DE19646991A1 - Verfahren zur Klimaregelung bei Inertbegasungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimaregelung bei Inertbegasungen zur Bekämpfung bzw. Abtötung von Schädlingen in Gegenständen, insbesondere Holzgegenständen, durch Sauerstoffentzug, wobei einem Behandlungsraum Inertgas, wie Stickstoff, Kohlendioxid, Argon oder eine Mischung hieraus, zugeführt wird und ein Teilstrom des Inertgases dazu verwendet wird, die Temperatur im Behandlungsraum durch Verdampfen von Inertgas zu reduzieren bzw. zu erniedrigen.

Aus der Zeitschrift "Restauro 4/1991", Seite 246-251, ist bekannt, Schädlinge in Kunstgegenständen aus Holz in einer Stickstoffatmosphäre abzutöten. Die Schädlinge sterben durch Erstickung, also durch Sauerstoffentzug. Bei diesem Verfahren wird die Temperatur im Behandlungsraum sehr hoch gehalten, bei etwa 35°C, wobei eine relative Luftfeuchte von 55-60% im Behandlungsraum aufrechterhalten wird. Die Temperatur von etwa 35°C kann jedoch bei wärmeempfindlichen Kunstwerken zu Schäden führen, insbesondere wenn die Kunstwerke polychrom sind. In der Patentschrift DE 44 29 850 C2 ist ein Verfahren zum Abtöten von Schädlingen in Gegenständen beschrieben, bei dem Inertgas in einen Behandlungsraum eingeleitet wird und das Inertgas erwärmt wird und der Behandlungsraum befeuchtet wird, um eine konstante Objektfeuchte aufrechtzuerhalten.

In der DE 39 29 637 C1 ist ein Verfahren zur Begasung eines Mühlenraums vorgeschlagen, bei dem die Wände der Mühle vor Einleiten des Inertgases erwärmt werden. Dieses Verfahren läßt sich in Kirchen oder Museen zur Schädlingsbekämpfung nicht anwenden, da die hohen Temperaturen zu Schäden an Kunstwerken führen würden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren, bei dem die Schädlinge mittels eines Inertgases durch Sauerstoffentzug abgetötet werden, die Temperatur im Behandlungsraum, insbesondere in Museen und Kirchen, auf einem gewünscht niedrigen Niveau oder nahe einem gewünscht niedrigen Sollwert zu halten, damit die zum Teil empfindlichen Kunstwerke, vor allem bei Inertbegasungen in Kirchen und Museen, keinen Temperaturschaden nehmen.

Die obige Aufgabe wird dadurch gelöst, daß während der Einwirkzeit der Inertgasatmosphäre Inertgas im Behandlungsraum, insbesondere in Kirchen und Museen, verdampft wird und die dabei entstehende Temperaturerniedrigung oder Verdampfungskälte benutzt wird, um die Raumtemperatur des Behandlungsraums, insbesondere bei Sonneneinstrahlung, nahe einem Sollwert zu halten und ein Ansteigen der Raumtemperatur über einen gewünschten Sollwert oder Aufheizen des Behandlungsraums zu vermeiden.

Durch den vermiedenen Temperaturanstieg kann es zu keinen Temperatur- bzw. Hitzeschäden an den Kunstwerken kommen. Das Verfahren eignet sich besonders bei der Inertbegasung von Kirchen gegen insbesondere Anobien (Gewöhnlicher Nagekäfer) sowie in Museen gegen verschiedene Museumsschädlinge, wie Teppichkäfer, Motten, Holzwürmer etc. Hierbei muß zur Erhöhung der Gasdichtigkeit der Behandlungsräume ein Abdichten der Gebäudeöffnungen, wie Fenster, Türen etc. vorgenommen werden. Damit die Kunstwerke während des Einleitens des Inertgases, insbesondere von Kohlendioxid und/oder Stickstoff und/oder Edelgasen, keinen Schaden nehmen, sollen die Temperatur und die relative Atmosphärenfeuchte während der Inertbegasung möglichst nahe an den Ausgangsbedingungen vor der Begasung gehalten werden. Durch z. B. Sonneneinstrahlung über die Fenster kann es zu einem unerwünschten Temperaturanstieg im Behandlungsraum kommen. Insbesondere bei Inertbegasungen mit Kohlendioxid in Behandlungsräumen strahlt über die meist mit Folien abgedichteten Fenster Sonnenstrahlung ein und die eingestrahlte Energie wird vom Kohlendioxidgas als Treibhausgas oder von den Wänden etc. aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Die Wärme kann den Behandlungsraum kaum mehr verlassen, so daß sich der Behandlungsraum immer mehr unerwünscht aufheizt. Selbst nachts, wenn die Sonne nicht scheint und es somit zu keiner Sonneneinstrahlung kommen kann, wird die Wärme kaum abgeführt, da die Wände der Behandlungsräume sehr stark die Wärme speichern und diese über Nacht an die Inertgasatmosphäre im Behandlungsraum abgeben. Durch die Sonneneinstrahlung tagsüber heizen sich auch die Wände von außen her auf und die Wärme wird langsam nach Innen in den Behandlungsraum abgegeben. Auch hierdurch kommt es zu unerwünschten Temperaturerhöhungen im Behandlungsraum mit den z. T. sehr wärmeempfindlichen Kunstwerken. Verdunkeln der Fenster bzw. Abhängen mit schwarzer Teichfolie oder mit Alufolie verhindert kaum das Erwärmen der Inertgasatmosphäre. Durch die Erfindung wird nun Inertgas, das ohnehin zur Aufrechterhaltung eines niedrigen Sauerstoffgehalts im Behandlungsraum in diesen eingeleitet werden muß, so eingeleitet und im Behandlungsraum verdampft, daß die dabei entstehende Verdunstungskälte an die Inertgasatmosphäre abgegeben wird und somit der Erwärmung entgegenwirkt. Energieaufwendige Kältemaschinen, Kühlgeräte, Klimageräte, Kühlungen, insbesondere auf Strombasis arbeitend, brauchen dann nicht installiert werden. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird vom flüssigen Inertgas-Hauptstrom, der zum Aufrechterhalten der niedrigen Sauerstoffkonzentration im Behandlungsraum benutzt wird, ein Teilstrom abgezweigt und dieses abgezweigte, über bevorzugt Leitungen oder Rohre in den Behandlungsraum einströmende flüssige Inertgas in einem Verdampfer verdampft. Hierbei eignen sich insbesondere Verdampfer mit einer großen Oberfläche, wie z. B. Flossenverdampfer oder Kühlrippenverdampfer. Die Kühlrippen oder Flossen der im Behandlungsraum aufgestellten Verdampfer kühlen sich z. T. so stark ab, daß sich Wasser daran niederschlägt oder sich Eis bildet. Wird die dabei entstehende Kälte z. B. mittels Ventilatoren oder anderen Ventilier- oder Fördereinheiten abtransportiert und im Behandlungsraum gleichverteilt, so wird der Erwärmung des Behandlungsraumes bzw. der Behandlungsgasatmosphäre durch Sonneneinstrahlung etc. entgegengewirkt.

Die über die Hauptleitung oder den Hauptstrom dem Innenraum zugeführte Inertgasmenge an gasförmigem Inertgas reicht zum gewünschten Abkühlen der Atmosphäre im Innenraum nicht aus, da die Verdampfungswärme des vorher flüssigen Inertgases der Umgebungsluft über ein Verdampfersystem im Freien bereits entzogen wurde und die Hauptaufgabe des Hauptstroms an Inertbegasungsmittel nicht die Klimaregelung ist, sondern die Erniedrigung des Sauerstoffgehalts im Innenraum. Die zur Reduktion des Sauerstoffgehalts im Innenraum zur Abtötung der Schädlinge erforderlichen, z. T. riesigen Inertgasmengen, würden den Innenraum viel zu stark abkühlen, so daß es zu Kälteschäden an Kunstwerken etc. kommen würde und der Hauptstrom nur bei Bedarf zur Sauerstoffkonzentration-Erniedrigung der Atmosphäre im Innenraum fließt.

In Fortführung der Erfindung läßt sich durch entsprechendes Dosieren des Inertgases im Teilstrom nur soviel Inertgas verdampfen bzw. Kälte erzeugen, wie es zur Temperatursteuerung bzw. Aufrechterhaltung eines Sollwertes der Temperatur erforderlich ist. Bevorzugt wird eine Teilstromleitung in den Behandlungsraum gelegt und diese führt zu einem Verdampfer, in dem das flüssige Inertgas verdampft und das entstehende gasförmige Inertgas wird dann über Rohre oder Leitungen wieder vom Behandlungsraum ins Freie geleitet, wobei sich in der Leitung oder in den Rohren außerhalb des Behandlungsraumes ein Regelventil für bevorzugt gasförmiges Inertgas befindet. Über dieses Regelventil läßt sich der Durchfluß des Inertgases besonders gut steuern, da das Inertgas gasförmig vorliegt und sich dessen Durchfluß besser regeln läßt als der des flüssigen Inertgases. Nach dem Regelventil wird das gasförmige Inertgas über Rohre oder sonstige Leitungen in den Behandlungsraum wieder zurückgeführt, da dieser Inertgasanteil zusätzlich für eine Kühlung des Behandlungsraumes sorgt bzw. zusätzlich den Sauerstoffgehalt im Behandlungsraum vorteilhafterweise reduziert, wodurch die Schädlinge dann schneller absterben. Durch die Erfindung wird einerseits erreicht, daß die Temperatur im Behandlungsraum nicht unerwünscht ansteigt und somit nahe einem Sollwert gehalten wird und zusätzlich wird der Sauerstoffgehalt im Behandlungsraum niedrig gehalten oder reduziert. Dies führt zu einem rascheren Absterben der Schädlinge in den Behandlungsgütern. Dieses erfindungsgemäße Kühlverfahren arbeitet im einfachsten Fall ohne jeglichen Strombedarf bzw. ohne Stromversorgung und ist somit energiesparend.

Das als Teilstrom zur Klimaregelung eingeleitete flüssige Inertgas, insbesondere Kohlendioxid und/oder Stickstoff und/oder Edelgase, weist in der Regel eine sehr niedrige Temperatur, von ca. -20 bis -190°C auf, wodurch die Rohrleitungen, insbesondere die zum Verdampfer, bzw. der Verdampfer selbst mit Feuchte = Wasser beschlagen bzw. letztlich vereisen. Wird zeitweise kein Inertgas zum Kühlen im Behandlungsraum benötigt, dann taut dieses auskondensierte und gefrorene Wasser wieder ab und würde auf den Boden tropfen. Hierbei kann es zu starken Wasserschäden an Kunstwerken oder Steinböden etc. kommen. Außerdem würde sich in dem Tropf- oder Tauwasser bei Verwendung von Kohlendioxid als Inertbegasungsmittel Kohlensäure bilden, die insbesondere Juramarmorplatten anlösen würde. Um dies zu vermeiden, können die Leitungen oder Rohre wärmeisoliert sein und/oder mit Ablaufrinnen bzw. Auffangwannen versehen sein. Es kann von Vorteil sein, das Tauwasser in einer oder in mehreren Auffangwannen aufzufangen und über Pumpen regelmäßig oder bei Bedarf ermittelt mit Füllstandsmessern ins Freie zu leiten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bzw. aus den Unteransprüchen. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens und die Verfahrensdurchführung schematisch.

Fig. 1:
In einem Behandlungsraum, z. B. Kircheninnenraum (1), befinden sich von Schädlingen befallene Kunstwerke (2). Zur Verringerung des Luftwechsels des Behandlungsraums und zur Reduzierung des Inertgasverlustes werden die Fenster (28), Türen sowie andere Gebäudeöffnungen mit Folien (29) möglichst gasdicht versiegelt. In einem Vorratsbehälter (11) ist flüssiges Inertgas gespeichert. Dieses wird nach Öffnen des Ventils (12) über die Leitung (27) und den Stutzen (16) in den Kircheninnenraum (1) eingeleitet. In die Leitung (27) sind ein Wärmetauscher (13) zum Verdampfen des Inertgases sowie ein Regelventil mit Druckminderer (14) und ein Gasanwärmer (15) eingebracht. Mit dieser Vorrichtung läßt sich sogar eine große Menge an Inertgas in den Behandlungsraum zur Sauerstoffreduktion einleiten.

Über die Leitung (4), in die ein Regelventil (10) eingebracht sein kann, wird ein Teilstrom des flüssigen Inertgases abgezweigt und in den Kircheninnenraum (1) eingeführt. In der Leitung (4) ist ein Wärmetauscher (3) eingebracht und vom Wärmetauscher (3) führt eine Leitung (5), in die ein Regelventil mit Druckminderer (7) eingebracht ist, ins Freie und über den Stutzen (9) zurück in den Behandlungsraum (1). Das Regelventil (7) läßt sich über die Steuerleitung (8) öffnen und schließen bzw. der Durchfluß an gasförmigem Inertgas stufenlos einregeln. Hierzu ist die Steuerleitung (8) an das Regelgerät (18) angeschlossen. Vom Regelgerät (18) führt eine Steuerleitung (22) zu einem Heizgerät (21). Des weiteren kann es von Vorteil sein eine Steuerleitung (24) zu einem Entfeuchter (23) zu führen. Heizgerät (21) und Entfeuchter (23) sind ebenfalls im Behandlungsraum (1) eingebracht. Über die Steuerleitung (35) kann auch über das Regelgerät (18) der Befeuchter (34) betrieben werden. Zum Regelgerät (18) wird auch die Meßleitung (20) mit dem Sauerstoffsensor (19) im Behandlungsraum geführt. Über die Meßleitung (26) lassen sich mittels des Thermohygrometers (25) Temperatur und relative Atmosphärenfeuchte des Behandlungsraums bzw. der Inertgasatmosphäre zum Regelgerät (18) übertragen. Falls die über das Thermohygrometer (25) meßbare Temperatur im Behandlungsraum (1) durch z. B. Sonneneinstrahlung über die Fenster (28) einen vorgegebenen Sollwert überschreitet, wird flüssiges Inertgas, z. B. Kohlendioxid, aus dem Vorratsbehälter (11) nach Öffnen des Ventils (10) über die Leitung (4) entnommen und in den Wärmetauscher (3) geleitet. Hierin verdampft das flüssige Inertgas und strömt als gasförmiges Inertgas über die Leitung (5) zum Regelventil (7) und von dort über die im Freien verlegte Leitung (6) und über den Stutzen (9) in den Behandlungsraum (1) zurück. Das Regelventil (7) ist bevorzugt ebenfalls im Leitungsabschnitt (5) bzw. (6), der sich im Freien befindet, eingebracht.

Je nach Abweichung vom Temperatursollwert wird mehr oder weniger Inertgas in den Wärmetauscher (3) geleitet, geregelt über den Durchfluß des gasförmigen Inertgases durch das Regelventil (7) und die Regeleinheit (18). Die am Wärmetauscher (3) entstehende Kälte wird im Behandlungsraum (1) mittels des Ventilators (33) vom Wärmetauscher (3) weggeführt bzw. im Behandlungsraum (1) gleichverteilt. Sobald sich im Behandlungsraum (1) wieder der gewünscht niedrige Temperatursollwert eingestellt hat, wird über den Regler (18) und die Steuerleitung (8) das Ventil (7) geschlossen, so daß aus dem Vorratsbehälter (11) kein flüssiges Inertgas mehr in den Wärmetauscher (3) nachströmt. Erst nachdem über den Fühler (25) und die Meßleitung (26) vom Regler (18) ein Ansteigen der Temperatur im Behandlungsraum (1) über den Sollwert gemessen wird, wird das Ventil (7) über die Steuerleitung (8) durch den Regler (18) geöffnet, so daß erneut flüssiges Inertgas aus dem Vorratsbehälter (11) in den Wärmetauscher (3) strömt, dort verdampft und über die Leitung (5) bzw. (6) und den Stutzen (9) in den Behandlungsraum (1) eingeleitet wird, wodurch zusätzlich der Restsauerstoffgehalt im Behandlungsraum (1) sinkt. Die entstehende Kälte am Wärmetauscher (3) wird durch den Ventilator (33) wieder abgeführt bzw. im Behandlungsraum (1) gleichverteilt.

Fig. 2:
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei erfindungsgemäße Kühleinheiten parallel geschaltet sind. Das aus dem Vorratsbehälter (11) über die Leitung (4) in den Kircheninnenraum (1) einströmende flüssige Inertgas wird am Dreiwegehahn (30) entweder in die Leitung (37) oder (36) oder in beide Leitungen (36) und (37) geleitet. Im letzteren Falle strömt das flüssige Inertgas in die beiden Wärmetauscher (3) und (3'), verdampft hier unter Kälteerzeugung und strömt über die Leitungen (5) bzw. (5') und (6) bzw. (6') als gasförmiges Inertgas in den Behandlungsraum (1) zurück. Unter den Leitungen z. B. (4) und (37) ist die Rinne (32) angebracht, die von den flüssiges Inertgas führenden Leitungen, wie z. B. (4) bzw. (37), abtropfendes Wasser, insbesondere Tauwasser, auffängt und in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung in die Auffangwanne (31) leitet. Die Auffangwanne (31) ist bevorzugt am Wärmetauscher (3) so angebracht oder der Wärmetauscher (3) ist in der Auffangwanne (31) so aufgestellt, daß von ihm abtropfendes Wasser, oder Wasser aus der Rinne (32), aufgefangen wird, ohne auf den Boden des Behandlungsraumes (1) oder an Kunstwerke oder Behandlungsgüter (2) zu gelangen. Die Tauchpumpe (38) ist in der Auffangwanne (31) angebracht und fördert über einen Füllstandsmesser bzw. Füllstandsregler das gesammelte Tauwasser über die Förderleitung (39) ins Freie. Die Auffangwanne (31) ist in Fig. 2 beim Verdampfer (3') nicht eingezeichnet; es kann die gleiche oder eine weitere sein.

Claims (13)

1. Verfahren zum Bekämpfen von Schädlingen in Gegenständen, insbesondere aus Holz, Leder oder Textilien, die in einem Innenraum oder Behandlungsraum eines Gebäudes, beispielsweise Kirche, Museum, Pinakothek oder Bibliothek oder aber auch in einem Zelt oder Einhausung aufgestellt sind, durch Einleiten von Inertgas, wie Kohlendioxid und/oder Stickstoff und/oder von Edelgasen als Behandlungsgas in den Innenraum und Regelung der Temperatur und Feuchte der Inertgasatmosphäre im Innenraum, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Inertgasatmosphäre mittels Verdampfen von flüssigem Inertgas im Innenraum erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung des Inertgases in einer Verdampfereinheit (3), wie Wärmetauscher, bevorzugt mit großer Oberfläche, insbesondere in einem Flossen- oder Rippenwärmetauscher, erfolgt, der im Behandlungsraum bzw. im Innenraum (1) aufgestellt ist.

3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Verdampfereinheit (3) erzeugte Kälte mittels einer Fördereinheit (33), insbesondere Ventilator, von der Verdampfereinheit weggeführt oder abgeleitet und im Innenraum oder Behandlungsraum (1) gleichverteilt wird.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die an der Verdampfereinheit (3) erzeugte Kälte und die durch gleichmäßige Verteilung im Innenraum (1) mittels Ventiliereinheit (33) erreichte Temperaturerniedrigung mittels des Durchflusses des Inertgases oder mittels der Menge verdampften Inertgases regeln läßt.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Kälteerzeugung oder Temperaturerniedrigung im Innenraum (1) notwendige Inertgas aus einem Vorrats- oder Lagerbehälter (11) entnommen wird oder als Teilstrom dem Hauptstrom des Inertgases, der zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Inertgaskonzentration oder Restsauerstoffkonzentration im Innenraum (1) dient, entnommen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge des zur Kühlung verwendeten Inertgases über ein Ventil (7) gesteuert wird und dieses bevorzugt den Durchfluß des gasförmigen Inertgasteilstroms regelt.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfereinheit (3) in einem Auffanggefuß oder in einer Auffangwanne (31) eingestellt ist.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verdampfereinheit (3) hinführenden Leitungen (4) bzw. (37) sowie die von der Verdampfereinheit (3) wegführenden Leitungen (5) bzw. (6), bevorzugt unterseitig, eine/ mehrere Tropfrinne/n oder Auffangrinne/n (32) besitzen, die zu einer/ mehreren Auffangeinrichtung/en (31) führt/führen.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffanggefäß oder die Auffangwanne (31) eine Wasserfördereinheit (38), bevorzugt Tauchpumpe, enthält, über die mittels, bevorzugt Schlauchleitungen oder Wasserleitungen (39), Tropf- oder Tauwasser von der Auffangwanne (31) ins Freie, außerhalb des Innenraums (1), gefördert wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tropf- oder Auffangrinne (32) mittels eines gasdichten Ventils oder Schiebers direkt ins Freie mündet oder das in der Tropf- oder Auffangrinne (32) geführte Kondens- oder Tropfwasser in das Auffanggefäß oder die Auffangwanne (31) geführt wird und zur Befeuchtung der Inertgasatmosphäre im Innenraum (1) verwendet wird.

11. Einrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (4) in den Innenraum (1) zu einer Verdampfereinheit (3) führt und von dieser Verdampfereinheit (3) eine Leitung (5) nach außerhalb des Behandlungsraumes (1) geführt wird und diese Leitung (5) ein Ventil mit Druckminderer (7) außerhalb des Behandlungsraumes (1) beinhaltet, von dem eine Leitung (6) wieder in den Innenraum (1) zurückgeführt wird und über deren Stutzen (9) Inertgas in den Innenraum (1) strömt.

12. Einrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verdampfereinheiten (3) parallel oder in Reihe geschaltet sind.

13. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Stutzen (6) bzw. aus der Öffnung (9) in den Innenraum (1) einströmende Inertgas zusätzlich zur Temperaturerniedrigung der Inertgasatmosphäre im Innenraum (1) verwendet wird.