DE10158469A1

DE10158469A1 - Dynamische Elektro-Flächenheizung

Info

Publication number: DE10158469A1
Application number: DE10158469A
Authority: DE
Inventors: Klaus Lucas; Jochen Wriske; Werner Lorke; Bernhard Buderath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2003-06-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine dynamische Elektro-Flächenheizung zur Raumklimatisierung mit einer durch Strom aufheizbaren Heizschicht (1) aus elektrisch leitfähigem Material, streifenförmigen Stromzuführungselektroden (2) an zwei zueinander parallelen Kanten der Heizschicht (1) und einer mit den Stromzuführungselektroden (2) verbundenen Spannungsquelle (3) zur Stromversorgung der Heizschicht (1). Erfindungsgemäß besteht die Heizschicht (1) aus einem Feingewebe aus Metall.

Description

Die Erfindung betrifft eine dynamische Elektro- Flächenheizung zur Raumklimatisierung mit einer durch Strom aufheizbaren Heizschicht aus elektrisch leitfähigem Material, streifenförmigen Stromzuführungselektroden an zwei zueinander parallelen Kanten der Heizschicht und einer mit den Stromzuführungselektroden verbundenen Spannungsquelle zur Stromversorgung der Heizschicht.

Bei einer aus DE 195 38 686 A1 bekannten Flächenheizung, von der die Erfindung ausgeht, besteht die Heizschicht aus einer Graphitteilchen enthaltenden und mit Wasserglas ausgehärteten Beschichtung. Die elektrisch leitfähige Beschichtung bedarf eines formstabilen Untergrundes und ist deshalb auf eine Gipskartonplatte aufgebracht, die rückseitig mit einer Wärmedämmschicht versehen ist. Die rückseitige Wärmedämmschicht verhindert, dass die Wärme in das Mauerwerk abfließt. Das Anbringen der elektrisch beheizbaren Platten an Wandflächen erfordert eine aufwändige wandseitige Unterkonstruktion. Die Gipskartonplatten stellen ferner infolge ihrer erheblichen volumenbezogenen Kapazität von ca. 1000 kJ/m³ K einen Wärmespeicher dar, der die Flächenheizung ähnlich wie andere bekannte Flächenheizungen auf Strombasis träge macht und verhindert, dass sie hinreichend schnell auf betriebliche Änderungen in dem zu beheizenden Raum reagiert. Dadurch lässt es sich nicht vermeiden, dass die Raumtemperatur temporär deutlich von einem Sollwert abweicht. Insbesondere kommt es damit zwangsläufig zu einem Überheizen mit der Folge unnötigen Energieverbrauches, insbesondere bei zusätzlichen technischen Wärmequellen oder einer größeren Anzahl von Personen in dem zu beheizenden Raum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dynamische Elektro-Flächenheizung zur Raumklimatisierung anzugeben, die eine signifikant geringe thermische Speichermasse aufweist.

Ausgehend von einer Niedertemperatur-Flächenheizung des eingangs beschriebenen Aufbaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Heizschicht aus einem Feingewebe aus Metall besteht. Die Heizschicht ist vorzugsweise für eine flächenbezogene Heizleistung von weniger als 100 W/m² ausgelegt. Es stellen sich Heiztemperaturen ein, die nur wenige Kelvin höher sind als die Temperatur der Raumluft. Dabei erfolgt der Wärmeeintrag überwiegend durch infrarote Strahlung. Das hat den Vorteil, dass die Raumluft relativ kühl bleiben kann und frischer wirkt als in Räumen, die durch Warmluftzufuhr beheizt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bestehen Kette und Schuss des Feingewebes aus dem gleichen Material, haben einen ähnlichen Fadendurchmesser und bilden Maschen. Der Begriff Faden soll auch Drähte und Filamente umfassen. Fäden in einer Richtung leiten den Strom, während die quer dazu ausgerichteten Fäden einer Stabilisierung der Heizleiter dienen und dafür sorgen, dass über die gesamte Heizelementbreite ein gleichmäßiger Stromfluss vorliegt. Neben der parallelen Ausrichtung tritt auch ein Potentialausgleich über elektrische "Querleitung" ein. Damit bleibt die Funktion des Heizelementes erhalten, selbst wenn einzelne Längs- oder Querverbindungen mechanisch zum Beispiel durch eingebrachte Nägel, Schrauben oder Dübel unterbrochen sind. Dabei ist das Material flexibel verformbar und nimmt in Längsrichtung sowie Querrichtung hohe Zugkräfte auf.

Die Metallfäden des Feingewebes weisen einen Durchmesser von weniger als 100 µm auf. Vorzugsweise haben sie einen Durchmesser von 20 bis 60 µm. Sowohl in Kettrichtung als auch in Schussrichtung weist das Feingewebe jeweils 500 bis 10.000 Fäden pro Meter auf. Bevorzugt sind 1.000 bis 8.000 Fäden pro Meter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Heizschicht einseitig auf einer flexiblen Dämmschicht aufkaschiert. Aufgrund ihrer Flexibilität und Festigkeit kann die Heizschicht auf dünnen Dämmschichten aufgebracht werden, die eine geringe Dichte und damit geringe Speichermasse aufweisen. Bevorzugt sind sehr poröse Materialien bzw. Materialien mit einem hohen Luftanteil. Insbesondere kann die Dämmschicht aus einer bis zu 10 mm dicken Schaumschicht oder einem textilen Material, z. B. einem Vliesstoff, Gewirk, Gestrick, Gewebe oder Filz bestehen. Das Verbundmaterial kann als Tapete auf Wandflächen aufgeklebt werden, wobei die Heizschicht durch die Dämmschicht von dem Mauerwerk thermisch entkoppelt und ein Abfließen der Wärme in das Mauerwerk verhindert wird. Die Dämmschicht weist eine nur geringe Speichermasse mit vorzugsweise ca. 45 kJ/m³ K auf. Daher ist die erfindungsgemäße Flächenheizung hervorragend regelbar und reagiert schnell auf solche Änderungen im Raum, die sich auf den Wärmebedarf auswirken. Die erfindungsgemäße Flächenheizung ermöglicht einen Betrieb dergestalt, dass dem Raum Wärme praktisch zeitgleich mit dem Bedarf zur Verfügung gestellt wird. Nicht genutzte Räume werden nicht durchgeheizt. Da die erfindungsgemäße Flächenheizung aufgrund der geringen Speichermasse auf Änderungen im Raum schnell reagiert, kann das bei trägen Heizungen im Betrieb unvermeidbare Überheizen mit der Folge übermäßigen Energieverbrauches insbesondere bei zusätzlichen temporären Wärmequellen verhindert werden.

Der aus der Heizschicht und der Dämmschicht bestehende Materialverbund kann ähnlich einer Tapete als Rollenware verarbeitet werden. Die Stromzuführungselektroden können dabei werkseitig in vorgegebenen Abständen angearbeitet sein. Die erfindungsgemäße Flächenheizung ist nicht auf die Ausführungsform einer beheizbaren Tapete beschränkt. Die Heizschicht kann auf Stellwänden oder Trennwänden aufgeklebt sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es ferner, dass das die Heizschicht bildende Gewebe zu Gardinen verarbeitet ist oder die Heizschicht auf Sichtschutzlamellen vor Fenstern angeordnet ist. Hierbei kompensiert das beheizte Gewebe vor Fenstern auftretende Kaltluftschleier.

Bei allen zuvor beschriebenen Anwendungen kann die Heizschicht mit einer Tapete versehen werden.

Für die erfindungsgemäße dynamische Elektro-Flächenheizung ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Sie eignet sich zur Beheizung von Wohnräumen, Büroräumen und Geschäftsräumen. Sie ist ferner besonders geeignet für Räume, die temporär genutzt werden, z. B. Museen und Kirchen. Weitere bevorzugte Anwendungen ergeben sich im Wohncontainerbau und im Schiffbau. Hier hat die erfindungsgemäße dynamische Elektro-Flächenheizung den Vorteil, dass sie aus nicht entflammbaren Stoffen gefertigt werden kann und aufwändige Heizwasserkreisläufe entfallen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine dynamische Elektro- Flächenheizung zur Raumklimatisierung. Sie weist eine durch elektrischen Strom aufheizbare Heizschicht 1 aus elektrisch leitfähigem Material, streifenförmige Stromzuführungselektroden 2 an zwei zueinander parallelen Kanten der Heizschicht 1 und eine mit den Stromzuführungselektroden 2 verbundene Spannungsquelle 3 zur Stromversorgung der Heizschicht 1 auf. Die Heizschicht kann sowohl mit Gleich- als auch mit Wechselstrom betrieben werden. Die Stromversorgung ist regelbar und arbeitet im Niederspannungsbereich. Ihr sind übliche Raumthermostate 4 zugeordnet.
Die Heizschicht 1 besteht aus einem Feingewebe aus Metallfäden, die einen Durchmesser von weniger als 100 µm, vorzugsweise einen Durchmesser von 20 bis 60 µm, aufweisen. Die Kettfäden und Schussfäden des Feingewebes bestehen aus dem gleichen Material, z. B. einem rostfreien Stahl, z. B. 1.4306, und weisen zweckmäßig einen ähnlichen Fadendurchmesser auf. Das Feingewebe besitzt in Kettrichtung und Schussrichtung jeweils 500 bis 10.000 Fäden pro Meter, wobei 1.000 bis 8.000 Fäden pro Meter bevorzugt sind. Vorzugsweise bilden die Fäden quadratische Maschen.
Die Heizschicht 1 ist einseitig auf eine flexible Dämmschicht 5, z. B. einer etwa 6 mm dicken Schaumschicht, aufkaschiert. Die Dämmschicht 5 besitzt eine geringe Dichte und damit eine geringe Speichermasse. Textile Materialien, z. B. in Form von Geweben, Vliesstoffen, Gewirke, Gestricke, Filze und dergleichen, sind ebenfalls als Dämmschicht geeignet. Textile Dämmstoffe können aus nicht entflammbaren, hochtemperaturbeständigen anorganischen Fasern, z. B. Keramikfasern und Siliziumfasern, bestehen.
Der aus der Heizschicht 1 und der Dämmschicht 5 bestehende Materialverbund kann als Tapete auf Wandflächen appliziert werden, wobei die Dämmschicht eine thermische Entkopplung zum Mauerwerk bildet. Aufgrund der Flexibilität des Materialverbundes kann das Material auch als Rollenware verarbeitet werden. Als Stromzuführungselektroden 2 eignen sich Streifen aus Metallfolie oder Metallblech, Metalldrähte, elektrisch leitfähige Pasten oder dergleichen, die vorzugsweise werkseitig in vorgegebenen Abständen an die Heizschicht angearbeitet sind. Ferner besteht die Möglichkeit, an den Kanten der Flächenheizung Klemmleisten als Stromzuführungselektroden 2 anzubringen.
Die Heizschicht 1 kann nachträglich angestrichen oder übertapeziert werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Heizschicht werkseitig mit einem galvanischen Dekorüberzug zu versehen.

Claims

1. Dynamische Elektro-Flächenheizung zur Raumklimatisierung mit
einer durch Strom aufheizbaren Heizschicht (1) aus elektrisch leitfähigem Material,
streifenförmigen Stromzuführungselektroden (2) an zwei zueinander parallelen Kanten oder Seiten der Heizschicht (1) und
einer mit den Stromzuführungselektroden (2) verbundenen Spannungsquelle (3) zur Stromversorgung der Heizschicht (1),
dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (1) aus einem Feingewebe aus Metall besteht.

2. Flächenheizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (1) für eine flächenbezogene Heizleistung von weniger als 100 W/m² ausgelegt ist.

3. Flächenheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kette und Schuss des Feingewebes aus dem gleichen Material bestehen, einen ähnlichen Fadendurchmesser aufweisen und Maschen bilden.

4. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfäden des feinen Gewebes einen Durchmesser von weniger als 100 µm, vorzugsweise einen Durchmesser von 20 bis 60 µm, aufweisen.

5. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Feingewebe in Kettrichtung und Schussrichtung jeweils 500 bis 10.000, vorzugsweise 1.000 bis 8.000, Fäden pro Meter aufweist.

6. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (1) einseitig auf einer flexiblen Dämmschicht (5) geringer thermischer Speicherfähigkeit aufkaschiert ist.

7. Flächenheizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (5) aus einer dünnen Schaumschicht oder einem textilen Material besteht.

8. Flächenheizung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Heizschicht (1) und der Dämmschicht (5) bestehende Materialverbund als Tapetenbahn von der Rolle verarbeitbar ist.

9. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromzuführungselektroden (2) in werkseitig vorgegebenen Abständen angearbeitet sind.

10. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (1) auf Stellwänden oder Trennwänden aufgeklebt ist.

11. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Heizschicht (1) bildende Gewebe zu Gardinen verarbeitet ist.

12. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (1) auf Sichtschutzlamellen vor Fenstern angeordnet ist.

13. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (1) mit einem Farbanstrich oder einem galvanischen Dekorüberzug versehen ist.