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In schneereichen Gebieten führt auf Dächern befindlicher Schnee zu ernsten Schwierigkeiten, da die
Bewohner von Häusern gezwungen sind, viel Geld und Arbeit für das Entfernen von Schnee von den Dächern aufzuwenden, damit die Häuser nicht unter der Last des Schnees zusammenbrechen oder Schmelzwasser durch das Dach hindurchdringt.
In in üblicher Weise erstellten Häusern ist in der Regel die Wärmeisolation der Dächer unzureichend, so dass durch das Dach hindurch viel Wärme abgeleitet wird. Der Schnee schmilzt insbesondere in jenen Bereichen des Daches leicht nieder, welche sich unmittelbar oberhalb von beheizten Räumen befmden, da dort vom darunter liegenden Raum reichlich Wärme herangeführt wird. Das entstehende Schmelzwasser fliesst das Dach entlang nach unten und gefriert im Hinblick auf die Kühlung durch Kaltluft im Bereiche der Dachrinne, wo sich allmählich eine Eisdecke bildet, u. zw. besonders leicht dann, wenn die Aussentemperatur etwa-4 bis-7 C beträgt. Die Eisdecke besitzt in der Regel einen keilförmigen Querschnitt und wächst mit ihrer Keilspitze das
Dach hinauf, wobei die Oberseite der Eisdecke nahezu horizontal bleibt.
Eine solche Eisdecke kann am
Dachrand eine Stärke von 20 bis 30 cm erreichen. In schneereichen Gebieten sind die Dächer in der Regel mittels Eisenblechen bedeckt, die an den übereinanderliegenden Rändern miteinander verfalzt sind. Falls die
Eisdecke so mächtig wird, dass sie eine solche Stossstelle von Blechen erreicht, fliesst das durch die Eisdecke aufgestaute Schmelzwasser durch Spalte der Verbindungsstelle in das Innere des Hauses, was nicht nur für die
Bewohner des Hauses ärgerlich ist sondern auch zu einer raschen Schädigung des Dachgebälks führt.
Es wurde bereits versucht auf Dächern befindlichen Schnee mittels entlang des Daches zick-zackförmig verlegter Heizdrähte niederzuschmelzen, jedoch wird bei einer solchen Anordnung, insbesondere bei extrem niedrigen Temperaturen, der Schnee nur in Nähe der Heizdrähte niedergeschmolzen, so dass der beabsichtigte
Effekt nicht erzielt werden kann und die Gefahr des Durchtretens von Schmelzwasser durch Spalte der
Dachdecke nur erhöht wird. Mit der USA-Patentschrift Nr. 2, 507, 039 wurde bereits vorgeschlagen, auf dem Dach in Gefällsrichtung desselben verlaufende rohrförmige Heizkörper mit Abstand vom Dach und in Nähe des
Dachrandes anzuordnen.
Eine solche Anordnung der Heizkörper gestattet es nun aber nicht mit einigermassen vertretbarem wirtschaftlichem Aufwand die rohrförmigen Heizkörper mit solchem Abstand voneinander anzuordnen, dass auch zwischen den Heizkörpern befindlicher Schnee geschmolzen wird. Hinzu kommt, dass unvermeidlicherweise die rohrförmigen Heizkörper mit ihrer Oberseite aus der abschmelzenden Schneedecke hervortreten und unter Verringerung des Wirkungsgrades der gesamten Anordnung nutzlos Wärme abstrahlen.
Es ist weiters zu bemerken, dass bei Anordnung einer Vielzahl solcher rohrförmiger Heizkörper beträchtliche
Schwierigkeiten hinsichtlich eines feuchtigkeitsdichten Anschlusses der Heizelemente an die Stromversorgungs- quelle entstehen, u. zw. insbesondere dann, wenn gemäss dem erwähnten bekannten Vorschlag die rohrförmigen
Heizkörper um den Dachrand nach unten umgebogen sind und gerade dort, wo Schmelzwasser vom rohrförmigen Heizkörper abtropfen muss, die Stromzuführung zum Heizkörper vorgesehen ist. Aus der österr. Patentschrift Nr. 205139 ist bereits ein Flächenheizelement bekanntgeworden, welches an vereisungsgefährdeten Flächen von
Flugzeugen angebracht werden kann und eine in einem Kunstharz eingebettete elektrische Heizanlage aufweist, die zwischen zwei Deckfolien angeordnet ist.
Solche bekannte Flächenheizelemente sind, ohne spezielle Massnahmen verwendet, nicht geeignet, die oben erwähnten Nachteile eines Schneeschmelzgerätes gemäss der USA-Patentschrift Nr. 2, 507, 039 zu vermeiden.
Mit der Erfindung wird nun bezweckt, die oben erwähnten Nachteile eines bekannten Schneeschmelzgerätes zu vermeiden. Dies gelingt mit einem im Bereiche des Dachrandes befestigbaren und zum Schmelzen von Schnee dienenden Flächenheizelement, das eine in einem hitze- und kältebeständigen dielektrischen Material, beispielsweise in einem Kunstharz, eingebettete elektrische Heizeinlage aufweist, die zwischen zwei Deckblechen angeordnet ist und welches gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass der am Dachrand liegende Endteil des Flächenheizelementes zusammen mit dem aussenliegenden oberen Deckblech umgebogen ist und unter Verbindung des oberen Deckbleches mit dem unteren Deckblech mittels eines Verbindungsbleches einen entlang des Dachrandes verlaufenden Kabelkanal bildet,
wobei im Bereiche der Verbindungsstelle des oberen Deckbleches mit dem Verbindungsblech eine Tropfleiste ausgebildet ist, und dass die Heizanlage, welche vorzugsweise von einem an sich bekannten Gewebe mit Kettfäden aus wärmebeständigen und elektrisch nicht leitenden Fasern, wie Baumwolle-, Synthese- oder Glasfasern, und mit einem die Schussfäden bildenden Heizdraht gebildet ist, im Bereich des Kanals eine grössere Heizleistung aufweist als in den sonstigen Bereichen.
Mit einem erfindungsgemässen Flächenheizelement ist es ohne weiteres möglich, die erforderlichen Verdrahtungen im entlang des Dachrandes verlaufenden Kabelkanal in einer Weise unterzubringen, dass die Verdrahtung gegen Schmelzwasser völlig gesichert ist ; dies wird noch dadurch erleichtert, dass im Bereiche der Verbindungsstelle des oberen Deckbleches mit dem Verbindungsblech eine Tropfleiste ausgebildet ist. Dadurch, dass das Flächenheizelement im Bereich des Kabelkanals eine grössere Heizleistung aufweist als in den sonstigen Bereichen, kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass in der Regel die Höhe der Schneedecke im Bereiche des Dachrandes grösser ist als in Nähe des Firstes des Daches und weiters einem Entstehen von Eiszapfen im Bereiche der Tropfleiste des Kabelkanals entgegengewirkt werden kann.
Es erscheint zweckmässig, die Heizleistung pro Flächeneinheit des Flächenheizelementes in Richtung zum First des Daches hin immer
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geringer zu bemessen und dementsprechend sind gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfmdungsgemässen Flächenelementes in diesem zumindest drei Zonen untereinander verschiedener Heizleistung vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 schematisch im Querschnitt ein mit Schnee bedecktes, jedoch nicht mit Heizkörpern ausgestattetes Dach, Fig. 2 axonometrisch den Hauptteil eines in erfindungsgemässer Weise mit einem Heizelement ausgestatteten Daches, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A'der Fig. 2, Fig. 4 den Schnitt gemäss Fig. 3 und zusätzlich die Verteilung der Heizleistung im Heizelement, Fig. 5 in Draufsicht eine Heizeinlage für ein Heizelement gemäss den Fig. 2 und 3, Fig. 6 axonometrisch die Unterseite eines Heizelementes gemäss den Fig. 2 bis 5, Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie B-B'der Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie C-C'der Fig. 6, Fig. 9 die Stromzuführung zu dem Heizelement, Fig.
10 im Schnitt die Anordnung der Kabel innerhalb des Heizelementes, Fig. l1 einen Schnitt enlang der Linie D-D'der Fig. 10, Fig. 12 ähnlich wie Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Heizelementes und Fig. 13, 14 und 15 schematisch in erfindungsgemässen Heizelementen eingesetzte Heizeinlagen.
Fig. 1 zeigt ein übliches mit Schnee bedecktes Dach auf welchem der Schnee durch von aus den
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--2-- im--4-- der Deckbleche des Daches hindurch in unterhalb des Daches liegende Räume eindringen kann. Mit der
Erfindung soll unter anderem dieser Nachteil vermieden werden.
Gemäss den Fig. 2 bis 12 sind im Flächenheizelement als Heizeinlagen --5-- Gewebe angeordnet, deren
Kettfäden aus wärmebeständigen (im Hinblick auf die geringe erforderliche Wärmemenge pro Flächeneinheit)
Fasern, wie Baumwolle, Synthesefasern oder Glasfasern bestehen und deren Schussfäden von Heizdrähten --6-- gebildet sind, die gegebenenfalls, wie in Fig. 5 gezeigt ist, nicht alle über die gesamte Breite des Gewebes geführt sein müssen um verschiedene Heizstärken pro Flächeneinheit erzielen zu können. Verschiedene Heizstärken könnten aber in einfacherer Weise auch dann erzielt werden, wenn verschieden breite Gewebe der angegebenen Art, gegeneinander isoliert, übereinander gelegt werden.
Gemäss dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind jedoch die Heizdrähte-6-im oberen Teil der Heizeinlage --5-- mit geringerer Dichte angeordnet als in der unteren Hälfte der Heizeinlage. Das Gewebe wird in ein hitzebeständiges und kältebeständiges Isolationsmaterial-7-, beispielsweise ein Kunstharz eingebettet, beispielsweise eingepresst. Die Heizdrähte --6-- werden ihrem elektrischen Widerstand und der Spannung der Stromquelle entsprechend an geeigneten Stellen an Stromzuführungsdrähte --7'-- angeschlossen, die parallel zu den Längsrändern der Heizeinlage laufen.
Wie die Fig. 3, 4 und 7 bis 12 zeigen, ist auf eine Seite der Heizeinlage --5-- ein Deckblech - -8--, beispielsweise verzinktes Eisenblech, mittels eines Klebstoffes, beispielsweise einem ungesättigten Polyesterharz, aufgeklebt, wobei dieses Deckbleck --8-- dort zu einem etwa C-förmigen Kastenprofil umgebogen ist, wo der Kabelkanal --9-- zu liegen kommen soll. Der Kabelkanal --9-- liegt an jenem Rand des Heizelementes wo die Heizeinlage die grösste Heizleistung aufweist bzw. die Heizdrähte der Heizeinlage --5-- am dichtesten angeordnet sind. In ähnlicher Weise ist auch auf der unteren Seite der Heizeinlage ein Deckblech --10-- befestigt, so dass das erfmdungsgemässe Heizelement im wesentlichen die Form eines Schichtkörpers --11-- besitzt.
Die senkrecht zum Kabelkanal --9-- liegenden Ränder des Deckbleches --8-- sind im wesentlichen U-förmig umgebördelt, um aneinanderliegende Heizelemente mit ihren Rändern - a-- verbinden zu können (vgl. Fig. 2). Der Kabelkanal --9-- ist, wie Fig. 6 zeigt, durch ein Verbindungsblech --12-- abgeschlossen, das bei-14-mit dem unteren Deckblech --10-- und im Bereich --13-- mit dem oberen Deckblech-8-verfalzt ist. Der Kabelkanal --9-- ist somit zur Gänze geschlossen. An der Unterseite des Kabelkanals --9-- bildet das obere Deckblech-8-im Bereiche --13-- mit dem Verbindungsblech --12-- eine Tropfleiste.
Die Heizeinlage --5-- ist durch das untere Deckblech --10-- am dem Kabelkanal gegenüberliegenden Rand nicht bedeckt, jedoch bedeckt durch das obere Deckblech--8-, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, wobei allerdings das Deckblech --8-- dort auch mit dem Material-7-, in welches die Heizeinlage --5-- eingebettet ist, nicht verklebt ist ; in diesem Bereiche der Heizanlage --5-- sind auch keine Heizdrähte vorgesehen. Dieser Teil der Heizeinlage-5kann daher je nach Bedarf abgewinkelt oder abgeschnitten werden, um die Befestigung des Heizelementes am
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seinem Falz an diese Anschlagleiste angelegt wird.
Das Flächenheizelement kann sodann mit dem Dach verbunden werden, indem Nägel durch den Teil --16-- des Deckbleches --10-- hindurchgetrieben-- werden.
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Auf diese Weise werden mehrere Heizelemente nebeneinanderliegend auf dem Dach befestigt. Die Heizelemente können sodann im Bereiche der umgebördelten Ränder--a--des oberen Deckbleches --8-- miteinander
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auch verhindert, dass Wasser zwischen benachbarten Heizkörpern hindurchsickert.
Wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt ist, werden die Stromzuführungsdrähte eines Heizelementes mit den Stromzuführungsdrähten des andern Heizelementes mittels wasserbeständiger Klemmen miteinander verbunden, über welche Isolierschläuche--19--geschoben sind. Das Verbinden der Stromzuführungsdrähte--17--
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nur gegen Wasser geschützt sondern es ergibt sich auch eine gefällige Installation.
Wie bereits erwähnt, sind die Heizdrähte --6- innerhalb des Flächenheizkörpers mit geringer Dichte in dessen oberer Hälfte und mit grösserer Dichte in dessen unterer Hälfte angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Die
Temperaturverteilung wird damit durch die Fig. 4 erläutert. Die höchste Temperatur ergibt sich im Bereiche des
Kabelkanals-9-, wo die Heizeinlage --5-- entsprechend umgebogen ist, und damit steht die grösste
Wärmemenge gerade dort zur Verfügung, wo die Kaltluft die Eisdecke zuerst aufbaut. Vom Kabelkanal--9-- nach oben schliessen zwei weitere Bereiche geringerer Heizdichte an.
Wenn somit die Heizeinlage eingeschaltet wird, wird am Dach liegender Schnee geschmolzen, und das
Schmelzwasser kann ohne Gefahr des Einfrierens bis zum Dachrand gelangen und dort nach unten abtropfen.
Die Tropfleiste im Bereich--13--verhindert, dass Schmelzwasser hinter das Dach gelangt. Wäre eine solche
Tropfleiste nicht vorgesehen, könnte das Schmelzwasser über die Unterseite des Kabelkanals--9--bis zum
Rand des Daches gelangen, wo es wieder kalt genug ist, um das Wasser zum Gefrieren zu bringen ; am Rande des
Daches entstehende Eiszapfen könnten zu einer Schädigung des Dachgebälks führen. Obwohl die Tropfleiste an jeder beliebigen Stelle der Unterseite des Kabelkanals --9-- vorgesehen werden könnte, ist es doch zweckmässig, sie möglichst nahe am vorderen Rand des Kabelkanals anzuordnen, da dort die Temperatur höher ist. Gemäss der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform kann der Kabelkanal auch eine stärker geneigte
Unterseite aufweisen.
Der wesentliche Faktor beim Niederschmelzen des auf einem Dach befindlichen Schnees ist die Temperatur am Dachrand. Soferne dort die Temperatur nicht ausreichend hoch ist, kann das Schmelzwasser dort erneut unter Bildung einer Eisdecke erstarren und zum Hindurchsickem von Wasser durch das Dach führen, wie bereits erwähnt worden ist. Dieses Problem kann durch Verwendung stärker belastbarer Heizdrähte gelöst werden, jedoch wird bei gleichmässig m Heizelement angeordneten Heizdrähten der obere Teil des Daches unnötig stark erwärmt, womit die Betriebskosten unnötig erhöht werden.
Aus diesem Grunde sind beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Heizdrähte innerhalb des Flächenheizelementes mit unterschiedlicher Dichte angeordnet, beispielsweise so, dass die Heizdrahtschlaufen im oberen Teil des Heizelementes voneinander einen doppelt so grossen Abstand besitzen als im unteren Teil des Heizelementes. Da darüber hinaus der unterste Teil des Heizelementes unter Ausbildung des Kabelkanals umgebogen ist, wird im Bereiche des Kabelkanals etwa viermal so viel Wärme pro Flächeneinheit erzeugt als im oberen Teil des Heizelementes, wie durch Fig. 4 veranschaulicht wird. Es ist damit möglich, eine am Dachrand entstandene Eisdecke rasch niederzuschmelzen und den Schnee im oberen Teil des Daches so weit zu erwärmen, dass er das Dach hinabrutscht.
Es ist so unter Erzielung eines hohen Wirkungsgrades nur eine geringe Heizleistung erforderlich und ein wirtschaftlicher Betrieb möglich.
Der Kabelkanal dient nicht nur zur Erhöhung der Temperatur im Bereiche des Dachrandes und zur Aufnahme der Stromzuführungskabel sondern schützt die Stromzuführungskabel auch gegen Witterungseinflüsse und gibt dem Dachrand ein gefälliges Aussehen.
Die die Heizeinlage --5-- des Heizelementes umhüllenden Deckbleche, beispielsweise verzinkte Eisenbleche, verbessern die Wärmeübertragung und schützen die Heizeinlage vor einer Beschädigung durch spitze Gegenstände, beispielsweise vom Dach abstehende Nägel, oder durch Schläge irgendwelcher Herkunft. Ein weiterer Vorteil der Metallhülle des Heizelementes liegt darin, dass sie einen Schutz gegen elektrische Schläge angibt. Das Heizelement wird häufig elektrostatisch aufgeladen, da es einen Kondensatorbelag eines Kondensators darstellt, dessen Dielektrikum vom darauf lastenden Schnee gebildet ist. Die Gefahr elektrischer Schläge kann einfach dadurch beseitigt werden, dass die Deckbleche geerdet werden.
Das erfindungsgemässe Flächenheizelement kann eine Hauptheizung und eine Hilfsheizung aufweisen, von welchen erstere während der Nacht und letztere tagsüber betrieben werden kann, was insbesondere im Hinblick darauf von Vorteil ist, als dann den bei Nacht meist niedrigeren Temperaturen Rechnung getragen werden kann. Die Hilfsheizung kann unter Umständen auch nur dazu verwendet werden, während der Nacht zusätzlich zur Hauptheizung betrieben zu werden.
Im Rahmen von Versuchen, welche unter Berücksichtigung natürlicher Gegebenheiten durchgeführt wurden, wurde gefunden, dass das Entstehen einer Eisdecke auf dem Dach dann am wirksamsten verhindert werden kann, wenn im zwischen Dachrand und einem 90 mm Abstand vom Dachrand besitzenden parallel hiezu liegenden Bereich eine Heizleistung von 650 bis 800 W/m2 vorgesehen wird.
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