DE2202208A1

DE2202208A1 - Elektrische strahlungs- und speicherflaechenheizung

Info

Publication number: DE2202208A1
Application number: DE19722202208
Authority: DE
Inventors: Martin-Gottfried Dipl- Rocholl
Original assignee: ROCHOLL MARTIN GOTTFRIED DIPL
Current assignee: ROCHOLL MARTIN GOTTFRIED DIPL
Priority date: 1972-01-18
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1973-08-23

Description

Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung Es sind verschiedene Systeme und Anwendungsarten für elektrische Flächenheizleiter zur Beheizung von Räumen bekannt.
Die wohl wichtigste Anwendung ist die der elektrischen Strahlungs - Flächenheizung, die bisher vorwiegend als Deckenheizung Anwendung findet. Sie wird aber auch in Form einer Paneel - Heizung an den Wänden installiert.
Sowohl die Decken-,als auch die Paneelheizug sind elektrische Direktheizungen.
Eine andere Anwendungsform für elektrische Flächenheizleiter ist die der Speicherhei,zung z.B. als Fußbodenheizung, bei der Heizgitter (aus Glasfasergeweben mit einer elektrisch leitenden Kunststoffschicht) oder leitende Kunststoff-Folien - nach vorausgegangener Kontaktierung und Isolierung - in einen als Wärme speicher dienenden Fußboden eingearbeitet werden. Für den gleichen Zweck werden auch Kunststeine mit einer Heizgittereinlage hergestellt. Der Wärmeaustausch mit den Untergrund wird durch eine Wärmeisolierschicht so gering wie möglich gehalten.
Beide Systeme, die Direkt- und die Speicherheizung, haben den großen Vorteil der gleichmäßigen Wärmeabgabe durch eine große Wärmeaustauschfläche. Der Temperaturgradient zwischen beheizter Fläche (Decke, Paneele und"oder Fußboden) braucht wegen der Größe der Wärmeaustauschfläehe nur gering zu sein, was subjektiv außerordentlich angenehm empfunden wird.
Der Nachteil der f?ußbodenspeichenheizung mit Fläctienheizleitern ist die äußerst träge Reaktion auf plötzliche Temperaturschwankungen im Raum z.B. nach kurzfristigem Oeffnen der Fenster oder Türen.
Der Nachteil der Deckenheizung in der bisher angewandten Konstruktion ist der, daß relativ schwere Dekorplatten oder Kartonplatten mit Gips oder Mineralfaserplatten guter Wärmedämmung vor dem Flächenheizleiter montiert sind und infolge des verzögerten Wärmedurchganges damit die periode unnötig verlänOern. | Ein besonderes Problem für den praktischen Einsatz elektrischer Strahlungs - Flächenheizungen, besonders in Form der Direktheizungen, und eine weite Verbreitung derselben liegt in der Bereitstellung der erforderlichen elektrischen Energie. Dieser Engpaß in der Energieversorgung hat für Anwender von Vollraumheizungen mit elektrischer Direktheizung (Strahlungs-Deckenheizung) gebietsweise schon zu Auflagen der Versorgungsbetriebe geführt, die Strahlungsheizung bis zu dreimal täglich zu den Zeiten erhöhten Strombedarfs für ca. 1 1/2 Stunden abzuschalten.
Um nun dieser Auflage Rechnung zu tragen, müßten zur Ueberbrückung der Abschaltzeiten praktisch zwei verschiedene elektrische Heizsysteme für eine el. Vollheizung zur Anwendung kommen, eine Direktheizung mit schneller Anpassungsgeschwindigkeit an Temperaturänderungen des zu beheizenden Raumes und eine Teilspeicherheizung für die Abschaltzeiten und zur Ausnutzung des billigen Nachtstromes. Der Einbau von zwei verschiedenen Heizsystemen ist jedoch recht umständlich und aufwendig.
Es wird deshalb als:, Neuerung eine nachfolgend beschriebene elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung vorgeschlagen, die das problem in der Ueberbrückung der Abschaltzeiten löst und gleichzeitig eine wesentliche Verbesserung der bisher angewandten Strahlungs-Deckenheizung durch Verkürzung der Aufheizperiode, schnelle Reaktion bei An- und Abschaltungen durch den Regler bringt.
In Abbildung 1 ist ein Schnittbild der elektrischen Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung wiedergegeben.
Die wesentlichen Merkmale sind: 1. Unterhalb des Flächenheizleiters (1) befindet sich eine möglichst dünne Isolierschicht (2) mit gutem Wärmedurchgang zum Zweck einer schnellen Ansprache der Heizung -nach Einschalten bzw. bei der Regelung durch Thermostaten.
2. Oberhalb des Flächenheizleiters (1) ist eine Isolierschich31die die Wärmeableitung zum Speicher (4) verzögert, damit die(strahlende)Isolierschicht (2) auch bei kaltem Speicher (4) möglichst bald nach dem Einschalten in Funktion tritt.
3. Ueber der die Wärmeleitung verzögernden isolierschicht (3) (4) ist ein Wärmespeicher (Keramikplatte geeigneter Wärmekapazität) angebracht.
4. Der Wärmespeicher (4) ist gegen die Decke möglichst. gut wärmeisoliert, wie dies üblicherweise durch eine der Wärnequelle zugekehrten Aluminiumfolie (5) und dahinter befindlicher Wärmedämmstoffe (z.B. Steinwolle oder geschäumter Kunststoff) geschieht.
Die Befestigung der elektrischen Strahlungs- und Speicher -Flächenheizung an der Raumdecke eilol,st in einfacher Weise durch Abhängen mittels einer in Abbildung 2 skizzierten Metallkonstruktion Der in seiner Länge verstellbare Haltebiigel (8) ist an der einen Seite mit der Decke verschraubt. An seiner anderen Seite ist er mit der Trägerschiene (9) verbunden, auf der die Speicherplatten (4) auf liegen. Oberhalb der Speicherplatten ist die Wärmeisolierung (5 und6) angebracht. Die Flächenheizelemente aus dem Heizleiter (1) und den beiden Elektroisolierungen (2 und 3) werden nun z.B. in Form heizbarer Preßplatten unter den Speicherplatten durch die isolierten AbdeckleisteNl82festigt, die ihrerseits mit der Trägerschiene (9) verschraubt sind. Natürlich sind auch andere Metallkonstruktionen 3geeignet, wenn sie die gleiche Funktion' erfüllen.
Auch eine in den Abbildungen 3 und 4 dargestellte Kreuzverlattung kann zur Befestigung der elektrischen Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung benutzt werden.
Die Oberlattung (11) ist dabei direkt, mit derRaumdecke unter Verwendung von Dübeln verschraubt. Zwischen die Latten (11) wird die Wärme isolierung eingelegt und durch die Unterlattung (12), die mit der Oberlattung verschraubt ist, gehalten. Die Speicherplatten (4) werden zwischen die Latten (12) eingelegt und durch geeignete Halterungen, z.B.
in der Art einer T - Schiene (13) an der Oberlattung befestigt.
Abbildung 5 zeigt ein Schnittbild von der Halterung.
Auch hier sind Abweichungen in der Konstruktion möglich.
Die Funktionsweise der als Neuerung vorgeschlagenen elektrischen Strahlungs- und Speicher;Flachenheizung ist wie folgt: Wird der Flächenheizleiter (1), der z.B. zwischen Phenolharzpappen verpreßt als dünne (ca 6mm dicke), heizbare Preßplatte zur Anwendung kommt, an eine geeignete elektrische Spannung angeschlossen, so erwärmt er sich augenblicklich.
Die raumseitige, elektrisch isolierende Preßschicht (2) erwärmtsich sehr schnell, weil sie dünn ist (ca 3 mm) und eine geringe Wärmekapazität besitzt. Sie dient als Abstrahlfläche. Die rückseitige Schicht (3) der Preßplatte erfüllt neben der elektrischen Isolierung die Funktion eines Verzögerungselementes für die Wärmeableitung zum Speicherelement (4). Damit wird vermieden, daß bei noch kaltem Wärmespeicher die erzeugte Wärme sofort zu diesem abgeleitet wird, und dabei erreicht, daß durch diese verlangsamte Wärmeableitung die Stahlungsschicht (2) schon sehr bald eine hinreicbende Strahlungstemperatur erreicht.
Da nun die Schicht (3) die Wärmeleitung zum Wärmespeicher nur verlangsamt aber nicht unterbindet, lädt sich der Speicher bei längerem Gebrauch (und guter Wandisoiation) soweit auf, daß er fast die Endtemperatur von ca 35 - 400C erreicht.
Wird nun z.B. in Zeiten erhöhten Strombedarfes (z.B.für Haushaltsgeräte ca. 6, 11 und 18 Uhr) der Heizstrom für ca 1 1/2 Stunden abgeschaltet, so wird - je nach Auslegung des Wärmespeichers (4) - die Abschaltzeit mehr oder weniger effektiv überbrückt, indem jetzt die Wärme vom Speicher (4) durch die Schicht (3) an die Strahlungsschicht (2) abgegeben wird, deren Temperatur nur allmählich absinkt.
Ist die vorgeschriebene Abschaltzeit vorüber, wiederholt sich der schon beschriebene Vorgang, wobei es wohltuend empfunden wird, daß schon kurz nach dem Einschalten die Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung wieder Wärme ausstrahlt. Die Wiederaufladung des Speichers beginnt erneut.
Anstelle der Preßplatte, die Flächenheizleiter, Strahlungs-und Isolierschicht (2), sowie Verzögerungs- und Isolierschicht (3) in einem Bauelement enthält, kann als Strahlungsschicht (2) eine dünne Hartfaser- oder eine Spanplatte, wie auch eine dünne Asbestzementplatte dienen. Als Verzögerungsschicht (3) kann man z.B. ein Kunststoff - Vlies oder eine dünne Filzlage verwenden. In diesem Falle wird der vollstandig isolierte Flächenheizleiter zwischen die Schichten (2 u.3) eingelegt, angeschlossen und über die Platte (2) mit der tragenden Deckenkonstruktion (8 und 9) oder (11 undl2) fest verbunden.
Die Ausführungen zu der als Neuerung vorgeschlagenen elektrLschen Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung, bei horizontaler Anwendung als Deckenheizung erläutert, gelten in vertikaler Anordnung in gleicher Weise z.B.
als Wandpaneelheizung. Auch hier werden die direkt heizende Strahlungsheizung mit der Teilspeicherheizung durch die besondere Konstruktion zu einem neuen Heizungssystem vereinigt.
Beispiel: Zur Veranschaulichung des unterschiedlichen Speichereffektes verschiedener Plattenmaterialien wurden folgende Abkühlungsversuche vorgenommen: Bs wurden Probestücke einer 4 mm dicken Preßplatte (5,26 Kg/m²) wi. ei. als Heizplatte vorgesehen tot, eine 40 mm dicke Mineralfaserplatte zwischen 2 x 4 mm Asbestzement (Odenwald MF Kombi, ca. 24,4 kg/m²), sowie eine 11 mm dicke Steinfliesenplatte ( 28 Kg/m²) in einem Trockenschrank 2 Stunden auf 62°C erhitzt und danach auf je einer Dreipunktunterstützung (Abstand 10 cm von der Tischplatte) bei einer Umgebungstemperatur von 20°C abgekühlt. Dabe ergaben sich folgende Werte: Abkühlung Steinfliese OWA-MF Kombi Preßplatte von bis 11 mm 40 mm MF+ 8 mm Lign. 4 mm 62 - 400 17 iin 16 min 11 min 40 - 30°C 20 min 19 lin 9 lin 30 - 25°C 23 min 23 min 8 min 25 - 22°C 38 min 40 min 19 min 40 - 25°C 43 min 42 min 17 min 40 - 22-C 81 lin 82 min 36 min Gegenüber der Preßplatte waren die Abkühlzeiten im Temperaturbereich zwischen 40 und 25°C bei der Steinfliese um 26 min, bei der OWA-MF Kombiplatte um 25 min und im Temperaturbereich wischen 40 und 220 bei der Steinfliese um 45 min, bei der OWA-MF Kombiplatte um 46 min verlängert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung dadurc gekennzeichnet, daß die Flächenheizelemente (z.B.

.Heizplatten), mit einem elektrischen Flächenheizleiter als Wärmequelle, auf der dem zu beheizenden Raum zugekehrten Seite eine möglichst dünne, die Wärme gut leitende Abstrahlschicht besitzen und auf der anderen, der Montageebene zugekehrten Seite über eine, die Wärmeleitung verzögernde Zwischenschicht mit einem rackseitig wärmeisolierten Wärme speicher in Berührung stehen, sodaß sich dieser bei Inbetriebnahme der Flachenheizelemente (als Strahlungsheizung) allmählich auflädt und nach Abschalten des Stromes die gespeicherte Wärme an die Abstrahlschicht der Flächenheizelemente abgibt.

2. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Flächenheizleiter vorzugsweise aus eier leitfähig gemachten, biegsamen dünnen Kunststoffschicht besteht (in Form leitender Folien oder als leitende Beschichtung von Trägerstoffen, wie Gewebe oder Vliese aus anorganischen oder organischen Fasern).

3. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der el. Flächenheizleiter, die Abstrahlschicht und die den Wärmeübergang zum Wärmespeicher verzögernde Schicht in einem Bauelement vereinigt sind (z.B. in Form einer Preßplatte).

4. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 und2 dadurch gekennzeichnet, daß der el. Flächenheizleiter, die Abstrahl- und die Verzögerungsschicht aus mehr als einem Bauelement bestehen.

5. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1, 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß als die den Wäruleübergang zum Wärmespeicher verzögernde Schicht (Vcrzögerungsschicht) eine Luftschicht ist, die die Wärme vorwiegend durch Strahlung und Konvektion an den Wärmespeicher überträgt.

6. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher vorzugsweise eine Keramikplatte ist.

7. Elektrische Strahlunas- und Speicher - Fl'-ichenheizung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher vorzugsweise eine Gips- oder Gipskartonplatte ist.

8. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher vorzugsweise aus Kunststeinmasse besteht.

9. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher aus Zement und/oder Asbestzement besteht

10. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher aus einer Mineralfaserplatte besteht.

11. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher aus einer Hartfaserplatte besteht.

12. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Wärmespeichers größer ist als die Dichte der Wärmeisolierung (6).

13. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 12 dadurch gekennzeichnet,,daß der Wärmespeicher und die Wärmeisolierung durch eine Metallschicht (z.B. Aluminiumschicht) getreimt sind.

14. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizunz nach Anspruch 1 - 13 dadurch gekennzeichn/ét, daß alle Funktionsteile (Abstrahlschicht, Flächenheizleiter, die Wärmeleitung verzögernde Zwischenschicht, Wärmespeicher, Aluminiumfolie und Wärmeisolierung) zu einem Element zusammengefaßt sind.

15. Elektrische ,Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 13 dadurch gekennzeichnet, daß alle Funktionsteile mit Ausnahme der Wärme isolierung zu einem Element zusammengefaßt sind.

16. Elektrische Strahlungs- und Speicher - Flächenheizung nach Anspruch 1 - 15 dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsteile: Abstrahlschicht, Flächenheizleiter, die Wärmeleitung verzögernde Zwischenschicht und die Wärmeisolierung zu einem Element zusammengefaßt sind und die an die Zwischenschicht (3) grenzende Wärmeisolierung als Wärmespeichergeringer Kapazität verwendet wird.

L e e r s e i t e