WO2016108146A1 - Flächenheizung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a surface heating or a temperature-controlled
- DE-A-102006006828 proposes to apply a smooth-surfaced tarpaulin to the roof surface, respectively. to pull under the snow by mechanical means and to remove the snow on the tarpaulin by slipping off the roof surface.
- the tarpaulin should be attached to a heated pipe to facilitate pulling the tarpaulin. This proposal is primarily for oblique resp. Steep roofs suitable.
- a heatable tarpaulin for trucks is known, for example, from DE-U-20201 1003084.
- the tarpaulin is criss-crossed with heating wires to heat the tarpaulin.
- the heating wire should be welded in the center of the tarpaulin material, in particular for material strength of about 2-3mm. With thinner material, the heating wire should be arranged between two layers, which are subsequently welded together. The preparation of such tarpaulins is correspondingly complex and the heating wire must as possible
- Heating function in particular proposed a temperature-controlled tarpaulin.
- This comprises an electrically insulating and load-bearing matrix structure
- Fiber materials whose underside is coated on plastic and whose upper side is coated in plastic.
- an electrically conductive, based on nanoparticles C or CNT structure is applied or integrated, which allows a heating power.
- the heating is provided with a temperature control.
- Carbon filaments are arranged in the weft or warp direction of a fabric on the entire surface of a truck tarpaulin.
- the carbon threads are connected to each other via metal threads serving as supply and power supply threads.
- the metal threads are more widely spaced than the
- the invention is based on the object, a surface heating resp. a temperature-controlled, in particular heatable or coolable surface heating for trucks, trailers, semi-trailers, box bodies or tent roofs, tents,
- a surface is provided with at least one surface heating, which in individually controllable resp. Individually temperature-controllable fields can be subdivided resp. is divided. Preferably, the fields are electrically connected to each other and they can be further subdivided into modules and / or cells.
- the surface heating which may also be part of a tarpaulin, sheet or foil, is arranged on, under or in the surface.
- the surface can be a ceiling surface, a
- the surface heating itself is provided in each field with at least one heating element comprising, for example, an electrical conductor and a heat-conducting or heat-reflecting element, which, for example, in a truck tarpaulin between an upper layer and a lower, insulating layer, the
- Materials for heating elements are predominantly metallic alloys, but non-metallic, electrochemical embodiments may also be used.
- the electrical conductor may be a silicon heating conductor, a heating wire, an infrared element or the like, which in each field is individually preferably loop-shaped (meandering structure) or arranged over the entire surface.
- the outer, in the outer side arrangement upper layer may have a lotus effect and / or be designed as a heat storage.
- the heat-reflecting inner, in the outer side arrangement lower layer may consist of a heat-reflecting material or fabric, preferably made of metal and is in particular an aluminum material resp. an aluminum foil, or
- Each layer can optionally be produced individually or in combination, preferably by means of 3D printing or screen printing. Layers can also be sprayed or laminated.
- the fields can also have solar cell modules with individual cells or be designed as such.
- the individual fields are as small as possible, they can also be subdivided into modules and these in turn into cells to small units for controlling the effectiveness of surface heating, minimizing energy consumption and necessary repairs or replacement of fields, modules and cells and their heating elements, etc . to obtain.
- the temperature control can preferably be carried out phase-shifted in order to further reduce the energy requirement in individual fields, modules or cells (multiplexing).
- the start peak is flat and is by the method of
- the reduction in energy consumption over the prior art can be up to about 75%. This results both from the targeted,
- Optional sensors in the fields, modules or cells also allow additional functional control, leak detection of the surface heating as well as safety monitoring against unauthorized access to the load compartment.
- This arrangement also allows the usual shift of the tarpaulins without affecting the heating.
- Main fields of application of the inventive surface heating are preferably truck tarpaulins, truck roofs and fixed structures and tent roofs, tents, containers or rooftops. The effect on the
- the surface heating should be used in trucks primarily in the state, especially overnight, so that access to an external power supply is possible. An operation while driving is due to the used
- the main advantages of the surface heating according to the invention are the energy-saving functions (phase-phase and phase-shifted tempering,
- the software can have a self-learning function.
- FIG. 1 shows a simplified illustrated truck with surface heating
- Fig. 2 Main components of the inventive
- Fig. 4 an inventive surface heating in cross section.
- the loading area of a semitrailer or truck 1 is formed with a tarpaulin 2 or a box body, which is preferably guided dimensionally stable in a frame, not shown, forming a loading space completely enclosed (Fig. 1).
- the tarpaulin 2 can be moved in a known manner harmonicaförmig as a Faltjalousie, the box body is fixed.
- Surface heating 4 provided, which is divided into fields 8, and these in turn into modules 9 of cells 10 (Fig. 3). Main components of such integrated surface heating are the
- Power supply 12 the hardware and software 1 3 of the heating control and the above-described heating elements and layers (Fig. 2).
- the power supply 1 2 can be done by motor and battery, in particular the electrical system, an external power grid, a generator, a hydrogen fuel cell or by solar cells, for example on the surface heating 4
- the surface heating 4 comprises 8 in each field. in each module or in each cell 10 as a heating element 6, an electrical conductor which is arranged between an upper layer 7 and a lower, insulating layer 5.
- the lower layer 5 faces the ceiling surface 3, rests on it or, in another embodiment, may also be part of it.
- the lower layer 5 may include a base layer 52 facing the ceiling surface 3 and a heat reflector 51 facing the heating element 6 in the form of a metal foil or a metal foil
- Metallic fabric include (Figure 4).
- the heating element 6 may include a heating conductor 61 in channels 63 within
- Intermediate layers 62 include.
- the fields 8 and 10 cells resp. the heating elements 6 are electrically connected to each other.
- the heating elements 6 are preferably arranged in strip form (meander structure) and extend longitudinally or transversely to the direction of travel.
- the operation of the surface heating 4 takes place in the state resp. Overnight, particularly preferably by means of external energy supply (electric or diesel generator) or by means of the electrical system. If necessary, while driving.
- external energy supply electrical or diesel generator
- the operating voltage in the example is 24V. During snowfall or freezing rain, therefore, the formation of a snow and ice cover on the roof of the ceiling surface 3 can be avoided.
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Tents Or Canopies (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Flächenheizung bzw. eine beheizbare Flächenheizung (4) für LKW, Anhänger, Auflieger, Kofferaufbauten oder auch Zeltdächer, Zelte, Container oder Hausdächer, die mit einer bevorzugt formstabilen Plane (2), Blache oder Folie ausgestattet sind. Sie soll eine einfache und zuverlässige Freihaltung des Dachbereichs von Eis und Schnee und/oder Kälteschutz bei, gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziertem Energieverbrauch ermöglichen. Dies erfolgt dergestalt, dass eine Fläche, zum Beispiel eine Deckenfläche (3) mit einer Flächenheizung (4) versehen ist, die in individuell ansteuerbare resp. individuell temperierbare Felder (8) unterteilbar ist, wobei die Felder (8) bevorzugt untereinander elektrisch verbunden sind. Weiterhin ist die Flächenheizung (4) auf, unter oder in der Fläche anordenbar.
Description
Flächenheizung
Die Erfindung betrifft eine Flächenheizung bzw. eine temperierbare
Flächenheizung, bevorzugt für LKW, Anhänger, Auflieger, Kofferaufbauten oder auch Zeltdächer, Zelte, Container oder Hausdächer, die mit einer bevorzugt formstabil angeordneten Plane, Blache oder Folie ausgestattet sein können.
Bei einer Vorrichtung zur Entfernung von Schnee von Dächern wird gemäss DE-A- 102006006828 vorgeschlagen, eine glattflächige Plane auf der Dachfläche anzubringen resp. mit mechanischen Mitteln unter den Schnee zu ziehen und den auf der Plane befindlichen Schnee durch Abrutschen von der Dachfläche zu entfernen. Dabei soll die Plane an einem beheizten Rohr befestigt sein um das Ziehen der Plane zu erleichtern. Dieser Vorschlag ist vorrangig für Schräg- resp. Steildächer geeignet.
Aus dem Baugewerbe ist es bekannt, Warmluft mittels eines Gebläses in
Bauhüllen einzubringen, siehe zum Beispiel DE-A-1020070191 12. Eine beheizbare Plane für LKW ist zum Beispiel aus der DE-U-20201 1003084 bekannt. Hierbei ist die Plane mit Heizdrähten durchzogen um die Plane zu erwärmen. Vorteilhaft soll der Heizdraht in der Mitte des Planenmaterials eingeschweisst sein, insbesondere bei Material stärken von ca. 2-3mm. Bei dünnerem Material soll der Heizdraht zwischen zwei Schichten angeordnet sein, die nachfolgend miteinander verschweisst werden. Die Herstellung derartiger Planen ist entsprechend aufwändig und der Heizdraht muss möglichst
engmaschig über die gesamte Dachfläche der Plane angeordnet sein. Dies erhöht einerseits den Material- und Arbeitsaufwand und andererseits besteht ein hohes Risiko von Drahtbruch infolge der Planenbewegungen und der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten.
In der DE 102009008967 A1 wird ein Kunststofflaminat mit integrierter
Heizfunktion, insbesondere eine temperierbare Plane vorgeschlagen. Diese umfasst eine elektrisch isolierende und lasttragende Matrixstruktur aus
Faserwerkstoffen, deren Unterseite auf Kunststoff beschichtet ist und deren Oberseite aus Kunststoff beschichtet ist. In der oder um die Matrix ist eine elektrisch leitende, auf Nanopartikeln aufbauende C- oder CNT-Struktur appliziert oder integriert, die eine Heizleistung erlaubt.
Die Heizung ist mit einer Temperaturregelung versehen.
Eine weitere Lösung wird in der EP 1236819 B1 vorgeschlagen, wobei
Kohlenstofffäden in Schuss- bzw. Kettrichtung eines Gewebes auf der gesamten Fläche einer LKW-Plane angeordnet sind. Die Kohlenstofffäden sind miteinander über Metallfäden verbunden, die als Versorgungs- und Stromzuführungsfäden dienen. Die Metallfäden sind stärker voneinander beabstandet als die
Kohlenstofffäden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flächenheizung resp. eine temperierbare, insbesondere beheizbare oder auch kühlbare Flächenheizung für LKW, Anhänger, Auflieger, Kofferaufbauten oder auch Zeltdächer, Zelte,
Container und Hausdächer zu schaffen, die eine einfache und zuverlässige Freihaltung des Dachbereichs, zum Beispiel einer Plane von Eis und Schnee und/oder einen Kälteschutz bei, gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziertem Energieverbrauch, ermöglicht.
Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäss ist eine Fläche mit mindestens einer Flächenheizung versehen, die in individuell ansteuerbare resp. individuell temperierbare Felder unterteilbar resp. unterteilt ist. Bevorzugt sind die Felder untereinander elektrisch verbunden und sie können weiter in Module und/oder Zellen unterteilbar sein. Weiterhin ist die Flächenheizung, die auch Teil einer Plane, Blache oder Folie sein kann, auf, unter oder in der Fläche angeordnet.
Die Fläche kann dabei je nach Anwendungsform eine Deckenfläche, eine
Seitenwand bzw. Wandfläche oder eine Bodenfläche sein.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die Flächenheizung selbst ist in jedem Feld mit mindestens einem Heizelement versehen, das zum Beispiel einen elektrischen Leiter und ein wärmeleitendes bzw. wärmereflektierendes Element umfasst, das, zum Beispiel bei einer LKW-Plane zwischen einer oberen Lage und einer unteren, isolierenden Lage, die der
Aussenseite der LKW-Plane zugewandt ist, angeordnet ist.
Werkstoffe für Heizelemente sind überwiegend metallische Legierungen, doch können auch nichtmetallische, elektrochemische Ausführungsformen verwendet werden.
Der elektrische Leiter kann insbesondere ein Silikonheizleiter, ein Heizdraht, ein Infrarotelement oder dergleichen sein, der in jedem Feld einzeln bevorzugt schlaufenförmig (Mäanderstruktur) oder ganzflächig angeordnet ist. Die äussere, bei aussenseitiger Anordnung obere Lage kann einen Lotuseffekt aufweisen und/oder als Wärmespeicher ausgebildet sein.
Die wärmereflektierende innere, bei aussenseitiger Anordnung untere Lage (analog bei Anordnung innerhalb der Dachkonstruktion) kann aus einem wärmereflektierenden Material oder Gewebe bestehen, bevorzugt aus Metall und ist insbesondere ein Aluminiumwerkstoff resp. eine Aluminiumfolie, oder
Jede Lage kann ggf. einzeln oder im Verbund bevorzugt mittels 3D-Druck oder im Siebdruck hergestellt werden. Lagen können auch aufgespritzt sein oder laminiert sein.
Die Felder können auch Solarzellenmodule mit einzelnen Zellen aufweisen oder als solche ausgebildet sein.
Die einzelnen Felder sind möglichst klein, sie können auch in Module und diese wiederum in Zellen unterteilt sein, um kleine Einheiten für die Steuerung der Wirksamkeit der Flächenheizung, die Minimierung des Energieverbrauchs und notwendige Reparaturen oder Auswechslung von Feldern, Modulen und Zellen und deren Heizelementen etc. zu erhalten.
Die Temperierung kann zwecks weiterer Reduktion des Energiebedarfs in einzelnen Feldern, Modulen oder Zellen bevorzugt phasenverschoben erfolgen (Multiplexing). Der Startpeak ist flach und wird mittels Verfahren der
Einschaltlastbegrenzung erreicht.
Die Verringerung des Energieverbrauchs gegenüber dem Stand der Technik kann bis zu ca. 75% betragen. Dies resultiert sowohl aus der gezielten,
felderweisen, Heizung resp. Temperierung der Flächenheizung, den hierzu verwendeten Mitteln als auch aus der verwendeten Niederspannung.
Optionale Sensoren in den Feldern, Modulen oder Zellen ermöglichen zudem eine zusätzliche Funktionskontrolle, eine Leckkontrolle der Flächenheizung wie auch eine Sicherheitsüberwachung gegen unbefugten Zugang zum Laderaum.
Diese Anordnung ermöglicht auch die übliche Verschiebung der Planen ohne Beeinträchtigung der Heizung.
Hauptkomponenten einer solchen integrierten Flächenheizung sind die
Energieversorgung, die Hard- und Software der Heizungssteuerung und die vorbeschriebenen Heizelemente und Lagen.
Hauptanwendungsgebiete der erfindungsgemässen Flächenheizung sind bevorzugt LKW-Planen, LKW-Bedachungen und Festaufbauten sowie Zeltdächer, Zelte, Container oder auch Hausdächer. Dabei kann die Wirkung auf die
Entfernung resp. Freihaltung von Schnee und Eis gerichtet sein oder auf eine Beheizung resp. Kälteschutz oder eine Kühlung gerichtet sein. Im Einzelfall kann
die Flächenheizung zur Freihaltung von Eis und Schnee auch durch mechanische oder chemische Mittel oder durch Vibration unterstützt werden.
Die Flächenheizung soll bei LKW vorrangig im Stand, insbesondere über Nacht angewendet werden, so dass auch ein Zugriff auf eine externe Energieversorgung möglich ist. Ein Betrieb während der Fahrt ist aufgrund der verwendeten
Niederspannung bis 230V, bevorzugt bis 24V möglich.
Hauptvorteile der erfindungsgemässen Flächenheizung sind die energiesparenden Funktionen (phasenweise- und phasenverschobenes temperieren,
Einschaltlastbegrenzung, Energieverbrauch nur so hoch als nötig), ein einfaches Handling (manuell oder automatisch, Remotefunktion) und die elektrische
Sicherheit (Niederspannung, automatische Überwachung des Dachs und automatische Auslösung einer Störungs- oder Funktionsmeldung). Zudem kann die Software eine selbstlernende Funktion aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 : einen vereinfacht dargestellten LKW mit Flächenheizung,
Fig. 2: Hauptkomponenten der erfindungsgemässen
Flächenheizung,
Fig. 3: eine erfindungsgemässe Flächenheizung in Draufsicht,
Fig. 4: eine erfindungsgemässe Flächenheizung im Querschnitt.
Die Ladefläche eines Sattelaufliegers oder LKW 1 ist mit einer Plane 2 oder einem Kofferaufbau, die in einem nicht dargestellten Rahmen bevorzugt formstabil geführt ist, einen Laderaum bildend vollständig eingehaust (Fig. 1 ). Die Plane 2 kann in bekannter Weise harmonikaförmig wie eine Faltjalousie verschoben werden, der Kofferaufbau ist fix.
Eine obere Deckenfläche 3 der Plane 2 ist erfindungsgemäss mit einer
Flächenheizung 4 versehen, die in Felder 8, und diese wiederum in Module 9 aus Zellen 10 unterteilt ist (Fig. 3). Hauptkomponenten einer solchen integrierten Flächenheizung sind die
Energieversorgung 12, die Hard- und Software 1 3 der Heizungssteuerung und die vorbeschriebenen Heizelemente und Lagen (Fig. 2). Die Energieversorgung 1 2 kann durch Motor und Batterie, insbesondere des Bordnetzes, ein externes Stromnetz, einen Generator, eine Wasserstoffbrennzelle oder durch Solarzellen, zum Beispiel auf der Flächenheizung 4 erfolgen
Die Flächenheizung 4 umfasst in jedem Feld 8 resp. in jedem Modul oder in jeder Zelle 10 als Heizelement 6 einen elektrischen Leiter, der zwischen einer oberen Lage 7 und einer unteren, isolierenden Lage 5 angeordnet ist. Die untere Lage 5 ist der Deckenfläche 3 zugewandt, liegt auf dieser auf oder kann in anderer Ausführungsform auch Teil derselben sein. Die untere Lage 5 kann eine, der Deckenfläche 3 zugewandte Basisschicht 52 und einen, dem Heizelement 6 zugewandten Wärmereflektor 51 in Form einer Metallfolie oder eines
Metallgewebes umfassen (Fig. 4).
Das Heizelement 6 kann einen Heizleiter 61 in Kanälen 63 innerhalb von
Zwischenschichten 62 umfassen.
Die Felder 8 und Zellen 10 resp. die Heizelemente 6 sind untereinander elektrisch verbunden.
Die Heizelemente 6 sind bevorzugt streifenförmig (Mäanderstruktur) angeordnet und erstrecken sich längs oder quer zur Fahrrichtung.
Der Betrieb der Flächenheizung 4 erfolgt im Stand resp. über Nacht, besonders bevorzugt mittels externer Energieversorgung (Elektronetz oder Dieselgenerator) oder auch mittels des Bordnetzes. Bei Bedarf auch während der Fahrt.
Die Betriebsspannung beträgt im Beispiel 24V.
Bei Schneefall oder gefrierendem Regen kann daher die Bildung einer Schnee- und Eisdecke auf dem Dach der Deckenfläche 3 vermieden werden.
Umgekehrt kann durch geeignete zusätzliche Mittel auch eine Kühlung im Sommer erfolgen.
Liste der Bezugszeichen
1 LKW
2 Plane, Blache, Folie
3 Deckenfläche
4 Flächenheizung
5 untere Lage
6 Heizelement
7 obere Lage
8 Feld
9 Modul
10 Zelle
1 1 Sensor
12 Energieversorgung
13 Hard- und Software
51 Wärmereflektor
52 Basisschicht
61 Heizleiter
62 Zwischenschicht
63 Kanal
Claims
1 . Flächenheizung bzw. eine temperierbare Flächenheizung für LKW, Anhänger, Auflieger, Kofferaufbauten oder auch Zeltdächer, Zelte, Container oder
Hausdächer , umfassend eine bevorzugt formstabil angeordnete Plane (2), Blache oder Folie,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche mit einer Flächenheizung (4) versehen ist, die in individuell ansteuerbare resp. individuell temperierbare Felder (8) unterteilbar ist, wobei die Felder (8) bevorzugt untereinander elektrisch verbunden sind und dass weiterhin die Flächenheizung (4) auf, unter oder in der Deckenfläche (3) anordenbar ist.
2. Flächenheizung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche eine Deckenfläche (3) und/oder eine Wandfläche und/oder eine Bodenfläche ist.
3. Flächenheizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Flächenheizung (4) mindestens ein Heizelement (6) aus metallischen und/oder nichtmetallischen Werkstoffen aufweist.
4. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Feld (8) als Heizelement (6) einen elektrischen Leiter und/oder ein wärmeleitendes bzw. wärmereflektierendes Element umfasst, das zwischen einer unteren Lage (5) und einer oberen Lage (7) einer Deckenfläche (3) oder einer Wandfläche oder Bodenfläche angeordnet ist.
5. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Feld (8) als Heizelement (6) einen elektrischen Leiter und/oder ein wärmeleitendes bzw. wärmereflektierendes Element umfasst, das zwischen einer inneren Lage und einer äusseren Lage einer Deckenfläche (3) oder einer
Wandfläche oder einer Bodenfläche angeordnet ist.
6. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter zum Beispiel ein flächiges Element, ein
Silikonheizleiter, ein Heizdraht oder ein Infrarotelement ist, der bevorzugt schlaufenförmig (Mäanderstruktur) angeordnet ist, und dass die äussere Lage oder untere Lage (5) wärmereflektierend ist und hierzu einen Wärmereflektor (51 ) in Form einer Metallfolie oder eines Metallgewebes umfasst.
7. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder jedes Feld (8), oder Modul (9) oder Zelle (10) ein Solarzellenmodul ist oder als solches ausgebildet ist.
8. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Niederspannung bis 230V, bevorzugt bis 24V oder auch bis 48V betrieben ist.
9. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Felder (8) oder Module (9) oder Zellen (10) einzeln auswechselbar sind.
10. Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass sie mit Mitteln zur Steuerung des Energieverbrauchs resp. ihrer Wirksamkeit durch Temperatur-, Feuchtigkeits- und/oder Luftdrucksensoren oder sonstige Sensoren versehen ist.
1 1 . Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass sie auf, unter oder in der Fläche oder Deckenfläche einer Plane (2), Blache oder Folie anordenbar ist.
12. Verfahren zum Betrieb einer Flächenheizung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Felder (8) einer, auf der Fläche oder
Deckenfläche (3) befindlichen Flächenheizung (4) individuell angesteuert resp. individuell temperiert werden können.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperieren der Flächenheizung (4) ein Erwärmen oder ein Kühlen ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die
Temperierung in unterschiedlichen Phasen resp. in den einzelnen Feldern (8), Modulen (9), Zellen (10) phasenverschoben oder mit anderen Techniken zur Reduzierung des Energieverbrauches erfolgt.
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