DE3637344A1 - Heizelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Heizelement, be­ stehend aus einer, mittels elektrischer Widerstands­ heizung beheizbaren Platte aus mineralischem Material.

Es sind Heizplatten aus mineralischem Material bekannt, bei denen in Schamotte gelagerte Heizwiderstände das umgebende mineralische Material auf die gewünschten Temperaturen aufheizen. Derartige Heizelemente sind üblicherweise mit einer metallischen Abdeckung ver­ sehen, im wesentlichen um die mechanische Festigkeit der Platte zu gewährleisten und Verschleiß zu ver­ meiden. Derartige bekannte Heizelemente, wie sie bei­ spielsweise zum Warmhalten von Speisen verwendet wer­ den, übertragen die Wärme durch unmittelbaren Kontakt und kaum durch Strahlung.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt ein plat­ tenförmiges Heizelement zu schaffen, das Wärme, insbe­ sondere Strahlungswärme abgibt, ohne daß Überhitzungen auftreten, wobei die Wärmeabgabe selbsttätig und gleich­ mäßig der Temperatur des Raumes anzupassen ist. Dabei wird vornehmlich in einem bestimmten Temperaturbereich zwischen 60° Celsius und unterhalb 100° Celsius ge­ arbeitet. Bei höheren Temperaturen, beginnend etwa bei 100° Celsius verbrennen oder verkohlen Teilchen die in der Luft enthalten sind und dadurch wird der typische "Ofengeruch" erzeugt. Das Heizelement nach der Erfindung ist vorgesehen in erster Linie zur Ver­ wendung alsRaumheizung, beispielsweise in Badezimmern, um bei einer von einer größeren Fläche abgegebenen Wärme, insbesondere Wärmestrahlung, eine angenehme Wärmeempfindung zu erzeugen.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ist das Heizelement nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus feingeschliffenem oder poliertem Speckstein (Steatit) besteht, einseitig mit einer mit Heizwider­ ständen bedruckten Folie belegt ist, die mit einer Matte aus Mineralfasern auf ihrer Außenseite abgedeckt ist und diese wiederum mit einem Kunststoff-Schaum überdeckt ist. Dabei hat der Speckstein eine möglichst glatte Oberfläche, er ist fein geschliffen, vorzugs­ weise poliert.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Speck­ stein Wärme aufnimmt, dabei aber nicht gleichmäßig über die Zeit immer wärmer wird. Es wurde gefunden, daß bei etwa 28° Celsius Speckstein zwar weiterhin Wärme auf­ nimmt, jedoch für einige Zeit der Wärmeaufnahme keine weiter steigende Temperatur festzustellen ist. Bei weiterer Erwärmung steigt die Temperatur weiter an und bei einer Temperatur beginnend zwischen 65° Celsius und 70° Celsius gibt Speckstein fast ausschließlich Strahlungswärme ab. Wird die Wärmezufuhr eingestellt, dann wird von dem Speckstein etwa ab 65° Celsius und darunter im wesentlichen Konvektionswärme abgegeben. Bei einer Temperatur von etwa 22° Celsius wird diese über einen verhältnismäßig langen Zeitraum konstant gehalten. D.h. mit anderen Worten, daß der Speckstein bei Wärmeabgabe von höheren Temperaturen ausgehend unterhalb ca. 65° Celsius die Wärme zunehmend als Kon­ vektionswärme abgibt, bis er eine der Raumtemperatur entsprechende Temperatur von etwa 22° Celsius er­ reicht hat und die Wärmeabgabe wegen der Temperatur­ gleichheit verschwindet bzw. der Speckstein, wenn die Raumtemperatur höher ist, Wärme aufnimmt. Wird jedoch der Raum mit kühler Luft gelüftet, der Speckstein also Temperaturen ausgesetzt, die niedriger als 22° Celsius liegen, erfolgt erneut eine Wärmeabgabe; seine Ober­ flächentemperatur kann dabei Werte von über 60° Celsius annehmen, abhängig vom Grad und von der Geschwindigkeit der Abkühlung. Aufgrund dieses Verhaltens von Speck­ stein wurde erkannt, daß es bei einem nach der Er­ findung ausgebildeten Heizelement nicht erforderlich ist, einen besonderen Raumthermostaten zu verwenden, der die Wärmeabgabe des Heizelementes regelt, um den Raum auf einer erwünschten Temperatur zu halten, denn dieser Vorgang wiederholt sich bei Speckstein mehrfach, es findet bei Speckstein über längere Zeiträume auch bei Wärmeabgabe, keine weitere Abkühlung unter etwa 22° Celsius statt, bis die Wärmeabgabe auch zu einer Abkühlung der Rückseite (also durchgehend) führt und beispielsweise ein Plattenthermostat die Wärmezufuhr wieder einleitet.

Die Temperatur von ca. 22° Celsius ist insbesondere für Badezimmer eine angenehme Raumtemperatur. Das Erhalten dieser Temperatur über längere Zeiträume macht Speck­ stein in Form von plattenförmigen Heizelementen daher besonders geeignet für die Erwärmung von Wohnräumen, insbesondere von Badezimmern und dergleichen. Weiterhin ist das Verhalten von Speckstein als plattenförmiges Heizelement infolge der Abgabe von überwiegend Strah­ lungswärme schon ab Temperaturen zwischen 65° Celsius und 70° Celsius besonders vorteilhaft, weil durch Strahlungswärme das Raumklima hinsichtlich der Raum­ feuchtigkeit nicht wesentlich beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus wurde gefunden, daß bei Speckstein während der Erwärmung die Druckfestigkeit zunimmt, so daß beispielsweise keine Wärme-Erosion stattfinden kann, wie bei anderen Steinen, z.B. Basalt oder Granit.

Eine Weiterbildung des Heizelementes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mineral­ fasermatte und der Schaumstoffabdeckung eine wärme­ reflektierende Folie angeordnet ist. Derartige platten­ förmige Heizelemente sind vorzugsweise nahe einer Wand des Raumes angebracht und durch die Anordnung der wärmereflektierenden Folie auf der Rückseite wird erreicht, daß Strahlungswärme die in Richtung der Raum­ wand abgegeben wird zur Specksteinplatte zurück re­ flektiert wird - mit anderen Worten, es wird erreicht, daß das Heizelement im wesentlichen nur in Richtung des Raumes Strahlungswärme abgibt.

Vorzugsweise ist ein Heizelement nach der Erfindung derart ausgebildet, daß der Heizwiderstand derart be­ messen ist, daß er pro m² 1 Kilowatt in Wärme umsetzt.

Zweckmäßig hat die Specksteinplatte bei einer Stärke von 15 mm eine Abmessung von 1000×300 mm. Durch diese Ausbildung wird ein verhältnismäßig sparsamer Energie­ verbrauch erreicht, insbesondere werden örtliche Über­ hitzungen und damit ungleichmäßige Wärmezufuhr ver­ mieden. Es ist jedoch festgestellt worden, daß un­ gleichmäßige Wärmezufuhr keine nachteiligen Auswirkungen auf eine Platte hat die aus Speckstein besteht, auch wenn diese verhältnismäßig geringe Stärke hat, weil offensichtlich Wärmespannungen und örtliche Über­ hitzungen bei Speckstein nicht zu Rissen oder zu Bruch führen.

Die zum Abdecken der Heizwiderstände auf ihrer Außen­ seite dienende Mineralfasermatte kann aus Gestein-, Keramik- oder Glasfasern bestehen, wobei diese Mineral­ fasern gewebt und/oder mit Kunstharz gebunden sind.

Die wärmereflektierende Folie besteht vorteilhaft aus mit Metall, vorzugsweise Aluminium bedampftem Kunst­ stoff. Insgesamt wird dadurch erreicht, daß das plat­ tenförmige Heizelement nach der Erfindung besonders leicht ist und sich dadurch vorteilhaft von anderen plattenförmigen Heizelementen unterscheidet. Auch er­ scheint die natürliche Oberfläche der Speckstein­ platte aufgrund ihrer Struktur und Farbe nicht als Fremdkörper in einem Wohnraum, Badezimmer oder der­ gleichen, sondern ist eher mit den Kacheln eines Kachelofens zu vergleichen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Heizelement dadurch gekenn­ zeichnet, daß die unmittelbar auf der Speckstein­ platte liegenden Heizwiderstände mit dem Schalter eines Plattenthermostaten verbunden und geschaltet sind, dessen Fühler mit der Oberfläche der Speckstein­ platte in wärmeleitender Verbindung steht. Dabei ist vorteilhaft der Plattenthermostat derart ausgebildet, daß er bei einer Höchsttemperatur von 90°C ab­ schaltend anspricht und bei einer Mindesttemperatur von vorzugsweise 68°C einschaltend anspricht. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß das Heizelement in einem Bereich arbeitet, in dem es fast überwiegend Wärmestrahlung abgibt und die Konvektionsheizung nur sehr gering ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Aus­ führungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch ein Heizelement nach der Erfindung.

Eine Platte aus Speckstein 1 mit einer Stärke von et­ wa 15 mm ist auf ihrer einen Seite mit einer Folie 2 belegt, auf der Heizwiderstände 3 aufgedruckt sind und auf der ein Thermostat 4 angeordnet ist.

Diese mit Heizwiderständen 3 bedruckte Folie 2 ist von einer Mineralfasermatte 5 abgedeckt, die aus gewebten Mineralfasern besteht. Die Mineralfasermatte 5 ist wiederum abgedeckt mit einer Folie 6, die aus einem blanken Metall bestehen kann oder aus Kunststoff, der einseitig mit Metall, vorzugsweise Aluminium be­ dampft ist. Dieser gesamte Aufbau ist abgedeckt mit einer Schicht 7 aus Kunststoffschaum.

Durch diesen Aufbau wird bewirkt, daß die Wärmezu­ fuhr zu der aus Speckstein bestehenden Platte 1 sehr gleichmäßig über die gesamte Fläche erfolgt und die gesamte zugeführte Energie, insbesondere durch die Reflektion an der Folie 6 weitgehend in die aus Speck­ stein bestehende Platte eingeleitet wird. Anderer­ seits ist dieser gesamte Aufbau sehr leicht, es wird eine hohe Isolationswirkung erreicht, so daß auf der Rückseite des Heizelementes nur äußerst gering­ fügiger oder überhaupt kein Wärmeaustritt vorhanden ist. Das Heizelement kann daher sehr nahe an einer Raumwand angeordnet werden, weil durch die besondere Isolation vermieden ist, daß die Raumwand von der Rückseite der Heizelemente her erwärmt wird und somit Wärmeverluste eintreten können.

Claims (9)

1. Heizelement bestehend aus einer, mittels elek­ trischer Widerstandsheizung beheizbaren Platte aus mineralischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) aus feingeschliffenem oder poliertem Speckstein (Steatit) besteht, einseitig mit einer mit Heizwiderständen (3) bedruckten Folie (2) be­ legt ist, die mit einer Matte (5) aus Mineralfasern auf ihrer Außenseite abgedeckt ist und diese wiederum mit einem Kunststoffschaum (7) überdeckt ist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasermatte (7) aus Gesteins-, Ke­ ramik- oder Glasfasern besteht.

3. Heizelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mineralfasern der Matte (7) gewebt und/oder kunstharzgebunden sind.

4. Heizelement nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Mineralfasermatte (5) und der Schaumstoffab­ deckung (7) eine wärme-reflektierende Folie ange­ ordnet ist.

5. Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wärme-reflektierende Folie (6) aus mit Me­ tall, vorzugsweise Aluminium bedampftem Kunststoff besteht.

6. Heizelement nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand (3) derart bemessen ist, daß er pro Quadratmeterfläche der Platte (1) etwa 1 Kilo­ watt in Wärme umsetzt.

7. Heizelement nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Specksteinplatte (1) bei einer Stärke von 15 mm eine Abmessung von 1000×300 mm hat.

8. Heizelement nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar auf der Specksteinplatte (1) liegenden Heizwiderstände (3) mit dem Schalter eines Platten­ thermostaten (4) verbunden und geschaltet sind, dessen Fühler mit der Oberfläche der Speckstein­ platte (1) in wärmeleitender Verbindung steht.

9. Heizelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenthermostat (4) bei einer Höchst­ temperatur von 90°C abschaltend anspricht und bei einer Mindesttemperatur von vorzugsweise 68°C einschaltend anspricht.