Zielsetzung & Anlass:
In den Jahren 2017, 2018 und 2019 waren vor allem in Ostdeutschland vermehrt Hitzeperioden mit hohen Temperaturen über 39 °C bei gleichzeitigen längeren Trockenzeiten zu verzeichnen. Dieses Phänomen ist mit der globalen Klimaerwärmung zu begründen und wird sich in den kommenden Jahren noch weiter verstärken. Die Folge davon ist, dass sich auch die Innenräume von Denkmälern mit wertvoller historischer Ausstattung aufheizen, und die relative Feuchte auf kritische Werte unter 40 % r.F. absinkt. Dieses Phänomen ist bisher in dieser Weise noch nicht aufgetreten - im Gegenteil, in historischen Denkmälern waren bislang eher zu hohe Luftfeuchten das Problem.
Geringe Luftfeuchten führen zu einem hohen Schadensrisiko (Rissbildung, Lockerung und Substanzverlust der Farbfassung, etc.) für zahlreiche Kunstgattungen, speziell für polychrome Oberflächen, wie Leinwandgemälde, Papier- und Ledertapeten, gefasste Holzoberflächen sowie Wandmalerei.
Diese Schadensphänomen ist bisher im Raum Sachsen und Sachsen-Anhalt vermehrt aufgetreten. Um es im nationalen Kontext besser einschätzen zu können, wurde ein Fragebogen hinsichtlich der Auswirkung des anthropogenen Klimawandels auf historische Denkmäler entwickelt. Dieser wurde von Mitarbeitenden an Denkmalämtern und Schlösserverwaltungen der jeweiligen Bundesländer beantwortet.
Weiter erfolgte an Beispielen national wertvoller Ausstattung eine eingehende Analyse des Raumklimas inklusive des Mikroklimas an. Dazu wurden der Cranach-Altar der Schlosskirche der Augustusburg, die barocken Ledertapeten im Schloss Moritzburg, die Wandmalereien in der Albrechtsburg in Meißen sowie das Flügelretabel von St. Nicolai in Döbeln ausgewählt. Neben der Analyse des Raumklimas stand die Untersuchung der historischen Oberflächen in Hinblick auf dessen Veränderung aufgrund des vorherrschenden Klimas im Fokus. Hier wurden optische Verfahren, wie Streifenlichtscanning und hochauflösende Digitalaufnahmen eingesetzt.
Außerdem wurde basierend auf den in Schloss Moritzburg gemessenen Klimadaten, ein Klimafile erstellt. Dieses wurde in der Klimakammer zur Untersuchung der Reaktion von Dummykunstwerken und Ledertapetenstücken aus Schloss Moritzburg eingesetzt. Die Reaktion darauf untersuchten die Wissenschaftler wiederrum mit optischen Verfahren. Die daraus abzuleitende Reaktionsgeschwindigkeit der wertvollen Oberflächen gibt Hinweise auf das künftige Schadensrisiko.
Arbeitsschritte & Methoden:
Um den langfristigen Verlauf von Temperatur und relativer Feuchte im Innenraum zu erhalten, wurden an ausgewählten Standorten in den historisch wertvollen Baudenkmalen der Albrechtsburg in Meißen, der Moritzburg und der Augustusburg Datenlogger aufgestellt, welche regelmäßig von Fachkräften vor Ort oder durch Projektmitarbeitende ausgelesen werden. Ein Vergleich der Messungen über einen kompletten Jahreszyklus soll aufzeigen, welchen kurz- und langfristigen Schwankungen die historischen Oberflächen ausgesetzt sind. Um festzustellen, inwieweit sich das direkte Umgebungsklima bereits verändert hat, sind langfristige Messungen (über mindestens 3 Jahre) erforderlich. An den ausgewählten Standorten sind diese Daten durch die langjährige Begleitung des Unterauftragnehmers IDK vorhanden und wurden für die Auswertung zur Verfügung gestellt.
Parallel zu den Klimamessungen wurden ausgewählte Referenzflächen unterschiedlicher Materialverbünde mittels hochauflösenden 3D-Scannern zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst. Etwaige Bewegungen oder Veränderungen an den Oberflächen, die zwischen zwei Messungen stattgefunden haben, lassen sich so erfassen und mit den Klimadaten korrelieren. (Text gekürzt)
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Neben denkmalgefährdenden Schäden im Dachbereich stellt sich ein bedrohliches Schadensbild im Fassadenbereich, Chorinnenraum und Fundamenten dar. Über einen langen Zeitraum haben sich vor allem im Chorbereich gravierende Risse im Mauerwerk eingestellt, welche vertikal fortlaufend von der Gründung über Maßwerkteile der Chorfenster bis zum Traufbereich zu innen und außen sichtbaren Verformungen und Gewölbeabrissen führen. Durch komplexe Voruntersuchungen soll der anthropogene Umweltschaden in der falschen Baugrundverfüllung, sowie eventuell anderer Ursachen und den dadurch verursachten Bewegungen im Untergrund des Bauwerks untersucht und die Grundlage für die Schadensbeseitigung herbeigeführt werden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Hauptaugenmerk für die Voruntersuchungen war der Chorbereich. Umfassende Kartierungen des Rissbildes in fotogrammetrischen Wandabwicklungen, der Einbau eines Datenloggersystems des IDK zur Rissmessung in Langzeitbeobachtung, die Kontrolle der Bewegungsprozesse sowie weitergehende Baugrund- Feuchtigkeits- und Materialuntersuchungen werden die Grundlage für die Entscheidungsfindung hinsichtlich der statischen Sicherung bilden. Unter der Annahme weiterer zukünftiger Bewegungen aus dem Baugrund heraus sollte die Konsolidierung des Mauerwerks durch Risseschließung unter der Beachtung der Gelenktheorie mit kompensierbaren Stoffen und Techniken erreicht werden. Mit neu zu entwickelnden händischen Methoden und bauwerksgerecht einzustellenden, Verfüllmörteln sind gerissene Natursteinbereiche zu sichern und das Mauerwerk nachzuverfugen. Die Funktionalität dieser Materialien bei weitergehenden dynamischen Belastungen ist im Verlauf der Untersuchungen zu definieren und Ergebnis des Modellverfahrens. Alternative, herkömmliche Methoden zur statischen Mauerwerkssicherung über sich in Bewegung befindlichen Bauteilen werden im Verlauf kritisch hinterfragt, um ihre Anwendung bei ähnlich gelagerten Fällen ausgrenzen zu können. Begleitende restauratorische Analysen im Zusammenwirken mit der Abteilung Restaurierung des LfD S.-A. zu Wandmalereien im Chor dienen der optimalen Innenraumgestaltung nach erfolgten Sicherungsarbeiten am Mauerwerk. Fazit: Die Auswertung der Sanierungsergebnisse und der Methoden an einem ähnlich gelagerten Problem an der Moritzkirche in Halle und die Komplexuntersuchungen an der Marienkirche in Weißenfels gestatte die innovative Überlegung und Umsetzung kostengünstiger und bauwerksspezifischer Sanierungstechnik und Materialauswahl, die so in Sachsen-Anhalt noch keine Anwendung fand. Äußerst positiv wirkte sich die Einbeziehung der Fachspezialisten z.B. auch des Landesamtes für Denkmalpflege in Sachsen-Anhalt und des Instituts für Diagnostik und Konservierung an Denkmalen Halle aus, die ihrerseits auch bereits gewonnenen Erfahrungen zur Problematik an anderen Bauwerken einbrachten. ...
Neben Restaktivitaeten der Pb (Projektbegleitung) letzter Auslauf-Foerderprojekte des BMFT eines frueheren Foerderprogramms der Bundesregierung zur 'Innovationsbeschleunigung im Bauwesen' (gewerbliche Wirtschaft) betreut die Pb jetzt Foerderprojekte im wesentlichen von Hochschulinstituten, Materialpruefungsanstalten, Instituten im/assoziiert zum Bereich der Praxis der Denkmalpflege (zB Landesamtsinstitute und Beratungs- / Forschungs- / Fortbildungsstaetten teils wissenschaftlicher, teils handwerklicher Praegung, getragen von Stiftungen, Foerdervereinen, Kammern, Kommunen etc) sowie von speziellen Instituten der FhG auf der Basis eines BMFT-Foerderkonzeptes fuer 'F und E zur baulichen Substanzerhaltung und Denkmalpflege'. Diese Foerderprojekte sind organisiert als interdisziplinaere Verbundprojekte von kleineren und groesseren Schwerpunktbuendeln von Teilprojekten zur Untersuchung der Schaedigungsprozesse und ihren Baudenkmaelern. Die Pb betreut die Verbundprojekte 'Steinzerfall/ -Konservierung', 'Ueberhoehte Feuchte- / Salzbelastung alten Mauerwerks', 'Historische Wandmalereien', 'Standsicherheit von Baudenkmaelern', 'Infotransfer vom und zum Handwerk ueber Therapiestoffe/ -Techniken'.
Viele mittelalterliche Wandmalereien zerfallen seit ihrer Restaurierung in unserem Jahrhundert viel rascher als frueher. Die Ursachen sind, wie durch Voruntersuchungen ermittelt wurde, die veraenderten raum- und mikroklimatischen Bedingungen durch Beheizung und Austrocknung. Sie bewirken vermehrte und haeufigere Salzkristallisationen an den Mauern und Malereien. Falsch eingesetzte moderne Bau- und Restaurierungsmaterialien fuehren zu aehnlichen Umweltschaedigungen. Direkte Immissionsschaeden aus der Luftverschmutzung sind jedoch eher sekundaer. Die Arbeit untersucht die Salzsysteme und die raum- und mikroklimatischen Bedingungen in ihrem Zusammenspiel bei der Verwitterung der Malereien, Steine und Moertel. Dadurch sollen die Bedingungen ermittelt werden unter welchen die Malereien sich besser erhalten lassen. Ferner soll das Projekt Hilfen bieten, zum Unterscheiden zwischen immissionsbedingten und nicht- immissionsbedingten Verwitterungsschaeden an Kulturguetern.
Die Schutzengelkirche Gräfendorf erlitt 2003 einen Hochwasserschaden, bei dem der Holzfußboden der Kirche und die unterirdisch verlaufenden Lüftungsleitungen zerstört bzw. massiv beschädigt wurden. Die Kirche selbst ist eine Nachkriegskirche von 1966, die damals als Teil eines Gemeindezentrums neu errichtet wurde. Auf Grund des Schadens gab es Überlegungen die Kirche schlimmstenfalls abzureißen und durch eine Kapelle zu ersetzen. Ein Abbruch der Kirche hätte jedoch die Vernichtung der vorhandenen Bausubstanz trotz hoher Restlebensdauer, Verlust des Gestühles für 350 Kirchenbesucher, Verlust der Wandmalerei und weiterer Ausstattungsgegenstände bedeutet. Viele Gemeindemitglieder oder ihre Vorfahren haben den damaligen Bau mitfinanziert oder Eigenleistungen eingebracht und würden die Aufgabe der Kirche nicht verstehen. Weiterhin hätte ein Neubau Kosten von mehr als 1 Mio. € verursacht und die weiteren Gebäude wie Pfarrbüro, Pfarrhaus, Pfarrheim und ehemaliger Kindergarten, jetzt Gemeindehaus in Frage gestellt. Das Pfarrzentrum wäre insgesamt zerstört worden. Die Kirchenverwaltung entschied sich für den Erhalt der Kirche in Verbindung mit einer energetischen Sanierung, die wiederum ein CO2-freies, möglichst solar betriebenes Heizungssystem erhalten sollte. Weiterhin sollten die Kosten möglichst in Reparatur-und Unterhaltskosten niedriger liegen, als bei einem vergleichbaren Neubau. Nach Auffassung der Pfarrgemeinde und der Kirchenverwaltung sollte bei der Kirchensanierung der Wahlspruch der Kirche 'Schöpfung bewahren' in die Praxis umgesetzt werden. Die Kirche sollte dahingehend ein Pilotobjekt sein, welches möglichst keine fossilen Energieverbräuche mehr hat, dabei gleichzeitig der bestmögliche Umweltschutz erreicht wird und darüber hinaus der Kirchengemeinde den bezahlbaren Heizbetrieb einer großen Kirche ermöglicht. Dies vor allen Dingen durch den vermiedenen Abbruch, die weiterhin genutzte Inneneinrichtung, Ausstattung und Orgel sowie durch möglichst solaren Heizbetrieb. Durch die Erkenntnisse aus der Projektentwicklung wurden die peripheren Gebäude wie Sakristei, Pfarrbüro, Pfarrhaus, Pfarrheim und ehemaliger Kindergarten in das Heizsystem mit aufgenommen und parallel zur Wärmepumpen-Heizung der Kirche mit einer Pelletkesselanlage versehen. Hierbei wiederum wird der Betrieb so gefahren, dass die Kirche nur bei unbedingtem Bedarf aus der Pelletkesselanlage hilfsweise Wärme bekommt, die peripheren Gebäude jedoch eventuelle Überschußwärme, zum Beispiel aus den Hybridkollektoren, für WW im ehemaligen Pfarrhaus nutzen können. In der Verbrauchsmessung werden die Energiemengen der einzelnen Verbraucher und deren Quelle erfasst. Die Schutzengelkirche Gräfendorf zeigt sehr deutlich, dass ein Zusammenspiel aus thermischen Kollektor, WP, Steuerungstechnik, Pufferung und Nutzung von Photovoltaik es durchaus erlauben, Gebäude weitgehend ohne Verbrennungsvorgänge zu betreiben. Auf diesem Gebiet sollte dringend weiter gearbeitet werden, da die