DE19857493A1 - Elektrische Heizungsanordnung zum Beheizen von Innenräumen mit einer als Heizwiderstand dienenden elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsanordnung, insbesondere Deckenheizung, zum Beheizten von Innenräumen mit einer als Heizwiderstand dienenden elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung, die entlang ihrem Randbereich, an zwei gegenüberliegenden parallelen Seitenkanten mit elektrischen Stromzuführungsleitern versehen ist, die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung stehen und an eine Spannungsversorgungsquelle angeschlossen sind. Um die Installation und die Herstellung zu vereinfachen, besteht die Aufgabe der Erfindung in einer Heizungsanordnung, bei der eine große Variationsbreite in Bezug auf das Anbringen der Elektroden bei unterschiedlich großen Räumen vorhanden ist. Erfindungsgemäß weist die als Heizwiderstand dienende elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung (2) eine Leistung von 100 bis 300 Watt/m·2· auf, wobei die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung (2) stehenden Stromzuführungsleiter mit Stromanschlußfahnen (4) seitlich herausgeführt und im Abstand von mindestens 0,4 m bis 4,5 m angeordnet sind, während die Versorgungsspannung 42 Volt bis 220/230 Volt oder 380 Volt beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizungsanordnung, insbesondere Deckenheizung, zum Beheizen von Innenräumen mit einer als Heizwiderstand dienenden elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung, die entlang ihrem Randbereich, an zwei gegenüberliegenden parallelen Seitenkanten mit elektrischen Stromzuführungsleitern versehen ist, die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung stehen und an eine Spannungsversorgungsquelle angeschlossen sind.

Elektrische flächenförmige Decken-, Wand- oder Fußbodenheizungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, die sich grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen lassen. Ein in der PCT WO 97/14921 beschriebenes elektrisches Heizungssystem für Decken basiert auf einem elektrisch leitfähigen Heizleiter und einer Strahlungsplatte aus Aluminium, die in einem kastenförmigen Strahlungspanel mit erhabener Umrahmung untergebracht und mit einer Kunststoffabdeckung versehen ist. Der Heizleiter, ein Muster von Kupfer, der sich im Inneren der Box befindet, ist auf einem Layer aus Fiberglas mit einem elektroplattierenden Prozeß mäanderförmig ausgebildet und an eine Spannungsquelle von 220/230 Volt angeschlossen. Mehrere Kassetten werden zur Erhöhung der Heizleistung mit Verbindungsleitungen untereinander in Reihe geschaltet und bei einer Kastendecke in die zwischen die Tragbalken freien Abschnitte eingefügt. Diese Heizungsanordnung mit in Serpentinen verlegten Heizdrähten ist auch als Fußbodenheizung in Form von Heizmatten in quadratischer oder rechteckiger Abmessung bekannt, die eine Heizleistung von 150 Watt/m² aufweisen. Wenn mit Hilfe der Heizmatten eine Fußbodenheizung hergestellt werden soll, sind mehrere Einzelstücke nebeneinander und hintereinander im Bereich der Fläche auszulegen und parallel oder in Reihe miteinander zu verschalten. Um die Überlastung von einzelnen Leitungen zu verhindern sind erhebliche Aufwendungen für die Elektroinstallation erforderlich. Das Problem liegt darin, daß durch Hintereinanderschalten in Reihe der Widerstand steigt und die Heizleistung abnimmt. Der Vorteil einer elektrischen Flächenheizung mit drahtförmigen- oder streifenartigen Heizleitern liegt darin, daß die gewünschte Leistung mit Hilfe des Leiterwiderstandes über die Länge und die Abmessung des Drahtes problemlos und immer identisch reproduzierbar ist.

Bei elektrisch leitfähigen Heizschichten besteht der Vorteil, daß die Herstellung einer Decken-, Wand- oder Fußbodenheizung nicht an die geometrischen Abmessungen des konfektionierten Ausgangsmaterials gebunden ist. Elektrisch leitfähige Heizschichten können direkt auf die zu beheizende Fläche des Raumes aufgetragen und mittels aufklebbaren Elektroden mit einer Spannungsversorgungsquelle verbunden werden. Elektrisch leitfähige Heizschichten sind beispielsweise in der DE 195 38 686 A1 und der 196 22 788 A1 sowie der DE 24 20 098 A1 beschrieben. Nachteilig ist bei den an Ort und Stelle herstellbaren Heizschichten die Einhaltung der gewünschten Schichtdicke, um einen gleichmäßigen Widerstandsaufbau zu erreichen. Insbesondere beim Aufbau einer Deckenheizung ist erhebliche Mühewaltung erforderlich, so daß sich der Wunsch nach konfektionierten Heizelementen ergibt, die mit geringem Arbeitsaufwand in Form einer Deckenheizung zu installieren sind.

Hierzu sind in der Praxis zahlreiche Ausführungen von Heizmatten, Heiztafeln oder Heizfolien bekannt geworden. Eine in der DE 39 22 465 A1 näher bezeichnete elektrische Heizvorrichtung weist zwischen flexibel isolierenden Außenschichten eine dünne heizbare Strahlungsfolie auf, die in Längsrichtung mit bandförmigen Elektroden zur Energiezufuhr versehen ist. In der DE-GM 296 11 608 U1 befindet sich die elektrisch beheizte Widerstandsschicht zwischen zwei Elektroden am Rande der Heizfolie, deren Breite in der Praxis kleiner als die von handelsüblicher Tapete ist. Die Herstellung von bandförmigen Heizfolien erfordert somit den Einsatz von Apparaturen, die nur bei der Herstellung von Folien üblich sind. Schmale konfektionierte Heizbänder mit längslaufenden Elektroden sind daher im Prinzip nur für die einzeln stehende Anordnung vorgesehen.

Außerdem weisen die bekannt gewordenen Heizfolien elektrisch isolierende Deckschichten auf, die das Zuschneiden der Folien und das nachträglichen Anbringen von Elektroden nicht erlauben. Das Anbringen von Elektroden in Unterschiedlichen Abmessungen ist jedoch dann erforderlich, wenn eine Innenfläche des Raumes mit einer großflächigen Heizschicht, beispielsweise mit einer Deckenheizung ausgerüstet werden soll. Da die bekannten Heizmatten mit Heizdrähten oder die Heizfolien mit Heizschichten mit einem konstanten ohmschen Widerstand ausgebildet sind, ist eine Modifikation nicht oder nur in engen Grenzen möglich.

Um die Installation von elektrisch leitfähigen Heizflächen insbesondere bei einer Deckenheizung zu erleichtern und die Herstellung der Heizschichten zu vereinfachen, besteht die Aufgabe der Erfindung in einer Heizungsanordnung, bei welcher bei einem geringen Herstellungsaufwand die Einkoppelung des Heizstromes durch die Stromzuführungsleiter in die Widerstandsschicht gewährleistet und eine große Variationsbreite in Bezug auf das Anbringen der Elektroden bei unterschiedlich großen Räumen vorhanden ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die als Heizwiderstand dienende elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung eine Leistung von 100 bis 300 Watt/m² aufweist, wobei die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung stehenden Stromzuführungsleiter seitlich herausgeführt und im Abstand von mindestens 0,5 m bis 4 m angeordnet sind, wobei die Versorgungsspannung 42 Volt bis 220 Volt oder 380 Volt betragen kann.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sind die Stromzuführungsleiter Metallfolienbänder, die einseitig mit einer dünnen Kleberschicht beschichtet sind. Diese Kleberschicht dient zur Fixierung der Metallfolienbänder auf der Flächenbeschichtung. Bei dem Kleber handelt es sich um einen elektrisch leitenden Kleber, so daß die so geschaffene Kontaktfläche insgesamt für die Einleitung des Heizstroms in die Heizschicht ausreichend ist.

Zweckmäßigerweise ist jedem Stromzuführungsleiter ein Metallfolienband zugeordnet, das auf beiden Seiten der Heizschicht aus der Flächenbeschichtung herausgeführt ist, so daß der Heizstrom zu jedem Stromzuführungsleiter über zwei Stromanschlußfahnen zugeführt wird.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Metallfolienbänder in ihren Endbereichen beziehungsweise im Randbereich der Flächenbeschichtung in Kupplungs- beziehungsweise Steckvorrichtungen auslaufen, mit deren Hilfe die benachbarte Heizschicht an die Spannungsversorgungsquelle anschließbar ist.

Als sehr günstig im Hinblick auf eine besonders leichte Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich als Unterlage für die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung die Verwendung von Spezialpapier in Bahnen herausgestellt, das in herkömmlichen Maschinen zur Tapetenherstellung Verwendung finden kann. Die Breite der Bahnen kann zwischen 40 bis 60 cm liegen, was den Abmessungen der Euro-Norm bei Tapeten entspricht. Auf diese Weise können die beim Herstellen und Verarbeiten von Tapetenbahnen gebräuchlichen Maschinen und Einrichtungen vorteilhaft eingesetzt werden.

Anstelle von Spezialpapier oder Folien können als Unterlage für die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung dielektrische Tragplatten verwendet werden, die aus Glas, Faserbeton, Polystyrol, Polyurethanschaumstoff, Blähschiefer, Blähglimmer, gepreßten Glasfasern oder dgl. unter Beifügung von Bindemitteln geformt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Tragplatten zur Erhöhung ihrer Biegesteifigkeit an ihren Außenseiten jeweils mit einer Glasgewebeschicht, beispielsweise durch Verkleben, versteift werden. Das Einbetten der elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung erfolgt dabei derart, daß bei Einsatz von 220 V beziehungsweise 380 V ein Schutz gegen Berührung vorhanden ist.

Das Aufbringung einer elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung auf einer Tragplatte kann sehr rationell in einem Herstellerbetrieb durchgeführt werden, so daß die so vorbereiteten Tragplatten anschließend relativ leicht an der Baustelle an der Decke oder der Wand angebracht werden können. Als Untergrund können auch Ständerbauteile für Trennwandelemente für Ausstellungen und Messen oder für mobile Wandbauteile Anwendung finden. Außerdem sind auch Raumzellen unter Verwendung der Tragplatten herstellbar.

Auf diese Art und Weise können Räume ohne großen Arbeitsaufwand mit einer elektrischen Heizung ausgestattet werden, was im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden soll.

In den zu dem Ausführungsbeispiel gehörenden Zeichnungen soll

Fig. 1 eine elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung auf einem folienartigen Träger,

Fig. 2 eine in Längsrichtung kontaktierte Flächenbeschichtung und

Fig. 3 eine Flächenbeschichtung auf einer Tragplatte in schematischer Darstellung verdeutlichen.

Der in Fig. 1 dargestellte Folienträger 1 besteht aus Papier, Spezialpapier, Kunststoff oder aus einem beliebigen rollbaren nichtmetallischen Werkstoff, vorzugsweise einem Werkstoff, der auf Maschinen vorzugsweise der Papier- oder Tapetenindustrie verarbeitbar ist. Außerdem können alle brauchbaren Maschinen und Werkzeuge eingesetzt werden, die zum Herstellen und Beschichten von Kunststoffolien oder dergleichen verwendbar sind. Mit deren Hilfe wird auf dem Folienträger 1 eine elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung 2 hergestellt, die derartig bemessen ist, daß bei einer Breite b der Bahn zwischen 40 bis 80 cm, vorzugsweise zwischen 50 bis 60 cm und einer Niedervoltspannung von 42 V die elektrische Leistung 100 bis 300 Watt/m² beträgt. Die elektrische Leistung wird durch Anlegen einer Spannung durch die Metallfolienbänder 3 erreicht, die über den elektrisch leitfähigen Kleber mit von außen zugänglichen Stromanschlüssen verbunden sind, die an eine nicht weiter dargestellte Spannungsversorgungsquelle angeschlossen ist. Aufgrund des elektrischen Widerstandes treten im leitfähigen Material Verluste auf, die eine Erwärmung bewirken. Auf diese Weise kann ein Raum von den Wänden oder der Decke her beheizt werden.

Zweckmäßigerweise sind auf der Flächenbeschichtung 2 Metallfolienbänder 3 quer zur Längsrichtung angeordnet, die auf beiden Seiten herausgeführt sind, so daß die Heizfläche über zwei Stromanschlußfahnen 4 verfügt, die zu einem daneben liegenden Folienträger 1 geführt oder mit einem Stromleiter verbunden sind. Der Abstand zwischen den Metallfolienbändern 3 kann entsprechend der gewünschten Heizleistung variiert werden. Die geringste Heizleistung ergibt sich, wenn die Metallfolienbänder 3 am weitesten auseinander liegen, weil hierbei der Widerstand am größten ist. Der geringste Widerstand ergibt sich, wenn die Metallfolienbänder 3 gemäß Fig. 2 entlang der Seitenränder der Flächenbeschichtung 2 geführt werden. Dadurch sind zwei benachbarte Flächenbeschichtungen 2 miteinander leitfähig verbunden.

Zweckmäßig für die industrielle Herstellung der Flächenbeschichtung 2 ist, wenn die gewünschte Heizleistung auf den Widerstand eingestellt wird, der sich durch den Abstand der Metallfolienbänder 3 ergibt, der durch die Breite des Folienträgers 1 festgelegt ist. Vorzugsweise sollte der Abstand den Euro-Abmessungen zwischen 50 bis 60 cm entsprechen. Dadurch wird eine kontinuierliche Herstellung der Flächenbeschichtung 2 mit einheitlichen Leistungswerten gewährleistet. Außerdem kann die Heizleistung durch die Leitfähigkeit der Flächenbeschichtung so eingestellt werden, daß bei Anwendung von Schutzkleinspannung über die Breite der Flächenbeschichtung 2 die erforderliche Wärmeleistung erreicht werden kann.

Dies bietet den weiteren Vorteil, daß mit ein und derselben Flächenbeschichtung 2 und gleicher Heizleistung bezogen auf die Fläche eine größere Flächenheizung durch längere Folienträger 1 hergestellt werden kann, die sich über die Breite oder die Tiefe eines Raumes erstrecken. Hierbei kann der Abstand zwischen den Metallfolienbändern 3 auf eine Länge von 2,5 m vergrößert werden, wenn die Versorgungsspannung auf 220 V erhöht wird.

Noch größere Abstände können durch Anwendung von 380 V Drehstrom erzielt werden. Durch geeignete räumliche Aufteilung der verschiedenen Flächenbeschichtungen 2 können diese jeweils einem der Drehstromanschlüsse zugeordnet werden, wobei das nicht mit den Drehstromanschlüssen verbundene Ende der Metallfolienbänder 3 an einem Punkt elektrisch zusammengeführt werden kann. Auf diese Weise kann eine Sternschaltung aufgebaut werden. Es ist vorteilhaft, die Anschlußzonen so anzuordnen, daß durch eine geeignete Länge der jeweiligen Flächenbeschichtungen 2 eine gleichmäßige Erwärmung erfolgt. Es ist grundsätzlich auch möglich, nicht nur drei Anschlüsse für die beheizbare Decke vorzusehen, sondern es kann auch ein ganzzahliges Vielfaches davon an Anschlüssen vorgesehen sein. Damit kann eine Vielzahl von Heizsegmenten zur Verfügung stehen, die in unterschiedlichster Weise über die gesamte Fläche des Raumes verteilt angeordnet werden könnten.

Um den Aufbau der Deckenheizung zu vereinfachen ist es zweckmäßig, gemäß Fig. 3 Tragplatten 5 zu verwenden, die vor ihrer Festlegung auf dem Untergrund mit einer integrierten Flächenheizung ausgerüstet sind, die im Randbereich der Platten in Kupplungs- beziehungsweise Steckvorrichtungen 6 auslaufen, mit deren Hilfe die benachbarten Tragplatten 5 anzuschließen sind.

Im Hinblick auf eine besonders leichte Ausführung der Tragplatten 5 und die Erleichterung der Montage werden insbesondere Tragplatten 5 eingesetzt, die aus Metall, Aluminium, Glas, Faserbeton, Polystyrol, Polyurethanschaumstoff, Blähschiefer, Blähglimmer, gepreßten Glasfasern, Silikatplatten oder dgl. unter Beifügung von Bindemitteln geformt werden. Dabei können die Tragplatten 5 zur Erhöhung ihrer Biegesteifigkeit an ihren Außenseiten versteift werden. Auf der Vorderseite 8, die dem zu beheizenden Raum zugewandt ist, kann die Tragplatte 5 mit einer Dekorschicht oder besser mit einer infrarotstrahlenden Beschichtung versehen werden. Auf der Rückseite 9 kann eine wärmedämmende Schicht vorgesehen werden, wobei die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung 2 alternativ auf die Oberfläche einer Verbundplatte aus einer Platte mit einer wärmedämmenden Schicht aufgetragen werden kann.

Um zu verhindern, daß Strom in gefährlicher Stärke beim Berühren spannungführender Teile durch den menschlichen Körper abfließen kann, ist der Einsatz einer Unterlage aus Metall oder Aluminium besonders gut geeignet. Die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung 2 wird hierbei auf eine dielektrische isolierende Zwischenschicht aufgetragen, die auf der Tragplatte 5 aus Metall oder Aluminium vorgesehen ist, wobei die Tragplatte 5 mit automatisch wirkenden Strom-Begrenzungselementen verbunden ist. Anstelle einer Tragplatte 5 aus Metall können Metall-Folien oberhalb oder unterhalb der Heizschicht angeordnet werden. Die Metall-Folien beziehungsweise die Tragplatte 5 aus Metall oder Aluminium werden mit dem Schutzleiter und Potentialausgleich verbunden. Der Stromkreis für die Heizung kann mit einer Fehlerstrom-Schutzeinrichtung mit einem niedrigen Bemessungs-Differenz-Strom geschützt werden.

Claims (9)

1. Elektrische Heizungsanordnung, insbesondere Deckenheizung, zum Beheizen von Innenräumen mit einer als Heizwiderstand dienende elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung, die entlang ihrem Randbereich, an zwei gegenüberliegenden parallelen Seitenkanten mit elektrischen Stromzuführungsleitern versehen ist, die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung stehen und an eine Spannungsversorgungsquelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die als Heizwiderstand dienende elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung (2) eine Leistung von 100 bis 300 Watt/m² aufweist, wobei die in elektrischem Kontakt mit der Flächenbeschichtung (2) stehenden Stromzuführungsleiter mit Stromanschlußfahnen (4) seitlich herausgeführt und im Abstand von mindestens 0,4 m bis 4,5 m angeordnet sind wobei die Versorgungsspannung 42 Volt bis 220/230 Volt oder 380 Volt beträgt.

2. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungsleiter Metallfolienbänder (3) sind, die einseitig mit einer dünnen elektrisch leitfähigen Kleberschicht beschichtet sind.

3. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolienbänder (3) auf beiden Seiten der Heizschicht aus der Flächenbeschichtung (2) herausgeführt sind, so daß der Heizstrom zu jedem Stromzuführungsleiter über zwei Stromanschlußfahnen (4) zugeführt wird.

4. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolienbänder (3) in ihren Endbereichen beziehungsweise im Randbereich der Flächenbeschichtung (2) in Kupplungs- beziehungsweise Steckvorrichtungen (6) auslaufen, mit deren Hilfe die benachbarte Heizschicht an die Spannungsversorgungsquelle anschließbar ist.

5. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage für die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung (2) folienförmig unter Verwendung von Papier, Spezialpapier, Kunststoff oder einem rollbaren dielektrischen Werkstoff in Bahnen ausgebildet ist.

6. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Bahnen zwischen 40 bis 80 cm, vorzugsweise 50-60 cm in den Abmessungen der Euro-Norm von Tapeten liegt.

7. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Unterlage für die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung (2) dielektrische Tragplatten (5) verwendet werden, die Metall, Aluminium, Glas, Faserbeton, Polystyrol, Polyurethanschaumstoff, Blähschiefer, Blähglimmer, gepreßten Glasfasern, Silikatplatten oder dgl. unter Beifügung von Bindemitteln enthalten.

8. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Flächenbeschichtung (2) eingebettet ist derart, daß bei Einsatz von 220 V beziehungsweise 380 V ein Schutz gegen Berührung vorhanden ist.

9. Elektrische Heizungsanordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtungen (2) in Form einer Stern- oder Dreieckschaltung elektrisch miteinander verbunden sind.