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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Heizkörper, bestehend aus einem isolierenden Grundkörper aus Kunststoff, in welchem Heizelemente, insbesondere Heizdrähte eingebettet sind, wobei der Grundkörper Durchbrechungen aufweist. Solche elektrische Heizkörper sind bekannt und dienen zur Erwärmung örtlich begrenzter Flächen, insbesondere von Fussböden. Hiebei ist es auch bekannt, solche elektrische Heizkörper in den Fussboden bzw. Estrich einzubetten. Die Durchbrechungen im Grundkörper des elektrischen Heizkörpers gewährleisten hiebei eine Verbindung zwischen der unterhalb des Heizkörpers angeordneten Schicht mit der oberhalb des Heizkörpers liegenden Schicht und damit eine sichere Verankerung des Heizkörpers, wobei Relativverschiebungen der durch den Heizkörper getrennten Schichten vermieden werden.
Ein bekannter, mit Durchbrechungen versehener Heizkörper besteht aus einer thermoplastischen Kunststoffolie mit einseitig ausgeformten Rillen, in welche die Heizleitungen eingebettet sind. Die so gebildete flexible Masse ist jedoch starken mechanischen und thermischen Beanspruchungen nicht gewachsen. Wird ein solcher Heizkörper in eine Schicht eingebettet, in welcher sich scharfkantige Steine od. dgl. befinden, also beispielsweise in Beton, wie dies häufig der Fall ist, so besteht die Gefahr, dass die Kunststoffolie beschädigt und der Heizkörper freigelegt oder sogar unterbrochen wird, in welchem Falle der Heizkörper nicht mehr funktionsfähig ist und ausgetauscht werden muss, wobei der erhärtete Beton mühsam entfernt werden muss.
Wird ein solcher Heizkörper in Asphalt oder einem andern heissen Material eingebettet, so besteht wieder die Gefahr, dass die Kunststoffolie schmilzt oder sich zumindest in unzulässiger Weise verformt.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass der Grundkörper aus einem platten- oder tafelförmigen, vorzugsweise faserverstärkten, beispielsweise glasfaserverstärkten Element besteht und dass die Heizelemente durchgehend in das platten- oder tafelförmige Element eingebettet sind. Der erfindungsgemässe Heizkörper ist somit nicht als flexible Masse ausgebildet, sondern besteht aus einer Platte oder Tafel, die auch bei starker mechanischer Beanspruchung des Heizkörpers eine sichere Umhüllung der Heizelemente gewährleistet und ein Freilegen dieser Heizelemente verhindert.
Beim erfindungsgemässen Heizkörper besteht auch nicht die Gefahr, dass dieser bei einer hohen Erwärmung seine Form ändert, wie dies bei den bekannten aus einer thermoplastischen Kunststoffolie hergestellten Heizkörpern der Fall ist, bei welchen die Rillen durch Erwärmung der Folie geformt werden und bei einer anschliessenden Erwärmung, sei es durch Einbetten in eine heisse, vergussfähige Masse, sei es durch die während des Betriebes auftretende Wärme, die Tendenz besteht, dass die Heizkörperfolie sich in ihren ursprünglichen Zustand zurückverformt.
Der erfindungsgemässe Heizkörper kann somit auch in Asphalt verlegt werden, wobei Temperaturen bis zu 1200C ohne weiteres vertragen werden, und es ist auch möglich, den erfindungsgemässen Heizkörper in eine mit einem Asphaltfertiger aufgebrachte Asphaltschicht einzubetten, da auch beim Befahren dieser Schicht mit schweren Geräten und Fahrzeugen keine Beschädigung des erfindungsgemässen Heizkörpers erfolgt.
Ausserdem bildet insbesondere dann, wenn das beim erfindungsgemässen Heizkörper verwendete platten- oder tafelförmige Element Glasfasereinlagen, die gegebenenfalls vorgespannt sein können, verstärkt ist, dieses platten- oder tafelförmige Element mit seinen verstärkten Stegen eine Armierung des Betons, Asphaltes od. dgl., in welchen es eingebettet ist, und verhindert dadurch ein Zerreissen des umgebenden Materials bei der Erwärmung durch den Heizkörper infolge der verschiedenen Wärmedehnungskoeffizienten. Da die Heizelemente durchwegs in das platten- oder tafelförmige Element eingebettet sind, besteht keine Gefahr einer Beschädigung dieser Heizelemente.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das platten- oder tafelförmige Element aus einem Rahmen und von diesem Rahmen umschlossenen, die Durchbrechungen begrenzenden parallelen Stegen, die gegebenenfalls untereinander durch Querstege abgesteift sind. Hiebei ist es von Vorteil, wenn der Rahmen breiter ist als die Stege und die Querstege. Auf diese Weise wird ein sehr stabiler elektrischer Heizkörper geschaffen, der auch grösste mechanische und thermische Beanspruchungen aufzunehmen vermag. Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes, welche in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind.
Fig. l zeigt eine Draufsicht auf einen elektrischen Heizkörper, wogegen Fig. 2 einen Schnitt nach der
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lDurchbrechungen --4-- auf, welche die Form länglicher Schlitze haben und untereinander durch Stege --5-- getrennt sind, wobei diese Stege durch einen Rahmen --6-- zusammengefasst sind. Die Stege--5--
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verlaufen zueinander parallel und nehmen jeweils einen Heizdraht --2-- auf, der schlangenlinienförmig verlaufend durch die Stege --5-- geführt ist. Der Verlauf des Heizdrahtes ist in Fig. l strichliert dargestellt.
Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von jener nach Fig. l und 2 zunächst
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dass die Platte --1-- statt eines rostartigen Charakters (Fig. l, 2) eine gitter-bzw. netzartige Struktur erhält. Ferner zeigen die Fig. 3 und 4, dass die Breite --a-- des Rahmens --6-- grösser ist als die Breite-b-der Stege--5--, so dass sich eine vergrösserte Steifheit des Elements--l--ergibt. Die Breite--c--der Durchbrechungen--4--kann ebenfalls grösser sein als die Stegbreite--b--, wobei lediglich die nötige Steifheit des Elements--l--gewährleistet bleiben muss.
Während bei der Ausführungsform nach den Fig. l und 2 das Element--l--einschichtig ausgebildet war, liegt bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 eine zweischichtige Ausbildung vor, u. zw. bestehen sowohl Rahmen --6-- als auch Stege--5--und gegebenenfalls auch die Querstege--7--aus einem im Querschnitt trogförmigen bzw. U-förmigen Bodenteil-8 bzw. 8'--, auf dessen innere Oberfläche die Heizdrähte --2-- aufgelegt sind und der durch eine Vergussmasse-9-aus elektrisch isolierendem Material, zweckmässig ebenfalls aus Kunststoff, ausgegossen ist.
Diese Vergussmasse wird zweckmässig so gewählt, dass sie sich beim Ausgiess- bzw. Aushärtevorgang innig mit dem Material des Bodenteiles-8 bzw. 8'-verbindet, so dass die Haftung der Bauteile--8 bzw. 8'und 9--aneinander gesichert und gewährleistet wird, dass die Heizdrähte --2-- stets allseitig vom isolierenden Material ummantelt sind und keine Feuchtigkeit zu den Heizdrähten --2-- gelangen kann.
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angeordnet sein, die die Wärme in eine bestimmte Richtung lenkt. Dadurch lässt sich die Richtung des Wärmeflusses vom Heizelement beeinflussen.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante zu Fig. 4, wobei der Bodenteil--8 bzw. 8'-- (wenn es sich um einen Steg --5-- handelt) nach oben gerichtete Vorsprünge--11--trägt, zwischen welche der Heizdraht --2-- eingelegt ist. Dadurch ergibt sich eine sichere Führung für den Heizdraht--2--. Diese Vorsprünge --11-- können nach dem Einlegen des Heizdrahtes --2-- an ihren oberen Enden flach gepresst werden, so dass sich dort Verbreiterungen ergeben. Diese Verbreiterungen, welche vom Material der Ausgussmasse --9-- hintergossen werden, bilden eine Verankerung für die Ausgussmasse--9--und halten dadurch diese mit dem Bodenteil --8-- fest zusammen.
An Stelle von Vorsprüngen-11-können ebensogut Nuten im Bodenteil--8 bzw. 8'--Verwendung finden, oder es können Rippen am Bodenteil vorgesehen sein, usw.
Fig. 6 zeigt, wie mehrere elektrisch heizbare platten- bzw. tafelförmige Elemente --1,1'-- zu grösseren Flächen zusammengesetzt werden können. Diese Elemente--l, l'--müssen untereinander hinsichtlich der Aufteilung und Anordnung der Durchbrechungen --4-- nicht gleich sein. Besonderes Augenmerk ist jedoch
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einzelnen Elemente parallel an eine zweiadrige Verteilungsleitung--12--angeschlossen sind. Diese Verteilungsleitung--12--läuft entlang zweier Ränder des Rahmens--6--jedes Elements, u. zw. bei den Elementen-l-vom oberen Ende des linken Randes zum rechten Ende des unteren Randes (Fig. 6), wogegen
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(Kunststoff od. dgl.)Die Fig. 7 bis 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer solchen Verbindungsstelle--13--. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7 und 8 ist jedes der beiden Elemente-l, l'--mit einer Ausnehmung --14, 14'--versehen. In dieser Ausnehmung tritt die zweiadrige Verteilungsleitung--12--aus dem Element - l bzw. l'--aus. Die beiden Ausnehmungen-14, 14'-- liegen einander gegenüber, so dass sich ein
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verbleibende Spalt --17-- werden nach Durchführung der Verdrahtung mit einer vergiessfähigen Isoliermasse - -18--, insbesondere aus Kunststoff, ausgegossen, wobei diese Isoliermasse--18--so gewählt ist, dass sie an den Rändern der Elemente-l, l'--festhaftet, so dass sich eine innige Verbindung ergibt, die den Zutritt von Feuchtigkeit zu den Verteilerleitungen --12-- verhindert.
Um einen Formraum für die Vergussmasse --18-zu schaffen, wird zweckmässig unter die Verbindungsstelle vor dem Eingiessen der Vergussmasse --18-- eine platte --19-- untergeschoben.
Bei der Variante nach den Fig. 9 und 10 ist jedes Element-l bzw. l'-mit einem Vorsprung-20 bzw. 20'-versehen, an dessen Stirnseite die Verteilungsleitung --12-- aus dem Element-l bzw. l'-austritt. Die beiden Vorsprünge --20, 20'-- liegen einander gegenüber und in dem zwischen den beiden
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Vorsprüngen verbleibenden Spalt--21--wird die Verbindung der beiden Verteilungsleitungen-12-- vollzogen. Nach vollendeter Verbindung wird ein im Querschnitt U-förmiges Formstück-22--um die beiden Vorsprünge--20, 20'-- herumgelegt und der verbleibende Hohlraum--21--mit einer Vergussmasse --23-- ausgegossen.
Fig. ll zeigt ein verlegtes Element wobei zwecks grösserer Heizleistung in jedem Steg-5--drei zueinander parallel geführte Heizdrähte --2-- verlaufen. Das Element--l--ist auf eine Unterlage--24-, z. B. aus Beton, aufgelegt, und durch eine Deckschicht-25-, insbesondere einen Bodenbelag, z. B. aus Kunststoff oder Steinfliesen abgedeckt. Die zwischen den Stegen --5-- liegenden Durchbrechungen --4-- sind durch eine Ausgleichsmasse--26--beliebiger Art ausgefüllt, die dem unterschiedlichen Wärmeausdehnungsfaktor des Kunststoffes des Elements--l--und des Betons der Schicht-24Rechnung trägt und gleichzeitig eine Wärmeisolation nach unten bildet.
Eine zusätzliche Wärmeisolation und ein zusätzlicher Ausgleich der Wärmespannungen kann dadurch erzielt werden, dass die Heizdrähte --2-- an der Unterseite und gegebenenfalls auch an den Seitenflächen mit einem elastischen Kunststoff oder Schaumstoff beschichtet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 ist auf eine Unterlagsschicht-24-eine Deckschicht-25- aufgebracht, die auch die Durchbrechungen --4-- zwischen den Stegen--5--des Elements-l--ausfüllt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 liegt das Element--l--eingebettet in eine Schicht--27--, die z. B. Erde bei einer Pflanzenkultur sein kann, welche beheizt werden soll.
Bei allen Ausführungsformen kann statt einem oder mehreren Heizdrähten-2-eine leitende Schicht, z. B. eine Heizfolie, Verwendung finden. Ferner ist es möglich, den Kunststoff des Elements--l--sowohl bei einschichtiger Ausbildung (Fig. l, 2) als auch bei mehrschichtiger Ausbildung (Fig. 3 bis 5) durch Einbringung von Verstärkungseinlagen beliebig zu verstärken. Solche Einlagen können z. B. geeignete Fasereinlagen sein, z. B.
Glasfaserrovingstränge od. dgl. Die Einlagen können gegebenenfalls vorgespannt werden, so dass sich ein vorgespanntes Kunststoffelement ergibt, welches in analoger Weise wie ein armierter Beton, Asphalt usw. besonders widerstandsfähig gegen mechanische Beanspruchungen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Heizkörper, bestehend aus einem isolierenden Grundkörper aus Kunststoff, in welchem Heizelemente, insbesondere Heizdrähte eingebettet sind, wobei der Grundkörper Durchbrechungen aufweist,
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faserverstärkten, beispielsweise glasfaserverstärkten Element besteht und dass die Heizelemente durchgehend in das platten- oder tafelförmige Element eingebettet sind.
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The invention relates to an electric heater, consisting of an insulating base body made of plastic, in which heating elements, in particular heating wires, are embedded, the base body having openings. Such electrical heating elements are known and are used to heat locally limited surfaces, in particular floors. It is also known to embed such electrical heating elements in the floor or screed. The openings in the main body of the electric heater ensure a connection between the layer arranged below the heater and the layer above the heater and thus secure anchoring of the heater, whereby relative displacements of the layers separated by the heater are avoided.
A known heating element provided with perforations consists of a thermoplastic plastic film with grooves formed on one side in which the heating lines are embedded. However, the flexible mass formed in this way cannot cope with severe mechanical and thermal stresses. If such a radiator is embedded in a layer in which there are sharp-edged stones or the like, for example in concrete, as is often the case, there is a risk that the plastic film will be damaged and the radiator will be exposed or even interrupted, in which case the radiator is no longer functional and has to be replaced, whereby the hardened concrete has to be laboriously removed.
If such a heater is embedded in asphalt or another hot material, there is again the risk that the plastic film will melt or at least deform in an impermissible manner.
The invention has set itself the task of avoiding these disadvantages and the invention consists essentially in that the base body consists of a plate-shaped or panel-shaped, preferably fiber-reinforced, for example glass fiber-reinforced element and that the heating elements are continuously embedded in the panel-shaped or panel-shaped element are. The radiator according to the invention is thus not designed as a flexible mass, but consists of a plate or panel which ensures that the heating elements are securely enveloped and prevents exposure of these heating elements even when the radiator is subjected to high mechanical stress.
In the case of the heater according to the invention, there is also no risk of it changing its shape when heated to a high degree, as is the case with the known heaters made from a thermoplastic plastic film, in which the grooves are formed by heating the film and, when subsequently heated, be it by embedding it in a hot, castable compound, or by the heat generated during operation, there is a tendency for the heating element foil to deform back into its original state.
The radiator according to the invention can thus also be laid in asphalt, with temperatures of up to 1200C being easily tolerated, and it is also possible to embed the radiator according to the invention in an asphalt layer applied with an asphalt paver, since heavy equipment and vehicles also drive over this layer there is no damage to the heater according to the invention.
In addition, especially when the plate-shaped or panel-shaped element used in the radiator according to the invention is reinforced with glass fiber inserts, which can optionally be prestressed, this plate-shaped or panel-shaped element with its reinforced webs forms a reinforcement of the concrete, asphalt or the like it is embedded and thus prevents the surrounding material from tearing when heated by the radiator due to the different coefficients of thermal expansion. Since the heating elements are entirely embedded in the plate-shaped or table-shaped element, there is no risk of these heating elements being damaged.
According to a further feature of the invention, the plate-shaped or panel-shaped element consists of a frame and parallel webs which are enclosed by this frame and delimit the openings and are optionally stiffened with one another by transverse webs. Here it is advantageous if the frame is wider than the webs and the cross webs. In this way, a very stable electrical heating element is created that is able to absorb the greatest mechanical and thermal loads. Further characteristics and advantages of the invention emerge from the description of exemplary embodiments of the subject matter of the invention, which are shown schematically in the drawings.
Fig. 1 shows a plan view of an electric heater, while Fig. 2 shows a section according to the
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Openings --4-- which have the shape of elongated slots and are separated from one another by webs --5--, these webs being combined by a frame --6--. The bridges - 5--
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run parallel to each other and each take a heating wire --2--, which is routed in a serpentine fashion through the webs --5--. The course of the heating wire is shown in dashed lines in FIG.
The embodiment according to FIGS. 3 and 4 differs from that according to FIGS. 1 and 2 initially
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that the plate --1-- instead of a rust-like character (Fig. 1, 2) has a grille or. retains a net-like structure. Furthermore, FIGS. 3 and 4 show that the width --a-- of the frame --6-- is greater than the width - b - of the webs - 5--, so that an increased rigidity of the element-- l - results. The width - c - of the openings - 4 - can also be greater than the web width - b -, with only the necessary rigidity of the element - l - having to be guaranteed.
While in the embodiment according to FIGS. 1 and 2 the element - 1 - was constructed in one layer, in the embodiment according to FIGS. 3 and 4 there is a two-layer construction, u. Between there are both frames --6 - and webs - 5 - and possibly also the transverse webs - 7 - of a trough-shaped or U-shaped base part 8 or 8 '- on its inner surface the heating wires --2-- are placed and which is filled with a potting compound-9-made of electrically insulating material, also expediently made of plastic.
This potting compound is expediently chosen so that it is intimately bonded to the material of the base part 8 or 8 ′ during the pouring or curing process, so that the adhesion of the components 8 or 8 ′ and 9 to one another is ensured and it is guaranteed that the heating wires --2-- are always covered on all sides by the insulating material and that no moisture can get to the heating wires --2--.
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be arranged that directs the heat in a certain direction. This allows the direction of the heat flow from the heating element to be influenced.
Fig. 5 shows a variant of Fig. 4, wherein the bottom part - 8 or 8 '- (if it is a web --5--) has upwardly directed projections - 11 - between which the heating wire --2-- is inserted. This results in a safe guidance for the heating wire - 2--. These projections --11-- can be pressed flat at their upper ends after inserting the heating wire --2-- so that there are widened areas. These widenings, which are cast behind by the material of the pouring compound --9--, form an anchor for the pouring compound - 9 - and thereby hold it firmly together with the bottom part --8--.
Instead of projections - 11 - grooves in the bottom part - 8 or 8 '- can just as well be used, or ribs can be provided on the bottom part, etc.
Fig. 6 shows how several electrically heatable plate or table-shaped elements --1,1 '- can be put together to form larger areas. These elements - 1, 1 '- do not have to be identical to one another with regard to the division and arrangement of the openings --4--. Special attention is however
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individual elements are connected in parallel to a two-core distribution line - 12 -. This distribution line - 12 - runs along two edges of the frame - 6 - of each element, u. between the elements-l-from the upper end of the left edge to the right end of the lower edge (Fig. 6), whereas
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(Plastic or the like) FIGS. 7 to 10 show two exemplary embodiments of such a connection point - 13 -. In the embodiment according to FIGS. 7 and 8, each of the two elements - 1, 1 '- is provided with a recess --14, 14'. The two-core distribution line - 12 - emerges from the element - 1 or 1 '- in this recess. The two recesses - 14, 14 '- are opposite one another, so that a
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remaining gap --17-- are filled with a castable insulating compound - -18--, in particular made of plastic, after the wiring has been carried out, this insulating compound - 18 - being selected so that it is at the edges of the elements -l, l '- firmly adheres, so that an intimate connection results that prevents the access of moisture to the distribution lines --12--.
In order to create a mold space for the potting compound --18 -, a plate --19-- is expediently pushed under the connection point before pouring the potting compound --18--.
In the variant according to FIGS. 9 and 10, each element -l or l'-is provided with a projection -20 or 20'-on whose end face the distribution line -12- from element -l or l '-exit. The two projections --20, 20 '- are opposite each other and in the one between the two
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Projections remaining gap - 21 - the connection of the two distribution lines -12- is completed. After the connection has been completed, a shaped piece -22 with a U-shaped cross-section is placed around the two projections -20, 20'-and the remaining cavity -21- is filled with a potting compound -23-.
Fig. 11 shows an installed element, with three parallel heating wires --2-- running in each web 5 for the purpose of greater heating power. The element - l - is on a base - 24-, z. B. made of concrete, and by a top layer-25-, in particular a floor covering, for. B. covered from plastic or stone tiles. The openings --4-- lying between the webs --5-- are filled with a leveling compound - 26 - of any type, which takes into account the different thermal expansion factors of the plastic of the element - 1 - and the concrete of the layer 24 and at the same time forms a thermal insulation downwards.
Additional thermal insulation and an additional compensation of thermal stresses can be achieved by coating the heating wires --2-- on the underside and, if necessary, on the side surfaces with an elastic plastic or foam.
In the embodiment according to FIG. 12, a top layer 25 is applied to an underlayer 24, which also fills the openings - 4 - between the webs - 5 - of the element-1.
In the embodiment according to FIG. 13, the element - l - is embedded in a layer - 27 - which, for. B. earth can be in a plant culture which is to be heated.
In all embodiments, instead of one or more heating wires-2-a conductive layer, e.g. B. a heating film, use. Furthermore, it is possible to reinforce the plastic of the element - 1 - both with a single-layer design (FIGS. 1, 2) and with a multi-layer design (FIGS. 3 to 5) by introducing reinforcing inserts. Such deposits can e.g. B. be suitable fiber inserts, e.g. B.
Glass fiber roving strands or the like. The inlays can optionally be prestressed, so that a prestressed plastic element results, which is particularly resistant to mechanical stresses in a manner analogous to reinforced concrete, asphalt, etc.
PATENT CLAIMS:
1. Electrical heating element, consisting of an insulating base body made of plastic, in which heating elements, in particular heating wires, are embedded, the base body having openings,
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fiber-reinforced, for example glass fiber-reinforced element and that the heating elements are continuously embedded in the plate-shaped or panel-shaped element.
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