DE202023001676U1

DE202023001676U1 - Elektrisches Heizgerät

Info

Publication number: DE202023001676U1
Application number: DE202023001676.2U
Authority: DE
Original assignee: SCHLUETER GmbH
Current assignee: SCHLUETER GmbH
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2023-08-09
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2033-08-10

Abstract

Elektrisches Heizgerät zum Erwärmen eines Raums in einem Gebäude, welches dafür ausgelegt ist, sowohl durch Konvektion als auch durch Infrarotstrahlung zu heizen, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät zwei in einem Abstand parallel zueinander angeordnete Platten (1, 2) aufweist, nämlich eine hintere Platte (1), die eine Rückseite des Heizgeräts bildet, und eine vordere Platte (3) aus einem elektrisch isolierenden Material, welche beidseitig jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung trägt, welche dafür ausgelegt ist, mit Niederspannung als Niedertemperaturstrahler zu arbeiten, wobei die zum Raum hin gerichtete Seite der vorderen Platte (1) als Strahlungsheizung wirkt und wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Platten (1, 3) als Konvektionsheizung wirkt, indem die von der vorderen Platte (3) nach innen gerichtete Strahlung die zwischen den beiden Platten (1, 3) befindliche Luft erwärmt und diese durch Kaminwirkung aufsteigen lässt, wobei das Heizgerät außerdem mindestens einen Lüfter (8) zur Unterstützung der Kaminwirkung enthält, und wobei die vordere Platte aus einem mit Leiterbahnen bedruckten glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der mit einem Heizlack beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Heizgerät zum Erwärmen eines Raums in einem Gebäude, welches dafür ausgelegt ist, sowohl durch Konvektion als auch durch Infrarotstrahlung zu heizen.
Konvektionsheizungen erwärmen vorwiegend die Luft in einem Raum, welche dann die darin befindlichen Objekte und Lebewesen erwärmt, was auch aus Gewohnheit von vielen Menschen als besonders behaglich empfunden wird.
Strahlungsheizungen, auch Wärmewellenheizung oder Infrarotheizung genannt, emittieren vorwiegend langwelliges Licht in einem für das Auge nicht sichtbaren Wellenlängenbereich, das weniger von der Luft, aber von vielen Feststoffen und Flüssigkeiten wie z. B. Wandoberflächen, Möbel und Lebewesen in einem Raum mehr oder weniger absorbiert wird und diese teils direkt, teils nach partiellen Reflexionen erwärmt. Dabei können sich die Wandoberflächen, Möbel und Lebewesen, also auch die von Personen gefühlte Temperatur, um einige Grad gegenüber der Raumlufttemperatur erhöhen. Dies spart Heizenergie, weil die Raumluft selbst weniger erwärmt werden muss und weil der Wirkungsgrad derartiger Heizungen weniger von der Güte der Hauswandisolation abhängt als jener von Konvektionsheizungen. Außerdem hat eine Strahlungsheizung eine geringe thermische Trägheit, das heißt, sie liefert viel früher ein Wärmeempfinden als eine Konvektionsheizung.
Es gibt auch Mischformen von Konvektions- und Strahlungsheizungen, welche die Vorteile beider Heizungsarten vereinen sollen.
Strom betriebene Strahlungsheizungen eignen sich besonders dort, wo elektrischer Strom kostengünstig zur Verfügung steht, z. B. weil er bei einem Eigenheim selbst erzeugt worden ist.
Es wurden auch strombetriebene kombinierte Konvektions- und Strahlungsheizungen vorgeschlagen, z. B. in der DE 2 614 564 C3 und der DE 10 2004 016 040 A1 . Das Verhältnis von Konvektions- zu Strahlungsleistung ist dabei konstruktiv vorgegeben.
Außerdem sind diese Heizungen relativ komplex aufgebaut, was ihre Herstellung aufwändig macht, und sie haben ein wenig ansprechendes äußeres Erscheinungsbild.
Die in Anspruch 1 angegebene Erfindung liefert eine strombetriebene kombinierte Konvektions- und Strahlungsheizung, welche mit besonders geringem Aufwand herstellbar ist, relativ flach ist, ein ansprechendes äußeres Erscheinungsbild hat und es zudem ermöglicht, das Verhältnis von Konvektions- zu Strahlungsleistung variabel zu machen.
Ein erfindungsgemäßes Heizgerät enthält zwei in einem Abstand parallel zueinander angeordnete Platten, nämlich eine hintere Platte, die eine Rückseite des Heizgeräts bildet, die für Befestigung an einer in der Regel vertikalen Gebäudewand eingerichtet sein kann, und eine vordere Platte aus einem elektrisch isolierenden Material, welche beidseitig jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung trägt, welche dafür ausgelegt ist, mit Niederspannung als Niedertemperaturstrahler zu arbeiten, wobei die zum Raum hin gerichtete Seite der vorderen Platte zumindest teilweise und vorzugsweise überwiegend als Strahlungsheizung wirkt und wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Platten als Konvektionsheizung wirkt, indem die von der vorderen Platte nach innen gerichtete Strahlung die zwischen den beiden Platten befindliche Luft erwärmt und diese durch Kaminwirkung aufsteigen lässt, wobei das Heizgerät außerdem mindestens einen Lüfter zur Unterstützung der Kaminwirkung enthält, und wobei die vordere Platte aus einem mit Leiterbahnen bedruckten glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der mit einem Heizlack beschichtet ist.
Die von der vorderen Platte nach innen gerichtete Strahlung erwärmt die dazwischen befindliche Luft zwar nicht leicht, doch da sie zwischen den beiden Platten vielfach hin und her laufen kann, wird letztendlich praktisch die ganze nach innen gerichtete Strahlungsenergie in Luftwärme umgewandelt.
Die dann zwischen den Platten entstehende Kaminwirkung ist zwar nicht stark, doch genügen ein oder mehrere schwach dimensionierte Lüfter, um diese auch bei relativ geringem Abstand zwischen den beiden Platten in Gang zu bringen und einen für Konvektionsheizung ausreichenden Luftzug aufrechtzuerhalten. Geeignete stromsparende Lüfter, die auch sehr leise sind, kennt man z. B. aus dem Computerbau.
Die Heizleistung und/oder das Verhältnis von Konvektions- zu Strahlungsleistung können einfach dadurch variiert werden, dass die einzelnen Stromzufuhren zu den Leiterbahnen auf den Vorder- und Rückseiten der vorderen Platte bzw. auf der Vorderseite der hinteren Platte mittels Reglern und/oder Schaltern am Gerät oder z. B. mit einer das Gerät steuernden App auf einem Smartphone geregelt werden.
Das Heizgerät wird dafür ausgelegt, mit einer Niederspannung von z. B. 30 Volt oder besonders bevorzugt 24 Volt zu arbeiten. Dies und die Ausführung als Niedertemperaturstrahler verringern den Sicherheitsaufwand erheblich. Dementsprechend dürfen und können auch Laien ein erfindungsgemäßes Heizgerät leicht selbst montieren.
Um die Konvektionsheizleistung zu erhöhen, trägt vorzugsweise auch die hintere Platte auf ihrer Vorderseite eine elektrisch leitfähige Beschichtung, welche dafür ausgelegt ist, mit Niederspannung als Niedertemperaturstrahler zu arbeiten.
Die hintere Platte bildet dann ein an sich bekanntes Infrarot-Flächenheizmodul, während die vordere Platte eine Art Zweirichtungs-Infrarot-Flächenheizmodul bildet.
Jede der beiden Platten kann mit geringer Dicke und preiswert hergestellt werden, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff (kurz GFK), einem Faser-KunststoffVerbund aus einem Kunststoff und Glasfasern, der mit Leiterbahnen bedruckt, dann mit einem Heizlack beschichtet und nach Kundenwunsch endlackiert werden kann, häufig weiß. Damit wird das Heizgerät auch haltbar und langlebig, es verursacht keine laufenden Wartungskosten, und es ist gut recyclebar. Ein geeigneter Kunststoff ist z. B. Epoxidharz, welches selbsterlöschend ist und einen Glasübergangspunkt von 130 °C hat und es an sich erlaubt, das Heizlaminat bis zu 120 °C warm werden zu lassen, wobei natürlich auch jede kleinere Grenztemperatur wählbar ist.
Die Erfindung wird jedoch als Niedertemperaturstrahler mit einer deutlich geringeren Grenztemperatur als 120 °C ausgelegt, z. B. für Temperaturen um 60 °C, wie man sie von Warmwasserheizungen gewohnt ist.
GFK-Platten einschließlich Leiterbahnen und Beschichtung können auch sehr dünn gemacht werden, z. B. 1,5 oder 2 mm dick, was auch angesichts einer gewissen Transparenz des glasfaserverstärkten Kunststoffs für Infrarotstrahlung in einer sehr geringen thermischen Trägheit resultiert. Das heißt, ein erfindungsgemäßes Heizgerät liefert schon nach einigen Sekunden Strahlungswärme und bereits nach Minuten die erste Konvektionswärme.
Das Erscheinungsbild eines erfindungsgemäßen Heizgeräts kann jenem eines konventionellen zweilagigen Warmwasser-Flachheizkörpers ähneln, d. h. es kann die Form eines flachen Quaders mit im Wesentlichen ebenen und glatten Oberflächen haben, mit einer durch die vordere Platte gebildeten Vorderseite, einer offenen Unterseite, geschlossenen Seitenflächen und einer oberen Abdeckung, in der Luftdurchlassöffnungen ausgebildet sind. Während zweilagige Warmwasser-Flachheizkörper gewöhnlich in einem Abstand von einer Wand montiert werden, um auch auf der Rückseite Konvektion zu ermöglichen, kann das erfindungsgemäße Heizgerät mit seiner Rückseite direkt an der Wand montiert werden, nur mit einer wärmeisolierenden Dämmschicht dazwischen.
Zusammen mit der geringen Dicke der Platten und deren geringem Abstand voneinander, der durch den oder die Lüfter ermöglicht wird, ergibt sich eine mit zweilagigen Heizgeräten bislang nicht mögliche Flachheit.
Anders als bei zweilagigen Warmwasser-Flachheizkörpern kann zudem einstellbar gemacht werden, wie viel Konvektionheizleistung bzw. Strahlungsheizleistung das Gerät anteilig liefern soll. So kann man ggf. schnell eine möglichst große Strahlungsheizleistung einstellen, wenn man z. B. aus dem Urlaub in die kalte Wohnung kommt, und die Konvektionheizleistung erst später erhöhen.
Es folgt eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:

1 eine Vertikalschnittansicht durch ein elektrisches Heizgerät;
2 eine Draufsicht von vorne bzw. von links in 1 auf das Heizgerät;
3 eine Seitenansicht des elektrischen Heizgeräts aus derselben Richtung wie in 1;
4 eine Ansicht des elektrischen Heizgeräts von unten; und
5 eine Ansicht des elektrischen Heizgeräts von oben.

Wie in den Figuren gezeigt, enthält das Heizgerät eine rechteckige hintere GFK-Platte 1, deren Rückseite ganzflächig mit einer wärmeisolierenden Dämmschicht 2 bedeckt ist, welche die Platte 1 von einer nicht dargestellten vertikalen Gebäudewand trennt, an der das Heizgerät angebracht ist. Alternativ könnte das Heizgerät auch freistehend mit nicht dargestellten Füßen ausgebildet sein.
In einem Abstand von wenigen Zentimetern vor der hinteren Platte 1 erstreckt sich eine ebenso große rechteckige vordere GFK-Platte 3, welche durch Seitenwände 4 (3) mit der hinteren Platte 1 verbunden ist. An der in 3 gezeigten Seitenwand 4 befindet sich ein Temperatur- oder Leistungsregler 5.
Die so entstehende Kastenform ist auf ihrer Unterseite (4) offen, und auf ihrer Oberseite befindet sich eine Abdeckung 6 (5) mit Lüftungsschlitzen 7 darin.
Im Inneren des Heizgeräts, im Ausführungsbeispiel in der Nähe seiner Unterseite, sind mehrere schematisch dargestellte Lüfter 8 angebracht, welche im Betrieb Raumluft von unten ansaugen und nach oben durch das Heizgerät richten.
Die hintere Platte 1 ist nur auf ihrer Vorderseite, und die vordere Platte 3 ist beidseitig mit geeignet angeordneten Kupfer-Leiterbahnen bedruckt und darüber mit einem Heizlack beschichtet, der sich durch Stromfluss erwärmt, wenn Spannung an die Leiterbahnen angelegt wird. Die Leiterbahnen und der Heizlack, der eine elektrisch leitfähige Beschichtung bildet, sind dafür ausgelegt, mit einer Niederspannung von z. B. 24 oder 30 Volt als Niedertemperaturstrahler zu arbeiten, d. h. mit einer Temperatur von z. B. um die 60 °C. Der Heizkörper kann im Ganzen endlackiert werden, z. B. weiß.
Wenn die Leiterbahnen auf den Platten 1, 3 mit Strom versorgt werden, erwärmen sich die jeweiligen Heizlack-Schichten und emittieren Niedertemperaturstrahlung von langwelligem Infrarot, wie in 1 mit Pfeilen eingezeichnet, also einerseits nach außen zum Raum hin und andererseits in den Raum zwischen den Platten 1, 3, wo sie in Luftwärme umgewandelt wird. Die Lüfter 8 erzeugen einen verhältnismäßig schwachen Anfangs-Luftzug zwischen den Platten 1, 3 nach oben, der dazwischen eine Kaminwirkung in Gang bringt und dadurch verstärkt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2614564 C3 [0006]
DE 102004016040 A1 [0006]

Claims

Elektrisches Heizgerät zum Erwärmen eines Raums in einem Gebäude, welches dafür ausgelegt ist, sowohl durch Konvektion als auch durch Infrarotstrahlung zu heizen, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizgerät zwei in einem Abstand parallel zueinander angeordnete Platten (1, 2) aufweist, nämlich eine hintere Platte (1), die eine Rückseite des Heizgeräts bildet, und eine vordere Platte (3) aus einem elektrisch isolierenden Material, welche beidseitig jeweils eine elektrisch leitfähige Beschichtung trägt, welche dafür ausgelegt ist, mit Niederspannung als Niedertemperaturstrahler zu arbeiten, wobei die zum Raum hin gerichtete Seite der vorderen Platte (1) als Strahlungsheizung wirkt und wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Platten (1, 3) als Konvektionsheizung wirkt, indem die von der vorderen Platte (3) nach innen gerichtete Strahlung die zwischen den beiden Platten (1, 3) befindliche Luft erwärmt und diese durch Kaminwirkung aufsteigen lässt, wobei das Heizgerät außerdem mindestens einen Lüfter (8) zur Unterstützung der Kaminwirkung enthält, und wobei die vordere Platte aus einem mit Leiterbahnen bedruckten glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der mit einem Heizlack beschichtet ist.
Elektrisches Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die hintere Platte (2) auf ihrer Vorderseite eine elektrisch leitfähige Beschichtung trägt, welche dafür ausgelegt ist, mit Niederspannung als Niedertemperaturstrahler zu arbeiten.
Elektrisches Heizgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auch die hintere Platte (1) aus einem mit Leiterbahnen bedruckten glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der mit einem Heizlack beschichtet ist.
Elektrisches Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die Form eines flachen Quaders mit im Wesentlichen ebenen und glatten Oberflächen hat, mit einer durch die vordere Platte (3) gebildeten Vorderseite, einer offenen Unterseite, geschlossenen Seitenflächen (4) und einer oberen Abdeckung (6), in der Luftdurchlassöffnungen (7) ausgebildet sind.