EP3010306B1 - Flächenheizmodul, Flächenheizsystem - Google Patents

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EP3010306B1
EP3010306B1 EP14188916.2A EP14188916A EP3010306B1 EP 3010306 B1 EP3010306 B1 EP 3010306B1 EP 14188916 A EP14188916 A EP 14188916A EP 3010306 B1 EP3010306 B1 EP 3010306B1
Authority
EP
European Patent Office
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electrode
planar heating
base body
thermal expansion
heating module
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP14188916.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3010306A1 (de
Inventor
Rainer Buschalte
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Protion GmbH
Original Assignee
Protion GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Protion GmbH filed Critical Protion GmbH
Priority to EP14188916.2A priority Critical patent/EP3010306B1/de
Publication of EP3010306A1 publication Critical patent/EP3010306A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3010306B1 publication Critical patent/EP3010306B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/011—Heaters using laterally extending conductive material as connecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings

Definitions

  • the invention relates to a surface heating module, in particular for a surface heating system, with an electrically insulating base body, with at least one disposed on the body and electrically contactable electrode which extends in a strip on the main body continuously, and with an electrically operable heating layer, the portion in touching contact with the respective electrode is.
  • the invention relates to a surface heating system with several identicalernenMapmodulen, for forming a composite surface.
  • Each surface heating module has an electrically insulating basic body with a heating element arranged in the form of a heating foil on it.
  • the heating foil is contacted on each base body by two electrodes or conductor strips. The electrodes extend in strips along opposite side edges of the respective base body and are contacted by the heating foil, wherein in heating operation, an electric current flow from one electrode through the heating foil to the other electrode.
  • the disadvantage here is that in operation, in particular when theinstitunsortmodule abut each other such that at least two electrodes of two adjacent mecanicnfileianon aligned in alignment with each other, due to heat-related expansion phenomena to mechanical stresses within the respective mecanicnsortmoduls and / or within the entire composite can come. If these voltages are too high, this can lead to damage or deformation.
  • the electrodes extend from one side edge to the opposite side edge of the respective base body, as shown in the cited document, a longitudinal extension of the electrodes in the connection region to the adjacent electrode can lead to high voltages. The more area heating modules are arranged in a row, the more this effect intensifies.
  • the invention has for its object to provide a surface heating module, which prevents the emergence of heat-related stresses, especially in the surface composite.
  • the object underlying the invention is achieved by a juryncopymodul with the features of claim 1.
  • This has the advantage that the electrodes themselves have measures that prevent a thermal expansion of the electrode to voltages in the solicitncopymodul and esp dere leads in a composite surface suchêtncopymodule.
  • the proposed solution is inexpensive and easy to implement.
  • the solution according to the invention is also suitable for industrial mass production, so that correspondingêtnsortmodule can be produced at low production costs in a large number.
  • the respective electrode of the surface heating module has at least one longitudinal section which forms a thermal expansion compensation area. According to the invention, it is thus the electrode itself which prevents a heat-related linear expansion from leading to stresses, in particular to adjacent surface heating modules.
  • the thermal expansion compensation range lies between two conventional sections of the electrode. Since the strip-shaped electrode is formed continuously, it follows that in the thermal expansion compensation region, the electrode is not interrupted. Rather, the thermal expansion compensation range of the electrode itself is interruption-free, so continue to shape consistently.
  • the thermal expansion compensation region is defined in particular by a shaping of the electrode, which in particular gives the electrode a resilient property in its longitudinal extent. In particular, it can be provided that the electrode in the thermal expansion compensation region has a deviating from the strip-shaped course, which is in particular U-shaped or V-shaped.
  • the electrode extends in strip form along a straight line, in order to ensure a favorable contacting of the heating layer, which is designed in particular as a heating foil or heating coating.
  • the thermal expansion compensation region has at least one lateral recess in the electrode.
  • a lateral cutout is to be understood as meaning a cutout which starts from one of the side longitudinal edges of the strip-shaped electrode or is open-edged to one of the side edges.
  • the recess preferably extends perpendicular or inclined to the longitudinal extension of the electrode into the electrode. The recess does not extend through the electrode, because then the continuous formation of the electrode is no longer given and a current flow would be interrupted. However, the recess weakens the electrode in the thermal expansion compensation region, the recess providing a region within the electrode which serves to receive electrode material in the case of a thermal expansion of the electrode.
  • the thermal expansion compensation region has at least two lateral recesses which are spaced apart from one another and are formed starting from opposite longitudinal side edges of the electrode.
  • a first recess thus starts from one longitudinal edge and the other recess from the opposite longitudinal edge.
  • the invention provides that the respective recess extends beyond a central longitudinal line of the electrode.
  • the recesses strip-shaped, preferably formed with a curved end / bottom.
  • the electrode in the thermal expansion compensation region has a V-shaped or U-shaped profile through the recesses.
  • three recesses are provided, wherein two recesses extend from one longitudinal side edge and the third recess from the opposite longitudinal side edge, wherein the third recess lies between the two other recesses.
  • the respective electrode extends in particular parallel to a longitudinal side edge of the main body.
  • the electrode preferably extends over the entire length of the base body along the respective longitudinal side edge. Due to the advantageous thermal expansion compensation range, there are no stresses that could then be transferred to an adjacent surface heating module even in the case of surface composite.
  • the electrode has a plurality of thermal expansion compensation regions arranged over its longitudinal extent, in particular at a distance from one another, preferably evenly spaced from one another, in order to be able to compensate to increase the electrode with respect to heat-related linear expansion.
  • the electrode is electrically operatively connected to at least one plug-in connection, which is associated with a side edge of the base body.
  • the plug-in connection may in particular be assigned to the longitudinal side edge, to which the electrode extends in parallel.
  • the plug-in connection can also be assigned to a side edge of the main body that extends perpendicular thereto.
  • the electrode has a plurality of plug-in connections, of which at least one of the longitudinal side edge and at least one of the perpendicular thereto extending side edge of the base body is assigned.
  • the electrode is integrally formed with the respective contact terminal.
  • the electrode together with the at least one contact terminal forms a terminal block which is held on the base body.
  • the base body has a receiving recess for receiving the connection strip in regions.
  • the terminal strip preferably has an L-shaped cross-section at least in sections, wherein a first leg forms the electrode and the other leg forms a plug-in section which can be inserted into the receiving recess of the base body for arranging and locking the terminal strip on the base body.
  • the surface heating module has at least two electrodes, each of which is designed like the previously described electrode.
  • the electrodes preferably extend parallel to each other at opposite longitudinal side edges of the body.
  • FIG. 1 shows in a plan view a ceremoniesnsortmodul 1 for a surface heating system 2, as exemplified in FIG. 5 is shown, in a plan view.
  • the surface heating element 1 has a main body 3, which is made of an electrically insulating and preferably also heat-insulating material.
  • the main body 3 has a rectangular contour, each with two opposing one another Side edges 4, 6 and 5, 7, wherein the side edges 5, 7 are formed shorter than the side edges 4, 6.
  • the main body 3 has the side edges 4, 6 each associated with a receiving recess 8, 9, in each of which a terminal block 10th , 11 is inserted.
  • the terminal strips 10, 11 are formed identical to each other and aligned mirror-inverted to each other / arranged.
  • the terminal strips 10, 11 each have an electrode 12, 13 which extends in strip-like fashion parallel to the respective side edge 4 or 6 over the main body 3.
  • the electrodes 12, 13 can also be referred to as conductor strips.
  • the electrodes 12, 13 are made of an electrically conductive material and lie on a surface 14 of the base body 3.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the surface heating element 1 along the line AA FIG. 1
  • the respective terminal strip 10, 11 is L-shaped at least in sections, one leg forming the respective electrode 12, 13 and the other leg forming a plug-in section which is plugged into the respective receiving recess 8, 9 of the base body 3
  • each of the terminal strips 10, 11 each have two such sections, wherein the base body 3 according to either a continuous receiving recess for both sections or two spaced-apart receiving recesses for each one of the sections.
  • the respective terminal block 10, 11 is held positively on the base body 3.
  • the respective terminal block 10, 11 may be formed continuously L-shaped.
  • the electrodes 12, 13, each resting on the surface 14 of the base body 3, are preferably glued to the base body 3.
  • a filling element 15 is provided, which fills the space between the electrodes 12, 13, so that the electrodes 12, 13 together with the filling element 15 form a common plane or a continuous surface.
  • the filling element 15 is formed integrally with the base body 3.
  • a heating element 16 which is designed as a heating layer or heating foil and rests on the electrodes 12, 13 and the filling element 15.
  • the heating element 16 is electrically operable and electrically connects the electrodes 12, 13 to each other.
  • the heating element 16 When the electrodes are electrically contacted so that a current flows from one electrode 12, 13, through the heating element 16 to the other electrode 13, 12, the heating element 16 generates heat, for example because of an internal resistance.
  • the heating element 16 is designed in particular as a CNT coating. As a coating, the heating element 16 can be electrically connected or connected to the electrodes 12, 13 in a simple manner. By energizing the coating or the heating element 16 so heat is generated and discharged into a space conditioning module 1 having space. Due to the advantageous embodiment of the ceremoniesnsortmoduls 1 and the coating of the heating element 16 is formed with a flat surface, so that if more of the proceedingsnsortmodule 1 are arranged side by side, they form a total of a flat surface.
  • the terminal strips 10, 11 further each have a plurality of plug-in connections 17 and 18, which are each associated with one of the side edges 4, 5, 6, 7, so that by providing connectors between adjacent mecanicnfilmodulen these can be electrically contacted with each other in a simple manner.
  • the plug-in connections 17, 18 lie in edge-open recesses of the base body 3 a.
  • the plug-in connections 17, 18 are integrally formed with the respective terminal strip 10, 11 or the respective electrode 12, 13, so that an easily producible and disposable terminal strip 10, 11 is offered.
  • the plug-in connections 17, 18 are preferably formed as connecting sleeves 19 for receiving the connector.
  • FIG. 3 For this purpose, an embodiment of such a terminal block 10, 11, for the surface heating element 1.
  • the plug-in terminals 17 or 18 are preferably at from the electrode 12, 13 angled areas arranged and, for example, with the material of the electrode 12, 13 and the terminal block 10, 11 strigtician.
  • the electrodes 12, 13 furthermore have a plurality of thermal expansion compensation regions 20, seen over their longitudinal extension, as in FIGS. 1 and 3 shown.
  • the thermal expansion compensation regions 20 are characterized in that they have at least one lateral recess in the respective electrode 12, 13, as with reference to FIGS. 4A to 4C will be explained in more detail below.
  • FIGS. 4A to 4C show different embodiments of the thermal expansion compensation regions 20.
  • An electrode 12, 13 may be provided with a plurality of identical or with a plurality of differently shaped thermal expansion compensation regions.
  • the FIGS. 4A to 4C each show a plan view of a longitudinal section of the electrode 12 for explaining the thermal expansion compensation regions, in particular identically formed electrodes 12, 13 and terminal strips 10, 11th
  • the thermal expansion compensation region 20 has two lateral recesses 21.
  • the recesses 21 each protrude from a longitudinal side edge 23, 24 into the electrode 12.
  • the recesses 21, 22 extend beyond an imaginary central longitudinal line 25 of the electrode 12.
  • the distance between the lowest point of the respective recess 21, 22 to the respective opposite side edge 24 and 23 corresponds to the propriety between the adjacent recesses 21, 22 in the longitudinal direction of the electrode 12.
  • the electrode 12 When the electrode 12 is heated during operation, for example because the heat generated by the heating element 16 is transferred to the electrode 12, this results in a longitudinal expansion of the electrode 12 in its longitudinal extent due to the corresponding thermal expansion coefficient of the electrode 12. Due to the resilient longitudinal section or the thermal expansion compensation region, it is achieved that this elongation is compensated so that the elongation does not extend over the entire length of the electrode 12, 13 summed up.
  • the thermal expansion compensation regions 20 portions of the electrode 12, 13 are formed, which lie between the respective adjacent thermal expansion compensation regions 20, in which a change in length take place and can be compensated by the subsequent thermal expansion compensation ranges.
  • FIG. 4B shows further embodiments of the thermal expansion compensation region 20.
  • a further recess 26 is provided, which starts from the same side edge 23 as the recess 21 and extends parallel to this.
  • the recesses 21 and 26 are in particular formed identical to one another. Between them lies the recess 22, which extends from the opposite longitudinal side edge 24.
  • the electrode 12 is given a U-shaped contour or a U-shaped profile in the thermal expansion compensation region.
  • the further recess 26 increases the flexibility or the compensation capability of the thermal expansion compensation region 20.
  • the recesses 21, 22, 26 are formed substantially V-shaped, so that the electrode 12 in the thermal expansion compensation region 20 is also V-shaped. As a result, an advantageous compensation capability of the electrode 12 or 13 and a further good current flow through the electrode 12, 13 are obtained.
  • thermal expansion compensation region 20 is possible.
  • the recesses 21, 22 and / or 26 have a curved base in order to ensure a higher continuous load in the case of thermal expansion.
  • the advantageous design of theinstitunseemodule is achieved that even in operation, for example when high temperatures occur no voltages in the electrode 12, 13, which could lead to a tension in the legislativencleanmodul 1. This also ensures that the plug-in connections 17, 18 remain tension-free even in the presence of high temperatures in the desired location, so that electrical contacts to adjacent proceedingsnsortmodulen or area control modules remain secure.
  • the electrodes 12, 13 extend over the entire length of the respective base body 3, such as in FIG. 5 shown, the adjacent electrodes 12 or 13 of the adjacentmonynsortmodule 1 abut one another in the longitudinal direction.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Flächenheizmodul, insbesondere für ein Flächenheizsystem, mit einem elektrisch isolierenden Grundkörper, mit wenigstens einer auf dem Grundkörper angeordneten und elektrisch kontaktierbaren Elektrode, die sich streifenförmig auf dem Grundkörper durchgehend erstreckt, und mit einer elektrisch betreibbaren Heizschicht, die Abschnittweise in Berührungskontakt mit der jeweiligen Elektrode steht.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Flächenheizsystem mit mehreren gleichen Flächenheizmodulen, zum Bilden eines Flächenverbunds.
  • Flächenheizmodule sowie Flächenheizsysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die Gebrauchsmusterschriften DE 20 2005 019 835 U1 ein Flächenheizsystem mit mehreren gleich ausgebildeten Flächenheizmodulen, die nebeneinanderliegend einen Flächenheizverbund bilden. Dazu sind die Flächenheizmodule an ihren Seitenkanten aneinander anliegend elektrisch miteinander verbunden. Jedes Flächenheizmodul weist einen elektrisch isolierenden Grundkörper mit einem darauf angeordneten Heizelement in der Form einer Heizfolie auf. Die Heizfolie wird auf jedem Grundkörper durch zwei Elektroden beziehungsweise Leiterstreifen kontaktiert. Die Elektroden erstrecken sich streifenförmig entlang gegenüberliegender Seitenkanten des jeweiligen Grundkörpers und werden von der Heizfolie kontaktiert, wobei im Heizbetrieb ein elektrischer Stromfluss von einer Elektrode durch die Heizfolie zu der anderen Elektrode erfolgt.
  • Nachteilig hierbei ist es, dass es im Betrieb, insbesondere wenn die Flächenheizmodule derart aneinander anliegen, dass zumindest zwei Elektroden von zwei benachbarten Flächenheizelementen in ihrer Ausrichtung miteinander fluchten, aufgrund von wärmebedingten Ausdehnungserscheinungen zu mechanischen Spannungen innerhalb des jeweiligen Flächenheizmoduls und/oder innerhalb des gesamten Verbunds kommen kann. Werden diese Spannungen zu hoch, kann dies zu Beschädigungen oder Verformungen führen. Insbesondere dann, wenn die Elektroden sich von einer Seitenkante bis zur gegenüberliegenden Seitenkante des jeweiligen Grundkörpers erstrecken, wie in der genannten Druckschrift gezeigt, kann eine Längenausdehnung der Elektroden im Anschlussbereich zur benachbarten Elektrode zu hohen Spannungen führen. Umso mehr Flächenheizmodule in einer Reihe angeordnet sind, umso mehr verstärkt sich dieser Effekt.
  • Aus der Patentschrift US 4,749,844 A ist bereits ein Flächenheizmodul für ein Flächenheizsystem bekannt, wobei eine Elektrode des Flächenheizmoduls mehrere in zwei Reihen hintereinander gleichmäßig beabstandet angeordnete Aussparungen aufweist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flächenheizmodul zu schaffen, welches das Entstehen von wärmebedingten Spannungen insbesondere im Flächenverbund verhindert.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Flächenheizmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dieses hat den Vorteil, dass die Elektroden selbst Maßnahmen aufweisen, die verhindern, dass eine wärmebedingte Längenausdehnung der Elektrode zu Spannungen in dem Flächenheizmodul und insbeson dere in einem Flächenverbund derartiger Flächenheizmodule führt. Dabei ist die vorgeschlagene Lösung kostengünstig und einfach realisierbar. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Lösung auch für die industrielle Massenfertigung geeignet, sodass entsprechende Flächenheizmodule bei geringen Herstellkosten in einer hohen Stückzahl produzierbar sind. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die jeweilige Elektrode des Flächenheizmoduls wenigstens einen Längsabschnitt aufweist, der einen Wärmedehnungsausgleichsbereich bildet. Erfindungsgemäß ist es somit die Elektrode selbst, die verhindert, dass eine wärmebedingte Längenausdehnung zu Spannungen, insbesondere zu benachbarten Flächenheizmodulen führt. Durch den Wärmedehnungsausgleichsbereich ist die Elektrode derart beschaffen, dass wärmebedingte Längenänderungen kompensiert werden können. Der Wärmedehnungsausgleichsbereich liegt dabei zwischen zwei herkömmlichen Abschnitten der Elektrode. Da die streifenförmige Elektrode durchgehend ausgebildet ist, ergibt sich, dass in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich die Elektrode nicht unterbrochen wird. Vielmehr wird der Wärmedehnungsausgleichsbereich von der Elektrode selbst unterbrechungsfrei, also auch weiterhin durchgehend mitgestaltet. Der Wärmedehnungsausgleichsbereich wird dabei insbesondere durch eine Formgebung der Elektrode definiert, die der Elektrode in ihrer Längserstreckung insbesondere eine federnde Eigenschaft verleiht. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Elektrode in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich einen von dem streifenförmigen Verlauf abweichenden Verlauf aufweist, der insbesondere U- oder V-förmig ausgebildet ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die Elektrode streifenförmig entlang einer Geraden erstreckt, um eine günstige Kontaktierung der Heizschicht, die insbesondere als Heizfolie oder Heizbeschichtung ausgebildet ist, gewährleistet. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmedehnungsausgleichsbereich wenigstens eine seitliche Aussparung in der Elektrode aufweist. Unter einer seitlichen Aussparung ist dabei eine derartige Aussparung zu verstehen, die von einer der Seitenlängskanten der streifenförmigen Elektrode ausgeht, beziehungsweise zu einer der Seitenkanten randoffen ausgebildet ist. Die Aussparung erstreckt sich dabei vorzugsweise senkrecht oder geneigt zur Längserstreckung der Elektrode in die Elektrode hinein. Die Aussparung erstreck sich dabei nicht durch die Elektrode hindurch, da dann die durchgehende Ausbildung der Elektrode nicht mehr gegeben und eine Stromführung unterbrochen wäre. Durch die Aussparung wird die Elektrode jedoch in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich geschwächt, wobei durch die Aussparung ein Bereich innerhalb der Elektrode geboten wird, der zur Aufnahme von Elektrodenmaterial bei einer wärmebedingten Längenausdehnung der Elektrode dient.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wärmedehnungsausgleichsbereich wenigstens zwei seitliche Aussparungen aufweist, die beabstandet zueinander und von gegenüberliegenden Längsseitenkanten der Elektrode ausgehend ausgebildet sind. Eine erste Aussparung geht somit von der einen Längskante und die andere Aussparung von der gegenüberliegenden Längskante aus. Hierdurch wird gewährleistet, dass, obwohl die Aussparungen nicht durch die gesamte Elektrode hindurch geführt werden, insgesamt die Elektrode über ihre gesamte Breite hinweg gesehen, die Möglichkeit zur Kompensation einer wärmebedingten Längendehnung geboten wird.
  • Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die jeweilige Aussparung über eine Mittellängslinie der Elektrode hinausgeht. Insbesondere, wenn zumindest zwei Aussparungen, wie zuvor beschrieben, vorgesehen und angeordnet sind, wird dadurch erreicht, dass eine Kompensation einer Wärmedehnung über die gesamte Breite der Elektrode hinweg gewährleistet ist. Vorzugsweise sind die Aussparungen streifenförmig, vorzugsweise mit einem gekrümmten Ende/Grund ausgebildet.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrode in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich durch die Aussparungen einen V- oder U-förmigen Verlauf aufweist. Hierzu sind insbesondere drei Aussparungen vorgesehen, wobei zwei Aussparungen von einer Längsseitenkante und die dritte Aussparung von der gegenüberliegenden Längsseitenkante ausgehen, wobei die dritte Aussparung zwischen den beiden anderen Aussparungen liegt. Dadurch ergibt sich ein U- oder V-förmiger Verlauf der Elektrode, je nach Ausrichtung und Ausbildung der Aussparungen. Hierdurch wird der U- oder V-förmige Verlauf der Elektrode innerhalb der Elektrode beziehungsweise innerhalb der Breite der Elektrode gewährleistet, sodass die Elektrode selbst kompakt ausgebildet und durch die Heizschicht oder die Heizfolie vorteilhaft elektrisch kontaktierbar ist.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die jeweilige Elektrode insbesondere parallel zu einer Längsseitenkante des Grundkörpers erstreckt. Insbesondere erstreck sich die Elektrode vorzugsweise über die gesamte Länge des Grundkörpers entlang der jeweiligen Längsseitenkante. Aufgrund des vorteilhaften Wärmedehnungsausgleichsbereichs ergeben sich dann auch beim Flächenverbund keine Spannungen, die auf ein benachbartes Flächenheizmodul übertragen werden könnten. Besonders bevorzugt weist die Elektrode mehrere über ihre Längserstreckung hinweg angeordnete, insbesondere beabstandet, vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandete Wärmedehnungsausgleichsbereiche auf, um die Kompensationsfähigkeit der Elektrode bezüglich wärmebedingter Längenausdehnungen zu erhöhen.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Elektrode mit wenigstens einem Steckanschluss elektrisch wirkverbunden ist, der einer Seitenkante des Grundkörpers zugeordnet ist. Der Steckanschluss kann dabei insbesondere der Längsseitenkante zugeordnet sein, zu welcher sich die Elektrode parallel erstreckt. Alternativ kann der Steckanschluss aber auch einer dazu senkrecht verlaufenden Seitenkante des Grundkörpers zugeordnet sein. Vorzugsweise weist die Elektrode mehrere Steckanschlüsse auf, von denen wenigstens einer der Längsseitenkante und wenigstens einer der senkrecht dazu verlaufenden Seitenkante des Grundkörpers zugeordnet ist.
  • Besonders bevorzugt ist die Elektrode mit dem jeweiligen Kontaktanschluss einstückig ausgebildet. Insbesondere bildet die Elektrode zusammen mit dem wenigstens einen Kontaktanschluss eine Anschlussleiste, die an dem Grundkörper gehalten ist. Insbesondere weist der Grundkörper eine Aufnahmeaussparung zur bereichsweisen Aufnahme der Anschlussleiste auf. Vorzugsweise weist die Anschlussleiste zumindest Abschnittsweise einen L-förmigen Querschnitt auf, wobei ein erster Schenkel die Elektrode und der andere Schenkel einen Einsteckabschnitt bildet, der in die Aufnahmeaussparung des Grundkörpers zur Anordnung und Arretierung der Anschlussleiste an dem Grundkörper einsteckbar ist.
  • Vorzugsweise weist das Flächenheizmodul mindestens zwei Elektroden auf, die jeweils wie die zuvor beschrieben Elektrode ausgebildet sind. Die Elektroden erstrecken sich dabei vorzugsweise parallel zueinander an gegenüberliegenden Längsseitenkanten des Grundkörpers.
  • Das Flächenheizsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Flächenheizmodule aus. Es ergeben sich hierdurch die zuvor bereits erläuterten Vorteile. Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
    • Figur 1
    ein Flächenheizmodul in einer Draufsicht,
    Figur 2
    das Flächenheizmodul in einer Schnittdarstellung,
    Figur 3
    eine Anschlussleiste des Flächenheizmoduls in einer perspektivischen Darstellung,
    Figur 4A bis 4C
    Ausführungsbeispiele einer vorteilhaften Gestaltung der Anschlussleiste und
    Figuren 5
    ein Flächenheizsystem aus mehreren Flächenklimatisierungsmodulen.
  • Figur 1 zeigt in einer Draufsicht ein Flächenheizmodul 1 für ein Flächenheizsystem 2, wie es beispielhaft in Figur 5 gezeigt ist, in einer Draufsicht. Das Flächenheizelement 1 weist einen Grundkörper 3 auf, der aus einem elektrisch isolierenden und vorzugsweise auch wärmeisolierenden Material gefertigt ist. Der Grundkörper 3 weist eine rechteckförmige Kontur auf, mit jeweils zwei einander gegenüberliegenden Seitenkanten 4, 6 und 5, 7, wobei die Seitenkanten 5, 7 kürzer ausgebildet sind, als die Seitenkanten 4, 6. Der Grundkörper 3 weist den Seitenkanten 4, 6 zugeordnet jeweils eine Aufnahmevertiefung 8, 9 auf, in welche jeweils eine Anschlussleiste 10, 11 eingesteckt ist. Die Anschlussleisten 10, 11 sind identisch zueinander ausgebildet und spiegelverkehrt zueinander ausgerichtet/angeordnet. Die Anschlussleisten 10, 11 weisen jeweils eine Elektrode 12, 13 auf, die sich streifenförmig parallel zu der jeweiligen Seitenkante 4 beziehungsweise 6 über den Grundkörper 3 erstreckt. Die Elektroden 12, 13 können insofern auch als Leiterstreifen bezeichnet werden. Die Elektroden 12, 13 sind aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und liegen auf einer Oberfläche 14 des Grundkörpers 3 auf.
  • Figur 2 zeigt dazu eine Schnittdarstellung des Flächenheizelements 1 entlang der Linie A-A aus Figur 1. Hierbei ist zu erkennen, dass die jeweilige Anschlussleiste 10, 11 zumindest Abschnittsweise L-förmig ausgebildet ist, wobei ein Schenkel die jeweilige Elektrode 12, 13 und der andere Schenkel einem Einsteckabschnitt bildet, der in die jeweilige Aufnahmevertiefung 8, 9 des Grundkörpers 3 eigesteckt ist. Vorzugsweise weist jede der Anschlussleisten 10, 11 jeweils zwei derartige Abschnitte auf, wobei der Grundkörper 3 entsprechend entweder eine durchgehende Aufnahmevertiefung für beide Abschnitte oder zwei voneinander beabstandete Aufnahmevertiefungen für jeweils einen der Abschnitte aufweist. Durch die L-förmigen Abschnitte ist die jeweilige Anschlussleiste 10, 11 formschlüssig an dem Grundkörper 3 gehalten. Alternativ kann die jeweilge Anschlussleiste 10, 11 auch durchgehend L-förmig ausgebildet sein. Die Elektroden 12, 13, die jeweils auf der Oberfläche 14 des Grundkörpers 3 aufliegen, sind vorzugsweise auf dem Grundkörper 3 verklebt.
  • Zwischen den Elektroden 12, 13 ist ein Füllelement 15 vorgesehen, das den Raum zwischen den Elektroden 12, 13 füllt, sodass die Elektroden 12, 13 zusammen mit dem Füllelement 15 eine gemeinsame Ebene beziehungsweise eine durchgehende Oberfläche bilden. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Füllelement 15 einstückig mit dem Grundkörper 3 ausgebildet ist.
  • Über die Elektroden 12, 13 und das Füllelement 15 erstreck sich ein Heizelement 16, das als Heizschicht oder Heizfolie ausgebildet ist und auf den Elektroden 12, 13 und dem Füllelement 15 aufliegt. Das Heizelement 16 ist elektrische betreibbar und verbindet die Elektroden 12, 13 elektrisch miteinander. Werden die Elektroden derart elektrisch kontaktiert, dass ein Strom von der einen Elektrode 12, 13, durch das Heizelement 16 zu der anderen Elektrode 13, 12 fließt, so erzeugt das Heizelement 16, beispielsweise aufgrund eines Innenwiderstands, Wärme. Das Heizelement 16 ist dabei insbesondere als CNT-Beschichtung ausgebildet. Durch die Ausbildung als Beschichtung ist das Heizelement 16 auf einfache Art und Weise elektrisch mit den Elektroden 12, 13 verbindbar beziehungsweise verbunden. Durch das Bestromen der Beschichtung beziehungsweise des Heizelements 16 wird also Wärme erzeugt und in einen das Flächenklimatisierungsmoduls 1 aufweisenden Raum abgegeben. Durch die vorteilhafte Ausbildung des Flächenheizmoduls 1 ist auch die Beschichtung des Heizelements 16 mit einer ebenen Oberfläche ausgebildet, sodass wenn mehrere der Flächenheizmodule 1 nebeneinander angeordnet sind, sie insgesamt eine ebene Oberfläche bilden.
  • Die Anschlussleisten 10, 11 weisen weiterhin jeweils mehrere Steckanschlüsse 17 beziehungsweise 18 auf, die jeweils einer der Seitenkanten 4, 5, 6, 7 zugeordnet sind, sodass durch Vorsehen von Steckverbinder zwischen benachbarten Flächenheizmodulen diese auf einfache Art und Weise miteinander elektrisch kontaktiert werden können. Die Steckanschlüsse 17, 18 liegen dabei in randoffenen Aussparungen des Grundkörpers 3 ein. Vorzugsweise sind die Steckanschlüsse 17, 18 einstückig mit der jeweiligen Anschlussleiste 10, 11 beziehungsweise der jeweiligen Elektrode 12, 13 ausgebildet, sodass eine einfach herstellbare und hadelbare Anschlussleiste 10, 11 geboten wird. Die Steckanschlüsse 17, 18 sind dabei bevorzugt als Anschlusshülsen 19 zur Aufnahme der Steckverbinder ausgebildet.
  • Figur 3 zeigt hierzu ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anschlussleiste 10, 11, für das Flächenheizelement 1. Durch einen einfachen Stanz-Biegeprozess lässt sich die jeweilige Grundform der Anschlussleisten 10, 11 erzeugen, die Steckanschlüsse 17 oder 18 werden vorzugsweise an von der Elektrode 12, 13 abgewinkelten Bereichen angeordnet und beispielsweise mit dem Material der Elektrode 12, 13 beziehungsweise der Anschlussleiste 10, 11 verschweist.
  • Die Elektroden 12, 13 weisen weiterhin über ihrer Längserstreckung hinweg gesehen mehrere Wärmedehnungsausgleichsbereiche 20 auf, wie in Figuren 1 und 3 gezeigt. Die Wärmedehnungsausgleichsbereiche 20 zeichnen sich dadurch aus, dass sie wenigstens eine seitliche Aussparung in der jeweiligen Elektrode 12, 13 aufweisen, wie mit Bezug auf Figuren 4A bis 4C im Folgenden näher erläutert werden soll.
  • Die Figuren 4A bis 4C zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Wärmedehnungsausgleichsbereiche 20. Eine Elektrode 12, 13 kann mit mehreren gleichen oder mit mehreren unterschiedlich gestalteten Wärmedehnungsausgleichsbereichen versehen sein. Die Figuren 4A bis 4C zeigen jeweils eine Draufsicht auf einen Längsabschnitt der Elektrode 12 zur Erläuterung der Wärmedehnungsausgleichsbereiche, der insbesondere identisch ausgebildeten Elektroden 12, 13 beziehungsweise Anschlussleisten 10, 11.
  • Gemäß Figur 4A weist der Wärmedehnungsausgleichsbereich 20 zwei seitliche Aussparungen 21 auf. Die Aussparungen 21 ragen jeweils von einer Längsseitenkante 23, 24 in die Elektrode 12 hinein. Dabei erstrecken sich die Aussparungen 21, 22 über eine gedachte Mittellängslinie 25 der Elektrode 12 hinaus. Insbesondere entspricht der Abstand der tiefsten Stelle der jeweiligen Aussparung 21, 22 zu der jeweils gegenüberliegenden Seitenkante 24 beziehungsweise 23 dem Anstand zwischen den benachbarten Aussparungen 21, 22 in Längsrichtung der Elektrode 12 gesehen. Durch das Vorsehen dieser Aussparungen 21, 22 erhält die Elektrode 12 in dem Bereich des Wärmedehnungsausgleichsbereichs 20 einen serpentinenförmigen Verlauf. Dieser fügt der Elektrode 2 in Längserstreckung gesehen eine federnde Eigenschaft hinzu. Wenn sich die Elektrode 12 im Betrieb erhitzt, beispielsweise weil sich die von dem Heizelement 16 erzeugte Wärme auf die Elektrode 12 überträgt, so führt dies aufgrund des entsprechenden Wärmeausdehnungskoeffizienten der Elektrode 12 zu einer Längenausdehnung der Elektrode 12 in ihrer Längserstreckung. Durch den federnden Längsabschnitt beziehungsweise den Wärmedehnungsausgleichsbereich wird erreicht, dass diese Längendehnung kompensiert wird, sodass sich die Längendehnung nicht über die gesamte Länge der Elektrode 12, 13 hinweg aufsummiert. Durch die Wärmedehnungsausgleichsbereiche 20 werden jeweils Abschnitte der Elektrode 12, 13 gebildet, die zwischen den jeweils benachbarten Wärmedehnungsausgleichsbereichen 20 liegen, in welchen eine Längenänderung stattfinden und durch die anschließenden Wärmedehnungsausgleichsbereiche kompensiert werden kann.
  • Figuren 4B und 4C zeigen weitere Ausführungsbeispiele des Wärmedehnungsausgleichsbereichs 20. Gemäß Figur 4B ist vorgesehen, dass eine weitere Aussparung 26 vorgesehen ist, die von der gleichen Seitenkante 23 wie die Aussparung 21 ausgeht und sich parallel zu dieser erstreckt. Die Aussparungen 21 und 26 sind insbesondere identisch zueinander ausgebildet. Zwischen ihnen liegt die Aussparung 22, die von der gegenüberliegenden Längsseitenkante 24 ausgeht. Die Elektrode 12 erhält dadurch in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich eine U-förmige Kontur beziehungsweise einen U-förmigen Verlauf. Durch die weitere Aussparung 26 wird die Flexibilität beziehungsweise die Kompensationsfähigkeit des Wärmedehnungsausgleichsbereichs 20 erhöht.
  • Gemäß Figur 4C ist vorgesehen, dass die Aussparungen 21, 22, 26 im Wesentlichen V-förmig ausgebildet sind, sodass die Elektrode 12 in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich 20 ebenfalls V-förmig verläuft. Hierdurch wird eine vorteilhafte Kompensationsfähigkeit der Elektrode 12 beziehungsweise 13 und ein weiterhin guter Stromfluss durch die Elektrode 12, 13 erhalten.
  • Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsformen des Wärmedehnungsausgleichsbereichs 20 möglich. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass nur eine Aussparung 21 vorgesehen ist oder mehr als drei Aussparungen. Auch kann vorgesehen sein, dass die streifenförmigen Aussparungen 21, 22, 26, wie sie in Figuren 4A bis 4C gezeigt sind, sich nicht senkrecht zu der jeweiligen Seitenkante 23, 24 beziehungsweise zur Längserstreckung der Elektrode 12, 13 erstrecken, sondern in einem Winkel dazu. Vorzugsweise weisen die Aussparungen 21, 22 und/oder 26 einen gekrümmten Grund auf, um im Falle der Wärmedehnung eine höhere Dauerbelastung zu gewährleisten.
  • Durch die vorteilhafte Ausbildung der Flächenheizmodule wird erreicht, dass auch in Betrieb, beispielsweise beim Auftreten hoher Temperaturen keine Spannungen in der Elektrode 12, 13 entstehen, die zu einer Verspannung im Flächenheizmodul 1 führen könnten. Dadurch wird auch erreicht, dass die Steckanschlüsse 17, 18 auch bei Auftreten hoher Temperaturen spannungsfrei in der gewünschten Stelle verbleiben, sodass elektrische Kontakte zu benachbarten Flächenheizmodulen oder Flächensteuermodulen sicher erhalten bleiben. Wenn sich die Elektroden 12, 13 über die gesamte Länge des jeweiligen Grundkörpers 3 hinweg erstrecken, wie beispielsweise in Figur 5 gezeigt, so stoßen die benachbarten Elektroden 12 oder 13 der benachbarten Flächenheizmodule 1 in Längserstreckung aneinander an.
  • In dem in Figur 5 gezeigten Flächenverbund von zwei Flächenheizmodulen 1, die zusammen das Flächenheizsystem 2 bilden, würden die wärmebedingten Längendehnungen zu einer Verspannung im gesamten Flächenheizsystem 2 führen. Durch die vorteilhaften Wärmedehnungsausgleichsbereiche 20 wird dies jedoch sicher auf einfache Art und Weise verhindert, sodass auch eine Vielzahl von Flächenheizmodulen aneinander angeordnet werden können, um einen gemeinsamen Flächenverbund beziehungsweise das Flächenheizsystem 2 zu bilden, ohne dass im Betrieb aufgrund von hohen Temperaturen Spannungen entstehen. Dadurch wird die Haltbarkeit und die Belastbarkeit des Flächenheizsystems 2 deutlich erhöht.

Claims (7)

  1. Flächenheizmodul (1), insbesondere für ein Flächenheizsystem (2), mit einem elektrisch isolierenden Grundkörper (3), mit wenigstens einer auf dem Grundkörper (3) angeordneten und elektrisch kontaktierbaren Elektrode (12, 13), die sich streifenförmig über den Grundkörper (3) durchgehend erstreckt, und mit einer elektrisch betreibbaren Heizschicht (16), die abschnittsweise in Berührungskontakt mit der jeweiligen Elektrode (12, 13) steht, wobei die Elektrode (12, 13) wenigstens einen Längsabschnitt aufweist, der einen Wärmedehnungsausgleichsbereich (20) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmedehnungsausgleichsbereich (20) wenigstens zwei seitliche Aussparungen (21, 22, 26) aufweist, die beabstandet voneinander und von gegenüberliegenden Längsseitenkanten (20, 24) der Elektrode (12, 13) ausgehend ausgebildet sind, und dass die jeweilige Aussparung (21, 22, 26) über eine Mittellängslinie (25) der Elektrode (12, 13) hinausgeht.
  2. Flächenheizmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (12, 13) in dem Wärmedehnungsausgleichsbereich (20) durch die Aussparungen (21, 22, 26) einen V- oder U-förmigen Verlauf aufweist.
  3. Flächenheizmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektrode (12, 13) parallel zu einer Längsseitenkante (4, 6) des Grundkörpers (3) erstreckt.
  4. Flächenheizmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (12, 13) mit wenigstens einem Steckanschluss (17, 18) elektrisch wirkverbunden ist, der einer Seitenkante (4, 5, 6, 7) des Grundkörpers (3) zugeordnet ist.
  5. Flächenheizmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (12, 13) mit dem wenigstens einen Steckanschluss (17, 18) einstückig ausgebildet ist.
  6. Flächenheizmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Elektroden (12, 13) an dem Grundkörper (3) angeordnet sind und jeweils in Berührungskontakt mit der Heizschicht (16) stehen.
  7. Flächenheizsystem (2) mit mehreren gleich ausgebildeten Flächenheizmodulen (1) zum Bilden eines Flächenverbunds, gekennzeichnet durch die Ausbildung der Flächenheizmodulen (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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