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Die Erfindung betrifft eine Wand als Fertigbauteil, mit mindestens einem Fenster, das sich in einer von mindestens einer Seitenwand begrenzten Wandöffnung befindet. Das Fenster teilt die Seitenwand in eine erste und eine zweite Teilwand, wobei die erste Teilwand raumseitig am Fenster und die zweite Teilwand an der vom Raum abgewandten Seite des Fensters angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Wand als Fertigbauteil, bei der die Wand eine Öffnung für eine Türe enthält.
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Aufgrund der Energie-Einsparverordnung, zuletzt geändert 2009, sowie dem allgemeinen Wunsch von Gebäudebesitzern ist eine effiziente Energienutzung zu einem wichtigen Kriterium bei Neubauten, insbesondere bei Fertighäusern geworden. Dies zeigt sich u. a. darin, dass viele Neubauten mit einer kontrollierten Be- und Entlüftungsanlage ausgeführt werden. Umfasst diese Be- und Entlüftungsanlage Wärmetauscher, die Wärmeenergie von der Abluft auf die Zuluft übertragen, wird ein großer Anteil der Wärmeenergie zurückgewonnen und die Grundheizung des Gebäudes erfolgt durch die Be- und Entlüftungsanlage. Trotzdem ist eine zusätzliche Heizvorrichtung notwendig, um die nicht zurückgewonnene Wärmeenergie zu ersetzen. Dies geschieht beispielsweise durch bekannte Heizkörper oder Wandheizungen, deren Wirkungsgrad jedoch sinkt, wenn sie beispielsweise hinter einem Möbelstück verstellt sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wand mit einer Heizvorrichtung anzugeben, bei der diese nicht mit Möbelstücken verstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird für eine Wand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die raumseitige erste Teilwand des Fensters enthält zumindest in einem Teilabschnitt die Heizvorrichtung. Die erste Teilwand ist, da sie die Wandöffnung begrenzt, ein Teil der Fensterlaibung und daher nicht durch Möbelstücke verstellbar. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung der Heizvorrichtung ergibt sich aus der Tatsache, dass Glasscheiben schlechter als eine hochgedämmte Wand isolieren, so dass jedes Fenster eine Wärmebrücke darstellt. Daher hat die Glasscheibe des Fensters eine geringere Temperatur als die Raumluft, woraus eine Abkühlung der Luft im Bereich des Fensters resultiert. Dieser Effekt wird als Kaltschleier bezeichnet. Durch das Anordnen der Heizvorrichtung nahe der Wärmebrücke wird die Ausbildung des Kaltschleiers verringert und weitgehend verhindert.
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Enthält die Wand anstelle eines Fensters oder zusätzlich hierzu eine Türe, so ist die Heizvorrichtung in analoger Weise zur obigen Beschreibung in der Türlaibung anzuordnen. Besteht das Türblatt z. B. zumindest teilweise aus Glas, so ist auch diese Glasfläche eine Wärmebrücke, wie bereits oben im Zusammenhang mit dem Fenster beschrieben, so dass auch hier die oben aufgezeigten Vorteile zum Tragen kommen.
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Vorzugsweise umfasst die Heizvorrichtung eine Platte und einen elektrischen Heizwiderstand. Der Heizwiderstand umfasst einen elektrisch leitfähigen Draht mit hoher Schmelztemperatur, eine Schutzschicht und einen Mantel. Durch Verwendung eines elektrischen Heizwiderstands kann die Heizvorrichtung kompakt ausgeführt werden. Vorzugsweise hat der Heizwiderstand einen spezifischen elektrischen Widerstand von 20 Ω/m.
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Platten aus Gipskarton oder Gipsfaser haben sich im Trockenbau bewährt. Durch Verwendung einer derartigen Platte kann eine Wand mit einer Heizvorrichtung mit den bekannten Methoden des Trockenbaus nachbearbeitet werden, beispielsweise durch spachteln, tapezieren oder streichen. Dies erleichtert eine einheitliche Ausführung aller vom Raum aus sichtbaren Oberflächen.
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Der Heizwiderstand ist in schlitzförmigen Vertiefungen in der Platte mäanderförmig angeordnet. Ein Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Abschnitten des Heizwiderstandes ist so bemessen, dass auf der raumseitigen Oberfläche der Platte die beim Betrieb der Heizvorrichtung erreichbare Temperatur vorzugsweise 70°C nicht überschreitet. Dies bedingt, dass zwischen zwei schlitzförmigen Vertiefungen ein Steg mit einer Breite von 20 mm bis 30 mm.
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In einer Ausführungsform umfasst die Wand einen Thermostaten zum Erfassen der Raumtemperatur. Entsprechend einem Signal des Thermostaten ist die Heizleistung der Heizvorrichtung steuerbar und gegebenenfalls regelbar. Hierbei ist am Thermostaten die Solltemperatur auswählbar, und der Thermostat ermittelt mittels eines im Raum angeordneten Temperaturfühlers eine Ist-Temperatur. Entsprechend der Differenz von Soll- und Ist-Temperatur wird in einem ersten Ausführungsbeispiel die Heizvorrichtung ein- bzw. ausgeschaltet, während in einem zweiten Ausführungsbeispiel die Heizleistung zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert einsprechend der Temperaturdifferenz einstellbar ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Wand enthalten die vertikalen ersten Seitenwände jeweils die Heizvorrichtung. Durch Vergrößerung der Fläche mit der Heizvorrichtung erhöht sich die im Raum vorhandene Heizleistung, um eine Abkühlung des Raumes verhindern zu können oder um eine Erhöhung der Raumtemperatur schneller zu erreichen.
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Alternativ kann eine Vergrößerung der Fläche mit der Heizvorrichtung dazu genutzt werden, um die Heizleistung pro Fläche zu reduzieren. Dies hat eine niedrige Oberflächentemperatur der Heizvorrichtung zur Folge, wodurch eine Unannehmlichkeit verhindert oder ein Verletzungsrisiko beim Berühren der Heizvorrichtung effektiv verringert werden kann.
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Eine weitere Vergrößerung der Fläche mit der Heizvorrichtung kann dadurch erreicht werden, dass zusätzlich oder alternativ die obere, horizontale erste Seitenwand die Heizvorrichtung enthält. Von einem ebenfalls möglichen Vorsehen einer Heizvorrichtung in der unteren horizontalen ersten Seitenwand, bei einem Fenster die Fensterbank, wird meist deshalb verzichtet, da diese üblicherweise nicht aus Gipskarton- oder Gipsfaserplatten, sondern beispielsweise aus Holz oder Granit besteht und daher gesondert zu Fertigen wäre.
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Vorteilhaft ist es, wenn die raumseitige Oberfläche der Platte Markierungen aufweist, die Stellen kennzeichnen, an denen die Platte mit mechanischen Mitteln an der Wand befestigbar ist. Geeignete mechanische Mittel dafür sind beispielsweise Klammern, Schrauben, etc. Die Markierungen sind dabei den Stegen auf der nicht sichtbaren Seite der Platte gegenüberliegend angeordnet. Durch diese Kennzeichnung wird effektiv vermieden, dass der Heizwiderstand bei einem Einbau der Heizvorrichtung in der Wand beschädigt wird.
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Eine andere Ausführungsform weist zwischen dem Heizelement und der Wand eine Wärmeisolierung auf, so dass eine Erwärmung der Wand vermieden wird. Diese Ausführungsform verringert den zur Raumheizung benötigten Energiebedarf und erhöht so eine Wirtschaftlichkeit des Heizelements.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Wand Teil eines Hauses mit einem Photovoltaik-System, das einen Anteil der zum Betrieb der Heizvorrichtung benötigten elektrischen Energie erzeugt. Auf diese Weise lassen sich die Vorgaben der Energie-Einsparverordnung, die eine effiziente Nutzung der dem Gebäude zugeführten Energie zum Inhalt hat, besonders einfach umsetzen, da die vom Photovoltaik-System erzeugte Energie keine zugeführte Energie im Sinne der Energieeinsparverordnung ist. Weiterhin sinken die Betriebskosten der Heizvorrichtung, da die durch das Photovoltaik-System erzeugte elektrische Energie nicht zugekauft werden muss.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die schematischen Figuren erläutert. Darin zeigen:
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1 eine Darstellung eines Hauses mit Be- und Entlüftungsanlage und einem Photovoltaik-System,
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2 eine schematische, perspektivische Darstellung einer Wand mit Fenster und Heizvorrichtung,
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3 eine weitere schematische, perspektivische Darstellung einer Wand mit Türe und Heizvorrichtung,
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4 eine Darstellung einer zum Einbau in der Laibung vorbereiteten Heizvorrichtung,
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5 eine Darstellung einer Platte mit mäanderförmigen Heizwiderstand, und
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6 eine Seitenansicht der Platte nach 5.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Hauses 10 mit einer Be- und Entlüftungsanlage 12 und einem Photovoltaiksystem 14. Außenluft 16 wird in einem Wärmetauscher 18 erwärmt und Räumen innerhalb des Hauses 10 als Zuluft zugeführt. Gleichzeitig wird aus den Räumen Abluft abgeführt, und diese über den Wärmetauscher 18 ins Freie abgegeben. Im Wärmetauscher 18 werden ca. 85% der Wärmeenergie der Abluft auf die Zuluft übertragen. Durch den großen Anteil an zurückgewonnener Wärmeenergie ist es ausreichend, das Haus 10 mit einer relativ leistungsschwachen Heizvorrichtung auszustatten. Die von dem Photovoltaiksystem 14 erzeugte elektrische Energie dient vorzugsweise, wie im Erneuerbare-Energien-Gesetz vorgesehen, zuerst dem Verbrauch im Haus 10, also auch zum Betrieb der Be- und Entlüftungsanlage 12 und der in diesem Beispiel eingesetzten elektrischen Heizvorrichtung.
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2 zeigt eine Wand 20 des Hauses 10 mit einer Wandöffnung 22, die von vier Seitenwänden 24, 26, 28, 30 begrenzt ist. Die vier Seitenwände 24 bis 30 bilden eine Laibung für ein in der Wandöffnung 22 angeordnetes Fenster 32, das die vertikalen Seitenwände 24, 28 und die horizontalen Seitenwände 26, 30 in jeweils eine erste, raumseitige Teilwand 34, 36 und eine an der vom Raum abgewandten Seite des Fensters 32 angeordneten zweiten Teilwand 38, 40 teilt. Die dargestellte Wand 20 ist eine Außenwand des Gebäudes, und daher enthalten die vertikalen ersten Teilwände 34 eine weiter unten im Zusammenhang mit den 4 bis 6 beschriebene Heizvorrichtung. Selbst modernstes Isolierglas hat schlechtere Isoliereigenschaften als eine hochgedämmte Wand, so dass jedes Fenster eine Wärmebrücke darstellt.
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3 beschreibt eine weitere, vorzugsweise als Außenwand des Hauses 10 verwendete Wand 42 mit einer Wandöffnung 44 mit einer Türe 46. Elemente mit gleichem Aufbau oder Funktionen haben dieselben Bezugszeichen, wie dies auch in den weiteren Figuren der Fall ist.
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Die Wandöffnung 44 ist von vertikalen Seitenwänden 24, 28 und horizontalen Seitenwänden 26, 30 begrenzt. Die Türe 46 teilt die Seitenwände 24 bis 30 in raumseitige erste Teilwände 34, 36 in sich an der vom Raum abgewandten Seite der Türe 46 angeordneten zweiten Teilwände 38, 40. An ihr ist die weiter unten beschriebene Heizvorrichtung in den vertikalen ersten Teilwänden 34 angebracht.
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Eine Anordnung der Heizvorrichtung nahe den Wärmebrücken, also an oder in den ersten Teilwänden 34, 36 der Wandöffnung 22 des Fensters 32 bzw. der Wandöffnung 44 der Türe 46, vermeidet eine kalte Luftschicht an diesen Wärmebrücken. Diese im Vergleich zur Raumluft kältere Luft könnte einen oftmals als unangenehm empfundenen Zug verursachen, also eine Luftbewegung von Luft mit einer geringeren Temperatur als der Durchschnittstemperatur der Luft des Raumes.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Heizvorrichtung 48 in Form einer Platte 50 mit mäanderförmigen Heizwiderstand 52. 5 zeigt eine Seitenansicht der Heizvorrichtung 48 nach 4. Auf beide Figuren und deren gezeigten Elemente wird nachfolgend Bezug genommen.
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Die in 4 gezeigte Seite der Heizvorrichtung 48 ist die im Betrieb nicht sichtbare Seite, in der der Heizwiderstand 52 mäanderförmig in schlitzförmigen Vertiefungen 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70 angeordnet ist. Die schlitzförmigen Vertiefungen 54 bis 70 haben vorzugsweise einen annähernd quadratischen Querschnitt, d. h. ihre Breite entspricht in etwa ihrer Tiefe in der Platte. Eine Kantenlänge des Querschnitts entspricht vorzugsweise in etwa einem Durchmesser des Heizwiderstandes 52, so dass dieser einfach in die schlitzförmigen Vertiefungen 54 bis 70 einbringbar ist und vorzugsweise nicht über die Oberfläche der Platte 50 herausragt.
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Die Platte 50 ist vorzugsweise eine Gipsfaserplatte (beispielsweise Fermacell® der Firma Xella) bzw. eine Gipskartonplatte. Gipsfaserplatten unterscheiden sich von Gipskartonplatten durch eine Armierung mit Glas- oder Zellulosefasern und sind daher stabiler als Gipskartonplatten.
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Die vier schlitzförmigen Vertiefungen 54, 66 bis 70, die jeweils benachbart zu einen Rand 72, 74, 76, 78 der Platte 50 angeordnet sind, haben von diesem Rand jeweils eine ersten Abstand 90, 92, 94, 96, der vorzugsweise bei allen vier schlitzförmigen Vertiefungen 54, 66 bis 70 gleich ist. Die weiteren schlitzförmigen Vertiefungen 56 bis 64 sind vorzugsweise annähernd parallel zu den längeren Rändern 72, 76 angeordnet. Ein zweiter Abstand 98 zwischen zwei parallel verlaufenden schlitzförmigen Vertiefungen 54 bis 66 ist in einem Bereich von 2 mm bis 20 mm vorzugsweise 4 mm bis 10 mm.
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Nach Einbringen der schlitzförmigen Vertiefungen 54 bis 70 in die Platte 50 bleiben zwischen zwei benachbarten schlitzförmigen Vertiefungen 54 bis 66 Stege, von denen einer beispielhaft mit dem Bezugszeichen 80 versehen ist. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Heizvorrichtung 48 sind im Bereich der Stege 80 vier Markierungen 82, 84, 86, 88 in Form von Löchern angebracht, durch die beim Anbringen der Heizvorrichtung 48 als entsprechende Teilwand 34, 36 geeignete Mittel, z. B. Schrauben, führbar sind, mit denen die Heizvorrichtung 48 an der jeweiligen Wand 20, 42 befestigbar ist.
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Eine Heizleistung der Heizvorrichtung 48 wird überwiegend von der Länge des Heizwiderstands 52 bestimmt. Hierbei lassen sich Heizleistungen von 250 Watt pro Quadratmeter bis 400 Watt pro Quadratmeter erreichen, wobei bei zunehmender Heizleistung die Länge des Heizwiderstands 52 zunimmt.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer zum Einbau in die Laibung einer Wand 20 nach 2 vorbereiteten Heizvorrichtung 48. Hierbei ist die in 4 gezeigte Oberfläche der Platte 50 zur Wand 20 ausgerichtet, so dass der Heizwiderstand 52 in den schlitzförmigen Vertiefungen 54 bis 70 nach Einbau der Heizvorrichtung nicht sichtbar ist. Mittels einer elektrischen Leitung 98 ist die Heizvorrichtung 48 mit einem Thermostaten 100 verbunden. Durch den Thermostaten 100 wird die Heizleistung der Heizvorrichtung 48 gesteuert und ggf. geregelt. Die elektrische Versorgung der Heizvorrichtung 48 erfolgt mittels 230 V Netzspannung, und kann bei einer Ausführungsform des Hauses 10 mit einem Photovoltaiksystem 14 auch netzunabhängig mit dem vom Photovoltaiksystem 14 erzeugten elektrischen Strom betrieben werden.
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Umfasst die Wand 20 mehrere Heizvorrichtungen 48, beispielsweise an beiden vertikalen ersten Teilwänden 34 und eventuell zusätzlich oder alternativ an der oberen horizontalen ersten Teilwand 36 einer Wandöffnung 22, 44, so ist es vorteilhaft, alle Heizvorrichtungen 48 mit einem Thermostaten 100 zu steuern und ggf. zu regeln. Hierzu sind die Heizvorrichtungen 48 vorzugsweise elektrisch parallel geschaltet. Eine andere Ausführungsform des Hauses sieht nur einen Thermostaten 100 für jeden Raum vor, der von mindestens zwei unterschiedlichen Wänden mit jeweils mindestens einer Heizvorrichtung 48 je Wand begrenzt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Haus
- 12
- Be- und Entlüftungsanlage
- 14
- Photovoltaik-System
- 16
- Luft
- 18
- Wärmetauscher
- 20, 42
- Wand
- 22, 44
- Wandöffnung
- 24, 26, 28, 30
- Seitenwand
- 32
- Fenster
- 34, 36
- 1. Teilwand
- 38, 40
- 2. Teilwand
- 46
- Türe
- 48
- Heizvorrichtung
- 50
- Platte
- 52
- Heizwiderstand
- 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70
- schlitzförmige Vertiefung
- 72, 74, 76, 78
- Rand
- 80
- Steg
- 82, 84, 86, 88
- Markierung
- 90, 92, 94, 96
- Abstand
- 98
- Leitung
- 100
- Thermostat
