DE102011000900A1 - Heizvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (1), umfassend ein oder mehrere Heizmodule (2) und eine elektrische Spannungsquelle (7). Dabei ist vorgesehen, dass die Heizmodule (2) einen Schichtaufbau haben und jeweils eine Trägerplatte (3) aus einem isolierenden Material umfassen, auf deren erste Flächenseite ein durch Storm aufheizbares, flächiges Infrarot-Heizelement (4) aufgebracht ist und auf deren zweite Flächenseite eine Reflektorschicht (5) aus einem Wärmestrahlen reflektierenden Material aufgebracht ist, wobei die elektrische Spannungsquelle (7) die Infrarot-Heizelemente (4) mit Sicherheitskleinspannung versorgt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, die insbesondere zur nachträglichen Montage in Räumen mit Rasterdecken geeignet ist.
• Das Heizen von Gebäuden, insbesondere von Büros und Wohnungen, ist mit einer Vielzahl von Schwierigkeiten verbunden. Angesichts ständig steigender Kosten für fossile Energieträger wird eine Dämmung von Neu- und Altbauten empfohlen, deren Dämmungswirkung laufend verbessert wird. Ebenso werden immer dichter schließende Fenster eingesetzt. Beide Maßnahmen haben jedoch auch Auswirkungen auf das Raumklima. Ohne geeignete Maßnahmen wie beispielsweise eine Zwangslüftung bei Passiv- und Null-Energie-Häusern ist eine Schimmelbildung in den nun beinahe hermetisch von der Außenwelt abgeschlossenen Räumen nahezu unvermeidlich. Schwierigkeiten bereitet auch die nachträgliche Ersetzung oder Veränderung bestehender Heizsysteme, da die Demontage der bestehenden Heizungsanlagen, einschließlich Heizkörper sowie Zu- und Ableitungen, mit einem hohen Aufwand im Hinblick auf die vorzunehmenden Änderungen an der Bausubstanz verbunden ist.
• Aus dem Stand der Technik ist die Nutzung von Infrarot-Strahlern zur Erwärmung von Räumen bekannt. Die Oberflächentemperatur derartiger Strahler liegt oberhalb von 75°C, was Schutzmaßnahmen erfordert, um eine versehentliche Berührung der Oberfläche des Strahlers und daraus resultierende Verbrennungen zu vermeiden. Aus diesem Grunde erfordern bekannte Infrarot-Strahler Schutzgehäuse oder Schutzschichten beispielsweise aus Glas oder Keramik, die jedoch die Dimensionen und das Gewichte der Infrarot-Strahler erhöhen und deren Montage, beispielsweise an Raumdecken, erschweren.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine umwelt- und raumklimafreundliche Heizvorrichtung anzugeben, die überdies leicht montiert werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, die ein oder mehrere Heizmodule und eine elektrische Spannungsquelle umfasst, wobei die Heizmodule einen Schichtaufbau haben und jeweils eine Trägerplatte aus einem isolierenden Material umfassen, auf deren erste Flächenseite ein durch Storm aufheizbares, flächiges Infrarot-Heizelement aufgebracht ist und auf deren zweite Flächenseite eine Reflektorschicht aus einem Wärmestrahlen reflektierenden Material aufgebracht ist, wobei die elektrische Spannungsquelle die Infrarot-Heizelemente mit Sicherheitskleinspannung versorgt. Vorzugsweise ist die Sicherheitskleinspannung eine Gleichspannung kleiner gleich 120 V, bevorzugt kleiner gleich 60 V (Nennspannung). Die Infrarot-Heizelemente weisen bei Versorgung mit der Sicherheitskleinspannung eine Oberflächentemperatur von 40°C oder weniger auf.
• Aufgrund der geringen Erwärmung der Infrarot-Heizelemente während des Betriebs der Heizvorrichtung ist es möglich, die Infrarot-Heizelemente und die Reflektorschichten auf die Trägerplatten aufzukleben. Dazu können Klebstoffschichten auf die beiden Flächenseiten der Trägerplatten aufgebracht werden, auf die anschließend die Infrarot-Heizelemente und die Reflektorschichten aufgebracht werden.
• Ferner kann aufgrund der geringen Erwärmung der Infrarot-Heizelemente während des Betriebs der Heizvorrichtung auf Abdeckungen, die ein Berühren der Infrarot-Heizelemente und damit Verbrennungen verhindern sollen, verzichtet werden. Stattdessen kann auf die Flächenseite der flächigen Heizelemente, die der Trägerplatte abgewandt ist, eine Deckschicht aufgebracht sein. Diese Deckschicht ist vorzugsweise aus Kunststoff, Papier, Pappe, Pressspannplatten, Holz, Gipskarton, Keramik oder Kombinationen aus zwei oder mehr dieser Materialien gebildet. Beispielsweise kann die Deckschicht eine Kunststofffolie oder eine Tapete sein. Zum Aufbringen der Deckschicht kann eine Klebstoffschicht auf die Flächenseite der flächigen Heizelemente, die der Trägerplatte abgewandt ist, aufgebracht sein, auf die dann die Deckschicht aufgetragen wird. Die Deckschicht kann mit einem Dekor versehen sein.
• Die Klebstoffschichten können aus einer handelsüblichen Klebemasse gebildet werden. Geeignet sind beispielsweise Haftklebemassen auf (Meth)acrylat-Basis. Die Verwendung von Klebstoff ist möglich, da die Oberflächentemperatur der Infrarot-Heizelemente 40°C oder weniger beträgt.
• Die Trägerplatte besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Material, das den elektrischen Storm nicht leitet. Ferner sollte das Material der Trägerplatte eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Die Trägerplatte besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff bevorzugt aus einem Polystyrol, besonders bevorzugt aus einem Polystyrolschaumstoff wie Styropor. Die Stärke der Trägerplatte liegt vorzugsweise zwischen 5 und 30 mm, bevorzugt zwischen 7 und 20 mm. Die Trägerplatte sollte eine starre Trägerplatte sein. Vorzugsweise erfolgt die Stromzuführung zu den flächigen Infrarot-Heizelementen über Öffnungen in den Trägerplatten, durch die isolierte Elektrokabel geführt sind. Die Trägerplatten sind vorzugsweise rechtwinklige Platten, sie können jedoch auch jede andere Kontur aufweisen, beispielsweise eine dreieckige, kreisförmige oder unregelmäßige Kontur.
• Das flächige Infrarot-Heizelement besteht vorzugsweise aus einem Kohlefaserverbundstoff. Die Schicht starke sollte zwischen 0,3 mm und 1,5 mm liegen. Bei Stromzufuhr emittieren die flächigen Infrarot-Heilzemente vorzugsweise langwellige Infrarot-Strahlung, bevorzugt im Bereich von 3.000 bis 10.000 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 3.000 bis 5.000 nm. Vorzugsweise sind in die flächigen Heizelemente eine Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen eingebracht, die bevorzugt regelmäßig angeordnet sind. Die Öffnungen haben vorzugsweise einen Durchmesser von 0,25 bis 2, bevorzugt 0,5 bis 1,5 mm. Das Infrarot-Heizelement bedeckt die Flächenseite der Trägerplatte vorzugsweise nicht vollständig. Vorzugsweise ist die Flächenausdehnung des Infrarot-Heizelementes geringer als die der Trägerplatte. Dabei sollte das Infrarot-Heizelement so angeordnet sein, dass die Ränder der Trägerplatte über die Ränder des Infrarot-Heizelementes, bevorzugt in allen Flächenrichtungen, herausragen. Die Ränder des Infrarot-Heizelementes können von den Rändern der Trägerplatte beabstandet sein.
• Die Reflektorschicht aus einem Wärmestrahlen reflektierenden Material besteht vorzugsweise aus Aluminium oder einer aluminiumhaltigen Legierung. Die Reflektorschicht kann eine Aluminiumfolie sein. Die Schichtstärke der Reflektorschicht liegt vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 1 mm. Die Reflektorschicht bedeckt die Flächenseite der Trägerplatte vorzugsweise vollständig. Die Flächenausdehnung der Reflektorschicht sollte der Flächenausdehnung der Trägerplatte entsprechen.
• Sollte eine Deckschicht vorgesehen sein, so sollte deren Schichtstärke zwischen 0,5 mm und 10 mm, bevorzugt zwischen 1 mm und 10 mm liegen. Die Flächenausdehnung der Deckschicht kann der Flächenausdehnung der Trägerplatte entsprechen oder aber auch kleiner oder größer sein. Vorzugsweise entspricht die Flächenausdehnung der Deckschicht der Flächenausdehnung der Trägerschicht. Die Deckschicht sollte so angeordnet sein, dass ihre Ränder nicht über die Ränder der Trägerplatte hinausragen. Weist das Infrarot-Heizelement eine geringere Flächenausdehnung als die Trägerplatte auf, so ist die Deckschicht vorzugsweise an dem Infrarot-Heizelement und den freiliegenden Abschnitten der Trägerplatte befestigt, beispielsweise verklebt. Weist das Infrarot-Heizelement dieselbe Flächenausdehnung wie die Trägerplatte auf, so ist die Deckschicht vorzugsweise nur an dem Infrarot-Heizelement befestigt, beispielsweise verklebt.
• Die zur Fertigung der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung benötigten Komponenten sind Standardkomponenten, so dass die Kosten für die Herstellung der Heizvorrichtung niedrig sind.
• Die Heizmodule haben vorzugsweise dieselben Abmessungen. Bevorzugt entsprechen die Flächenausdehnungen der Heizmodule einem vorgegebenen Rastermaß, wobei die Längen der Flächenkanten bevorzugt zwischen 50 bis 150 cm liegen. Besonders bevorzugte Rastermasse sind 60 cm × 50 cm, 62,5 cm × 62,5 cm und 60 × 150 cm. Flächenmaße der Heizmodule von 62,5 cm × 62,5 cm sind besonderes für die Ausstattung und/oder Nachrüstung von Büroräumen mit Rasterdecken geeignet. Die Gesamtdicke der Heizmodule, also die Summe der Plattenstärke sowie der Schichtstärken des Heizelementes, der Reflektorschicht und, falls vorgesehen, der Deckschicht, liegt vorzugsweise zwischen 0,5 und 5 cm, besonders bevorzugt zwischen 0,75 und 1,25 cm.
• Aufgrund der geringen Leistungsaufnahme der Infrarot-Heizelemente ist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung besonders für Wände, Decken und/oder Böden geeignet. Dazu werden die Heizmodule der Heizvorrichtung an den Wänden, Decken und/oder Böden befestigt. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist für das Beheizen insbesondere von Gebäuden wie Büroräumen, Wohnräumen, Arbeitsräumen, Werkhallen, Lagerhallen; Schiffen und Booten; aber auch von mobilen Räumen und Container wie Wohncontainern geeignet.
• Die Sicherheitskleinspannung ermöglicht es, die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ohne Absicherung über einen Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) zu betreiben. Aufgrund der geringen Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ist kein separater Stromkreis zu deren Betrieb erforderlich. Die vorgesehene Sicherheitskleinspannung ermöglicht es, die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit Photovoltaik-Anlagen zu betreiben. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann daher Photovoltaik-Module umfassen, die von den Heizmodulen räumlich getrennt sind. Die Photovoltaik-Module können beispielsweise auf dem Dach des zu beheizenden Gebäudes angebracht sein. Die Photovoltaik-Anlage kann direkt an die Heizmodule angeschlossen werden. Die Photovoltaik-Anlage dient dann als Sicherheitskleinspannungsquelle.
• Alle oder ein Teil der Heizmodule können mit Leuchtelementen, beispielsweise Leuchtdioden bestückt sein. Die Leuchtelemente können ebenfalls über die Sicherheitskleinspannung mit Storm versorgt werden.
• Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung ist eine Niedertemperatur-Infrarotheizung. Die von der Heizvorrichtung emittierte Infrarot-Wärmestrahlung sorgt für eine zirkulationsfreie Verteilung der Wärme im Raum unter Erwärmung aller Gegenstände, die sich im Raum befinden, sowie der Raumwände, -decken und/oder -böden. Die Erwärmung erfolgt gleichmäßig und ohne Temperaturgefälle. Ist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung an der Decke eines Raumes befestigt, so werden alle Gegenstände sowie Wände, Ecken und Fußboden erwärmt. Insbesondere in schlecht belüfteten Räumen, Bädern und Schlafzimmern, Keller- und Nebenräumen sowie an Außenwänden ungedämmter Altbauten wird die Bildung von Schimmel vermieden. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung lässt sich leicht auch in bereits sanierten Räumen nachrüsten. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann im Trockenbau an Wänden, Decken und Böden montiert werden.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
• 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung; und
• 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Heizmodules einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.
• Die in 1 gezeigte Ausführungsform der Heizvorrichtung 1 umfasst mehrere Heizmodule 2. Die Heizmodule 2 sind mit einer Sicherheitskleinspannungsquelle 7 und untereinander über Elektrokabel 8, beispielsweise isolierte Rund- oder Flachleiter, verbunden. Die Heizmodule können beispielsweise an einer Rasterdecke (nicht gezeigt) befestigt sein und geben Infrarot-Strahlung nach unten in den Raum ab.
• Die in den 1 und 2 gezeigten Heizmodule bestehen jeweils aus einer Trägerplatte 3, die zweckmäßigerweise eine vorgegebene Flächenausdehnung, beispielsweise 62,5 cm × 62,5 cm, aufweist. Auf die obere Flächenseite der Trägerplatte 3 ist eine Reflektorschicht 5 aufgebracht, auf die untere Flächenseite der Trägerplatte 3 ist ein durch Storm aufheizbares, flächiges Infrarot-Heizelement 4 aufgebracht. Auf der Unterseite des Infrarot-Heizelementes 4 befindet sich eine Deckschicht 6. Trägerplatte 3, Reflektorschicht 5, Infrarot-Heizelement 4 und Deckschicht 6 sind miteinander verklebt.
• In Tabelle 1 sind die verwendeten Materialien, deren Hersteller und deren Stärken angegeben. Die Heizmodule 2 haben jeweils ein Flächenmaß von 62,5 cm × 62,5 cm. Tabelle 1

  Komponente	Material	Materialstärke [mm]
  Trägerplatte	Styropor	ca. 5 bis 30 mm
  Heizelement	Kohlefasern	ca. 0,3 bis 1,5 mm
  Reflektorschicht	Aluminium	ca. 0,05 bis 1 mm
  Deckschicht	Gipskarton, Tapete, Pressspannplatte oder Keramik	ca. 0,5 bis 10 mm

• Bezugszeichenliste

1

Heizvorrichtung

2

Heizmodul

3

Trägerplatte

4

flächiges Infrarot-Heizelement

5

Reflektorschicht

6

Deckschicht

7

Sicherheitskleinspannungsquelle

8

Kabel

Claims (9)

1. Heizvorrichtung, umfassend ein oder mehrere Heizmodule (2) und eine elektrische Spannungsquelle (7), wobei die Heizmodule (2) einen Schichtaufbau haben und jeweils eine Trägerplatte (3) aus einem isolierenden Material umfassen, auf deren erste Flächenseite ein durch Storm aufheizbares, flächiges Infrarot-Heizelement (4) aufgebracht ist und auf deren zweite Flächenseite eine Reflektorschicht (5) aus einem Wärmestrahlen reflektierenden Material aufgebracht ist, wobei die elektrische Spannungsquelle (7) die Infrarot-Heizelemente (4) mit Sicherheitskleinspannung versorgt.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitskleinspannung eine Gleichspannung kleiner gleich 60 V ist.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur der flächigen Infrarot-Heizelemente (4) bei Versorgung mit der Sicherheitskleinspannung bei 40°C oder weniger liegt.
4. Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Infrarot-Heizelemente (4) und die Reflektorschichten (5) auf die Trägerplatten (3) aufgeklebt sind.
5. Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem Teil der Heizmodule (2) die Flächenseite des flächigen Infrarot-Heizelementes (4), die der Trägerplatte (3) abgewandt ist, eine Deckschicht (6) aufgebracht ist.
6. Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) aus Kunststoff, Papier und/oder Pappe gebildet ist.
7. Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizmodule (2) dieselben Abmessungen haben.
8. Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenausdehnungen der Heizmodule (2) einem vorgegebenen Rastermaß entsprechen.
9. Heizvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Heizmodule (2) mit einer oder mehreren Leuchtdioden bestückt ist.

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