DE19730853B4

DE19730853B4 - Anordnung zum Einschalten von Verbrauchern

Info

Publication number: DE19730853B4
Application number: DE19730853A
Authority: DE
Inventors: Horst Ahlers
Original assignee: Ahlers Horst Doz Dr-Inghabil
Current assignee: Ahlers Horst Doz Dr-Inghabil
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2017-07-19
Also published as: DE19730853A1

Abstract

Anordnung zum Einschalten von Verbrauchern, insbesondere zur Heizung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompression infolge des Gewichts eines menschlichen oder anderen Nutzers auf einen den Widerstand verringernden Verbraucher zu einer höheren Erwärmung an der Stelle des Aufenthaltes führt.

Description

Die Erfindung wird vorrangig im Gebäudeenergiemanagement angewendet.

Heizungssysteme für Gebäude sind in großer Vielfalt bekannt. Die für diese Erfindung relevanten Systeme sind Heizlüfter, Heizstrahler, Heizfolien, Heizmatten, Heiztapeten, Fußbodenheizungen. Diese verwenden elektrische Energie oder warme/heiße Fluide. Beispiele dazu findet man u.a. in den folgenden Firmenprospekten:

– Aquatherm GmbH, 57439 Attendorn-Biggen (Fußbodenheizungssysteme)
– BAUWE-Elektrische Heizsysteme GmbH & Co., 71154 Nufringen (42 Niedervolt-Heizfolie)
– DE-VI Elektrowärme GmbH, 24904 Flensburg (Heizleitungs- und Heizmattensysteme)
– LONZA-Folien GmbH, 79579 Weil am Rhein (Gießfolien aus Flüssigsilikonkautschuk)
– S.W.-Wärme nach Maß, 97941 Tauberbischofs-heim (45 V Kleinspannungs-Fußbodenheizung, 230 V Heiz-Fließ-Fußbodenheizung)

Sind sie fest verlegt, so erwärmen sie einen vorbestimmten Raum als Ganzes [VDI-Nachrichten Nr. 23 vom 6. Juni 1997 und Nr. ... vom 13. Juni 1997]. Sind sie beweglich, so müssen sie ein ausreichend großes Volumen erwärmen, um für den Menschen wirksam zu sein. Außerdem müssen solche Systeme nach- oder mitgeführt werden, wenn der Mensch sich fortbewegt [OTZ vom 14. Januar 1997, dpa Mailand].

Für die Wärmewirkung ist entscheidend, daß sie dort ist, wo der Mensch sich aufhält. Das ist im ersten Fall nur möglich, indem der ganze Raum erwärmt wird. Die Heizenergie wir somit verschwendet. Im zweiten Fall muß das entsprechende Heizgerät nachgeführt werden. Das ist ein verhältnismäßig großer Aufwand. Vorschläge dazu sind in den Patentschriften DE 43 12 400 A1 und DE 296 22 369 U1 gemacht, die durch elektrochemische Einschalter oder optische Sensoren eine Zuschaltung vornehmen. In anderen Fällen wir die Energie wiederum verschwendet, um ein großes Volumen warm zu halten.

Elektrisch ist die Wärmeerzeugung an einen Stromfluß durch widerstandsbehaftetes Material gebunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine energieverbrauchsarme technische Lösung für bewegliche menschliche und andere Nutzer zu finden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß nur die Stelle des gegenwärtigen Aufenthalts der menschlichen oder anderen Nutzer größenordnungsmäßig bis zur Höhe des menschlichen Körpers oder anderen Nutzers als räumlicher Radius mit Heiz- oder Kühleistung beaufschlagt wird, indem sensorgesteuerte Teilbezirke eines Versorgungsareals als Heizer eingeschaltet werden. Verläßt der menschliche oder andere Nutzer den Teilbezirk, so wird dieser abgeschaltet. Die anderen Nutzer können Tiere, bewegliche oder zeitweilig aufgestellte Gegenstände sein. Zeitweilig kann Zeiträume von Jahrzehnten umfassen. Entscheidend ist die Beweglichkeit.

Es wurde gefunden, daß das zu erwärmende Volumen für den menschlichen oder anderen Nutzer etwa einer Halbkugel zu entsprechen hat, deren Radius ihrer Höhe entspricht. Dadurch ist die Wärme nach den thermodynamischen Gesetzen hinreichend auf den menschlichen oder anderen Nutzer konzentriert. Daraus folgt eine erhebliche Energieeinsparung gegenüber bisherigen Raumheizungen.

In Ausgestaltung der Erfindung wurden folgende Varianten gefunden:

1. In einer Fußbodenfliese aus elastischem Polymer mit Kontaktschichten sind Widerstandstabletten, z. B. aus gepreßtem leitenden Graphit eingearbeitet, die beim Betreten kontaktiert werden und sich dann durch erhöhten Stromfluß erwärmen, weil ihr Widerstand sich erniedrigt.
2. Anstelle der Widerstandstabletten sind Kohlepulver, Kohlepartikel oder andere widerstandsbehaftete Materialien verwendet.
3. Anstelle der Graphittabletten sind leitende Kohlefäden oder andere widerstandsbehaftete textile Fäden verwendet.
4. Eine Fußbodenfliese enthält ein taktiles leitendes Polymer zwischen zwei Kontaktfolien. Durch Betreten wird der Widerstand erniedrigt und das taktile leitende Polymer erwärmt sich an dieser Stelle besonders stark.
5. Eine Fußbodenfliese enthält eine obere und eine untere leitende Polymerfolie. Zwischen den isolierten elastischen Abstandsstücken sind Kontakte vorgesehen, die beim Betreten die obere mit der unteren Folie verbinden und dadurch diese Stellen besonders stark erwärmen.
6. Die sensorgesteuerten Teilbereiche eines Versorgungsareals sind in der Kleidung eines menschlichen Nutzers angebracht. Die Energieübertragung erfolgt über Induktion infolge einer im Fußboden vorhandenen Primärspule und einer z. B. im Schuhwerk befindlichen Sekundärspule. Die Erwärmung erfolgt infolge des sich erniedrigenden Widerstandes bei Druckbelastung.
7. Die Energie kann auch durch temporäre Kontaktgabe von im Fußboden eingelassenen leitenden Polymerschichten zu Kontakten z. B. im Schuh übertragen werden oder aber in Energiespeichern zeitweise zur Verfügung stehen.
8. Die Fußbodenfliese muß nicht unbedingt auf dem Fußboden angeordnet oder als Fliese ausgebildet sein. Es ist auch vorgesehen, diese auf Stühlen, Sesseln, Sofas, Kirchenbänken, Fahrrad- und Autositzen, Schreibtischen, an Wänden und Decken, in Betten, Gebäuden und Fahrzeugen, auf Straßen und Plätzen sowie frei im Raum anzubringen und entsprechend zu gestalten.
9. In den vorgenannten Anwendungsbeispielen wird durch das Gewicht des menschlichen oder andern Nutzers der Widerstand eingeschaltet oder verringert und ist gleichzeitig als Sensor oder Aktor eingesetzt.

Die Erfindung soll nachfolgend an mehreren Beispielen erläutert werden.
Ein in 1 dargestelltes Anwendungsbeispiel enthält die Folie (1), die elastisch ist. In ihr sind Löcher mit Widerstandstabletten (2) vorgesehen. Auf der Oberseite (3) und der Unterseite (4) sind Kontaktbahnen angeordnet. Als Untergrund sind eine Wärmeisolationsschicht (5) und eine Klebeschicht (6) für die Verlegung auf Fußböden vorhanden. Wird eine Kraft (F) auf die Kontaktbahn der Oberseite (3) infolge Betreten durch einen menschlichen oder anderen Nutzer erzeugt, so werden die Widerstandstabletten (2) kontaktiert und ein Teilbezirk des Versorgungsareals erwärmt. Bewegt sich der menschliche oder andere Nutzer von dieser zu einer anderen Stelle, so werden die dort vorhandenen Widerstandstabletten (2) eingeschaltet.
In 2 ist anstelle der Widerstandstabletten (2) ein Pulver (7), z. B. aus leitenden Kohlepartikeln vorgesehen.
In 3 ist anstelle der Widerstandstabletten (2) ein Gewirr aus leitenden widerstandsbehafteten Kohlefäden (8) vorgesehen.
In 4 wird ein leitendes Polymer (9), z. B. ein leitendes Elastomer eingesetzt, welches bei Kompression infolge des Gewichts des menschlichen oder anderen Nutzers, das die Kraft (F) verursacht, seinen Widerstand verringert, wie die dazugehörige Grafik zeigt. Da die elektrische Leistung (P) gleich der Spannung (U) zum Quadrat durch den Widerstand (R) ist, wird die Leistung an dieser Stelle erhöht, die damit zu einer höheren Erwärmung führt.
In 5 ist die Kontaktbahn der Oberseite (3) durch eine widerstandsbehaftete Folie (10) ersetzt, die als leitendes Polymer oder als leitendes textiles Gewebe ausgebildet sein kann. Zusätzlich sind Abstandshalter (11) vorgesehen, die isolierend, leitend oder widerstandsbehaftet sein können. Mit diesen kann eine Grunderwärmung eingestellt werden, die durch Berührung infolge des Gewichts des menschlichen oder anderen Nutzers an der Stelle des Aufenthalts erhöht wird.
In 6 ist im oder auf dem Fußboden eine flächige Spule (12) angebracht. Diese induziert in eine Spule (13) mit Lastwiderstand, die sich im Schuhwerk (14) befindet, eine Spannung, die zu einer Erwärmung über Wirbelstrom oder Heizwiderstand führt, wenn deren Widerstände, wie für 4 erläutert, durch das Gewicht des menschlichen oder anderen Nutzers verändert wird. Letzterer kann auch in der übrigen Kleidung (15) angeordnet sein.
In 7 sind in den Fußboden leitende (16) und nichtleitende (17) Polymerschichten eingebracht. Über diese erfolgt eine Kontaktierung von in einem Spezialschuh angebrachten Gegenkontakten (18), die zu einer durch das Gewicht des menschlichen oder anderen Nutzers veränderbaren Widerstandsheizung (19) führen. Dadurch kann der Strom über die leitenden Polymerschichten (16) die Erwärmung der Widerstandsheizung vornehmen. Diese kann z. B. als spezielle Einlegesohle ausgeführt sein.
In 8 sind Beispiele für die Anordnung von Teilbezirken in Versorgungsarealen dargestellt. Das Versorgungsareal kann ein Arbeitsplatz (22), ein Straßenabschnitt (23), ein Gebäudeteil (24), ein Kassenschalter (25), ein Bett (26), eine Treppe (27) sein. Darin können Teilbezirke (28) angeordnet sein.

Claims

Anordnung zum Einschalten von Verbrauchern, insbesondere zur Heizung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompression infolge des Gewichts eines menschlichen oder anderen Nutzers auf einen den Widerstand verringernden Verbraucher zu einer höheren Erwärmung an der Stelle des Aufenthaltes führt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbezirke eines Versorgungsareals als Fliese mit isolierendem elastischen Polymer und eingebetteten widerstandsbehafteten Tabletten, Pulvern, textilen Fäden oder anderen geeigneten widerstandsbehafteten Materialien aufgebracht sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbezirke eines Versorgungsareals als Fliese mit widerstandsbehaftetem taktilen Polymer ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbezirke eines Versorgungsareals als Fliese mit zwei widerstandsbehafteten Folien, die sich an den Stellen des Aufenthalts des menschlichen oder anderen Nutzers berühren, ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbezirke eines Versorgungsareals als widerstandsbehaftete Kleidungsstücke oder Gebrauchsgegenstände ausgebildet sind, die über Induktion, temporäre Kontaktgabe und/oder mittels Energiespeichern mit Energie versorgt werden.