CN206611599U - 面式加热装置和用于制造面式加热装置的套件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及面式加热装置以及用于制造面式加热装置的套件，该面式加热装置用于对壁进行加热。该面式加热装置包括：加热层，其能被施加在待加热的壁上并且包括至少两种导电性添加剂和至少一种粘合剂；两个导电的接触元件，其能布置在所述加热层上或布置在加热层上，使得能对所述加热层加载电压和/或电流；控制元件，其包括电源和用于控制所述面式加热装置的控制装置；两个电导线，其中，第一电导线与所述电源的电极之一连接并且第二电导线与所述电源的另一电极连接；和两个过渡元件，其中，第一过渡元件使所述第一电导线与所述两个导电的接触元件中的一个导电地连接，并且第二过渡元件使所述第二电导线与所述两个导电的接触元件中的另一个导电地连接。

Description

面式加热装置和用于制造面式加热装置的套件
技术领域
本实用新型涉及面式加热装置以及用于在壁上制造面式加热装置的套件，该面式加热装置尤其适合对房间、如房屋房间进行加热。
背景技术
在日常生活的许多方面需要对物体的表面进行加热，其中，对此可在许多位置上使用电加热元件，该电加热元件例如由曲折形的加热丝构成。这种加热方式的缺点是，在加热丝仅在一个位置发生损坏时整个加热元件停止工作。此外，由于仅电加热元件(即，加热丝)的小部分产生期望的热量，借此整个加热元件可提供期望的热量，由此会形成不期望的“热点”并且不能确保均匀的温度分布。
为了克服该问题，还已知这样的加热元件，该加热元件基于在加热层上施加的电压和/或电流，在该加热层中导电的多纤维材料(例如碳纤维或碳纳米管)基本均匀地分布；参见DE 20 2010 009 208U1和DE 20 2014 009744U1。因此，为了制造这种加热元件，需要首先能够制造分散液，导电的多纤维材料在该分散液中同样基本均匀地分布。但是该导电的多纤维材料由于其高度倾向于自聚集而具有缺点，该材料仅很难并且在很高的技术难度中能够转变为分散液，并且分散的纤维明显易于再次聚集。这导致一方面多纤维的导电性添加剂的分散液(以及进而可由此制造的加热元件)的制造成本非常高并且另一方面这种分散液、尤其这种水基分散液具有很小的储存稳定性并因此在涂覆之前必须在很高的技术难度中再次分散。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的是提供一种加热涂料，该加热涂料可稳定地储存并且外行人员也可轻松使用该加热涂料从而在壁上产生面式加热装置。
尤其，本实用新型在第一方案中涉及加热涂料，该加热涂料包括至少两种导电性添加剂和至少一种粘合剂，其中，导电性添加剂包括石墨和炭黑，粘合剂包括不导电的聚合物，并且加热涂料没有导电的碳纤维或碳纳米管。
在第二方案中，根据本实用新型，提供面式加热装置，该面式加热装置具有下列构件：(a)加热层，其可被施加在待加热的壁上并且包括至少两种导电性添加剂和至少一种粘合剂，其中，导电性添加剂包括石墨和炭黑，粘合剂包括不导电的聚合物，并且加热层没有导电的碳纤维或碳纳米管；(b)两个导电的接触元件，其可如此布置在加热层上或布置在加热层上，使得可对加热层加载电压和/或电流；(c)控制元件，该控制元件包括电源和用于控制面式加热装置的控制装置；(d)两个电导线，其中，第一电导线与电源的电极之一连接并且第二电导线与电源的另一电极连接；以及(e)两个过渡元件，其中，第一过渡元件使第一电导线与两个导电的接触元件中的一个导电地连接并且第二过渡元件使第二电导线与两个导电的接触元件中的另一个导电地连接，并且其中，两个过渡元件中的每一个具有保持元件，保持元件用于使过渡元件在待加热的壁的区域中以传力方式和/或形状配合方式固定在壁上，在该区域中没有施加加热层和接触元件。
在第三方案中，根据本实用新型提供用于在壁上制造面式加热装置的套件，其中，该套件包括下列构件：(1)根据本实用新型的加热涂料，如其在第一方案中所述的那样，即，包括至少两种导电性添加剂和至少一种粘合剂的加热涂料，其中，导电性添加剂包括石墨和炭黑，粘合剂包括不导电的聚合物，并且加热涂料没有导电的碳纤维或碳纳米管；(2)至少两个导电的接触元件；(3)控制元件，该控制元件包括电源和用于控制面式加热装置的控制装置；(4)至少两个电导线；和(5)至少两个过渡元件，其中，两个过渡元件中的每一个具有至少一个保持元件，保持元件用于使过渡元件以传力方式和/或形状配合方式固定在壁上；如有必要(6)使用说明。
加热涂料
尽管本实用新型的第一方案涉及加热涂料，但是应理解为，术语“加热涂料”也应包括近义词“加热涂层”和“加热漆”。
包含在根据本实用新型的加热涂料中的成分石墨和炭黑为导电材料，其在此称为导电性添加剂。专业人员除了石墨和炭黑以外知道其他的导电性添加剂，例如碳纳米管、碳纤维和碳纳米纤维。但是多纤维的导电性添加剂由于其高度倾向于自聚集而具有缺点，该多纤维的导电性添加剂仅很难并且在很高的技术难度中能够转变为分散液，而且分散的纤维明显易于再次聚集。这导致一方面多纤维的导电性添加剂的分散液的制造成本非常高，并且另一方面这种分散液具有很小的储存稳定性。
为了避免该缺点，根据本实用新型的加热涂料没有导电的碳纤维和碳纳米管、尤其没有导电的碳纤维、碳纳米纤维和碳纳米管。在本文中，表述“没有导电的碳纤维和碳纳米管”是指，相比于在根据本实用新型的加热涂料中的石墨和炭黑对实现导电性的贡献，在根据本实用新型的加热涂料中的导电的碳纤维和碳纳米管对实现导电性的贡献基本可忽略。这例如在相比于包含在根据本实用新型的加热涂料中的导电的石墨和炭黑的总重量，导电的碳纤维和碳纳米管的总量低于0.5％(优选低于0.1％、更优选低于0.05％、更优选低于0.01％、更优选低于0.005％、更优选低于0.001％、更优选低于0.0005％、更优选低于0.0001％)时是这种情况。表述“没有导电的碳纤维和碳纳米管”相对于包含在根据本实用新型的面式加热装置中的加热层应类似地理解，即，相比于在加热层中的石墨和炭黑对实现导电性的贡献，在加热层中的导电的碳纤维和碳纳米管对实现导电性的贡献基本可忽略(例如在相比于包含在加热层中的导电性添加剂石墨和炭黑的总重量，导电的碳纤维和碳纳米管的总量低于0.5％(优选低于0.1％、更优选低于0.05％、更优选低于0.01％、更优选低于0.005％、更优选低于0.001％、更优选低于0.0005％、更优选低于0.0001％))。表述“没有导电的碳纤维、碳纳米纤维和碳纳米管”应类似地理解(即，相比于在加热涂料(或加热层)中的石墨和炭黑对实现导电性的贡献，在加热涂料(或加热层)中的导电的碳纤维、碳纳米纤维和碳纳米管对实现导电性的贡献基本可忽略，例如在相比于包含在加热涂料(或加热层)中的导电性添加剂石墨和炭黑的总重量，导电的碳纤维、碳纳米纤维和碳纳米管的总量低于0.5％(优选低于0.1％、更优选低于0.05％、更优选低于0.01％、更优选低于0.005％、更优选低于0.001％、更优选低于0.0005％、更优选低于0.0001％))。
在一个实施方式中，根据本实用新型的加热涂料(或可由此产生的加热层)仅具有石墨和炭黑作为导电性添加剂。
上述导电性添加剂的特性将在下面更详细地阐述。
石墨是非常常见的矿物并且属于半金属和非金属的类别。除了金刚石和富勒烯以外，石墨是碳的第三种在地球上正常条件下呈稳定状态的形式(改性)并且大多以六角形结晶，在三方晶系中也很少见。
石墨发展为不透明的、灰色至黑色的呈六角形、块状、鳞片状或柱状形状的晶体，该晶体在晶体面上具有金属光泽。
在晶质石墨中有平行伸延的平坦的多个层、其为“基面”或“石墨层”。一个层由共价键连接的六边形构成，其碳原子以sp2杂化。在该平面内部，碳原子之间的结合能为4.3eV，而在平面之间结合能仅为0.07eV。由于结合力的这种极端的定向依赖性产生石墨的机械、电气和热特性的显著的各向异性：
-纯石墨的沿着基面的轻微易裂性，沿着晶体层的明显较高的强度；
-相比于沿着平面的基本为金属导电性，正交于基面的热绝缘性和电绝缘性。
在平面之内的导电性通过π电子的离域实现。如果平面之间没有固定的相互关系，称为乱层碳。
石墨也可为合成来源，作为对此合适的塑料、沥青、石油、煤炭等的焦化的产物。
炭黑是黑色的粉末状固体，其根据品质和应用而包括80％或更多的碳。
炭黑根据其应用领域而具有特殊的特性，其有针对性受到制造方法的类型和过程参数的变化的影响。
炭黑、其特性、制造方法、应用等已经被广泛说明，因此在此参考相关技术文章。
碳纳米管(CNTs)由卷成圆柱形的、闭合的石墨层构成。单个的管称为“singlewall carbon nanotubes(单壁纳米碳管)”(SWCNT)，由于同轴层叠的管而增加直径的零件称为“multiwall carbon nanotubes(多壁碳纳米管)”(MWCNT)。
CNTs可通过各种方法制成。最普遍已知的是电弧工艺、激光烧蚀方法和催化辅助的化学气相沉积(CCVD)。后者的方法适合于大规模生产CNTs。在此在金属的、催化活性的基体上产生由气态碳源(烃、醇、CO、CO2)构成的CNT。
通常，SWCNT具有0.5-4nm的直径，MWCNT具有在6和100nm之间的直径。CNTs的长度可直至几个mm。
CNTs的物理特性相应于石墨的沿着基面延伸的那样石墨。
CNTs如今作为机械增强剂、导电和导热的添加剂而用在聚合物、陶瓷和金属中。对此，CNTs通常在其表面上进行化学改性，从而满足良好的分散性和连接到基层(其也可称为加热介质的基础材料)上的要求。通常给CNTs加入基质材料。因此，术语“CNTs”应不仅包括未经改性的CNTs也包括改性(尤其为侧壁改性的)的CNTs。由于高的纵横比和高的比表面积，仅可形成具有相对低的CNT含量的复合材料。
碳纤维(也称为塑料纤维)是工业制造的纤维。区分为各向同性和各向异性的类型，其中，各向同性的纤维仅具有小的强度，并且各向异性的纤维的特征为在轴向方向上小的断裂延伸率的同时还具有高的强度和刚性。碳纤维的直径约为5至9μm并因此大于碳纳米纤维或CNTs。
碳纳米纤维(CNF)由石墨烯层构成，其沿着纤维轴线彼此叠置。石墨烯层相对于纤维轴线的角度(取向)用于进行粗略区分。因此，所谓的“人字形”CNF具有以≠90°的角度布置的石墨烯层。该CNF可为实心的或为空心的。其直径在50nm-1μm的范围中并且其长度可直至mm范围。在石墨烯层相对于纤维轴线以＝90°布置的情况下，称为“板式”CNF。其直径在50至500nm的范围中并且其长度可直至50μm。
该CNF通常通过CVD制成。其应用主要为在催化中作为催化剂载体以及在锂离子电池中或贮气时作为活性的添加物。
在根据本实用新型的加热涂料中包含至少一种粘合剂，其中，该粘合剂优选包括不导电的聚合物。根据本实用新型的“粘合剂”理解为一种连接，通过该连接可将颗粒(例如导电性添加剂、尤其石墨和炭黑)施加在壁上，使得颗粒与粘合剂(以及如有的话与其他物质)一起粘附在壁上。即，粘合剂促进在加热涂料/加热层中的颗粒的聚合力以及加热涂料/加热层在壁上的附着力。粘合剂可构造成有机的或无机的。粘合剂和颗粒(以及如有的话其他的物质、如添加物)在涂覆到壁上之前充分混合，从而使其均匀分布并且所有颗粒被粘合剂均匀润湿。
存在于加热涂料和加热层中的不导电的聚合物没有特殊限制并且包含各种类型的聚合物、尤其是热塑性聚合物(也称为热塑性塑料)、弹性体和反应性树脂、必要时与一种或多种添加物(如固化剂和促进剂)混合。聚合物理解为由一种或几种的同类单元(单体)构建的化学化合物。这样的分子通常具有链状或分支的构造并且具有在单体之间的共价键。下面描述几个、但是不是封闭性的用于优选的聚合物的示例，其可分别单独使用或以任意结合的方式使用。不导电的聚合物在加热涂料中的份额按重量计可为10至90％(例如20至80％、30至75％或40至60％)。不导电的聚合物在加热层中的份额按重量计可为10至95％(例如20至85％、30至80％或40至75％)。
热塑性的聚合物的示例性分组包括：
-聚烯烃(如聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚异丁烯等)
-聚酰胺(如例如聚酰胺-66、聚酰胺-12、聚酰胺-11、聚酰胺-6等)
-丙烯酸类聚合物(如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚丙烯酸以及衍生物等)
-氟系聚合物(如聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)
-脂族和芳族聚酯(如例如聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙酯等)
-聚酰亚胺(如例如聚醚酰亚胺)
-聚(芳)醚酮(如例如聚醚酮、聚醚醚酮等)
-多硫化物(如例如聚苯硫醚、聚苯砜、聚砜、聚醚砜等)
-聚甲醛
-纤维素及其衍生物(如例如纤维素硝酸盐、纤维素乙酸盐、纤维素乙酸酯丁酸酯等)
-乙烯基聚合物(如例如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯基吡咯烷酮等)
弹性体的示例性分组包括：
-天然橡胶，其可包含氯取代基、苯乙烯取代基、腈取代基、硫取代基或氧取代基
-异戊二烯，其可包含氯取代基、苯乙烯取代基、腈取代基、硫取代基或氧取代基
-丁二烯，其可包含氯取代基、苯乙烯取代基、腈取代基、硫取代基或氧取代基
-其他橡胶，其可包含氯取代基、苯乙烯取代基、腈取代基、硫取代基或氧取代基
-有机硅弹性体
-聚氨酯
反应性树脂的示例是环氧树脂，其包含含基团的单体、低聚物和/或聚合物。环氧树脂可基于芳族单体(例如，双酚A、双酚F、酚醛清漆等)、脂族单体或脂环族单体。后者分组的示例包含(但不限于)3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯和具有更高或更低的分子量的其他衍生物。环氧树脂可以是单官能、双官能、三官能、四官能和更多官能的并且包括所有分子量。
反应性树脂的其他分组为氰酸酯和异氰酸酯，并且对此相应的代表包括(但不限于)2,4-二异氰酸基-1-甲基苯、1-异氰酸基-4-[(4-异氰酸根合苯基)甲基]苯、1,1-双(4-氰氧基苯基)乙烷、2,2-双(4-氰氧基苯基)丙烷、低聚(3-亚甲基-1,5-苯二异氰酸)和具有更高或更低分子量的其他衍生物。
反应性树脂的另一分组为线性和分支的二醇和多官能醇(如低聚多元醇和聚酯多元醇和聚醚多元醇)的分组。
反应性树脂的另一分组为反应性聚酰亚胺系统的分组。反应性聚酰亚胺系统可包含单官能单体(如例如N-苯基马来酰亚胺、2,6-二甲苯基马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等)和/或双官能的单体(如例如4,4'-二苯基甲烷-双马来酰亚胺、N,N'-(4-甲基-间-亚苯基)双马来酰亚胺、N,N'-间-亚苯基、二烯丙基醚双酚A、邻,邻'-二烯丙基A、聚苯基双马来酰亚胺、聚苯并咪唑等)。
反应性树脂的另一分组为酚醛树脂的分组。示例包括(但不限于)基于酚醛或甲阶段酚醛树脂的示例。
反应性树脂的其他的示例性分组包括：
-不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂
-醇酸树脂
-三聚氰胺树脂
-聚硅烷和有机硅
-丙烯酸酯(包括甲基丙烯酸酯)
-聚喹喔啉
-柏油和沥青
此外，固化剂和促进剂可包括如胺、酰胺、酰氨基胺、氨基醇、氨基酸、酸酐、咪唑类、氨基氰、醇类、酚类、多元醇、氰酸酯、硫醇、羧酸、金属配合物等。根据本实用新型，固化剂理解为用于将多个单独的基础结构单元(例如粘合剂)连接成一个三维网络的化合物。固化剂优选具有至少两个官能组，其能够与粘合剂反应并且可以是相同或不同的。固化剂/促进剂在加热涂料或加热层中的份额优选是相对于相应的反应性树脂进行化学计量(即，固化剂/促进剂为这样的量，理论上几乎每个固化剂/促进剂分子能够与反应性树脂分子反应；优选固化剂/促进剂在加热涂料(或加热层)中的量为反应性树脂在加热涂料(或加热层)中的分子量的80至150％(如85至130％、90至120％、95至110％、97至105％、98至102％或100％))。
优选可能的是，加热涂料不包含有机粘合剂。在这种情况下，代替不导电的聚合物，根据本实用新型的加热涂料包括一种或多种无机粘合剂。根据本实用新型术语“无机粘合剂”是指矿物物质，其在与水混合时获得尤其可加工的膏料，该膏料之后硬化或能硬化。优选地，无机粘合剂在固态和/或硬化的状态中不导电。硬化可以液压的方式(即与水并且在水下；示例：水泥、镁砂)、钙化的方式(示例：石灰)、水合的方式(示例：石膏)或以其他方式(例如，聚合的方式，示例：水玻璃)或混合地进行。无机粘合剂的示例包括(但不限于)水泥(如波特兰水泥、矾土水泥(铝酸钙)、波特兰快水泥(硅酸钙、硬石膏(CaSO4))、钙磺(硫铝酸钙、二钙硅酸盐、硬石膏)、硫酸矿渣水泥(矿渣、硬石膏、硅酸钙))、石灰(如生石灰(CaO)或熟石灰(Ca(OH)2))、石膏(如无水石膏(CaSO4)、半水合物(CaSO4·0.5H2O)或水合物(CaSO4·2H2O))、氧化镁(氧化镁、镁盐)、水玻璃(碱金属硅酸盐、特别是钠和/或卡利硅酸盐)和地聚合物(例如，硅铝酸盐，如粘土)。无机粘合剂的优选示例是生石灰、熟石灰、水玻璃、石膏、粘土和水泥。无机粘合剂在加热涂料中的份额按重量计可为10至90％(例如20至80％、30至75％或40至60％)。无机粘合剂在加热层中的份额按重量计可为10至95％(例如20至85％、30至80％或40至75％)。
根据本实用新型的加热涂料优选作为液态的分散液，其中，在液相中的固体组成部分(尤其石墨和炭黑)被分散。
有利地，加热涂料包括分散剂，尤其环保型分散剂(如水)。优选地，加热涂料基本没有挥发性有机化合物(尤其基本没有挥发性有机溶剂)。在此术语“液态”应尤其在物理意义上理解，也包括粘性的液体和/或非牛顿流体。根据本实用新型，表述“基本没有挥发性有机化合物”是指，混合物(即，根据本实用新型的加热涂料或可由此产生的加热层)不应包含如在实际中以及现实中可制造的挥发性有机化合物。例如，在混合物基本没有挥发性有机化合物时，在混合物中挥发性有机化合物的量相比于混合物总重量可小于1重量％(例如小于0.5重量％、小于0.4重量％、小于0.3重量％、小于0.2重量％、小于0.1重量％、小于0.09重量％、小于0.08重量％、小于0.07重量％、小于0.06重量％、小于0.05重量％、小于0.04重量％、小于0.03重量％、小于0.02重量％、小于0.01重量％、小于0.005重量％、小于0.001重量％)。
在一个实施方式中，根据本实用新型的加热涂料具有一种或多种添加物，其优选选自下面的组，该组包括分散剂、润湿剂、流变添加剂、腐蚀抑制剂、用于提高耐擦伤性的介质和灭菌剂。
一些可能的加热涂料的制造在下面描述：例如固体可用润湿剂润湿，以便制造颜料膏。粘合剂与其他的添加物(如果存在)混合并且该混合物与颜料膏混合。在可替代的制造方法中，混合所有的液态组成部分并且使固体通过剪切逐次加入。
面式加热装置
加热层
在根据本实用新型的面式加热装置中包含的构件是在根据本实用新型的第二方案中限定的加热层。在本实用新型的意义中，薄膜状的物品被称为加热层，其可被施加或产生(尤其在使用根据本实用新型的加热涂料的情况下)到房间的壁的区域上并且可在其中产生热并且能够从其中排出热量。该热量在加热层中可通过加载电流产生。对此在加热层中设置导电性添加剂。加热层由于存在导电性添加剂石墨和炭黑而是低电阻的，这导致良好的导电性，因为仅存在很小的电阻。由此可实现均匀的加热能力。此外，通过低电阻确保仅需在加热层上施加很低的电压和/或很低的电流，从而实现良好的加热。
加热层的边缘区域尤其是加热层的宽侧的边缘区域。在本文中优选地将横向于加热层的主伸展方向、尤其长度的尺寸称为宽度。边缘区域分别从加热层的侧向边缘开始延伸，并且在相对于加热层的位于主伸展方向的中线的一段距离处终止。在此，主伸展方向可为直线或曲线。因此接触元件没有在中线上延伸并且优选在相对于中线一段距离处终止，其中，该距离有利地为接触元件的宽度的至少4倍(如至少5倍、至少6倍、至少7倍或至少8倍)。
根据一个优选的实施方式，加热层具有小于等于1的宽长比例。因此在该实施方式中，加热层具有带形状或条形状。在此，接触元件位于侧向的边缘区域，即，该侧向的边缘区域在带形的层的纵向上延伸。具有小的宽长比例的加热层的实施方式具有以下优点，一方面在接触元件之间的距离相对小，并因此可确保加热层在宽度上的可靠加热。有利地，在接触元件的内棱边之间的距离可直至2m、优选直至1m、如50至80cm、优选60至75cm、更优选65至70cm。
在根据本实用新型的面式加热装置的一个实施方式中，加热层具有矩形或平行四边形的形状。加热层的面积没有限制。其例如可直至100m2、优选直至20m2、更优选直至10m2、如1dm2至50m2、更优选0.1m2至10m2、更优选0.5m2至8m2、更优选0.6m2至6m2、更优选0.7m2至4m2、更优选0.8m2至2m2、更优选0.90至1.10m2、优选0.95至1.05m2。
加热层的层厚优选选择得很小并且例如在μm的范围中(例如在40至200μm、优选50至100μm的范围中)。例如加热层的层厚小于100μm，以便达到期望的加热效果。
根据本实用新型的面式加热装置可包括多于一个的加热层(例如至少2个、至少3个或至少4个彼此分开的加热层)，其中，每个加热层有两个导电的接触元件、两个电导线和两个过渡元件，但是所有加热层可连接在相同的控制元件上。各个加热层的面积可相同或不同，并且可分别处于上述给出的区域(例如0.1至10m2、如0.90至1.10m2、优选0.95至1.05m2)中。
由加热层排出的热量尤其可通过电源的功率参数(流过加热层的电流量或施加在加热层上的电压；两者可通过控制装置控制)、通过设定加热层的厚度和/或通过在加热层中的导电性添加剂的浓度而变化。
根据本实用新型的加热层可通过交流电或直流电运行。可为根据本实用新型的加热层供给低电压并因此实现充足的加热效果。加热层可在从供给大于0V的电压值开始、优选以特别是在5V至48V的范围中(如在18至25V的范围中、例如22V)的安全电压(交流电或直流电)运行。
可在使用根据本实用新型的加热涂料的情况下以已知的方式在壁上产生加热层。例如可通过滚动、喷涂、刷涂、涂刷、刮、抹或印刷的方式将加热涂料涂覆到壁上，其中，根据本实用新型喷涂、滚动、刮或印刷是优选的。加热涂料的涂覆可在一个步骤中(即，仅以一个涂层中)或在两个或多个步骤中(即，以2个或多个涂层)进行，其中，在后者的情况下在单次涂覆之间应分别有干燥步骤。优选地，加热层可通过滚动方式以两个涂层(其间具有干燥步骤)或借助喷涂方式以一个涂层产生。
必要时可在涂覆加热层之前在待加热的壁上产生基底层。这尤其有利的是，从而减小待加热的壁的吸收能力和/或确保待加热的壁的不变的表面品质。
接触元件
包含在根据本实用新型的面式加热装置中(尤其对包含在根据本实用新型的面式加热装置中的每个加热层)的两个导电的接触元件用于给加热层加载电压和/或电流。接触元件尤其可为接触条或接触带。
在根据本实用新型的面式加热装置的一个实施方式中，两个导电的接触元件包括导电的金属条、尤其导电的铜条。有利地，每个接触元件具有粘结层。每个接触元件(如果有的话，包括粘结层)的总厚度优选可为最大100μm、更优选最大90μm、更优选最大80μm、更优选最大75μm。
在一个实施方式中，接触元件可构造成直条。但是，对于其他的实施方式接触元件的形状不限于这种直的配置。接触元件例如可由在加热层的主伸展方向上曲线形伸延的条形成。
在根据本实用新型的面式加热装置的一个实施方式中，两个导电的接触元件可布置或布置在加热层的相对而置的边缘区域(例如上边缘区域和下边缘区域；或，左边缘区域和右边缘区域)上。
在根据本实用新型的面式加热装置的一个实施方式中，两个导电的接触元件彼此平行地布置或可布置。有利的是，在接触元件的内棱边之间的距离可直至2m、优选直至1m、如50至80cm、优选60至75cm、更优选65至70cm。
接触元件的宽度不重要。但是接触元件应如此确定尺寸，即，该接触元件允许优选在加热层的整个长度和/或宽度上给加热层加载电压和/或电流。例如，可参考加热层的宽度选择接触元件的宽度。接触元件的合适宽度可在加热层的宽度的1/10至1/40(优选1/12至1/32、如1/16至1/24、如1/20)。接触元件的绝对宽度可处于2至8cm(优选2.5至6.5cm、如3.5至5cm或4cm)的范围中，其中接触元件的宽度的总和最大应为加热层的宽度的一半。
导电的接触元件优选在加热层的整个长度上延伸。这具有以下优点，可使电流在加热层的整个长度上流经其宽度并因此使得待加热的面积最大化。有利地，接触元件可延伸到加热层的长侧端部之外，即，伸出超过长侧端部。这同样有助于使待加热的面积最大化，因为不是接触元件的与加热层直接接触的区段、而仅是接触元件的伸出的没有与加热层直接接触的剩余部可用于或能用于确保(通过过渡元件和电导线)与电源的导电连接。
接触元件可以任意方式被施加到壁上，例如借助粘结、热喷涂(电弧喷涂)或等离子喷涂。但是为了简单操作和制造面式加热装置优选在待加热的壁上粘结接触元件。对于该实施方式，接触元件优选具有粘结层。
在待加热的壁上产生加热层之后(其中，在壁上必要时先前已经产生基底层)可将接触元件施加到该加热层上。在这种情况下优选的是，在使用合适的器件的情况下施加接触元件，该器件尤其允许在接触元件和加热层之间的不受阻碍的电流流动。这例如可由此实现，即，在接触元件包括粘结层的实施方式中该粘结层是导电的。
可替代地，可在待加热的壁上产生加热层之前施加接触元件(必要时可首先在待加热的壁上产生基底层)。在这种情况下优选的是，将加热涂料(可能首先仅)涂覆到接触元件上，例如以使得在接触元件和待加热的壁上涂覆加热涂料的其他层(为了产生加热层)和/或在接触元件和加热层之间的电流流动得以改善。优选地，不仅在接触元件之间和接触元件上(其如前所述可能已经预先涂上加热涂料)涂覆加热涂料，而且还在接触元件的另一长侧之外(即，在接触元件的没有限定接触元件之间的间隙的长侧之外)和/或在接触元件的没有与过渡元件连接的宽侧之外，将加热涂料涂覆到待加热的壁(或先前已经涂底漆的待加热的壁)上。这导致接触元件在长侧和/或在接触元件的没有与过渡元件连接的宽侧上完全地被加热层包围。仅接触元件的直接与过渡元件连接或可连接的区段此时没有被加热层遮盖。在将加热涂料首次涂覆到接触元件上之前可有利的是，给接触元件去脂，以便改善加热层到接触元件上的粘附。
过渡元件
在接触元件上还设置过渡元件，经由过渡元件可将电流供应给接触元件并且过渡元件分别具有至少一个保持元件，过渡元件经由保持元件在待加热的壁的没有施加加热层和接触元件的区域中可以传力方式和/或形状配合方式固定在壁上。这用于机械应力释放。尤其由此可防止，通过(偶然地)拉动两个电导线中的一个而使得相应的接触元件从壁上松脱。用于以传力方式和/或形状配合方式进行固定的相应保持元件的示例包括：一个或多个(例如两个)螺接件(优选包括一个或多个相应成型的在过渡元件中的凹口)，过渡元件仅经由该螺接件或借助相应的附加器件(例如膨胀螺钉)拧到或可安装到壁上；形状配合连接体(例如呈蝴蝶形状)，其形状配合地连接(可能也使用装饰物(Putz))到在待加热的壁中的相应成型的凹口中；或卡口联接。
使每个过渡元件经由电导线与电源的电极中的一个连接，其中，该连接有利地设计为可松开的(例如借助插拔连接)。每个过渡元件例如借助卡夹连接导电地与两个接触元件中的一个连接，其中，在过渡元件和接触元件之间的该连接可设计成可松开的。
过渡元件有利地如此定尺寸，使得过渡元件能够在整个宽度上容纳接触元件。
控制元件
包含在根据本实用新型的面式加热装置中的控制元件包括电源(以用于提供电压和/或电流)和用于控制面式加热装置的控制装置。
根据本实用新型，术语“电源”应包括这样的电能源，该电能源适合提供电压和/或电流。在一个实施方式中，电源是电源件，即，能够连接到房子电网(通常230V AC±10％、50/60Hz)上的一个机构或一个组件以及需要与房子电网提供不同的电压和/或电流的其他机构或组件供能。电源件可为开关电源件或变压器电源件。在一个实施方式中，电源提供交流电(尤其在安全低电压范围中)或配置并设计成提供交流电(尤其在安全低电压范围中)。在一个可替代的实施方式中，电源提供直流电(尤其在安全低电压范围中)或配置并设计成提供直流电(尤其在安全低电压范围中)。
在一个实施方式中，电源设计并配置成，能够同时为多于一个(例如至少2个、至少3个或至少4个)的加热层供给电压(和/或电流)。
控制装置控制根据本实用新型的面式加热装置，即，优选控制用于给加热层(或多个加热层)加载电压和/或电流的控制装置，从而达到期望的温度。
对此适宜的是，在一个实施方式中，控制元件具有恒温器，该恒温器尤其配置并且设计成，能够测量并且必要时监控根据本实用新型的面式加热装置所处的房间的温度。适宜地，如此配置并且设计恒温器，即，能够与控制装置通信。有利的是，恒温器安装在根据本实用新型的面式加热装置所处的房间中，但是优选没有紧邻根据本实用新型的面式加热装置的加热层来安装，而是安装在没有加热层的壁上(例如恒温器可位于具有根据本实用新型的面式加热装置的房间的与安装有加热层的壁面对的壁上)。在一个实施方式中，恒温器配置并且设计成，能在该恒温器上设定期望的室温(理论温度)。
在一个实施方式中，控制装置在运行时持续地测量流过加热层(或多个加热层)的电流，并且将该电流与标准值/参考值进行比较。由此能确保加热层的功能性故障(例如在加热层上的火花形成)或在待加热的壁上的机械变化不会导致使人员和/或动物处于不安全的状况、或威胁人员和/或动物的安全。
在根据本实用新型的面式加热装置的一个实施方式中，例如控制元件具有电源自动断开机构。对此，控制元件可配置并且设计成，控制元件识别出在加热层上出现火花并且在出现这类火花时激活自动断开机构，即，断开电源。可替代地或额外地，控制元件配置并且设计成，使得控制元件监控：多大的电流量流过加热层，并且在流过加热层的电流与标准值/参考值偏差至少1％(如至少5％或至少10％)时激活自动断开机构，即，断开电源。
在根据本实用新型的面式加热装置的一个实施方式中，控制元件具有在加热层上的温度传感器。温度传感器有利地构造并且配置成，直接在加热层上或(如果在加热层上涂覆有另外的层)上方测量温度，并且将测量数据传送给恒温器和/或控制装置。由此可防止由于面式加热装置过热造成的危险(例如在加热层的表面上的温度超过40℃(尤其如果加热层安装在人员可到达的壁的区域上)或在加热层的表面上的温度超过70℃或超过120℃(尤其如果加热层安装在人员不可到达的壁的区域上))。
控制元件可安装在包括待加热的壁的房间中。在一个可替代的实施方式中，控制元件可在其他位置上(例如在隔壁房间中、在与待加热的房间连接的中央电气室或保险室中、或者在地下室中)。
为了保护根据本实用新型的面式加热装置和/或为了均衡不均匀性，可将保护或均衡层施加或可施加到加热层的一部分上(例如，仅在加热层的直接与接触元件连接的区域中，因为在此加热层会更薄)或施加或可施加在整个加热层和/或接触元件的暴露在外(即，伸出)的区域上。在一个实施方式中，保护或均衡层可使加热层与房间空间电绝缘。保护或均衡层可以已知方式形成。例如这种保护或均衡层为由填料构成的层、密封层、在一个实施方式中可贴上的无纺布带或其组合。有利的是，保护或均衡层是导热的、必要时也是电绝缘的。
此外，作为最上面的层可涂覆另一涂料层，其有利地是导热的。
根据本实用新型的面式加热装置可用于产生通常在房子(如住宅)内部中的温度、例如在15至30℃的范围中的温度。对此，尤其在加热层安装在人员可到达的壁的区域上(通常在壁的与地面距离小于2.5m的区域中)时，加热层的最大表面温度可以直至40℃。在加热层安装在人员不可到达的壁的区域上(通常在壁的与地面距离至少为2.5m的区域中、例如在房间的顶部上或在相应的斜撑上)时，加热层的最大表面温度直至120℃(如直至110℃、直至100℃、直至90℃、直至80℃或直至70℃)。在一个实施方式中也规定，根据本实用新型的面式加热装置用于达到比通常室温更高的温度，例如在桑拿房中的温度(例如80℃至120℃、如85℃至110℃)。
根据本实用新型的面式加热装置尤其适合加热房间，其中，这与房间如何构造或者房间位于何处无关。例如，该房间可为房子或建筑物的一部分(即，固定的)；但是术语“房间”也包括可动的变型(如集装箱)。根据本实用新型术语“壁”包括房间的所有边界，其中不含窗户。除了竖向的壁(可承载的或不可承载的)，术语“壁”尤其也包括可能存在的分隔壁、可能存在的斜撑和房间顶部(包括吊顶)。
根据本实用新型的面式加热装置具有以下优点，该面式加热装置可用于加热房间，在该房间中室内空气应尽可能少地运动(例如医院的病房或手术室、过敏患者的房间等)。另一优点是，根据本实用新型的面式加热装置直接施加在壁上，并且在面式加热装置运行时使该壁的温度位于室温之上。由此，在该壁上(或中)的水被蒸发(与传统系统不同，在传统系统中水在壁中冷凝)，这整体上防止霉菌形成。另一优点在于，借助根据本实用新型的面式加热装置(尤其其加热层)可屏蔽电磁射线。为了实现该屏蔽，没有为加热层加载电流或电压，而是使加热层接地。
用于制造面式加热装置的套件
关于根据本实用新型的套件的构件的设计方案参见根据本实用新型的第一方案(加热涂料)和第二方案(面式加热装置)的上述实施方式的全部内容。
尤其，包含在根据本实用新型的套件中的加热涂料可为依据上述根据本实用新型的第一方案的加热涂料。
此外，在根据本实用新型的套件的一个实施方式中，控制元件具有电源自动断开机构和/或恒温器，如其在此针对第二方案的根据本实用新型的面式加热装置所述的那样。
在根据本实用新型的套件的一个实施方式中，两个导电的接触元件包括导电的金属条、尤其导电的铜条。有利地，每个接触元件具有粘结层。接触元件的总厚度优选可为最大100μm、更优选最大90μm、更优选最大80μm、更优选最大75μm。
附图说明
下面参考附图描述几个优选的实施例，但是这几个实施例不是对本实用新型的限制并且应仅理解为本实用新型的示例性的实施方式。图中元件不是必须彼此按正确比例示出。只要没有另外说明，在附图中相同的、功能相同并且作用相同的元件总是用相同的附图标记表示。图中示出了：
图1示出了根据本实用新型的面式加热装置的示意性的未按正确比例的剖视图；
图2示出了根据本实用新型的面式加热装置的俯视图；
图3示出了过渡元件的实施方式的示意性俯视图；以及
图4示出了根据本实用新型的具有两个加热层的面式加热装置的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了根据本实用新型的面式加热装置1的示意性的未按正确比例的剖视图，如该面式加热装置安装在(可能已经涂有底色的)待加热的壁2上。该实施方式可通过以下方式制造，首先将两个接触元件4(例如铜质带材)安装在(可能已经涂有底色的)待加热的壁上(例如借助粘合层(未示出))。之后在使用根据本实用新型的加热涂料的情况下产生加热层3，其中，加热涂料不仅涂覆在接触元件4之间和接触元件(其优选预先涂上加热涂料)上，而且还在接触元件4的其他长侧之外(即，在接触元件4的这样的长侧之外，该长侧没有构建接触元件4之间的间隙)涂覆到(可能已经涂有底色的)待加热的壁2上。这使得接触元件4在长侧完全地被加热层3包围。优选地(未在图1中示出)，还在接触元件4的宽侧之外将加热涂料涂覆到(可能已经涂有底色的)待加热的壁2上，该接触元件的宽侧没有与过渡元件7连接。这使得接触元件4也在接触元件4的宽侧上完全地被加热层3包围，该接触元件的宽侧没有与过渡元件7连接。
此外，在图1中示出的面式加热装置1具有保护或均衡层5以及闭合的涂料层6。在图1中示出的实施方式中，保护/均衡层5不是完全地包围加热层3。在可替代的实施方式(未示出)中，保护/均衡层5完全地包围加热层3。
图2示出了根据本实用新型的面式加热装置1的俯视图，其中，仅可看到加热层3以及接触元件4的伸出部分，并且给出根据本实用新型的面式加热装置1的所示构件的示例性的尺寸。在图2中所示的实施方式中，加热层3在接触元件的长侧和宽侧上完全地包围接触元件4，该宽侧没有与过渡元件连接或不能与过渡元件连接。仅接触元件4的下部区段没有被加热层覆盖并且能够用于与过渡元件连接，接触元件的下部区段直接与过渡元件连接或能够直接与过渡元件连接。
图3示出了过渡元件7的实施方式的示意性俯视图，过渡元件与接触元件4和电导线9电连接并且具有两个呈螺钉形式的保持元件8。在该实施方式中，保持元件8能够单独地固定在待加热的壁中或借助相应的附加的器件(例如膨胀螺钉)固定在待加热的壁中。在过渡元件7和电导线9之间的连接设计成可松开的(呈插接连接的形式)。
图4示出了根据本实用新型的具有两个加热层3的面式加热装置1的示意图，两个加热层安装在房间的两个相邻的壁2上。总共四个接触元件4分别与过渡元件7导电连接，其中，每个过渡元件通过相应的电导线9与控制元件10导电连接。控制元件10可如在图4中所示的那样安装在与加热层3相同的房间中。在可替代的(未示出的)实施方式中，控制元件10可位于其他位置(例如在隔壁房间中、在与待加热的房间连接的中央电气室或保险室中或者在地下室中)。此外，在图4中所示的实施方式具有恒温器11和温度传感器12，恒温器和温度传感器用于提高根据本实用新型的面式加热装置的可操作性和安全性(一方面，因为借助恒温器11可实现对期望室温的简单设定，并且另一方面，因为通过温度传感器12能及时识别过热的面式加热装置(例如在加热层的表面上具有超过50℃的温度)并且能够对其进行排除(例如通过激活自动关闭系统))。
附图标记列表
1 面式加热装置
2 待加热的壁
3 加热层
4 接触元件
5 保护/均衡层
6 涂料层
7 过渡元件
8 保持元件
9 电导线
10 控制元件
11 恒温器
12 温度传感器

Claims (20)

1.面式加热装置，能够对壁进行加热，所述面式加热装置具有：
加热层，所述加热层能被施加在待加热的壁上并且包括至少两种导电性添加剂和至少一种粘合剂，其中，所述导电性添加剂包括石墨和炭黑，所述粘合剂包括不导电的聚合物，并且所述加热层没有导电的碳纤维和碳纳米管；
两个导电的接触元件，所述接触元件能布置在所述加热层上或布置在加热层上，使得能对所述加热层加载电压和/或电流；
控制元件，所述控制元件包括电源和用于控制所述面式加热装置的控制装置；
两个电导线，其中，第一电导线与所述电源的电极之一连接并且第二电导线与所述电源的另一电极连接；和
两个过渡元件，其中，第一过渡元件使所述第一电导线与所述两个导电的接触元件中的一个导电地连接，并且第二过渡元件使所述第二电导线与所述两个导电的接触元件中的另一个导电地连接，并且其中，所述两个过渡元件中的每一个具有保持元件，所述保持元件用于使所述过渡元件在待加热的壁的区域中以传力方式和/或形状配合方式固定在所述壁上，在所述区域中没有施加加热层和接触元件。
2.根据权利要求1所述的面式加热装置，其特征在于，所述两个导电的接触元件能布置或布置在所述加热层的相对而置的边缘区域上。
3.根据权利要求1或2所述的面式加热装置，其特征在于，所述控制元件具有电源自动断开机构。
4.根据权利要求3所述的面式加热装置，其特征在于，在所述加热层上出现火花时或在流过所述加热层的电流与正常值偏差至少1％时激活所述自动断开机构，即，断开电源。
5.根据权利要求1或2所述的面式加热装置，其特征在于，所述两个导电的接触元件包括导电的金属条。
6.根据权利要求5所述的面式加热装置，其特征在于，所述金属条由铜制成。
7.根据权利要求5所述的面式加热装置，其特征在于，所述两个导电的接触元件中的每一个具有粘结层，并且接触元件的总厚度为最大100μm。
8.根据权利要求1或2所述的面式加热装置，其特征在于，所述两个导电的接触元件彼此平行地布置，并且在所述两个导电的接触元件的内棱边之间的距离为50cm至80cm。
9.根据权利要求1或2所述的面式加热装置，其特征在于，所述加热层具有矩形或平行四边形的形状，并且具有0.90m2至1.10m2的面积。
10.根据权利要求1或2所述的面式加热装置，其特征在于，所述控制元件还具有恒温器。
11.用于制造面式加热装置的套件，所述面式加热装置能够制造在壁上，其中，所述套件包括：
加热涂料，所述加热涂料包括至少两种导电性添加剂和至少一种粘合剂，其中，所述导电性添加剂包括石墨和炭黑，所述粘合剂包括不导电的聚合物，并且所述加热涂料没有导电的碳纤维和碳纳米管；
至少两个导电的接触元件；
控制元件，所述控制元件包括电源和用于控制所述面式加热装置的控制装置；
至少两个电导线；和
至少两个过渡元件，其中，所述两个过渡元件中的每一个具有至少一个保持元件，所述保持元件用于使所述过渡元件以传力方式和/或形状配合方式固定在壁上。
12.根据权利要求11所述的套件，其特征在于，所述控制元件具有电源自动断开机构。
13.根据权利要求11或12所述的套件，其特征在于，所述两个导电的接触元件包括导电的金属条。
14.根据权利要求13所述的套件，其特征在于，所述金属条由铜制成。
15.根据权利要求13所述的套件，其特征在于，所述两个导电的接触元件中的每一个具有粘结层，并且接触元件的总厚度为最大100μm。
16.根据权利要求11或12所述的套件，其特征在于，所述控制元件还具有恒温器。
17.根据权利要求11或12所述的套件，其特征在于，所述加热涂料还包括分散剂。
18.根据权利要求17所述的套件，其特征在于，所述分散剂为水。
19.根据权利要求11或12所述的套件，其特征在于，所述加热涂料还具有一种或多种添加物。
20.根据权利要求19所述的套件，其特征在于，所述一种或多种添加物选自下面的组，所述组包括分散剂、润湿剂、流变添加剂、腐蚀抑制剂、用于提高耐擦伤性的介质和灭菌剂。
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