DK162004B - Rumopvarmningselement - Google Patents

Description

i

DK 162004 B

Opfindelsen angår et rumopvarmningselement bestående af et keramisk formlegeme, som på den ene side er forsynet med en fladehæftet varmeleder i form af en elektrisk modstandsbelægning som angivet i indledningen til krav 1.

5 Elementerne til rumopvarmning i form af ribbe- eller fladeradiato rer er i almindelighed anbragt under vinduesåbninger, for at den af dem opvarmede rumluft stiger op over vinduesåbningerne, og således danner et varmlufttæppe foran vinduesåbningen. Også ved varmelegemer opstillet ved vægge opstår der en luftstrøm fra gulvet til loftet i det dermed opvar-10 mede rum, idet den fra varmelegemerne og ud i rummet strålede varme kun spiller ringe rolle.

Strålingsvarmelegemer anbragt i rum har i almindelighed et lokalt meget begrænset udstrålingsområde og arbejder med høje temperaturer.

Til teknikkens standpunkt hører endvidere gulvopvarmninger, hvor 15 der i flisegulve eller under den øverste gulvbelægning er anbragt varmeslanger, som fører et flydende varmemedium, eller også elektriske varme-ledninger. Gulvopvarmninger er dog i opbygningen forholdsvis omstændelige og dyre og behøver en forholdsvis kostbar styring.

Der er altså et behov for at lave formelementer til selve rumaf-20 grænsningen, således at de enkeltvis, i grupper eller som hele rumafgrænsningen eller en væsentlig del deraf kan overtage den opgave at opvarme rummet eller en del af rumafgrænsningen, som skal holdes varm.

Som eksempler på sådanne formelementer til rumafgrænsninger findes keramiske formlegemer, kaldet plader, der tjener som gulv eller vægbe-25 klædningsplader til at danne væggene eller gulvene henholdsvis lofterne i beboelses-, forretnings- eller kontorlokaler, men også til sanitære rum, sports- eller svømmehaller. Sådanne keramiske formlegemer kan imidlertid også være formsten for svømmebadsbeklædninger.

Af en beskrivelse udgivet af firmaet Canespa KG, 3005 Hemmingen-30 Westerfeld, Gutenbergstrasse 13 i året 1975 fremgår allerede et trådløst varmesystem "Canespa-Therm", hvor der på bagsiden af formlegemerne, som er keramiske plader, er pålagt en opvarmnings-!akbelægning som elektrisk modstandsbelægni ng.

Denne varmel akbelægning er dækket af et polyurethanskumlegerne. Det-35 te system kunne imidlertid ikke anvendes, da det til stadighed førte til lokale overhedninger med deraf resulterende skadelige udvidelser, som sågar kunne være til fare for personer og genstande.

Til teknikkens stade hører videre et rumvarmeapparat i henhold til

DK 162004 B

2 DE-A 14 40 971, som beskriver en bærer med en stor glat overflade og en umiddelbart på overfladen hæftende flad tynd varmeleder. Bæreren består her af en sten- eller kvartsplade. Denne plade har på den side som vender væk fra anskuelsessiden, et metallisk varmeledende overtræk udfældet 5 fra en kemisk opløsning, som hæfter fast over en tynd flade, eller bærer på denne side et fasthæftende varmel ederovertræk bestående af et meget tyndt aluminiumslag.

Ved et sådant rumvarmeapparat er det nødvendigt at indrette afstandsholdere mellem pladen og den bæreflade, som skal holde den, hvor-10 ved der igen opstår en trækkanal for rumluft bagved rumvarmeapparatet med alle de tidligere i forbindelse med andre rumvarmeapparater bemærkede og ovenfor beskrevne ulemper. Endvidere har de anvendte metalliske modstandsbelægninger en forholdsvis lav modstandsværdi, og kræver til opnåelse af tilstrækkeligt varmeudbytte en høj elektrisk effekt.

15 Fra DE-A 19 24 202 og DE-A 33 25 204 kendes en fladeformig, elek trisk varmeindretning med en flad bærer med et varmeelement, hvor varmeelementet har form af et tyndt lag af elektrisk ledende materiale, der er påført en overflade af bæreren. Selv når det elektriske ledende materiale som beskrevet i DE-A 33 25 204 består helt eller delvist af halv-20 ledermateriale, kan der ikke opnås noget godt resultat, fordi et sådant materiale, hvad angår dets elektriske modstandsværdi, ikke kan fremstilles reproducerbart. Varmeindretningerne har altså fra stykke til stykke forskel1ige varmeeffekter.

Fra DE-A 25 35 622 kendes et varmeelement, hvor der på et bærelag 25 af keramisk materiale er arrangeret et varmel ederlag dannet af grafitpartikler dispergeret med et opløsningsmiddel og afdækket udadtil ved et beskyttelseslag af kunststof. Da kulstofdispersionen udviser negativ temperaturafhængighed, er der i varmelederlåget indbygget kompensations-partikler af metal eller metaloxid med positiv temperaturafhængighed.

30 Ved denne kompensation skulle der opnås ensartet, specifik modstand for varmelederlåget. Ensartede varmebetingelser kan imidlertid ikke opnås, fordi der pga. den ruhed, som er uundgåelig ved keramiske formlegemer, opstår varierende lagtykkelser hen over det keramiske formlegemes overflade.

35 Fra FR-A 2 211 832 kendes der et varmeelement, hvor der på anskuel sessiden af et keramisk bæreelement er arrangeret en modstandsbelægning med indlagte metal smådele. Fra FR-A 2 490 056 kendes et varmeelement, hvor der på anskuelsessiden af et bærelag af keramisk materiale er på

DK 162004 B

3 ført en modstandsbelægning dannet af flere zoner med forskelligt ledende partikler.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe et rumvarmeelement, der ikke alene leverer et højt varmeudbytte ved ringe elektrisk effektopta-5 gel se, men også kan anvendes som udformende rumafgrænsningselement og kan indbygges således, at der ikke udformes kanaler, hvorigennem der tvinges luftstrømme til cirkulation i det rum som skal opvarmes, og endvidere kan reproduceres efter ønske, det vil sige, at hvert eneste stykke har den ønskede varmeeffekt.

10 Denne opgave løses i henhold til opfindelsen med et rumvarmeelement med de særlige kendetegn i henhold til patentkrav 1.

Ved de ikke-metalliske partikler, som har stor specifik overflade, som er elektrisk ledende, og ikke ved temperaturstigninger ændrer deres elektriske ledningsevne væsentligt, drejer det sig fortrinsvis om sådan-15 ne af grafit og kønrøg eller blandinger deraf.

Med opfindelsen er det muligt at tilvejebringe et rumvarmeelement i form af et strålevarmeelement, hvormed man gennem vilkårlig mangfoldig- i gørelse eksempelvis kan dække en hel væg-, loft- eller gulvflade med jævn varmeafstråling eller varmeafstråling i ønsket inddeling. Der op-20 står ikke strømninger i rumluften, og der kan opnås et ensartet velbefindende i rummet med væsentligt lavere rumtemperaturer, hvad der fører til betydelige energibesparelser. Da varmeelementerne kan reproduceres nøjagtigt med hensyn til deres varmeydelse kan de fremstilles i forud givne varmeydelseski asser. Dermed er enhver ønsket inddeling af varmeaf-25 strålingen på den beklædte flade mulig.

Ved punktvise fejl i den elektriske modstandsbelægning afbrydes varmeydelsen praktisk taget ikke. Der sker dog en ringe lokal mindskelse af varmeydelsen, men ikke en fuldstændig afbrydelse af den. Desuden forekommer der ikke lokale overhedninger.

30 Den elektriske modstandsbelægning kan bestå af en ældningsbestan- dig-kunstharpiks med elektrisk ledende iblanding, såsom for eksempel en ren grafit iblanding, og af en sådan opbygning, at laget har en modstandsværdi, som svarer til den nødvendige elektriske ydelse. Modstandsværdien kan derved indstilles på værdier fra nogle få Ω til adskillelige 35 kft, og det sker ved ændring af procentandelen af den elektrisk ledende iblanding i modstandsbelægningen og/eller ændring af lagtykkelsen. Lagtykkelsen ligger normalt mellem 10 og 50μ.

Ved en plade på 100 cm x 100 cm andrager den elektriske effektopta-

DK 162004 B

4 gel se for eksempel ca. 100 W, ved en på 60 cm x 60 cm ca. 30 W.

Ældningsbestandigt betyder med hensyn til laget valgt i henhold til opfindelsen bestandighed ved en varig påvirkning på ca. 100°.

I en alternativ udførelsesform af opfindelsen består den elektriske 5 modstandsbelægning af en elektrisk modstandfolie, som har et polyester-dæklag, et mellemlag, som er forsynet med til- og· fraledninger, for eksempel et grafit- og/eller kønrøgslag som modstandslag samt et polyesterunderlag. Sådanne modstandsfolier er i og for sig kendte. Til- og fraledningerne til modstandslaget er i almindelighed udformet som kob-10 berbånd. Problemet ved anvendelse af sådanne modstandsfolier i sammenhæng med løsning af opgaven, som ligger til grund for opfindelsen, består deri, at polyesterlag kun hæfter dårligt til modstandsbelægningen, således at et keramisk formlegeme forsynet med en sådan modstandsfolie på den side, som vender bort fra anskuelsessiden, ved anvendelse af et 15 klæbestof, som hæfter på en pudset væg henholdsvis på formlegmets bagside og på polyesterlaget, ikke kan garanteres en fastholdning af formlegemet, for eksempel en keramisk plade, på monteringsstedet med tilstrækkelig sikkerhed. På den anden side er det imidlertid ønskeligt, at anvende polyester som materiale til over- og underlag, fordi polyester er 20 meget ældningsbestandigt. Problemet ved anvendelse af polyestermaterialet til over- og underlaget i modstandsfolien lader sig dog løse, når modstandslaget i henhold til en afvigende udførelsesform af opfindelsen inddeles flademæssigt under efterladen af ikke-dækkede områder, idet del fladerne står i elektrisk forbindelse med hinanden, og der i de områ-25 der, som ikke er overdækket af modstandsbelægning, er indrettet lokale gennembrydninger af modstandsfolien.

Man kan derved udnytte en lim, som kun hæfter på puds og keramikflader, men ikke eller kun dårligt på en polyesteroverflade, fordi modstandsfolien lokalt er gennembrudt for eksempel udstanset, og gennem det 30 klæbestof, som er blotlagt eller i det mindste delvist trænger ud igennem gennembrydningerne på den side af det keramiske legeme, som vender bort fra anskuelsessiden, er påført denne side heraf. Klæber man et således udformet keramisk formlegeme op på et pudslag eller lignende ved hjælp af et almindeligt klæbestof til opklæbning af keramiske formlege-35 mer på vægflader, så sker hæftningen over det klæbestof, som er blotlagt eller i det mindste delvist trænger ud igennem gennembrydningerne, og man opnår således en ganske vist kun stedvis, men med rigtig dimensionering af gennembrydningsmønsteret tilstrækkelig fastgøring af det kerami-

DK 162004 B

5 ske formlegeme på underlaget indrettet til ophæftningen.

Det er særligt fordelagtigt at anbringe den elektriske modstandsbelægning i form af en modsstandsglasur. Denne glasur anbringes på det allerede brændte formlegeme og fikseres ved en ekstra brænding af formie-5 gemet. Som glasur må der vælges en, hvis smeltepunkt ikke overstiger 750eC. Glasurer med højere smeltepunkter har vist sig uegnede.

Det er her allerede fra DE-A nr. 19 24 202 kendt, at anbringe en elektrisk ledende glasur på anskuelsessiden af keramiske formlegemer.

Denne glasur tjener dog kun til afledning af statisk elektricitet; det 10 betyder, at den er så højohmig, at den er uegnet til opvarmningsformål.

En videre mulighed består i, at udforme selve klæbestoffet, hvormed det keramiske formlegeme skal fastgøres på bæreunderlaget, som elektrisk modstand. Det er derved muligt at anvende to forskellige klæbestoffer, hvor det klæbestof, som ligger mod formlegemet, består af elektrisk mod-15 standsmateriale, mens det klæbestof, som ligger mod underlaget, er et elektrisk isolerende klæbestof. Klæbestofferne udviser i det væsentlige samme varmeudvidelsesegenskaber og kemiske forligelighed, således at en særlig enkel fastgørelse af det keramiske elektriske modstandsformlegeme er mulig på denne måde.

20 Som materiale til den elektrisk ledende modstandsbelægning kan væl ges et materiale, som ved påtrykning af en elektrisk strøm udviser en sådan temperaturkarakteristik, at strømoptagelsen i materialet ved tiltagende opvarmning aftager stærkt.

I DE-A 33 25 204 angives vedrørende anvendelse af halvledere som 25 ledende materiale til et varmeelement, at der netop ønskes halvledere, som har negative temperaturkoefficienter. Det står imidlertid i modsætning til udførelsesformerne ifølge Rompp, hvorefter halvlederes ledningsevne normalt tiltager stærkt med temperaturen.

Kontakteri ngen til den elektriske modstandsbelægning sker formåls-30 tjeneligt gennem kontakteringselementer, som er anbragt symmetrisk på den elektriske modstandsbelægning. Således kan for eksempel kontakte-ringselementerne på kvadratiske eller rektangulære plader være anbragt langs to overfor hinanden liggende kanter af pladen i form af kontakte-ringsbånd. Drejer det sig ved pladen om en keramisk plade, som på bagsi-35 den har reliefmønster, så anbringer man formålstjenligt kontakterings-elementerne i de kanaler, som findes ved de overfor hinanden liggende kanter, mellem de trin, som afgrænser kanalerne.

Gennem en videreudvikling af opfindelsen er det muligt efterføl-

DK 162004 B

6 gende at finindstille modstandsværdien af elektriske modstandsbelægninger på sådanne rumvarmeelementer til ønskede værdier.

Dette sker i henhold til denne viderudvikling ved, at belægningstykkelsen af modstandsbelægningen reduceres til forhøjelse af modstands-5 værdien såsom ved at modstandsbelægningen opvarmes.

Ved forhøjelse af modstandsværdien af modstandsbelægningen går man formålstjenligt frem, således at belægningstykkelsen af modstandsbelægningen reduceres ved sandblæsning, elektroerosion, afbørstning eller lignende, eller modstandsbelægningen kan opvarmes udefra, for eksempel 10 ved brænding eller bestråling. Det er imidlertid også muligt at lede en elektrisk strøm igennem modstandsbelægningen, som har betydelig højere styrke end den i normal drift. Derigennem ændres strukturen af modstandsbelægningen således, at der sker en tilsvarende forhøjelse af den samlede modstandsværdi.

15 Tegningen viser i :

Fig. 1. et bagsidebillede af et formlegeme udformet som en plade med elektrisk modstandsbelægning og kontakteringselemen-ter; 20 Fig. 2 et snit gennem en plade med relief på bagsiden;

Fig. 3 forsidebillede af en udførelsesform af et keramisk varmeelement udformet som plade med elektrisk modstandsfolie;

Fig. 4 stærkt forstørret del udsnit i pladen på fig. 3;

Fig. 5 snit gennem en keramisk plade forsynet med modstandsbe- 25 lægning til beskrivelse af finindstillingen af modstands værdien.

I fig. 1 betegnes et rumvarmeelement som helhed med 1 og gengives her i form af en plade, hvor der på bagsiden 2 befinder sig en elektrisk 30 modstandsbelægning. Kontakteringselementer betegnet med 3 og 4 er påklæ-bet på den elektriske modstandsbelægning eller fastgjort på anden vis. 5 og 6 betegner strømtilledningerne.

I fig. 2 er tegnet et snit gennem et rumvarmeelement, som her fremstår i form af en plade med relief på bagsiden 21. Denne bagside 21 har 35 trin 22 henholdsvis riller 23. På bagsiden af pladen, det vil sige på den side, hvor trin og riller findes, er der for eksempel anbragt et elektrisk ledende klæbestof 24. I en rille 26, som ligger ved kanten 25 af pladen, er indrettet en leder 27. For klæbestoffet 24 drejer det sig

DK 162004 B

7 naturligvis om et elektrisk modstandsklæbestof, det vil sige et materiale med ledningsevne, som dog er så svagt ledende, at den påførte elektriske energi konverteres til varmeenergi.

I fig. 3 betegnes et rumvarmeelement i almindelighed med 31, og det 5 har som vist i fig. 4 en plade 41, et klæbestoflag 42 og en modstandsfolie 43. Modstandsfolien består af et polyesterdæklag 46 over klæbestof-laget 42 hvormed det er forbundet med den side 45 af pladen 41, som vender modsat anskuelsessiden 44, et mellemlag 43a, 43b, 43c af grafit og/eller kønrøg som modstandslag med til- og fraledninger i form af kob-10 berbånd 32 til 37 med strørotilledninger 38 ved hver kant samt et polyesterunderlag 48, der er påklæbet den bærende flade 49, for eksempel en pudset væg, ved et klæbelag 50. Modstandsfolien 43 har i de afbildede udførelseseksempler tre baner 43a, 43b, 43c af modstandsbelægningsmateriale, men kan naturligvis også være endnu stærkere opdelt.

15 Mellem banerne 43a og 43b henholdsvis 43b og 43c findes områder 51 og 52 (fig. 3), hvori der intet modstandsbelægningsmateriale findes. Banen 43a grænser op dertil gennem ledningsbåndet 36 mod området 51. Ligeledes grænser banen 43c gennem ledningsbåndet 33 op til området 52, mens banen 43b på begge sider over ledningsbånd 34 og 35 grænser op til områ-20 derne 51 og 52. I områderne 51 og 52, hvori belægningerne 46 og 48 ligger på hinanden, findes der gennembrydninger 53, hvor klæbestoffet griber igennem fra laget og står i forbindelse med klæbestoffet fra laget 50 på den bærende flade 49. De enkelte ledningsbaner kan sammenkobles på enhver ønsket måde. I stedet for en enkelt plade 31 kan der også optræde 25 tre delplader svarende hver til banerne 43a, 43b og 43c.

Ved den mulige udførelse af det ledende mellemlag eller den ledende modstandsbelægning i en udførelsesform, hvori de er opdelt i flader ved efterladning af ikke-afdækkede områder, kan det for eksempel dreje sig om en meanderartig udformning af modstandsbelægningen eller en opdeling 30 i flere fladevise, men indbyrdes elektrisk forbundne del 1 ag, eller del-lag som efterfølgende forbindes, i form af bånd, pladestykker og lignende. Udvalget af det tilsvarende mønster retter sig efter de stedlige betingelser og/eller de tekniske krav.

I fig. 5 er en keramisk plade 91 vist, hvorpå der er påført en mod-35 standsbelægning 92. Belægningstykkelsen af denne modstandsbelægning 92 reduceres ved hjælp af egnede foranstaltninger, for eksempel sandblæsning, elektroerosion, afbørstning eller lignende, i tykkelse, i det viste udførelseseksempel ved hjælp af en roterende børste 93, således at

DK 162004 B

8 pålægningstykkelsen aftages til den ønskede tykkelse, som det er antydet i området 94. Derved aftager ledningsevnen af dette lag, og det betyder, at flademodstanden stiger. På denne måde er en finjustering af modstandsværdien i laget 92 mulig.

5

Claims (8)

1. Et rumopvarmningselement bestående af et keramisk formlegeme, som på den ene side er forsynet med en elektrisk modstandsbelægning om- 5 fattende ikke-metalliske partikler, navnlig af grafit, som har stor specifik overflade, som er elektrisk ledende, og som ikke ændrer deres ledningsevne væsentligt ved temperaturstigning, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning er arrangeret på den side, som vender bort fra anskuelsessiden, og at partiklerne er indlagt i en bæresubstans, som 10 slet ikke eller kun i ringe grad er elektrisk ledende, således at modstandsbelægningen har en ensartet elektrisk og termisk ledningsevne.

2. Rumopvarmningselement ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning består af en elektrisk modstandsfolie, som 15 på den side af det keramiske formlegeme, som vender bort fra anskuelsessiden, er fastgjort i det mindste stedvis, fortrinsvis fladeopklæbet, og består af et polyesterdæklag, et mellemlag som modstandslag forsynet med til- og fraledninger samt et polyesterunderlag, og at modstandsfolien på den side af det keramiske formlegeme, som vender bort fra anskuelsessi- 20 den, er fastgjort med en lim, der binder såvel på en keramisk flade som på en polyesterflade.

3. Rumopvarmningselement ifølge krav 2, KENDETEGNET ved, at modstandslaget under friholdelse af områder som det ikke dækker inden for 25 modstandsfolien er inddelt i flader, at del fladerne står i elektrisk forbindelse med hinanden, og at der i de af modstandsfolien ikke dækkede områder er indrettet stedvise gennembrydninger af modstandsfolien.

4. Rumopvarmningselement ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den 30 elektriske modstandsbelægning består af en elektrisk modstandsglasur med et smeltepunkt på ikke over 750°C.

5. Rumopvarmningselement ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning består af et elektrisk modstandsklæbestof. 35

6. Rumopvarmningselement ifølge krav 5, KENDETEGNET ved, at det elektriske modstandsklæbestof er overdækket af et elektrisk isolerende klæbestof. DK 162004 B 10

7. Rumopvarmningselement ifølge et eller flere af de ovennævnte krav, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning er forsynet med ledende kontaktenngselementer, og at de ledende kontakten ngsele-5 menter i det væsentlige består af grundmaterialet af modstandsbelægningen, hvori der til øgning af den elektriske ledningsevne er indlejret ekstra partikler med større elektrisk ledningsevne, eller at de allerede tilstedeværende partikler er indlagt i øget koncentration. 10

8. Rumopvarmningselement ifølge ethvert af de foranstående krav, KENDETEGNET ved, at fordelingen af de ledende partikler i modstandsbelægningen lokalt er fortættet.