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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsanordnung, insbesondere
Deckenheizung, zum Beheizen von Innenräumen mit einer als Heizwiderstand
dienenden elektrisch leitfähigen
Flächenbeschichtung,
die entlang ihrem Randbereich, an zwei gegenüberliegenden parallelen Seitenkanten
mit elektrischen Stromzuführungsleitern
versehen ist, die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung stehen
und an eine Spannungsversorgungsquelle angeschlossen sind.
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Elektrische
flächenförmige Decken
-, Wand – oder
Fußbodenheizungen
sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt, die sich grundsätzlich
in zwei Gruppen einteilen lassen. Ein in der PCT WO 97/14921 beschriebenes
elektrisches Heizungssystem für
Decken basiert auf einem elektrisch leitfähigen Heizleiter und einer
Strahlungsplatte aus Aluminium, die in einem kastenförmigen Strahlungspanel mit
erhabener Umrahmung untergebracht und mit einer Kunststoffabdeckung
versehen ist. Der Heizleiter, ein Muster von Kupfer, der sich im
Inneren der Box befindet, ist auf einem Layer aus Fiberglas mit
einem elektroplattierenden Prozeß mäanderförmig ausgebildet und an eine
Spannungsquelle von 220 / 230 Volt angeschlossen. Mehrere Kassetten
werden zur Erhöhung
der Heizleistung mit Verbindungsleitungen untereinander in Reihe
geschaltet und bei einer Kastendecke in die zwischen die Tragbalken
freien Abschnitte eingefügt.
Diese Heizungsanordnung mit in Serpentinen verlegten Heizdrähten ist
auch als Fußbodenheizung
in Form von Heizmatten in quadratischer oder rechteckiger Abmessung
bekannt, die eine Heizleistung von 150 Watt/m² aufweisen. Wenn mit Hilfe
der Heizmatten eine Fußbodenheizung
hergestellt werden soll, sind mehrere Einzelstücke nebeneinander und hintereinander
im Bereich der Fläche
auszulegen und parallel oder in Reihe miteinander zu verschalten.
Um die Überlastung
von einzelnen Leitungen zu verhindern sind erhebliche Aufwendungen
für die
Elektroinstallation erforderlich. Das Problem liegt darin, daß durch
Hintereinanderschalten in Reihe der Widerstand steigt und die Heizleistung
abnimmt. Der Vorteil einer elektrischen Flächenheizung mit drahtförmigen - oder streifenartigen Heizleitern
liegt darin, daß die
gewünschte
Leistung mit Hilfe des Leiterwiderstandes über die Länge und die Abmessung des Drahtes
problemlos und immer identisch reproduzierbar ist.
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Bei
elektrisch leitfähigen
Heizschichten besteht der Vorteil, daß die Herstellung einer Decken- Wand-
oder Fußbodenheizung
nicht an die geometrischen Abmessungen des konfektionierten Ausgangsmaterials
gebunden ist. Elektrisch leitfähige Heizschichten
können
direkt auf die zu beheizende Fläche
des Raumes aufgetragen und mittels aufklebbaren Elektroden mit einer
Spannungsversorgungsquelle verbunden werden. Elektrisch leitfähige Heizschichten
sind beispielsweise in der
DE
195 38 686 A1 und der 196 22 788 A1 sowie der
DE 24 20 098 A1 beschrieben.
Nachteilig ist bei den an Ort und Stelle herstellbaren Heizschichten
die Einhaltung der gewünschten
Schichtdicke, um einen gleichmäßigen Widerstandsaufbau
zu erreichen. Insbesondere beim Aufbau einer Deckenheizung ist erhebliche
Mühewaltung
erforderlich, so daß sich
der Wunsch nach konfektionierten Heizelementen ergibt, die mit geringem
Arbeitsaufwand in Form einer Deckenheizung zu installieren sind.
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Hierzu
sind in der Praxis zahlreiche Ausführungen von Heizmatten, Heiztafeln
oder Heizfolien bekannt geworden. Eine in der
DE 39 22 465 A1 näher bezeichnete
elektrische Heizvorrichtung weist zwischen flexibel isolierenden
Außenschichten
eine dünne
heizbare Strahlungsfolie auf, die in Längsrichtung mit bandförmigen Elektroden
zur Energiezufuhr versehen ist. In der DE GM 296 11 608 U1 befindet sich
die elektrisch beheizte Widerstandsschicht zwischen zwei Elektroden
am Rande der Heizfolie, deren Breite in der Praxis kleiner als die
von handelsüblicher
Tapete ist. Die Herstellung von bandförmigen Heizfolien erfordert
somit den Einsatz von Apparaturen, die nur bei der Herstellung von
Folien üblich sind.
Schmale konfektionierte Heizbänder
mit längslaufenden
Elektroden sind daher im Prinzip nur für die einzeln stehende Anordnung
vorgesehen.
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Außerdem weisen
die bekannt gewordenen Heizfolien elektrisch isolierende Deckschichten
auf, die das Zuschneiden der Folien und das nachträglichen
Anbringen von Elektroden nicht erlauben. Das Anbringen von Elektroden
in Unterschiedlichen Abmessungen ist jedoch dann erforderlich, wenn
eine Innenfläche
des Raumes mit einer großflächigen Heizschicht,
beispielsweise mit einer Deckenheizung ausgerüstet werden soll. Da die bekannten
Heizmatten mit Heizdrähten
oder die Heizfolien mit Heizschichten mit einem konstanten ohmschen
Widerstand ausgebildet sind, ist eine Modifikation nicht oder nur
in engen Grenzen möglich.
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Um
die Installation von elektrisch leitfähigen Heizflächen insbesondere
bei einer Deckenheizung zu erleichtern und die Herstellung der Heizschichten zu
vereinfachen, besteht die Aufgabe der Erfindung in einer Heizungsanordnung,
bei welcher bei einem geringen Herstellungsaufwand die Einkoppelung
des Heizstromes durch die Stromzuführungsleiter in die Widerstandsschicht
gewährleistet
und eine große
Variationsbreite in Bezug auf das Anbringen der Elektroden bei unterschiedlich
großen
Räumen
vorhanden ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
daß die
als Heizwiderstand dienende elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung eine Leistung von
100 bis 300 Watt/m² aufweist,
wobei die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung stehenden
Stromzuführungsleiter
seitlich herausgeführt und
im Abstand von mindestens 0,5 m bis 4 m angeordnet sind, wobei die
Versorgungsspannung 42 Volt bis 220 Volt oder 380 Volt betragen
kann.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
der Erfindung sind die Stromzuführungsleiter
Metallfolienbänder,
die einseitig mit einer dünnen
Kleberschicht beschichtet sind. Diese Kleberschicht dient zur Fixierung
der Metallfolienbänder
auf der Flächenbeschichtung.
Bei dem Kleber handelt es sich um einen elektrisch leitenden Kleber,
so daß die
so geschaffene Kontaktfläche
insgesamt für
die Einleitung des Heizstroms in die Heizschicht ausreichend ist.
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Zweckmäßigerweise
ist jedem Stromzuführungsleiter
ein Metallfolienband zugeordnet, das auf beiden Seiten der Heizschicht
aus der Flächenbeschichtung
herausgeführt
ist, so daß der
Heizstrom zu jedem Stromzuführungsleiter über zwei
Stromanschlußfahnen
zugeführt
wird.
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Eine
andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin; daß die Metallfolienbänder in
ihren Endbereichen beziehungsweise im Randbereich der Flächenbeschichtung
in Kupplungs – beziehungsweise
Steckvorrichtungen auslaufen, mit deren Hilfe die benachbarte Heizschicht
an die Spannungsversorgungsquelle anschließbar ist.
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Als
sehr günstig
im Hinblick auf eine besonders leichte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hat sich als Unterlage für
die elektrisch leitfähige
Flächenbeschichtung
die Verwendung von Spezialpapier in Bahnen herausgestellt, das in
herkömmlichen
Maschinen zur Tapetenherstellung Verwendung finden kann. Die Breite
der Bahnen kann zwischen 40 bis 60 cm liegen, was den Abmessungen
der Euro -Norm bei Tapeten entspricht. Auf diese Weise können die
beim Herstellen und Verarbeiten von Tapetenbahnen gebräuchlichen
Maschinen und Einrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden.
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Anstelle
von Spezialpapier oder Folien können
als Unterlage für
die elektrisch leitfähige
Flächenbeschichtung
dielektrische Tragplatten verwendet werden, die aus Glas, Faserbeton,
Polystyrol, Polyurethanschaumstoff, Blähschiefer, Blähglimmer, gepreßten Glasfasern
oder dgl. unter Beifügung
von Bindemitteln geformt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn
die Tragplatten zur Erhöhung
ihrer Biegesteifigkeit an ihren Außenseiten jeweils mit einer
Glasgewebeschicht, beispielsweise durch Verkleben, versteift werden.
Das Einbetten der elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung erfolgt dabei
derart, daß bei Einsatz
von 220 V beziehungsweise 380 V ein Schutz gegen Berührung vorhanden
ist.
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Das
Aufbringung einer elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung auf einer
Tragplatte kann sehr rationell in einem Herstellerbetrieb durchgeführt werden,
so daß die
so vorbereiteten Tragplatten anschließend relativ leicht an der
Baustelle an der Decke oder der Wand angebracht werden können. Als Untergrund
können
auch Ständerbauteile
für Trennwandelemente
für Ausstellungen
und Messen oder für
mobile Wandbauteile Anwendung finden. Außerdem sind auch Raumzellen
unter Verwendung der Tragplatten herstellbar.
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Auf
diese Art und Weise können
Räume ohne
großen
Arbeitsaufwand mit einer elektrischen Heizung ausgestattet werden,
was im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschreiben
werden soll.
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In
den zu dem Ausführungsbeispiel
gehörenden
Zeichnungen soll
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1 eine elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung
auf einem folienartigen Träger,
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2 eine in Längsrichtung
kontaktierte Flächenbeschichtung
und
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3 eine Flächenbeschichtung
auf einer Tragplatte in schematischer Darstellung verdeutlichen.
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Der
in 1 dargestellte Folienträger 1 besteht
aus Papier, Spezialpapier, Kunststoff oder aus einem beliebigen
rollbaren nichtmetallischen Werkstoff vorzugsweise einem Werkstoff
der auf Maschinen vorzugsweise der Papier – oder Tapetenindustrie verarbeitbar
ist. Außerdem
können
alle brauchbaren Maschinen und Werkzeuge eingesetzt werden, die zum Herstellen
und Beschichten von Kunststoffolien oder dergleichen verwendbar
sind. Mit deren Hilfe wird auf dem Folienträger l eine elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung 2 hergestellt,
die derartig bemessen ist, daß bei
einer Breite b der Bahn zwischen 40 bis 80 cm, vorzugsweise zwischen
50 bis 60 cm und einer Niedervoltspannung von 42 V die elektrische
Leistung 100 bis 300 Watt/m² beträgt. Die
elektrische Leistung wird durch Anlegen einer Spannung durch die
Metallfolienbänder 3 erreicht,
die über
den elektrisch leitfähigen
Kleber mit von außen
zugänglichen
Stromanschlüssen
verbunden sind, die an eine nicht weiter dargestellte Spannungsversorgungsquelle
angeschlossen ist. Aufgrund des elektrischen Widerstandes treten
im leitfähigen
Material Verluste auf, die eine Erwärmung bewirken. Auf diese Weise kann
ein Raum von den Wänden
oder der Decke her beheizt werden.
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Zweckmäßigerweise
sind auf der Flächenbeschichtung 2 Metallfolienbänder 3 quer
zur Längsrichtung
angeordnet, die auf beiden Seiten herausgeführt sind, so daß die Heizfläche über zwei
Stromanschlußfahnen 4 verfügt, die
zu einem daneben liegenden Folienträger 1 geführt oder
mit einem Stromleiter verbunden sind. Der Abstand zwischen den Metallfolienbändern 3 kann
entsprechend der gewünschten
Heizleistung variiert werden. Die geringste Heizleistung ergibt
sich, wenn die Metallfolienbänder 3 am
weitesten auseinander liegen, weil hierbei der Widerstand am größten ist.
Der geringste Widerstand ergibt sich, wenn die Metallfolienbänder 3 gemäß 2 entlang der Seitenränder der
Flächenbeschichtung 2 geführt werden.
Dadurch sind zwei benachbarte Flächenbeschichtungen 2 miteinander
leitfähig
verbunden.
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Zweckmäßig für die industrielle
Herstellung der Flächenbeschichtung 2 ist,
wenn die gewünschte Heizleistung
auf den Widerstand eingestellt wird, der sich durch den Abstand
der Metallfolienbänder 3 ergibt,
der durch die Breite des Folienträgers 1 festgelegt
ist. Vorzugsweise sollte der Abstand den Euro – Abmessungen zwischen 50 bis
60 cm entsprechen. Dadurch wird eine kontinuierliche Herstellung
der Flächenbeschichtung 2 mit
einheitlichen Leistungswerten gewährleistet. Außerdem kann
die Heizleistung durch die Leitfähigkeit
der Flächenbeschichtung so
eingestellt werden, daß bei
Anwendung von Schutzkleinspannung über die Breite der Flächenbeschichtung 2 die
erforderliche Wärmeleistung
erreicht werden kann.
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Dies
bietet den weiteren Vorteil, daß mit
ein und derselben Flächenbeschichtung 2 und
gleicher Heizleistung bezogen auf die Fläche eine größere Flächenheizung durch längere Folienträger 1 hergestellt
werden kann, die sich über
die Breite oder die Tiefe eines Raumes erstrecken. Hierbei kann
der Abstand zwischen den Mletallfolienbändern 3 auf eine Länge von
2,5 m vergrößert werden,
wenn die Versorgungsspannung auf 220 V erhöht wird.
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Noch
größere Abstände können durch
Anwendung von 330 V Drehstrom erzielt werden. Durch geeignete räumliche
Aufteilung der verschiedenen Flächenbeschichtungen 2 können diese
jeweils einem der Drehstromanschlüsse zugeordnet werden, wobei
das nicht mit den Drehstromanschlüssen verbundene Ende der Metallfolienbänder 3 an
einem Punkt elektrisch zusammengeführt werden kann. Auf diese
Weise kann eine Sternschaltung aufgebaut werden. Es ist vorteilhaft,
die Anschlußzonen
so anzuordnen, daß durch
eine geeignete Länge
der jeweiligen Flächenbeschichtungen 2 eine
gleichmäßige Erwärmung erfolgt.
Es ist grundsätzlich
auch möglich,
nicht nur drei Anschlüsse
für die
beheizbare Decke vorzusehen, sondern es kann auch ein ganzzahliges
Vielfaches davon an Anschlüssen
vorgesehen sein. Damit kann eine Vielzahl von Heizsegmenten zur
Verfügung
stehen, die in unterschiedlichster Weise über die gesamte Fläche des
Raumes verteilt angeordnet werden könnten.
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Um
den Aufbau der Deckenheizung zu vereinfachen ist es zweckmäßig, gemäß 3 Tragplatten 5 zu
verwenden, die vor ihrer Festlegung auf dem Untergrund mit einer
integrierten Flächenheizung ausgerüstet sind,
die im Randbereich der Platten in Kupplungsbeziehungsweise Steckvorrichtungen 6 auslaufen,
mit deren Hilfe die benachbarten Tragplatten 5 anzuschließen sind.
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Im
Hinblick auf eine besonders leichte Ausführung der Tragplatten 5 und
die Erlichterung der Montage werden insbesondere Tragplatten 5 eingesetzt,
die aus Metall, Aluminium, Glas, Faserbeton, Polystyrol, Polyurethanschaumstoff
Blähschiefer, Blähglimmer,
gepreßten
Glasfasern, Silikatplatten oder dgl. unter Beifügung von Bindemitteln geformt werden.
Dabei können
die Tragplatten 5 zur Erhöhung ihrer Biegesteifigkeit
an ihren Außenseiten
versteift werden. Auf der Vorderseite 8, die dem zu beheizenden
Raum zugewandt ist, kann die Tragplatte 5 mit einer Dekorschicht
oder besser mit einer infrarotstrahlenden Beschichtung versehen
werden, Auf der Rückseite 9 kann
eine wärmedämmende Schicht vorgesehen
werden, wobei die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung 2 alternativ
auf die Oberfläche einer
Verbundplatte aus einer Platte mit einer wärmedämmenden Schicht aufgetragen
werden kann.
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Um
zu verhindern, daß Srom
in gefährlicher Stärke beim
Berühren
spannungführender
Teile durch den menschlichen Körper
abfließen
kann, ist der Einsatz einer Unterlage aus Metall oder Aluminium
besonders gut geeignet. Die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung 2 wird
hierbei auf eine dielektrische isolierende Zwischenschicht aufgetragen,
die auf der Tragplatte 5 aus Metall oder Aluminium vorgesehen
ist, wobei die Tragplatte 5 mit automatisch wirkenden Strom – Begrenzungselementen
verbunden ist. Anstelle einer Tragplatte 5 aus Metall können Metall – Folien
oberhalb oder unterhalb der Heizschicht angeordnet werden. Die Metall – Folien
beziehungsweise die Tragplatte 5 aus Metall oder Aluminium
werden mit dem Schutzleiter und Potentialausgleich verbunden. Der
Stromkreis für
die Heizung kann mit einer Fehlerstrom – Schutzeinrichtung mit einem
niedrigen Bemessungs – Differenz – Strom
geschützt
werden.