Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Linearen Systemidentifikation für ein hygrothermisches Zustandsraummodell des Hrabanus-Maurus-Saals innerhalb der Bibliothek des Bischöflichen Priesterseminars in Fulda. Hier lagern wertvolle historische Dokumente, die besondere Anforderungen an das Raumklima stellen. Für die Einhaltung dieser Anforderungen eignet sich ein Modellprädiktiver Regler (MPC), der in Zukunft im Hrabanus-Maurus-Saal eingesetzt werden wird. Das hier entwickelte lineare Zustandsraummodell kann zukünftig in diesem MPC genutzt werden. Die Modellierung des hygrothermischen Verhaltens erfolgt über eine Beschreibung der physikalischen Zusammenhänge von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit in Form von Zustandsraummodellen. Die darin enthaltenen Parameter können mit Hilfe der vorhandenen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessungen der vergangenen Jahre im Hrabanus-Maurus-Saal geschätzt werden. Hierbei werden eine Vielzahl an Initialparametern in Form einer Monte-Carlo-Simulation getestet, um die optimalen Systemparameter zu identifizieren. Im Anschluss werden beide Zustandsraummodelle zusammengefügt und mit einem rein datengetriebenen Ansatz („Black-Box“-Ansatz) verglichen. Die Ergebnisse des hier vor-gestellten Ansatzes („Grey-Box“-Ansatz) weisen vor Allem in Bezug auf die Dynamik ein besseres Modellverhalten auf.

Bedingt durch die vermehrte Erfassung gebäudebezogener Daten und der steigenden Rechenleistung von Gebäudeautomatisierungssystemen u. v. m., gewinnen Modellprädiktive Regelungsansätze in diesem Zusammenhang in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Die Regelungen konzentrieren sich hierbei hauptsächlich auf die Raumtemperaturregelung unter Behaglichkeitsanforderungen. Der vorliegende Beitrag setzt sich mit dem simulationsgestützten Reglerentwurf unter Nutzung von MATLAB und EnergyPlus auseinander und schlägt eine Methode zur Raumtemperatur- und Raumluftfeuchtigkeitsregelung speziell unter dem Aspekt des präventiven Kulturgutschutzes vor. Das Gebäudesimulationsprogramm EnergyPlus kann innerhalb weniger Minuten eine große Datenbasis generieren. Die hier künstlich generierten Daten dienen als Grundlage für die Systemidentifikation des hygrothermischen Zustandsraummodells des Gebäudes. Bei der Systemidentifikation wird ein rein datengetriebener Ansatz („Black-Box-Ansatz“), aufgrund der vorhandenen Datenbasis, herangezogen. Danach findet eine Erläuterung der Modellprädiktiven Regelung sowie ein Vergleich des hier vorgestellten Regelungsansatzes mit herkömmlichen Regelstrategien der Raumklimaregelung unter energetischen aber auch Aspekten des präventiven Kulturgutschutzes statt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Modellprädiktive Regelungsansatz weniger Energie umsetzt und gleichzeitig die Anforderungen des präventiven Kulturgutschutzes einhält.

Bedingt durch die vermehrte Erfassung gebäudebezogener Daten und der steigenden Rechenleistung von Gebäudeautomatisierungssystemen u. v. m., gewinnen Modellprädiktive Regelungsansätze in diesem Zusammenhang in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Die Regelungen konzentrieren sich hierbei hauptsächlich auf die Raumtemperaturregelung unter Behaglichkeitsanforderungen. Der vorliegende Beitrag setzt sich mit dem simulationsgestützten Reglerentwurf unter Nutzung von MATLAB und EnergyPlus auseinander und schlägt eine Methode zur Raumtemperatur- und Raumluftfeuchtigkeitsregelung speziell unter dem Aspekt des präventiven Kulturgutschutzes vor. Das Gebäudesimulationsprogramm EnergyPlus kann innerhalb weniger Minuten eine große Datenbasis generieren. Die hier künstlich generierten Daten dienen als Grundlage für die Systemidentifikation des hygrothermischen Zustandsraummodells des Gebäudes. Bei der Systemidentifikation wird ein rein datengetriebener Ansatz („Black-Box-Ansatz“), aufgrund der vorhandenen Datenbasis, herangezogen. Danach findet eine Erläuterung der Modellprädiktiven Regelung sowie ein Vergleich des hier vorgestellten Regelungsansatzes mit herkömmlichen Regelstrategien der Raumklimaregelung unter energetischen aber auch Aspekten des präventiven Kulturgutschutzes statt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Modellprädiktive Regelungsansatz weniger Energie umsetzt und gleichzeitig die Anforderungen des präventiven Kulturgutschutzes einhält.

Techn. University, Diss., 2004--Berlin.

Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss., 2008

Techn. University, Diss., 2005--Berlin.

Die Gläsernen Figuren sind die bekanntesten Ausstellungsobjekte des Deutschen Hygiene-Museums, die im 20. Jahrhundert in unterschiedlichsten Ausstellungsformaten einem Millionenpublikum präsentiert wurden. Die transparenten Modelle wurden vorwiegend aus dem Kunststoff Celluloseacetat gefertigt, der starken Alterungsprozessen unterworfen ist. Im konservierungswissenschaftlichen Forschungsprojekt »Gläserne Figuren – Ausstellungsikonen des 20. Jahrhunderts« wurden die Körpermodelle untersucht und ein Konzept für ihren langfristigen Erhalt erstellt. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Produktions- und Materialgeschichte sowie zu den Alterungsprozessen und Konservierungsmöglichkeiten werden in dieser Publikation vorgestellt. Empfehlungen zum Umgang mit dreidimensionalen Celluloseacetatobjekten in Museen und Sammlungen schließen sich an. Darüber hinaus werden mehr als 60 historische Objekte aus dem Sammlungskonvolut »Gläserne Figuren« vorgestellt. Im Mittelpunkt stehen dabei die Lebensläufe der im Deutschen Hygiene-Museum befindlichen zwölf Ganzfiguren, die zwischen 1935 und 2000 hergestellt wurden und alle die Transformation vom Anschauungsmodell zum historisch bedeutsamen Objekt durchlaufen haben. Zudem werden die Auswertungspotenziale weiterer Objektgruppen zur Herstellungstechnik und Ausstellungsgeschichte der Figuren sowie zu den Präsentations- und Werbestrategien beleuchtet. / The Transparent Figures are the most well-known exhibition objects of the Deutsches Hygiene-Museum and were presented to millions of people in the 20th century in the most varied exhibition formats. The transparent models were primarily made of the plastic cellulose acetate, which is subject to pronounced ageing processes. The body models were examined and a concept for their long-term preservation was created in the conservation science research project “Transparent Figures – Exhibition Icons of the 20th Century”. The knowledge concerning the production and material history acquired, as well as of ageing processes and possibilities for conservation are presented in this publication. This is joined by recommendations for dealing with three-dimensional cellulose acetate objects in museums and collections. In addition to this, more than 60 historical objects from the “Transparent Figures” collection set will be presented. The focus is thereby on the curricula vitae of the twelve complete figures found in the Deutsches Hygiene-Museum, which were manufactured between 1935 and 2000 and have all undergone the transformation from the display model to the historically important object. The evaluation potential of other object groups with regard to manufacturing technology and the exhibition history of the figures, as well as to the presentation and advertising strategies are also illuminated.

Die Gläsernen Figuren sind die bekanntesten Ausstellungsobjekte des Deutschen Hygiene-Museums, die im 20. Jahrhundert in unterschiedlichsten Ausstellungsformaten einem Millionenpublikum präsentiert wurden. Die transparenten Modelle wurden vorwiegend aus dem Kunststoff Celluloseacetat gefertigt, der starken Alterungsprozessen unterworfen ist. Im konservierungswissenschaftlichen Forschungsprojekt »Gläserne Figuren – Ausstellungsikonen des 20. Jahrhunderts« wurden die Körpermodelle untersucht und ein Konzept für ihren langfristigen Erhalt erstellt. Die gewonnenen Erkenntnisse zur Produktions- und Materialgeschichte sowie zu den Alterungsprozessen und Konservierungsmöglichkeiten werden in dieser Publikation vorgestellt. Empfehlungen zum Umgang mit dreidimensionalen Celluloseacetatobjekten in Museen und Sammlungen schließen sich an. Darüber hinaus werden mehr als 60 historische Objekte aus dem Sammlungskonvolut »Gläserne Figuren« vorgestellt. Im Mittelpunkt stehen dabei die Lebensläufe der im Deutschen Hygiene-Museum befindlichen zwölf Ganzfiguren, die zwischen 1935 und 2000 hergestellt wurden und alle die Transformation vom Anschauungsmodell zum historisch bedeutsamen Objekt durchlaufen haben. Zudem werden die Auswertungspotenziale weiterer Objektgruppen zur Herstellungstechnik und Ausstellungsgeschichte der Figuren sowie zu den Präsentations- und Werbestrategien beleuchtet. / The Transparent Figures are the most well-known exhibition objects of the Deutsches Hygiene-Museum and were presented to millions of people in the 20th century in the most varied exhibition formats. The transparent models were primarily made of the plastic cellulose acetate, which is subject to pronounced ageing processes. The body models were examined and a concept for their long-term preservation was created in the conservation science research project “Transparent Figures – Exhibition Icons of the 20th Century”. The knowledge concerning the production and material history acquired, as well as of ageing processes and possibilities for conservation are presented in this publication. This is joined by recommendations for dealing with three-dimensional cellulose acetate objects in museums and collections. In addition to this, more than 60 historical objects from the “Transparent Figures” collection set will be presented. The focus is thereby on the curricula vitae of the twelve complete figures found in the Deutsches Hygiene-Museum, which were manufactured between 1935 and 2000 and have all undergone the transformation from the display model to the historically important object. The evaluation potential of other object groups with regard to manufacturing technology and the exhibition history of the figures, as well as to the presentation and advertising strategies are also illuminated.

Die Microfading-Methode, die eine kontrollierte, aber extrem hohe Beleuchtungsstärke und gleichzeitige Farbmessung auf einer maximal 0,5 mm großen Testfläche verbindet, erlaubt den Test der Lichtechtheit direkt auf Kunstobjekten. Lichtechtheitsinformationen zu Kunstwerken sind ohne einen Test nicht verfügbar, es sei denn indirekt über die Kenntnis der Materialzusammensetzung und deren Eigenschaften. Lichtechtheitsinformationen bilden jedoch die Grundlage für ein objektangepasstes Lichtmanagement. Darum ist ein erhöhter Bedarf nach Microfading-Testern (MFT) im Bereich Konservierung und Restaurierung festzustellen, wenngleich die Lichtechtheitsklassifizierung beim MFT noch nicht standardisiert ist. In dieser Arbeit wird ein mobiler Microfading-Tester zusammengestellt, aufgebaut, getestet und charakterisiert. In der Folge werden mehrere Studien vorgestellt, die dazu beitragen das Anwendungsfeld der Methode zu erweitern, die Qualität der Testaussagen zu optimieren und Farbveränderungsverläufe bei hohen Beleuchtungsstärken mit denen bei niedrigerer Beleuchtungsstärke zu vergleichen. Neue Anwendungsfälle der MFT-Methode werden exemplarisch analysiert und diskutiert. Eine bisher nicht analysierte Objektgruppe mit dem MFT sind lose Pulver, an denen exemplarische Messungen in dieser Arbeit gezeigt werden. Als andere, wenig untersuchte Objektgruppe werden Gemälde mit dem MFT getestet. Für das Anwendungsfeld des MFT mit zusätzlicher UV-Strahlung im Beleuchtungsspektrum werden praktische Beispiele aus dem Bereich der Konservierungswissenschaften aufgezeigt, bei denen mittels Mehrfachtests mit und ohne UV-Anteil im Spektrum der Beleuchtung die Schadensursache bzw. das Schadenspotential von UV-Strahlung nachgewiesen werden konnte. Erstmals ist in einem direkten Vergleich zwischen Galerie-Belichtung und MFT-Belichtung anhand von selbst hergestellten Mustertafeln und Messpunkten auf Gemälden die Frage analysiert worden, inwieweit die MFT-Ergebnisse bei hoher Beleuchtungsstärke auf die tatsächlichen Farbveränderungen bei niedriger Beleuchtungsstärke übertragbar sind. Im Ergebnis ist festzuhalten, dass die realen Veränderungen von Preußisch Blau bei Galerie-Beleuchtungsstärke auf den untersuchten Gemälden durch die MFT-Untersuchung überschätzt werden, während die Veränderungen des Lichtechtheitsstandards BW1 vom MFT im Vergleich zu Real-Bedingungen unterschätzt werden. Bei den Farbaufstrichen kam es ebenfalls zu großen Unterschieden zwischen MFT-Belichtung und Galerie-Belichtung, die auf Vergilbungen des Bindemittels zurückzuführen sind. Der BW1-Lichtechtheitstyp ist für Microfading nicht ideal, trotzdem wird er mangels Alternativen zur relativen Bestimmung der Lichtechtheit eingesetzt. Als erster Schritt in die Richtung von MFT-spezifischen Lichtechtheitsstandards werden in dieser Arbeit neue Lichtechtheitsreferenzen auf Grundlage der bestehenden Referenzen durch Zerkleinerung und optional zusätzliche Pressung hergestellt und mit den Eigenschaften der ursprünglichen Standards verglichen. Die neuen Testkörper zeigen klare Vorteile (geringere Streuung der Messergebnisse, leichtere Handhabung) gegenüber den bisherigen Standards, weisen aber eine deutlich erhöhte Lichtempfindlichkeit im Test auf. Der weitere Forschungsbedarf in dieser Richtung wird aufgezeigt. Die Auswertungsmethode bei Microfading-Tests sieht vor, absolute Farbveränderungen zum Ende der Testbelichtung zu vergleichen. Dadurch wird außer Acht gelassen, wie die Farbveränderungen ablaufen. In der Folge kann es bei ungewöhnlichen Farbveränderungen (z. B. einem exponentiellen Anstieg der Veränderungen) aufgrund der Testergebnisse zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Veränderungen kommen. Es wird eine Erweiterung der bisherigen Auswertungsmethode vorgestellt, die die Farbveränderungsrate bei der Lichtechtheitsklassifizierung mit einbezieht und so die Ausbleich-Charakteristik im Test berücksichtigt wird. Angewandt auf mehr als 40 Proben führt dies in ca. 30 % der Fälle zu einer anderen, meist niedrigeren Lichtechtheitsklassifizierung. Diese neue Auswertungsstrategie wird in dieser Arbeit genutzt, insofern es die Messergebnisse als notwendig erscheinen lassen.:Danksagung Kurzfassung Abstract Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen Publikationen 1 Einleitung 2 Theorie 2.1 Photochemie 2.2 Farbmessung 2.2.1 CIELab-Farbsystem 2.2.2 Farbabstände 2.3 Microfading 3 Zielstellung 4 Methoden: Aufbau und Eigenschaften 4.1 Farbmessgerät 4.2 Micro-Fading-Tester 4.2.1 Aufbau 4.2.2 Beleuchtungsspektren 4.2.3 Größe des Messpunkts 4.2.4 Einfluss auf Probentemperatur 4.2.5 Drift und Messfehler 4.2.6 Zusammenfassung und Festlegung der Standardeinstellungen 4.3 Vergleich Farb- und Farbabstandsmessung mit Spektralphotometer und MFT 5 Praktische Untersuchungen 5.1 Weiterentwicklung des MFT-Auswertungsverfahrens 5.1.1 Pulver- und Pellet-Präparation der Blau-Woll-Standards 5.1.2 Einführung der Farbveränderungsrate in die MFT-Auswertung 5.2 Microfading mit UV-Anteil in der Beleuchtung 5.2.1 Test auf UV-Strahlung als Schadensursache 5.2.2 Test auf Wirksamkeit von UV-Schutzlack 5.2.3 Fazit zu den Tests bei Beleuchtung mit UV-Anteil 5.3 Microfading an Farbpulvern 5.3.1 Pulver von Wilhelm Ostwald 5.3.2 Pulver von Wolfram Jaensch 5.4 Microfading an Gemälden 5.4.1 Gemälde von Fritz Tröger 5.4.2 Gemälde von Hans Stübner 5.4.3 Gemälde von Gerhard Richter 5.4.4 Fazit der MFT-Untersuchungen an Gemälden 5.5 Vergleich Langzeit-Monitoring und Microfading 5.5.1 Vorbereitung und Datenerhebung 5.5.2 Microfading an Mustertafeln 5.5.3 Monitoring an Mustertafeln 5.5.3.1 Farbveränderungen der Aufstriche 5.5.3.2 Farbveränderungen der belichteten Blau-Woll-Standards 5.5.4 Vergleich Microfading und Monitoring an Mustertafeln 5.5.5 Microfading auf Gemälde und Partikel 5.5.6 Monitoring auf Gemälden 5.5.7 Vergleich Microfading und Monitoring auf Gemälden 5.5.8 Fazit 6 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang A Einzelkomponenten MFT B CERAM Farbfliesen und Graumaßstab C Teilchengrößen der Blau-Woll-Pulver D Lackfarbstoffe – Übersicht und MFT-Messdaten E Dokumentation der MFT-Messpunkte auf Gal. Nr. 616 F Beleuchtungssituation und Datenerhebung der Belichtung in der Gemäldegalerie

Tagesleuchtfarben finden in der zeitgenössischen Kunst aufgrund ihrer Leuchtkraft vermehrt Anwendung. Sie besitzen nur eine geringe Lichtechtheit. Die Zusammensetzung der Pigmente ist bisher wenig erforscht und es stehen nur vereinzelt Studien zur Lichtalterung zur Verfügung. Die Abbauprozesse wurden in der Literatur bisher nicht behandelt. In der vorliegenden Arbeit werden die Zusammensetzung von Tagesleuchtpigmenten von Kremer Pigmente identifiziert, die Abbauprodukte der Bestandteile ermittelt sowie das Alterungsverhalten von Tagesleuchtfarben betrachtet. Die Eignung der verwendeten Methoden für die verschiedenen Aufgaben wird diskutiert. Für die Identifizierung der Zusammensetzung wird eine Dialysemethode für die Abtrennung der Farbstoffe vom Harz vorgestellt. Die Ermittlung der Komponenten erfolgt mittels Hochleistungsflüssigchromatographie–Massenspektrometrie (HPLC–MS). Die Ergebnisse zeigen Rhodamine und Coumarine als die hauptsächlich verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe sowie optische Aufheller. Verschiedene Pigmentfarben enthalten dieselben Farbstoffe in verschiedenen Anteilen. Die Komponenten werden künstlicher Lichtalterung unterzogen und die Abbauprodukte ebenfalls mittels HPLC–MS identifiziert. N-Deethylierung und Oxidation, hauptsächlich Hydroxylierung, können als Hauptabbauwege der Farbstoffe betrachtet werden. Die Art der Abbauprodukte ist dieselbe für eine Alterung unter sichtbarem Licht und UV-Strahlung. Die N-deethylierten Abbauprodukte führen zu einer Blauverschiebung der Farbe und Emissionswellenlänge während der Alterung. Coumarine zeigen generell eine höhere Lichtechtheit als die Rhodamine. Die Lichtalterung wird weiterhin an Farbmustern durchgeführt. Das Alterungsverhalten lässt sich anhand des Abbaus der einzelnen Komponenten begründen. Ausbleichen und eine Blauverschiebung von Farbe und Emissionswellenlänge sind die zentralen Merkmale der Alterung. Raman-Spektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie werden als geeignete Methoden für die Bewertung des Alterungszustandes aufgezeigt. Die Alterungsgeschwindigkeit ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, wobei die Schichtdicke, Pigmentkonzentration und Beleuchtungsstärke als ausschlaggebend anzunehmen sind. Die Methoden werden an Fallbeispielen von Kunstobjekten mit Tagesleuchtfarben angewandt und der Nutzen mobiler Raman-Spektroskopie zur zerstörungsfreien Analyse von Kunstobjekten erprobt. Die Ergebnisse bestätigen die durchgeführte Untersuchung an Modellsystemen. Die HPLC–MS ist als die aussagekräftigste Methode sowohl für die Identifizierung der Zusammensetzung als auch die Bewertung des Alterungszustandes festzuhalten.:Danksagung Kurzfassung Abstract Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Publikationen 1 Einleitung und Zielstellung 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Tagesleuchtpigmente 2.1.1 Zusammensetzung 2.1.2 Fluoreszenz und Förster-Resonanzenergietransfer 2.1.3 Farbton von Tagesleuchtfarben 2.2 Eingesetzte analytische Methoden 2.2.1 Methodenbewertung 2.2.2 DC 2.2.3 HPLC–MS(/MS) 2.2.4 Raman-Spektroskopie 2.2.5 Fluoreszenzspektroskopie 2.2.6 IR-Spektroskopie 3 Experimentelle Durchführung 3.1 Separation der Farbstoffe und optischen Aufheller aus dem Pigment 3.1.1 Zielstellung 3.1.2 Festphasenextraktion 3.1.3 Dialyse 3.2 Alterungssimulation mittels Belichtung 3.2.1 Aufbau der Belichtungskammer 3.2.2 Alterungssimulation an den Farbstoffen und optischen Aufhellern 3.2.3 Alterungssimulation an Farbmustern 3.3 Eingesetzte analytische Methoden 3.3.1 DC 3.3.2 HPLC–MS(/MS) 3.3.3 NMR-Spektroskopie 3.3.4 Raman-Spektroskopie 3.3.5 Fluoreszenzspektroskopie 3.3.6 FTIR-Spektroskopie 4 Ergebnisse und Diskussion 4.1 Vorbemerkungen 4.2 Identifizierung der Bestandteile der Tagesleuchtpigmente 4.2.1 Vorversuche mittels DC 4.2.2 Identifizierung mittels HPLC–MS/MS und NMR-Spektroskopie 4.2.3 Spektroskopische Erfassung 4.2.4 Diskussion und Literaturvergleich 4.3 Identifizierung der Abbauprodukte 4.3.1 Fotografische und fluoreszenzspektroskopische Erfassung 4.3.2 Ermittlung der Abbauprodukte mittels HPLC–MS/MS 4.3.3 Diskussion und Literaturvergleich 4.4 Verhalten von Tagesleuchtfarben während der Lichtalterung 4.4.1 Phänomenologische Betrachtung and Farbmustern 4.4.2 Bewertung mit Analysemethoden 4.4.3 Diskussion und Literaturvergleich 4.5 Anwendung der Methoden an Fallbeispielen von Kunstobjekten 4.5.1 HPLC–MS und Raman-Spektroskopie 4.5.2 Raman-Spektroskopie an historischen Pigmentproben 4.5.3 Mobile Raman-Spektroskopie 4.5.4 Eignung der Methoden 5 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang A Verwendete Geräte, Materialien und Chemikalien B Ergänzende Chromatogramme, Spektren, Abbildungen und Tabellen B.1 Spektren der Lampen und LEDs in der Belichtungskammer B.2 Raman-Spektroskopie B.2.1 Raman-Spektren der Tagesleuchtpigmente und der Bestandteile B.2.2 Raman-Spektren der photochemisch gealterten Farbmuster B.2.3 Raman-Spektren von Kunstobjekten und historischen Pigmenten B.3 Fluoreszenzspektroskopie B.3.1 Fluoreszenzspektren der Kremer Tagesleuchtpigmente B.3.2 Fluoreszenzspektren der Referenzsubstanzen B.3.3 Emissionsspektren der gealterten Referenzsubstanzen B.3.4 Fluoreszenzspektren der photochemisch gealterten Farbmuster B.4 HPLC–MS(/MS) B.4.1 Tandem-Massenspektren der Bestandteile B.4.2 Abbauprodukte der Referenzsubstanzen B.5 NMR-Spektroskopie B.6 Fotografien der Farbmuster und Ergebnisse der Farbmessungen Versicherung