EP3114420B1 - Verfahren zur trocknung von körpern - Google Patents

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EP3114420B1
EP3114420B1 EP15707069.9A EP15707069A EP3114420B1 EP 3114420 B1 EP3114420 B1 EP 3114420B1 EP 15707069 A EP15707069 A EP 15707069A EP 3114420 B1 EP3114420 B1 EP 3114420B1
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EP
European Patent Office
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temperature
infrared
infrared emitters
dried
drying
Prior art date
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EP15707069.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3114420A1 (de
Inventor
Bertram Anderer
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Ires Infrarot Energiesysteme GmbH
Original Assignee
Ires Infrarot Energiesysteme GmbH
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Publication date
Application filed by Ires Infrarot Energiesysteme GmbH filed Critical Ires Infrarot Energiesysteme GmbH
Priority to PL15707069T priority Critical patent/PL3114420T3/pl
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/28—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun
    • F26B3/30—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by radiation, e.g. from the sun from infrared-emitting elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
    • F26B9/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in buildings

Definitions

  • the present invention relates to a method for drying bodies by means of infrared radiators, wherein at least a first infrared radiator is aligned with a body to be dried and the temperature of the body to be dried is detected at regular or irregular intervals by means of a temperature sensor, wherein the first infrared radiator in a Interval drying phase is switched on and off, that moves the detected temperature of the body to be dried between a lower temperature limit and an upper temperature limit.
  • Infrared radiators are now known as a solution to this problem, which can be placed in front of the wall in the form of infrared panels, for example, in order to dry them.
  • infrared panels act relatively locally, more or less only on the part of the wall to which they are aligned. It would therefore be necessary to set up a plurality of infrared panels over a wall to be dried or in front of a body to be dried in order to allow continuous drying.
  • the use of the infrared panels has significant advantages, since the use of the infrared panels, a warming of the wall takes place and thereby the moisture is much faster due to the capillary action of the wall or the body is conveyed out.
  • the heating up to 80 ° C and beyond complicates the formation of mold after these bacteria are killed in these temperature ranges.
  • infrared panels are perceived as relatively expensive and in turn have the disadvantage that they have a relatively high power consumption. This pays off readily over time because the drying time and thus the service life of the infrared panels are so much shorter when fully populated with infrared panels compared to using an air dryer that the resulting power costs of the infrared panels are more favorable. Due to the shorter drying time, there is also a significantly reduced time in which the rooms are not available for use, so that the use of infrared panels is consistently positive.
  • the present invention is based on the object of specifying a method for drying bodies using infrared radiators, which despite a normal domestic installation enables a surface drying of bodies, in particular of building walls, with a plurality of infrared radiators.
  • a dry wall section or generally a dry wall layer of the body to be dried
  • the water penetrates from the wall and is transported away with the air, while the water in the resting phases from the much wetter wall sections trailing.
  • the greater humidity in the wall core outweighs the higher temperature at the surface, so that the water pulls outwards.
  • inversion point is reached in which the actual drying no longer takes place in the heating phase, but rather in the rest phase.
  • the inversion point is achieved, in particular, when the degree of humidity of the wall surface in relation to the room humidity and the specific moisture transfer between the infrared radiator and the wall has reached a certain ratio.
  • the achievement of this time is determined by a comparison with a reference curve. From this point on, there is not so much water left in the wall core that it can run against the thermal barrier on the surface, so that the water retreats towards the colder wall areas, despite the residual moisture present there. Only in the resting phase, with decreasing temperature on the wall surface, again draws water to the outside.
  • the simultaneous drying operation of multiple infrared radiators can be used in an alternating operation, which is useful for various reasons.
  • the alternating operation of the infrared radiators avoids too high a simultaneous power consumption of the infrared radiators, so that the risk of overloading the available power network is reduced.
  • the infrared radiators are often provided with a ceramic layer, which improves the infrared radiation.
  • infrared radiators are aligned at the same body to be dried at different locations, only one infrared radiator or a group of infrared radiators will heat the body or the wall at a time and then another from another infrared radiator or another group to be detached from infrared radiators.
  • This entire process is iterated as needed until a complete drying of the body or the wall has taken place.
  • This can be quantified, for example, by detecting predetermined temperatures of the body to be dried or by detecting the room humidity in the area of action of the infrared radiators, so that a timely shutdown of the system is ensured. Again, this makes sense for energetic reasons.
  • infrared radiators can in this case communicate with a control unit which coordinates the switching on and off of the individual infrared radiators.
  • various approaches are conceivable, such as the specification of a fixed sequence, or the connection of that infrared radiator, in the area of which the largest value of the room humidity can be determined.
  • the shutdown of the individual infrared radiator or infrared radiator groups takes place after falling below a limit value of the room humidity or even when reaching a predetermined temperature in the region of the body to be dried.
  • the individual infrared radiators can either be connected directly to the control unit, but without further ado, a bus system can also be created between the infrared radiators, which then terminally or equally includes the control unit as well.
  • a bus system can also be created between the infrared radiators, which then terminally or equally includes the control unit as well.
  • the structure of the system is significantly simplified, since it is not necessary to realize a cable connection with the control unit for each individual infrared radiator.
  • a power supply if necessary, on other wires, can be realized.
  • control unit will check which power is available to it and, if necessary, switch on additional infrared radiators within the limits of its given or preset options in order to shorten the entire drying process as far as possible.
  • contactless temperature sensors can be used, which are arranged in the region of the infrared radiator and are aligned with the body to be dried.
  • the temperature sensor measures the energy radiated back from the object and thus the temperature on the body to be dried, eg on the wall to be dried.
  • the infrared radiator itself usually radiates with a surface temperature of about 110 ° C, the temperature sensor receives the reflected back from the wall temperature, a set limit, for example, could be at 75 to 80 ° C. This will ensure that that the wall to be dried or the body to be dried does not become warmer than the pre-set temperature.
  • a control circuit in which a predetermined temperature of the body to be dried is input as the desired value, the temperature in the area of action of the infrared radiator is detected by the temperature sensor and fed back to the control unit as the measured temperature. Based on the temperature to be determined, which is detected by the temperature sensor, a control signal is generated by means of a reference value comparison by the control unit, which transmits the control unit to a processor unit for setting the power consumption of the infrared radiator.
  • the processor unit does not set the predetermined power directly, but rather only switch back and forth between a low and a high level.
  • the resulting rectangular shape of the resulting pulse signal is applied in terms of its width so that over a period of observation as an average value, the desired performance sets.
  • the exploitation of the ideal operating point applies, in which the power absorbed by the infrared radiator can be optimally converted into heat.
  • control unit By a communication between the control unit and the processor unit is regularly taken to ensure that switching on and off the individual infrared radiators is effected exclusively to the zero crossing of the AC voltage of the power supply to avoid the occurrence of load peaks as much as possible. As a result, there are no steep flanks and it is avoided that the load peaks lead to the triggering of a possibly responsive in this area fuse.
  • the target size of the predetermined temperature is set by means of an actuating means from the outside.
  • an actuating means from the outside.
  • a stepless as well as a graduated specification using, for example, a rotary switch is made possible, so that in a simple way, the application of the particular infrared radiator is specified before it is put into operation.
  • a central programming of the actuating means for example via the above-mentioned bus connection from the control unit from possible.
  • control unit with additional measured values via further sensors which can influence the control behavior.
  • these may be room humidity sensors, as well as temperature sensors introduced into the body to be dried. This is not an exhaustive list, other sensors and timers may also be used.
  • FIG. 1 shows a control loop in which initially a predetermined temperature 1 is set from the outside. This predetermined temperature 1 is first provided to a control unit 2, which then generates an actuating signal and forwards it to a processor unit 3. Due to the setting of the processor unit 3, an actual temperature 4 will set on a body to be dried, which in turn can be measured by means of temperature sensors. The measured temperature 5 is fed back into the control loop, and at the beginning of the control unit 2 a setpoint comparison is made. If applicable, interference quantities 6 act on the controlled system formed by the processor unit 3 and the infrared radiators 8, 9 itself.
  • FIG. 2 shows a control unit 7, which is connected via a bus system with a plurality of groups of infrared radiators 8, 9.
  • a first group of infrared radiators 8 in operation while two other groups of infrared radiators 9 are out of operation.
  • the control unit 7 shown here to control entire groups of infrared radiators 8, 9.
  • the infrared radiator 8, 9 are connected to each other in the present example in groups of three, the control unit 7 each three interconnected infrared radiators 8, 9 switches simultaneously. This avoids that in each case more than three infrared radiators 8 are simultaneously on the network, so that an overload of the network is avoided.
  • FIG. 3 shows an alternative control by the control unit 7, in which each individual infrared radiators 8 of each group are in operation, while individual infrared radiators 9 of each group are out of service.
  • control unit 7 in which each individual infrared radiators 8 of each group are in operation, while individual infrared radiators 9 of each group are out of service.
  • only two groups are formed, which in turn can be switched alternatively to each other.
  • a control takes place at the level of the individual infrared radiators 8, 9, wherein by switching on and off the individual infrared radiators 8, 9 an average power consumption is realized below the maximum power consumption.
  • a change is made between a high level and a low level, in one possible embodiment of the high level the maximum power consumption and the low level representing a complete switch-off.
  • the power is then influenced by turning on and off for different periods of time. This is done by a processor unit 3, which controls the pulse widths.
  • a plurality of infrared radiators 8 can be synchronized via the bus system such that only one infrared radiator 8 is heated at a time, while the others are in the decay phase.
  • the evaporation cold produced during drying ensures that the wall does not reach a given temperature for some time.
  • the evaporation cold limits the heating.
  • the infrared radiator 8 radiates at maximum power to achieve rapid drying.
  • the drier wall begins to radiate more energy, which can be detected by the temperature sensor.
  • the processor unit 3 will receive a lower control signal and then increase the pulse width of the low signal and thus lower the average energy which is radiated onto the body to be dried.
  • the power of the infrared radiator 8 is brought down completely to zero due to a sensor signal of the temperature sensor and signaled to the control unit 7 on the basis of a signal that this can turn on the next group of infrared radiators 9.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Körpern mithilfe von Infrarotstrahlern, bei dem wenigstens ein erster Infrarotstrahler auf einen zu trocknenden Körper ausgerichtet und die Temperatur des zu trocknenden Körpers in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen mithilfe eines Temperatursensors erfasst wird, wobei der erste Infrarotstrahler in einer Intervalltrocknungsphase derart zu- und abgeschaltet wird, dass sich die erfasste Temperatur des zu trocknenden Körpers zwischen einem unteren Temperaturgrenzwert und einem oberen Temperaturgrenzwert bewegt.
  • Ein solches Verfahren ist bereits aus der DE 698 06 000 T3 vorbekannt. Dort wird ein speziell für die Bodentrocknung vorgesehener Infrarotstrahler eingesetzt, der einen Raum mit dem zu trocknenden Körper einschließt. Die innerhalb des solchermaßen abgeschlossenen Raumes enthaltene Luft wird hinsichtlich der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit überwacht und das Ein- und Ausschalten des Infrarotstrahlers in Abhängigkeit hiervon betrieben.
  • Unter den Verfahren zur Trocknung von Körpern sind insbesondere Verfahren zur Bautrocknung zu erwähnen, nachdem gerade in der Bautrocknung große Aufwendungen für eine möglichst schnelle Trocknung gemacht werden. Beispielsweise nach Überschwemmungen, nach Wasserrohrbrüchen oder nach Löscheinsätzen, ebenso wie nach starken Regenfällen bei unfertigen oder beschädigten Dächern kommt es darauf an, die durch Wasser beeinträchtigten Räume möglichst schnell wieder einsatzfähig zu machen, zum einen um die Nutzbarkeit möglichst bald wiederherzustellen und zum anderen um die Bildung von Schimmel und die nachhaltige Beschädigung der Wände zu vermeiden.
  • Üblicherweise werden gerade im Bereich der Bautrocknung hierfür Lufttrocknungsgeräte eingesetzt, welche die Luft in dem zu trocknenden Raum umwälzen und hierbei dieser die Feuchtigkeit entziehen. Dieses Vorgehen wird jedoch als relativ ineffizient empfunden, da eigentlich nicht die Wände getrocknet werden, sondern lediglich die Luft im Raum, welche die Wände kontaktiert. Erst über größere Zeiträume hinweg stellt sich hierdurch auch eine Trocknung der Wände ein, welche erst nach und nach die Feuchtigkeit aus ihrem Inneren an die Oberfläche fördern, so dass sie von der durch das Lufttrocknungsgerät getrockneten Luft abgeführt werden kann.
  • Als Lösung dieses Problems sind mittlerweile Infrarotstrahler bekannt, welche beispielsweise in Form von Infrarotpaneelen vor der Wand aufgestellt werden können um diese zu trocknen. Allerdings besteht hierdurch das Problem, dass derartige Infrarotpaneele relativ lokal wirken, nämlich mehr oder weniger lediglich auf den Teil der Wand, auf den sie gerade ausgerichtet sind. Es wäre also erforderlich, eine Vielzahl von Infrarotpaneelen über eine zu trocknende Wand oder vor einem zu trocknenden Körper aufzustellen, um eine durchgehende Trocknung zu ermöglichen. Dann jedoch hat die Verwendung der Infrarotpaneele deutliche Vorteile, da durch die Verwendung der Infrarotpaneele eine Erwärmung der Wand erfolgt und dadurch die Feuchtigkeit deutlich schneller aufgrund der Kapillarwirkung aus der Wand bzw. dem Körper herausgefördert wird. Zudem erschwert die Erwärmung auf bis zu 80 °C und darüber hinaus die Schimmelbildung, nachdem in diesen Temperaturbereichen diese Bakterien abgetötet werden.
  • Allerdings werden Infrarotpaneele als relativ teuer empfunden und bringen ihrerseits den Nachteil mit sich, dass sie eine relativ hohe Leistungsaufnahme besitzen. Dies rechnet sich über die Zeit hinweg ohne Weiteres, weil die Trocknungszeit und damit die Einsatzzeit der Infrarotpaneele bei einer vollständigen Bestückung eines Raums mit Infrarotpaneelen im Vergleich zu der Verwendung eines Lufttrockners so viel kürzer sind, dass die resultierenden Stromkosten der Infrarotpaneele eher günstiger sind. Aufgrund der kürzeren Trocknungszeit ergibt sich zudem eine wesentlich verkürzte Zeit, in welcher die Räume nicht zur Nutzung zur Verfügung stehen, so dass der Einsatz von Infrarotpaneelen durchweg positiv zu bewerten ist.
  • Als problematisch sind hierbei jedoch zwei Problemstellungen anzusehen, die im Rahmen der Erfindung überwunden werden sollen. Zum Einen ist zu bedenken, dass mit einer üblichen Hausinstallation nicht genügend Strom zur Verfügung gestellt werden kann, um eine Vielzahl von Infrarotpaneelen parallel zu betreiben. Es muss also eine separate Stromversorgung bereitgestellt werden, was als aufwändig empfunden wird.
  • Wesentlich schwerer wiegt jedoch das Problem, dass durch eine reine Intervalltrocknung, so wie diese beispielsweise im eingangs genannten Stand der Technik beschrieben wird, eine vollständige Trocknung nur bei sehr dünnen Wänden erfolgt. Bei Außenwänden, dicken Innenwänden oder gerade durchnässten Zwischendecken ist eine vollständige Trocknung mit den beschriebenen Methoden trotz des Einsatzes von Infrarotpaneelen nicht möglich.
  • Das liegt in der grundsätzlichen physikalischen Eigenschaft begründet, dass sich Wassermoleküle von der Wärme weg bewegen, wenn sie es können. Solange der Kern der Wand wenigstens genauso feucht ist wie die äußeren Bereiche, trocknet der äußere Bereich auch gut ab. Die innen in der Wand vorhandene Feuchtigkeit verhindert, dass das Wasser weiter nach innen vordringen kann. Es bildet durch seine Sättigung eine undurchdringlich Sperre nach innen. Das Wasser nimmt daher den einzigen verbleibenden Weg, nämlich in Richtung der Wandoberfläche. Dort verdampft das Wasser. Dieser Effekt ist in der Anfangsphase der Trocknung auch gut feststellbar.
  • Jeder weitere Wärmeeintrag nach einer erfolgten Oberflächentrockung zeigt jedoch nur noch einen geringen bis gar keinen Erfolg. Die aus der Tiefe der Wand nachziehende Feuchte verschlechtert sogar das bisher erreichte Ergebnis. Die Feuchtigkeit, die nun aus der Wandtiefe nachzieht wird durch erneuten Einsatz der Paneelwärme nicht aus der Wand heraus befördert sondern wieder in die Wand hinein, da die innere Sperre durch Sättigung mit Wasser nun weniger greift. Die Oberfläche der erwärmten Wand zieht wie ein warmer, trockener Schwamm mit den durch Wärme geöffneten Poren und Kapillaren zusätzlich die Raumfeuchte von außen, mithin die Feuchtigkeit, die bereits abgetrocknet wurde, wieder an. Das Wasser wird also beim Trocknen in den Wandkern geschoben und in die Luft verdampft, in der Ruhephase dringt es wieder aus dem Wandkern vor und aus der Luft zurück in die Wand.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Trocknung von Körpern mithilfe von Infrarotstrahlern anzugeben, welches trotz einer normalen Hausinstallation eine flächige Trocknung von Körpern, insbesondere von Gebäudewänden, mit einer Vielzahl von Infrarotstrahlern ermöglicht.
  • Gelöst wird dies durch ein Verfahren zur Trocknung von Körpern mithilfe von Infrarotstrahlern gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Ausgestaltungen eines derartigen Verfahrens können den Unteransprüchen entnommen werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei einem Verfahren zur Trocknung eines Körpers, insbesondere einer Gebäudewand, mit Infrarotstrahlern zunächst durch abwechselndes Zu- und Abschalten eine oberflächliche Trocknung herbeigeführt wird, so dass sich ein trockener Wandabschnitt, oder allgemein eine trockene Wandschicht des zu trocknenden Körpers, ausbildet. In den Heizphasen dringt das Wasser aus der Wand und wird mit der Luft abtransportiert, während das Wasser in den Ruhephasen aus den deutlich feuchteren Wandabschnitten nachzieht. Die größere Feuchtigkeit im Wandkern überwiegt die höhere Temperatur an der Oberfläche, so dass das Wasser nach außen zieht.
  • Wird die Trocknung der Oberfläche abgeschlossen, so wird ein so genannter Inversionspunkt erreicht, bei dem die eigentliche Trocknung nicht mehr in der Heizphase, sondern vielmehr in der Ruhephase stattfindet. Der Inversionspunkt ist insbesondere dann erreicht, wenn der Feuchtegrad der Wandoberfläche im Verhältnis zur Raumfeuchte und der spezifischen Feuchteabgabe zwischen dem Infrarotstrahler und der Wand ein bestimmtes Verhältnis erreicht hat. Das Erreichen dieses Zeitpunkts wird durch einen Vergleich mit einer Referenzkurve ermittelt. Von diesem Zeitpunkt an ist nicht mehr so viel Wasser im Wandkern enthalten, dass dieses gegen die Wärmebarriere an der Oberfäche anlaufen kann, so dass sich das Wasser in Richtung der kälteren Wandbereiche, trotz der dort vorhandenen Restfeuchtigkeit, zurückzieht. Erst in der Ruhephase, bei sinkender Temperatur an der Wandoberfläche, zieht wieder Wasser nach außen.
  • Es kommt nun darauf an, bestimmte Temperaturwerte an der Wand nicht mehr zu unterschreiten um die nachziehende Kernfeuchte weiterhin nach außen abtransportieren zu können. Das Halten dieses Wandtemperaturpunktes ist außerdem notwendig um die Feuchtigkeitsaufnahme von außen zu verhindern. Zusätzlich muss nun oberhalb dieses Grenzwertes ein zyklisches Temperaturdelta mit definierten Ober- und Untergrenzen vom Kern nach außen wirken können, damit die Feuchtigkeit auch den physikalisch zwingenden Weg von hoher zu niedriger Feuchte sowie von höherer zu niedriger Temperatur gehen kann. Hierzu ist es sinnvoll, alle diese Werte in einem engen Zeitraster, etwa im Sekundentakt, zu messen und die Wärmezufuhr sowie die Ruhephasen entsprechend zu regeln.
  • Zur Lösung des zweiten Problems, also des gleichzeitigen Trocknungsbetriebs mehrerer Infrarotstrahler, können diese in einem abwechselnden Betrieb eingesetzt werden, welcher aus verschiedenen Gründen sinnvoll ist. Zum ersten wird durch den abwechselnden Betrieb der Infrarotstrahler eine zu hohe gleichzeitige Leistungsaufnahme der Infrarotstrahler vermieden, so dass die Gefahr einer Überlastung des zur Verfügung stehenden Stromnetzes vermindert ist. Zudem sind die Infrarotstrahler häufig mit einer Keramikschicht versehen, welche die Infrarotabstrahlung verbessert. Trotzdem also mehrere Infrarotstrahler auf denselben zu trocknenden Körper an unterschiedlichen Stellen ausgerichtet sind, wird immer jeweils nur ein Infrarotstrahler oder eine Gruppe von Infrarotstrahlern zu einer Zeit den Körper bzw. die Wand erhitzen um dann an anderer Stelle von einem anderen Infrarotstrahler bzw. einer anderen Gruppe von Infrarotstrahlern abgelöst zu werden.
  • Dieser gesamte Vorgang wird bedarfsweise so lange iteriert, bis eine vollständige Trocknung des Körpers bzw. der Wand erfolgt ist. Dies kann beispielsweise über die Erfassung vorgegebener Temperaturen des zu trocknenden Körpers oder durch die Erfassung der Raumfeuchte in dem Wirkungsbereich der Infrarotstrahler quantifiziert werden, so dass eine rechtzeitige Abschaltung des Systems sichergestellt ist. Auch dies ist aus energetischen Gründen sinnvoll.
  • Mehrere Infrarotstrahler können hierbei mit einer Steuereinheit kommunizieren, welche das Einschalten und das Ausschalten der einzelnen Infrarotstrahler koordiniert. Hierbei sind verschiedene Vorgehensweisen denkbar, so beispielsweise die Vorgabe einer festen Reihenfolge, oder auch das Zuschalten desjenigen Infrarotstrahlers, in dessen Bereich sich der größte Wert der Raumfeuchte feststellen lässt. Die Abschaltung der einzelnen Infrarotstrahler bzw. der Infrarotstrahlergruppen erfolgt hingegen nach Unterschreiten eines Grenzwertes der Raumfeuchte oder auch bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur im Bereich des zu trocknenden Körpers.
  • Die einzelnen Infrarotstrahler können entweder direkt mit der Steuereinheit verbunden sein, ohne Weiteres lässt sich allerdings auch zwischen den Infrarotstrahlern ein Bussystem anlegen, welches dann endständig oder gleichberechtigt auch die Steuereinheit mit einschließt. Auf diese Art und Weise wird der Aufbau des Systems deutlich vereinfacht, da es nicht erforderlich ist, für jeden einzelnen Infrarotstrahler eine Kabelverbindung mit der Steuereinheit zu realisieren. Mit Vorteil kann über die verwendeten Buskabel gleichzeitig auch eine Stromversorgung, bedarfsweise auf anderen Adern, realisiert werden. Ferner ist es als Zwischenlösung möglich, jede einzelne Infrarotstrahlergruppe als eigenes Bussystem auszugestalten.
  • Die Steuereinheit wird während des Betriebes prüfen, welche Leistung ihr zur Verfügung steht und bedarfsweise, im Rahmen der ihr gegebenen oder voreingestellten Möglichkeiten weitere Infrarotstrahler zuschalten, um den gesamten Trocknungsprozess möglichst weit zu verkürzen.
  • Zur Erfassung der Temperaturen an dem zu trocknenden Körper bzw. an der zu trocknenden Wand können berührungslose Temperatursensoren eingesetzt werden, welche im Bereich der Infrarotstrahler angeordnet sind und die auf den zu trocknenden Körper ausgerichtet werden. Der Temperatursensor misst die vom Objekt zurückgestrahlte Energie und damit die Temperatur auf dem zu trocknenden Körper, also z.B. auf der zu trocknenden Wand. Der Infrarotstrahler selbst strahlt üblicherweise mit einer Oberflächentemperatur von ca. 110 °C, der Temperatursensor empfängt die von der Wand zurückgestrahlte Temperatur, wobei ein eingestellter Grenzwert beispielsweise bei 75 bis 80 °C liegen könnte. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, dass die zu trocknende Wand bzw. der zu trocknende Körper nicht wärmer wird als die voreingestellte Temperatur. Bei einem Erreichen der Temperatur wird der Temperatursensor oder eine damit verbundene Kontrolleinheit ein Signal an die Steuerung richten, welche für eine Abschaltung des zugeordneten Infrarotstrahlers sorgt. Diese Temperaturen sind für die meisten Baumaterialien völlig unkritisch und werden auch immer wieder im Sommer an den Wänden in einer Tiefe von 2-3 mm erreicht.
  • Mithilfe des Temperatursensors lässt sich ein Regelkreis errichten, in welchem einer Reglereinheit als Sollgröße eine vorgegebene Temperatur des zu trocknenden Körpers eingegeben wird, die Temperatur im Wirkungsbereich des Infrarotstrahlers von dem Temperatursensor erfasst und als gemessene Temperatur an die Reglereinheit zurückgekoppelt wird. Aufgrund der zu bestimmenden Temperatur, die über den Temperatursensor erfasst wird, wird mithilfe eines Sollwertvergleichs von der Reglereinheit ein Stellsignal generiert, welche die Reglereinheit an eine Prozessoreinheit zur Einstellung der Leistungsaufnahme des Infrarotstrahlers übermittelt.
  • Hierbei wird mit einigem Vorteil die Prozessoreinheit die vorgegebene Leistung nicht direkt einstellen, sondern vielmehr ihrerseits lediglich zwischen einem Low- und einem High-Pegel hin- und herschalten. Die sich so ergebende Rechteckform des sich einstellenden Pulssignals wird hinsichtlich seiner Breite so angelegt, dass über einen Betrachtungszeitraum als Durchschnittswert sich die angestrebte Leistung einstellt. Auch hier gilt insoweit die Ausnutzung des idealen Betriebspunkts, bei dem die aufgenommene Leistung von dem Infrarotstrahler optimal in Wärme umgesetzt werden kann.
  • Durch eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit und der Prozessoreinheit wird regelmäßig dafür gesorgt, dass ein Einschalten und ein Ausschalten der einzelnen Infrarotstrahler jeweils ausschließlich zum Nulldurchgang der Wechselspannung der Spannungsversorgung bewirkt wird, um das Auftreten von Lastspitzen möglichst weitgehend zu vermeiden. Hierdurch entstehen keine steilen Flanken und es wird vermieden, dass die Lastspitzen zu einem Auslösen einer eventuell in diesem Bereich ansprechenden Sicherung führen.
  • Um eine Einsetzbarkeit des beschriebenen Systems und Verfahrens an unterschiedlichen Einrichtungen zu gewährleisten, wird die Sollgröße der vorgegebenen Temperatur mithilfe eines Stellmittels von außen vorgegeben. Hierbei ist sowohl eine stufenlose als auch eine abgestufte Vorgabe mithilfe beispielsweise eines Drehschalters ermöglicht, so dass auf einfache Art und Weise das Einsatzgebiet des jeweiligen Infrarotstrahlers spezifiziert wird bevor er in Betrieb genommen wird. Selbstverständlich ist auch eine zentrale Programmierung des Stellmittels beispielsweise über die oben genannte Busverbindung von der Steuereinheit aus möglich.
  • Ferner ist es möglich, der Reglereinheit zusätzliche Messwerte über weitere Sensoren zuzuführen, welche das Regelverhalten beeinflussen können. Insbesondere kann es sich hierbei um Raumfeuchtesensoren, sowie um in den zu trocknenden Körper eingebrachte Temperatursensoren handeln. Es handelt sich hierbei nicht um eine abschließende Aufzählung, weitere andere Sensoren sowie Zeitgeber können ebenfalls Verwendung finden.
  • Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein Regelkreis zur Regelung des Betriebs eines Infrarotstrahlers gemäß der Erfindung in einer schematischen Darstellung,
    Figur 2
    eine Steuereinheit zur Ansteuerung mehrerer Infrarotstrahlergruppen in einer ersten Konfiguration in schematischer Darstellung, sowie
    Figur 3
    die Steuereinheit zur Ansteuerung mehrerer Infrarotstrahler gemäß Figur 2 in einer alternativen Konfiguration in schematischer Darstellung.
  • Figur 1 zeigt einen Regelkreis, in welchem zunächst von außen eine vorgegebene Temperatur 1 eingestellt wird. Diese vorgegebene Temperatur 1 wird zunächst einer Reglereinheit 2 zur Verfügung gestellt, welche daraufhin ein Stellsignal generiert und dieses an eine Prozessoreinheit 3 weiterleitet. Aufgrund der Einstellung der Prozessoreinheit 3 wird sich eine Isttemperatur 4 an einem zu trocknenden Körper einstellen, welcher wiederum mithilfe von Temperatursensoren gemessen werden kann. Die gemessene Temperatur 5 wird in den Regelkreis zurückgekoppelt und es wird eingangs der Reglereinheit 2 ein Sollwertvergleich angestellt. Gegebenenfalls auftretende Störgrößen 6 wirken auf die von der Prozessoreinheit 3 und dem Infrarotstrahler 8, 9 selbst gebildeten Regelstrecke ein.
  • Figur 2 zeigt eine Steuereinheit 7, welche über ein Bussystem mit mehreren Gruppen von Infrarotstrahlern 8, 9 verbunden ist. In Figur 2 ist hierbei eine erste Gruppe von Infrarotstrahlern 8 in Betrieb, während zwei weitere Gruppen von Infrarotstrahlern 9 außer Betrieb sind.
  • Bei der Trocknung von großen Flächen und Objekten reicht für gewöhnlich die einzelne Ansteuerung der jeweiligen Infrarotstrahler 8, 9 nicht mehr aus. Insoweit bedarf es der hier gezeigten Steuereinheit 7 zur Ansteuerung ganzer Gruppen von Infrarotstrahlern 8, 9. Die Infrarotstrahler 8, 9 werden im vorliegenden Beispiel in Dreiergruppen miteinander verbunden, wobei die Steuereinheit 7 jeweils drei miteinander verbundene Infrarotstrahler 8, 9 gleichzeitig schaltet. Dadurch wird vermieden, dass jeweils mehr als drei Infrarotstrahler 8 gleichzeitig am Netz sind, so dass eine Überlastung des Netzes vermieden ist.
  • Figur 3 zeigt eine alternative Steuerung durch die Steuereinheit 7, bei welcher jeweils einzelne Infrarotstrahler 8 jeder Gruppe in Betrieb sind, während einzelne Infrarotstrahler 9 jeder Gruppe außer Betrieb sind. Hierbei sind lediglich zwei Gruppen gebildet, welche wiederum alternativ zueinander geschaltet werden können.
  • Neben dieser Steuerung auf oberster Ebene findet zusätzlich eine Regelung auf der Ebene der einzelnen Infrarotstrahler 8, 9 statt, wobei durch Einschalten und Ausschalten der einzelnen Infrarotstrahler 8, 9 eine durchschnittliche Leistungsaufnahme unterhalb der maximalen Leistungsaufnahme realisiert wird. Hierzu wird zwischen einem High-Pegel und einem Low-Pegel hin und her gewechselt, wobei in einer möglichen Ausgestaltung der High-Pegel die maximale Leistungsaufnahme und der Low-Pegel ein vollständiges Abschalten verkörpert. Die Leistung wird dann dadurch beeinflusst, dass ein Einschalten und ein Ausschalten für unterschiedliche Zeitspannen realisiert wird. Dies übernimmt eine Prozessoreinheit 3, welche die Pulsbreiten steuert. Insbesondere über das Bussystem können dabei mehrere Infrarotstrahler 8 so synchronisiert werden, dass immer nur ein Infrarotstrahler 8 zu einer Zeit geheizt wird, während sich die anderen in der Abklingphase befinden.
  • Zu Beginn einer jeden Trocknung sorgt nun die beim Trocknen entstehende Verdunstungskälte dafür, dass die Wand eine vorgegebene Temperatur für einige Zeit nicht erreicht. Die Verdunstungskälte begrenzt die Erwärmung. In dieser Zeit strahlt der Infrarotstrahler 8 mit maximaler Leistung, um eine schnelle Trocknung zu erreichen. Mit fortschreitendem Trocknungserfolg beginnt die trockenere Wand, mehr Energie zurück zu strahlen, was mithilfe des Temperatursensors erfasst werden kann. In diesem Moment wird die Prozessoreinheit 3 ein niedrigeres Stellsignal erhalten und daraufhin die Pulsbreite des Low-Signals erhöhen und damit die durchschnittliche Energie senken, welche auf den zu trocknenden Körper eingestrahlt wird.
  • Wird die angestrebte, vorgegebene Temperatur vollständig erreicht, so wird aufgrund eines Sensorsignals des Temperatursensors die Leistung des Infrarotstrahlers 8 vollständig auf Null herunter gebracht und aufgrund eines Signals an die Steuereinheit 7 signalisiert, dass diese die nächste Gruppe von Infrarotstrahlern 9 einschalten kann.
  • Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren zur Trocknung von Körpern mithilfe von Infrarotstrahlern, welches es erlaubt, eine Vielzahl von Infrarotstrahlern trotz des Stromverbrauchs der einzelnen Geräte effektiv flächendeckend zur Wandtrocknung bzw. zur Trocknung von großflächigen Körpern einzusetzen, ohne vorhandene Netze zu überlasten oder für zusätzliche Stromversorgung zu sorgen.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1.
    vorgegebene Temperatur
    2.
    Reglereinheit
    3.
    Prozessoreinheit
    4.
    Isttemperatur
    5.
    gemessene Temperatur
    6.
    Störgrößen
    7.
    Steuereinheit
    8.
    Infrarotstrahler in Betrieb
    9.
    Infrarotstrahler außer Betrieb

Claims (15)

  1. Verfahren zur Trocknung von Körpern mithilfe von Infrarotstrahlern (8, 9), bei dem wenigstens ein erster Infrarotstrahler (8) auf einen zu trocknenden Körper ausgerichtet und die Temperatur des zu trocknenden Körpers in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen mithilfe eines Temperatursensors erfasst wird,
    wobei der erste Infrarotstrahler (8) in einer Intervalltrocknungsphase derart abwechselnd zu-und abgeschaltet wird, dass sich die erfasste Temperatur des zu trocknenden Körpers zwischen einem unteren Temperaturgrenzwert und einem oberen Temperaturgrenzwert bewegt,
    dadurch gekennzeichnet. dass die Temperaturverläufe innerhalb der Intervalle erfasst und mit einem Referenzverlauf verglichen werden und bei einer Angleichung des Temperaturverlaufs an den Referenzverlauf in eine Inversionstrocknungsphase gewechselt wird, bei welcher der untere Temperaturgrenzwert über die Zeit stetig oder schrittweise erhöht wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzverlauf der Temperaturverlauf des jeweils vorhergehenden Intervalls betrachtet wird.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass deren Arbeitsschritte mit zweiten Infrarotstrahlern (9) an weiteren Teilen des Körpers derart wiederholt werden, dass die zweiten Infrarotstrahler (9) in den Heizpausen erster Infrarotstrahler (8) betrieben werden.
  4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Vorgang so lange iteriert wird, bis ein Grenzwert der Raumfeuchte in dem Raum zwischen den Infrarotstrahlern (8, 9) und dem Körper, oder um den Infrarotstrahler (8, 9) herum, unterschritten wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahler (8, 9), vorzugsweise mittels eines Bussysterms, mit einer Steuereinheit (7) kommunizieren.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) weitere Infrarotstrahler (8, 9) in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Leistung zuschaltet.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahler (B, Q) in Gruppen verbunden sind, die gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Temperatursensor um einen berührungslosen Temperatursensor handelt, der auf den von den Infrarotstrahlern (B, 9) bestrahlten, zu trocknenden Körper ausgerichtet ist.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Infrarotstrahler (8, 9) Teil eines Regelkreises ist, in welchem einer Reglereinheit (2) als Sollgröße eine vorgegebene Temperatur (1) des Körpers eingegeben wird, welche von dem Temperatursensor erfasst und diese gemessene Temperatur (5) an die Reglereinheit (2) zurückgekoppelt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinheit (2) aufgrund der gemessenen Temperatur (5) und einem Sollwertvergleich ein Stellsignal generiert, welches sie an sine Prozessoreinheit (3) zur Einstellung der Leistungsaufnahme des Infrarotstrahlers (8, 9) übermittelt.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (3) die durch das Stellsignal vorgegebene Leistung durch alternierendes Ansteuern eines Low- und eines High-Pegels von jeweils variabler Pulsbreite über einen Betrachtungszeitraum als Durchschnittswert einstellt.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Low-Pegel um einen Nullpegel handelt und der High-Pegel die maximal für den Infrarotstrahler (8, 9) verfügbare Leistung darstellt.
  13. Verfahren gemäß einem der vorhandenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (3) sin Umschalten zwischen dem Low- und dem High-Pegel in beide Richtungen jeweils ausschließlich zum Nulldurchgang der Wechselspannung dar Spannungsversorgung bewirkt.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollgröße mithilfe eines Stellmittels von außen vorgebbar ist.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Reglereinheit (2) Messwerte zusätzlicher Sensoren als Eingangsgrößen zugeführt werden, wobei es sich bei den zusätzlichen Sensoren vorzugsweise um Raumfeuchtesensoren und/oder in den zu trocknenden Körper eingebrachte Temperatursensoren handelt.
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