DE3213977A1 - Verfahren und vorrichtung zum elektrischen heizen von raeumen - Google Patents

Description

Vertreter: Pat.-Ing. Klaus Echtermeyer WP H 05B/230 603/5 VEB Wohnungsbaukombinat Halle Halle, d. 11. 3. 1982

4010 Halle, Schülershof 12

Titel der Erfindung

Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Heizen von Räumen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Heizen von Räumen für den Aufenthalt von Meschen, Tieren und Pflanzen, vorzugsweise im Wohnungs-, Industrie- und GeseI Ischafts- und Fahrzeugbau.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zum Heizen von Räumen bekannt, die mit elektrischem Strom betrieben werden. Als wärmephysiologisch günstigste Heizverfahren erwiesen sich bisher Großflächen - Strahlungsheizungen, die entweder aus elektrisch beheizbaren Isolierplatten, die auf die Wände geklebt werden, oder aus einer als elektrischer Widerstand wirkenden Heiztapete bestehen. In der DD-PS 105 966 wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch betriebenen Flächenheizung als heizbare Tapete beschrieben. Diese heizbare Tapete besteht aus einem auf Tapetenrohpapier aufgebrachten elektrischen Widerstandsbelag einer Dispersion aus Graphitpulver, Ruß, Wasserglas und Wasser. Auf diesen Widerstandsbelag werden Meta I Ifο Iienstreifen als Elektroden aufgeklebt. Alle bekannten Großflächen-Strahlungsheizungen

sind Widerstandsheizungen und weisen die Mangel auf, daß diese Heizsysteme auf Grund des ungünstigen Strahlungsspektrums einen hohen Energieverbrauch erfordern und daß sich infolge der großen Anzahl der Unterschiedlichen Schaltungsvarianten zur Steuerung der Raumtemperatur und wegen der erheblichen Menge der Baugruppen der beheizbaren Isolierplatten die Hers te I lungs- und Unterhaltungskosten dieser Anlagen verteuern. Ein weiterer Nachteil der bekannten Heizungssysteme ist deren Trägheit, bedingt dadurch, daß zunächst die Heizelemente, die Bauelemente der zu beheizenden Räume sowie die Luft als Vermittler-Medium der Lebewesen erwärmt werden müssen. Deshalb wird ein enormer Aufwand zur Wärmedämmung der Gebäude getrieben, um den Wärmedurchgang, insbesondere durch Fenster, Dächer, Decken und Außenwände zu reduz ieren .

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrischen Heizen von Räumen zu schaffen, die Energie einsparen, einen geringen Herste I lungs-, Bedienungs- und Wartungsaufwand erfordern, eine hohe Lebensdauer besitzen, ein für die zu beheizenden Lebewesen wärmephysiologisch günstiges homogenes Warmestrah lungsklima erzielen und dazu beitragen, daß die Wärmedämmung der Räume drastisch vermindert werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu konzipieren, mit deren Hilfe Räume mit wesentlich verringerter Trägheit, ohne primäre Erwärmung der Bauelemente und unter Ausschaltung der konvektione Ilen Erhitzung der Luft als Vermittler-Medium der zu beheizenden Lebewesen sowie durch Verbesserung der Regelbarkeit eines definierten Strahlungsspektrums optimal beheizt werden können .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß beim Verfahren zum elektrischen Heizen die Intensität und Wellenlänge der von den Lebewesen emittierten Strahlung in einem geometrisch definierten Raum erfaßt wird und von einer als geschlossene und offene elektro-magnetisehe Schwingkreise wirkenden Strahlungsfläche ein regelbares Strahlungsspektrum, das auf die Wärmestrahlung der Lebewesen genau abgestimmt ist, ausgesendet wird. Die Strahlungsfläche ist elektrisch leitend und reflektierend und an mindestens einer Wand des Raumes angeordnet und sendet eine Strahlung aus, die an den Flächen des Raumes und an den Fenstern eine Reflexion hervorruft. Dieses Strahlungsspektrum der ausgesendeten Strahlung wird derart auf das Strahlungsspektrum der Lebewesen abgestimmt, daß eine Resonanz im geometrisch definierten Raum zwischen Strahlung der Strahlungsfläche und der Wärmestrahlung der Lebewesen eintritt. Das Strahlungsspektrum der ausgesendeten Strahlung besitzt eine Wellenlänge, die im Strahlungsspektrum von Infrarot liegt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wie folgt beschaffen: Auf der Wand des zu beheizenden Raumes ist mittels Kleber eine Strahlungsfläche, vorzugsweise als Strahlungstapete ausgeführt, die gleichzeitig als Antenne dient und insbesondere aus einer bekannten Dispersion aus Wasser, Graphitpulver und Ruß besteht, angeordnet. Eine elektrische Leiterverbindung verknüpft die Strahlungsfläche mit einem Steuergerät und dient der Energiezuleitung. Antennenbegrenzer, die insbesondere aus elektrisch gut leitendem Metall bestehen, sind unterhalb der Decke und oberhalb des Fußbodens auf der Strahlungsfläche der Wand als schmale Me ta I Ifο Iienstreifen befestigt. Der Abstand * der Antennenbegrenzer ist ein Wellenlängenvielfaches, das auf den geometrisch definierten Raum und auf das Strahlungsspektrum der Lebewesen abgestimmt ist. Vom Steuergerät, das wahlweise dezentral oder an einer zentralen StelIe im Gebäude

oder in einem Fahrzeug installiert ist und aus an sich bekannten Verknüpfungen von Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen, wie beispielsweise aus RC-Generatoren und integrierten Schaltkreisen besteht, wird über die elektrische Leiterverbindung Elektroenergie der Strahlungsfläche zugeführt und hier in Strahlungsenergie umgewandelt.

ι Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher erläutert \ werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

ι Fig. 1: eine schematische Darstellung der

Beheizung eines Lebewesens durch das

erfindungsgemäße Verfahren in einem

: Raum,

Fig. 2: eine Ansicht der erfindungsgemäßen

! Vorrichtung als Wandheizung mit der

Darstellung des Schichtenaufbaues, Fig. 3: eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die mit einem Opto-Thyristor betrieben wird, Fig. 4: eine andere Schaltungsanordnung mit

einem Trenntransformator als Variante des Steuergerätes.

Be isp ie I 1

Das erfindungsgemäße Verfahren ist wie folgt konzipiert: Die Intensität, Wellenlänge und Frequenz der Wärmestrahlung 12 von Lebewesen 8 wird in einem geometrisch definierten Raum 14 erfaßt. Eine als geschlossene und offene elektromagnetische Schwingkreise wirkende Strahlungsfläche 2, die elektrisch leitend und reflektierend an mindestens einer Wand 1 des Raumes 14 angeordnet ist, sendet eine Strahlungsenergie 13 als regelbares Strahlungsspektrum aus, das an den

Flächen des Raumes 14 und an den Fenstern 10 eine Reflexion 11 hervorruft. Dieses Strahlungsspektrum der ausgesendeten Strahlungsenergie 13 wird so auf das Strahlungsspektrum der Lebewesen 8 abgestimmt, daß eine Resonanz im geometrisch definierten Raum 14 zwischen der ausgesendeten Strahlungsenergie 13 der St rah Iungsf lache-2 und der Wärmestrahlung 12 der Lebewesen 8 eintritt. Das Strahlungsspektrum der ausgesendeten Strahlung 13 besitzt eine Wellenlänge, die im Strahlungsspektrum von Infrarot I iegt .

Beispiel 2

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist folgendermaßen aufgebaut und in Fig. 2 dargestellt: Auf der Wand 1 des zu beheizenden Raumes 14 wird mittels Kleber 15 eine Strahlungsfläche 2, vorzugsweise als St rah lungs tapete ausgeführt, die gleichzeitig als Antenne dient und vorzugsweise aus einer bekannten Dispersion aus Wasser, Graphitpulver und Ruß besteht, angeordet. Eine elektrische Leiterverbindung 4 verknüpft die Strahlungsfläche 2 und ein Steuergerät und dient der Energiezuleitung. Antennenbegrenzer 5, die insbesondere aus elektrisch gut leitendem Metall bestehen, sind unterhalb der Decke und über dem Fußboden auf der Strahlungsfläche 2 der Wand 1 als schmale Meta IJfο Iienstreifen befestigt. Der Abstand χ der Antennenbegrenzer ist ein Wellenlängenvielfaches 7, welches auf den geometrisch definierten Raum 14 abgestimmt ist. Vom Steuergerät 3, das wahlweise dezentral oder an einer zentralen Stelle im Gebäude oder in einem Fahrzeug installiert ist und aus an sich bekannten Verknüpfungen von Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen, wie beispielsweise aus RC-Generatoren und integrierten Schaltkreisen besteht, wird über die elektrische Leiterverbindung 4 Elektroenergie der Strahlungsfläche 2 zugeführt, in der die

Elektroenergie in Strahlungsenergie 13 mit dem gewünschten Strahlungsspektrum umgewandelt wird. Zur Verbesserung der Strahlungseigenschaften sind unterhalb der Strahlungsfläche 2 Polarisationspunkte 6, vorzugsweise als kreisrunde Anstriche, vorgesehen. Die Strahlungsflächen 2 werden nicht erhitzt, so daß sie mit üblichen Wandbelägen 9 überdeckt werden können.

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung des Steuergerätes 3 abgebildet. Ein Opto-Thyristör 18 im Steuergerät 3 ist an einer Spannungsquelle 16 angeschlossen und mit einer Temperaturregelung 17 verbunden. Der Temperaturregelung ist ein Temperaturfühler 19 nachgeordnet. Die Temperaturregelung 17 besitzt ein Potentiometer 27, mit dem die gewünschte Temperatur stufenlos gewählt wird. Vom Temperaturfühler 19 werden der Temperaturregelung 17 Scha 11impuI se, bei Einhaltung einer Hysterese, übertragen, über den Opto-Thyristör 18 die erforderliche Leistung mittels Leiterverknüpfung 4 den Antennenbegrenzern 5 und der Strahlungsfläche 2 zugeführt.

Eine weitere Ausführungsvariante des Steuergerätes 3 zeigt Fig. 4. An einem Trenntransformator 20 ist ein Kondensator 21 parallel geschaltet, dem ein Triac 22 mit Ansteuerung 23 nachgeordnet ist. Ein Nu I IspannungsschaIter 24 und ein Multivibrator mit Impulsbreitensteuerung 25 und Temperaturregelung enthalten einen Thermistor 26 und ein Potentiometer 27. Am Potentiometer 27 wird die gewünschte Raumtemperatur eingestellt. Ist die Raumtemperatur niedriger als die am Thermistor 26 eingestellte Temperatur, so wird mittels Multivibrator mit impuIsbreitensteuerung 25 sowie mit Ansteuerung 23 der Triac 22 gezündet und die Leistung an die Strahlungsfläche 2 abgegeben. Die Umwandlung der 50 Hz Frequenz in das Strahlungsspektrum von Infrarot erfolgt durch die Strahlungsflächen 2, die infolge ihrer chemischen Zusammensetzung elektrotechnische Halbleiterelemente darstellen und als geschlossene und/oder offene

Schwingkreise wirken. Die zur Umwandlung in den Infrarotbereich notwendigen Induktivitäten und Kapazitäten sind Bestandteil der Strahlungsfläche 2. Eine Abstimmung auf Resonanz zwischen Stran lungsf lache 2 und Lebewesen 8 kann entweder durch eine definierte Abstrahlung als Festfrequenz von der Strahlungsfläche 2 oder mit einem kapazitiven Reg ler, beispielsweise mit einem Drehkondensator, erfolgen. Das Strahlungsspektrum der Lebewesen 8 wird beispielsweise mit Infrarotkameras ermittelt und weist beim Menschen eine Schwingungsfrequenz von etwa

10 Hz auf. Neben der Beheizung der Lebewesen 8 wird sekundär auch die Luft, die Möbel und andere Gegenstände des Raumes 14 mit einer in diesem Strahlungsspektrum schwingfähigen Zusammensetzung durch Absorbtion der Strahlung an diesen Oberflächen energiesparend erwärmt. Mit diesem neuen thermodynamisch-biologisehen Heizungssystem werden im Vergleich zu herkömmlichen Heizungssystemen etwa 80 bis 90 % Energie eingespart. Diese enorme Energieeinsparung erklärt sich auch aus dem hohen Transformationswirkungsgrad von Elektroenergie in Strahlungsenergie, der größer als.90 % ist. Da das Heizungssystem auf Resonanz mit der Wärmestrahlung

12 der Lebewesen 8, Menschen, Tiere oder Pflanzen, abgestimmt ist und eine Reflexion 11 der Strahlungsenergie

13 an allen, insbesondere ηichtorganischen.F lachen des Raumes 14 und an den Fenstern 10 erfolgt, werden Energieverluste minimiert, wodurch die bautechnisch komplizierte Wärmedämmung an Decken Dächern, Fenstern und Außenwänden drastisch reduziert werden kann. Dieses thermodynamisch-bioIogisehe Heizungssystem arbeitet fast trägheitsfrei, deshalb muß nur bei Anwesenheit von Lebewesen 8 geheizt werden. Der Herste I lungs-,. War tungs- und Unterhaltungsaufwand ist gering, da nur wenige Baugruppen mit geringem Materialauf wand verwendet werden.

AO

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1	Wand .
2	St rah Iungsflache
3	Steuergerät
4	Leiterverbindüng
5	Antennenbegrenzer
6	Polarisat ionspunkt
7	WeI I en I ängenvieIfaches
8	Lebewesen
9	Wandbe lag
10	Fenster
11	Reflex ion
12	Wärmest rah Iung
13	Strahlungsenergie
14	Raum
15	Kleber
16	Spannungsque I Ie
17	Tempera türrege Iung
18	Opto-Thyr is tor
19	Tempera turfühI er
20	Trennt ransformat or
21	Kondensator
22	Tr iac
23	Ans teuerung
24	Nu I I spannungsschaIter
25	Multivibrator mit Impulsbreitensteuerung
26	Thermi stör
27	Potent iometer

Claims (3)

Erf indungsanspruch:

1. Verfahren zum elektrischen Heizen von Räumen unter Ver wendung einer Strahlungsfläche, die aus einer Dispersion aus Wasser, Graphitpulver und Ruß besteht und mit einer leitenden Metallfolie überklebt ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Intensität, Wellenlänge und Frequenz einer emittierten Wärmestrahlung (12) zu beheizender Lebewesen (8) erfaßt und mit als offene und/oder geschlossene elektromagnetische Schwingkreise ausgebildeten großflächigen, elektrisch leitenden, reflektierenden und Strahlungsenergie (13) aussendenden Strahlungsflächen (2) abgestimmt werden, wobei die Strahlungsfläche (2), die an mindestens einer Fläche des geometrisch definierten zu beheizenden Raumes.(14) angeordnet ist, ein. regelbares Strahlungsspektrum aussendet, das an den Flächen des Raumes (14) und an Fenstern (10) Reflexionen (11) auslöst und mit der Wärmestrahlung (12) der Lebewesen (8) in Resonanz gebracht wird.

2. Vorrichtung zum elektrischen Heizen von Räumen unter Verwendung einer Strahlungsfläche, einer Leiterverbindung und leitenden MetalIfolien, gekennze ichnet dadurch, daß auf die Strahlungsflächen (2) Antennenbegrenzer ("5) aus Meta I I f ο I iens t re i f en angeordnet sind, die einen Abstand untereinander besitzen, der ein Wellenlängenvielfaches (7) der emittierten Strahlung aufweist, wobei die Antennenbegrenzer (5) über, die Leiterverbindung (4) mit einem ein definiertes Strahlungsspektrum erzeugenden Steuergerät (3) aus an sich bekannten Verknüpfungen von Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen, wie RC-Generatoren und integrierten Schaltkreisen, verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß unter der Strahlungsfläche (2) und zwischen den Antennenbegrenzern (5) Polarisationspunkte (6) angeordnet sind.

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