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Die Erfindung betrifft eine Strahlungsheizung aus
einer Wärmestrahlungsfläche, welche
aus Marmor, Granit oder marmorisiertem Kalkstein, Metall, Keramik,
Glas oder deren Kombinationen bestehen kann. Dabei werden auf der
Rückseite
der Strahlungsfläche
zwei verschiedene Heizungselemente in Verbindung mit einer Dämmung angeordnet.
Dabei sind zwei Konvektionsheizungen als Wärmequelle gegeben, welche eine
sofortige Beheizung eines entsprechenden Raumes ausführen kann.
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Der gegebene Stand der Technik ist
dadurch gekennzeichnet, dass Strahlungsheizungen, insbesondere aus
Naturstein bekannt sind, welche auf der Rückseite eine elektrische Heizung
aufweisen.
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Dabei sind die elektrischen Heizungen
so angeordnet, dass sie in dem Naturstein durch Ausfräsen dieses
angeordnet sind bzw. über
ein Gittergewebe auf dem Naturstein aufgeklebt werden. Durch die
elektrische Heizung wird dann die Strahlungsheizung aus Naturstein
bzw. aus anderen Materialien erwärmt
und kann dann nachfolgend nach einer relativ langen Erwärmungsphase
den Raum aufheizen. Nachteilig ist hierbei, dass ein Aufheizen eines
Raumes über
die Strahlungsheizung mit einer angeordneten elektrischen bzw. anderen
Heizquelle relativ lange dauert, da erst die vorhandene Wärmestrahlungsfläche, beispielsweise
aus Marmor, aufgeheizt werden muss. Dies kann einige Stunden dauern,
was sich somit als Nachteil darstellt.
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Des Weiteren ist ein Gebrauchsmuster
203 05 135.1 „Strahlungsheizung" bekannt, wobei eine Strahlungsheizung
als Wärmefläche ausgenutzt wird,
welche insbesondere aus Marmor, Granit oder marmorisiertem Kalkstein,
Metall, Keramik, Glas oder deren Kombinationen bestehen kann. Dabei
ist auf der Rückseite
eine elektrische Heizung angeordnet, welche auf einer Strahlungsfläche eine
zweite Heizungsfläche
als Konvektionsheizung auf einer inneren Rückwand mit einer Dämmung und
einer weiteren Rückwand
mit Konvektionsschlitzen ausgeführt ist.
Diese technische Lösung
arbeitet mit Zusatzelementen, wie zum Beispiel einem 2-Punkt-Regler, welcher
die Strahlungsheizung zu bestimmten Sollwerten ein- und ausschaltet.
Durch diese Konfiguration wird eine stark schwankende Plattentemperatur erzeugt.
Da die Natursteinheizung aber als energieeffiziente Strahlungsheizung
arbeiten sollte, ist eigentlich je nach Steinsorte eine Plattenminimaltemperatur
einzuhalten. Wenn diese Plattenminimaltemperatur unterschritten
wird, schwächt
der Wärmestrahlungseffekt
stark ab und die Natursteinheizung arbeitet als uneffektive Konvektionsheizung.
Wenn in diesem niedrigen Temperaturniveau der 2-Punkt-Regler zuschaltet,
muss eine gewisse Energiemenge eingesetzt werden, bis die Platte
wieder den effektiven Strahlungstemperaturbereich erreicht hat.
Diese diesseitig genannten Merkmale zeichnen sich als Nachteil der
technischen Lösung
aus.
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Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung
von Strahlungsheizungen an der Rückseite
dieser zu finden, welche allen Möglichkeiten
der Verwendung von Konvektionsheizungen bzw. auch alternativen Energien
entspricht und den Energieaufwand deutlich senkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Strahlungsheizung aus einer Wärmestrahlungsfläche, welche
aus Marmor, Granit oder marmorisiertem Kalkstein, Metall, Keramik,
Glas oder deren Kombinationen besteht, zu realisieren und somit
den Stand der Technik zu unterdrücken.
Dabei wird eine Strahlungsheizung gefunden, welche die Möglichkeit
offenbart, eine schnelle Aufheizung eines vorhandenen Raumes auszuführen und
nachfolgend in einem effektiven Temperaturbereich zu verbleiben.
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Die Erfindung wurde aufgabengemäß dadurch
gelöst,
dass eine Strahlungsheizung aus einer Wärmestrahlungsfläche, welche
aus Marmor, Granit oder marmorisiertem Kalkstein, Metall, Keramik, Glas
oder deren Kombinationen besteht, realisiert ist, wobei auf der
Rückseite
der Strahlungsfläche
eine elektrische Heizung bzw. eine elektrische Heizung für alternative
Energien angeordnet ist und über
die elektrische Heizung bzw. die elektrische Heizung für alternative
Energien eine innere Rückwand
mit einer innen liegenden Dämmung
ausgeführt
wird. Diese innen liegende Dämmung
mit der entsprechenden innen liegenden Rückwand verhindert, eine Wärmeausdehnung
hin zur Montagewand. Schlussfolgernd daraus wird die gesamte Energie über die
Strahlungsheizung mit der vorhandenen Wärmestrahlungsfläche abgegeben.
Des Weiteren wird auf die innere Rückwand mit der beinhalteten
Dämmung
eine zweite Konvektionsheizung angeordnet. Diese ist dafür dienlich,
dass mit dieser Konvektionsheizung eine schnelle Aufheizung eines
gegebenen Raumes möglich
ist. Diese Konvektionsheizung kann aus verschiedenen Heizungsquellen
bestehen. Vorzugsweise wird hierbei eine elektrische Heizung benutzt,
welche an den normalen Netzbetrieb angeschlossen wird. Außerdem ist
es möglich,
auch hier einen normalen Warmwasserheizkörper aus einem gegebenen Heizungssystem
zu installieren. Über
diese Konvektionsheizung, welche zur sofortigen Beheizung eines
Raumes dienlich ist, wird eine äußere Rückwand als
abschließendes
Element für
den gesamten Heizungsbereich montiert. Diese äußere Rückwand besitzt an den jeweiligen
Außenkanten,
oben und unten, Konvektionsschlitze, womit ein sofortiger Austritt der
erwärmten
Luft hin zum Raum erfolgt. Die Konvektionsheizung wird über eine
entsprechende Regelung oder Steuerung solange betrieben, bis eine bestimmte
Temperatur im Innenraum des zu beheizendes Raumes gegeben ist, womit
dann die Abschaltung der Konvektionsheizung stattfindet. Nachfolgend
wird dann über
die vorhandene elektrische Heizung bzw. die elektrische Heizung
für alternative Energien
eine weitere Beheizung der Strahlungsheizung bzw. der wärmestrahlenden
Fläche
gegeben. Grundsätzlich
werden die gegebene Innenrückwand und
die äußere Rückwand mit
entsprechenden Halterungsbolzen an der Rückseite befestigt. Die gesamte
Strahlungsheizung mit der vorhandenen Wärmestrahlungsfläche und
den angebrachten elektrischen bzw. alternativen Heizungselementen
bzw. der Konvektionsheizung wird über gegebene Halterungsbolzen
an einer Wand bzw. anderen Flächen
angeordnet.
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Des Weiteren wird eine technische
Lösung ausgeführt, wobei
mehrstufige Heizelemente in Kombination mit einem Regler, insbesondere
einem 3-Punkt-Regler, auf der Rückseite
der Strahlungsheizung angebracht sind. Dabei wird die gegebene Strahlungsheizplatte
immer in dem für
die Strahlungsheizung effektiven Temperaturbereich gehalten. Der
Regler, insbesondere der 3-Punkt-Regler, schaltet bei Erreichen
der Raum-Solltemperatur
einen Teil des Heizelementes ab und läuft mit geringer Leistung weiter.
Dadurch bleibt die Platte im effektiven Bereich als Strahlungsheizung.
Bei der Temperaturbeibehaltung mit geringer Leistung wird wesentlich
weniger Energie benötigt,
als bei dem kompletten Aufheizen einer abgekühlten Strahlungsheizung. An
dem 3-Punkt-Regler werden zwei Solltemperaturen eingegeben, welche
durch eine Raumtemperaturmessung ermittelt werden, um somit in einem
effektiven Bereich der Wärmeabgabe
der Strahlungsheizung zu liegen. Erreicht die Strahlungsheizung
einen oberen Wert der Solltemperatur, wird über den Regler ein Teil des
Heizelementes an der Strahlungsheizung abgeschaltet. Das mehrstufige
Heizelement läuft
somit nur mit einem Teil des gesamten Heizelementes. Wird nun durch
Absenkung der Temperatur durch geringe Strahlungsabgabe der Strahlungsheizung
der untere Raum-Sollwert erreicht, wird dieser abgeschaltete Teil
des Heizelementes wieder zugeschaltet und somit eine volle Leistung
der gesamten Heizelemente erreicht. Durch diese volle Leistung der Heizelemente
wird wieder die obere Raum-Solltemperatur erreicht, und es erfolgt
wieder ein Abschalten eines bestimmten Teiles des Heizelementes.
Auf Grundlage dieser Zu- und
Abschaltung zwischen zwei Solltemperaturen wird eine erhebliche
Energieeinsparung erreicht, da die Strahlungsheizung nicht aus einem
abgekühlten
Zustand über
Heizelemente erwärmt
werden muss. Durch die relativ gleich bleibende Plattentemperatur
der Strahlungsheizung wird ein angenehmeres Raumklima erreicht,
die thermo-mechanische Belastung ist geringer und die Lebensdauer
der Strahlungsheizung verlängert
sich. Durch das mehrstufige Heizelement ist eine höhere Betriebssicherheit
gegeben, zum Beispiel beim Frostschutzheizen während einer Abwesenheit.
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An verschiedenen Ausführungsbeispielen wird
nachfolgend das erfinderische Element beschrieben. Dabei sind Zeichnungen
gegeben, welche Folgendes aussagen.
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1 Strahlungsheizung
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2 Strahlungsheizung
mit Warmwasserheizkörper
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3 Heizelement
Regler
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4 Diagramm
Verhältnis
Temperatur – Zeit
Die 1 zeigt eine Strahlungsheizung,
welche sich in dem genannten Ausführungsbeispiel wie folgt zusammensetzt.
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Als Wärmestrahlungsfläche wird
eine Strahlungsfläche 1 aus
Naturstein benutzt. Dabei kann es sich um Marmor, Granit oder marmorisiertem
Kalkstein handeln. Die wesentlichen Eigenschaften dieser Natursteinheizung
ergeben sich daraus, dass hierbei hochwertige und sorgfältig ausgewählte Natursteine
verwendet werden. Dadurch wird jede Natursteinheizung ein stilvolles
Unikat. Der Begriff Marmor wird verschieden definiert. In der geologischen Wissenschaft
versteht man unter Marmor ein aus Kalkstein umgewandeltes metamorphes
Gestein. In der Bauwirtschaft, im Handel und im Volksmund wird jeder
feste und damit polierfähige
Kalkstein als Marmor bezeichnet. Der „echte", das heißt der metamorph entstandene
Marmor ist durch Kontakt- oder Regionalmetamorphose aus Kalkstein
gebildet. Er ist grobkristallin und wie Kalkstein monomineralisch
aus Calcit aufgebaut. Einzelne Kristalle sind auf Kosten anderer
vergröbert,
so dass das ganze Aggregat ein zuckerförmiges Aussehen zeigt. Fremdbestandteile verändern das
ursprünglich
schneeweiße
Gestein zu einem gestreiften, geflammten, gefleckten, gemaserten,
geäderten
bunten Marmor. Dabei zeigen sich zwei wesentliche Unterschiede auf.
Kristalliner Marmor ist in den meisten Fällen grobkristallin, zuckerkörnig, in
Platten lichtdurchscheinend, fossilleer und weist keine Hohlräume auf,
wobei der marmorisierte Kalkstein feinkristallin und nicht lichtdurchscheinend ist,
gelegentlich Hohlräume
und häufig
Fossilien beinhaltet. Diese beiden wesentlichen Merkmale werden
bei der Strahlungsheizung als Wärmestrahlungsfläche verwendet.
Die Strahlungsheizung ist vom Prinzip vergleichbar mit der wohltuenden
Wärmestrahlung
eines Kachelofens. Im Gegensatz zu einer Konvektionsheizung erreicht
man mit der Natursteinheizung eine fast optimale Temperaturverteilung
zwischen Decke und Fußboden
und spart durch ein völlig
anderes Wärmeempfinden
Energiekosten. Die gleichmäßig ausbreitenden
Wärmewellen
im Raum erwärmen
direkt Körper
und Gegenstände
und rufen schon nach kurzer Zeit ein angenehmes Gefühl hervor.
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In der 1 wird
dementsprechend ein gegebener Naturstein verwendet. Auf dem Naturstein wird
eine elektrische Heizung 3 aufgebracht. Dabei sind die
Heizlitzen der elektrischen Heizung 3 mäanderförmig verlegt. Diese Verlegung
der Heizlitze der elektrischen Heizung 3 wird auf einem
Glasfasergittergewebe ausgeführt.
Diese Verlegung der Heizlitze auf dem Glasfasergittergewebe wird über einen
Kleber in Querrichtung befestigt. Weiterhin ist dabei gegeben, dass
die Heizlitze der elektrischen Heizung 3 über eine
entsprechende PVC-Beschichtung elektrisch isoliert ist. Die Ende
werden an die Anschlussmöglichkeit
eines elektrischen Netzes bzw. auch einer alternativen Energiezuführung ausgeführt. Grundsätzlich wird
also hierbei ein Glasfasergittergewebe mit einer aufgeklebten Heizlitze
einer elektrischen Heizung 3 angewandet. Dieses Glasfasergittergewebe
mit den Heizlitzen der elektrischen Heizung 3 wird dann
mit einer weiteren Klebemasse auf der Rückseite des Natursteines angeordnet.
Somit ist ein direkter Kontakt der elektrischen Heizung 3 mit dem
Naturstein gegeben.
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Eine weitere Möglichkeit für die Anwendung einer elektrischen
Heizung 3 besteht darin, dass man ein Heizelement für alternative
Energien 2 für
die elektrische Heizung 3 verwendet. Diese Entscheidung
welches elektrische Heizelement 3 bzw. Heizelement für alternative
Energien 2 verwendet wird, richtet sich je nach Anwendungsbereich
der Strahlenheizung. Über
die installierte elektrische Heizung 3 oder ein Heizelement
für alternative
Energien 2 wird nun eine innere Rückwand 5 angeordnet.
Innerhalb dieser inneren Rückwand 5 ist
eine Dämmung 4 gegeben,
womit erreicht wird, dass ein Wärmeverlust mit
der entsprechenden Montagewand verhindert wird. Somit wird über die
elektrische Heizung 3 bzw. einem Heizelement für alternative
Energien 2 eine optimale Ausbreitung der Wärmeenergie über die Strahlungsfläche 1 gegeben.
Auf diese innere Rückwand 5 der
Strahlenheizung wird nun eine Konvektionsheizung 6 angeordnet.
Diese Konvektionsheizung 6 kann ebenfalls ein elektrisches
Heizelement darstellen. Über
die Konvektionsheizung 6 wird dann eine nochmalige äußere Rückwand 7 angeordnet, wobei
bei der äußeren Rückwand 7 die
jeweiligen oberen und unteren Kanten mit Konvektionsschlitzen 8 versehen
sind. Grundsätzlich
dient die Konvektionsheizung 6 dazu, bei Erwärmung von
bestimmten Gebäuden
zu erreichen, dass durch die Verwendung der Konvektionsheizung 6 eine
sofortige Erwärmung des
Raumes über
Zuschaltung dieser Konvektionsheizung 6 stattfindet.
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Sind durch Regel- bzw. Steuerelemente
bestimmte Temperaturen im Raum erreicht, wird diese Konvektionsheizung 6 automatisch
ausgeschaltet, und eine weitere Wärmestrahlung wird dann über die Strahlungsfläche 1 mit
beauflagter elektrischer Heizung 3 oder einem Heizelement
für alternative
Energien 2 durchgeführt.
Insbesondere bei Einsatz eines Heizelementes für alternative Energien 2 für den ersten
Heizungskreislauf, welcher dann auf der Strahlungsfläche 1 aufgebracht
ist, kann bei entsprechenden klimatischen Bedingungen, wie Windstille,
Dunkelheit, Kälteeinbruch
etc., eine zusätzliche
Heizung über
die Konvektionsheizung 6 die Beheizung eines Raumes ausführen.
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Nachfolgend werden noch mal die Vor-
und Nachteile in einer Produktbeschreibung ausgeführt. Bei
diesem Gebrauchsmuster handelt es sich um eine Heizung. Diese Heizung
ist eine kombinierte Strahlungs- und Konvektionsheizung. Erstrangig
arbeitet diese Heizung als Strahlungsheizung. Die Primärenergie
für diese
Heizung ist Elektroenergie. Die Strahlungswärme wird durch ein oder mehrere
elektrische Heizelemente 3 bzw. 2 hinter oder
in einer Wärmestrahlungsfläche bzw.
Strahlungsfläche 1 erzeugt.
Als Strahlungsfläche 1 kommen
bevorzugt Natursteine zum Einsatz. Es können aber auch Metall, Keramik,
Glas oder deren Kombinationen eingesetzt werden. Die reine Strahlungsheizung
hat zwei Heizelemente. Das eine Heizelement dient zum konventionellen
Netzbetrieb. Das andere Heizelement dient zur Einspeisung von Elektroenergie
aus alternativen Energieerzeugern, wie Photovoltaik, Windkraftanlagen
oder Ähnliches
bzw. einer ganz normalen elektrischen Heizung. Das Heizelement,
welches mit Energie von alternativen Energieerzeugern gespeist wird, arbeitet
vorrangig. Erst wenn die momentan benötigte Wärmeleistung von den alternativen
Energieerzeugern nicht mehr ausreicht, zum Beispiel durch Kälteeinbruch,
Windstille, Dunkelheit etc., wird das aus dem öffentlichen Netz gespeiste
Heizelement, wie die Konvektionsheizung 6, zugeschaltet.
Die elektrischen Heizelemente 2 und 3 sind technisch
so ausgelegt, dass die Elektroenergie direkt von der Anlage ohne
Wechselrichter, Stabilisierung etc. eingespeist werden kann, was
die technischen Anlagekosten erheblich senkt. Die Heizung ist eine
Kombination zwischen Strahlungsheizung und Konvektionsheizung. In
der Strahlungsheizung ist ein weiterer Elektrokonvektor integriert.
Der Elektrokonverter dient zum schnellen Aufheizen der Räumlichkeiten.
Bei Erreichen des Sollwertes wird der Konvektor weggeschaltet, und
die Strahlungsheizung arbeitet allein weiter.
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2 zeigt
eine Kombination aus einer Strahlenfläche 1 aus Naturstein,
einem elektrischen Heizelement 3 aus gegebener Elektroenergie
und eine Konvektionsheizung 6, welche sich hierbei als Warmwasserheizkörper 9 darstellt.
Dieser Warmwasserheizkörper 9 ist
an einen Zulauf 10 bzw. Ablauf 10a des Warmwassers
gegeben. Die Funktionsweise dieser unter 2 dargestellten Ausführungsvariante ist identisch
mit der unter 1, was
bedeutet, dass bei schnellem Aufheizen oder nicht vorhandener Elektroenergie
eine Konvektionsheizung 6 in Form eines Warmwasserheizkörpers 9 zugeschaltet wird.
Ist eine bestimmte Raumtemperatur erreicht, ist nachfolgend eine
Abschaltung dieses Warmwasserheizkörpers 9 gegeben, womit
eine weitere Strahlungstätigkeit
der Strahlungsfläche 1 der
Strahlungsheizung über
die elektrischen Heizelemente 3 ausgeführt wird.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild des 3-Punkt-Reglers 11 mit der Strahlenfläche 1 und
integriertem geteilten Heizelement aus den Teilen 13 und 12.
Dabei ist ersichtlich, dass auf der Strahlenfläche 1 auf der Rückseite
ein geteiltes Heizelement über
einen Nullleiter angebracht ist, welches in die jeweiligen Heizelemente 12 und 13 aufgeteilt
ist. Diese Heizelemente 12 und 13 werden elektrotechnisch
mit einem 3-Punkt-Regler 11 verbunden. Dieser 3-Punkt-Regler 11 ist
mit einem gegebenen Raumtemperaturmesser signaltechnisch verbunden.
In dem 3-Punkt-Regler 11 werden zwei verschiedene Raum-Solltemperaturen
vorgegeben. Wichtig ist dabei, dass auf Grundlage des 3-Punkt-Reglers
die Möglichkeit
besteht, das geteilte Heizelement in seinen jeweiligen Teilen zu-
und abzuschalten.
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Die 4 zeigt
ein Diagramm des Verhaltens der Temperatur zur Zeit, woraus ersichtlich
ist, dass in den Schaltpunkten 1t , 2t und 3t des 3-Punkt-Reglers 11 jeweils
eine Zu- und Abschaltung eines Teiles eines Heizelementes 13 erfolgt.
Wird nun der Sollwert 1 der Raumtemperatur im oberen Punkt
erreicht, welche in dem 3-Punkt-Regler eingestellt ist, wird das
Heizelementteil 13 über
den Regler abgeschaltet. Somit läuft
die Strahlungsheizung 1 nur über das Heizelementteil 12.
Die dadurch stattfindende Abkühlung
durch die nicht volle Auslastung der Heizelemente erfolgt eine Temperaturverminderung
im Laufe der Zeit. Damit wird ein weiterer Sollwert der Raumtemperatur
im unteren Bereich erreicht. Über
den 3-Punkt-Regler wird dann das Heizelementteil 13 wieder
zugeschaltet, und die Strahlungsheizung 1 wird mit voller
Leistung der beiden Teile der Heizelemente 13 und 12 beaufschlagt.
Somit wird wieder der obere Sollwert der Raumtemperatur erreicht,
und ein weiteres Abschalten des Heizelementteiles 13 erfolgt.
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Erreicht wird damit, dass die Strahlungsheizung 1 immer
im effektiven Bereich der Temperatur mit den jeweiligen Heizelementteilen 12 und 13 beaufschlagt
wird und somit die schon diesseitig beschriebenen Vorteile erzielt
werden.
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- 1
- Strahlungsfläche
- 2
- Heizungselement
für alternative
Energien
- 3
- elektrisches
Heizelement
- 4
- Dämmung
- 5
- innere
Rückwand
- 6
- Konvektionsheizung
- 7
- äußere Rückwand
- 8
- Konvektionsschlitze
- 9
- Warmwasserheizkörper
- 10
- Zulauf
- 10a
- Ablauf
- 11
- Regler
- 12
- Heizelementteil
- 13
- Heizelementteil
- 1t
- Schaltpunkt
Regler
- 2t
- Schaltpunkt
Regler
- 3t
- Schaltpunkt
Regler