DE102017130463A1

DE102017130463A1 - Flächenheizelement

Info

Publication number: DE102017130463A1
Application number: DE102017130463.0A
Authority: DE
Inventors: Fabian Digel
Original assignee: Digel Sticktech U Co KG GmbH
Current assignee: Digel Sticktech U Co KG GmbH
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelelement (1) mit einem Heizleiterträger (10), auf dem ein Heizleiter (12) befestigt ist, wobei der Heizleiterträger (10) und der Heizleiter (12) in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet, insbesondere einlaminiert, sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement mit einem Heizleiterträger.
Herkömmliche Heizkörper von Heizungen, die mit einem fossilen Brennstoff betrieben werden, funktionieren nach dem Konvektionsprinzip. Sie verfügen über eine große Oberfläche und erwärmen die Luft, die daran vorbeizieht. Dabei kommt es zu Verwirbelungen, die Staub im ganzen Raum verteilen.
Eine Infrarotheizung erwärmt die Luft dagegen kaum. Sie strahlt ihre Energie direkt auf Personen und Objekte im Wohnraum. Dieser effiziente Übertragungsweg sorgt dafür, dass Infrarotheizungen sowohl gegenüber anderen Heizarten mit Strom als auch im Vergleich mit Zentralheizungen auf Basis fossiler Energieträger in Sachen Kosten und Wirtschaftlichkeit überlegen sind.
Problematisch bei herkömmlichen Infrarotheizungen ist, dass diese relativ schwer sind. In der Regel ist ein Träger der Infrarotheizung aus einem schweren Material wie beispielsweise Blech oder Glas ausgebildet. Somit sind herkömmliche Infrarotheizungen beispielsweise nicht geeignet, als Deckenelement eingesetzt zu werden, da eine zusätzliche Befestigung benötigt würde. Auch sind solche Infrarotheizungen nicht geeignet, beispielsweise in einem Wohnmobil oder Wohnwagen eingesetzt zu werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Flächenheizelement bereitzustellen, welches besonders einfach und leicht ausgebildet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Flächenheizelement mit einem Heizleiterträger, auf dem ein Heizleiter befestigt ist, wobei der Heizleiterträger und der Heizleiter in ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere formschlüssig, eingebettet, insbesondere einlaminiert, sind.
Ein solches Flächenheizelement kann mit geringem Gewicht ausgebildet werden. Dadurch, dass Heizleiterträger und Heizleiter in ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere formschlüssig, eingebettet sind, sind diese sicher ortsfest im elektrisch isolierenden Material angeordnet. Das elektrisch isolierende Material kann ein solches Material sein, dass eine weitere Aussteifung des Flächenheizelements nicht notwendig ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, ein elektrisch isolierendes Material zu verwenden, sodass bewusst ein flexibles Flächenheizelement ausgebildet wird, welches sich einem Verwendungsort anpassen kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Heizleiter und der Heizleiterträger in Kunstharz oder Kunststoff, insbesondere basierend auf Dicyclopentadien (DCPD), eingebettet sind. Ein solches Material ist relativ leicht. Andererseits weist es eine ausreichende Stabilität auf, sodass keine zusätzlichen Aussteifungselemente nötig sind, um ein steifes Flächenheizelement herzustellen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Kunstharze oder Kunststoffe als solche basierend auf Dicyclopentadien denkbar, die keine weiteren Aussteifungsmittel erfordern.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Heizleiter wasserdicht in das elektrisch isolierende Material eingebettet ist. Dadurch ist es möglich, das Flächenheizelement besonderes einfach, insbesondere mit Wasser, zu reinigen. Beispielsweise wäre es dadurch auch möglich, das Flächenheizelement abzuspritzen, wenn es als Wand- oder Deckenelement in einem Stall Verwendung findet.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das elektrisch isolierende Material einen Schmelzpunkt ≥ 180 °C aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Flächenheizelement im Betrieb, d. h. wenn der Heizleiter heiß wird, nicht aufschmilzt und seine Form behält.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Heizleiterträger als Gewebe, insbesondere Gittergewebe, ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, dass das elektrisch isolierende Material den Heizleiterträger durchdringt und somit vollständig einbettet. Beispielsweise kann bei der Herstellung der Kunststoff oder das Kunstharz aufgeschmolzen werden, sodass es in den Heizleiterträger eindringen kann und anschließend unter Abkühlung aushärtet.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der Heizleiter mittels eines Fadens auf dem Heizleiterträger befestigt ist. Insbesondere kann der Heizleiter auf den Heizleiterträger gestickt sein. Dies hat zum einen den Vorteil, dass der Heizleiter in einer definierten Position auf dem Heizleiterträger durch den Faden gehalten wird. Andererseits ist es möglich, dass sich der Heizleiter bei Erwärmung ausdehnt und bei Abkühlung wieder zusammenzieht, ohne dass dadurch eine besondere Belastung des Heizleiters erfolgt. Es ist somit möglich, den Heizleiter so auf dem Heizleiterträger zu befestigen, dass dieser Relativbewegungen zum Heizleiterträger ausführen kann, wenn sich Temperaturänderungen ergeben.
Besonders bevorzugt ist es, wenn zumindest ein Bereich vorgesehen ist, in dem zwei Leiterabschnitte einen geringeren Abstand aufweisen als in einem anderen Bereich. In dem Bereich, in dem die Leiterabschnitte einen geringeren Abstand aufweisen, kann somit eine höhere Heizleistung erzeugt werden. Durch geeignete Verlegung des Heizleiters auf dem Heizleiterträger können somit Zonen definiert werden, in denen bestimmte Heizleistungen erzeugt werden können. Beispielsweise können so auf einem Flächenheizelement Töpfe, die Keimlinge enthalten, erwärmt werden. Durch die Wahl unterschiedlicher Abstände von Heizleiterabschnitten können somit auf einem Flächenheizelement unterschiedliche Temperaturen erzeugt werden, je nach Bedarf für die Keimlinge.
Vorteilhafterweise kann demnach vorgesehen sein, dass Zonen unterschiedlicher Heizleitung auf dem Flächenheizelement vorgesehen sind.
Um die Stabilität des Flächenheizelements zu erhöhen, kann eine Verstärkung zur Aussteifung des Flächenheizelements vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Aussteifung aus einem Glasfasergitter ausgebildet sein. Der Heizleiterträger kann beispielsweise auf eine Verstärkungsmatte aufgelegt werden, ehe sowohl der Heizleiterträger als auch die Verstärkung in das elektrisch isolierende Material eingebettet sind, wenn dieses ausgehärtet ist.
Die Stabilität kann noch weiter erhöht werden und der Heizleiter kann geschützt werden, wenn beidseitig des Heizleiterträgers jeweils eine Verstärkung vorgesehen ist. Insbesondere kann beidseitig des Heizleiterträgers ein gitterartiges Verstärkungselement vorgesehen sein, welches ebenfalls mit elektrisch isolierendem Material getränkt werden kann, sodass sämtliche Bestandteile des Flächenheizelements in das elektrisch isolierende Material eingebettet werden können.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Flächenheizelement auf einer Seite eine thermisch isolierende Schicht aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Infrarotstrahlung vorwiegend in eine Richtung abgestrahlt wird.
Das Flächenelement kann eine Dicke im Bereich von 10 - 20 mm, vorzugsweise eine Dicke von 15 mm, aufweisen. Dadurch ist das Flächenheizelement besonders geeignet, als Deckenelement oder Wandelement zum Einsatz zu kommen.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das Flächenheizelement ein Gewicht von ≤ 3 kg aufweist. Das Flächenheizelement kann dadurch besonders einfach ohne zusätzliche Befestigungsmittel als Deckenelement, beispielsweise als Bestandteil einer Rasterdecke, eingesetzt werden. Auch ist es geeignet, in einem Wohnmobil, bei dem es auf ein geringes Gewicht ankommt, eingesetzt zu werden. Das Flächenheizelement kann grundsätzlich quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein. Es sind jedoch auch andere Formen denkbar. Insbesondere kann das Flächenheizelement eben ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, das Flächenheizelement dreidimensional zu gestalten.
In den Rahmen der Erfindung fällt außerdem eine Decke oder eine Wand eines Raums, eines Fahrzeugs oder dergleichen, wobei die Decke oder die Wand ein oder mehrere erfindungsgemäße Flächenheizelement/e aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf ein Flächenheizelement;
2 eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform eines Flächenheizelements;
3 eine alternative Ausgestaltung eines Flächenheizelements.

1 zeigt ein Flächenheizelement 1. Es umfasst einen Heizleiterträger 10, der aus flexiblem Material, insbesondere einem Gewebe, ausgebildet sein kann. Das Material kann eine gewisse Dehnbarkeit aufweisen. Auf dem Heizleiterträger 10 ist ein Heizkreis 11 fixiert. Der Heizkreis 11 umfasst einen Heizleiter 12, wobei die erste Hälfte 12.1 des Heizleiters 12 in engem Abstand zur zweiten Hälfte 12.2 des Heizleiters 12 geführt ist. Der Heizleiter 12 verläuft demnach bifilar. Ein in der ersten Hälfte 12.1 in Pfeilrichtung 13 verlaufender Strom verläuft in der zweiten Hälfte 12.2 in Pfeilrichtung 14, also gerade in entgegengesetzter Richtung. Die durch den Strom verursachten elektromagnetischen Felder sind somit gegensinnig und heben sich im Wesentlichen auf.
Der Heizkreis 11 und damit der Heizleiter 10 ist mit einem Faden 15 mit dem Heizleiterträger 10 vernäht. Dadurch, dass der Faden 15 den Heizleiter 12 lediglich überspannt, ist es möglich, dass sich der Heizleiter 12 unterhalb des Fadens 15 ausdehnt und zusammenzieht. Dadurch wird die mechanische Beanspruchung des Heizleiters 12 gering gehalten. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Anschlüsse 16, 17 des Heizleiters 12 in geringem Abstand zueinander angeordnet sind.
Die 1 zeigt jedoch lediglich eine spezielle Ausführungsform. Für die vorliegende Erfindung ist es nicht zwingend notwendig, dass der Heizleiter 12 bifilar verläuft und dass die Anschlüsse 16, 17 nahe beieinander angeordnet sind.
Sowohl der Heizleiter 12 als auch der Heizleiterträger 10 sind in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet, welches in der gezeigten Draufsicht nicht zu erkennen ist. Insbesondere sind der Heizleiterträger 10 und der Heizleiter 12 in das elektrisch isolierende Material, beispielsweise einem Kunststoff, einlaminiert. Dadurch ist der Heizleiter 12 zum einen mechanisch geschützt angeordnet. Zum anderen ist er vor Nässe geschützt. Der Heizleiter 12 selbst kann eine elektrisch isolierende Ummantelung aufweisen, beispielsweise eine Ummantelung aus Teflon. Dadurch, dass dieser ummantelte Heizleiter 12 in einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere Kunststoff, eingebettet ist, liegt eine doppelte elektrische Isolierung vor.
Wenn beispielsweise zur Ausbildung oder Verkleidung einer Decke in einem Gebäude mehrere Flächenheizelemente wie das Flächenheizelement 1 eingesetzt werden, kann jedes verwendete Flächenheizelement 1 elektrische Anschlüsse 16, 17 aufweisen. Somit können die Flächenheizelemente 1 unabhängig voneinander betrieben werden.
Die 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Flächenheizelement 1. Auf dem Heizleiterträger 10 ist der Heizleiter 12 angeordnet und durch den hier nicht zu sehenden Faden 15 fixiert. Über dem Heizleiter 12 ist eine erste Verstärkung 18 angeordnet, die gitterartig ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die Verstärkung 18 als Glasfasergitter ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch unterseitig des Heizleiterträgers 10 eine Verstärkung 19 vorgesehen sein. Auch die Verstärkung 19 kann gitterartig, insbesondere als Glasfasergitter, ausgebildet sein. Dadurch, dass die Verstärkungen 18, 19 Öffnungen aufweisen und auch der Heizleiterträger 10, der vorzugsweise als Gewebe ausgebildet ist, für einen geschmolzenen Kunststoff durchlässig ist, können die Verstärkungen 18, 19 und der Heizleiterträger 10 durch ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise Kunststoff, getränkt werden. Durch die Schraffur 20 ist angedeutet, dass der Heizleiterträger 10 und der Heizleiter 12 in das elektrisch isolierende Material eingebettet sind.
Zusätzlich kann eine wärmeisolierende Schicht 21 vorgesehen sein. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Schaumstoff handeln. Durch die Verstärkungen 18, 19 ist das Flächenheizelement 11 selbsttragend. Es kann beispielsweise als Wand- oder Deckenelement eingesetzt werden. Das wärmeisolierende Material 21 sorgt dafür, dass Wärmestrahlung vorzugsweise auf der dem Material 21 abgewandten Seite abgestrahlt wird.
Die Dicke D des Flächenheizelements 1 liegt vorzugsweise im Bereich von 10 - 20 mm. Auch wenn das Flächenheizelement 1 als ebenes Flächenheizelement 1 dargestellt ist, ist es denkbar, das Flächenheizelement 1 dreidimensional zu formen.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Flächenheizelements 100. Der Faden zur Fixierung des Heizleiters 12 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass in einer Zone 23 der Heizleiter 12 weniger eng verlegt ist als in einer Zone 24. Der Heizleiter 12 ist in den Zonen 23, 24 im Wesentlichen mäanderförmig auf dem Heizleiterträger 10 angeordnet. Der Abstand e zwischen zwei Abschnitten bzw. Schenkeln einer Schleife des mäanderförmig verlegten Heizleiters 12 in der Zone 24 ist geringer als der Abstand d zwischen zwei Schenkeln einer Schleife des mäanderförmig verlegten Heizleiters 12 in der Zone 23. Dadurch können Zonen unterschiedlicher Heizleistung erzeugt werden.

Claims

Flächenheizelelement (1, 100) mit einem Heizleiterträger (10), auf dem ein Heizleiter (12) befestigt ist, wobei der Heizleiterträger (10) und der Heizleiter (12) in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet, insbesondere einlaminiert, sind.
Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (12) und der Heizleiterträger (10) in Kunstharz oder Kunststoff, insbesondere basierend auf Dicyclopentadien (DCPD), eingebettet sind.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (12) wasserdicht in das elektrisch isolierende Material eingebettet ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Material einen Schmelzpunkt ≥ 180° C aufweist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiterträger (10) als Gewebe, insbesondere Gittergewebe, ausgebildet ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter (12) mittels eines Fadens (15) auf dem Heizleiterträger (10) befestigt ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich vorgesehen ist, in dem zwei Leiterabschnitte einen geringeren Abstand aufweisen als in einem anderen Bereich.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zonen (23, 24) unterschiedlicher Heizleistung vorgesehen sind.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstärkung (18, 19) zur Aussteifung des Flächenheizelements (1) vorgesehen ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Heizleiterträgers (10) jeweils eine Verstärkung (18, 19) vorgesehen ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung (18, 19) als Glasfasermatte ausgebildet ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement (1, 100) auf einer Seite eine thermisch isolierende Schicht aufweist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement (1, 100) eine Dicke im Bereich von 10 - 20 mm aufweist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gewicht ≤ 3 kg aufweist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenheizelement (1, 100) als Deckenelement ausgebildet ist.
Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es dreidimensional gestaltet ist.
Decke eines Raums, eines Fahrzeugs oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke ein oder mehrere Flächenheizelement/e (1, 100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.