DE29611608U1

DE29611608U1 - Widerstandsflächenheizung

Info

Publication number: DE29611608U1
Application number: DE29611608U
Authority: DE
Original assignee: Genova Deutschland & Co K GmbH
Current assignee: Wibau Technologietransfer De GmbH
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2006-07-04

Description

Widerstandsflächenheizung

Die Erfindung betrifft eine Widerstandsflächenheizung mit einer auf einer elektrisch isolierenden Trägerschicht aufgebrachten Heizschicht und spezieil eine Widerstandsflächenheizung mit einem hohen Wirkungsgrad.

Widerstandsflächenheizungen sind aus dem Stand der Technik z. B. als Tapetenheizung bekannt. Der grundsätzliche Vorteil dieses Heizungstyps liegt in der großflächigen Wärmeabstrahlung, die von anwesenden Personen

&iacgr;&ogr; subjektiv als angenehm empfunden wird, da die Wärme sehr gleichmäßig im Raum verteilt ist. Es entstehen daher auch keine stärkeren Luftbewegungen durch Konvektionen wie bei allen herkömmlichen Heizungen. Durch den Einsatz einer Tapetenheizung wird daher die Bewegung von Staub in der Luft vermieden. Dieser Umstand ist besonders für Allergiker von großem Nutzen. Da bei herkömmlichen Heizungssystemen die Heizkörper meist unter dem Fenster angeordnet sind, bewirkt die beim Heizen entstehende starke Luftbewegung eine schnelle Verschmutzung der Gardinen und der Tapete. Bei einer Tapetenheizung werden diese Effekte vermieden.

Grundsätzlich ist zu unterscheiden zwischen Widerstandsflächenheizungen mit drahtförmigen Leiterzügen, nachfolgend Drahtheizungen genannt und Schicht-Widerstandsfiächenheizungen, nachfolgend Schichtheizungen genannt. Drahtheizungen weisen Heizdrähte auf, die auf einer elektrisch isolierenden Unterlage befestigt sind. Schichtheizungen haben eine homogene Heizschicht, die aus einer Mischung von elektrisch leitfähigen Partikeln und einem Bindemittel besteht. Die Heizschicht wird z. B. als flüssige Dispersion auf eine elektrisch isolierende Unterlage aufgebracht und nach einem Trocknungsprozeß mit elektrischen Anschlüssen versehen. Aus dem umfangreichen Stand der Technik ist die Zusammensetzung der.Heizschicht,

z. B. Bestandteile und Korngrößen bekannt.

Drahtheizungen sind empfindlich gegen lokale Beschädigung. Wird eine Leiterbahn z. B. durch einen eingeschlagenen Nagel unterbrochen, fällt die gesamte Heizfläche aus, die mit der unterbrochenen Leiterbahn elektrisch verbunden war. Schichtheizungen sind gegen solche lokale Beschädigungen unempfindlich.

Ein Nachteil von herkömmlichen Schichtheizungen ist der noch zu geringe Wirkungsgrad. Da die Heizung mit Elektroenergie als teuerster Energieform betrieben wird, sind diese Heizungen gegenüber anderen Heizungsarten noch nicht rentabel. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß herkömmliche Schichtheizungen mit höheren Spannungen arbeiten. Dadurch entsteht ein hoher gerätetechnischer Aufwand für Schutz- und Vorsichtsmaßnahmen. Bei Schichtheizungen, die mit Wechselspannung arbeiten,

kann die Intensität auftretender Störstrahlungen die in den Vorschriften für Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) vorgeschriebene Grenzwerte überschreiten. Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Schichtheizung ist die mangelhafte Langzeitkonstanz der elektrischen Eigenschaften. Die Heizschicht ändert mit der Zeit ihren Widerstand, was zu Änderungen in der Heizleistungen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Widerstandsflächenheizung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die einen höheren Wirkungsgrad und ein verbessertes Langzeitverhalten aufweist.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einer Widerstandsflächenheizung gelöst, die eine elektrisch isolierende Trägerschicht aufweist, auf der eine elektrische Widerstandsschicht angeordnet ist, an der Anschlußelektroden vorgesehen sind, wobei beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Anschlußelektroden die elektrische Widerstandsschicht zur Abgabe einer Wärmestrahlung angeregt wird. Die elektrische Spannung ist eine Gleichspannung zwischen 5 V und 24 V und die elektrische Widerstandsschicht wird so ausgewählt, daß sie eine Wärmestrahlung mit einer Wellenlänge von 8 bis 14 &mgr;&eegr;&eegr; abstrahlt. Die Trägerschicht weist eine spezifische Wasserdampfdurchiässigkeit von 10"⁹ g/cm-h-Torr oder weniger auf. Die elektrische Widerstandsschicht ist von einer Deckschicht mit einer Wasserdampfdurchiässigkeit von 10"⁹ g/cm-h-Torr oder kleiner bedeckt, wobei die Außenkanten der Deckschicht und der Trägerschicht dicht verbunden sind.

Zur Verbesserung des Wirkungsgrades wird bei einer Ausführungsform nach Patentanspruch 2 auf der Deckschicht eine Emissionsschicht zur Verbesserung der Emission angeordnet, wobei die als effektive Strahlungsfläche wirksame äußere Oberfläche der Emissionsschicht größer als die geometrische Grundfläche der Widerstandsschicht ist.

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades kann erreicht werden, wenn folgende Beziehung eingehalten wird:

effektive Strahlungsfläche der Emissionsschicht > 1,3

geometrische Grundfläche der Widerstandsschicht

und die Emissionsschicht überwiegend aus Materialien besteht, die einen hohen Emissionsgrad bewirken.

Für den Aufbau einer fest installierten Flächenheizung als Wand-, Deckenoder Fußbodenheizung wird zwischen der Wand und der isolierenden Trägerschicht eine Wärmedämmschicht angeordnet, die eine Wärmeleitfähigkeit von &lgr; < 0,04 W/m-K aufweist. Durch die thermische Abkopplung von der Wand wird ein sehr schnelles Eintreten der Wärmeemission bewirkt. Somit entfällt ein Vorheizen, wodurch ebenfalls der Energiebedarf gesenkt wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Widerstandsflächenheizung zum Aufbau einer ortsveränderbaren Flächenheizung verwendet, die z. B. als Flächenelemente von Raumteilern, als Träger von Postern oder Bildern, d.h. als tafelförmige Schmuckelemente, ausgebildet sein können. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet für ortsveränderbare Flächenheizungen sind z. B. Galerien und Ausstellungen. Die tafelförmigen Flächenheizungen werden vorzugsweise nur dort aufgestellt oder aufgehängt, wo sich Personen aufhalten. Besonders in großen Räumen (z. B. Kirchen) &iacgr;&ogr; wird mit der erfindungsgemäßen Flächenheizung Energie eingespart.

Weiterhin ist eine schnelle Temperaturregelung möglich. Dieses Regelverhalten ist dann von besonderem Vorteil, wenn in einem Raum Personen mit eigenem Wärmepotential anwesend sind. Über Temperaturfühler in Verbindung mit einer aus dem Stand der Technik bekannten elektronischen Regeleinrichtung kann die Temperatur auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden, der von den anwesenden Personen als angenehm empfunden wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Widerstandsflächenheizung mit Bewegungsmeldern verschaltet. Besonders in Galerien ist diese Ausführungsform zweckmäßig, da nur dann geheizt wird, wenn sich Personen in dem vorbestimmten Raumabschnitt befinden. Auf Grund der schnellen Regelung wird der Energiebedarf minimiert.

Durch die erfindungsgemäße Kombination der beanspruchten Merkmale wird eine Verbesserung des Wirkungsgrades und der Langzeitstabilität erzielt.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten schematischen Zeichnung, wobei sich die Erfindung auf alle daraus entnehmbaren neuen Merkmale oder Merkmalskombinationen richtet, auch wenn diese nicht ausdrücklich in den Ansprüchen angeführt sein sollten.

Fig. zeigt 1 den Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Widerstandsflächenheizung auf einer Wand.

Wie Fig. 1 zeigt, ist auf einer Wand 1 eine thermische Isolierschicht 2 aufgeklebt. Diese vorzugsweise 3 bis 20 mm dicke Isolierschicht 2 besteht z. B. aus Schaumpolystyrol, Polyurethanschaum oder Schaumglas. An diese Isolierschicht 2 schließt sich eine Widerstandsschicht 3 an, die von beiden Seiten mit einer, eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisenden Polyethylen-Folien 4 und 5 abgedeckt ist, die das Eindringen von Feuchtigkeit in die Widerstandsschicht 3 verhindern. Zur Erhöhung der Emission ist auf die PE-Folie 5 eine aus Cellulose bestehende, stark profilierte Emissionsverstärkungsschicht 6 aufgeklebt, deren nach außen gerichtete Strah-

lungsoberfläche ca. 1,3 fach so groß wie die Oberfläche der Widerstandsschicht 3 ist. Für die Emissionsverstärkungsschicht 6 werden Materialien ausgewählt, die in Richtung der Flächennormalen einen hohen Gesamtemissionsgrad aufweisen. Eine weitere Erhöhung der Emission wird erreicht, wenn auf der Rückseite der Widerstandsschicht 3 d. h. zur Wand 1 gerichtet, eine Reflexionsschicht mit einem guten Wärmereflexionsvermögen angeordnet ist. Vorzugsweise wird für die Reflexionsschicht ein Schichtaufbau ausgewählt, der die emittierten Wärmestrahlen gut reflektiert und auch eine geringe Wärmekapazität aufweist, damit möglichst keine Wärmeleitung entsteht. Eine Schicht aufgedampftes Aluminium mit einer Dicke von ca. 0,05 &mgr;&iacgr;&tgr;&igr; oder kleiner ist als Reflexionsschicht besonders geeignet. Aus dem Stand der Technik sind geeignete Technologien zur Schichterzeugung bekannt. An den Rändern der Widerstandsschicht sind elektrische Anschlüsse in Form von Metallfolienbändern mittels aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren mit der Widerstandsschicht verbunden. Zur Beschleunigung des Anheizvorganges wird eine Spannung von 24 V angelegt. Nach ca. 1 Minute Anheizzeit wird die Spannung auf einen vorbestimmten Wert abgesenkt, um eine vorbestimmte Temperatur zu erreichen.

Auf Grund der niedrigen Betriebsspannung sind keine Maßnahmen zum Schutz von Personen oder Haustieren erforderlich, wodurch die Gesamtkosten gering gehalten werden können. Durch die Verwendung von Gleichspannung besteht auch keine Gefahr von Elektrosmog o. ä. Erscheinungen.

Claims

Ansprüche

1. Widerstandsflächenheizung mit einer elektrisch isolierenden Trägerschicht, auf der eine, Anschlußelektroden aufweisende elektrische Wider-Standsschicht angeordnet ist, wobei beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Anschlußelektroden die elektrische Widerstandsschicht eine Wärmestrahlung emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß

- die elektrische Spannung eine Gleichspannung zwischen 5 V und
24 V ist,

- die elektrische Widerstandsschicht (3) eine Wärmestrahlung mit
. einer Wellenlänge von 8 bis 14 &mgr;&eegr;&eegr; abstrahlt,

- die Trägerschicht (4) eine spezifische Wasserdampfdurchiässigkeit
von 10"⁹ g/cm-h-Torr oder kleiner aufweist,

- auf der elektrischen Widerstandsschicht (3) eine Deckschicht (5)

mit einer Wasserdampfdurchiässigkeit von 1 0"⁹ g/cm-h-Torr) oder
kleiner angeordnet ist, die an den Außenkanten mit der Träger
schicht (4) dicht verbunden ist.

2. Widerstandsflächenheizung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Deckschicht eine Emissionsverstärkerschicht (6) zur Verstärkung der Emission angeordnet ist, wobei die als effektive Strahiungsfläche wirksame äußere Oberfläche der Emissionsverstärkerschicht (6) größer als die geometrische Grundfläche der Widerstandsschicht (3)

3. Wäderstandsflächenheizung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Beziehung eingehalten wird:

effektive Strahlungsfiäche der Emissionsschicht > 1,3.

geometrische Grundfläche der Widerstandsschicht

4. Widerstandsflächenheizung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Emissionsverstärkungsschicht (6) Materialien ausgewählt werden, die in Richtung der Flächennormale einen hohen Emissionsgrad aufweisen.

5. Widerstandsflächenheizung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Erhöhung des Emissionsgrades auf der zur Wand (1) gerichteten Seite der Widerstandsschicht (3) eine Reflexionsschicht mit einem guten Wärmereflexionsvermögen angeordnet ist.

6. Widerstandsflächenheizung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Reflexionsschicht ein Schichtaufbau ausgewählt wird, der emittierte Wärmestrahien mit der Wellenlänge von 8 um bis 14 &mgr;&igr;&eegr; gut

&iacgr;&ogr; reflektiert und eine geringe Wärmekapazität aufweist.

7. Widerstandsflächenheizung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht aufgedampftes Aluminium ist.

8. Aufbau einer fest installierten Flächenheizung für eine Wand-, Deckenoder Fußbodenheizung unter Verwendung einer Widerstandsflächenheizung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wand (1) und der isolierenden Trägerschicht eine Wärmedämmschicht (2) angeordnet ist.

9. Aufbau einer Flächenheizung nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmedämmschicht eine Wärmeleitfähigkeit von
&lgr; < 0,04 W/im-K) aufweist.

10. Aufbau einer ortsveränderbaren Flächenheizung unter Verwendung einer Widerstandsflächenheizung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsflächenheizung, von- einer rahmenartigen Trägerkonstruktion gehalten ist, die in den zu beheizenden Räumlichkeiten bedarfsweise an verschiedenen Steilen angeordnet werden kann.

11. Widerstandsflächenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperaturregelung Temperaturfühler vorgesehen sind.

12. Widerstandsflächenheizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Bewegungsmeider vorgesehen sind, die bei Anwesenheit von Personen die Heizung einschalten.