Infrarottrocknung

So arbeitet die Infrarottrocknung an der nassen Wand

Was Infrarotstrahlung ist

Infrarotstrahlung wird auch Wärmestrahlung genannt. Sie gehört nach dem Bundesamt für Strahlenschutz zur optischen Strahlung, schließt sich an das sichtbare Licht an und reicht von 780 Nanometern bis zu einem Millimeter Wellenlänge.^[2] Die Sonne ist ihre wichtigste natürliche Quelle, rund die Hälfte der Sonnenstrahlung, die den Erdboden erreicht, ist Infrarot.^[2]

Nicht nur Strahler geben Infrarot ab. Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt von etwa minus 273 °C strahlt nach dem Bundesamt Infrarot ab, und je wärmer er ist, desto mehr Energie gibt er als Strahlung ab und desto kürzer ist deren Wellenlänge.^[2] Nachgewiesen wird die Strahlung bis heute über ihre Fähigkeit, Stoffe zu erwärmen, entdeckt hat sie der Astronom William Herschel im Jahr 1800.^[2] Auf derselben Eigenschaft beruht die Thermografie, die die Wärmestrahlung einer Wand als Bild zeigt.

Bereich	Wellenlänge
IR-A, kurzwellig	780 bis 1400 Nanometer
IR-B	1400 bis 3000 Nanometer
IR-C, langwellig	3000 Nanometer bis 1 Millimeter

Einteilung nach dem Bundesamt für Strahlenschutz.^[2]

Für die Trocknung zählt, dass die Strahlung ihre Energie dort abgibt, wo sie auf eine Oberfläche trifft. Eine Heizplatte vor der Wand erwärmt also zuerst die Wand und erst über sie die Luft im Raum. Bei der reinen Raumlufttrocknung ist es umgekehrt: Die Luft wird getrocknet, und das Bauteil gibt seine Feuchte nur in dem Tempo nach, das sein Material zulässt. Wird die Oberfläche dabei zu heiß, ist das Bauteil außen zu schnell getrocknet, während innen noch Wasser steht.

Wie viel Energie das Verdunsten braucht

Wasser verdunstet nicht von allein aus einem Bauteil, es braucht dafür Wärme. Für die Verdampfungswärme des Wassers nennt das Physikalische Grundpraktikum der TU Dresden 2460 Joule je Gramm.^[3] Um ein Kilogramm Wasser zu verdunsten, braucht es demnach 2,46 Megajoule, umgerechnet rund 0,68 Kilowattstunden.^[3]

Wie stark Verdunstung kühlt, zeigt das Aspirationspsychrometer aus demselben Praktikum: Das Wasser in einem feuchten Gewebe um ein Thermometer verdunstet schneller und kühlt es kräftiger, je trockener die Luft ist, die daran vorbeiströmt.^[3] Eine nasse Wand verhält sich ähnlich. Solange Wasser an ihrer Oberfläche verdunstet, kühlt sie sich selbst, und eine kalte Oberfläche trocknet langsamer. Die Infrarotplatte liefert die Verdunstungswärme direkt an die Oberfläche, an der sie gebraucht wird.

Was der Fraunhofer-Versuch mit Infrarotplatten gezeigt hat

Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik hat Holzbalkendecken mit einer Füllung aus Lehmpellets nach einem künstlichen Wasserschaden auf verschiedene Weise getrocknet. Ohne Geräte war die Lehmschüttung auch nach zwei Monaten noch nass.^[4] In zwei weiteren Durchgängen wurde rund fünf Wochen mechanisch getrocknet, einmal mit Infrarot-Heizplatten an der Deckenunterseite bei etwa 50 °C Oberflächentemperatur, einmal bei etwa 100 °C im Intervallbetrieb, kombiniert mit trockener Luft von oben.^[4]

Trocknung im Versuch	Dauer	Feuchte am Ende
natürliche Trocknung ohne Geräte	zwei Monate	98 M-%
mechanisch, Infrarotplatten mit etwa 50 °C an der Unterseite	rund fünf Wochen	53 M-%
Infrarotplatten mit etwa 100 °C im Intervall, trockene Luft von oben	rund fünf Wochen	12 M-%

Feuchte gemessen an Balsaholzplättchen in der Schüttung, nach dem Wasserschaden jeweils 100 M-%, Prüfbericht des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik von 2017.^[4]

Die Kombination aus Infrarotheizung von unten und trockener Luft von oben brachte das bessere Ergebnis, das Institut weist aber selbst auf die unterschiedlichen Oberflächentemperaturen der beiden Durchgänge hin.^[4] Im Intervallbetrieb liefen die Geräte in einem Deckenabschnitt 12 Stunden an und 12 Stunden aus, im anderen jeweils 6 Stunden.^[4] Der Blindboden aus Holz trocknete dabei von 39 auf etwa 9 Masseprozent und lag damit unter dem für Holz häufig genannten Grenzwert von 20 Masseprozent.^[4]

Nicht jedes Holzteil trocknete gleich. Die Längsseiten des mittleren Holzbalkens sanken im dritten Durchgang von 76 auf etwa 9 Masseprozent, an den Stirnseiten der Balkenköpfe lag der Feuchtegehalt am Ende noch bei etwa 24 Masseprozent.^[4] Die Schüttung aus Hochofenschlacke in einer zweiten Decke war nach rund fünf Wochen mechanischer Trocknung dagegen trocken, ihre Balsaholzplättchen zeigten noch 11 Masseprozent.^[4] Wie gut eine Trocknung wirkt, hängt also stark vom Material ab, und die Stellen, an die Wärme und Luft am schlechtesten herankommen, bestimmen, wann Schluss ist. Tropft es nachts aus der Holzbalkendecke, kommt der Notdienst mit einem Team, das Balkenköpfe und Auflager freilegt, bevor die Geräte aufgebaut werden.

Fliesen bremsen: Wände trocknen oft nach hinten

Mit Simulationsrechnungen hat das Institut nachvollzogen, über welche Seite eine Wand ihr Wasser abgibt. Bei gemauerten Ziegelwänden mit Kalkzementputz und Fliesen auf der Innenseite, die mit Infrarot-Heizplatten getrocknet wurden, lief nur etwa 8 Prozent der Trocknung über die geflieste Innenfläche, obwohl sie heiß war, die übrigen rund 92 Prozent über die Rückseite der Wand.^[4] Bei einer Ziegelwand mit Gipsputz, die natürlich trocknete, verteilte sich die Trocknung etwa je zur Hälfte auf Innen- und Rückseite.^[4]

Auch der Putz selbst kann bremsen. Dringt er beim Verputzen in die Poren des Untergrunds ein und bindet dort ab, kann an der Grenzschicht eine Widerstandsschicht entstehen, die den Kapillartransport verringert, und die Feuchte muss dann über die langsamere Diffusion an die Oberfläche.^[4] Eine Infrarotplatte auf einer dichten oder gefliesten Fläche erwärmt also viel, trocknet aber wenig, wenn die Rückseite der Wand zugestellt oder selbst dicht ist.

Oberflächen müssen Dampf durchlassen

Die DGUV Information 201-028 stellt in einer Übersicht die Trocknungsverfahren zusammen.^[5] Für die Raumtrocknung und die Trocknung im Folienzelt, beides Verfahren für massive Bauteile, nennt sie als Voraussetzung dampfdiffusionsoffene Oberflächen und eine vorangehende Sanierung, das Folienzelt verkleinert das zu trocknende Luftvolumen.^[5]

Befallene Oberflächen dürfen nach derselben Information zur Trocknung nicht direkt mit einem Ventilator angeblasen werden, und das Entfernen des Schimmels vor der Trocknung vermeidet, dass Sporen verbreitet werden.^[5] Für Wärme gilt dasselbe wie für Luftbewegung: Sie beschleunigt die Trocknung und alles, was an der Oberfläche passiert. Werden Entfeuchter zur Raum- oder Oberflächentrocknung eingesetzt, ist nach der DGUV gegebenenfalls ein Folienzelt oder eine komplette Einhausung der betroffenen Räume nötig.^[5]

Wärme ohne Entfeuchtung verschiebt nur das Wasser

Die Infrarotplatte treibt das Wasser aus der Wand in die Raumluft. Bleibt es dort, steigt die Luftfeuchte, und an der nächsten kalten Fläche, einer Außenwand, einem Fenster oder im Nachbarraum, erreicht die Luft ihren Taupunkt und das Wasser schlägt sich wieder nieder. Ein Luftentfeuchter läuft darum bei der Infrarottrocknung immer mit.

Die übrigen Regeln der technischen Trocknung gelten auch hier. Mit der Trocknung soll nach dem Umweltbundesamt so schnell wie möglich begonnen werden, und während der Trocknung dürfen keine Stäube, Fasern oder Schimmelbestandteile freigesetzt und verteilt werden.^[1] Sichtbarer Schimmel wird möglichst vorher beseitigt, damit ihn die Geräte nicht verteilen.^[1] Papier, Pappe und viele Holzwerkstoffplatten lohnen nach dem Umweltbundesamt keine Trocknung, und bei befallenen Dämmstoffen ist zu klären, ob ein Ausbau nötig ist.^[1]

Wie wir die Infrarottrocknung einsetzen

Wir setzen Infrarotplatten dort ein, wo eine Raumlufttrocknung nicht mehr vorankommt: an dicken Wänden, in Ecken und Sockelbereichen, an Deckenunterseiten und an Stellen, an die eine Dämmschichttrocknung schlecht herankommt. Vorher klären wir, ob die Oberfläche Dampf durchlässt und ob die Rückseite des Bauteils frei ist.

Die Oberflächentemperatur kontrollieren wir während der Trocknung, bei Holz, bei empfindlichen Anstrichen, Tapeten und verklebten Belägen mit geringerer Leistung und größerem Abstand. Messpunkte, Temperaturen und Laufzeiten stehen im Trocknungsprotokoll, und die Platten bleiben, bis die Messung im Bauteil das Ziel bestätigt.