DE2043001C3 - Elektrisches Flächenheizelement zur Beheizung von Flächen beliebiger Größe - Google Patents

Description

transportierbar. Die Herstellung und insbesondere Schrittspannungen, die auch Menschen gefährden die Montage dieser bekannten Heizvorrichtung ist können.

jedoch unwirtschaftlich, insbesondere hinsichtlich Andererseits scheint es naheliegend, die Heizleiter des Zusammenschlusses der einzelnen Heizfelder unter Berücksichtigung der im obigen dargelegten mittels der in die Seitenränder eingeflochtenen Zu- 5 Erkenntnisse so eng nebeneinander zu verlegen, daß fühl ungsdrähte. Auch ist bei dieser Heizvorrichtung sowohl eine streifenförmige Erwärmung der Bodenein nachträgliches Isolieren derselben durch Im- fläche als auch eine übergroße Wärmebelastung der prägnieren des Gewebes mit einem synthetischen einzelnen Heizleiter vermieden werden kann. Dies Harz od. dgl. erforderlich sowie die Anordnung bei würde jedoch — wenn in der oben beschriebenen oder nach dem Verlegen derselben einer besonderen xo Weise bewerkstelligt — nicht nur zu sehr hohen, Erdungsschutzschicht. Als besonderer Nachteil die- wirtschaftlich nicht mehr vertretbaren Herstellungsser bekannten gewebten Heizvorrichtung wurde aber bzw. Verlegekosten führen, sondern auch zu einer empfunden, daß bei deren Einbettung in den Fuß- Trennung der Einbettungsmasse, da die oberhalb boden die Einbettungsmasse, z. B. Estrich oder Beton, bz· \ unterhalb der eng beieinander verlegten Heizdurch das für diese praktisch undurchdringliche 15 leiter befindlichen Betonschichten bei zu kleinen Flächenelement in verschiedene, voneinander ge- Zwischenräumen zwischen den Heizleitem nicht austrennte Schichten geteilt wird. Dadurch entstehen reichend miteinander verbunden sind, um eine quasi aber bereits nach wenigen Betriebszyklen Risse und homogene, einheitliche Betonschicht zu bilden.
Brüche im Einbettungsblock, die schließlich an den Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizleitem zu Schaden führen, die unter anderem ao elektrisches Flächenheizelement zur Beheizung von das Auftreten einer Schrittspannung zwischen auf Flächen beliebiger Größe zu schaffen, das ohne Träunterschiedlichem Potential liegenden Leitern ver- germaterial in wirtschaftlicher Fertigungsweise herursachen können. stellbar und unter Vermeidung der vorausgehend

Schließlich ist auch in der Zeitschrift »Straße und beschriebenen Mangel leicht und dauerhaft und unter Autobahn« (Jahrgang 9 H. 11) in einem »Elektrische »5 Berücksichtigung des jeweiligen örtlichen Erforder-Beheizung von Fahrbahndecken und Brücken« beti- nisses der Heizleistung verlegbar ist, wobei trotz reiatelten Artikel von Dr. Dr. E. S. W a h 1 die Anord- tiv kleiner Abstände zwischen den Heizleitem, nung der Beheizung eines Abschnittes der fahrbaren zwecks ausreichend gleichmäßiger Wärmeverteilung Decke eines Autobahn-Uberführungs-Bauwerkes be- und geringer Wärmebelastung des einzelnen Heizschrieben: Dort ist ein Heizkabel, dessen Widerstand 30 leiters, eine gute Bindung der oberhalb und der unterein Ohm pro Meter beträgt und das einen PVC-Man- halb des Heizelementes befindlichen Lagen der Eintel aufweist, in meanderförmigen Schleifen in eine bettungsmasse gewährleistet ist. Die Lösung dieser Betonschicht eingebettet, und zwar 4 cm unterhalb Aufgabe ergibt sich mit einem elektrischen Flächenvon deren Oberfläche. Die Abstände der einzelnen heizelement der eingangs umrissenen Art dadurch, Heizleiterschleifen, die an einer Baustahlgewebematte 35 daß erfindungsgemäß die Kette des Gewebes aus befestigt find, betragen 12,5 bzw. 6,25 cm. Diese mit mechanisch festen, blanken, metallischen Drähten einem Heizstrom von 220 Volt Spannung beschickte besteht und das Gewebe in an sich bekannter Weise Anlage konnte bei einer Außentemperatur von Minus in Flächenabschnitte bestimmten elektrischen Wider-12" C das Abtauen von Schnee und Eis an dem be- Standes mit jeweils eigenen Anschlußstellen aufgeheizten Straßenstück bewirken, wobei für das An- 40 teilt ist, die durch den an wenigstens einer Seitenkante heizen (30 bis 45 Minuten) bei Minus 4° C und gerin- des Gewebes in bestimmten Abständen schlaufenger Luftbewegung etwa 0,3 kWh pro m² und für den förmig herausgeführten Heizleiter selbst gebildet sind. Dauerbetrieb in dem Abschnitt mit 12,5 cm Heiz- Wenn die derart mit dem Heizleiter verwebten draht-Abstand 0,15 bis 0,18 kWh pro m² und in dem Kettdrähte auf Schutzleiterpotential gelegt sind, ist Abschnitt mit 6,25 cm Heizdraht-Abstand 0,36 kWh 45 im Bereich des erfindungsgemäßen elektrischen pro m² Stromverbrauch gemessen wurden. Flächenheizelementes ein stellenweise gegen Ende

Hierzu ist zu vermerken, daß bei dem im obigen erhöhtes Potential der zu beheizenden Fläche, wie

geschilderten ersten Versuch einer elektrischen insbesondere Schrittspannungen oder sonstige sich

Straßenbeheizung in der BRD die Abstände zwischen aus der Verwendung von Elektrizität im Freien erge-

den einzelnen Heizleitern offensichtlich zu groß ge- 50 benden Gefahren, für den Benutzer mit Sicherheit

wählt wurden. Dies führte einerseits zu einem strei- ausgeschlossen.

fenförmigen Abtauen der Eis- oder Schneeschicht an Das Heizelement besteht aus einem in üblicher der Straßenoberfläche, wie seit dem geschilderten Maschinentechnik in beliebiger Länge hergestellten Versuch eindeutig festgestellt wurde, sowie auch zu Gewebe ohne weiteren Träger. Der Schuß wird aus einer relativ hohen thermischen Belastung eines der- 55 den durchlaufenden, isolierten Heizleitem und die art verlegten Heizleiters bzw. von dessen Kunststoff- Kette aus den mechanisch festen Drähten gebildet. Isolierung bzw. Außenmantel. Dies wiederum hat Dabei ist das Gewebe in Flächenelemente bestimmten eine wesent'iche Verringerung der Lebensdauer von elektrischen Widerstandes aufgeteilt, die jeweils die Isolierung und Mantel zur Folge, da nämlich fest- eigene Anschlußstelle in Form des an einer oder auch gestellt werden konnte, daß die Lebensdauer organi- 60 an beiden Seitenkanten des Gewebes als Schlaufen scher Isolierstoffe sehr temperaturabhängig ist, und herausgeführten Heizleiters haben. Durch die wahlzwar derart, daß mit einer Steigerung der Betriebs- weise Zusammenschaltung dieser Anschlußstellen temperatur um 10⁰C die Lebensdauer organischer nach einem bestimmten Schema wird die jeweils geIsolierstoffe auf die Hälfte verringert wird. Daraus wünschte Flächenheizleistung bei jeder erforderlichen ergibt sich aber nicht nur eine starke Reparaturan- 65 Flächengröße eingestellt.

fälligkeit eines derart beheizten Straßenabschnittes, Bei besonders großen zu beheizenden Flächen,

sondern vor allem auch die Gefahr von Kurzschlüs- beispielsweise Betondecken von Autobahnen, Flug-

sen und von zwischen einzelnen Stellen auftretenden zeuerollbahnen oder Brücken, wird das erfindungs-

gemäße Flächenheizelement dreiphasig geheizt, wobei die Anschlußstellen an den Seiten und in der Mitte des Gewebes angebracht sind.

Nach einem weiteren Erfindungsgedanken werden die Schußdiähte so bemessen, daß sie zusätzlich zur Erfüllung ihrer Aufgabe der mechanischen Stützung des Gewebes die Wärme gleichmäßig über die Fläche verteilen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das elektrische Flächenheizelement ein selbsttragendes Gewebe ohne zusätzliches Trägermaterial in großen Längen darstellt. Es kann also aufgerollt an den Verlegungsort transportiert und dort auf die erforderliche Länge zugeschnitten werden, wobei die gewünschte Flächenheizleistung in einfachster Weise durch Verbinden der Anschlußstellen mit den Zuführungsleitungen nach einem einfachen Schema eingestellt wird. Der weitere Vorteil besteht darin, daß dieses Gewebe auf bekannten Maschinen der Web-, Häkelgalon- oder Maschentechnik oder einer anderen flächenbildenden Verknüpfungstechnik wirtschaftlich durchlaufend hergestellt und aufgewickelt werden kann.

Für die Beheizung besonders großer Flächen ist die Möglichkeit der Anwendung der dreiphasigen Stromzuführung besonders vorteilhaft, da sich hierdurch die Breite des Heizgewebes beträchtlich steigern läßt.

Die Ausführung der Kettdrähte in der Form, daß sie einerseits dem Gewebe mechanische Festigkeit geben, andererseits den elektrischen Schutz dadurch gewährleisten, daß sie auf Schutzleiterpotcntial gelegt werden, wird in vorteilhafter Weise dadurch ergänzt, daß sie auch zur besseren Wärmeverteilung über die Gewebefläche herangezogen werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.

F i g. 1 Aufbau des elektrischen Flächenheizelementes,

F i g. 2 Anschlußschema bei zweiphasig-einseitigen Zuführungen,

Fig. 3 Anschlußschema bei zweiphasig-zweiseitigen Zuführungen,

Fig.4 Anschlußschema bei dreiphasiger Zuführung.

Das mit wärmebeständigen Kunststoff- oder Gummimischungen isolierte Heizkabel 1 ist als endlos in Schleifen liegender Schuß durch das Gewebe geführt (Fig. 1). Die Kettdrähte 2 sind blanke Metalldrähte. Sie geben dem Gewebe die Festigkeit und werden nach der Verlegung schutzgeerdet. Der Schuß ist so ausgeführt, daß jeweils nach einer bestimmten Anzahl Schlingen seitlich eine Schleife 3 gebildet wird. Dadurch ist die ganze Gcwebeiläche in elektrische Teilabschnitte aufgeteilt. In Fig. 2 sind die Zuführungslciter R und Mp an den Stellen 4, 5, 6 und 7 angeschlossen.

In Fig. 3 sind die Zuführungsleiter Λ und Mp

zweiseitig in der Nähe der Gewebekante angeordnet.

Die Anschlußstellen sind mit 8 und 9 gekennzeichnet.

Die Tabelle zeigt ein Beispiel für das Anschlußschema der so gebildeten Heizmatte: Jeder der Teilabschnitte 1., 2., 3. ... η hat einen Widerstand von 50 ti und eine Fläche von 0,10 qm. Ist die zur Verfügung stehende Spannung 220 V und wird eine Flächenheizleistung von 270 W/'qm verlangt, so sind η = 6 Flächenelemente hintereinander zu schalten. Das heißt, daß die Zuleitung R jeweils an die erste Schleite angeschlossen wird, während der Draht Mp an die Schleife, die sechs Flächenelemente weiter liegt, angeschlossen wird. Nach insgesamt 12 Flächenelementen wird wieder R angeschlossen, nach 18 Flächenelementen Mp usw. in der jeweils geforderten Länge der Bahn, wobei die Bahn über diese ganze Länge die Heizleistung von 270 W/qm bei 220 V abgibt. Wie die Tabelle zeigt, kann für jede

»5 Spannung durch Anschließen der entsprechenden Anzahl Flächenelemente eine gewünschte Heizleistung eingestellt werden.

Wenn große Flächen beheizt werden sollen, so empfiehlt sich die Heizung durch Drehstrom. F i g. 4 zeigt das Anschlußschema für die drei Phasenleiter R, S, T, die zwischen dem Kettdrähten in den Schuß eingeflochten und an den entsprechenden Kontaktstellen mit dem Heizkabel verbunden werden. Im vorliegenden Fall liegen je 10,5 Teilabschnitte zwisehen R und S mit den Verbindungspunkten 10 und 11, desgleichen zwischen 5 und T mit den Verbindungspunkten 11 und 12. Zwischen T und R schließlich liegen, mit den Verbindungspunkten 12 und 13, noch einmal 11 Teilabschnitte.

Die Heizmatte, die ohne jedes weitere Trägermaterial in bekannter Web-, Häkelgalon- oder Maschentechnik oder einer anderen ilächenbildenden Verknüpfungstechnik hergestellt wird, hat eine sehr hohe mechanische Festigkeit. Sie wird in großen Längen

hergestellt und in Rollen aufbewahrt. Zum Gebrauch berechnet man die Anzahl Flächenelemente, die be nötigt werden, gemäß der Tabelle, wickelt die entsprechende Länge von der Rolle ab und verlegt sie in der geforderten Fläche. Sodann stellt man die Verbindung mit den Zuführungen, wiederum gemäß dei Tabelle, her und erzielt so die gewünschte Heizlei stung pro Flächeneinheit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

vertretbare Fertigung und Montage derselben. Schließ- Patentansprüche: lieh sollen die elektrisch betriebenen Flächenheizele mente so sicher im Gebrauch sein, daß jedwede

1. Elektrisches Flächenheizelement zur Be- Gefahr für die beheizten Flächen begehende Menheizung von. Flächen beliebiger Größe, das aus S sehen oder Tiere ausgeschlossen ist.

einem selbsttragenden, in beliebiger Länge mittels Es ist bereits aus der deutschen Offenlegungssehrift herkömmlicher Textiltechnik herstellbaren Ge- 1 565 583 bekannt, zur Erfüllung dieser Erforderwebe mit Ketten aus Blindadern besteht, als des- nisse ein Gewebe aus isolierendem Material herzusen endlos in Schleifen liegender Schuß ein iso- stellen und in dieses Gewebe Heizleiter endlicher lierter Heizleiter eingeführt ist, wobei durch wahl- io Länge einzuarbeiten. Es besteht dabei der Vorteil weise Parallel- oder Hintereinanderschaltung eines einfachen Transportes solcher Flächenheizeleeinzelner Stränge des Heizleiters die Flächenheiz- mente in großen Rollen zum Verlegeort, wo sie in leistung des Heizelementes beliebig bestimmbar gewünschter Länge abgerollt und angeschlossen werist, dadurch gekennzeichnet, daß die den. Die Nachteile aber liegen in der Herstellungs-Kette des Gewebes aus mechanisch festen, Wan- 15 technik. Es gibt nämlich noch keine Maschinen, die ken, metallischen Drähten (2) besteht und das den Heizleiter automatisch einlegen. Zwar ist der Gewebe in an sich bekannter Weise in Flächen- Bau einer solchen automatischen Maschine beim abschnitte bestimmten elektrischen Widerstandes heutigen Stand der Steuerungstechnik grundsätzlich mit jeweils eigenen Anschlußstellen (3) aufgeteilt möglich, doch würde sie verhältnismäßig teuer sein, ist, die durch den an wenigstens einer Seitenkante *> Die Wirtschaftlichkeit spielt aber gerade bei einem des Gewebes in bestimmten Abständen schlaufen- solchen Produkt eine ausschlaggebende Rolle. Hinzu förmig herausgeführten Heizleiter (1) selbst ge- kommt außerdem, daß das Trägergewebe nach der bildet sind. Einbettung in den Boden dem Einfluß von Feuchtig-

2. Flächenheizelement nach Anspruch 1, da- keit und Wärme ausgesetzt ist, so daß übliche Textildurch gekennzeichnet, daß die Kettdrähte (2) auf as werkstoffe bald zerstört werden. Beständigere Kunst-Schutzleiter potential gelegt sind. stoff-Werkstoffe aber würden das Produkt unwirt-

3. Flächenheizelement nach Anspruch 1 oder 2, schaftlick machen.

dadurch gekennzeichnet, daß die Kettdrähte (2) Ferner ist aus der deutschen Patentschrift 819 976

zur gleichmäßigen Verteilung der Wärme über die ein fiächenförmiges, elektrisches Heizelement begesamte Heizfläche im Querschnitt wesentlich 30 kannt, das aus textiltechnisch miteinander oder mit größer bemessen sind, als für deren mechanische anderen Formsträngen verbundenen, insbesondere Festigkeit erforderlich ist. verwebten oder verflochtenen isolierten Leitern ge-

4. Flächenheizelement nach einem der An- bildet ist. Auch dieses bekannte Heizelement ist rollsprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für bar, und auch eine weitgehende Temperaturregelung dreiphasige Stromzufuhr mittige Anschlußstellen 35 durch wahlweise Parallel- oder Hintereinanderschalzusätzlich zu den seitlichen Anschlußstellen (3) tung der einzelnen Stränge des sorgfältig isolierten vorgesehen sind. Heizleiters ist mit diesem bekannten Heizelement erreichbar, dessen Heizleiter als Schuß zwischen Ketten aus ähnlich wie der Heizleiter selbst ausgebilde-

40 ten, jedoch stromlosen Blindadern eingewebt ist. Sie weist jedoch neben den bereits oben angeführten Nachteilen einer unwirtschaftlichen Fertigung und

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Flächen- der Gefahr einer Verrottung des textlien Trägerheizelement zur Beheizung von Flächen beliebiger stoffes im Laufe der Zeit auch noch den Nachteil der Größe, das aus einem selbsttragenden, in beliebiger 45 Notwendigkeit auf, zur Absicherung der beheizten Länge mittels herkömmlicher Textiltechnik herstell- Fläche gegen Kurzschluß- oder Schrittschlußströme baren Gewebe mit Ketten aus Blindadern besteht, über oder in der Isolierung der Heizleiter oder des als dessen endlos in Schleifen liegender Schuß ein iso- Heizelementes eine geerdete, elektrisch leitende lierter Heizleiter eingeführt ist, wobei durch wahl- Schicht als Erdungsschutz anzubringen, z. B. in Form weise Parallel- oder Hintereinanderschaltung einzel- 50 eines blanken Metallgeflechtes oder einer aufgelegten ner Stränge des Heizleiters die Flächenheizleistung Metallfolie. Dies verteuert wiederum nicht unerhebdes Heizelementes beliebig bestimmbar ist. Hch die Herstellung und/oder das Verlegen solcher

Bei derartigen Flächenheizelementen ist es erfor- Heizelemente.

derlich, eine bestimmte Heizleistung pro Flächenein- Es ist auch bereits eine gewebte elektrische Heiz-

heit zu gewährleisten, wobei die geometrischen Ab- 55 vorrichtung mit einem bahnförmigen Gewebe aus messungen der Heizfläche durch das zu beheizende elektrisch isolierendem Fasermaterial sowohl im Konstruktionsteil gegeben sind. Hier stellt vor allem bezug auf die Kettenfäden als auch im bezug auf die die Fußbodenheizung besondere Erfordernisse, weil Schußfäden gemäß schweizerischer Patentschrift sich, gleichgültig ob es sich um einen Innenraum 492 376 bekanntgeworden, bei welcher die jeweils oder beispielsweise um eine Straße handelt, die Größe 60 mit einem elektrisch isolierenden Garn umwickelten der zu beheizenden Fläche von Fall zu Fall ändert, Heizdrähte längs der Schußfäden in Zick-Zack-Form obwohl in jedem Falle eine ganz bestimmte Heiz- in das Gewebe eingeflochten sind. In die Seitenränder leistung pro Flächeneinheit verlangt wird. Ein weite- dieses Gewebes sind isolierte Zuführungsdrähte einres Erfordernis bei Flächenheizelementen, die ins- geflochten, die innerhalb des Gewebes mit den Heizbesondere für die Fußbodenheizung im Freien vor- 65 drähten verbunden werden können. Diese Anordnung gesehen sind, ist große Wetterbeständigkeit sowie gestattet das Aufteilen und Zerschneiden des Geweauch — in Anbetracht großer zu beheizender bes in Flächenabschnitte bestimmter Größe, und sie Flächen — eine einfache und daher wirtschaftlich ist auch rollbar und somit in Rollen zum Montaeeort