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Eine
Heizeinrichtung zur Raumheizung mit einem elektrischen Heizelement
wird gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 definiert.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Bezüglich der
Bauart einer solchen Heizeinrichtung, die oft „Paneelheizer" genannt wird, ist
das Einfügen
eines Abstandshalters aus einem thermisch widerstandsfähigen Material
zwischen dem Heizelement und dem sie umgebenden Gehäuse oder
Gerippe bekannt, wobei die Halter die zwei Teile teilweise berühren. Folglich
muss die Wärmeübertragung über einen
schmalen Luftspalt durchgeführt
werden.
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Dies
führt zu
mehreren Nachteilen. Zunächst führt dies
zu einer ungleichmäßigen Erwärmung des Gerippes.
Da die Heizeinrichtung Dimensionen aufweisen muss, die eine maximale
Flächentemperatur auf
einen gegebenen Wert begrenzen, kann solch eine ungleichmäßige Erwärmung dazu
führen,
dass das Heizelement zu einer idealerweise gleichmäßigen Erwärmung der
freiliegenden Flächen
größer als notwendig
ist.
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Aus
der Patentanmeldung PCT WO98/26220 (Cadif 1996) ist die Herstellung
einer Heizplatte bekannt, die in Richtung eines Trägers aus geschäumtem Kunststoff
isoliert wird. Diese Technik mit freiliegenden Heizflächen ist
aufgrund der hohen Kontakttemperatur, aufgrund der schnellen Abkühlung und
aufgrund der Notwendigkeit eines insbesondere mattenförmigen Heizelements
für die
Raumheizung nicht geeignet.
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Aus
der Patentanmeldung
EP 611 922 (SEB 1994)
ist die Anordnung eines Heizelements zwischen der Rückwand und
der Vorderwand eines Paneelheizers be kannt, so dass Luftisolierung
zu den beiden Teilen hin entsteht. Diese Isolation verursacht Schwierigkeiten
beim Erreichen von gleichmäßigen Temperaturen über die
gesamte Vorderseite. Die Heizeinrichtung muss Dimensionen gemäß einer
erlaubten Maximaltemperatur aufweisen, was eine unnötige Einschränkung der
Kapazität
bedeutet.
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Aus
der Patentanmeldung
EP 926 925 (Messier-Bugatti 1997) ist
die Laminierung einer Heizplatte mit Kohlefaser-Heizelementen bekannt,
die an beiden Seiten durch eine oder mehrere dünne Schichten oder Netze einer
Glasfasermatte bedeckt sind. Der Zweck hiervon ist hauptsächlich die
elektrische Isolation. Mit dieser Heizeinrichtung wird gewünscht, den größten Teil
der Wärme
zu der Vorderplatte zu führen.
Aus diesem Grund weist sie hinter dem Heizelement eine reflektierende
Metallfolie auf, und dahinter eine Isolationsmatte aus Kunststoffmaterial.
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Mit
solch einem direkten Kontakt zwischen dem Heizelement und einer
Vorderplatte aus Metall variiert die Temperatur beim Einschalten
und Ausschalten des Heizelements schnell, und die Heizeinrichtung
kühlt schnell
ab, wenn sie zum Beispiel in einem Energiesparintervall ausgeschaltet
wird.
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Aus
der Patentanmeldung
UK 2 265
211 (McGory, 1992) ist eine Heizplatte bekannt, wobei ein Heizelement
in einer Platte aus Verbundmaterial befestigt wird und zu einer
Rückwand
mit einer Platte aus geschäumtem
Kunststoff isoliert wird. In dieser Lösung soll so viel Wärme wie
möglich
aus der Vorderseite abgegeben werden, so dass die Heizplatte direkt
an einer Wand befestigt werden kann. Zur Vorderseite wird das Heizelement
mit zwei Kunststoffschichten bedeckt. Diese Lösung weist große Einschränkungen
bezüglich
der Wärme
auf, die ausgestrahlt werden kann, und ist nicht für Paneelheizer geeignet,
die eine bedeutende Wärme menge übertragen
sollen, ohne dass es gefährlich
ist, diesen zu berühren.
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Aus
der US-Patentschrift 1 749 636 (Tula, 1992) ist eine Kochvorrichtung
mit einem Heizelement bekannt, das unter einer Metallplatte angeordnet
wird, von einer Schicht aus thermisch isolierendem Material getragen
wird, die ein Glasfaserprodukt sein kann, und die verhindert, dass
Wärme nach
unten übertragen
wird. Solch eine Kochvorrichtung ist als Paneelheizer zur Befestigung
an einer Wand nicht geeignet, insbesondere, da die ausgestrahlte Wärme aufgrund
der hohen lokalen Kontakttemperatur gering ist.
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AUFGABE
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Die
Hauptaufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Heizeinrichtung,
die auf Kontaktflächen
eine Flächentemperatur
aufweist, die so gleichmäßig wie
möglich
ist. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der
durchschnittlichen Flächentemperatur
und somit das Bereitstellen einer höheren Leistung für eine gegebene
Heizeinrichtungsdimension.
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Eine
besondere Aufgabe ist die Verminderung oder die Umwandlung von Geräuschen,
die in der Heizeinrichtung erzeugt werden, so dass diese die Benutzer
nicht belästigen.
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Weitere
Aufgaben folgen aus der nachstehenden Beschreibung.
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DIE ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird in Patentanspruch 1 dargelegt. Mit dieser Lösung werden
mehrere Vorteile erreicht:
- – eine gleichmäßigere Übertragung
von Wärme auf
die Vorderseite der Heizeinrichtung, die zu einer gleichmäßigen Temperatur
auf den Kontaktflächen
führt,
- – die
Möglichkeit
zur Steuerung der Wärmeübertragung,
so dass es möglich
ist, auf Teilen der Rückseite
eine höhere
Temperatur aufzuweisen als auf der Vorderseite,
- – eine
erhöhte
Wärmespeicherung,
die bei Einschalten und Ausschalten eine gleichmäßigere Temperaturkurve bietet,
- – die
Möglichkeit
für kleinere
Dimensionen, die die gleiche Wirkung haben wie eine größere Heizeinrichtung,
dementsprechend die Erhöhung
der Leistung ohne Vergrößerung der
Dimensionen,
- – eine
Geräuschverminderung,
so dass Vibrationsgeräusche
(„Frequenzgeräusche") bei Vibrieren aus
dem Heizelement nicht mehr gehört werden,
- – die
Möglichkeit,
Heizelemente zu verwenden, die eine gleichmäßigere Temperatur aufweisen als
sonst möglich
wäre, was
die Anzahl der möglichen
Heizelementtypen erhöhen
kann,
- – eine
dämpfende
Resonanz in der Vorder- und Rückplatte,
so dass die Heizeinrichtung einen "kompakten" und keinen "leeren" Klang erhält, wenn sie berührt wird,
- – die
Möglichkeit,
eine gerippte Vorderplatte zu benutzen, ohne wesentliche Temperaturveränderungen
zwischen den Oberseiten und den Unterseiten und zwischen den unteren
und den oberen Rändern
der Heizeinrichtung zu erhalten.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in den Patentansprüchen 2 bis
6 dargelegt.
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BEISPIELE
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Die
Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert
beschrieben, wobei 1 einen vertikalen Querschnitt
einer Heizeinrichtung gemäß der Erfindung
und 2 eine Draufsicht der Heizeinrichtung aus 1 darstellt.
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In
den Figuren wird eine Heizeinrichtung mit einem plattenförmigen Heizelement 11 dargestellt, das
durch bekannte Techniken hergestellt werden kann. Das Heizelement 11 ist
in einem Gehäuse 13 eingekapselt,
das eine Vorderabdeckung 14 und eine Rückabdeckung 15 mit
einem Kühlelement 16 aufweist,
das an der Wand mit zwei Tragbügeln 12 mit bekannter
Form befestigt wird.
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Das
Heizelement 11 kann prinzipiell irgendeine bekannte Form
aufweisen, in einer vorteilhaften Ausführungsform kann es aus Glas
mit einer Schicht gefertigt sein, die als Widerstandselement fungieren
kann. Dies bietet den Vorteil einer höheren Heizkapazität und einer
besseren Fähigkeit
zur Wärmestrahlung
während
des ausgeschalteten Zustands. Dieses Merkmal kann in einigen Bereichen mit
Kapazitätsproblemen
im Stromnetz von Interesse sein.
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Die
Vorderabdeckung 14 weist die Form einer niedrigen rechteckigen
Schale mit Wellungen 17 auf, die als Welleisen geformt
ist, wobei sich die Oberseiten und die Unterseiten vertikal erstrecken und
die Tiefe der Unterseiten etwa 3 bis 7 mm betragen kann. Die unteren
Seitenränder 18,
die sich um das gesamte Element erstrecken, sind dafür ausgelegt,
mit der Rückabdeckung 15 verbunden
zu werden.
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Die
Rückabdeckung 15 in
dem Beispiel weist wie die Vorderabdeckung eine entsprechende rechteckige
Schalenform auf, jedoch ohne Wellungen. Die Rückabdeckung 15 weist
eine ebene Fläche
auf und wird mit Seitenrändern 19 bereitgestellt,
die in die Seitenränder 18 der
Vorderabdeckung 14 passen, so dass sie mit Schrauben (nicht
dargestellt) miteinander verschlossen, zusammengedrückt, verschweißt oder
dauerhaft verklebt werden können.
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Das
Kühlelement 16 wird
mit großen
Wellungen bereitgestellt, die den Flächeninhalt für dieses Teil
erhöhen.
Dieses Teil befindet sich außerhalb
des Kontaktbereichs und kann deshalb eine höhere Flächentemperatur aufweisen.
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Das
Heizelement 11 wird auf einer Einlage 20 angeordnet,
die als eine Platte oder Matte aus Mineralwolle, vorzugsweise Glaswolle
geformt ist, die Vorderseite des Heizelements 11 vollständig bedeckt und
einen schmalen Bereich an dem oberen und dem unteren Rand der Rückseite
des Heizelements bedeckt. Auf diese Weise wird das Heizelement 11 in Mineralwolle
befestigt. Es ist nicht notwendig, dass Abstandhalter das Heizelement
festhalten, da die Mineralwolleeinlage 20 einen ausreichend
festen und dauerhaften Rückhalt
bereitstellt. Der größte Teil
der Rückseite
des Heizelements ist zur Wärmestrahlung in
Richtung der Rückabdeckung 15 und
zur zusätzlichen
Wärmeübertragung
in Richtung des Kühlelements 16 offen.
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Es
hat sich erwiesen, dass die Einlage aus Mineralwolle in der Vorderseite
zu einem starken Ausgleich der Temperatur über die Vorderplatte 14 führt. Dies
stellt eine bessere Temperaturverteilung bereit und bedeutet, dass
die durchschnittliche Temperatur der Vorderabdeckung 14 näher bei
der maximalen Flächentemperatur
liegen kann.
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An
einem der oberen Ränder
des Gehäuses 13 wird
eine kombinierte Schalt- und Steuereinheit 21 angeordnet,
die das Heizelement 11 steuert, das schließlich durch
Steuersignale beeinflusst wird, die über eine Stromleitung, einen
getrennten Anschluss oder Funksignale erhalten werden.
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Das
Heizelement 11 wird vorzugsweise auf Glaswolle oder Keramik-„Wolle" angeordnet, die elektrisch
isolierend und nicht Wasser anziehend ist. Die Einlage 20 kann
aus einer relativ losen Glaswollematte zusammengepresst werden oder
als eine zusammengepresste Matte vom Hersteller gefertigt werden.
Schließlich
kann ein Kunstfasermaterial mit ausreichender thermischer Widerstandsfähigkeit
und elektrisch isolierenden Eigenschaften und Verbundmaterialien
mit entsprechender Struktur und Materialeigenschaften benutzt werden.
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Die
Einlage 20 kann vollständig
plattenförmig
sein oder mit Durchbohrungen bereitgestellt werden oder die Form
eines Gitters mit Öffnungen
aufweisen. Sie muss zwischen dem Heizelement und der Vorderseite
nicht durchgehend sein, solange sie nahe der Vorderplatte liegt
und den Temperaturausgleich darauf bereitstellt.
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Eine
Alternative zu dem dargestellten Heizelement kann ein Heizelement
sein, das auf Stahlstangen mit Kühlflanschen
basiert, zum Beispiel aus Aluminium oder einem anderen metallischen,
im Allgemeinen plattenförmigen
Element.