AT13921U1 - Infrared surface heating element - Google Patents
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Abstract
Ein Infrarot-Flächenheizelement weist eine Glasplatte (1) an der Vorderseite und eine Rückwand (3) sowie eine dazwischen angeordnete elektrisch leitende Schicht (4) auf. Die elektrisch leitende Schicht (4) ist eine auf der Glasplatte (1) angebrachte Beschichtung. Zwischen der elektrisch leitenden Schicht (4) und der Rückwand (3) ist eine Isolierschicht (2) angeordnet und an der Vorderseite der elektrisch leitenden Schicht (4) ist eine intransparente Schicht angeordnet.An infrared surface heating element has a glass plate (1) on the front side and a rear wall (3) and an electrically conductive layer (4) arranged therebetween. The electrically conductive layer (4) is a coating applied to the glass plate (1). Between the electrically conductive layer (4) and the rear wall (3), an insulating layer (2) is arranged and on the front side of the electrically conductive layer (4) is arranged a non-transparent layer.
Description
österreichisches Patentamt AT 13 921 U1 2014-12-15Austrian Patent Office AT 13 921 U1 2014-12-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Infrarot-Flächenheizelement mit einer Glasplatte an der Vorderseite und einer Rückwand sowie einer dazwischen angeordneten elektrisch leitenden Schicht.Description: The invention relates to an infrared surface heating element with a glass plate on the front side and a rear wall and an electrically conductive layer arranged therebetween.
[0002] Strahlungsheizungen wirken allgemein anders als Konvektionsheizungen, da nicht die Luft als Trägermedium für Wärme dient, sondern die Strahlung direkt auf die im Raum befindlichen Körper wirkt. Erst in der Folge erwärmt sich auch die Luft. In Gebäuden mit Strahlungsheizungen kann die Raumtemperatur bei gleichem Wohlfühlempfinden um 1-2^0 abgesenkt werden, was zu weiteren Energieersparnissen führt.Radiant heaters generally act differently than convection heaters, since not the air serves as a carrier medium for heat, but the radiation acts directly on the body located in the room. Only then does the air warm up. In buildings with radiant heaters, the room temperature can be lowered by 1-2 ^ 0 with the same sense of well-being, which leads to further energy savings.
[0003] Infrarot-Strahlungsheizungen sind beispielsweise aus der AT 509 565 A bekannt. Die Deckplatten an der Vorderseite bestehen in häufig aus Laminaten, Blech oder dergleichen, welche bei Bedarf auch beschichtet sein können, um die Strahlungseigenschaften zu verbessern. Dennoch sind die Strahlungseigenschaften oft nicht zufriedenstellend und die Flächenheizelemente durch den vielschichtigen Aufbau oft dick und schwer.Infrared radiation heaters are known for example from AT 509 565 A. The cover plates on the front often consist of laminates, sheet metal or the like, which may also be coated if necessary in order to improve the radiation properties. Nevertheless, the radiation properties are often unsatisfactory and the surface heating elements often thick and heavy due to the complex structure.
[0004] Des Weiteren sind z.B. aus der EP 2 431 669 A Verbundglasscheiben zu Heizzwecken bekannt, bei denen die Innenseite einer Scheibe mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist. Diese sind aber sowohl hinsichtlich ihres Abstrahlverhaltens bzw. ihres Gewichtes und der Aufheizzeit als auch in ästhetischer Hinsicht oft nicht zufriedenstellend.Furthermore, e.g. from EP 2 431 669 A laminated glass panes for heating purposes, in which the inside of a disc is provided with an electrically conductive coating. However, these are often unsatisfactory both in terms of their radiation behavior or their weight and the heating time as well as aesthetically.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Infrarot- Flächenheizelement zu schaffen, das gute Strahlungseigenschaften und einen möglichst dünnen und leichten Aufbau aufweist.The invention is therefore an object of the invention to provide an infrared surface heating, which has good radiation properties and the thinnest possible and light construction.
[0006] Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Infrarot-Flächenheizelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved with an infrared surface heating element with the features of claim 1.
[0007] Da die elektrisch leitende Schicht eine auf der Glasplatte angebrachte Beschichtung ist, wird ein verlustbehafteter Kontaktwärmeübergang vermieden, wodurch eine sehr rasche und gute Abstrahlung und dadurch hohe Effizienz erreicht wird. Wenn bevorzugt ein vorgespanntes Sicherheitsglas verwendet wird, kann dieses sehr dünn sein, vorzugsweise zwischen 2 und 3 mm aber auch weniger, was sich sowohl für eine sehr gute bzw. rasche Abstrahlung als auch das Gewicht und einen schlanken Aufbau des Infrarot-Flächenheizelementes positiv auswirkt. Die dünne Glasscheibe sorgt für eine minimale Aufheizzeit, sodass die volle Wärmestrahlung bereits nach wenigen Minuten abgegeben wird. Gerade in temporär bewohnten Räumen (z.B: Badezimmer, WC) ist dies ein großer energetischer Vorteil, da nur während deren oft nur kurzzeitiger Benutzung Wärme benötigt wird.Since the electrically conductive layer is a coating applied to the glass plate, a lossy contact heat transfer is avoided, whereby a very rapid and good radiation and thus high efficiency is achieved. If a tempered safety glass is preferably used, it can be very thin, preferably between 2 and 3 mm, but also less, which has a positive effect both on a very good or rapid emission and on the weight and a slim design of the infrared surface heating element. The thin glass ensures a minimal heat-up time, so that the full heat radiation is released within a few minutes. Especially in temporarily inhabited rooms (eg: bathroom, toilet) this is a great energetic advantage, as only during their often short-term use of heat is needed.
[0008] Da die Beschichtung möglichenweise ästetisch nicht sehr ansprechend ist, ist die intransparente Schicht vorgesehen, die entweder zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der transparenten Scheibe angeordnet oder auf der Außenseite der transparenten Scheibe als Farbschicht, Bild oder dergleichen aufgebracht sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die intransparente Schicht auch von der Glasplatte aus gefärbtem Glas gebildet werden, das durch die Färbung in beliebiger Farbe, ggf. in Kombination mit einer zusätzlichen intransparenten Schicht, soweit intransparent ist, dass die elektrisch leitenden Beschichtung nicht zu sehen ist.Since the coating is possibly aesthetically not very appealing, the non-transparent layer is provided, which can either be arranged between the electrically conductive layer and the transparent pane or applied on the outside of the transparent pane as a color layer, image or the like. Alternatively or additionally, the nontransparent layer can also be formed from the glass plate made of colored glass, which is not transparent due to the coloration in any desired color, possibly in combination with an additional nontransparent layer, in that the electrically conductive coating can not be seen.
[0009] Es kann auch zwischen der intransparenten Schicht auf der Innenseite der transparenten Scheibe und der transparenten Scheibe eine Farbschicht, ein Bild oder dergleichen angeordnet sein.It can also be arranged between the non-transparent layer on the inside of the transparent pane and the transparent pane, a color layer, an image or the like.
[0010] Durch die intransparente Schicht und/oder die Farbschicht, das Bild oder dergleichen kann sowohl das ästetische Erscheinungsbild des erfindungsgemäßen Infrarot-Flächenheizelementes als auch unter Umständen das Abstrahlverhalten verbessert werden.By the non-transparent layer and / or the color layer, the image or the like, both the aesthetic appearance of the infrared Flächenheizelementes invention and under certain circumstances, the radiation behavior can be improved.
[0011] Die Isolierschicht sorgt als Wärmedämmung dafür, Wärmeverluste nach hinten zu minimieren. So ist sichergestellt, dass ein hoher Anteil der aufgenommenen Leistung in effiziente Wärmestrahlung umgewandelt wird und nicht in Konvektionswärme. 1 /6 österreichisches Patentamt AT 13 921 U1 2014-12-15 [0012] Als Isolierschicht wird erfindungsgemäß bevorzugt eine Glasfasermatte oder noch besser ein Aerogel, insbesondere ein amorphes Silicagel enthaltendes flexibles Vliesgewebesubstrat, verwendet, da diese Werkstoffe sehr gute Isoliereigenschaften aufweisen und daher zu einem schlanken Aufbau des erfindungsgemäßen Infrarot-Flächenheizelementes beitragen.The insulating layer ensures thermal insulation to minimize heat loss to the rear. This ensures that a high proportion of the absorbed power is converted into efficient heat radiation and not into convective heat. [0012] According to the invention, the insulating layer used is preferably a glass fiber mat or even better an airgel, in particular a flexible nonwoven fabric substrate containing amorphous silica gel, since these materials have very good insulating properties and are therefore too contribute to a slim design of the infrared surface heating element according to the invention.
[0013] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen. Es zeigt: [0014] Fig. 1 eine explosionsartige Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Infrarot-Flächenheizelementes, [0015] Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Infrarot- Flächenheizelementes im zusammengebauten Zustand und [0016] Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Rückseite des erfindungsgemäßen Infrarot-Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings. 1 shows an exploded view of an embodiment of an infrared surface heating element according to the invention, FIG. 2 shows a side view of the infrared surface heating element according to the invention in the assembled state, and [0016] FIG. 3 shows a perspective view of the back side of FIG according to the invention
Flächenheizelementes im zusammengebauten Zustand [0017] Das erfindungsgemäße Infrarot-Flächenheizelement weist in der dargestellten Ausführungsform eine ca. 2,1 mm starke Glasplatte 1 aus teilvorgespanntem Glas mit ESG-Eigen-schaften (ESG = Einscheibensicherheitsglas) auf der Vorderseite auf, das über eine thermische Isolierschicht 2 an einer Rückwand 3 befestigt ist. Die Isolierschicht 2 weist beispielsweise eine Stärke von 2 bis 8mm auf und besteht bevorzugt aus einer Glasfasermatte oder einem Aerogel, wie z.B. einem ein amorphes Silicagel enthaltenden flexiblen Vliesgewebesubstrat. Andere Isoliermaterialien und Kombinationen dieser oder anderer Isoliermaterialien sind erfindungsgemäß ebenso denkbar. Bevorzugt haben diese auch elektrisch isolierende Eigenschaften, da auf diese Weise auf eine zusätzliche Isolierung der auf der Glasplatte 1 aufgebrachten elektrisch leitenden Schicht 4 verzichtet werden kann. Wenn elektrisch isolierende Eigenschaften der Isolierschicht 2 nicht oder nicht ausreichend vorhanden sind, kann wie in Fig. 1 dargestellt auch eine zusätzliche elektrisch isolierende Schicht bzw. Folie 17 zwischen der Isolierschicht 2 und der elektrisch leitenden Schicht 4 angeordnet sein.Surface heating element in the assembled state The infrared surface heating element according to the invention has in the illustrated embodiment, an approximately 2.1 mm thick glass plate 1 teilvorgespanntem glass with ESG properties (ESG = tempered safety glass) on the front, which has a thermal Insulating layer 2 is attached to a rear wall 3. The insulating layer 2 has, for example, a thickness of 2 to 8 mm and is preferably made of a glass fiber mat or an airgel, e.g. a flexible nonwoven fabric substrate containing an amorphous silica gel. Other insulating materials and combinations of these or other insulating materials are also conceivable according to the invention. These also preferably have electrically insulating properties, since in this way additional insulation of the electrically conductive layer 4 applied to the glass plate 1 can be dispensed with. If electrically insulating properties of the insulating layer 2 are not or not sufficiently present, as shown in FIG. 1, an additional electrically insulating layer or film 17 may be arranged between the insulating layer 2 and the electrically conductive layer 4.
[0018] Die elektrisch leitende Schicht 4 ist eine flächig homogen aufgebrachte Heizschicht, die z.B. bei einer Versorgungsspannung von 230VAC über die gesamte Heizfläche gleichmäßig mit 80-90°C Oberflächentemperatur langwellige IR-Strahlung abgibt. Derartige Schichten, die eine Schichtstärke bis 50μ, vorzugsweise < 20μ, aufweisen, sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden daher hier nicht näher beschrieben. Lediglich beispielhaft wird eine auf einer wässrigen Acrylatbasis basierenden Dispersion mit elektrisch leitenden Partikeln, z.B. Kohlenstoff-Nanopartikeln, als geeignete Schicht genannt. Eine aufgeklebte Heizfolie könnte ebenso verwendet werden.The electrically conductive layer 4 is a surface homogeneously applied heating layer, e.g. at a supply voltage of 230VAC across the entire heating surface evenly with 80-90 ° C surface temperature long-wave IR radiation emits. Such layers having a layer thickness of up to 50μ, preferably < 20μ, are well known in the art and are therefore not described here in detail. By way of example only, an aqueous acrylate-based dispersion having electrically conductive particles, e.g. Carbon nanoparticles, called a suitable layer. An adhered heating foil could also be used.
[0019] Die elektrisch leitende Schicht 4 ist entweder direkt homogen und flächig auf die Innenseite der Glasplatte 1 aufgebracht oder über eine intransparente Zwischenschicht, welche verhindert, dass die elektrisch leitende Schicht 4 optisch durch die Glasplatte 1 sichtbar ist. Die intransparente Schicht kann gemäß Kundenwunsch einfärbig gefärbt und/oder ggf. ein Bild oder dergleichen wiedergeben. Die intransparente Schicht, Farbschicht, das Bild oder dergleichen kann aber auch auf der Außenseite der Glasplatte 1 angebracht sein. Es kann auch eine Kombination einer intransparenten Schicht mit einer zusätzlichen Farbschicht, einem Bild oder dergleichen verwendet werden.The electrically conductive layer 4 is either directly applied homogeneously and flat on the inside of the glass plate 1 or an intransparente intermediate layer, which prevents the electrically conductive layer 4 is visually visible through the glass plate 1. The nontransparent layer can be dyed in one color according to the customer's request and / or possibly reproduce an image or the like. The non-transparent layer, color layer, the image or the like may also be mounted on the outside of the glass plate 1. It is also possible to use a combination of an opaque layer with an additional color layer, an image or the like.
[0020] An gegenüberliegenden Rändern der elektrisch leitenden Schicht 4 sind zwei Leiterbahnen 5 zur Kontaktierung der Heizschicht 4 angebracht, die über elektrische Leiter 6 mit Klemmblöcken 7 verbunden sind. Die Leiterbahnen 5 bestehen aus sehr gut leitendem Material, beispielsweise aus Silber, das sich auch gut mit der elektrisch leitenden Schicht 4 verbinden lässt.At opposite edges of the electrically conductive layer 4, two conductor tracks 5 are provided for contacting the heating layer 4, which are connected via electrical conductors 6 with terminal blocks 7. The interconnects 5 are made of very good conductive material, such as silver, which can also connect well with the electrically conductive layer 4.
[0021] Als Schutz vor schädlichen oder gefährlichen Übertemperaturen sind an der Rückseite der elektrisch leitenden Schicht 4 zwei auf beispielsweise 110°C eingestellte Temperatursensoren bzw. Temperaturbegrenzer 8, die mit einer Steuerplatine 10 verbunden sind, die im zusam- 2/6 österreichisches Patentamt AT 13 921 U1 2014-12-15 mengebauten Zustand in einer Anschlussdose 9 aufgenommen ist. Die Temperaturbegrenzer 8 sind durch Ausnehmungen 18 in der Isolierschicht 2 an der zusätzlichen, elektrisch isolierenden Schicht bzw. Folie 17 oder direkt an der elektrisch leitenden Schicht 4 angebracht. Die Anschlussdose 9 wird mittels Schrauben 11 mit der Rückwand 3 verschraubt.As protection against harmful or dangerous excess temperatures, two temperature sensors or temperature limiters 8, which are set to, for example, 110 ° C., are connected to a control board 10 at the rear side of the electrically conductive layer 4 13 921 U1 2014-12-15 assembled state in a junction box 9 is included. The temperature limiter 8 are mounted through recesses 18 in the insulating layer 2 to the additional, electrically insulating layer or foil 17 or directly to the electrically conductive layer 4. The junction box 9 is screwed by means of screws 11 to the rear wall 3.
[0022] Da das erfindungsgemäße Infrarot-Flächenheizelement in der dargestellten Ausführungsform über die Anschlussdose 9 bzw. eine daran angeordnete Montageplatte 12 an einer Wand oder dergleichen befestigt werden kann, ist zur Versteifung der Rückwand 3 auf deren Innenseite noch eine Aluminiumplatte 13 angeordnet, mit der die Anschlussdose 9 über die Schrauben 11 durch die Rückwand 3 hindurch verschraubt wird.Since the infrared surface heating element according to the invention in the illustrated embodiment via the junction box 9 and a mounting plate 12 disposed thereon can be attached to a wall or the like, is for stiffening the rear wall 3 on the inside of an aluminum plate 13 is still arranged with the the junction box 9 is screwed through the screws 11 through the rear wall 3 therethrough.
[0023] Die Rückwand kann aus beliebigem, mechanisch ausreichend stabilem Material hergestellt sein, beispielsweise aus Holz, Holzwerkstoffen wie MDF-Platten oder Verbundwerkstoffen bzw. Laminaten. Dabei ist es von Vorteil, wenn auch die Rückwand 3 gut wärmeisolierende Eigenschaften aufweist. Bevorzugt weist die Rückwand 3 vorspringende Ränder auf, damit die einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Infrarot-Flächenheizelementes im Inneren der Rückwand 3 aufgenommen werden können. Die transparente Scheibe 1 kann ebenfalls bündig innerhalb der Ränder der Rückwand aufgenommen sein oder auf die Ränder aufgelegt sein und somit mit dem Außenumfang der Rückwand 3 bündig abschließen. Auf diese Weise lässt sich ein sehr dünner bzw. schlanker und ästetisch schöner Gesamtaufbau realisieren.The rear wall may be made of any mechanically stable enough material, such as wood, wood materials such as MDF boards or composites or laminates. It is advantageous if the rear wall 3 has good heat insulating properties. Preferably, the rear wall 3 on projecting edges, so that the individual components of the infrared surface heating element according to the invention can be accommodated in the interior of the rear wall 3. The transparent pane 1 can also be received flush within the edges of the rear wall or placed on the edges and thus flush with the outer periphery of the rear wall 3. In this way, a very thin or slender and aesthetically beautiful overall structure can be realized.
[0024] Um das erfindungsgemäße Infrarot-Flächenheizelement mit dem Stromnetz zu verbinden ist ein Steckverbinder 14 vorgesehen, der nicht nur einen Eingang sondern auch einen, zwei oder mehr Ausgänge aufweist, um weitere erfindungsgemäße Infrarot-Flächenheizelemente anschließen zu können, wobei entweder jedes Infrarot-Flächenheizelement separat oder über eine Master-Slave-Schaltung zugeschaltet werden können. Wenn zwei oder mehrere Infrarot-Flächenheizelemente verwendet werden, können diese beispielsweise an einem Schwenkarm-System befestigt werden, das es ermöglicht, z.B. zwei seitliche Elemente im Winkel von bis zu 45° nach vorne zu schwenken. Dadurch können die Infrarot-Flächenheizelemente z.B. als kompakte Infrarotkabine genutzt werden.In order to connect the infrared surface heating element according to the invention with the power supply, a connector 14 is provided, which has not only an input but also one, two or more outputs to connect further infrared surface heating elements according to the invention can, either each infrared Surface heating can be switched separately or via a master-slave circuit. For example, if two or more infrared panel heaters are used, they may be attached to a swing arm system that allows, e.g. to swing two lateral elements at an angle of up to 45 ° to the front. Thereby, the infrared surface heating elements can be used e.g. be used as a compact infrared cabin.
[0025] Zum Ein- und Ausschalten des Infrarot-Flächenheizelementes kann an einem Rand desselben, entweder an der Vorderseite oder an der Rückseite ein Schalter 15 angebracht werden, der über eine elektrische Leitung 16 ebenfalls mit der Steuerplatine 10 verbunden ist. Beim Schalter 15 kann es sich beispielsweise um einen einfachen mechanisch-elektrischen Schalter oder um einen kapazitiv durch einfache Berührung zu betätigenden Schalter handeln. 3/6For switching on and off of the infrared Flächenheizelementes a switch 15 may be mounted on one edge thereof, either on the front or on the back, which is also connected via an electrical line 16 to the control board 10. The switch 15 may, for example, be a simple mechanical-electrical switch or a switch which can be actuated capacitively by simple contact. 3.6
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Legal Events
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