DE102006014027B3 - Elektrischer Heizzellenleiter - Google Patents

Abstract

Der Heizzellenleiter in Form eines Heizzellendrahts, oder auch in Form eines Heizzellenkabels, besteht im Wesentlichen aus Segmenten eines Heizwiderstands (1), gleicher Beschaffenheit, gleichen Abmessungen, gleicher Formgebung, z.B. gerade, oder auch wendel-, zickzack- oder meanderförmig gebogen, die in Serie hintereinander mittels starren oder flexiblen Elektroden (2), anderer Beschaffenheit, einer bestimmten Länge, durch ein Verbindungsmittel (2), elektrisch verbunden sind. Der Heizzellenleiter kann blank, mit Lack überzogen, oder als Heizzellenkabel in wärmeleitendem Kunststoff (11), isoliert eingebettet sein.

Description

• Die Erfindung betrifft einen elektrischen Heizzellenleiter gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1, der aufgrund seiner Zusammensetzung, im Verhältnis zur erbrachten Leistung, den Energieverbrauch verringert.
• Nach dem Stand der Technik zeigen CH 563 557 A und DE 20 2005 019 835 U1 dem Fachmann flächenhafte Flächenheizelementanordnungen, unter Verwendung bekannter Heizleiter wie Heizkabel, Heizfolien, leitender Anstriche oder ähnliches, zur Verlegung auf Flächen, Böden oder Wänden, mit der Aufgabe, eine kostengünstige montierbare elektrische Verbindung für Flächenheizelementanordnungen oder Rastermaße der Paneele für einfache Verlegung zu ermöglichen, eine Vergrößerung des Heizkreises mit gleichzeitiger Energieeinsparung aufgrund eines bestimmten Heizkabels oder Heizdrahtes im unterschied zur Erfindung, wird nicht beschrieben.
• DE 20 2005 006 850 U1 schlägt als Aufgabe der Erfindung einen Wandaufbau für einen Gebäudeinnenraum mit elektrisch betreibbaren Flächenheizelementen vor, bei dem der Aufwand für den elektrischen Anschluß bei verbesserter Zugänglichkeit reduziert ist, die Größe des zugrundeliegenden Heizkreises sowie der Energieverbrauch des verwendeten Heizleiters unverändert bleibt, im Unterschied zur Erfindung des Heizzellenleiters mit dem Ziel auch Heizzellenkabel die doppelt große Heizkreise für Boden- und Flächenheizungen ermöglichen mit umweltschonend halbiertem Energieverbrauch zu schaffen.
• DE 83 26 758 U1 zeigt dem Fachmann nach dem Stand der Technik eine elektrisch beheizbare Bodenbelagsmatte, unter Verwendung eines meanderförmig verlaufenden Heizdrahtes, bestehend aus einer Kupferlitze, im Hinblick auf kostengünstige Herstellung derselben, zum Unterschied der Erfindung mit dem Ziel, den Energieverbrauch durch einen neu entwickelten Heizzellenleiter in Kabel- oder Drahtform zu halbieren, bei gleichzeitiger Verdoppelung der Ausmaße des Heizkreises.
• DE 197 50 540 A1 zeigt dem Fachmann nach dem Stand der Technik eine Anordnung von Solarfliesen kombiniert mit Teppichfliesen etc. als energiesparende Heizungsvariante, zum Unterschied der Erfindung des Heizzellenleiters in Form eines Heizkabels oder Heizdrahts, mit der Zielsetzung, doppelt große elektrische Heizkreise zur Entwicklung einer bestimmten Temperatur mit weniger Energieverbrauch, als Heizkreise aus Heizdrähten oder Heizkabel nach dem Stand der Technik, bei gleicher Temperaturentwicklung, zu ermöglichen.
• DE 580 102 A zeigt dem Fachmann frei hängende Wärmespeicherkörper, die mittels eingebetteten Heizdrähten nach dem Stand der Technik beheizt werden, im Unterschied zur Erfindung des Heizzellenleiters in Form eines Heizkabels oder eines Heizdrahtes dessen Heizwiderstandsegmente, in Wärmespeichermedien wie Metall- oder Kunststoffschalen eingekapselt sind.
• DE 592 243 A zeigt dem Fachmann nach dem Stand der Technik die Einbettung blanker Heizdrähte mittels einer teigförmigen Masse aus keramischen Stoffen, die durch zeitweise höhergeschaltete Temperaturen die Keramikmasse sintern, wonach die Drähte mantelartig umgeben werden, und im Außenbereich als isolierte Heizzellen Verwendung finden, im Unterschied zur Erfindung, wo zur Herstellung eines Heizzellenkabels für den Außenbereich die Heizdrahtsegmente über gelochte oder ungelochte, beliebig geformte Metall-, Kunststoff-, Stein-, Keramik oder Aluminiumplättchen dgl. als Wärmespeichermedium in einer oder mehreren Windungen gefädelt sind, oder zwischen Metallschalen eingebettet und zur Isolierung in Kunststoff eingelassen sind.
• DE 10 2004 025 033 B4 zeigt dem Fachmann ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Graphitfolie als Schichtheizwiderstand nach dem Stand der Technik, die darauf ausgerichtet ist, durch meanderförmige Strukturen geringere Energieverluste bei der Wärmestrahlung, bei Heizkörpern aus Naturstein zu verursachen, im Unterschied zur Erfindung des Heizzellenleiters als Heizkabel oder Heizdraht, mit dem Ziel, doppelt große Heizkreise zu ermöglichen bei gleichzeitiger Senkung des Energieverbrauchs.
• DE 43 41 036 A1 zeigt dem Fachmann nach dem Stand der Technik eine Beheizung als Heizplatte in Modulbauweise, wobei jedes Modul für hohe Heizkraft und hohe Temperaturen ausgerichtet, je ein oder mehrere justierte Heizelemente, die auf eine zu erhitzende Trägerplatte vorzugsweise geklebt, mit jeweils zugeordnetem Temperaturbegrenzer darstellen, wobei die vorzugsweise gedruckt angeordneten Heizwiderstände verschiedener Größe und Form sind und teilweise seriell oder parallel geschaltet, teilweise bis ganz auf einem kaschierten Schichtwiderstand gebildet sind, und unter Bildung zweier Parallelwiderstände einen ringartig geschlossenen Heizwiderstand, Heizkreis bilden, im Unterschied zur Erfindung des elektrischen Heizzellenleiters in Form eines Heizzellendrahts oder Heizzellenkabels, dessen einzelne, durchaus gleich geformte, gleich große, Heizwiderstandsegmente eines Heizwiderstands keinen eigenen unabhängigen Heizkreis bilden, und dessen einzelne Heizwiderstandsegmente weder einzeln, noch paarweise einen ihnen zugeordneten Temperaturbegrenzer aufweisen, auch nicht auf einem kaschierten Schichtwiderstand aufgebaut weitere Parallelwiderstände bildend zu einem Heizkreis geschlossen ein Heizplattenmodul einer bestimmten Leistung bilden, sondern völlig unabhängig davon, als erfindungsgemäßer Heizzellenleiter in Form eines endlosen rohen Heizzellendrahts der als spezielles Heizwiderstandsmedium zur Bildung von Heizungen oder Heizelementen mit niedrigem Energieverbrauch, oder in Form eines Heizzellenkabels zur Verlegung als Boden-Flächenheizung dgl. Verwendung findet.
• Nach dem Stand der Technik bestehen Heizkabel, Heizdrähte dgl. verschiedenster Materialien aus einem Heizwiderstand, der sich als ein kontinuierliches Ganzes, von Anfang bis zum Ende hin erstreckt. Solche Heizwiderstandsleiter z.B. metallischer Art, finden in Draht-, Band-, oder Stangenform für die unterschiedlichsten Heizsysteme, oder in verschiedensten Ausführungen als Heizkabel für Heizungen, Baden-, oder Wandheizungen, Heizdecken, etc. Verwendung.
• Der wesentliche Nachteil solcher Heizwiderstandsleiter oder Heizwiderstandsdrähte nach dem Stand der Technik zur Bildung eines elektrischen Heizkreises für elektrische Heizungen z.B., ist der hohe Stromverbrauch, der sich aus der Länge des Heizleiters als Heizwiderstandsdraht, für den gewünschten Heizkreis ergibt, der gleichzeitig die Länge des vom Strom zu durchquerenden Heizwiderstands darstellt.
• Der Vorteil der Erfindung ist der verringerte Energieverbrauch, der, in verschiedenen Anwendungen im Verhältnis zur erbrachten Leistung nur einen Bruchteil dessen ausmacht, was vergleichbare Anwendungen nach dem Stand der Technik an Energie verbrauchen. Der Nachteil der Erfindung ist der höhere Aufwand zur Herstellung eines Heizzellenleiters.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Heizzellenleiter, auch in Form eines Heizzellendrahts oder Heizzellenkabels zu schaffen, durch den die Nachteile vermieden, bzw. Vorteile der beschriebenen Art gegeben oder verbessert sind, wobei insbesondere bei einfacher Ausführung beliebige Anwendungen beliebiger Leistung möglich sein sollen.
• Erfindungsgemäß wird dies durch die in den Patentansprüchen 1–7 aufgeführten Merkmale des elektrischen Heizzellenleiters in Form eines Heizzellendrahts oder Heizzellenkabels erreicht. Der Heizzellenleiter in Formeines Heizzellendrahts, oder auch in Form eines Heizzellenkabels, besteht im Wesentlichen aus Segmenten eines Heizwiderstands gleicher Beschaffenheit, Abmessungen und Formgebung, z.B. gerade, oder auch wendel-, zickzack- oder meanderförmig gebogen, die in Serie hintereinander mittels starren oder flexiblen Elektroden anderer Beschaffenheit einer bestimmten Länge, durch ein Verbindungsmittel elektrisch verbunden sind. Der Heizzellenleiter kann blank, mit Lack überzogen, oder als Heizzellenkabel gebildet in wärmeleitenden Kunststoff isoliert eingebettet, und auch auf einem Träger fixiert sein.
• Zur Herstellung eines Heizzellenleiters werden die Heizwiderstandsegmente mit den Elektroden durch Schweißung, Hartlötung dgl. verbunden.
• Der erfindungsgemäße Heizzellenleiter in Form eines Heizkabels oder Heizdrahtes, z. B. für Fußboden-, oder Flächenheizungen weist auch den Vorteil auf, daß die Länge des Heizzellenleiters größer, als die Länge des verwendeten Heizwiderstands ist, und die Energieeinsparung begründet. So entsteht mit geringerem Energieaufwand ein mindestens doppelt großer Heizkreis.
• Bei einem Anwendungsbeispiel eines Heizzellenleiters als Heizkabel z.B. verlegt als Flächen- oder Fußbodenheizung, wird der Heizzellenleiter so verlegt, daß die zu beheizende Fläche gleichmäßig abgedeckt wird, und die einzelnen Heizwiderstandsegmente, in regelmäßigen Abständen fixiert werden, und somit außerordentlich gleichmäßig, eine Bodenfläche ohne Heat- oder Coldspots mit geringerem Energieverbrauch aufgeheizt werden kann.
• Eine besondere Verwendung des Heizzellenleiters bietet sich aufgrund niedrigen Stromverbrauchs im Außenbereich zur Herstellung von Schnee-Frost- und Eisbefreiungssystemen zur Verhinderung von Katastrophen durch Schnee- und Eislasten auf Hallen, Gebäuden, Objekten und Bauteilen an. Der Heizzellenleiter als Heizkabel kann z.B. fix verlegt oder auch abnehmbar, wie ein Netz, in einer Isolierschicht wie z.B. Kunststoff, auch Silikon dgl. eingebettet, im Winter auf Flachdächer, vor Frost zu schützenden Objekten oder Bauteile gelegt werden, um Eis-, Frost-, und Schneeanhäufung z.B. auf großen Flachdächern zu verhindern, oder zwischen Abdeckplanen eingelassen als großflächige Heizdecken dgl. für Bauplätze, Werften, Schiffe, Autos etc. verwendet werden.
• Die Erfindung ist in 5 Zeichnungen dargestellt, und wird im Folgenden näher beschrieben.
• 1, zeigt eine schematische Darstellung eines Heizzellenleiters in Form eines Heizkabels, als Boden-, oder Flächenheizung angeordnet, dessen Heizwiderstandsegmente (1), eines Heizwiderstands gleicher Beschaffenheit, gleicher Formgebung (1A), z.B. gerade, oder wendel-, zickzack- oder meanderförmig gebogen und mit gleichen Abmessungen gebildet, mittels flexiblen Elektroden (3), z.B. Kupferleitungen, in regelmäßigen Abständen auf einem Träger (6), fixiert sind, und so eine regelmäßige Aufwärmung ohne Cold- oder Heatspots mit halbem Energieaufwand gewährleistet.
• 2, zeigt eine vergrößerte Darstellung der wesentlichen Teile eines Heizzellenleiters in Form eines Heizkabels oder Heizdrahts, der aus aneinandergereihten Heizwiderstandsegmenten (1), eines Heizwiderstands gleicher Beschaffenheit und gleicher Formgebung, z. B. meanderförmig, mit gleichen Abmessungen gefertigt ist, wobei diese Heizwiderstandsegmente (1), seriell, starr oder flexibel, mittels Elektroden (3), als Abstände einer Länge zwischen den einzelnen Heizwiderstandsegmenten (1), angeordnet, durch ein Verbindungsmittel (2), z.B. Hartlötung, Schweißung, Hülsen, Klammern, Haken, Quetschung, Pressung oder Schraubung elektrisch verbunden sind, und den Heizzellenleiter in Form eines Heizkabels oder Heizdrahts bilden, wobei dieser blank, oder von einem wärmeleitenden Kunststoff (11), isoliert und eingebettet ist, oder auch auf einem Träger (6), fixiert wird.
• 3, zeigt eine schematische Darstellung eines Heizzellenkabels, das vollständig in eine Kunststoffisolierung eingelassen, für den Außenbereich gedacht ist, dessen Heizwiderstandsegmente (1), eines Heizwiderstands gleicher Beschaffenheit, gleicher Formgebung und Abmessungen (1A), gemeinsam, mittels flexiblen Elektroden (3), in regelmäßigen Abständen auf auf einem flexiblen Trägernetz (7), aus Metall, Draht, Kunststoff, oder Fiberglas dgl. fixiert, sind.
• 4 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung eines Heizzellenkabels, dessen Heizwiderstandsegmente (1), eines Heizwiderstands gleicher Beschaffenheit, gleicher Formgebung und Abmessungen, zwischen extrem flachen Kunststoff-, Keramik-, oder mittels Isolierschicht (9), isolierten Metallschalen (8), eingebettet sind, wobei die mittels Verbindungsmittel (2), verbundenen flexiblen isolierten Elektroden (3), von den Kunststoff- oder Metallschalen (8), an beiden Enden eingeschlossen und mit verkapselt werden.
• 5, zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Heizzellenkabels, dessen Heizwiderstandsegmente (1), eines Heizwiderstands jeweils gleicher Beschaffenheit, gleicher Formgebung und Abmessungen, über gelochte, auch mit Isolierlack isolierte, Metall-, Kunststoff-, oder Keramikplättchen (10), als Wärmespeichermedium dgl., mit einer- oder mehreren Windungen gefädelt, blank oder mit Kunststoff (11), beschichtet, seriell mittels starren oder flexiblen Elektroden (3), durch ein Verbindungsmittel (2), elektrisch verbunden, und in wärmeleitenden Kunststoff (11), isolierend eingebettet oder eingeschmolzen sind.

Claims (7)

1. Elektrischer Heizzellenleiter auch in Form eines Heizzellendrahts, oder Heizzellenkabels dadurch gekennzeichnet, daß Heizwiderstandsegmente (1), aus Segmenten eines Heizwiderstands in Form von Litzen, Bändern, Flachdrähten, Stangen, gleicher chemischer Beschaffenheit, gleichen Abmessungen (1A), gleicher Formgebung, z.B. gerade, oder auch wendel-, zickzack- oder meanderförmig gebogen, in Serie hintereinander mittels starren oder flexiblen Elektroden (3), anderer chemischer Beschaffenheit, in einer Länge, durch ein Verbindungsmittel (2), elektrisch verbunden sind, und so den Heizzellenleiter bilden.
2. Elektrischer Heizzellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser entweder blank, oder insgesamt, oder teilweise von einer wärmeleitfähigen flexiblen Kunststoffschicht (11), oder einem Isolierlack isolierend umhüllt wird.
3. Elektrischer Heizzellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstandsegmente (1), auch in abweichender Assemblage insbesondere auch abweichender elektrischer Reihenfolge verbunden sind.
4. Elektrischer Heizzellenleiter nach Anspruch 1 als Heizkabel, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstandsegmente (1), auch in extrem flachen Kunststoff-, Keramik-, oder mittels Isolierschicht (9), isolierten Metallschalen (8), eingebettet sind, daß die mittels Verbindungsmittel (2), verbundenen flexiblen isolierten Elektroden (3), von Kunststoff- oder Metallschalen (8), eingeschlossen und verkapselt sind.
5. Elektrischer Heizzellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstandsegmente (1), auch über gelochte oder ungelochte Metall-Keramik- Glas- oder Kunststoffteile (10), einfach oder mehrmals gewunden sind
6. Elektrischer Heizzellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser auch als Heizzellenkabel für Fußbodenheizungen und Flächenheizungen ausgebildet ist.
7. Elektrischer Heizzellenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als Heizzellenkabel oder Heizzellendraht für Fußbodenheizungen und Flächenheizungen auf Trägern, auch Trägernetzen aus Metall, Glasfaser, oder Kunststoff, (7), fixiert ist, und auch samt Träger (7), vollständig in Kunststoff (11), eingelassen sein kann.