer Baustein der Klimatisierung ist die vor allem aus konservatorischen Gründen notwendige Quelllüftung. Dabei handelt es sich um eine Versorgung der Räume mit sensibel zugeführter und gefilterter Frisch- und Umluft durch entlang der Wände, im Boden eingelassene Lüftungsgitter. Zusätzlich reguliert die Quelllüftung die relative Feuchte, die für die Erhaltung der kostbaren Exponate obligatorisch ist. Aufgrund der stark reduzierten Luftgeschwindigkeit vermeidet die Quelllüftung Zug sowie Staubaufwirbelung. Auch für die Deckung von Temperaturspitzen kommt die Lüftung zu Einsatz, damit die präzise vorgegebenen Klimawerte erfüllt werden.

Regenerative Nutzung von Energie

Zur Energieerzeugung wird für die Betonkernaktivierung im Brandhorstmuseum ein Wärmepumpensystem eingesetzt. Hierbei nutzen zwei Wärmepumpen mit einer Leistung von je 300 kW Spitzenlast das hohe Temperaturniveau des Kühlwassers der Klimaanlagen der benachbarten Pinakothek der Moderne. Dies entlastet das in Münchens Maxvorstadt ohnehin warme Grundwasser (im September 2008 z. B. 23 °C), in das das Kühlwasser bislang rückgeleitet wurde. Dabei wird die Betonkernaktivierung mit einem Vor-/Rücklaufdifferenz von 3 K gesteuert. Die in dem Boden und in der Wand eingebrachte Betonkernaktivierung erreicht dabei zur Kühlung einen Vorlauf von 17 °C bei einem Rücklauf von 20 °C und zur Heizung einen Vorlauf von 26 °C bei einem Rücklauf von 23 °C.

Dabei wurde speziell darauf geachtet, dass das Mikroklima an der Wand so ausgelegt ist, dass eine thermische Belastung der an die Wand gehängten Exponate zuverlässig vermieden wird. Möglich wurde die sanfte Klimatisierung des Gebäudes ohne Geräusch-emission und Zugluft durch die großen Wand- und Bodenflächen. Die Betonkernaktivierung „Contec“ nutzt die große Speicherkapazität der Wand- und Bodenflächen für eine sanfte Kühlung im Sommer und eine milde Wärme im Winter. Kühlen und Heizen wird hierbei mit demselben Rohrverteilungssystem, in diesem Fall mit rund 35 Heiz-/Kühlkreisverteilern vorgenommen. Dabei sorgen die hochwertigen PE-Xa-Rohre der Betonkernaktivierung „Contec“ für die richtige Temperaturverteilung in Wand und Boden. Speziell der Vorteil der Flächentemperierung als Niedrigtemperatursystem empfiehlt den Betrieb in Kombination mit einer ökologisch und ökonomisch sparsamen Wärmepumpe, wie es im Museum Brandhorst praktiziert wird. Mit ihrem gleichmäßigen und heizstabilen Raumklima erfüllt die Betonkernaktivierung auf der einen Seite alle klimatischen Anforderungen der wertvollen Exponate und gibt den Museumsbesuchern gleichzeitig eine gefühlte Behaglichkeit.

Konzept für Wand und Boden

Für die in Wand und Boden installierte Betonkernaktivierung mussten spezielle Anforderungen an die Sicherheit gegen mögliche Leckagen beachtet werden. Die von Uponor werkseitig gelieferten „Contec“-Module wurden direkt auf den bis zu 9 m hohen Betonwänden verlegt. Nach dem Verpressen der 20er PE-Xa-„Contec“-Rohre und der Anbindung an die Verteiler, wurde ein 4 cm großer Hohlraum für die Rohrstränge der Betonkernaktivierung gelassen. Vor diesem Hohlraum wurde eine Wand mit 11 cm starken Ziegelsteinen als Vorsatzwand mit entsprechenden Aussparungen gemauert. Nach erfolgter Dichtigkeitsüberprüfung des neu installierten Rohrsystems wurde der Zwischenraum vollständig mit Flüssigbeton verfüllt. Um eventuelle Lufteinschlüsse und damit eine Leistungsminderung der Betonkernaktivierung zu verhindern, erfolgte nach der Verfüllung mit Flüssigbeton eine Überprüfung der Betonkernaktivierung mit einer Wärmebildkamera. Aufgrund des komplexen Wandaufbaus ist es möglich, mit einem Sicherheitsabstand von rund 6 cm die ausgestellten Exponaten dauerhaft fest auf der Vorsatzwand zu hängen, ohne dass beim Bohren der Dübellöcher ein „Contec“-Heiz-/Kühlrohr beschädigt wird. „Die Arbeit an den hohen Wänden des Museums war körperlich anstrengend. Unterstützt hat uns dabei, dass die „Contec“-Module einfach an die Betondecken angebracht werden konnten“, berichtet Peter Villiger, Heizungsbauermeister und verantwortlich für die Wandinstallation bei der ausführenden Münchener Firma Caliqua-Bormann Wärme- und Klimatechnik. Weniger anstrengend war für Karl-Heinz Fritsch die Montage im Fußboden. „Die Arbeit ging dank der werkseitig vorgefertigten Module mit Bewehrung schnell von der Hand“, berichtet der Bauleiter und Heizungsbaumeister der Firma Graf in Schwandorf. Im Bodenbereich wurde über die Heiz- und Kühlrohre eine Flüssigbetonschicht von 5 cm aufgetragen, auf die der Estrich direkt verlegt wurde. Aufgrund des niedrigen Bodenaufbaus bleibt die Leistung der Betonkernaktivierung erhalten.

Heizung und Kühlung mit Sicherheit

Grundlegend bei der Entscheidung für die Installation der Betonkernaktivierung in Wand und Boden war die Konzeption eines Leckagekontrollsystems. „Das von uns entwickelte, voll automatische Dichtigkeitskontroll-System überprüft zwei Mal täglich die einwandfreie Funktion jedes der insgesamt 35 Heiz- bzw. Kühlkreise im gesamten Museum“, beschreibt der verantwortliche Planer Robert Ottitsch das von ihm konzipierte gesamte Haustechnikkonzept. Dabei wird bei jedem der Heizkreisverteiler sowohl Vor- als auch Rücklauf abgesperrt. „Ein Druckfühler kontrolliert verlässlich die Dichtigkeit des gesamten Kreislaufs“, erklärt Robert Ottitsch vom Ingenieurbüro Ottitsch (www.ottitsch.de). Dieses für die ausgestellten Kunstwerke notwendige Kontrollsystem erhält zusammen mit dem hier angewendeten, spezifischen Klimasystem aus stiller Kühlung, milder Heizung sowie einer umweltfreundlichen Quelllüftung den Wert der im Museum Brandhorst präsentierten Kunst.