DE202009010178U1

DE202009010178U1 - Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlungswärme

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Publication number: DE202009010178U1
Application number: DE202009010178U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2019-07-28

Abstract

Vorrichtung (10) zur Erzeugung von Strahlungswärme
mit zwei voneinander beabstandeten Platten,
von denen die erste Platte die Vorderwand (12) der Vorrichtung (10) bildet die ein zur zweiten Platte, welche die Rückwand (11) bildet, gerichtetes elektrisch betreibbares Heizelement (15) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement (15) direkt auf der Vorderwand (12) angeordnet ist,
dass das Material der Vorderwand (12) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und somit eine gute Abgabe von Strahlungswärme ermöglicht,
dass die beiden Platten mit einer Tiefe (16) voneinander beabstandet sind, so dass ein Luftstrom zwischen den Platten entsteht
und dieser Luftstrom isolierend zwischen der Vorderwand (12) und der Rückwand (11) wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Strahlungswärme mittels elektrischer Energie. Solche Vorrichtungen werden als Heizkörper, welche mittels elektrischer Energie betrieben werden, benutzt.
Herkömmliche Heizsysteme werden mit einer der drei Energiequellen, Öl, Gas oder Kohle betrieben, wobei eine Flüssigkeit erhitzt wird, die dann durch ein Rohrsystem in die Heizkörper gelangt.
Das Prinzip solcher herkömmlichen Heizsysteme ist die Abgabe von Konvektionswärme. Dabei wird die erhitzte Flüssigkeit, welche in den Heizkörper gelangt, durch den Heizkörper geführt, um die Wände des Heizkörpers zu erwärmen. Hierbei ist es wichtig, dass der Heizkörper eine große Oberfläche besitzt, um möglichst viel an dem Heizkörper aufsteigende Luft zu erwärmen. Die erhitzte Luft steigt nun nach dem physikalischen Prinzip im Raum auf und heizt den Raum beginnend von der Decke. Die gekühlte Luft fällt dann langsam wieder zum Boden des Raumes und erwärmt sich von neuem an dem Heizkörper. Dadurch entsteht eine Luftzirkulation, die den Raum erwärmen soll.
Nachteilig bei dieser Art von Heizsystem ist, dass je nach Raumgröße und vor allem Raumhöhe unterschiedlich lange Heizzeiten entstehen, da der Raum, wie eben beschrieben, von oben nach unten geheizt wird. Weiterhin nachteilig bei dieser Art von Heizsystemen ist der geringe Wirkungsgrad der Heizung, da zunächst die Flüssigkeit erwärmt werden muss, diese dann den Heizkörper erwärmt, welcher dann die Luft erwärmt, die den Raum erwärmt.
Ein weiteres Heizsystem für Räume benutzt elektrische Energie, um den Heizkörper zu erwärmen. Hierbei werden Heizdrähte in dem Heizkörper eingebracht, welche durch elektrische Energie den Heizkörper erwärmen und dieser dann wiederum die Luft aufheizt. Der Wärmekreislauf im Raum ist der Gleiche wie bei den Flüssigkeitssystemen und somit bleiben auch die oben genannten Nachteile bestehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit eine kostengünstige Vorrichtung zum Beheizen von Räumen zu realisieren, wobei die Aufnahme der elektrischen Energie möglichst gering gehalten wird und die Heizleistung möglich groß ist. Ebenso ist es Aufgabe der Vorrichtung, den zu heizenden Raum in kürzester Zeit zu erhitzen. Diese Aufgaben werden mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Vorrichtung besteht aus zwei voneinander beabstandeten Platten, welche eine Vorderwand und eine Rückwand der Vorrichtung bilden. Mit der Rückwand kann die Vorrichtung an die Wand montiert werden und auf die Vorderwand ist direkt ein Heizelement aufgebracht. Dieses Heizelement erwärmt bei Zufuhr von elektrischer Energie die Vorderwand, wobei die Vorderwand aus einem Material gefertigt ist, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und somit möglichst schnell erhitzt werden kann. Dadurch gibt die Vorderwand Wärmeenergie an den Raum ab, wobei ein Großteil der Wärmeenergie aus Strahlungswärme besteht.
Durch einen Kamineffekt wird im Bereich des Abstandes der beiden Platten ein Luftstrom erzeugt, welcher von unten nach oben durch die Vorrichtung strömt. Dieser Kamineffekt entsteht dadurch, dass die kalte Luft an der Unterseite der Vorrichtung mittels der erhitzten Vorderwand erwärmt wird und nach oben hin aus der Vorrichtung entweicht. Dieser Luftstrom durch die Vorrichtung dient als Isolator zwischen der Vorderwand und der Rückwand, wodurch die Rückwand nur eine geringe Temperatur in Bezug auf die Vorderwand aufweist. Dadurch entfällt bei der Montage der Vorrichtung eine Isolation an der Wand, da die Wärmeverluste zur Wand hin durch den isolierend wirkenden Luftstrom gering gehalten werden. Als idealer Abstand der beiden Wände, also der Tiefe der Vorrichtung, hat sich ein Abstand von 10–80 mm ergeben.
Die Rückwand kann mit der Vorderwand in Wirkverbindung gebracht werden und somit ein Gehäuse bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet dann eine auf der Innenseite der Vorderwand angebrachte Heizfolie das Heizelement, welches die Vorrichtung erwärmt. Über geeignete Befestigungselemente an der Rückwand der Vorrichtung kann dann die Vorrichtung an die Wand montiert werden oder über vorgesehene Standfüße im Raum aufgestellt werden. Ebenso besitzt die Vorrichtung eine Möglichkeit zum Anschluss des Heizelementes an elektrische Energie.
Dadurch, dass ein Großteil der Wärmeenergie aus Strahlungswärme besteht, wird der zu beheizende Raum direkt ohne den Umweg der eingangs beschriebenen Luftzirkulation erhitzt. Durch diese Tatsache wird die Energieaufnahme des Heizkörpers gering gehalten und effizienter geheizt. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Körpers entfallen auch nachteilige Nachheizzeiten der Vorrichtung, da die Vorderwand nach Abschalten der elektrischen Energie sich schnell der Umgebungstemperatur anpasst. Dies verringert die Wärmeverluste im Raum weiter.
Zur Steuerung der gewünschten Temperatur im Raum ist ein elektrisches Steuergerät vorgesehen, welches die Temperatur im Raum misst und entsprechend die elektrische Energie, welche der Vorrichtung zugeführt wird, regelt. Somit ist die normale Thermostatfunktion, wie von herkömmlichen Heizsystemen bekannt, auch bei dieser Vorrichtung gegeben. Durch die Abgabe von Strahlungswärme benötigt diese Vorrichtung im Gegensatz zur herkömmlichen Heizsystemen eine relativ geringe Energieaufnahme um den Raum erwärmen, ebenso verkürzt die Vorrichtung die durch die Regelung entstehenden Heizzyklen. Dadurch sind geringere Betriebskosten bei dieser Vorrichtung zu erwarten. Der Aufbau der Vorrichtung ist relativ einfach gehalten. Die Platten, aus denen die Vorrichtung besteht, müssen lediglich eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Somit können Sie aus Metall sein. Eine spezielle Form, welche bei herkömmlichen Heizsystemen nötig ist, um eine große Oberfläche für die Abgabe der Konvektionswärme zu gewährleisten, ist nicht notwendig, wodurch eine günstige Herstellung und somit für den Verbraucher günstige Anschaffungskosten entstehen.
Um die Kosten für den Betrieb noch geringer zu halten, wird vorgeschlagen, die Energie zum Betreiben der Vorrichtung, zumindest teilweise aus regenerativen Energien zu entnehmen, wie z. B. ein Solarkollektor oder einem Windrad. Dadurch kann man die Betriebskosten auf ein Minimum reduzieren. Im Falle keiner Heizleistung der Vorrichtung kann die überschüssige Energie dem Stromnetz zurückgeführt werden. Durch die Vergünstigung der Einspeisung ins Stromnetz und Subvention bei der Anschaffung regenerativer Energieanlagen vergünstigt sich die vorliegende Vorrichtung und der Betrieb der vorliegenden Vorrichtung nochmals um ein Vielfaches.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung, in der der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt wird. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht, wobei die Vorderwand und die Rückwand zu einem Gehäuse verbunden sind,
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht, wobei die Vorderwand und die Rückwand nicht miteinander verbunden sind,
3 eine Nahaufnahme der perspektivischen Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 in montiertem Zustand, d. h. Rückwand 11 und Vorderwand 12 sind zusammen in Wirkverbindung gebracht worden. Die Vorderwand 12 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel drei abgekantete Seiten, die somit entstandene Oberseite der Vorrichtung 10 ist dabei mit Lüftungslöchern 13 versehen und die seitlichen Abkantungen bestimmen die Tiefe 16 der Vorrichtung 10. Das Gehäuse der Vorrichtung 10 kann dann an die Wand montiert werden oder über nicht gezeigte Standfüße im Raum aufgestellt werden.
Im Inneren der Vorrichtung 10 befindet sich direkt an die Vorderwand 12 angebracht ein Heizelement 15, welches durch Zufuhr von elektrischer Energie die Vorderwand 12 erwärmt. Die dadurch entstehende Strahlungswärme wird direkt in den Raum abgestrahlt mittels der Vorderwand 12. Die Unterseite des Gehäuses der Vorrichtung 10 ist entweder offen oder über eine ähnliche Abkantung, wie die Oberseite mit Lüftungslöchern 13 versehen, wodurch kalte Luft, welche sich im Raumunteren befindet, in die Vorrichtung 10 gelangt. Über einen Kamineffekt heizt sich diese Luft zwischen der Rückwand 11 und der Vorderwand 12 an der Vorderwand 12 auf und steigt durch die Vorrichtung 10 über die in der Oberseite vorhandenen Lüftungslöcher 13 auf. Dieser durch den Kamineffekt erzeugte Luftstrom isoliert die Rückwand 11 von der Vorderwand 12, so dass die Rückwand 11 eine wesentlich niedrige Temperatur als die Vorderwand 12 mit dem Heizelement 15 aufweist.
In 2 sieht man die Rückwand 11 in unmontiertem Zustand an der Vorderwand 12. Die Rückwand 11 besitzt hierbei Befestigungselemente 14, mit welcher die Rückwand 11 an eine Wand montiert werden kann. Durch den oben genannten Kamineffekt und dem Temperaturunterschied der Rückwand zur Vorderwand ist keine Isolation bei der Montage an der Wand erforderlich. Zur Montage der Vorderwand 12 an die Rückwand 11 und somit der Bildung eines Gehäuses der Vorrichtung 10 wird die Vorderwand 12 über Haltenasen 17 an der Vorderwand und entsprechend den Halteausnehmungen 18 an der Rückwand in Wirkverbindung gebracht. Zusätzliche Verschraubungen 19 sichern die Vorderwand 12 an der Rückwand 11.
Das Einbringen der Vorderwand 12 an die Rückwand 11 ist in 3 vergrößert dargestellt. Die Haltenasen 17 befinden sich hierbei an der abgekanteten Oberseite der Vorderwand 12 und sind nochmals in Richtung der zu montierenden Rückwand abgekantet. Die Oberseite selber enthält die Lüftungslöcher 13.
Bei der Montage greifen die Haltenasen 17 in die entsprechenden Halteausnehmungen 18 der Rückwand 11 ein, wodurch die Vorderwand 12 an der Rückwand 11 gehalten wird. Durch die abgekantete Seite der Vorderwand 12 bestimmt sich die Tiefe 16 der Vorrichtung 10. Der in der Vorrichtung 10 entstehende Kamineffekt und somit Luftdurchzug durch die Vorrichtung 10 wird maßgeblich durch die Tiefe 16 der Vorrichtung 10 bestimmt. Tiefen von 10–80 mm sind hierzu ideal.
Durch den isolierend wirkenden Luftstrom in der Vorrichtung 10 muss die Rückwand 11 nicht aus dem gleichen Material sein, wie die Vorderwand 12, da an der Rückwand 11 nicht die Notwendigkeit besteht, ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu verwenden. Die Abgabe der Strahlungswärme geschieht ausschließlich über die Vorderwand 12.
Das Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung nur beispielhaft. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt. Vielmehr sind weitere Ausführungsformen denkbar, so könnte statt der Heizfolie ein isolierend aufgebrachter Heizdraht als Heizelement in die Vorrichtung eingebracht werden oder die Haltenasen zur Befestigung der Vorderwand der Rückwand könnten auf der Innenfläche der Vorderwand angebracht sein.

10: Vorrichtung
11: Rückwand
12: Vorderwand
13: Lüftungslöcher
14: Befestigungselement
15: Heizelement
16: Tiefe von 10
17: Haltenase
18: Halteausnehmung
19: Verschraubung

Claims

Vorrichtung (10) zur Erzeugung von Strahlungswärme mit zwei voneinander beabstandeten Platten, von denen die erste Platte die Vorderwand (12) der Vorrichtung (10) bildet die ein zur zweiten Platte, welche die Rückwand (11) bildet, gerichtetes elektrisch betreibbares Heizelement (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) direkt auf der Vorderwand (12) angeordnet ist, dass das Material der Vorderwand (12) eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und somit eine gute Abgabe von Strahlungswärme ermöglicht, dass die beiden Platten mit einer Tiefe (16) voneinander beabstandet sind, so dass ein Luftstrom zwischen den Platten entsteht und dieser Luftstrom isolierend zwischen der Vorderwand (12) und der Rückwand (11) wirkt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) auf einer Polyesterfolie aufgebracht ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (15) eine Leiterbahn aus Silberleitpaste, Kontaktleitpaste oder einen Heizdraht besitzt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (12) mindestens zwei gebogene Seiten aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (12) mindestens eine gebogene Seite aufweist, welche Lüftungslöcher (13) enthält.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungslöcher (13) Längsschlitze darstellen.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderwand (12) Haltenasen (17) aufweist, welche von dem Heizelement (15) beabstandet sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (11) Halteausnehmungen (18) aufweist, in welche die Haltenasen (17) eingreifen um ein Gehäuse zu bilden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (11) zusätzliche Verschraubungen (19) aufweist, um das Gehäuse zu sichern.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (11) Befestigungselemente (14) aufweist, um die Vorrichtung (10) an einer Wand zu montieren.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) Standfüße aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung der Vorrichtung (10) über ein externes Steuergerät geregelt wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zum Betreiben der Vorrichtung (10) zumindest teilweise einem Solarkollektor entnommen wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie zum Betreiben der Vorrichtung (10) zumindest teilweise einem Windrad entnommen wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (16) 10–80 mm beträgt.