DE602005005147T2

DE602005005147T2 - Heizkabel

Info

Publication number: DE602005005147T2
Application number: DE602005005147T
Authority: DE
Inventors: Arne 1440 Sundal; Jon 1476 Snesrud
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: DE602005005147D1; CA2527244A1; ES2303210T3; NO20045661D0; US7388173B2; CA2527244C; US20060151477A1; ATE388604T1; NO321923B1; EP1675434A1; EP1675434B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Heizkabel und im Besonderen auf ein Heizkabel zur Anwendung in Bodenheizungsanlagen.
Die Patentanmeldung DE-B-1 250 026 dokumentiert ein Heizkabel, in dem Teile der elektrischen Widerstandsleiter mit Kupferleiterstücken so verlötet oder verschweißt sind, dass sie eine kontinuierliche Länge für einen Heizkabelleiter bereitstellen. Die kontinuierliche Länge wird mit einer kontinuierlichen Isolierschicht und anderen Schutzschichten und Ummantelungen versehen.
Diese durchgehende Länge wird in den Heizkabeln mit „kalten Enden" in vorbestimmte Abschnitte durchgeschnitten, das heißt, dass dann ein Stück eines elektrischen Widerstandsleiters zwei Enden, die aus Kupferleitern bestehen, aufweist. Der Verwendungszweck von diesen kalten Enden besteht darin, dass, wenn das Heizkabel installiert ist, die Anschlussenden und Zwischenverbindungen der Heizkabel von den Heizbereichen entfernt angeordnet sein sollen. Ein weiterer Zweck ist, dass wenn die Heizkabeltrasse, die von dem Schalter oder Anschluss in einer Wand zu dem zu beheizenden Fußboden führt, ganz oft über oder durch Auslegungsabschnitte weiterführt, diese nicht aufgeheizt werden sollen.
Einzeln verlegte Leiterheizkabel weisen ein paar wesentliche Nachteile auf. Denn beide Anschlussenden der Heizkabel müssen jeweils mit dem Hausleitungsinstallationssystem verbunden werden. Dieses Verfahren ist sehr zeitintensiv.
Zudem generieren einzeln verlegte Leiterheizkabel elektromagnetische Felder (EMF). Die von Zeit zu Zeit aufkommende Elektromagnetfeld-Diskussion entsteht aufgrund von Umweltschutzüberlegungen/Gesundheitsbewusstsein.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 858 244 veröffentlicht ein Heizkabel, bei dem die Erzeugung von Elektromagnetfeldern geringer ist. Dieses Kabel besteht aus einem zentralen Widerstandsleiter, einem konzentrischen Mantel aus Isoliermaterial, der den Widerstandsleiter umgibt, und aus Rückleiterhilfen, die so angeordnet werden, dass sie mit dem Widerstandsleiter am fernen Ende der Kabel verbunden sind. Die Rückleiterhilfen bestehen aus mindestens zwei separaten Leitern, die in der Kabelseele verteilt sind. Die Rückleiter sind bevorzugt in einem allgemeinen Isoliermantel eingebettet, der über der Widerstandsleiter-Umhüllung angeordnet ist. Die Herstellung eines solchen Heizkabels ist sehr kostenintensiv.
Es sind weitere Typen von allgemein bekannten Heizungskabeln in den Patenten DE-196 07 907 and GB-1 018 707 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Heizkabel bereitzustellen, das akzeptierbar geringe Elektromagnetfelder erzeugt, das auf leichte Weise und mit niedrigen Kosten herzustellen ist und das auf einfache Weise installiert werden kann.
Die kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus den anhängenden Patentansprüchen hervor.
Mithilfe der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Heizkabel erzielt, das zu einem kostengünstigen Ergebnis führt. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Heizkabels besteht darin, dass eine Ausfallrate – bedingt durch das „kalte Ende" der Leiter und der isolierenden Verbindungsstelle – in dem Kabelendverschluss nur begrenzt möglich ist. Solche Ausfälle können im Laufe der Zeit durch ein Schrumpfen der Isolierschicht in dem Leiter hervorgerufen werden, und wenn das Kabel häufig ein- und ausgeschaltet wird. Ein etwaiges Schrumpfen der Isolierschicht ermöglicht einen direkten Kontakt zwischen dem Elektroheizkabel und dem Erdpotenzial. Ein Schrumpfen der Isolierschicht kann einen Durchgangsweg für einen Wassereintritt in das Kabel erzeugen sowie einen elektrischen Zugangsweg entweder zwischen dem Elektroheizkabel und dem Erdpotenzial oder in der geerdeten Kabelmatrix.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
1 stellt eine schematische Ansicht des Heizkabels dar.
2 veranschaulicht schematisch den Endverschluss des Heizkabels.
3 und 4 zeigen bezüglich der kalten Enden zwei optionale Lösungen auf.
5 und 6 zeigen zwei optionale Lösungen in Bezug auf eine Fußbodenheizung, wobei ein Heizkabel gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.
In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht das in 1 dargestellte Heizkabel aus einem ersten Leiter 1 mit elektrischem Widerstandsmaterial, wie beispielsweise mit Konstantan oder ähnlicher Kupfer-Nickel-Verbindung, und aus einem zweiten Leiter 2 mit hochleitfähigem Material, wie beispielsweise Kupfer. Der erste Leiter 1 besitzt Endstellen aus hochleitfähigem Material, wie beispielsweise Kupfer.
In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Leiter 2 aus dem gleichen Material wie der erste Leiter 1 hergestellt sein und diesem gleichen. Solche Leiter können mit einem Verfahren vorteilhaft hergestellt werden, das in dem deutschen Patent DE-B-1 250 026 beschrieben ist. Jeder der Leiter 1 und 2 weist eine Schicht 3 aus isolierendem Material, wie beispielsweise extrudiertes und vernetztes Polyethylen, auf.
Die beiden ganz oder teilweise isolierten Leiter werden von einer Schicht 4 aus Metalldrähten umgeben, wobei diese Schicht 4 von einer Extrudierschicht 5 aus halbleitenden Polymermaterial, wie beispielsweise Polyethylen mit einer Zugabe von Kohlenstoffschwarz bzw. Carbon-Black, ummantelt ist. Die beiden Schichten 4 und 5 dienen als Masseleitung und als geerdete Abschirmung.
Ein extrudierter Kabelmantel 6 aus thermoplastischem Material, wie beispielweise Polyvinylchlorid oder Polyethylen, umgibt die Schicht 5.
2 zeigt das Ende des Heizkabels, das dem Ende gegenüberliegt, welches an eine elektrische Energieversorgung angeschlossen wird. Um dieses Ende herzustellen, werden zunächst der Mantel 6 und die Schicht 5 von dem Ende entfernt und die geerdeten Metalldrähte 5 gekürzt. Anschließend wird die Isolierschicht 3 von den Leitern 1 und 2 entfernt. Jeder von den Leitern 1 und 2 besteht aus einem hochwiderstandsfähigem Material und besitzt Endabschnitte 1c und 2 aus einem hochleitfähigem Material. Die Endabschnitte 1c und 2c sind mit 1d und 2d elektrisch verbunden.
Die Endabschnitte 1c und 2c werden mittels Lötens oder Schweißens oder durch einen Crimpanschluss verbunden, welches auf dem technischen Gebiet bezüglich Kabelanschlüsse allgemein bekannt ist. Dann wird eine erste Kappe 7 aus Isoliermaterial über den Zwischenverbindungsbereich der Leiter 1 und 2 übergestülpt. Eine zweite Kappe 8 wird am Endbereich des Heizkabels übergezogen und auf dem Mantel 6 des Heizkabels befestigt. Die beiden Verschlusskappen 7 und 8 können aus einem thermisch sich zusammenziehenden Material, wie beispielsweise aus vernetztem Polyethylen, bestehen, welches unter Anwendung von Hitze schrumpft, wie dies in der Kabeltechnik allgemein bekannt ist.
In einer anderen, erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die Verschlusskappen 7 und 8 aus Formgussteilen mit thermoplastischem Material, die auch aus zwei Halbschalen bestehen können.
Die Kappen 7 und 8 müssen mit einem Isoliermaterial aufgefüllt sein, in dem die Leiter 1 und 2 eingebettet werden können. Solche Materialen sind Silikonharz, Petrolatum bzw. Petroljelly etc.
Die 3 und 4 zeigen zwei Lösungen, um ein kaltes Ende am Ende eines Heizkabels herzustellen.
In 3 besteht der erste Leiter 1 aus einem elektrischen Widerstandsmaterial mit einem Endabschnitt 1b, der ein Material mit hoher Leitfähigkeit einschließt und mit dem Ende des Leiters 1 verschweißt ist, welcher mit einem X dargestellt ist. Der zweite Leiter 2 besteht aus einem elektrischen Widerstandsmaterial und besitzt den Endbereich 2b, der ebenfalls ein Material mit hoher Leitfähigkeit einschließt. Am entgegengesetzten Ende umfasst der Leiter 1 einen Abschnitt 1c mit hochleitfähigem Material, welcher mit dem Leiter 1 im Bereich X elektrisch verbunden ist. Der Leiter 2 besitzt einen Endabschnitt 2c aus hochleitfähigem Material, welcher im Bereich X mit dem Leiter 2 verschweißt ist. Die Verbindung der Leiter 1 und 2 wird mittels Lötens oder Schweißens oder durch einen Crimpanschluss hergestellt, welche durch 1d und 2d dargestellt ist.
Eine weitere Lösung wird in 4 veranschaulicht.
Der Leiter 1 entspricht dem Leiter in 3. Der Leiter 2 besteht aus einem hochleitfähigen Material. Die beiden Leiter 1 und 2 sind mit dem Bereich 1d, 2d elektrisch verbunden.
Um ein Schrumpfen der Isolierschicht 3 in den Leitern 1 und 2 zu verhindern, sollten die Endabschnitte 1b und 2b eine Länge zwischen 1,5 und 10 m aufweisen. Die Länge der Abschnitte 1c und 2c sollte aus dem gleichen vorgenannten Grund zwischen 0,15 und 0,50 m betragen.
5 veranschaulicht das Heizkabel gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es mäanderförmig ausgelegt ist. Das Heizkabel wird ausgelegt und anschließend in Beton eingebettet, wie dies auf dem technischen Gebiet bezüglich Bodenheizungen allgemein bekannt ist. Die Endbereiche 1b und 2b des Heizkabels, die aus hochleitfähigem Material bestehen, werden an ein nicht dargestelltes Thermostat angeschlossen. Der Spleißpunkt bzw. die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstandsteil (dem heißen Teil) und dem hochleitfähigen Teil (dem kalten Teil) ist in dem Beton eingebettet.
Die Länge zwischen der Verbindungsstelle und dem Anschluss zum Thermostat beträgt vorzugsweise zwischen 1,5 m und 10 m. Der Endverschluss, der in 2 beschrieben ist, wird hierbei auch in Beton eingebettet.
6 zeigt eine alternative Lösung bezüglich einer Bodenheizung, wobei das Heizkabel gemäß der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Im Gegensatz zur Lösung in 5 wird der Endverschluss in einem Kasten 10 platziert, der sich in der Nähe zu dem zu beheizenden Boden befindet. Dadurch ist im Hinblick auf eine Inspektion und/oder Reparatur der Endverschluss leichter zugänglich.

Claims

Heizkabel mit einem ersten isolierten Leiter (1) und einem zweiten isolierten Leiter (2), welche sich in einer gemeinsamen Ummantelung (4, 5, 6) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (1) aus einem elektrischen Widerstandsmaterial besteht und der zweite Leiter (2) aus einem elektrischen Widerstandsmaterial oder aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit besteht, und gekennzeichnet dadurch, dass die ersten und zweiten Leiter (1, 2) erste Endbereiche (1b, 2b) und zweite Endabschnitte (1c, 2c) aufweisen, wobei sowohl die ersten Endbereiche als auch die zweiten Endabschnitte aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit bestehen und die Endabschnitte (1c, 2c) der ersten und zweiten Leiter (1, 2) elektrisch miteinander verbunden sind, und gekennzeichnet dadurch, dass sich die Zwischenverbindung (1d, 2d) des ersten und des zweiten Leiters (1, 2) in einem voll isolierten Kabelschuh befindet, wobei die Zwischenverbindung entweder von mindestens zwei Verschlusskappen (7, 8) oder von mindestens zwei Warmschrumpfschläuchen umgeben ist, wobei eine erste Kappe oder ein erster Schlauch (7) um die Zwischenverbindung (1d, 2d) übergezogen ist, und eine zweite Kappe oder ein zweiter Schlauch (8) über die erste Kappe oder den ersten Schlauch (7) übergestülpt und an der genannten gemeinsamen Ummantelung (4, 5, 6) befestigt ist.
Heizkabel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskappen (7, 8) geformte Thermoplastikkappen sind.
Bodenheizung mit einem in einem Beton eingebetteten Heizkabel gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zwischenverbindung (1d, 2d) der ersten und zweiten Leiter (1, 2) in einem Gehäuse (10) befindet, das an der Wand in einem Raum befestigt ist, und dadurch, dass das gegenüberliegende Ende des Heizkabels an eine Energieversorgung angeschlossen ist und sich der Anschluss zur Energieversorgung in einer Vorrichtung befindet, die an der Wand in dem Raum befestigt ist.
Bodenheizung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spleißpunkte zwischen den aus hochohmigen Widerstandsmaterial bestehenden Leitern (1, 2) und den aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit bestehenden Endbereichen (1b, 2b) in dem Beton befinden.
Bodenheizung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Endbereiche (1b, 2b) zwischen 1,5 und 10 m betragen kann.
Bodenheizung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit bestehenden Endabschnitte (1c, 2c) zwischen 0,15 bis 0,50 m beträgt.