"Klassisches" Trocknen ist bei zunächst wasserfeuchten Oberflächen die Verdunstung von Wasser an den Oberflächen der gefluteten Bauten - später auch im Baustoff - und die Abfuhr des Wasserdampfes von den Bauteiloberflächen an vorbeiströmende Luft.

So unsicher wie beispielsweise die Abschätzung der insgesamt aus dem Gebäude durch Trocknung zu entfernenden Wassermasse ist, so sicher sind andererseits bestimmte physikalische Sachverhalte.

Dazu zwei erste Beispiele:

• Das in den Baustoffen noch flüssige Wasser muss verdampft (verdunstet) werden. Die dafür notwendige Energie beträgt (bei üblichen Kellertemperaturen von etwa 17°C ) rund 0,683 kWh/kg Wasser. Zur Trennung des Wassers vom hygroskopischen Baustoff muß außerdem die Bindungskraft überwunden werden, dazu ist Wärme nötig. Der Wärmebedarf nimmt mit abnehmendem Wassergehalt der Baustoffe zu.
• Der entstehende Wasserdampf muss an der Bauteiloberfläche der Luft "zugemischt" und mit der Luft wegtransportiert werden. Beispielsweise hat bei 17 °C der aus einem Liter Wasserflüssigkeit (rund 1 kg) entstandene Wasserdampf ein Volumen von 69 m³.

Um die Trocknung möglichst effektiv - das heißt, so schnell und preiswert wie möglich - durchführen zu können, bedarf es bestimmter physikalischer Grundkenntnisse, die hier behandelt werden.

Kann man die Trockenzeit beliebig kurz machen?

Setzen wir voraus, dass wir die insgesamt aus dem Baukörper zu entfernende Wassermasse kennen und definieren eine Zeitspanne, in der wir diese entfernen wollen, so ist der Quotient aus Wassermasse und Zeit der Wassermassestrom, der in dieser Zeit als Wasserdampf kontinuierlich von der Wandoberfläche in die Luft strömen müsste.

Es ist nicht möglich ist, die Zeitspanne beliebig kurz zu wählen, weil wir an dem physikalischen Sachverhalt

Dampfstrom = Triebkraft/Widerstand

nicht "vorbei kommen".

Triebkräfte sind beispielsweise Temperaturunterschiede, Druckdifferenzen, Konzentrationsunterschiede usw.

Bei von Temperaturdifferenzen "angetriebenen" Wärmeströmen werden die Widerstände nach der Art des Transportes bezeichnet. Fließt ein Wärmestrom beispielsweise von einem wärmeren Luftstrom zu einer Wandoberfläche, dann nennt man diese Transportart Wärmeübergang und der zugehörige (thermische) Widerstand heißt Wärmeübergangswiderstand.

Weil wir nur begrenzte Möglichkeiten haben, Triebkräfte und Widerstände zu beeinflussen, können wir auch die Trockenzeit nicht beliebig kurz machen.

Welche Ströme spielen beim Trocknen eine Rolle und wovon hängen sie ab?

Der entscheidende Wasserdampfstrom von den Bauteiloberflächen zur Luft kann nur fließen, wenn der für die Verdunstung notwendige Wärmestrom dort ankommt, wo das flüssige Wasser in Wasserdampf gewandelt wird und wenn außerdem die wasserdampfbeladene Luft von den Bauteilen wegströmt und trocknere Luft an die Bauteiloberflächen herangeführt wird.

Nur wenn diese Ströme von Stoff und Energie gleichzeitig und in die gewünschte Richtung fließen, wird es zu einer kontinuierlich fortschreitenden Austrocknung kommen.

Das schwächste Glied in dieser Kette bestimmt, wie schnell getrocknet wird!

Wasserdampfstrom von den Bauteiloberflächen in die Raumluft

Solange Wasser als Flüssigkeit an der Bauteil oberfläche vorliegt, findet dort die Wandlung in Verdampfung statt. Dabei ist die Oberflächentemperatur maßgebend dafür, welchen Druck der Dampf dort hat. Vom messbaren Luftdruck ist der sich einstellende Wasserdampf(partial)druck nahezu unabhängig.

Weil auch bei intensiver Luftbewegung vor der Bauteiloberfläche in einer dünnen Schicht unmittelbar an der Wand keine Luftbewegung mehr stattfindet und in dieser Grenzschicht die Luft ruht, muss der Wasserdampf zunächst durch diese Schicht strömen, bevor er mit der bewegten Raumluft vom Bauteil weggeführt werden kann.

Die Triebkraft für diesen Strom ist die Differenz der Wasserdampfdrücke an der Bauteiloberfläche und der Wasserdampfdruck in der Raumluft.

Der Wasserdampfdruck in der Raumluft muss niedriger sein als der an der Bauteiloberfläche, damit Wasserdampf von der Luft aufgenommen wird.

Je größer der Übergangskoeffizient und je kleiner die Wandtemperatur sind, desto größer ist dieser Widerstand.

Ist die Luftbewegung intensiver, wird dieser Widerstand kleiner.

Luftbewegung ist entweder "fremdverursacht" (beispielweise von Lüftern oder Wind durch offene Fenster und Türen) oder kommt durch Auftrieb am zu trocknenden Bauteil selbst zustande.

Auftriebsströmung setzt Dichteunterschiede voraus, die von Temperatur- und Wassergehaltsunterschieden herrühren.

Schon bei einheitlicher Temperatur in der Luft steigt wasserdampfreichere Luft in wasserdampfärmerer Luft nach oben.

Findet die Verdunstung im Bauteil statt muss der Wasserdampf sich im Baustoff zunächst bis zur Oberfläche bewegen. Dieser Transport funktioniert wegen der "engen Transportwege" sehr viel schlechter als der Wasserdampfübergang von der Oberfläche an die Luft. Die Struktur der Baustoffe ist dabei eine entscheidende - und nicht beeinflussbare - Größe. Der "Leitwiderstand im Bauteil" und der Übergangswiderstand an der Oberfläche addieren sich. Es nützt fast nichts den ohnehin kleineren Übergangswiderstand durch Intensivierung der Luftbewegung noch kleiner zu machen, weil der Transport in dieser zweiten Trocknungsphase dominierend vom Transportwiderstand im Baustoff bestimmt wird.

Wärmestrom für die Wandlung des flüssigen Wassers in Wasserdarnpf

Es gibt 3 Mechanismen des Wärmetransports:

1. konvektiver Wärmetransport An strömende Gase oder Flüssigkeiten gebundene thermische Energie wird mit dem Fluidstrom bewegt.
   Trifft ein solcher Fluidstrom beispielsweise auf eine Wand mit anderer Temperatur, dann kommt es zum sogenannten konvektiven Wärmeübergang.
2. Wärmeleitung ist die dominierende Art des Energietransportes in Festkörpern und erfolgt durch zwischenmolekulare Energieübertragung. In gas- oder flüssigkeitsgefüllten Hohlräumen tritt auch Konvektion auf. Mit dem Wärmeleitkoeffizient - eine für den Wärmeleitwiderstand maßgebende Materialeigenschaft - wird der summarische Effekt aus Hohlraumkonvektion und zwischenmolekularer Energieübertragung beschrieben. Das äußert sich darin, dass bei wasserfeuchten Baustoffen die Wärmeleitkoeffizienten mit dem Feuchtegehalt zunehmen.
3. Wärmetransport durch Strahlung Jeder Körper sendet elektromagnetische Wellen aus. Diese Wellen transportieren Energie. Treffen elektromagnetische Wellen auf Materie, so wird mindestens ein Teil der Wellenenergie in thermische Energie der bestrahlten Materie gewandelt. Haben beispielsweise in einem Raum (mit strahlungsundurchlässigen Oberflächen) alle Oberflächen niedrigere Temperaturen als der beheizte Fußboden, so würde durch Strahlung auch dann thermische Energie vom Fußboden an die übrigen Raumflächen übertragen, wenn der Raum (gedacht) völlig luftleer wäre, also nur elektromagnetische Wellen als "Träger" für den thermischen Energietransport vorhanden sind. Durch Strahlung übertragene Energieströme hängen neben Temperaturen von geometrischen Bedingungen, Eigenschaften der Oberflächen und der strahlenden/bestrahlten Materie sowie einer Vielzahl weiterer Größen ab. Insbesondere 3-atomige Gase (z.B. H2O und CO2) zwischen den Oberflächen "stören" den Strahlungsenergiefluss, indem sie einen Teil der Wellenenergie absorbieren (in thermische Energie des Gases wandeln). Ein auf eine reale Wand treffender Strahlungsenergiestrom "spaltet" sich in 3 Teile. Ein Teil wird absorbiert, ein Teil wird reflektiert und der Rest wird durchgelassen. Für Gebäudewände ist der durchgelassene Anteil bei "üblicher" Temperaturstrahlung nicht bedeutsam.

Luftstrorn für den "Abransport" von Wasserdampf

Dieser Strom wird von Druckunterschieden angetrieben, die entweder gewollt - beispielsweise mit Lüftern - erzeugt werden oder sich infolge von Dichteunterschieden ergeben. Der Widerstand wächst mit der Länge des Strömungsweges und dessen Oberflächenrauhigkeit. Er wird kleiner je größer der Strömungsquerschnitt ist.

Für alle Arten des Transportes von Stoff und Energie gilt das "Prinzip des kleinsten Zwanges". Das heißt, wenn parallele Wege für einen bestimmten Strom vorhanden sind, wird er sich verzweigen und dort besonders intensiv fließen, wo der Widerstand am kleinsten ist.

Wenn Sie beispielsweise das Material der Schüttung in einer Holzbalkendecke trocknen wollen und dazu die Luft unter die Dielung blasen, wird fast die gesamte Luft nur über die Schüttung strömen. Wesentlich effektiver für die Austrocknung wäre es aber, die Schüttung direkt zu durchströmen. Das ist jedoch nur mit speziellen Mitteln - wenn überhaupt - realisierbar.