Kerken - Physitec

Hart van het interieur

Monumentale kerken zijn, naast hun religieus en sociaal waardevolle functie in de maatschappij, cultuurhistorisch gezien van grote waarde. Het gebouw biedt vaak een schat aan informatie over de geschiedenis en ontwikkeling van een bepaald gebied, maar ook over bijv. de constructieve en architectonische capaciteiten van weleer. Het behoud hiervan is dus essentieel!

oor afwerking en decoratie van het interieur is meestal gebruik gemaakt van waardevolle, maar vaak klimaatgevoelige materialen, zoals hout en beschilderingen. Hart van het interieur vormt meestal het monumentale kerkorgel. Afhankelijk van de leeftijd van de kerk kan dit orgel al eeuwen in gebruik zijn. Uit de praktijk is bekend dat de laatste decennia monumentale kerkorgels veelvuldig aangetast zijn, door veranderingen in het binnenklimaat. Vroeger, toen de kerk onverwarmd was of slechts zeer lokaal verwarmd werd met bijv. voetstoofjes, was het binnenklimaat in de kerk gedurende het jaar zeer stabiel. Met name na intrede van de heteluchtverwarming, waarbij de kerk voor aanvang van een dienst opgewarmd wordt door met veel geweld lucht van tot wel 100°C in te blazen, is het kerkklimaat sterk uit balans geraakt.

Physitec adviseert jaarlijks bij diverse projecten. Variërend van klein, tot groot. Van second opinion, tot (her)ontwerpen en analyseren van (bestaande) installaties. Een greep uit ons klantenbestand:

Oude Kerk te Bennekom
Onze Lieve Vrouwkerk te Gaasbeek (België)
Hooglandse kerk te Leiden
Westvestkerk te Schiedam
Grote of St. Bavokerk te Haarlem

Grote kerk te Veere
Cenakelkerk te Heilig Landstichting
Obrechtkerk te Amsterdam
Grote of Barbarakerk te Culemborg
Bonifaciuskerk te Alphen aan den Rijn

De boosdoener achter veel schadeprocessen
Het stookgedrag in de kerk zorgt uiteraard voor een schommeling in temperatuur, maar veel belangrijker nog, voor een flinke schommeling in relatieve luchtvochtigheid (RV). Vooral deze schommeling in RV is de boosdoener achter veel schadeprocessen aan kerkorgel en interieur. Wat gebeurt er namelijk tijdens het opwarmen van een kerk? De rechts afgebeelde grafiek toont de gemeten temperatuur en RV in een kerkorgel, gedurende een typische zondag. In deze kerk wordt ‘s ochtends vroeg de luchtverwarming ingeschakeld, waardoor de temperatuur in het orgel binnen enkele uren van 12 tot ca. 25°C stijgt. De RV in het orgel daalt hierdoor fors in een kort tijdsbestek, als gevolg van de fysische relatie tussen temperatuur en RV. In dit voorbeeld daalt de RV van 50% tot 25%, in enkele uren.

Doordat warme lucht stijgt, wordt het in het hoger gelegen orgel veel warmer en dus droger dan in de kerkbanken. Het gevolg van deze daling in RV, is dat hygroscopische objecten als hout vocht af gaan staan. Deze objecten kunnen hierdoor vervormen en zelfs blijvend beschadigen door scheuring of delaminatie. Bij kerkorgels zijn de houten orgelpijpen en windlades vaak de klos, waardoor het orgel door luchtlekkages en doorspraak sterk ontstemd of zelfs onbespeelbaar wordt. Een uitgebreide orgelrestauratie is dan onvermijdelijk. De kosten van een dergelijke restauratie kunnen, afhankelijk van de grootte van het orgel, wel honderdduizenden euro’s bedragen. Een gelijktijdige aanpak van de verwarmingsinstallatie, of op zijn minst een grondige analyse van het stookgedrag, is dus essentieel om de restauratie-interval substantieel te verlengen.

Klimaatschommeling t.g.v. het verwarmingssysteem

Schimmelgroei
Gebaseerd op o.a. ervaringen uit het verleden, tonen huidige inzichten ons dat het klimaat in een monumentale kerk essentieel is voor het behoud van gebouw, orgel en interieur. Ook het gebouw kan namelijk sterk te lijden hebben onder een onjuist binnenklimaat. Tijdens diensten komt vaak veel vocht vrij in de kerk, niet alleen door personen, maar ook door een onjuist stookgedrag. Dit overtollige vocht kan condenseren aan of in koudere delen van de constructie en kan beschadigingen veroorzaken door schimmelgroei of aantasting van glas-in- loodbeglazing. Daarnaast kan een onjuist stookgedrag zoutuitbloei in de hand werken, waardoor monumentale wandschilderingen en stucwerk naar beneden komen.

In een monumentale kerk speelt het kerkverwarmingssysteem een essentiële rol in het behoud van gebouw en interieur. Moderne systemen worden niet alleen ontworpen op thermisch comfort voor personen, maar ook op behoud van gebouw, orgel en interieur. Hierbij worden systemen toegepast die een hoge energie-efficiëntie kennen, zoals laag temperatuur systemen of lokale verwarming.

Schimmelgroei op een houten orgelpijp

Het ontwerpen van een optimaal kerkverwarmingssysteem
Het “geheim” voor het maken van een goed installatie- ontwerp, is enige kennis van de fysische principes die optreden in een (monumentale) kerk. Daarnaast is geen enkele kerk hetzelfde: houten of stenen gewelf, grote of kleine vensters, intensief multifunctioneel gebruik of alleen weekenddiensten.

Om tot een optimaal ontwerp te komen, zal het ontwerpproces dientengevolge meer aandacht vergen dan het ontwerpen van bijv. een verwarmingssysteem in een woonhuis of kantoor. Tijdens het ontwerpproces van een oude naar een nieuwe kerkverwarming, werkt ingenieursbureau Physitec volgens het volgende stappenplan:

Stap 1: inventarisatie

inventarisatie van de bouwkundige aspecten
inventarisatie van het aanwezige verwarmingssysteem: is optimalisatie of deels hergebruik mogelijk?
inventarisatie van de aanwezige collectie: dient de RV afgestemd te worden op klimaatgevoelige collectie of kerkorgels?
inventarisatie van aanwezige klimaatgerelateerde schade aan gebouw, interieur, orgels en collectie
inventarisatie van heersende koudeklachten of tochtklachten in de kerk
analyse van het binnenklimaat: hoe verloopt het klimaat in de kerk gedurende het jaar? Dit kan inzichtelijk gemaakt worden door temperatuur- en RV-metingen, waarbij de meetperiode idealiter een geheel kalenderjaar bestrijkt of minimaal een deel van het stookseizoen
inventarisatie van het energiegebruik van de afgelopen jaren
inventarisatie van het (toekomstige) gebruik van de kerk bij vernieuwen kerkverwarming.

Stap 2: opstellen van het Programma van Eisen van het nieuwe verwarmingssysteem

op basis van de bij stap 1 verkregen gegevens, wordt o.a. bepaald welke mate van comfort gewenst is en welke bandbreedte qua RV wenselijk is.

Stap 3: uitwerken van 1 of meerdere relevante verwarmingsopties

door gebruik te maken van specifieke rekenregels wordt inzicht verkregen in benodigde capaciteiten en effecten van evt. bouwfysische optimalisaties
specifieke rekenregels of computersimulatiemodellen (CFD, warmte & vocht) kunnen gebruikt worden om inzicht te krijgen in benodigde capaciteiten, risico’s op bouwfysische randverschijnselen, het te verwachten energiegebruik en terugverdientijden. Tevens stelt een simulatiemodel ons in staat om het nieuwe systeem virtueel te testen en optimaliseren.

Stap 4: rapportage

de bevindingen, conclusies en aanbevelingen worden besproken met de opdrachtgever
de rapportage wordt schriftelijk en digitaal aangeleverd.

De volgende stappen dienen in eerste instantie door de opdrachtgever doorlopen te worden, ingenieursbureau Physitec kan hierbij adviseren:

Stap 5: offerte-aanvragen

door de opdrachtgever worden op basis van de rapportage, bij meerdere installateurs offertes opgevraagd
de offertes worden beoordeeld op o.a. volledigheid en er wordt een keuze gemaakt voor een installateur.

Stap 6: installatie en oplevering nieuw systeem

na oplevering van de nieuwe installatie, wordt het systeem getest en getoetst aan het Programma van Eisen, zodat eventuele restpuntjes door de installateur afgewerkt kunnen worden en de installatie naar behoren werkt.

Ingenieursbureau Physitec is dé expert op het gebied van kerkverwarming en kan het complete traject voor u uitvoeren of adviseren in delen hiervan. Tijdens het uitwerken van het stappenplan vindt periodiek overleg en terugkoppeling plaats. Physitec heeft tevens ervaring met systemen voor bevochtiging in kerkorgels.

Neemt u bij vragen of een vrijblijvend kenningsmakingsbezoek gerust contact op.