DE4329546C2 - Flachheizkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flachheizkörper nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Her­ stellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

Aus der europäischen Patentschrift EP 0 025 959 B1 ist ein Flachheizkörper bekannt, der im wesentlichen aus einem Natur­ steinkörper besteht, in den flexible elektrische Heizleiter eingebracht sind. Zur Einbringung dieser Heizleiter weist da­ bei die Rückseite des Natursteinkörpers kanalartige Ausnehmun­ gen auf, die der Form der einzelnen Heizleiter angepaßt sind. Nach Einlegen der Heizleiter in die kanalartigen Ausnehmungen werden diese mit einem Kunststoffmaterial gefüllt, so daß die Heizleiter im Steinkörper vollständig vergossen sind. Nachtei­ lig bei diesem bekannten Flachheizkörper bzw. bei diesem be­ kannten Herstellungsverfahren ist zum einen, daß die Ausneh­ mungen zum Einlegen der Heizleiter nach der Herstellung des Natursteinkörpers mechanisch eingebracht, das heißt insbe­ sondere aufwendig eingefräst werden müssen, wodurch sich eine signifikante Erhöhung der Herstellungskosten und insbesondere Produktionszeit ergibt. Zum anderen ergibt sich aus der zwangsläufigen Verwendung von unterschiedlichen Materialien für den eigentlichen Heizkörper, nämlich Naturstein, und für das Vergußmaterial, nämlich gießbarer Kunststoff, ein ästhe­ tisch unbefriedigendes Aussehen des Flachheizkörpers; zudem sind aufgrund der unterschiedlichen thermischen Eigenschaften dieser beiden Materialien Wärmespannungen beim Aufheizen des Heizkörpers nicht auszuschließen, die je nach den verwendeten Materialien eine Lockerung des Vergußmaterials und damit der Heizleiter oder aber eine Sprengung der Ausnehmungen und damit eine Zerstörung des Heizkörpers, nämlich wenn das Vergußmate­ rial eine höhere Wärmedehnung aufweist als der Natursteinkör­ per, bewirken können.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 09 124 A1 ist ein Flachheizkörper bekannt, der ebenfalls flexible elektrische Heizleiter aufweist, die im Inneren eines aus Kunststoff be­ stehenden Körpers angeordnet sind. Der Kunststoffkörper ist dabei monolithisch, das heißt aus einem einheitlichen Material in homogener Ausprägung bestehend, ausgeführt. Zur Herstellung dieses bekannten Flachheizkörpers werden in eine entsprechende Form zunächst einmal die flexiblen Heizleiter und gegebenen­ falls elektrische Anschluß- und Regelelemente eingelegt, wo­ rauf dann durch Spritzen, Gießen oder Pressen eines geeigneten Kunststoffs, insbesondere eines Polymerbetons, in die Form in einem Arbeitsgang der monolithische Flachheizkörper herge­ stellt wird. Nachteilig bei diesem bekannten Flachheizkörper und insbesondere bei diesem bekannten Herstellungsverfahren ist vor allem, daß die flexiblen Heizleiter in der Form über entsprechende Kernstützen bzw. -befestigungen vor dem Einbrin­ gen des Kunststoffmaterials genau justiert und fixiert werden müssen, da sonst die genaue mittige Lage der Heizleiter im Flachheizkörper nicht gewährleistet ist. Diese Fixierungen verteuern dabei zum einen die Herstellung dieses bekannten Flachheizkörpers und zum anderen sind diese Fixierungen, die ja vom Formgrund bzw. von den Formrändern her erfolgen müssen, am fertigen Teil zu ersehen und führen insgesamt zu einem äs­ thetisch unbefriedigenden Gesamteindruck. Weiter ist trotz dieser Fixierungen insbesondere beim Spritzen oder Verpressen des Kunststoffmaterials unter Druck ein Verrutschen der Heiz­ leiter innerhalb der Form und damit innerhalb des Flachheiz­ körpers nicht vollständig auszuschließen.

Die GB 374 593 zeigt einen Flachheizkörper, der zwischen zwei plattenförmigen Körperteilen eine elektrische Heizleiteranord­ nung aufnimmt. Die plattenförmigen Körperteile bestehen aus Formgips und werden in einem separaten Formwerkzeug geformt.

Aus der CH 173 644 ist ein Flachheizkörper bekannt mit einer Heizleiteranordnung, die zwischen einer isolierenden Träger­ platte und einer diese abdeckenden Deckschicht angeordnet ist, so daß ein insgesamt sandwichartiger Aufbau erreicht wird.

Beispiele für Ausführungsformen von bekannten Flachheizkörpern, bei denen die Heizleiteranordnung in einer Zwischenschicht vor­ gesehen ist, sind aus der WO 91/05209, der DE 88 07 634 U1 und der DE 27 15 998 A1 bekannt.

Aus der GB 184 240 ist ein Flachheizkörper bekannt, bei dem die Heizleiteranordnung in einem deckelförmigen Abstrahlgehäuse aus Stahl angeordnet ist, wohingegen die DE-OS 20 08 307 einen Flachheizkörper zeigt, der einlagig ausgebildet ist und eine in einer Isoliermasse eingebettete Heizleiteranordnung aufweist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flachheizkörper der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, der abgesehen von den Heizleitern aus einem einheitlichen Material besteht und in einfacher, siche­ rer und kostengünstiger Weise herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Flachheizkörper nach der Lehre des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren nach der Lehre des Patentanspruchs 8 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Flachheizkörper gemäß der Erfindung weist also zunächst einmal ein plattenförmiges Körperteil auf, das aus dem ge­ wünschten Kunststoff, beispielsweise Polymerbeton, besteht. Auf der Rückseite dieses plattenförmigen Körperteils, das heißt auf der Seite, die in beispielsweise an einer Wand mon­ tiertem Zustand zu dieser Wand zeigt, weist das plattenförmige Körperteil eine flach wannenförmige Ausnehmung auf. In dieser flach wannenförmigen Ausnehmung sind die elektrischen Heizlei­ ter angeordnet. Die Anordnung dieser Heizleiter ist dabei grundsätzlich völlig beliebig und hängt nur vom ge­ wünschten Anwendungszweck ab; üblicherweise wird jedoch diese Anordnung in an sich bekannter Weise mäanderförmig sein, um den Heizkörper über seine gesamte Fläche gleichmäßig zu erwär­ men und damit für eine optimale Wärmeabgabe an den zu behei­ zenden Raum zu sorgen.

Die wannenförmige Ausnehmung ist im Fertigzustand des Flach­ heizkörpers mit einem Kunststoffmaterial gefüllt, wobei die in der Ausnehmung angeordneten Heizleiter vollständig von diesem Kunststoffmaterial umgeben bzw. durch dieses eingeschlossen sind. Das Material für den plattenförmigen Körperteil mit der flach wannenförmigen Ausnehmung und für das Verfüllen der Aus­ nehmung und das Umschließen der elektrischen Heizleiter ist dabei gleich. Durch das ausgehärtete Kunststoff- bzw. Verguß­ material für die Heizleiter wird somit gleichzeitig die Rück­ seite des Flachheizkörpers gebildet, so daß sich ein von allen Seiten ästhetisch befriedigender homogener Gesamteindruck des Flachheizkörpers ergibt. Weiter sind aufgrund dessen, daß der plattenförmige Körperteil und die Füllmasse der Ausnehmung aus dem gleichen Material bestehen, unerwünschte Wärmespannungen, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Flachheizkörpers führen können, ausgeschlossen.

Es ist grundsätzlich möglich, daß sich die wannenförmige Aus­ nehmung nur über einen Teil der Rückseite des Flachheizkörpers bzw. des plattenförmigen Körperteils erstreckt. Vorzugsweise jedoch erstreckt sich diese wannenförmige Ausnehmung im we­ sentlichen über die gesamte Rückseite des Teiles, wodurch die gesamte Fläche des Heizkörpers mit Heizleitern zu versehen und somit als Wärmestrahler zu nutzen ist.

Die wannenförmige Ausnehmung wird gemäß einem Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dabei von einem im wesentlichen geschlos­ sen umlaufenden Randsteg begrenzt. Dadurch wird es ermöglicht, daß das plattenförmige Körperteil bzw. die wannenförmige Aus­ nehmung beim Einbringen, beispielsweise Eingießen des Kunst­ stoffmaterials in die Ausnehmung zum Vergießen der elektri­ schen Heizleiter gleichzeitig als Formwerkzeug für dieses Kunststoffmaterial fungiert, wodurch separate teuere die Aus­ nehmung begrenzende Formwerkzeuge überflüssig werden.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Höhe dieses Randstegs, bezogen auf den Grund der Ausneh­ mung, zumindest geringfügig größer als die Dicke der Heizlei­ ter. Dadurch wird sichergestellt, daß beim Vergießen des Kunststoffmaterials in die Ausnehmung die Heizleiter vollstän­ dig vom Kunststoffmaterial umgossen werden, wenn dieses bis zur Höhe des Randsteges eingefüllt wird. Außerdem ergibt sich dann eine ebene formschöne Oberfläche der Rückseite des Flach­ heizkörpers.

Die Heizleiter können unmittelbar in die Ausnehmung eingelegt bzw. auf den Grund der Ausnehmung aufgelegt werden. Vorzugs­ weise jedoch werden die Heizleiter mäanderförmig auf ein git­ terartiges Geflecht, insbesondere ein Glasfasertextilgeflecht, aufgelegt und/oder zumindest bereichsweise in dieses einge­ flochten. Das so hergestellte vorgefertigte Heizleiterelement wird dann auf den Grund der Ausnehmung aufgebracht bzw. in die Aufnehmung eingelegt und anschließend vergossen. Bei dieser Ausgestaltung ist sichergestellt, daß beim Vergießen die Posi­ tion der Heizleiterabschnitte zueinander gleich bleibt und ein unerwünschtes Verrutschen bzw. gegebenenfalls sogar ein uner­ wünschter elektrischer Kontakt der Heizleiterabschnitte unter­ einander zuverlässig vermieden wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Flachheizkörper mindestens ein bolzen- oder hakenförmiges Element zur Befestigung des Flachheizkörpers beispielsweise an der Wand eines Gebäudes auf. Dieses Halteelement ist dabei mit seinem einen in den Heizkörper weisenden Ende in einer am Grund der Ausnehmung vorgesehenen Befestigungs- und/oder Ju­ stierausnehmung fixiert und ragt mit seinem freien Ende über die Rückseite des Heizkörpers hervor. Beim Ver­ gießen des Kunststoffmaterials in die Ausnehmung wird dann die endgültige kraftübertragende, das heißt das Gewicht des Heiz­ körpers aufnehmende Befestigung des Halteelementes am Heizkör­ per erreicht.

Die Anzahl dieser Halteelemente ist grundsätzlich beliebig und hängt im wesentlichen von der Größe bzw. dem Gewicht des Flachheizkörpers und dem jeweiligen Anwendungsfall ab. Vor­ zugsweise jedoch sind zwei bis vier solcher Halteelemente vor­ gesehen.

Das Kunststoffmaterial für den erfindungsgemäßen Flachheizkör­ per ist grundsätzlich beliebiger Art, solange zum einen ein urformendes Formgebungungsverfahren, das heißt insbesondere Gießen, Spritzen oder Pressen möglich ist und zum anderen die gewünschten Festigkeit und insbesondere eine ausreichende Wär­ meleitung des Kunststoffmaterials sichergestellt sind. Insbe­ sondere im Hinblick auf die ästhetischen Gestaltungsmöglich­ keiten ist das Kunststoffmaterial des Körpers ein Kunststein, insbesondere ein sogenannter Polymerbeton.

Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Flach­ heizkörpers mit im Inneren eines aus Kunststoff bestehenden Körpers angeordneten elektrischen Heizleitern weist die nach­ folgend geschilderten Verfahrensschritte auf.

Zunächst einmal wird der plattenförmige Körperteil mit der flach wannenförmigen Ausnehmung auf einer seiner beiden Haupt­ flächen durch Gießen, Spritzen oder Pressen eines entsprechen­ den Kunststoffmaterials in eine Form hergestellt, wobei die wannenförmige Ausnehmung in an sich sich bekannter Weise durch einen Formkern gebildet wird, der nach dem Aushärten des plat­ tenförmigen Körperteils entfernt wird. Wenn gemäß der Erfin­ dung Justier- bzw. Befestigungsausnehmungen für die Haltele­ mente am Grund der Ausnehmung vorgesehen werden sollen, weist der die Ausnehmung formende Formkern die entspre­ chenden Formelemente, beispielsweise in Form vorstehender Zap­ fen oder dergleichen auf.

Nach dem Aushärten des plattenförmigen Körperteils wird dieses der Form entnommen und kann nunmehr sofort oder auch nach längerer Lagerzeit weiterverarbeitet werden. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die plattenartigen Körper­ teile als Halbzeuge vorgefertigt werden können.

Zur weiteren Herstellung des erfindungsgemaßen Flachheizkör­ pers werden in einem nachgeschalteten Verfahrensschritt die Heizleiter, seien diese nun als singuläre Heizleiter oder als mäanderförmiges Heizelement auf einem gitterartigen Geflecht ausgebildet, in die Ausnehmung des ausgehärteten Teils einge­ legt. Um ein Aufschwimmen der Heizleiter beim Einbringen des Vergußmaterials zu verhindern, können dabei die Heizleiter beispielsweise durch Klemmen oder dergleichen am Grund der Ausnehmung fixiert werden. Während dieses Verfahrensschrittes können ebenfalls Anschluß- und/oder Regelemente, wie bei­ spielsweise Thermostaten in die Ausnehmung eingebracht werden.

Werden gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bolzen- oder hakenförmige Halteelemente zur Befestigung des Heizkör­ pers beispielsweise an einer Wand verwendet, werden diese nun ebenfalls mit dem einen Ende in die entsprechenden Befesti­ gungs- und/oder Justierausnehmungen am Grund der wannenförmi­ gen Ausnehmung eingebracht.

Anschließend wird die Ausnehmung, die sämtliche aufzunehmenden Bauteile enthält, mit demselben Kunststoffmaterial wie das plattenförmige Teil gefüllt, wobei das Füllen in an sich be­ liebiger Weise ebenfalls durch Gießen, Spritzen oder Pressen erfolgen kann. Dabei wird die wannenförmige Ausnehmung vollständig, das heißt bis zur Oberkante ihres Ran­ des gefüllt, so daß sich eine glatte ebene Oberfläche des Heizkörpers ergibt. In jedem Falle erfolgt die Füllung jedoch soweit, daß mit Ausnahme der vorstehenden Halteelemente sämt­ liche in der Ausnehmung befindlichen Elemente vollständig vom Kunststoffmaterial umschlossen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Ansicht der Rückseite eines plattenförmigen Körperteils ei­ nes Flachheizkörpers;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie AA durch das plattenförmige Körperteil nach Fig. 1;

Fig. 3 in schematischer Darstellung das plattenförmige Körperteil nach Fig. 1 mit eingebrachten elek­ trischen Heizleitern; und

Fig. 4 entlang der Schnittlinie B-B einen Schnitt durch einen Flachheizkörper gemäß dem Ausführungsbei­ spiel nach den Fig. 1 bis 3, wobei die Ausneh­ mung vollständig mit Kunststoffmaterial gefüllt ist.

Das in Fig. 1 dargestellte plattenförmige Körperteil 1 besteht aus Polymerbeton und ist durch Gießen hergestellt. Auf seiner Rückseite, das heißt auf der aus der Zeichenebene zum Betrach­ ter weisenden Seite, weist das plattenförmige Körperteil 1 eine Ausnehmung 2 auf, die sich im wesentlichen über die ge­ samte Fläche des Körperteils 1 erstreckt. Die Ausnehmung 2 wird dabei durch einen die Ausnehmung 2 geschlossen umlaufen­ den Randsteg 3 begrenzt.

Am Grund der Ausnehmung 2 sind, wie lediglich schematisch an­ gedeutet ist, vier Befestigungs- und/oder Justierpunkte für Halteelemente 5 in Form von entsprechenden Ausnehmungen, in die die Halteelemente mit ihrem einen Ende einsetzbar sind, angeordnet.

Das plattenförmige Körperteil 1 kann als Halbzeug vorgefertigt werden und wird in jedem Falle erst nach Aushärtung weiter verarbeitet.

Wie der Darstellung nach Fig. 2 zu entnehmen ist, weist die Ausnehmung 2 eine Tiefe d auf, die zum einen durch den Grund der Ausnehmung 2 und zum anderen durch die Oberkante des Rand­ stegs 3 bestimmt ist. Die Tiefe d der Ausnehmung 2 bzw. die Höhe des Randstegs 3 ist dabei so gewählt, daß die eingelegten Heizleiter (Fig. 3) nicht über die durch die Oberkante des Randstegs 3 definierte Ebene hervorragen.

Wie insbesondere der Darstellung nach Fig. 3 zu entnehmen ist, ist ein Heizleiterelement 6 in die Ausnehmung 2 eingelegt. Das Heizleiterelement 6 weist dabei mäanderförmig angeordnete Heizleiter 7 auf, die auf ein tragendes Gittergeflecht 8 aus einem Glasfasermaterial aufgeflochten sind.

Die Heizleiter 7 sind über eine Anschlußleitung 9 nach außen geführt und über einen Thermostat 10 mit der elektrischen Stromversorgung verbindbar. Alternativ dazu kann jedoch auch der Thermostat mit in die Ausnehmung eingelegt und in den Flachheizkörper integriert sein; dann werden nur die An­ schlußleitungen nach außen geführt.

Weiter sind, wie aus der Darstellung nach Fig. 3 ersichtlich, in die Ausnehmungen 4 vier Halteelemente in Form von Haltebol­ zen 5 eingesetzt und so in ihrer Lage fixiert.

Nach der vollständigen Bestückung des plattenförmigen Körper­ teils 1 mit allen notwendigen elektrischen und mechanischen Elementen wird anschließend in einem weiteren Verfahrens­ schritt die Ausnehmung 2 mit demselben Kunststoffmaterial wie das plattenförmige Teil 1 vergossen, wobei, wie insbesondere in Fig. 4 zu ersehen ist, die Ausnehmung 2 vollständig, das heißt bis zur Oberkante des Randstegs 3 mit dem Kunststoffma­ terial gefüllt ist. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine glatte ebene Rückseite des Flachheizkörpers, wobei jedoch aus dieser Rückseite die zur Befestigung an einer Wand notwendigen Haltebolzen 5 hervorragen.

Claims (9)

1. Flachheizkörper mit im Innern eines Formkörpers angeord­ neten elektrischen Heizleitern und einem plattenförmigen Körperteil, auf dessen Rückseite der Formkörper mit den elektrischen Heizleitern angeordnet ist, wobei das plattenförmige Körperteil (1) aus Kunststoff besteht und eine flach wannenförmige Ausnehmung (2) zur Aufnahme der Heizleiter (7) und einer Kunststoffüllung zur Ausbildung des Formkörpers aufweist, die aus demselben Kunststoffmaterial wie das plattenförmige Körperteil (1) besteht, derart, daß das plattenförmige Körperteil als Formwerkzeug für den Formkörper dient und die Heizleiter (7) in der Ausnehmung (2) vollständig von ein und demselben Kunststoffmaterial umschlossen werden, wodurch gleichzeitig die Rückseite des Flachheizkörpers gebildet wird.

2. Flachheizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wannenförmige Ausnehmung (2) sich im wesentlichen über die gesamte Rückseite des Körperteils (1) erstreckt und von einem geschlossen umlaufenden Randsteg (3) be­ grenzt wird.

3. Flachheizkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (d) des Randstegs (3), bezogen auf den Grund der Ausnehmung (2), größer ist als die Dicke der Heizlei­ ter (7).

4. Flachheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiter (7) mäanderförmig auf ein gitterarti­ ges Geflecht (6), insbesondere ein Glasfasertextilge­ flecht, aufgelegt und/oder zumindest bereichsweise in dieses eingeflochten sind.

5. Flachheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens ein bolzen- oder hakenförmiges Halteelement (5), das mit seinem einen Ende in einer am Grund der Aus­ nehmung (2) vorgesehenen Befestigungs- und/oder Justier­ ausnehmung (4) fixiert ist und mit seinem freien Ende über die Rückseite des Körperteils (1) hervorragt.

6. Flachheizkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis vier solcher Halteelemente (5) vorgesehen sind.

7. Flachheizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial des Körperteils (1) ein Kunst­ stein, insbesondere Polymerbeton, ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Flachheizkörpers mit im Innern eines Formkörpers angeordneten elektrischen Heiz­ leitern, mit folgende Verfahrensschritten:

• - Gießen, Spritzen oder Pressen eines plattenformigen Kör­ perteils (1) aus Kunststoff mit einer flach wannenförmi­ gen Ausnehmung (2) auf einer der beiden Hauptflächen;
• - Einlegen der Heizleiter (7) in die Ausnehmung (2) des ausgehärteten Körperteils (1);
• - Umgießen oder Umspritzen der Heizleiter (7) mit demsel­ ben Kunststoffmaterial wie das plattenförmige Körperteil (1), wobei die wannenförmige Ausnehmung (2) im wesentli­ chen vollständig mit dem Kunststoffmaterial gefüllt wird und das plattenförmige Körperteil (1) als Formwerkzeug dient.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Umspritzen oder Umgießen der Heizleiter (7) aus der Ausnehmung (2) hervorragende bolzen- oder haken­ förmige Halteelemente (5) mit ihrem einen Ende in ent­ sprechende Befestigungs- und/oder Justierausnehmungen (4) am Grund der wannenförmigen Ausnehmung (2) eingebracht werden.