DE19835663C2 - Großflächiges Heizelement - Google Patents

Großflächiges Heizelement

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Abstract

Beschrieben wird ein großflächiges Heizelement zur Beheizung von Räumen und insbesondere von Räumen in Gebäuden, mit DOLLAR A - wenigstens einem flächigen Element, das einen Innenraum einschließt bzw. einen Zwischenraum begrenzt, und das auf seiner Innenseite eine Katalysatorschicht trägt, und DOLLAR A - einer Zufuhreinrichtung für ein Brenngas, das in dem Innenraum bzw. dem Zwischenraum mit Luft bzw. dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff katalytisch verbrannt wird. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei flächige Elemente vorgesehen sind, die den Zwischenraum begrenzen, und von denen wenigstens eines auf seiner Innenseite eine Katalysatorschicht trägt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein großflächiges Heizelement zur Behei­ zung von Räumen und insbesondere von Räumen in Gebäuden, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Gerade bei Niedrigenergiehäusern und/oder bei konsequenter Nutzung von Solarenergie in Gebäuden ist es interessant, Heizsysteme geringer Leistung zur Erwärmung von großen Flächen einzusetzen. Sowohl aus gestalterischen bzw. ästhetischen Gründen als auch zur Realisierung der bei Heizelementen geringer Leistung erforderlichen großen Abstrahlfläche ist es bevorzugt, wenn diese Heizelemente gleichzeitig Gebäude-Bestand­ teile sind.
Die Erfindung geht von einem großflächigen Heizelement zur Beheizung von Räumen aus, das
  • - wenigstens ein flächiges Element, das einen Innenraum einschließt bzw. einen Zwischenraum begrenzt, und das auf seiner Innenseite eine Katalysatorschicht trägt, und
  • - eine Zufuhreinrichtung für ein Brenngas aufweist, das in dem Innen­ raum bzw. dem Zwischenraum mit Luft bzw. dem in der Luft enthal­ tenen Sauerstoff katalytisch verbrannt wird.
Durch die Verbrennung eines Brenngases bei niedrigen Temperaturen und gleichzeitiger großer Wärmeabstrahlfläche des Heizelements ist der Ener­ giebedarf für die Beheizung eines Raums vergleichsweise gering. Auf­ grund der lediglich auf eine vergleichsweise geringe Temperatur aufgeheizten Wärmeabstrahlfläche ist das subjektives Empfinden von in dem Raum befindlichen Personen angenehm.
Aus der FR 12 69 671 ist eine Lösung bekannt, die einen Katalytofen beschreibt, der im Vergleich zur erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung mit wesentlich höheren Oberflächentemperaturen arbeitet. Oberflächlich betrachtet sind jedoch die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 in dieser Druckschrift of­ fenbart. Deshalb wurde bei der Bildung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 von diesem Stand der Technik ausgegangen. Mit einer Lösung gemäß der FR 12 69 671 ist es jedoch nicht möglich, mit Oberflächentemperaturen zu arbeiten die nur ca. 10-15°C über der Raumtemperatur liegen. Insbesondere ist es mit der Lösung nach der FR 12 69 671 nicht möglich transparente Bauteile, bei­ spielsweise aus Glas, zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein großflächiges Heizelement zur Beheizung von Räumen und insbesondere von Räumen in Gebäuden anzugeben, das mit geringer Leistung und vergleichsweise geringen Ober­ flächentemperaturen große Flächen beheizen kann.
Eine Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Lösung sind Gegenstand der Ansprü­ che 2 folgende.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Heizelement kann die verschiedensten - auch unregelmäßigen - Formen haben:
Beispielsweise kann das Heizelement in Form einer Säule bzw. eines Zy­ linders ausgebildet sein, die von dem Brenngas durchströmt wird.
Erfindungsgemäß ist das Heizelement in derartiger Form ausgebildet, ge­ mäß der zwei flächige Elemente vorgesehen sind, die den Zwischenraum begrenzen, und von denen wenigstens eines auf seiner Innenseite eine Katalysatorschicht trägt. Von diesen Elementen kann wenigstens ein Ele­ ment in dem zu beheizenden Raum angeordnet sein, oder mit seiner Au­ ßenseite einen Teil einer Begrenzungswand dieses Raums bilden. Die flä­ chigen Elemente können bevorzugt eben sein.
Wenn das oder die flächigen Elemente transparent sind, kann das Heiz­ element Bestandteil eines Fensters sein oder auf die raumseitige Scheibe eines Fensters aufgebracht sein. Damit ist es bei den nach dem Stand der Technik realisierbaren guten Isolationseigenschaften der Fenstervergla­ sungen möglich, große Fensterflächen zur Raumbeheizung einzusetzen.
Darüber hinaus kann eines der flächigen Elemente auf seiner Innen- oder Außenseite eine Schicht aufweisen, die eine optisch schaltende Funktion und insbesondere photochrome Eigenschaften hat. Weiterhin kann eine Wolframoxid-Schicht vorgesehen sein, die die Katalysatorschicht und die optisch schaltende Schicht trennt. Damit kann das erfindungsgemäß ausgebildete Fensterelement zusätzlich eine Abschattungsfunktion bei Son­ neneinstrahlung übernehmen.
Wenn das oder die erfindungsgemäß ausgelegten Heizelemente nicht als Fensterelemente eingesetzt werden sollen, ist es bevorzugt, wenn das oder die flächigen Elemente opak sind. Damit kann das Heizelement Be­ standteil einer Wand oder eines gestaltenden Elements und insbesondere diesem in Form, Oberflächengestaltung und Farbe angepaßt sein.
In jedem Falle ist es von Vorteil, wenn das raumseitige flächige Element des erfindungsgemäß ausgebildeten Heizelements das die Wärme abge­ bende Element ist.
Bevorzugte Werkstoffe des die Verbrennung vermittelnden Katalysators sind Platin, Rhodium, Iridium, Palladium oder ein Gemisch oder eine Legie­ rung aus diesen Elementen.
In jedem Falle ist es ausreichend, wenn die Dicke der Katalysatorschicht 1 bis 10 nm beträgt. Dies ist gerade bei teuren Katalysatorwerkstoffen ko­ stensparend.
Aus Sicherheitsgründen ist es ferner bevorzugt, wenn die Zufuhreinrich­ tung das Brenngas mit einer Konzentration unter der Zündgrenze zuführt. Damit kann das erfindungsgemäße Heizelement auch in gewerblichen Räumen mit Explosionsgefahr eingesetzt werden.
Als Brenngas können die unterschiedlichsten Gase eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Brenngas Erdgas oder ein sonstiges Heizgas sein. Wenn als Brenngas Wasserstoff verwendet wird, kann das beim katalytischen Verbrennen von Wasserstoff entstehende Wasser in den zu beheizenden Raum zur Einstellung des Raumklimas eingeleitet werden, so daß eine physiologisch angenehme Befeuchtung des Raumes erreicht wird. Die Einleitung kann über eine Steuereinheit und entsprechende Sen­ soren gesteuert werden.
Der Wasserstoff kann über Reformer oder Elektrolyse - insbesondere Hei­ zelement-nah - hergestellt werden.
Die Erfindung ist vorstehend in einer Weise beschrieben worden, daß ein auf dem einschlägigen Gebiet tätiger Fachmann sie ausführen kann. Des­ halb wird auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels verzichtet.

Claims (17)

1. Großflächiges Heizelement zur Beheizung von Räumen und insbe­ sondere von Räumen in Gebäuden, mit
  • - wenigstens einem flächigen Element, das einen Innenraum ein­ schließt bzw. einen Zwischenraum begrenzt, und das auf seiner In­ nenseite eine Katalysatorschicht trägt, und
  • - einer Zufuhreinrichtung für ein Brenngas, das in dem Innenraum bzw. dem Zwischenraum mit Luft bzw. dem in der Luft enthaltenen Sauer­ stoff katalytisch verbrannt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei flächige Elemente vorgesehen sind, die den Zwischenraum begrenzen, und von denen wenigstens eines auf seiner Innenseite eine Katalysatorschicht trägt.
2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Element in dem zu beheizenden Raum angeordnet ist, oder mit seiner Außenseite einen Teil einer Begrenzungswand dieses Raums bildet.
3. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die flächigen Elemente transparent sind.
4. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement Bestandteil eines Fensters ist, und daß insbesondere die flächigen Elemente die Scheiben der Verglasung bilden.
5. Heizelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement auf die raumseitige Scheibe eines Fensters und insbesondere eines Isolierglasfensters aufgebracht ist.
6. Heizelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der flächigen Elemente auf sei­ ner Innen- oder Außenseite eine Schicht aufweist, die eine optisch schaltende Funktion und insbesondere photochrome Eigenschaften hat.
7. Heizelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wolframoxid-Schicht vorgesehen ist, die die Katalysatorschicht und die optisch schaltende Schicht trennt.
8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die flächigen Elemente opak sind.
9. Heizelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement Bestandteil einer Wand oder eines gestaltenden Elements des zu beheizenden Raums ist.
10. Heizelement nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das raumseitige flächige Element das die Wärme abgebende Element ist.
11. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus Platin, Rhodium, Iridium, Palladium oder einem Gemisch oder einer Legierung dieser Elemente besteht.
12. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Katalysatorschicht 1 bis 10 nm beträgt.
13. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung das Brenngas mit einer Konzentration unter der Zündgrenze des jeweiligen Gases zuführt.
14. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Erdgas oder ein sons­ tiges Heizgas ist.
15. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Brenngas Wasserstoff ist.
16. Heizelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das beim katalytischen Verbrennen von Wasserstoff entstehende Wasser in den zu beheizenden Raum zur Einstellung des Raumklimas eingeleitet wird.
17. Heizelement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff über Reformer oder Elektrolyse hergestellt wird.
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