WO1997015171A2 - Elektrische widerstandsheizung zur raumklimatisierung in wohnungen und gebäuden - Google Patents

Elektrische widerstandsheizung zur raumklimatisierung in wohnungen und gebäuden Download PDF

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WO1997015171A2
WO1997015171A2 PCT/DE1996/001941 DE9601941W WO9715171A2 WO 1997015171 A2 WO1997015171 A2 WO 1997015171A2 DE 9601941 W DE9601941 W DE 9601941W WO 9715171 A2 WO9715171 A2 WO 9715171A2
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Magnus Kluge
Heinrich Schürmann
Alfred Brill
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Magnus Kluge
Schuermann Heinrich
Alfred Brill
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/60After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only artificial stone
    • C04B41/61Coating or impregnation
    • C04B41/65Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/68Silicic acid; Silicates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D13/00Electric heating systems
    • F24D13/02Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating
    • F24D13/022Electric heating systems solely using resistance heating, e.g. underfloor heating resistances incorporated in construction elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to an electrical resistance heater for air conditioning in apartments and buildings using an electrically conductive heating layer which can be heated by current and consists of a mixture of graphite particles mixed with a hardenable binder, metallic strip-shaped power supply electrodes being provided on two parallel sides of the heating layer.
  • Constant opening and closing of the windows to exchange the air humidity present in the rooms is associated with considerable losses in heating energy, especially in the cold season, because the air has been heated to temperatures above the sensation temperature of the person due to the cooler surrounding surfaces.
  • Panel radiators that use an electrically conductive layer that can be heated by electricity do not do it justice.
  • heating resistors consisting of wires or conductor tracks are used, which are usually laid in a meandering pattern, so that the heating resistors are sufficiently large
  • the invention aims to provide an electrical resistance heater Room air conditioning with a homogeneous heat radiation field in which forced convection of the room air can be avoided
  • a suitable design of the clamping line with the formation of fine saw teeth ensures reliable contact of the power supply electrode s produced with the individual heating wires It is disadvantageous that the terminal strips protrude from the level of the wall surface and are therefore to be designed according to the design of the wallpaper surface. As a result, a large number of different terminal strips must be kept in stock. Therefore, the use of appropriate Terminal strips uneconomical for a large number of different wallpapers
  • such heating foils constructed with strip-shaped heating conductors are less suitable for underfloor heating.
  • Such strips and heating lines and heating foils require, in a similar way, as in the case of floors heated with pipes and hot water, measures in certain areas so that hot spots in the floor are avoided.
  • the conductive cross-section of the aluminum foil must be increased at each crossing point in the case of crossing electrical conductor tracks. Otherwise, a recess in the heating system is provided in such places where there is a risk of heat build-up due to furniture or the like, so that local overheating of the floor can be avoided.
  • the object of the invention is an electrical resistance heating under
  • the object is achieved with an electrical resistance heater in that a heating layer is formed from a mixture based on graphite particles and a water-dilutable binder, which can be applied directly to a moisture-absorbing support plate by brushing, spraying, screen printing or the like such that the area load based on the electrical heating power of the heating layer 20
  • REPLACEMENT BUTT (RULE 26) is up to 60 W / m 2 , the carrier plate being in particular a conventional plasterboard plate suitable for interior construction and provided on the back with a thermal insulation layer.
  • Such resistance heating is primarily inexpensive and can be implemented with relatively simple means, because a commercially available gypsum plasterboard can be used as the support plate and the other components and processing also require little effort.
  • Thermal insulation that does not allow a flow of heat flowing from the heating layer into the outer wall.
  • a further development of the invention is aimed at covering an inner wall belonging to a prefabricated house, which has a large plasterboard plate, which is provided on two parallel sides with band-shaped metallic current supply electrodes, with the heating layer, which is particularly to be considered in a low-energy house.
  • the surface load of the heating layer can be reduced to 20 W / m 2 .
  • a one-man panel made of plasterboard with a thermal insulation layer is provided on the back for subsequent installation, which is coated on the front with the heating layer such that the total resistance, measured between the power supply electrodes, is approximately 40 to 120 ohms is. With a total resistance of 60 ohms, the heating power of the heating layer in combination with a commercially available plasterboard is 40 W / m 2 .
  • a composite building board provided with a thermal insulation material, which is coated on its visible side with a building board which contains fibers which are embedded in the building board.
  • the in the building board is expedient to use a composite building board provided with a thermal insulation material, which is coated on its visible side with a building board which contains fibers which are embedded in the building board.
  • REPLACEMENT BLADE (RULE 26) Embedded fibers are preferably used in the manufacture of composite building boards to increase the strength of building boards.
  • the building board or the composite building board consists directly of a foam glass, porous plastic produced using foaming agents, artificial stone or expanded clay, the surface of the building board or the composite building board being smoothed with a pore filler.
  • foam glass porous plastic produced using foaming agents, artificial stone or expanded clay
  • the surface of the building board or the composite building board being smoothed with a pore filler.
  • the jointing and smoothing of the connection points can be formally omitted if the composite building boards have tongue and groove and can be pinned during installation.
  • water glass is used as a binder for the graphite particles.
  • Water glass is a relatively inexpensive binder that can be easily diluted with water and applied to a plasterboard by brushing, spraying, screen printing or the like.
  • the heating layer can be used in a particularly advantageous manner in the production of underfloor heating.
  • Figure 1 shows the interior view of a room with a belonging to a low energy house
  • Figure 2 shows a cross section through a one-piece board made of plasterboard and covered with a heating layer
  • FIG. 3 shows a front view of the plasterboard one-man board shown in FIG. 2
  • FIG. 4 shows a composite building board in front view instead of a plasterboard building board
  • FIG. 5 shows an enlarged view at X of the composite building board shown in FIG. 1 in cross section
  • FIG 7 shows a floor heating system with a bound substructure
  • FIG. 8 shows a floor construction with floor heating system carried out in dry construction in a schematic representation.
  • Fig. 1 shows a highly schematic view of the interior of a room with a right side wall 1, which is provided on the front with large plasterboard 2 any cut.
  • the gypsum plasterboards 2 are smoothed and sanded in one piece or without joints.
  • a power supply electrode 6 extending over the wall length is attached.
  • the current supply electrode 6 consists of a metal band, a band which is formed from a metal foil, or a strip of a metal color if the surface heating power is to be chosen lower.
  • a second power supply electrode 6 is arranged parallel to the upper power supply electrode 6 at the level of the floor edge 7. Both power supply electrodes 6 are provided at the ends with connections which are contacted with copper lines 8, which are led in a cable cladding to a busbar or to a power supply device 9 operated with a protective low voltage, which can be regulated in a known manner.
  • the application can be done with a conventional coating roller or by spraying.
  • a particularly uniform coating can be achieved in that the heating layer 11 is applied in the form of a screen print. In this case, the mixing ratio can be increased in favor of the graphite particles.
  • the variation of the mixing ratios should not, however, go beyond a proportion of 2: 1, because the application of graphite is made unnecessarily difficult by a higher proportion of graphite and ultimately the resistance built up between the two power supply electrodes 6 can be changed by the thickness of the applied layer.
  • the desired resistance values were empirically achieved by deleting in a good approximation with a deviation value of 10%.
  • the heating layer 11 dries fairly quickly due to the rapid absorption of moisture in the gypsum plasterboard 2, so that rapid further processing of the interior wall components is possible in the manufacture of a house from prefabricated components. If necessary, curing can be accelerated with an acidic gas such as CO 2 . After the heating layer 11 has completely hardened, a smooth, smudge-resistant surface is formed depending on the chosen coating method, which can be provided with an optically appealing coating, with a wallpaper or the like.
  • a protective low voltage of 60 V is applied to the two power supply electrodes 6, which is provided by the power supply device 9.
  • the surface temperature of the heating layer 11 was measured. These measurements resulted in temperature inhomogeneities of no more than ⁇ 2 K over the entire heating surface. In long-term operation, the air in the room takes on temperature values which are only 2-5 K below the surface temperature of the heating layer 11. The reason for this is the large-area coating of a room with a heating layer 11, which can be realized with the aid of the invention, the area proportion of which on the walls should be more than 70%.
  • a one-man board 12 made of plasterboard shown in cross section in FIG. 2 is assumed within the scope of the invention, which has a thermal insulation layer 4 on the back.
  • the one-man plate 12 which has an average length of 2.5 m to 3.0 m and a width of 0.6 m, is provided in accordance with FIG. 3 on the opposite sides on the narrower end edges in each case with a current supply electrode 6 which connects to the Ends of one long side are extended to a contact section 14, which is used both for connecting a plurality of panel heating elements and for connecting a low-voltage source 9.
  • Gypsum plasterboard 2 the resistance measured between the two power supply electrodes 6 is 13 k ohms when the heating layer 11 is wet. After drying, the resistance between the power supply electrodes is 60 ohms.
  • the screen printing method is particularly well suited for applying the heating layer 11 to a one-man plate 12.
  • the desired resistance values can be varied very precisely by means of screen printing, which is particularly advantageous if a gable wall 15 shown in FIG. 1 a is to be heated, which was built from a customary masonry with openings 16.
  • Shortened one-man plates 18 are suitable for heating the not so high wall pieces 17, in which first one-man plates 12 are provided with corresponding power supply electrodes 6.
  • the shortened one-man plates 18 are coated with a heating layer 11 by means of screen printing, which has a total resistance of, for example, 300 ohms.
  • the shortened one-man plate 18 is installed above and below the window opening 16, as can be seen in FIG. 1 a, with a not shown further between the current supply electrodes 6 directed towards the window current-conducting connection is established.
  • the heating of the gable wall 15 can then be put into operation after the power supply electrodes 6 have been connected to the power supply device 9.
  • Plasterboard is to be used and is made entirely of a thermal insulation material
  • thermal insulation building material 101 itself or consists of a composite system recognizable in FIG. 6 with a thermal insulation building material 101. All suitable insulating materials that have sufficient strength and are suitable for the production of plate-shaped components are suitable as thermal insulation building material 101. Porous foam plastic, foam glass, silicate foam glass or other foam glass, artificial stone, pearlite or expanded clay is particularly suitable for this purpose.
  • the insulation materials also include mineral fibers that do not have a suitable strength per se in order to be used as a board material or as a load-bearing component of a board. Here, the insulation material is used in a composite system, which is shown in FIG. 5.
  • a gypsum fiber board, a fiber cement board, a silicate board or calcium silicate board are suitable as building board 102 instead of a plasterboard board.
  • Lightweight wood wool panels and panels are also suitable, the essential components of which are formed from cellulose.
  • a pore filler 103 is provided as a further component, with which the surface of the building board
  • a building board 102 made from prefabricated elements made of a foam plastic can be provided with a smoothing, combustibility-reducing coating, whereby the above-mentioned building boards 102 are also essentially commercially available.
  • a power supply electrode 105 is provided parallel to the end face 104 and is suitably attached to the composite building board by gluing or stapling.
  • a heating layer 106 which consists of a mixture of graphite particles with a water-dilutable binder, is applied by brushing or spraying to the surface enclosed in both parallel spaced-apart power supply electrodes 105.
  • the heating layer 106 can be applied in one working step with the required layer thickness, in that the proportion of binder is relatively low due to the lower absorbency of the substances carried forward, so that in any case the consistency required for optimal heating performance can be adjusted by a corresponding proportion of the graphite particles.
  • the composite building board has a right side surface 107 with a groove 108 and a left side surface 109 with a spring 110.
  • Composite building boards can thus be pinned when assembled in a manner known per se.
  • building boards 102 that are sufficiently stable against breaking out of the edges can be used in particular, which can also significantly facilitate fastening, for example with joint claws.
  • the current supply electrodes 105 have laterally projecting contact sections 111 on both sides of the composite building board, which are bent in the direction of the directional arrows 115.
  • the bending takes place in such a way that the contact sections 1 1 1 can assume the respective shape of the left side surface 109 and the right side surface 107.
  • easily deformable metallic power supply electrodes 105 are used, the material thickness of which should not exceed 0.05 mm.
  • a lateral contact section 11 1 is inserted into the groove 108 as a clamping contact 1 12 and the contact section 11 1 is bent into the shape of the spring 110 opposite as a counter contact 113.
  • the clamping contact 1 12 with the mating contact 113 when both come into contact with each other, provides a simple structural solution for a plug contact which, when laying the composite building boards, as shown in FIG. 6, by plugging together a plurality of composite building boards in the direction of arrow 1 14 for a particularly simple to manufacture electrical Connection between the power supply electrodes 105 is of concern.
  • the connection of the individual power supply electrodes 105 to one another by means of a plug contact is therefore not dependent on a terminal strip spanning the composite building boards
  • the floor construction In the case of underfloor heating, the floor construction consists of several layers, which overall have to ensure adequate heat and sound insulation and wear resistance of the floor.
  • a floor construction with a floating screed is designated, which is comparatively suitable for an apartment partition ceiling Blanket 201 is a thermal insulation layer 202 for soundproofing and thermal insulation to heat transfer in the
  • thermal insulation materials light powdery or granular fillings, mats, plates and molded pieces of porous or fibrous organic or inorganic materials with a particularly low coefficient of thermal conductivity can be considered have a high compressive strength.
  • alternative dam materials such as cork, cellulose or mineral granules coated with bitumen are particularly suitable, especially expanded clay
  • the thermal insulation layer 202 must not be moistened because it then loses its insulating effect.Therefore, it must be protected against moisture by an overlying barrier film 203, which is particularly important in wet rooms and with a bound substructure.
  • the load distribution layer 204 above namely with screed 204 ', thus "floats" on the thermal insulation layer 202 without touching the bare ceiling 201 or a wall (not shown in more detail).
  • screed 204' for example anhydrite, magnesia or cement screed with a large surface pressure Necessary in order to compress the thermal insulation layer 202 as far as possible by applying screed 204 '.
  • Floor screed 204' requires a minimum nominal thickness which must not be less than 35 mm. When laying tiles on floating screed 204 'there is a layer thickness of 45 mm thick e required
  • a thin, self-leveling compensation layer 205 is applied to the top of the screed 204 ', which has a completely smooth and even surface
  • leveling compounds are suitable for this, the handling of which is known and is not further elaborated. With regard to the invention, however, a leveling compound comprising water glass is also particularly suitable, which enables a cohesive structure of the entire floor construction
  • a current supply electrode 207 is provided parallel to the floor edge 206 on both sides of the compensation layer 205, which is glued directly onto the compensation layer 205 with a water glass adhesive or, if appropriate, immediately onto the load distribution layer 204.
  • the current supply electrode 207 which consists of a thin film strip made of an electrically highly conductive material, preferably composed of copper, is connected to a power supply device, not shown, which can be operated mainly with protective extra-low voltage
  • An electrically conductive heating layer 208 which is composed of a mixture of graphite particles and a water-dilutable binder, is applied to the surface of the floor enclosed by the power supply electrodes 207 by brushing, spraying, filling or, if appropriate, by screen printing.
  • Water glass in particular soda water glass, is suitable for this purpose. that can be made available comparatively cheap
  • the desired heating output will be produced by applying the heating layer 208 once.
  • the heating output should preferably be 20 to 60 watts / m 2 , so that the temperature of the floor to be heated cannot exceed 33 degrees plus. As a result, no damage to the floor construction is to be feared.
  • This is advantageous is also that the heating layer 208 is arranged on top of the load distribution layer 204.
  • the screed 204 'thus means an additional thermal insulation layer 202.
  • the heat generated in the heating layer 208 acts directly on the floor covering layer 209 to be heated. As a result, the heating output can respond quite quickly and be dimensioned very small
  • a ceramic floor covering layer 209 made of plates or tiles can be laid directly on the heating layer 208 in a Mortel bed 210.
  • a Mortel bed 210 there is an excellent adhesion between
  • REPLACEMENT BUTT (RULE 26) the floor covering layer 209 and the heating layer 208.
  • the adhesion can be increased further if the tiles are glued instead of a mortar bed 210 with an adhesive layer 210 ', the adhesive having water glass as a binder.
  • a chemical reaction causes a concatenation of the floor covering layer 209 with the heating layer 208 based on chemical bonds, which is itself connected to the load distribution layer 204 or the screed 204 '.
  • the floor covering layer 209 is thus non-positively connected to the load distribution layer 204 by means of the heating layer 208. Because of this, cracks in the floor covering layer 209 are completely excluded. All ceramic floor coverings, tiles or glass tiles, can therefore be used as the floor covering layer 209 without restriction
  • a wear layer 21 1 which protects and seals the heating layer against wear and which can be finally applied to the heating layer 208 is provided.
  • Cement screed, plastic screed, asphalt screed, self-leveling screed or the like is suitable for this purpose, which can enable long-term assembly with the heating layer 208.
  • the efficiency of the underfloor heating can be further improved by means of heat-conducting additives.
  • the efficiency of the underfloor heating can be improved if the strengthening additives, for example in the form of fibrous materials, are contained in the wear layer 21 1.
  • the thickness of the wear layer 21 1 can be made smaller and the heat transfer can be optimized in relation to the strength of the wear layer 21 1.
  • an insulating layer 212 is applied to a raw ceiling 201, which is formed by a loose bed of mineral expanded bodies or the like coated with bitumen.
  • the fill can easily adapt to existing cavities if, in contrast to the drawing chosen for reasons of simplification, a wooden ceiling with a layer of beams is present.
  • the fill is leveled evenly in one level by subtracting.
  • a load distribution layer 204 made of covering plates is then placed on the insulating layer 212, which is stiffened on the longitudinal sides by springs 214 inserted into grooves 213 of adjacent plates.
  • a leveling compensation layer 205 can subsequently be applied to the load distribution layer 204 in order to ensure a smooth surface for the electrical heating layer 208. If a water-thinnable compensation layer 205 is to be used, a barrier film 203 is again recommended according to FIG. 1 between the insulating layer 212 and the load distribution layer 204 in order not to jeopardize the function of the insulating layer 212 due to penetrating water.
  • the electrically conductive heating layer 208 is applied to the top side of the load distribution layer 204 prepared in this way, which is thereby non-positively connected to the load distribution layer 204 with the binder contained in the heating layer 208.
  • the heating layer 208 arranged at the top of the load distribution layer 204 enables direct heat radiation to the overlying floor construction and low self-heating of the load distribution layer 204 installed instead of a screed layer, which is thereby exposed to a small extent to the harmful thermal expansions.
  • the durability of the heating layer 208 is therefore indefinitely long.
  • a particularly simple and cost-effective representation of the floor construction is achieved if the load distribution layer 204 consists of plates which are coated with the electrically conductive heating layer 208 ready for installation. The manufacture of these plates is described in detail above.
  • Particularly suitable here are mineral-bonded load distribution boards reinforced with fibrous materials or composite building boards with groove 213 and tongue 214, which, as is known, have thin, insertable grooves 213 on the end faces
  • a heating layer 208 extending over the entire floor can be realized by simply lining up load distribution plates.
  • a wear layer 211 is expedient against mechanical wear and tear, on which finally a pressure distribution layer 215 can be applied. This can consist of large-sized load plates or
  • Floor elements are made of wood-based materials, which likewise have a tongue and groove profile 213, 214 in the side area in order to ensure a high level of stability during installation.
  • the pressure distribution layer 215 forms an excellent laying ground for parquet, carpeting and other soft coverings. Accordingly, plastic soft coverings in particular can be used without any problems, since a low heat output of the heating layer 208 is required with good heat transfer. Overall, this has a favorable effect on the economy and the service life of the underfloor heating.

Abstract

Die Erfindung bezweckt eine elektrische Widerstandsheizung mit einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht, bestehend aus einem Gemisch aus mit einem aushärtbaren Bindemittel versetzten Graphitteilchen, welche mit einer minimalen Oberflächentemperatur betreibbar ist. Der Erfindung zufolge ist das eine Heizschicht (11) ausbildende Gemisch auf der Basis von Graphitteilchen und einem mit Wasser verdünnbaren Bindemittel zusammengesetzt und durch Streichen, Spritzen, Siebdruck oder dergleichen unmittelbar auf eine feuchtigkeitsaufnehmende Trägerplatte auftragbar derart, daß die Flächenbelastung bezogen auf die elektrische Heizleistung der Heizschicht (11) 20 bis 60 W/m2 beträgt, wobei die Trägerplatte eine herkömmliche zum Innenausbau geeignete, rückseitig mit einer Wärmedämmschicht (4) versehene Gipskartonplatte (2), Verbundbauplatte beziehungsweise Lastverteilerschicht (204) bei einer Fußbodenheizung aufweist. Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft die Raumklimatisierung mit einem homogenen Wärmestrahlungsfeld in Wohnungen und Gebäuden, bei dem eine erzwungene Konvektion der Raumluft vermieden werden kann.

Description

Elektrische Widerstandsheizung zur Raumklimatisierung in Wohnungen und Gebäuden
Die Erfindung betrifft eine elektrische Widerstandsheizung zur Raumklimatisierung in Wohnungen und Gebäuden unter Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfahigen Heizschicht, bestehend aus einem Gemisch aus mit einem aushärtbaren Bindemittel versetzten Graphitteilchen, wobei an zwei parallel gegenüberliegenden Seiten der Heizschicht metallische streifenförmige Stromzufuhrungselektroden vorgesehen sind.
Es hat sich gezeigt, daß die heute im Bauwesen gebräuchlichen Fenster mit hoher Wärme - und Schalldämmung bis zu 25 mal dichter schließen als Fenster, deren Einbau längere Zeit zurückliegt. Bei älteren Fenstern werden durch die Fugenlüftung mehrere Kubikmeter Luft in der Stunde ausgetauscht. In Räumen mit modernen Fenstern kann durch deren gute Abdichtung jedoch die Luftfeuchtigkeit infolge der ständigen Wasserdampfabgabe durch den Menschen auf hohe Werte ansteigen und einen Feuchtigkeitsstau bewirken. In dessen Folge sind Feuchtigkeitsschäden wie Stockflecken und Schimmelbildung an den Wänden zu beobachten. Ursache dafür sind die Temperaturinhomogenitäten der Umschließungsflächen allgemein und der Wände im speziellen sowie der Umstand, daß die Oberflächentemperatur der Umschließungsflächen niedriger ist als die Lufttemperatur des Raumes. An kühleren Wänden, insbesondere deshalb an den Außenwänden, und in seitlichen Wandbereichen sowie dem Fußboden mit geringerer Luftzirkulation, schlägt sich bei hoher Wasserdampfsättigung der in der Luft vorhandene Wasserdampf im Taupunkt als Tauwasser nieder, weil die Sättigungsmenge bei niedrigerer Temperatur geringer ist.
Ständiges Öffnen und Schließen der Fenster zum Austausch der in den Räumen vorhandenen Luftfeuchtigkeit ist insbesondere in der kalten Jahreszeit mit erheblichen Verlusten an Heizenergie verbunden, da die Luft wegen der kühleren Umschließungsflächen auf Temperaturen erwärmt wurde, deren Werte über der Empfindungstemperatur des Menschen liegen.
Dieses Problem können die aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen
Flächenheizkörper, die sich einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Schicht bedienen, nicht gerecht werden. Bei Flächenheizkörpern beispielsweise in Form von Heiztapeten werden aus Drähten oder Leiterbahnen bestehende Heizwiderstände verwendet, die meistens mäanderförmig verlegt sind, damit die Heizwiderstände eine hinreichend große
ERSATZBUTT (REGEL 26) Länge aufweisen können In der Internationalen Patentanmeldung PCT WO 94/14012 zum Beispiel wird eine auf einem Wandelement basierende Wandheizung beschrieben, die zum Zwecke der Verbesserung des Raumklimas mit einer zwischen der Wand und der Heizung angeordneten Reflexionsschicht ausgestattet ist
Als Nachteil im allgemeinen ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen, daß durch eine zirkulierende Lufterwarmung wesentliche Teile der Raumluft ein höheres Temperaturniveau gegenüber den übrigen Teilen aufweisen, die sich nicht in unmittelbarer Umgebung der Wärmequelle befinden Bei Zwangsluftung durch Offnen eines Fensterflügels werden jedoch in einem Raum die wärmeren Luftmassen durch das Wirken des physikalischen Gesetzes der Schwerkraft schneller ausgetauscht als die kälteren Bestandteile, so daß infolgedessen ein überdurchschnittlich großer Warmeverlust entstehen kann, wenn in dem Raum starke Temperaturunterschiede auf Grund der Position des Heizkörpers zu verzeichnen sind Infolgedessen bezweckt die Erfindung eine elektrische Widerstandsheizung zur Raumklimatisierung mit einem homogenen Warmestrahlungsfeld, bei dem eine erzwungene Konvektion der Raumluft vermieden werden kann
Bekannt sind des weiteren in der DE Patentschrift 15 65 352 beschriebene Tapetenheizungen mit einer Heizfolie aus elektrisch leitendem Kunststoff mit an gegenüberliegenden Rändern befindlichen Stromzufuhrungen, die nur mit erheblichem Aufwand auf unterschiedliche Energiebereiche einstellbar sind Bei Aussparungen in den zu beheizenden Wanden bereitet die Anpassung an die ortlichen Verhaltnisse in den meisten Fällen Probleme, so daß sich diese Heizungen in der Praxis nicht durchsetzen konnten Das nämliche trifft flir die Heiztapeten zu, die einzelne nebeneinander liegende Heizdrahte aufweisen In dem Deutschen Gebrauchsmuster mit der Rollennummer G 92 15 471 werden zum Verbinden von Heiztapeten und der Heizdrahte untereinander metallische Klemmleisten vorgesehen, welche die Schnittstellen zwischen den einzelnen Tapetenabschnitten übergreifen Durch eine entsprechende Gestaltung der Klemmlinie unter Ausbildung von feinen Sagezahnen wird ein sicherer Kontakt der Stromzufuhrungselektroden mit den einzelnen Heizdrähten hergestellt Nachteilig ist, daß die Klemmleisten aus der Ebene der Wandflache erhaben hervortreten und aus diesem Grunde entsprechend dem Dessin der Tapetenoberflache zu gestalten sind Infolgedessen ist eine große Zahl von verschiedenen Klemmleisten auf Vorrat zu halten Von daher ist die Verwendung von entsprechenden Klemmleisten bei einer großen Zahl von verschiedenen Tapeten unwirtschaftlich Außerdem sind derartige mit streifenförmigen Heizleitern aufgebaute Heizfolien weniger gut für eine Fußbodenheizung geeignet. Derartige streifenformig aufgebaute Heizleitungen und Heizfolien erfordern in ähnlicher Weise, so wie bei mit Rohrleitungen und heißem Wasser beheizten Fußböden, an bestimmten Bereichen Maßnahmen, damit heiße Stellen im Fußboden vermieden werden. Bei sich kreuzenden elektrischen Leiterbahnen muß an jedem Kreuzungspunkt aus diesem Grunde der leitende Querschnitt der Aluminiumfolie erhöht werden. Ansonsten ist an solcherlei Stellen, bei denen durch aufgestellte Möbel oder dergleichen ein Wärmestau zu befürchten ist, eine Aussparung im Heizsystem vorgesehen, damit eine örtliches Überheizen des Fußbodens vermieden werden kann.
Bei mit Rohrleitungen beheizten Fußbodenkonstruktionen ist aus der Praxis bekannt, daß bei einem eingebauten Heizestrich eine Oberflächentemperatur von 33 Grad plus nicht überschritten werden darf. Ein Wärmestau durch Möbel und dergleichen kann aber zu einer wesentlich höheren Oberflächentemperatur führen. Damit einhergehend kann sich der Trittbelag ablösen und durch Rissbildung in Mitleidenschaft gezogen werden. Aus diesem Grunde sind niedrige Oberflächentemperaturen zwingend erforderlich, damit beheizte Fußbodenkonstruktionen mit Fliesen -, Naturstein - oder Betonwerksteinbelägen ohne Schäden bleiben (ERB Literaturauslese Nr. 1540, „Schäden an beheizten Fußböden", 3. Auflage 1992, Seite 22 ff). Sofern beim Verlegen von keramischen Fliesen im Mörtelbett der Verlegemörtel mit dem Untergrund nicht kraftschlüssig verbunden ist, kann sich das aus dem Mörtelbett und den Fliesen bestehende Verbundsystem frei verformen und verwölben, sobald thermische Längenänderungen bei den Materialschichten auftreten, indem die rechnerische Dehnung des Estrichs das Doppelte des Fliesenbelages beträgt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer elektrischen Widerstandsheizung unter
Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht, die zur Raumklimatisierung in Wohnungen und Gebäuden mit einer minimalen Oberflächentemperatur betreibbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer elektrischen Widerstandsheizung dadurch gelöst, daß eine Heizschicht ausgebildet wird aus einem Gemisch auf der Basis von Graphitteilchen und einem mit Wasser verdünnbaren Bindemittel, was durch Streichen, Spritzen, Siebdruck oder dergleichen unmittelbar auf eine feuchtigkeitsaufhehmende Trägeφlatte auftragbar ist derart, daß die Flächenbelastung bezogen auf die elektrische Heizleistung der Heizschicht 20
ERSATZBUTT (REGEL 26) bis 60 W/m2 beträgt, wobei die Trägerplatte insbesondere eine herkömmliche zum Innenausbau geeignete, rückseitig mit einer Warmedämmschicht versehene Gipskartonplatte ist. Eine derartige Widerstandsheizung ist in erster Linie kostengünstig und mit relativ einfachen Mitteln realisierbar, weil als Trägeφlatte eine handelsübliche Gipskartonplatte Verwendung finden kann und auch die weiteren Komponenten sowie die Verarbeitung eines geringen Aufwandes bedürfen.
Die Verwendung einer Gipskartonplatte als unmittelbare Trägerplatte für eine elektrisch betriebene Widerstandsheizung ist bisher noch nicht bekannt geworden, da der Gips auf eine längere Dauer gesehen nicht mit den hohen Temperaturen einer herkömmlichen Widerstandsheizung belastet werden kann. Dem wird durch die extrem niedrige Flächenbelastung bezogen auf die Heizleistung Rechnung getragen. Die sich einstellende Oberflächentemperatur liegt nachweislich von Erprobungen der Anmelder lediglich 3 bis 5 K, im Schnitt 4 K über der gewünschten Lufttemperatur des zu beheizenden Raumes. Eine Voraussetzung dafür ist die auf der Rückseite der Gipskartonplatte vorgesehene
Wärmedämmung, die einen von der Heizschicht in die Außenwand abfließenden Wärmestrom nicht zuläßt.
Eine Weiterbildung der Erfindung daraufgerichtet, eine zu einem Fertigteilhaus gehörende Innenwand, welche eine großflächige Gipskartonplatte aufweist, die an zwei parallelen Seiten mit bandförmigen metallischen Stromzufuhrungselektroden versehen ist, mit der Heizschicht zu bedecken, was insbesondere bei einem Niedrigenergiehaus zu erwägen ist. Hierbei kann die Flächenbelastung der Heizschicht auf 20 W/m2 gesenkt werden.
Für die Nachrüstung in bestehenden Gebäuden oder in Altbauten ist für den nachträglichen Einbau eine rückseitig mit einer Warmedämmschicht versehene Einmannplatte aus Gipskarton vorgesehen, die auf der Vorderseite mit der Heizschicht beschichtet wird derart, daß der Gesamtwiderstand, zwischen den Stromzufuhrungselektroden gemessen, circa 40 bis 120 Ohm beträgt. Bei einem Gesamtwiderstand von 60 Ohm beträgt die Heizleistung der Heizschicht in Kombination mit einer handelsüblichen Gipskartonplatte 40 W/m2.
Anstelle einer Gipskartonplatte ist es zweckmäßig, eine mit einem Wärmedämmbaustoff versehene Verbundbauplatte zu verwenden, die auf ihrer Ansichtsseite mit einer Bauplatte beschichtet ist, die Fasern enthält, die in die Bauplatte eingebettet sind. Die in die Bauplatte
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) eingebetteten Fasern werden vorzugsweise bei der Herstellung der Verbundbauplatten verwendet, um die Festigkeit von Bauplatten zu erhöhen.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht die Bauplatte beziehungsweise die Verbundbauplatte direkt aus einem Schaumglas, porösem unter Verwendung von Schaummitteln hergestellten Kunststoff, Kunststein oder expandiertem Ton, wobei die Oberfläche der Bauplatte beziehungsweise der Verbundbauplatte mit einem Porenfüllstoff geglättet ist. Auf diese Weise kommen Verbundbauplatten zum Einsatz, die neben einer geringeren Saugfähigkeit eine genügend hohe Stabilität und Festigkeit aufweisen. Gegenüber einer Verbundbauplatte unter Verwendung von Gipskarton ergeben sich infolgedessen im Bereich der Ansichtsflächen mehr oder weniger scharfe Kanten, die bereits an sich das Verfügen wesentlich erleichtern können.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Verfugen und Glätten der Anschlußstellen förmlich entfallen, wenn die Verbundbauplatten Nut und Feder aufweisen und beim Verlegen verspundbar sind. Durch Zusammensetzen mehrerer, durch Nut und Feder gespundeten Verbundbauplatten zu einer mit einer elektrisch leitfähigen Heizschicht beschichteten Wand aus vorgefertigten Verbundbauelementen ergibt sich eine an allen Stellen ebene und gleichmäßige Heizfläche, die zur Klimatisierung von Räumen in Wohnungen und Gebäuden besonders gut geeignet ist.
Bei der Herstellung der Heizschicht ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, daß als Bindemittel für die Graphitteilchen Wasserglas verwendet wird. Wasserglas ist ein relativ preiswertes Bindemittel, das problemlos mit Wasser verdünnbar und durch Streichen, Spritzen, Siebdruck oder dergleichen auf eine Gipskartonplatte auftragbar ist.
Bei Verwendung von Wasserglas kann die Heizschicht in besonders vorteilhafter Weise bei der Herstellung einer Fußbodenheizung eingesetzt werden. Die sich dabei ergebenden und weitere Vorteile sowie Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels, das anhand von Zeichnungen die Erfindung näher veranschaulichen soll.
In den dazugehörigen Zeichnungen zeigt Figur 1 die Innenansicht eines Raumes mit einer zu einem Niedrigenergiehaus gehörenden
Seitenwand und einer Giebelwand, die aus einem gebräuchlichen Mauerwerk errichtet wurde, Figur 2 einen Querschnitt durch eine mit einer Heizschicht überzogene Einmannplatte aus Gipskarton und
Figur 3 eine Vorderansicht der in Figur 2 dargestellten Einmannplatte aus Gipskarton, Figur 4 anstelle einer Gipskartonbauplatte eine Verbundbauplatte in der Vorderansicht, Figur 5 eine vergrößerte Darstellung bei X der in Figur 1 gezeigten Verbundbauplatte im Querschnitt und Figur 6 zwei Verbundbauplatten vor dem Zusammenbau bei Einzelheit X Figur 7 eine Fußbodenheizung mit einem gebundenen Unterbau und Figur 8 eine im Trockenbau ausgeführte Fußbodenkonstruktion mit Fußbodenheizung in schematischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt stark schematisiert die Innenansicht eines Raumes mit einer rechten Seitenwand 1, die auf der Vorderseite mit großflächigen Gipskartonplatten 2 beliebigen Zuschnittes versehen ist. Die Gipskartonplatten 2 sind aus einem Stück oder fugenlos verspachtelt und verschliffen. Auf der Kehrseite befindet sich eine massive Holzwerkstoffplatte 3 und als eine Warmedämmschicht 4 eine Ausfachung mit Mineralwollematten zur Wärmedämmung und zur Schallisolierung. In der Höhe des oberen Deckenrandes 5 wird eine sich über die Wandlänge erstreckende Stromzufuhrungselektrode 6 befestigt. Die Stromzufuhrungselektrode 6 besteht in Abhängigkeit von der zu erwartenden Stromstärke aus einem Metallband, aus einem Band, das aus einer Metallfolie gebildet wird, oder aus einem Streifen einer Metallfarbe, wenn die Flächenheizleistung geringer gewählt werden soll. Eine zweite Stromzufuhrungselektrode 6 wird in Höhe der Fußbodenkante 7 parallel zu der oberen Stromzufuhrungselektrode 6 angeordnet. Beide Stromzufuhrungselektroden 6 sind an den Enden mit Anschlüssen versehen, die mit Kupferleitungen 8 kontaktiert sind, welche in einer Kabel Verkleidung zu einer Sammelschiene beziehungsweise zu einer mit einer Schutzkleinspannung betriebenen Stromversorgungseinrichtung 9 geführt werden, wobei diese in bekannter Arbeitsweise regelbar ist.
Auf die zwischen den beiden parallel beabstandeten Stromzufuhrungselektroden 6 eingeschlossene Fläche wird eine Heizschicht 11 aufgetragen, die aus einem Gemisch von Graphitteilchen mit einem wasserverdünnbaren Bindemittel besteht, wobei in dem Ausführungsbeispiel Wasserglas verwendet wird. Bezogen auf das Ausgangsvolumen beträgt das Mischungsverhältnis von Graphitteilchen zu Wasserglas 1 : 1, bei dem sich eine sehr gut streichfähige Masse bildet, mit der die Vorderseite der Gipskartonplatte 2 in einem einmaligen Auftragen beschichtet werden kann. Das Auftragen kann mit einer herkömmlichen Streichrolle oder durch Spritzverfahren vorgenommen werden. Eine besonders gleichmäßige Beschichtung kann dadurch erzielt werden, daß das Auftragen der Heizschicht 1 1 in Form eines Siebdruckes erfolgt. In diesem Fall kann das Mischungsverhältnis zugunsten der Graphitteilchen erhöht werden. Die Variation der Mischungsverhältnisse sollte jedoch nicht über einen Anteil von 2 : 1 hinausgehen, weil durch einen höheren Graphitanteil das Auftragen unnötig erschwert wird und letztendlich der zwischen den beiden Stromzufuhrungselektroden 6 aufgebaute Widerstand durch die Stärke der aufgetragenen Schicht verändert werden kann. Empirisch wurden die gewünschten Widerstandswerte durch Streichen in einer guten Näherung mit einem Abweichungswert von 10 % erreicht. Unmittelbar nach dem Auftragen des Gemisches auf die Gipskartonplatte 2 trocknet die Heizschicht 11 infolge der raschen Feuchtigkeitsaufnahme der Gipskartonplatte 2 ziemlich schnell ab, so daß eine zügige Weiterbearbeitung der Innenwandbauteile bei der Herstellung eines Hauses aus Fertigbauteilen möglich ist. Gegebenenfalls kann die Aushärtung mit einem sauren Gas wie CO2 beschleunigt werden. Nachdem die Heizschicht 11 vollständig ausgehärtet ist, entsteht in Abhängigkeit von dem gewählten Beschichtungsverfahren eine glatte wischfeste Oberfläche, die mit einem optisch ansprechenden Überzug, mit einer Tapete oder dergleichen, versehen werden kann.
Um die Wand 1 zu beheizen, wird an die beiden Stromzufuhrungselektroden 6 eine Schutzkleinspannung in Höhe von 60 V angelegt, die durch die Stromversorgungseinrichtung 9 bereitgestellt wird. Die Oberflächentemperatur der Heizschicht 11 wurde gemessen. Diese Messungen ergaben auf der gesamten Heizfläche Temperaturinhomogenitäten von nicht mehr als ± 2 K. Im Langzeitbetrieb nimmt die Luft des Raumes Temperaturwerte an, welche nur 2 - 5 K unter der Oberflächentemperatur der Heizschicht 11 liegen. Grund dafür ist die mit Hilfe der Erfindung realisierbare großflächige Beschichtung eines Raumes mit einer Heizschicht 1 1, deren Flächenanteil an den Wänden mehr als 70 % betragen soll.
In mehreren Versuchen konnte nachgewiesen werden, daß beim Betrieb der elektrischen Widerstandsheizung selbst bei einer bei 35 ° C erzeugten Luftfeuchte von 80 % weder an den mit der Heizschicht 1 1 belegten Wandflächen noch an den indirekt angestrahlten ungeheizten Wandflächen des Raumes Feuchtigkeit kondensiert. Durch das großflächige Beheizen im Bereich langwelliger Infrarotstrahlung wird darüber hinaus ein homogenes Strahlungsklima erzeugt, so daß ein Strahlungszug zwischen warmen und kalten Flächen des Raumes vermieden wird. Dadurch wird ein Behaglichkeitsklima geschaffen, das das Wohlbefinden der sich in dem Raum aufhaltenden Personen fördert. Durch die homogene Erwärmung wird eine erzwungene Konvektion der Raumluft vermieden und die Aufwirbelung von staubförmigen Schadstoffteilchen oder Krankheitserregern herabgesetzt.
Für die Nachrüstung und den nachträglichen Einbau in bestehende Gebäude wird im Rahmen der Erfindung von einer in Figur 2 im Querschnitt dargestellten Einmannplatte 12 aus Gipskarton ausgegangen, welche auf der Rückseite eine Warmedämmschicht 4 aufweist. Die Einmannplatte 12 , die eine durchschnittliche Länge von 2,5 m bis 3,0 m und eine Breite von 0,6 m aufweist, wird gemäß Figur 3 an den gegenüberliegenden Seiten an den schmaleren Stirnkanten jeweils mit einer Stromzufuhrungselektrode 6 versehen, die an den Enden der einen Längsseite zu einem Kontaktabschnitt 14 verlängert sind, der sowohl zum Verbinden mehrerer Flächenheizelemente als auch zum Anschluß einer Niederspannungsquelle 9 dient. Nachdem die Endabschnitte der Einmannplatte 12 mit den Stromzufuhrungselektroden 6 versehen worden sind, kann das Auftragen der Heizschicht 1 1 wie weiter oben beschrieben vorgenommen werden. Unmittelbar nach dem Auftragen des Gemisches auf die
Gipskartonplatte 2 beträgt der zwischen den beiden Stromzufuhrungselektroden 6 gemessene Widerstand 13 k Ohm im nassen Zustand der Heizschicht 1 1. Nach dem Austrocknen beträgt der Widerstand zwischen den Stromzufuhrungselektroden 60 Ohm. Für das Auftragen der Heizschicht 11 auf eine Einmannplatte 12 ist das Siebdruckverfahren besonders gut geeignet. Mittels Siebdruck können die gewünschten Widerstandswerte sehr genau variiert werden, was vor allem von Vorteil ist, wenn eine in Figur 1 a gezeigte Giebelwand 15 beheizt werden soll, die aus einem gebräuchlichen Mauerwerk mit Durchbrechungen 16 errichtet wurde. Für das Beheizen der nicht so hohen Wandstücke 17 eignen sich verkürzte Einmannplatten 18, bei denen zunächst Einmannplatten 12 entsprechende Stromzufuhrungselektroden 6 vorgesehen werden. Um die Heizleistung anzupassen, werden die verkürzten Einmannplatten 18 mittels Siebdruck mit einer Heizschicht 1 1 beschichtet, die einen Gesamtwiderstand von zum Beispiel 300 Ohm aufweist. Der Einbau der verkürzten Einmannplatte 18 erfolgt oberhalb und unterhalb des Fensterdurchbruches 16, wie in Figur 1 a ersichtlich ist, wobei zwischen den fenstereinwärts gerichteten Stromzufuhrungselektroden 6 eine nicht weiter dargestellte stromleitende Verbindung hergestellt wird. Danach kann die Beheizung der Giebelwand 15 nach Anschluß der Stromzufuhrungselektroden 6 an die Stromversorgungseinrichtung 9 in Betrieb genommen werden.
In Figur 4 ist die Vorderansicht einer Verbundbauplatte dargestellt, die anstelle einer
Gipskartonplatte zum Einsatz gelangen soll und vollständig aus einem Wärmedämmbaustoff
101 selbst oder aus einem in Figur 6 erkennbaren Verbundsystem mit einem Wärmedämmbaustoff 101 besteht. Als Wärmedämmbaustoff 101 kommen alle hierfür geeignete Dämmstoffe in Frage, die mit einer ausreichenden Festigkeit versehen und für die Herstellung plattenförmiger Bauteile geeignet sind. Hierfür eignet sich insbesondere poröser, unter Verwendung von Schaummitteln hergestellter Schaumkunststoff, Schaumglas, Silikatschaumglas oder anderes Schaumglas, Kunststein, Perlitt oder expandierter Ton. Zu den Dämmstoffen werden außerdem Mineralfasern gerechnet, die an sich keine geeignete Festigkeit aufweisen, um als Plattenbaustoff oder tragender Bestandteil einer Platte Verwendung zu finden. Hierbei findet der Dämmstoff in einem Verbundsystem Anwendung, das in Figur 5 dargestellt ist.
Diese zeigt eine Verbundbauplatte im Querschnitt, bei der zusätzlich zu einem Wärmedämmbaustoff 101 eine Bauplatte 102 vorgesehen ist. Als Bauplatte 102 eignet sich anstelle einer Gipskartonplatte eine Gipsfaseφlatte, eine Faserzementplatte, eine Silikatplatte beziehungsweise Kalziumsilikatplatte. Weiterhin sind Holzwolleleichtbauplatten und Platten geeignet, deren wesentliche Komponente aus Zellulose gebildet wird.
Bei Bauplatten 102 aus Blähton, Schaumglas, Perlitten oder Gasbeton sowie bei Bauplatten 102, die Schichten mit einem mineralisierten Glasvlies oder Mineralvlies aufweisen, ist als weitere Komponente ein Porenfüllstoff 103 vorgesehen, mit dem die Oberfläche der Bauplatte
102 geglättet werden kann. Anstelle eines Porenfüllstoffes 103 kann eine aus vorgefertigten Elementen aus einem Schaumkunststoff hergestellte Bauplatte 102 mit einer glättenden, die Brennbarkeit verringernden Beschichtung versehen werden, wobei auch diese vorgenannten Bauplatten 102 im wesentlichen im Handel erhältlich sind.
Auf der Vorderseite der Bauplatte 102, die sich in Figur 5 links befindet, ist parallel zu der Stirnfläche 104 jeweils eine Stromzufuhrungselektrode 105 vorgesehen, die in geeigneter Weise durch Kleben oder Heften an der Verbundbauplatte befestigt ist. Auf die zwischen den beiden parallel beabstandeten Stromzufuhrungselektroden 105 eingeschlossene Fläche wird durch Streichen oder Spritzen eine Heizschicht 106 aufgetragen, die aus einem Gemisch von Graphitteilchen mit einem wasserverdünnbaren Bindemittel besteht. Die Heizschicht 106 kann in einem Arbeitsschritt mit der erforderlichen Schichtdicke aufgetragen werden, indem der Bindemittelanteil wegen der geringeren Saugfähigkeit der vorgetragenen Stoffe relativ niedrig ist, so daß in jedem Fall die für eine optimale Heizleistung erforderliche Konsistenz durch einen entsprechenden Anteil der Graphitteilchen einstellbar ist.
Des weiteren ist aus Figur 4 erkennbar, daß die Verbundbauplatte eine rechte Seitenfläche 107 mit einer Nut 108 und eine linke Seitenfläche 109 mit einer Feder 1 10 aufweist. Die
Verbundbauplatten sind dadurch beim Zusammenbau in an sich bekannter Weise verspundbar. Für das Verfügen und Glätten des vertikalen Fugenverlaufs wird deshalb nur noch ein sehr geringer Arbeitsaufwand erforderlich, weil die gespundeten Verbundbauplatten mit der elektrisch leitenden Heizschicht 106 in ein und derselben Ebene liegen.
Wenn die Verbundbauplatten Nut 108 und Feder 110 aufweisen, können insbesondere solche Bauplatten 102 verwendet werden, die gegen das Ausbrechen der Kanten ausreichend stabil sind, was außerdem die Befestigung beispielsweise mit Fugenkrallen wesentlich erleichtern kann.
Schließlich ist in Figur 4 erkennbar, daß die Stromzufuhrungselektroden 105 auf beiden Seiten der Verbundbauplatte seitlich überstehende Kontaktabschnitte 111 aufweisen, die in Richtung der Richtungspfeile 1 15 umgebogen werden. Das Umbiegen erfolgt derart, daß die Kontaktabschnitte 1 1 1 die jeweilige Form der linken Seitenfläche 109 und der rechten Seitenfläche 107 annehmen können. Aus diesem Grunde werden leicht verformbare metallische Stromzufuhrungselektroden 105 verwendet, deren Materialstärke 0,05 mm nicht überschreitet soll. Alternierend wird dementsprechend in Figur 6 erkennbar ein seitlicher Kontaktabschnitt 11 1 als Klemmkontakt 1 12 in die Nut 108 eingelegt und der Kontaktabschnitt 1 1 1 gegenüber als Gegenkontakt 113 in die Form der Feder 110 gebogen.
Der Klemmkontakt 1 12 ergibt mit dem Gegenkontakt 113, wenn beide miteinander in Berührung kommen, eine einfache konstruktive Lösung für einen Steckkontakt, der beim Verlegen der Verbundbauplatten, wie in Figur 6 dargestellt, durch Zusammenstecken mehrerer Verbundbauplatten in Pfeilrichtung 1 14 für eine besonders einfach herstellbare elektrische Verbindung zwischen den Stromzufuhrungselektroden 105 Sorge tragt Die Verbindung der einzelnen Stromzufuhrungselektroden 105 untereinander durch einen Steckkontakt ist damit auf eine, die Verbundbauplatten übergreifende Klemmleiste nicht angewiesen
Bei einer Fußbodenheizung besteht die Fußbodenkonstruktion aus mehreren Schichten, die insgesamt eine ausreichende Warme - und Schallisolierung sowie Verschleißfestigkeit des Fußbodens gewahrleisten müssen In den Zeichnungen Figur 7 und Figur 8 ist eine Fußbodenkonstruktion mit einem schwimmenden Estrich bezeichnet, die vergleichsweise für eine Wohnungstrenndecke geeignet ist Auf der Rohdecke 201 liegt eine Warmedämmschicht 202 für den Schallschutz und die Wärmeisolierung, um den Wärmeübergang in den
Bauwerkskoφer zu verhindern Als Wärmedämmstoffe kommen leichte pulverförmige oder kornige Schuttungen, Matten, Platten und Formstucke von porigen oder faserigen organischen oder anorganischen Stoffen mit einer besonders niedrigen Wärmeleitzahl in Betracht Hierfür sind herkömmliche Dammplatten aus Polystyrol - Extruderschaum oder Polyurethanschaumplatten besonders geeignet, die neben einer hohen Dammleistung eine große Druckfestigkeit aufweisen Außerdem sind alternative Dammstoffe wie Kork, Zellulose oder mit Bitumen ummantelte mineralische Granulate insbesondere Blähton gut geeignet
Die Warmedämmschicht 202 darf nicht durchfeuchtet werden, weil sie dann ihre isolierende Wirkung einbüßt Aus diesem Grunde muß sie durch eine aufliegende Sperrfolie 203 gegen Durchfeuchtung geschützt werden, was besonders bei Naßraumen und bei einem gebundenen Unterbau zu beachten ist Die daruberliegende Lastverteilerschicht 204, namlich mit Estrich 204' bezeichnet, „schwimmt" somit auf der Warmedämmschicht 202, ohne die Rohdecke 201 oder eine nicht weiter dargestellte Wand zu berühren Bei der schwimmenden Verlegung ist ein entsprechend dicker Estrich 204', beispielsweise Anhydrit -, Magnesia - oder Zementestrich, mit einem großen Flachendruck notwendig, um die Warmedämmschicht 202 soweit wie möglich bereits durch das Aufbringen von Estrich 204' zusammenzudrucken Fließestrich 204' erfordert eine Mindestnenndicke, die eine Abmessung von 35 mm nicht unterschreiten darf Beim Verlegen von Fliesen oder Platten auf schwimmenden Estrich 204' ist eine Schichtstarke von 45 mm Dicke erforderlich
Wenn in der Lastverteilerschicht 204 vorhandene Unebenheiten auszugleichen sind, wird auf die Oberseite des Estrichs 204' eine dünnflüssige, möglichst selbstnivellierende Ausgleichsschicht 205 aufgetragen, die eine vollständig glatte und ebene Oberflache
ERSATZBUTT (REGEL 26) ermöglicht Hierfür eignen sich handelsübliche Ausgleichsmassen, deren Handhabung bekannt und nicht weiter ausgeführt ist Im Hinblick auf die Erfindung eignet sich jedoch darüber hinaus besonders eine Wasserglas aufweisende Ausgleichsmasse, die einen stoffschlussigen Aufbau der gesamten Fußbodenkonstruktion ermöglicht
In Höhe von zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der Lastverteilerschicht 204 ist nachfolgend parallel zur Fußbodenkante 206 auf beiden Seiten der Ausgleichsschicht 205 eine Stromzufuhrungselektrode 207 vorgesehen, die mit einem Wasserglaskleber direkt auf die Ausgleichsschicht 205 oder gegebenenfalls gleich auf die Lastverteilerschicht 204 aufgeklebt wird Die Stromzufuhrungselektrode 207, die aus einem dünnen Folienstreifen aus einem elektrisch gut leitfahigen Werkstoff, vorzugsweise aus Kupfer zusammengesetzt ist, ist mit einer nicht weiter dargestellten Stromversorgungseinrichtung verbunden, die hauptsachlich mit Schutzkleinspannung betrieben werden kann
Auf die durch die Stromzufuhrungselektroden 207 eingeschlossene Flache des Fußbodens wird durch Streichen, Spritzen, Spachteln oder gegebenenfalls durch Siebdrucken eine elektrisch leitfahige Heizschicht 208 aufgetragen, die aus einem Gemisch von Graphitteilchen und einem wasserverdünnbaren Bindemittel zusammengesetzt ist Hierzu eignet sich als Bindemittel Wasserglas, insbesondere Natronwasserglas, das vergleichsweise preiswert zur Verfügung gestellt werden kann
Durch einmaliges Auftragen der Heizschicht 208 wird die gewünschte Heizleistung hergestellt werden Die Heizleistung soll vorzugsweise 20 bis 60 Watt/m2 betragen, damit die Temperatur des zu beheizenden Fußbodens nicht über 33 Grad plus hinausgehen kann Infolgedessen sind keine Schaden in der Fußbodenkonstruktion zu befürchten Von Vorteil ist außerdem, daß die Heizschicht 208 auf der Oberseite der Lastverteilerschicht 204 angeordnet ist Der Estrich 204' bedeutet dadurch eine zusatzliche Warmedämmschicht 202 Die in der Heizschicht 208 erzeugte Warme wirkt unmittelbar auf die zu beheizende Bodenbelagsschicht 209 Im Ergebnis dessen kann die Heizleistung ziemlich schnell ansprechen und sehr gering dimensioniert werden
Nach Fertigstellung der Heizschicht 208 kann unmittelbar auf die Heizschicht 208 eine keramische Bodenbelagsschicht 209 aus Platten oder Fliesen in einem Mortelbett 210 verlegt werden Bei Verwendung eines Mortelbettes 210 ist eine ausgezeichnete Adhäsion zwischen
ERSATZBUTT (REGEL 26) der Bodenbelagsschicht 209 und der Heizschicht 208 vorhanden. Die Adhäsion kann weiter erhöht werden, wenn die Fliesen anstelle eines Mörtelbettes 210 mit einer Kleberschicht 210' verklebt werden, wobei der Kleber als Bindemittel Wasserglas aufweist. In diesem Fall wird durch chemische Reaktion eine auf chemischen Bindungen beruhende Verkettung der Bodenbelagsschicht 209 mit der Heizschicht 208 hervorgerufen, welche selbst mit der Lastverteilerschicht 204 beziehungsweise dem Estrich 204' verbunden ist. Damit ist die Bodenbelagsschicht 209 zugleich mit der Lastverteilerschicht 204 mittels der Heizschicht 208 kraftschlüssig miteinander verbunden. Auf Grund dieser Sache sind Risse in der Bodenbelagsschicht 209 vollständig ausgeschlossen. Als Bodenbelagsschicht 209 können daher ohne Einschränkung alle keramischen Bodenbeläge, Fliesen oder Fliesen aus Glas, aus
Marmor, Natur - oder Kunststein hergestellte Beläge eingesetzt werden. Wenn anderenfalls ein textiler Bodenbelag, Teppichboden, Holz - oder Parkettfußboden zweckentsprechend ist, wird anstelle eines Mörtelbettes 210 eine die Heizschicht 208 gegen Abnützung bewahrende und versiegelnde Nutzschicht 21 1 vorgesehen, die auf die Heizschicht 208 abschließend auftragbar ist. Hierfür ist Zementestrich, Kunststoffestrich Asphaltestrich, Fließestrich oder dergleichen geeignet, der eine langlebige Zusammenfügung mit der Heizschicht 208 ermöglichen kann. Bei dieser Gelegenheit kann durch wärmeleitende Zuschlagstoffe der Wirkungsgrad der Fußbodenheizung weiter verbessert werden. Außerdem kann der Wirkungsgrad der Fußbodenheizung verbessert werden, wenn in der Nutzschicht 21 1 die Festigkeit erhöhende Zuschlagsstoffe, beispielsweise in Form von Faserstoffen enthalten sind. Dadurch kann die Dicke der Nutzschicht 21 1 geringer ausgeführt und die Wärmeübertragung im Verhältnis zur Festigkeit der Nutzschicht 21 1 optimiert werden.
Dergleichen Vorteile können auch bei einer im Trockenbau ausgeführten Fußbodenheizung realisiert werden, die nachstehend mit der in Figur 8 dargestellten Zeichnung erläutert werden soll. Im Trockenbau wird auf einer Rohdecke 201 eine Isolierschicht 212 aufgebracht, die durch eine lose Schüttung von mit Bitumen ummantelten mineralischen Blähköφern oder dergleichen gebildet wird. Die Schüttung kann sich leicht bestehenden Hohlräumen angleichen, wenn abweichend von der aus Gründen der Vereinfachung gewählten Zeichnungsdarstellung eine Holzdecke mit Balkenlage vorhanden ist. Die Schüttung wird gleichmäßig in einer Ebene durch Abziehen nivelliert. Auf die Isolierschicht 212 wird anschließend eine Lastverteilerschicht 204 aus Belagplatten aufgelegt, die mit in Nuten 213 von benachbarten Platten eingelegten Federn 214 an den Längsseiten versteift ist.
ERSATZBUTT (REGEL 26) Auf die Lastverteilerschicht 204 kann nachfolgend eine nivellierende Ausgleichsschicht 205 aufgetragen werden, um eine glatte Fläche für die elektrische Heizschicht 208 zu gewährleisten. Wenn eine wasserverdünnbare Ausgleichsschicht 205 eingesetzt werden soll, empfiehlt sich wiederum gemäß Figur 1 eine Sperrfolie 203 zwischen der Isolierschicht 212 und der Lastverteilerschicht 204, um durch eindringendes Wasser die Funktion der Isolierschicht 212 nicht zu gefährden. Auf die derart vorbereitete Oberseite der Lastverteilerschicht 204 wird die elektrisch leitfähige Heizschicht 208 aufgetragen, die dadurch mit dem in der Heizschicht 208 enthaltenen Bindemittel unmittelbar mit der Lastverteilerschicht 204 kraftschlüssig verbunden ist. Die zuoberst der Lastverteilerschicht 204 angeordnete Heizschicht 208 ermöglicht eine direkte Wärmeabstrahlung an die darüberiiegende Fußbodenkonstruktion und eine geringe Eigenerwärmung der anstelle einer Estrichschicht eingebauten Lastverteilerschicht 204, die dadurch im geringen Maße den schädlichen Wärmedehnungen ausgesetzt ist. Die Haltbarkeit der Heizschicht 208 ist dadurch unbegrenzt von langer Dauer. Eine besonders einfache und kostengünstige Darstellung der Fußbodenkonstruktion wird erreicht, wenn die Lastverteilerschicht 204 aus Platten besteht, die einbaufertig mit der elektrisch leitfähigen Heizschicht 208 beschichtet sind. Die Herstellung dieser Platten ist ausführlich weiter oben beschrieben. Besonders geeignet sind hierbei mineralisch gebundene durch Faserstoffe verstärkte Lastverteileφlatten oder Verbundbauplatten mit Nut 213 und Feder 214, die wie bekannt an den Stirnseiten dünne, in die Nut 213 einfügbare
Stromzufuhrungselektroden 207 aufweisen. Dadurch kann durch einfaches Aneinanderreihen von Lastverteilerplatten eine über den gesamten Fußboden reichende Heizschicht 208 realisiert werden. Zum Schutz der Heizschicht 208 ist gegen eine mechanische Abnützung eine Nutzschicht 211 zweckmäßig, aufweiche abschließend eine Druckverteilerschicht 215 aufgelegt werden kann. Diese kann aus großformatigen Traglastplatten oder
Fußbodenelementen aus Holzwerkstoffen gebildet werden, die desgleichen eine Nut - und Fedeφrofilierung 213, 214 im Seitenbereich aufweisen, um beim Verlegen eine hohe Standfestigkeit zu gewährleisten. Dadurch bildet die Druckverteilerschicht 215 einen ausgezeichneten Verlegegrund für Parkett, Teppichboden und andere Weichbeläge. Insbesondere Weichbeläge aus Kunststoff können dementsprechend problemlos zum Einsatz gelangen, indem bei einer guten Wärmeübertragung eine geringe Heizleistung der Heizschicht 208 erforderlich ist. Dies wirkt sich insgesamt günstig auf die Wirtschaftlichkeit und die Lebensdauer der Fußbodenheizung aus.
ERSATZBUTT (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Widerstandsheizung zur Raumklimatisierung in Wohnungen und Gebäuden unter Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht, bestehend aus einem Gemisch aus mit einem aushärtbaren Bindemittel versetzten
Graphitteilchen, wobei an zwei parallel gegenüberliegenden Seiten der Heizschicht metallische streifenförmige Stromzufuhrungselektroden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Heizschicht (1 1) ausbildende Gemisch auf der Basis von Graphitteilchen und einem mit Wasser verdünnbaren Bindemittel zusammengesetzt und durch Streichen, Spritzen, Siebdruck oder dergleichen unmittelbar auf eine feuchtigkeitsaufnehmende Trägerplatte auftragbar ist derart, daß die Flächenbelastung bezogen auf die elektrische Heizleistung der Heizschicht (11) 20 bis 60 W/m2 beträgt, wobei die Trägeφlatte durch eine herkömmliche zum Innenausbau geeignete, rückseitig mit einer Warmedämmschicht (4) versehene Gipskartonplatte (2) gebildet wird.
2. Elektrische Widerstandsheizung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeφlatte durch eine für ein Fertigteilhaus vorgesehene komplette Innenwand gebildet wird, welche eine großflächige Gipskartonplatte (2) aufweist, die an zwei parallelen Seiten mit bandförmigen metallischen Stromzufuhrungselektroden (6) versehen ist.
3. Elektrische Widerstandsheizung nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte durch eine handelsübliche, rückseitig mit einer Warmedämmschicht (4) versehene Einmannplatte (12) aus Gipskarton gebildet wird, die auf der Vorderseite mit einer Heizschicht (11) auf der Basis von Graphitteilchen und einem mit Wasser verdünnbaren Bindemittel beschichtet wird derart, daß der Gesamtwiderstand, zwischen den Stromzufuhrungselektroden (6) gemessen, 40 bis 120 Ohm beträgt.
4. Elektrische Widerstandsheizung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeφlatte durch eine verkürzte, handelsübliche, rückseitig mit einer Warmedämmschicht (4) versehene Einmannplatte (18) aus Gipskarton gebildet wird, die auf der Vorderseite mit einer Heizschicht (11) auf der Basis von Graphitteilchen und einem mit Wasser verdünnbaren Bindemittel beschichtet wird derart, daß der Gesamtwiderstand, zwischen den Stromzufuhrungselektroden (6) gemessen, annähernd 300 Ohm beträgt.
ERSATZBUTT (REGEL 26) 5. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeφlatte eine rückseitig mit einem Wärmedämmbaustoff (102) versehene Verbundbauplatte aufweist, die auf ihrer Ansichtsseite mit einer Bauplatte (102) bestehend aus Gips, Zement, keramischen Massen, Beton, Kunststein oder ähnlichen im Bauwesen gebräuchlichen Massen, Glas, Holz, Kunstharz oder Kunststoffmassen beschichtet ist.
6. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundbauplatte, auf ihrer Ansichtsseite mit einer Fasern enthalten Bauplatte ( 102) beschichtet ist, wobei die Fasern in die Bauplatte ( 102) eingebettet sind.
7. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeφlatte ein Schaumglas, einen porösen unter Verwendung von Schaummitteln hergestellten Kunststoff, Kunststein oder expandierten Ton aufweist, wobei die Oberfläche der Bauplatte (102) oder der Verbundbauplatte mit einem Porenfüllstoff (103) geglättet ist.
8. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeφlatte jeweils eine Nut ( 108) und eine Feder (110) aufweist, die beim Verlegen verspundbar sind.
9. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Stromzufuhrungselektroden (105) zwischen den Trägeφlatten als Steckkontakt ausgeführt ist.
1 O.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Trägeφlatte seitlich überstehende Kontaktabschnitte (111) der Stromzufuhrungselektroden (105) vorgesehen sind, wobei alternierend jeweils ein seitlicher Kontaktabschnitt ( 111 ) als Klemmkontakt ( 112) in die Nut
(108) eingelegt und der Kontaktabschnitt (111) gegenüber als Gegenkontakt (113) in Form der Feder (110) gebogen ist.
ERSATZBUTT (REGEL 26) 11.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10, umfassend metallische leicht verformbare Stromzufuhrungselektroden (105), deren Materialstärke nicht mehr als 0,05 mm beträgt.
12.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 1 1, umfassend eine Fußbodenheizung, die sowohl im Trockenbau als auch bei einem gebunden Unterbau eine mehrschichtige, mindestens aus einer Wärmedämmung, einer Lastverteilerschicht und einer Bodenbelagsschicht bestehende Fußbodenkonstruktion aufweist, sowie eine elektrische Heizschicht (208), die zuoberst beim Trockenbau mindestens mit der Lastverteilerschicht (204) und bei einem gebundenen Unterbau sowohl mit der Lastverteilerschicht (204), gegebenenfalls unter Auftragen einer Ausgleichsschicht (205), als auch mit der Bodenbelagsschicht (209) mittels Mörtelbett (210) beziehungsweise Kleberschicht (210') oder mit einer Nutzschicht (21 1 ) kraftschlüssig verbunden ist.
13. Elektrische Widerstandsheizung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausgleichsschicht (205) und die Kleberschicht (210') im Ausgangszustand wasserlöslich und im ausgehärteten Zustand wasserunlöslich sowie frostsicher ist.
14.Elektrische Widerstandsheizung nach Anspruch 12 bisl 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsschicht (205) selbstnivellierend ist.
15. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das für das für die Herstellung der elektrischen Heizschicht (208) verwendete Bindemittel mit dem Bindemittel für die Ausgleichsschicht (205) und die Klebeschicht (210') identisch ist.
lό.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für die Ausgleichsschicht (205) und die Kleberschicht (210') Wasserglas vorgesehen ist.
17.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verlegen einer keramischen Bodenbelagsschicht (209), insbesondere Fliesen, Wasserglas beziehungsweise Wasserglas als Bindemittel für das Mörtelbett (210) vorgesehen ist.
ERSATZBUTT (REGEL 26) 18. Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Mörtelbettes (210) eine die Heizschicht (208) gegen Abnützung bewahrende und versiegelnde Nutzschicht (211), beispielsweise Zementestrich, Kunststoffestrich, Asphaltestrich, Fließestrich oder dergleichen vorgesehen ist, die auf die Heizschicht (208) abschließend auftragbar ist.
19.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkungsgrad der Fußbodenheizung durch wärmeleitende Zuschlagstoffe in der Nutzschicht (21 1 ) verstärkt ist.
20.Elektrische Widerstandsheizung nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkungsgrad der Fußbodenheizung durch in der Nutzschicht (21 1) die Festigkeit erhöhende Zuschlagsstoffe, beispielsweise in Form von Faserstoffen, erhöht ist.
ERSATZBUTT (REGEL 26)
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