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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Heizen von Innenräumen eines Gebäudes sowie ein Gebäude mit einer derartigen Heizvorrichtung.
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Innenräume von Gebäuden werden üblicherweise mit Warmwasser-Heizvorrichtungen geheizt, welche Wasser als Wärmeträgermedium verwenden. Das Wasser wird in einem Kessel der Heizvorrichtung auf eine Vorlauftemperatur von ca. 70° erwärmt und durch Heizungsrohre zu einer Anzahl von in den Innenräumen des Gebäudes angeordneten Heizkörpern gefördert. Die Heizkörper weisen im Vergleich zu den häufig isolierten Heizungsrohren ein deutlich größeres Oberflächen-Volumen-Verhältnis auf, so dass die Wärme vom Wasser an die Luft im betreffenden Innenraum übertragen wird (Konvektion). Bei der Konvektion handelt es sich um den Transport von Teilchen, die an der Hautoberfläche am menschlichen Körper ein Wärmeempfinden auslösen, zum Beispiel die Luftmoleküle.
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Derartige Warmwasser-Heizvorrichtungen weisen einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad auf, sind energetisch aufwendig und erfordern einen hohen Installationsaufwand, beispielsweise aufgrund der Notwendigkeit, die Heizungsrohre innerhalb der Wandung des Gebäudes zu verlegen. Hohe Nachfolgekosten sind sehr wahrscheinlich. Aufgrund der Tatsache, dass die Wärme vom Wasser an die Luft übertragen wird, geht die Wärme dann verloren, wenn der Innenraum gelüftet und die erwärmte Luft gegen kältere, frische Luft ausgetauscht wird. Die Wärme wird von den Heizkörpern an die Luft in der unmittelbaren Umgebung abgegeben, welche infolge der Erwärmung aufsteigt und so kältere Luft zum Heizkörper saugt. Hierdurch entstehen Luftverwirbelungen und eine ungleichmäßige Erwärmung des Innenraums. Bei einer ungünstigen Anordnung der Heizkörper im Innenraum kann der Innenraum fußkalt werden.
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Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Heizvorrichtung zu schaffen, mit welcher die oben genannten Nachteile reduziert werden können. Insbesondere soll eine Heizvorrichtung geschaffen werden, welche im Vergleich zu Warmwasser-Heizvorrichtungen einen geringeren Wärmeverlust, eine geringere Luftverwirbelung, einen besseren Wirkungsgrad, geringere Nachfolgekosten und einen geringeren Installationsaufwand aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Heizen von Innenräumen eines Gebäudes, umfassend eine erste Dämmschicht, welche auf eine Wandung des Gebäudes aufbringbar ist, ein auf der ersten Dämmschicht angeordnetes flächiges Strahlungselement zum Erzeugen insbesondere von Strahlungswärme, und eine zweite Dämmschicht, welche auf dem flächigen Strahlungselement angeordnet ist.
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Unter einer Wandung des Gebäudes sollen Wände, Decken und Böden verstanden werden. Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ist, dass die Innenräume hauptsächlich mit Strahlungswärme erwärmt werden. Die Vorteile der Verwendung von Strahlungswärme gegenüber überwiegend konvektiv arbeitenden Heizvorrichtungen lassen sich an folgendem Beispiel erörtern. Wenn die Sonne scheint und ein menschlicher Körper den Sonnenstrahlen aussetzt ist, werden die auf den menschlichen Körper auftreffenden Sonnenstrahlen als warm empfunden. Im Schatten ist der menschliche Körper nicht mehr den Sonnenstrahlen ausgesetzt und die Wärme wird nicht mehr verspürt, obwohl sich die Lufttemperatur zwischen dem abgeschatteten Bereich und dem sonnenungeschützten Bereich nicht wesentlich unterscheidet. Die Ursache dafür liegt darin, dass der menschliche Körper Strahlen mit einer Wellenlänge von 780 nm bis 1 000 000 nm (Infrarotbereich) unabhängig von der Lufttemperatur als Wärme empfindet. Diese Wärme wird als Strahlungswärme bezeichnet. Die Strahlungswärme ist erst dann wirksam, wenn sie auf einen Körper trifft.
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Die vorschlagsgemäße Heizvorrichtung umfasst ein flächiges Strahlungselement, welches insbesondere Strahlungswärme erzeugt und somit den sich im Innenraum aufhaltenden Personen das Gefühl von Wärme vermittelt, ohne dass die gesamte Luft des Innenraums erwärmt werden muss. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die meisten Strahlungselemente, die Strahlungswärme erzeugen, auch einen bestimmten Anteil von konvektiver Wärme abgeben. Im Vergleich zu der Vorlauftemperatur von Warmwasser-Heizvorrichtungen, die ca. 70°C beträgt, genügt eine Oberflächentemperatur der zum Innenraum hinweisenden Oberfläche der zweiten Dämmschicht von ca. 35°C, um den Innenraum ausreichend zu erwärmen. Die Raumtemperatur kann bis zu 3°C geringer eingestellt werden, ohne dass die sich im Innenraum aufhaltenden Personen das Gefühl einer Temperaturabsenkung verspüren. Folglich lässt sich der Energiebedarf zum Heizen der Innenräume deutlich senken. Dadurch, dass die Strahlungswärme direkt auf den Körper der sich im Innenraum aufhaltenden Personen trifft, geht keine Strahlungswärme durch Luftverwirbelungen oder durch das Lüften des Innenraums verloren.
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Darüber hinaus ist die Installation der vorschlagsgemäßen Heizvorrichtung im Vergleich zu Warmwasser-Heizvorrichtungen deutlich einfacher, da sie auf die Wandung des Gebäudes aufgebracht werden kann, ohne dass Stemmarbeiten für die Unterputz-Verlegung der Heizungsrohre notwendig sind. Insbesondere ein Nachrüsten bestehender Gebäude gestaltet sich einfach. Das flächige Strahlungselement kann sowohl elektrisch als Bahn als auch warmwassergeführt sein.
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Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform weisen die erste Dämmschicht einen ersten Dämmwert und die zweite Dämmschicht einen zweiten Dämmwert auf, wobei der erste Dämmwert höher ist als der zweite Dämmwert. Der Dämmwert kann anhand des Wärmedurchgangswiderstands in [m2 K /W] gemessen werden. Dadurch, dass die erste Dämmschicht, welche sich der Wandung unmittelbar anschließt, einen höheren Dämmwert als die zweite Dämmschicht aufweist, wird die Wärme, die vom flächigen Wärmestrahlungselement ausgeht, hauptsächlich in den Innenraum geleitet und nicht zur Wandung geleitet. Folglich wird hauptsächlich der Innenraum und nicht die Wandung erwärmt. Der zweite Dämmwert sollte aber nicht zu niedrig gewählt werden, da auch die zweite Dämmschicht zum Dämmen des Innenraums beiträgt und ein Abkühlen des Innenraums verzögert. Folglich kann die im Innenraum vorhandene Wärme länger gespeichert werden.
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In einer weitergebildeten Ausführungsform können die erste Dämmschicht einen ersten Durchlässigkeitswert für Strahlungswärme und die zweite Dämmschicht einen zweiten Durchlässigkeitswert für Strahlungswärme aufweisen, wobei der erste Durchlässigkeitswert geringer ist als der zweite Durchlässigkeitswert. Die vom Strahlungselement erzeugte Strahlungswärme wird hauptsächlich in den Innenraum und nicht zur Wandung geleitet, so dass hauptsächlich der Innenraum und nicht die Wandung erwärmt wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Gebäude mit einer Wandung, die einen Innenraum zumindest teilweise umgibt, wobei eine Heizvorrichtung nach einem der zuvor diskutierten Ausführungsformen an der Wandung befestigt ist, die erste Dämmschicht auf die Wandung aufgebracht ist und die zweite Dämmschicht den Innenraum begrenzt.
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Die technischen Effekte und Vorteile, die sich mit dem vorschlagsgemäßen Gebäude erreichen lassen, entsprechen denjenigen, die für die vorliegende Heizvorrichtung erörtert worden sind. Zusammenfassend sei darauf hingewiesen, dass sich einerseits die Innenräume des Gebäudes mit einer deutlich geringeren Energiemenge im Vergleich zu einer Warmwasser-Heizvorrichtung heizen lassen. Andererseits ist die Installation einer vorschlagsgemäßen Heizvorrichtung deutlich einfacher im Vergleich zu einer Warmwasser-Heizvorrichtung, da keine Heizrohre in der Wandung verlegt werden müssen.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer an einer Wandung angeordneten erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 10. Die Heizvorrichtung 10 ist an einer Wandung 12 eines Gebäudes 14 angeordnet, in diesem Fall an einer Außenwand 16. Die Heizvorrichtung 10 kann aber auch an einer Innenwand, einer Decke oder an einem Boden des Gebäudes 14 angebracht sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel trennt die Außenwand 16 einen Innenraum 18 von einem Außenbereich 20 des Gebäudes 14.
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Die Heizvorrichtung 10 umfasst eine erste Dämmschicht 22, die direkt auf der Wandung 12 aufgebracht ist und folglich mit der Wandung 12 in Kontakt steht. Auf der ersten Dämmschicht 22 ist ein flächiges Strahlungselement 24 angeordnet, welches beispielsweise nicht dargestellte Heizdrähte aufweisen kann, die an ein Stromnetz angeschlossen werden können. Alternativ kann das flächige Strahlungselement 24 auch warmwassergeführt sein.
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Auf dem flächigen Strahlungselement 24 ist eine zweite Dämmschicht 26 aufgebracht, die einerseits mit dem Strahlungselement 24 in Kontakt steht und andererseits den Innenraum 18 des Gebäudes 14 begrenzt.
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Die erste Dämmschicht 22 weist einen ersten Dämmwert R1 und einen ersten Durchlässigkeitswert G1 für Wärmestrahlung auf. Die zweite Dämmschicht 22 weist einen zweiten Dämmwert R2 und einen zweiten Durchlässigkeitswert G2 G für Wärmestrahlung auf. Der erste Dämmwert R1 ist größer als der zweite Dämmwert R2 und der erste Durchlässigkeitswert G1 ist größer als der zweite Durchlässigkeitswert G2. Zudem weisen die erste Dämmschicht 22 und die zweite Dämmschicht 26 unterschiedliche Wärmespeicherkapazitäten auf. Die erste Dämmschicht 22, das flächige Strahlungselement 24 und die zweite Dämmschicht 26 bilden zusammen eine innen angeordnete Wärmedämmung 28 für das Gebäude 14.
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Das flächige Strahlungselement 24 zum Erzeugen von Wärmestrahlung wird auf eine Luftkammerplatte oder einen aus unterschiedlichen Rohdichten bestehenden Dämmstoff oder homogen Dämmstoff, organisch oder anorganischen Gegebenheiten, in ein Spachtelbett eingebettet und als Innendämmung der Außenwand 18 oder Innenwänden betrieben. Durch das Einschließen des flächigen Strahlungselements 24 zwischen zwei unterschiedlichen Baustoffen, die in Richtung Wandung 12 einer Wärmedämmeigenschaft und in Richtung Innenraum 18 einer Speicherung unterliegen, wird ein größerer Anteil von wirksamer Wärmestrahlung bereitgestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Heizvorrichtung
- 12
- Wandung
- 14
- Gebäude
- 16
- Außenwand
- 18
- Innenraum
- 20
- Außenbereich
- 22
- erste Dämmschicht
- 24
- flächiges Strahlungselement
- 26
- zweite Dämmschicht
- 28
- Wärmedämmung
- R1
- erster Dämmwert
- R2
- zweiter Dämmwert
- G1
- erster Durchlässigkeitswert für Strahlungswärme
- G2
- zweiter Durchlässigkeitswert für Strahlungswärme
