Trocknung von feuchten Bauteilen mit einer Infrarotflächenheizung

Es ist eine jahrtausendealte Erfahrungstatsache, dass direkte Sonnenstrahlung eine effektive und materialschonende Trocknungsmethode ist.

Unsere Vorväter nutzten sie auf vielfältige Weise. Auch zur Austrocknung von Bauwerken im Rohbauzustand waren natürliche Lüftung und Besonnung üblich.
Dieses Verfahren beruht auf der Nutzung der Erkenntnisse aus der natürlichen Bauwerkstrocknung, in dem genau der Strahlungsbereich der Sonne nachgebildet wird. So kann an jedem Bauteil anlog der sommerliche Zustand wie an der Außenwand (siehe Bild 1) hergestellt werden.

Bild 1: Außenwand im Sommerzustand
1 Wärmestrom verläuft nach innen,
2 Wasserdampf diffundiert (in der Regel) nach innen, da p_e > p_i,
3 kapillarer Wassertransport zur erwärmten Außenwand

Allgemein zur Mauerfeuchtigkeit

Bei äußeren Wandkonstruktionen wirken im Zusammenspiel drei Transportkomponenten

Wärmestrom
Wasserdampfdiffusion
Kapillarer Wassertransport

Bei ordnungsgemäß ausgeführten Konstruktionen wird weniger Feuchtigkeit zugeführt, als es desorbieren (Abgabe) kann. Wenn das Mauerwerk mehr Feuchtigkeit aufnimmt, als es in der günstigen Jahreszeit abgeben kann, so wird sich dieses von Jahr zu Jahr mit Feuchtigkeit immer mehr anreichern. Ähnlich ist es auch bei Kellermauerwerk, welches von außen durch Spritz- und Sickerwasser sowie Wasser führende Schichten oder bei Wasserleitungsschäden, Überflutungen oder Ähnliches, mit Feuchtigkeit belastet wird. Hier spielen noch die Funktionsfähigkeit der Bauwerksabdichtungen und die Salzbelastungen eine wichtige Rolle. Dies wird ausführlich in den Beträgen Mauerfeuchtigkeit und Mauersalze behandelt.

Trocknung der Bauteile mit Infrarotheizung

Die feuchte Wandoberfläche wird mit einer geregelten Wärmeenergie je Baustoff zwischen 30 bis etwa 60 ºC durch Flächenheizungen (Infrarot) erwärmt. Das ist die Strahlung von einigen Mikrometer, welche eine fühlbare Wärme bewirkt. Genau in diesem Spektrum erfolgt die Erwärmung und ist daher sehr effektiv. Dies wird auch in einer Modellrechnung dargestellt.¹⁾ Bei sehr feuchten Bauteilen über dem kritischen Feuchtegehalt erfolgt anfänglich ein kapillarer Wassertransport zur erwärmten Wandfläche. Es wirkt der Kapillarsog. Bei Ziegelmauerwerk liegt der kritische Feuchtegehalt bei einer relativen Luftfeuchte zwischen 80 - 100 Prozent. Bei der Verdunstung an der Wandoberfläche verlagert sich der Feuchtehorizont in den Wandquerschnitt hinein. Vom Kern wird Feuchtigkeit in Richtung Wandoberfläche nachgeliefert. Dabei wird der Feuchtegehalt im Wandinneren reduziert. Erfolgt eine "allmähliche" Abtrocknung, so kann die Feuchtigkeit im Inneren durch den Kapillarsog entweichen. Erfolgt eine zu schnelle Abtrocknung nur an der Oberfläche, so reist der Kapillarsog ab und die übrige Feuchtigkeit kann dann nur über die langsamere Diffusion entweichen. Ziel ist es möglichst schnell und über den gesamten Wandquerschnitt die Feuchtigkeit zu reduzieren, bis zu einem Niveau, wo dann allerdings die weitere Trocknung nur noch über Dampfdiffusion möglich ist.

Nicht eindeutig ist geklärt, wie sich die Dampfdiffusion bei den unterschiedlichen Baustoffen und Wandquerschnitten verhält. Der Wasserdampf diffundiert (in der Regel) in die gleiche Richtung wie der Wärmestrom, da p_e > p_i ist. Handelt es sich um ein Bauteil, was an der Gegenseite (außen) nicht verschlossen ist, so können kontinuierlich gute Abtrocknungen erreicht werden. Bei Kellermauerwerken im Erdreich und mit einer äußeren Feuchtigkeitssperre kann die Feuchtigkeit ohne hin nur nach innen in den Kellerraum entweichen. Die warme mit Wasserdampf angereicherte Luft muss kontinuierlich aus dem Gebäude abgeführt werden, da der Baustoff und die Raumluft ständig in einer Wechselwirkung stehen. Es stellt sich zwischen beiden Stoffen immer ein Feuchtegleichgewicht ein.
Analog ist der Baustoff immer bestrebt, im gesamten Querschnitt eine gleiche Feuchtigkeit anzustreben. Durch die Erhöhung der Wandtemperatur wird dieser Prozess begünstigt.
Seit kurzer Zeit werden hochwassergeschädigte Gebäude getrocknet.

Bild 2: Prinzip der Abtrocknung durch die Infrarotstrahlung. Zu erst wird die Kernfeuchte über den Kapillarsog und später durch die Diffusion reduziert.

Jeder Transport in flüssiger Phase ist quantitativ um ein Vielfaches den Feuchtetransport in dampfförmiger Form überlegen.
Die Intensität der Austrocknung wird dabei entscheidend von der Spezifik des Wandbaustoffes bestimmt. Eine Konstruktion mit seinem gut ausgebauten Kapillarsystem, wie zum Beispiel Ziegel und Gips, verhält sich in dieser Hinsicht wesentlich günstiger als eine Wand mit geschlossenzelliger Struktur mit wenigen Kapillaren zwischen den Zellen (zum Beispiel Gasbeton) oder Strukturen mit kleinen Poren und Kapillaren (Schwerbeton, Blähtonbeton). Bei diesen Baustoffen erfolgt eine Trocknung überwiegend über die Diffusion.

Kurzschreibung des Trocknungsgerätes

Bild: Praktische Versuchsdurchführung zum Trocknen eines Wasserschadens

Im Bild links ist noch eine praktische Versuchsdurchführung zur Trocknung eines Wasserschadens zu sehen. Kurze Zeit später wurden bereits die ersten Geräte erfolgreich zum Trocknen nach dem großen Hochwasser 2002 in Sachsen und Sachsen Anhalt in Einsatz gebracht. Zwischenzeitlich wurden diese Flächenstrahler weiterentwickelt und fanden nach erfolgreicher Einführung bereits einen breiten Abnehmerkreis. Die Flächenstrahler können sehr einfach eingesetzt und bedient werden. Ist das betreffende Mauerwerk abgetrocknet, so kann der Strahler versetzt werden. Eine gesonderte fachliche Unterweisung und Aufsicht ist nicht erforderlich. Es handelt sich hier um ein sehr preiswertes und materialschonendes Verfahren.

Anwendungsgebiete

Durchfeuchtung von massivem Mauerwerk nach Wasserleitungsschaden oder undichtem Dach
Das Gerät wird aufgestellt oder angehängt und kann je nach Feuchtebelastung in einem Zeitabstand von ca. 24 Std. versetzt werden. Bei stärkerem Mauerwerk kann eine Wiederholung erforderlich sein, da sich die höhere Feuchtigkeit im Kern zeitverzögert in den äußeren Wandabschnitt verlagert (Feuchteausgleich innerhalb des Mauerwerkes).
Abtrocknung in einem längeren zeitlichen Intervall von kritischen Bauteilen, wo sich durch Kondensat eine zusätzliche Wärmebrücke bildet
An ungünstig angeordneten Bauteilen, wie Wände zu unbeheizten Treppenhäusern, Außenwände mit geringer Wärmedämmung, Bauteilen mit Kühlrippeneffekten, über nicht gedämmte Kellerdecken oder Außenwände in Kellerräumen, können sich oft vor allem im unteren Wandabschnitt Kondensat bilden. Diese Feuchtigkeit wird vom Baustoff aufgenommen. Die Wärmeleitung erhöht sich. Damit verringert sich wiederum die Oberflächentemperatur und es bildet sich verstärkt Kondensat. Durch diesen Vorgang kommt es über eine längere Zeit zur vollständigen Durchfeuchtung des Mauerwerkes.
Abtrocknung von feuchtem Kellermauerwerk nach der Vertikalabdichtung.
Die im Maurerwerk befindliche Feuchtigkeit kann nur nach innen entweichen. Dieser Abtrocknungsprozess wird durch diese Infrarotstrahlung kostengünstig beschleunigen.

Anlegen von Horizontalsperren mit Bohrlochinjektagen (chemische Mittel)
Die Anwendungsgrenze liegt bei einer relativen Luftfeuchte von größer 60%. Da bei den meisten Injektionsmitteln die Wirkungsweise auf dem Hydrophobieprinzip beruht, ist es erforderlich, dass im Mauerwerk diese Hydrophobie aufgebaut werden kann. Bei einem hohen Durchfeuchtungsgrad des Mauerwerkes ist dies erschwert. Durch flächige oder streifenförmige Abtrocknung des feuchten Kellermauerwerkes kann sich die entsprechende horizontale chemische Sperrschicht aufbauen. (Eine großflächige Abtrocknung des feuchten Mauerwerkes ist natürlich von Vorteil.)
Eine alternative Möglichkeit für die Reduzierung der Wandfeuchtigkeit
Nicht in jedem Fall kann sofort die fehlende oder defekte Vertikalabdichtung an der Außenseite eines Kellermauerwerkes hergestellt werden. Hier können geometrische Besonderheiten, Verkehrsflächen und zum Teil auch wirtschaftlich schlecht vertretbare Kosten die notwendige Abdichtung vor erst nicht zulassen.
Um eine vertretbare Nutzung zu gewährleisten, könnte hier eine zeitliche Trocknung mit der Infrarotstrahlung in Verbindung mit einer kontinuierlichen Lüftung erfolgen.
Zur Entsalzung des Mauerwerkes
Mithilfe der Infrarotstrahlung könnte begleitend eine Reduzierung des Salzgehaltes im Mauerwerk erfolgen. An der trocknen Wandoberfläche lagert sich das auskristallisierte Salz ab, was dann entfernt wird. In Verbindung mit den Verfahren, wie Kompressen, Opferputz u. a. kann der Zeitablauf zur Verringerung der Salzkonzentration verkürzt werden.

¹⁾ mit dem Programm http://www.hoki.ibp.fhg.de/wufi/grundl_ueberblick.html (www.hoki.ibp.fhg.de/wufi/grundl_ueberblick.html) vom Fraunhofer-Institut für Bauphysik in Holzkirchen kann man das Austrocknungsverhalten berechnen und dabei auch die Strahlungsenergiezufuhr berücksichtigen.