DE10327342B4

DE10327342B4 - Use of a switching power supply as a power source for electrical wall and / or floor heating

Info

Publication number: DE10327342B4
Application number: DE10327342A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schürmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Schuermann Petra De
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: WO2004113798A1; DE10327342A1

Abstract

Verwendung eines Schaltnetzgerätes (7) als Stromquelle für eine elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung, welche eine elektrisch isolierende Trägerschicht (1), eine auf dieser angeordnete, elektrisch leitende Heizschicht (2) und wenigstens zwei im Abstand zueinander an der Heizschicht (2) angeordnete und mit dieser im leitenden Kontakt stehende Elektroden (3, 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung wenigstens eine Heizschicht (2) mit einer Leistungsaufnahme von etwa 500 Watt bis 2000 Watt und ein Schaltnetzgerät (7) mit einem primär getakteten Schaltnetzteil (10) sowie eine Stromsteuereinheit (9, 11) aufweist, die den die Heizschicht (2) durchfließenden Strom (Ia) steuert.Use of a switched-mode power supply (7) as a power source for an electrical wall and / or floor heating, which comprises an electrically insulating carrier layer (1), an electrically conductive heating layer (2) arranged thereon and at least two spaced apart from one another at the heating layer (2). arranged and standing in conductive contact with these electrodes (3, 4), characterized in that the electric wall and / or floor heating at least one heating layer (2) with a power consumption of about 500 watts to 2000 watts and a switched mode power supply (7) comprising a primary switched mode power supply (10) and a current control unit (9, 11) which controls the current flowing through the heating layer (2) (Ia).

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Schaltnetzgerätes als Stromquelle für eine elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung, welche eine elektrisch isolierende Trägerschicht, eine auf dieser angeordnete, elektrisch leitende Heizschicht und wenigstens zwei im Abstand zueinander an der Heizschicht angeordnete und mit dieser im leitenden Kontakt stehende Elektroden aufweist.The The invention relates to the use of a switching power supply as Power source for an electric wall and / or floor heating, which a electrically insulating carrier layer, an arranged on this, electrically conductive heating layer and at least two spaced from each other on the heating layer and having these electrodes in conductive contact.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 198 57 493 A1 ist eine elektrische Heizungsanordnung mit einer elektrisch leitfähigen Flächenbeschichtung bekannt, die mit Stromzuführungsleitern versehen ist, welche mit der Flächenbeschichtung in elektrischem Kontakt stehen und an einer Stromversorgungsquelle angeschlossen sind. Dabei beträgt die Versorgungsspannung 42 Volt bis 220/230 Volt oder 380 Volt.From the DE 198 57 493 A1 For example, an electric heater assembly with an electrically conductive surface coating is known, which is provided with power supply conductors which are in electrical contact with the surface coating and are connected to a power supply source. The supply voltage is 42 volts to 220/230 volts or 380 volts.

Ferner ist aus der DE 197 26 689 A1 ein elektrisches Heizungssystem mit einem Folienträger bekannt, der mit einer elektrischen Heizschicht beschichtet ist, um Räume in Wohnungen zu heizen. Die elektrische Heizschicht ist mit Stromzuführungselektroden kontaktiert, die über Anschlussleitungen mit einer Stromversorgungseinrichtung verdrahtet sind. Ferner kann ein Temperaturregler zum Regeln der Oberflächentemperatur der Heizschicht vorgesehen sein.Furthermore, from the DE 197 26 689 A1 an electric heating system with a film carrier is known, which is coated with an electric heating layer to heat rooms in apartments. The electrical heating layer is contacted with power supply electrodes, which are wired via connecting leads to a power supply device. Furthermore, a temperature controller may be provided for controlling the surface temperature of the heating layer.

In der DE 42 22 092 A1 ist ein Backofen mit einer Backmuffel und einem Heißluftgebläse beschrieben. Die Heizung des Backofens wird mit 220 V oder 380 V Netzspannung betrieben. Die Spannungsversorgung für das Heißluftgebläse wird durch ein primärgetaktetes Schaltnetzteil bewerkstelligt. Desgleichen wird in der DE 10159034 A1 ein Netzteil für einen sicherheitsrelevanten Schaltkreis einer Steuerung für Gasgeräte mit Gasfeuerungsautomaten vorgeschlagen, wobei das Netzteil als primär getaktetes Schaltnetzteil ausgebildet ist. Diese Einrichtungen sind zum Beheizen von Räumen mit einer elektrischen Heizschicht nicht geeignet.In the DE 42 22 092 A1 is an oven with a baking muffle and a hot air blower described. The heating of the oven is operated with 220 V or 380 V mains voltage. The power supply for the hot air blower is accomplished by a primary switched mode power supply. Likewise in the DE 10159034 A1 proposed a power supply for a safety-related circuit of a controller for gas appliances with gas burner control, wherein the power supply is designed as a primary clocked switching power supply. These devices are not suitable for heating rooms with an electrical heating layer.

Schließlich wird in der US 6130645 A bei einer Empfangsantenne zum Beheizung einer Fensterscheibe ein Wechselstromgenerator zum Erzeugen einer Heizspannung von 80 V vorgesehen. Der Wechselstromgenerator ist als Schaltnetzteil mit Schalttransistoren und fest eingestellter Schaltfrequenz ausgeführt. Diese Heizungen eignen sich nicht für das Beheizen von Wohnungen mit Schutzkleinspannung.Finally, in the US 6130645 A provided at a receiving antenna for heating a window, an alternator for generating a heating voltage of 80V. The alternator is designed as a switching power supply with switching transistors and fixed switching frequency. These heaters are not suitable for heating homes with safety extra-low voltage.

Die DE 41 26 723 A1 beschreibt ferner ein Heizungssystem mit einer Spannung bis zu 42 V. Die Stromversorgung erfolgt mit einem Trafo. Die Regelung der Heizleistung soll mittels einer Phasenanschnittsteuerung erfolgen. Die DE 19757552 A1 enthält ein Heizsystem, bei dem zur Umformung einer Versorgungswechselspannung in eine Gleichspannung eine Inverterschaltung bzw. ein Transformator pro zu beheizendem Innenraum vorgesehen ist. Ein Transformator kommt aufgrund der Baugröße für Innenräume nicht in Betracht.The DE 41 26 723 A1 also describes a heating system with a voltage up to 42 V. The power is supplied by a transformer. The control of the heating power should be done by means of a phase control. The DE 19757552 A1 contains a heating system, in which an inverter circuit or a transformer is provided per pro-heated interior to convert an AC supply voltage into a DC voltage. A transformer is due to the size of interiors not considered.

Aufgabenstellungtask

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Heizungssystem für eine Wand- und/oder Fußbodenheizung in Wohnräumen mit einer verbesserten Stromversorgungseinrichtung zu schaffen, dessen Heizleistung möglichst verlustarm eingestellt werden kann.task The invention relates to an electrical heating system for a wall and / or underfloor heating in living spaces with an improved power supply device to provide its heating power as possible can be adjusted with low loss.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines Schaltnetzgerätes als Stromquelle für eine elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beansprucht.These The object is achieved by the Use of a switching power supply as a power source for an electric wall and / or floor heating with the features solved according to claim 1. Preferred developments are claimed in the subclaims.

Die erfindungsgemäße elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung weist wenigstens eine elektrisch isolierende Trägerschicht, eine auf dieser angeordnete, elektrisch leitende Heizschicht, wenigstens zwei im Abstand zueinander an der Heizschicht angeordnete und mit dieser im elektrisch leitenden Kontakt stehende Elektroden und eine mit diesen elektrisch verbundene Stromquelle auf, wobei die Stromquelle ein Schaltnetzgerät mit einer Stromsteuereinheit ist, von welcher der die Heizschicht durchfließende Strom gesteuert wird.The electrical according to the invention Wall and / or floor heating has at least one electrically insulating carrier layer, one arranged on this, electrically conductive heating layer, at least two spaced apart arranged on the heating layer and with this in the electrically conductive Contact standing electrodes and one electrically connected to them Power source, wherein the power source is a switching power supply with a Current control unit is from which of the current flowing through the heating layer is controlled.

Zum Erzielen einer bestimmten Heizleistung kann der die Heizschicht durchfließende Strom von der Stromsteuereinheit entsprechend eingestellt werden. Dabei hat die Verwendung eines Schaltnetzgerätes den großen Vorteil, dass dieses sehr verlustarm arbeitet und insbesondere gegenüber einem Netzteil mit einem linearen Regler weniger Energie in Form von Wärme abgibt. Die Heizleistung lässt sich daher mit geringen Verlusten einstellen, so dass die elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung energiesparend gesteuert wird. Dabei ist bevorzugt die Stromsteuereinheit mit dem Schalter des Schaltnetzgerätes verbunden und derart ausgebildet, dass von dieser zum Steuern des die Heizschicht durchfließenden Stromes das Tastverhältnis des Schalters gesteuert wird.To the Achieving a certain heating power can be the heating layer flowing through Power adjusted by the power control unit accordingly. The use of a switching power supply has the great advantage that this very low-loss works and especially against a power supply with a linear regulator gives off less energy in the form of heat. The heating power let yourself Therefore, adjust with low losses, so that the electric Wall and / or floor heating energy-saving controlled. In this case, the current control unit is preferred connected to the switch of the switching power supply and designed in such a way that of this for controlling the current flowing through the heating layer the duty cycle the switch is controlled.

Das Schaltnetzgerät kann mit einem sekundär getakteten Schaltnetzteil versehen sein. Bevorzugt weist das Schaltnetzgerät aber ein primär getaktetes Schaltnetzteil auf, so dass es möglich ist, die Verluste des Schaltnetzgerätes noch weiter zu verringern, da bei einem primär getakteten Schaltnetzteil auch die Verluste von dessen Netztransformator reduziert werden können. Ein primär getaktetes Schaltnetzteil kann auf der Primärseite des Netztransformators mit Frequenzen von z. B. 20 kHz bis 200 kHz arbeiten, die im Vergleich zu der im allgemeinen Versorgungsnetz üblichen Frequenz von z. B. 50 Hz sehr hoch sind. Diese hohen Frequenzen werden bevorzugt mit einem Schwingungsgeber erzeugt, der entsprechende Wechselspannungen abgeben kann. Da die erforderlichen Windungszahlen für den Netztransformator mit zunehmender Frequenz sinken, können die Windungszahlen des Netztransformators reduziert werden, was nicht nur zu einer Verringerung der Verluste führt, sondern auch die Möglichkeit eröffnet, die räumliche Ausdehnung des Netztransformators zu verringern. Der Schwingungsgeber ist dabei in der Stromsteuereinheit integriert oder separat von dieser ausgebildet, wobei die Frequenz oder die Frequenzen der von diesem abgegebenen Wechselspannung oder Wechselspannungen kontrolliert verstellbar sein kann bzw. können. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung besteht die Stromsteuereinheit im Wesentlichen aus dem Schwingungsgeber.The switching power supply may be provided with a secondary clocked switching power supply. Preferably, however, the switching power supply has a primary clocked switching power supply, so that it is possible to further reduce the losses of the switching power supply, as in a primary switched mode power supply also the losses of its power transformer can be reduced. A primary clocked switching power supply can be used on the primary side of the power transformer with frequencies of z. B. 20 kHz to 200 kHz, which in comparison to the usual in the utility grid frequency of z. B. 50 Hz are very high. These high frequencies are preferably generated with a vibration generator, which can deliver appropriate AC voltages. Since the number of turns required for the power transformer decreases with increasing frequency, the number of turns of the power transformer can be reduced, which not only leads to a reduction in losses, but also opens up the possibility of reducing the spatial extent of the power transformer. The vibration generator is integrated in the current control unit or separately formed therefrom, wherein the frequency or the frequencies of the AC voltage or AC voltages emitted by the latter can be controllably adjustable or can. In a particularly simple embodiment of the invention, the current control unit essentially consists of the vibration transmitter.

Wird ein nur sehr geringer Heizstrom benötigt, so kann auch das Tastverhältnis des Schalters sehr klein sein, was insbesondere bei einer Gleichrichtung des die Heizschicht durchfließenden Stroms am Ausgang des Schaltnetzgerätes zu einer unerwünscht großen Welligkeit dieses Stroms führen kann. Aus diesem Grund ist die mit dem Schalter des Schaltnetzgerätes verbundene Stromsteuereinheit bevorzugt derart ausgebildet ist, dass von dieser zum Steuern des die Heizschicht durchfließenden Stroms sowohl das Tastverhältnis des Schalters als auch die Höhe der an der Primärwicklung des Netztransformators des primär getakteten Schaltnetzteils anliegenden Spannung gesteuert wird. Somit kann zum Reduzieren des die Heizschicht durchfließenden Stroms z. B. auch die an der Primärwicklung anliegende Spannung reduziert werden, ohne das Tastverhältnis verkleinern zu müssen. Damit ist die Welligkeit des die Heizschicht durchfließenden und insbesondere gleichgerichteten Stromes reduzierbar.Becomes a very low heating current required, so can the duty cycle of Switch be very small, which in particular in a rectification of the heating layer flowing through Current at the output of the switching power supply to an undesirably large ripple this current can lead. For this reason, which is connected to the switch of the switching power supply Power control unit is preferably designed such that of this for controlling the current flowing through the heating layer both the duty ratio of Switch as well as the height the at the primary winding of the mains transformer of the primary clocked switching power supply voltage applied is controlled. Thus, to reduce the current flowing through the heating layer z. B. also on the primary winding applied voltage can be reduced without reducing the duty cycle to have to. Thus, the ripple of the heating layer flowing through and in particular rectified current reducible.

Zur Steuerung der Höhe der an der Primärwicklung anliegenden Spannung, weist die Stromsteuereinheit bevorzugt einen Schaltregler auf, dessen Ausgangsspannung über das Tastverhältnis des Schalters des Schaltreglers gesteuert wird. Diese gesteuerte Ausgangsspannung kann dann dem primär getakteten Schaltnetzteil als Eingangsspannung zugeführt werden. Hierdurch können gegenüber einem linearen Spannungsregler Wärmeverluste reduziert werden, wobei der Schaltregler in Form eines Aufwärts-Wandlers oder in Form eines kombinierten Aufwärts-Abwärts-Wandlers realisiert werden kann. Bei einigen Anwendungen der elektrischen Wand- und/oder Fußbodenheizung kann es wünschenswert sein, den die Heizschicht durchfließenden Strom zu regeln. Hierfür kann die Stärke dieses Stroms am Ausgang des Schaltnetzgerätes mittels einer Strommesseinrichtung gemessen und ein entsprechendes Messsignal der Stromsteuereinheit zugeführt werden, von welcher der die Heizschicht durchfließende Strom in Abhängigkeit von diesem Messsignal gesteuert wird. Zwischen der Stromsteuereinheit und der Strommesseinrichtung kann dafür eine Regeleinheit geschaltet sein, welche aber bevorzugt in die Stromsteuereinheit integriert ist.to Control of the height the at the primary winding applied voltage, the power control unit preferably has a Switching regulator on, whose output voltage on the duty cycle of the switch the switching regulator is controlled. This controlled output voltage can then be the primary clocked Switching power supply can be supplied as input voltage. This can be compared to a linear Voltage regulator heat losses be reduced, the switching regulator in the form of an up-converter or in the form of a combined up-down converter can. In some applications of electrical wall and / or floor heating it may be desirable the heating layer flowing through To regulate electricity. Therefor can the strength this current at the output of the switching power supply by means of a current measuring device measured and a corresponding measurement signal of the power control unit supplied be, from which of the heating layer flowing through the current dependent on is controlled by this measurement signal. Between the power control unit and the current measuring device can be switched to a control unit be, but preferably integrated into the power control unit is.

Ferner weist das Schaltnetzgerät bevorzugt eine von außen zugängliche Schnittstelle bzw. einen Datenbus zum Übertragen von Signalen zwischen dem Schaltnetzgerät und einem externen Gerät auf. Somit kann z. B. von dem externen Gerät ein externes Signal an die Stromsteuereinheit abgegeben werden, von welcher der die Heizschicht durchfließende Strom in Abhängigkeit von diesem externen Signal gesteuert wird. Dabei weist dieses externe Gerät bevorzugt ein Temperaturmessgerät auf, welches ein einer gemessenen Temperatur entsprechendes Signal als externes Signal an das Schaltnetzgerät abgibt.Further has the switching power supply preferably one from the outside accessible Interface or a data bus for transmitting signals between the Switching Power Supply and an external device on. Thus, z. B. from the external device an external signal to the Power control unit are issued, of which the heating layer flowing through Electricity in dependence is controlled by this external signal. In this case, this external device is preferred a temperature gauge on, which is a signal corresponding to a measured temperature as an external signal to the switching power supply.

Die elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung kann energiesparend betrieben werden, wobei die von dem Schaltnetzgerät maximal abgebbare Leistung unter 2 kW, bevorzugt jedoch etwa 1 kW liegen kann. Jedoch liegen auch abgebbare Leistungen von etwa 0,5 kW innerhalb der mit der Erfindung realisierbaren Grenzen. Ferner ist es möglich, das Schaltnetzgerät über eine allgemeine Stromversorgung, über einer Solarzelle und/oder über eine Brennstoffstelle mit Energie zu versorgen. Trotz des energiesparenden Betriebs kann es bei hohen Belastungen der elektrischen Wand- und/oder Fußbodenheizung erforderlich sein, Möglichkeiten für die Abfuhr von Wärme bzw. die Zufuhr von Frischluft zu schaffen. Hierfür kann eine Luftkühlung und/oder eine Flüssigkeitskühlung, insbesondere Wasserkühlung vorgesehen sein, wobei ein Gebläse, eine wärmeabführende Ummantelung, ein Kühlkörper und/oder Lüftungsschlitze bevorzugt werden.The electric wall and / or floor heating can be operated energy saving, the maximum of the switching power supply deliverable power below 2 kW, but preferably about 1 kW are can. However, deliverable power of about 0.5 kW are within the feasible with the invention limits. It is also possible, the switching power supply via a general power supply, over a solar cell and / or over to supply a fuel station with energy. Despite the energy-saving It can operate at high loads of electrical wall and / or underfloor heating be necessary, possibilities for the Dissipation of heat or to provide the supply of fresh air. For this one can air cooling and / or liquid cooling, in particular water cooling be provided, with a fan, a heat-dissipating sheath, a heat sink and / or vents to be favoured.

Die Trägerschicht kann starr ausgebildet sein, so dass die Trägerschicht und die leitende Heizschicht zusammen mit den Elektroden eine starre Heizplatte bilden, wobei die Heizschicht – bevorzugt mit samt der Elektroden – noch von einer weiteren Schicht abgedeckt sein kann. Bevorzugt sind aber sowohl die Trägerschicht als auch die Heizschicht biegsam ausgebildet, so dass die Trägerschicht und die leitende Heizschicht zusammen mit den Elektroden eine biegsame Heizfolie bilden, wobei die Heizschicht – bevorzugt mit samt der Elektroden – noch von einer weiteren biegsamen Schicht abgedeckt sein kann.The backing can be rigid, so that the carrier layer and the conductive Heating layer together with the electrodes form a rigid heating plate, wherein the heating layer - preferably with including the electrodes - still can be covered by another layer. But both are preferred the carrier layer as well as the heating layer formed flexible, so that the carrier layer and the conductive heating layer together with the electrodes a flexible Form heating foil, wherein the heating layer - preferably together with the electrodes - of a further flexible layer can be covered.

Für den Fall, dass die elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung mehrere Heizplatten bzw. Heizfolien aufweist, können diese in geeigneter Weise über ihre Elektroden elektrisch zusammengeschaltet werden. Es ist aber auch möglich, an dem Schaltnetzgerät mehrere Ausgänge vorzusehen, so dass jede Heizplatte bzw. Heizfolie mit einem separaten Ausgang elektrisch verbunden werden kann.In the case, that the electrical wall and / or floor heating several heating plates or Has heating foils can this in a suitable way over their electrodes are electrically interconnected. But it is also possible, on the switching power supply several outputs provide so that each heating plate or heating foil with a separate Output can be electrically connected.

Beim Einsatz in Wohnräumen muss allerdings berücksichtigt werden, dass ein großes Schaltnetzgerät aus ästhetischen Gründen häufig unerwünscht ist. Deshalb wird das Schaltnetzgerät bevorzugt in einem maximalen Volumen von ca. 9 cm mal 6 cm mal 2,5 cm untergebracht, was in etwa dem Volumeninhalt einer herkömmlichen Zigarettenschachtel entspricht. Somit kann aber das Schaltnetzgerät sehr unauffällig und platzsparend montiert werden, z. B. in einer Wand oder hinter einer Fußleiste eines Innenraums.At the Use in living spaces must, however, be considered be that big Switching Power Supply from aesthetic establish often undesirable is. Therefore, the switching power supply is preferably in a maximum Volume of about 9 cm by 6 cm by 2.5 cm, which is about the volume content of a conventional Cigarette box corresponds. Thus, but the switching power supply very inconspicuous and to save space, z. B. in a wall or behind one baseboard an interior.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment described with reference to the drawing. In the drawing show:

1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Wand- und/oder Fußbodenheizung, 1 a schematic view of an electric wall and / or floor heating,

2 ein Blockschaltbild des Schaltnetzgerätes nach 1, 2 a block diagram of the switching power supply to 1 .

3 ein Prinzipschaltbild des Schaltreglers nach 2 3 a schematic diagram of the switching regulator after 2

4 ein elektrisches Schaltbild des Schaltreglers nach 2 und 4 an electrical circuit diagram of the switching regulator after 2 and

5 ein elektrisches Schaltbild des primär getakteten Schaltnetzteils nach 2 5 an electrical circuit diagram of the primary switched mode power supply according to 2

Aus 1 ist eine Ausführungsform der elektrischen Wand- und/oder Fußbodenheizung ersichtlich, wobei eine elektrisch isolierende Schicht 1 und eine darauf angeordnete, elektrisch leitende Heizschicht 2 zu einer Heizplatte bzw. Heizfolie zusammengesetzt sind. Mit der Heizschicht 2 sind zwei als Elektroden 3 und 4 dienende Metallfolienbänder elektrisch verbunden, welche über Anschlussleitungen 5 und 6 an einem Schaltnetzgerät 7 angeschlossen sind, welches über eine Spannungsquelle mit einer Wechselspannung Uv versorgt wird. Mittels des Schaltnetzgerätes 7 wird über die Elektroden 3 und 4 ein elektrischer Strom Ia in die Heizschicht eingespeist, der diese erwärmt. Dabei liegt am Ausgang des Schaltnetzgerätes 7 eine Gleichspannung Ua= an den Anschlussleitungen 5 und 6 an.Out 1 an embodiment of the electrical wall and / or floor heating can be seen, wherein an electrically insulating layer 1 and an electrically conductive heating layer disposed thereon 2 are assembled to a heating plate or heating foil. With the heating layer 2 are two as electrodes 3 and 4 serving metal foil strips electrically connected, which via connecting lines 5 and 6 on a switching power supply 7 are connected, which is supplied via a voltage source with an AC voltage Uv. By means of the switching power supply 7 is over the electrodes 3 and 4 an electric current Ia is fed to the heating layer, which heats it. This is the output of the switching power supply 7 a DC voltage Ua = on the connecting cables 5 and 6 at.

Aus 2 ist ein Blockschaltbild des Schaltnetzgerätes 7 ersichtlich, wobei zunächst die Wechselspannung Uv mittels eines Gleichrichters 8 gleichgerichtet wird (bei einer Gleichspannungsversorgung kann dieser Gleichrichter natürlich entfallen). Diese gleichgerichtete Spannung Ue wird dann als Eingangsspannung einem Schaltregler 9 zugeführt, welcher eine Zwischenspannung Uz an ein primär getaktetes Schaltnetzteil 10 abgibt. Sowohl der Schaltregler 9 als auch das primär getaktete Schaltnetzteil 10 werden von einer Steuereinheit 11 gesteuert, wobei die Steuereinheit 11 zusammen mit dem Schaltregler 9 eine als Stromsteuereinheit bezeichnete Baugruppe bildet. Die von dem primär getakteten Schaltnetzteil 10 abgegebene Ausgangsspannung Ua wird dann von einem Gleichrichter 12 zu einer Gleichspannung Ua= gleichgerichtet und an die Anschlussleitungen 5 und 6 zum Erwärmen der Heizplatte bzw. Heizfolie angelegt. Es ist aber auch möglich, die Ausgangsspannung Ua unmittelbar an die Anschlussleitungen 5 und 6 anzulegen.Out 2 is a block diagram of the switching power supply 7 can be seen, wherein first the AC voltage Uv by means of a rectifier 8th is rectified (in a DC power supply, this rectifier can of course be omitted). This rectified voltage Ue is then used as input voltage to a switching regulator 9 supplied, which an intermediate voltage Uz to a primary clocked switching power supply 10 emits. Both the switching regulator 9 as well as the primary clocked switching power supply 10 be from a control unit 11 controlled, the control unit 11 together with the switching regulator 9 forms a module called power control unit. The of the primary clocked switching power supply 10 output voltage Ua is then from a rectifier 12 to a DC voltage Ua = rectified and to the connecting cables 5 and 6 for heating the heating plate or heating foil applied. But it is also possible, the output voltage Ua directly to the connecting cables 5 and 6 to apply.

Am Ausgang des primär getakteten Schaltnetzteil 10 kann eine Strommesseinrichtung 13 vorgesehen sein, von der ein dem Strom Ia entsprechendes Messsignal Sm an die Steuereinheit 11 abgegeben wird, welche den Schaltregler 9 und das primär getaktete Schaltnetzteil 10 in Abhängigkeit von dem Messsignal Sm derart steuert, dass der Strom Ia trotz möglicher störender Einflüsse in einer gewünschten Stärke aufrechterhalten werden kann.At the output of the primary switched mode power supply 10 can be a current measuring device 13 be provided, from which a current Ia corresponding measurement signal Sm to the control unit 11 is discharged, which the switching regulator 9 and the primary switched mode power supply 10 in response to the measurement signal Sm controls such that the current Ia can be maintained despite possible disturbing influences in a desired strength.

Ferner ist in der Steuereinheit 11 optional eine Schnittstelle 14 vorgesehen, mittels welcher elektrische Signale über einen Datenbus Db mit einem externen Gerät 15 ausgetauscht werden können, welches ein Temperaturmessgerät aufweist, von welchem ein einer gemessenen Temperatur entsprechendes Temperaturmesssignal an die Steuereinheit 11 abgegeben wird. Gemäß dieser optionalen Ausgestaltung der Ausführungsform steuert die Steuereinheit 11 den Schaltregler 9 und das primär getaktete Schaltnetzteil 10 in Abhängigkeit von dem Temperaturmesssignal, so dass die Stärke des Stroms Ia bei veränderten Temperaturverhältnissen in geeigneter Weise variiert werden kann. Somit können Temperaturschwankungen in der Umgebung der Heizplatte bzw. Heizfolie ausgeglichen werden.Further, in the control unit 11 optionally an interface 14 provided by means of which electrical signals via a data bus Db with an external device 15 can be exchanged, which has a temperature measuring device, from which a temperature measurement signal corresponding to a measured temperature to the control unit 11 is delivered. According to this optional embodiment of the embodiment, the control unit controls 11 the switching regulator 9 and the primary switched mode power supply 10 in dependence on the temperature measurement signal, so that the magnitude of the current Ia can be varied in a suitable manner under changed temperature conditions. Thus, temperature fluctuations in the environment of the heating plate or heating foil can be compensated.

Aus 3 ist ein Prinzipschaltbild des Schaltreglers 9 nach 2 ersichtlich. Die gleichgerichtete Spannung Ue wird über einen ersten Schalter S1 an eine aus einer Spule L und einem Kondensator C gebildeten Siebkette angelegt, wobei zwischen der Spule L und dem Kondensator C ein zweiter Schalter S2 angeordnet ist. Dabei wird parallel zum Kondensator C die Zwischenspannung Uz abgegriffen. Die gemäß 3 im geschlossenen Zustand dargestellten Schalter S1 und S2 können von der Steuereinheit 11 geöffnet und geschlossen werden, was durch gekrümmte Doppelpfeile angedeutet ist, wobei die folgenden beiden Betriebsmodi gemäß der Ausführungsform realisierbar sind:

1. Der zweite Schalter S2 verbleibt im geschlossenen Zustand, wohingegen der erste Schalter S1 mit einer bestimmten Taktfrequenz periodisch geöffnet und geschlossen wird. In diesem ersten Betriebsmodus arbeitet der Schaltregler 9 als Abwärts-Wandler wobei für die Spannungen Ue und Uz die Ungleichung 0 <= Uz <= Ue gilt und die Höhe der Spannung Uz von der Spannung Ue und vom Tastverhältnis des ersten Schalters S1 abhängt.
2. Der erste Schalter S1 verbleibt im geschlossenen Zustand, wohingegen der zweite Schalter S2 mit einer bestimmten Taktfrequenz periodisch geöffnet und geschlossen wird. In diesem zweiten Betriebsmodus arbeitet der Schaltregler 9 als Aufwärts-Wandler wobei für die Spannungen Ue und Uz die Ungleichung Uz >= Ue gilt und die Höhe der Spannung Uz von der Spannung Ue und vom Tastverhältnis des zweiten Schalters S2 abhängt.

Out 3 is a schematic diagram of the switching regulator 9 to 2 seen. The rectified voltage Ue is applied via a first switch S1 to a filter chain formed by a coil L and a capacitor C, wherein between the coil L and the capacitor C, a second switch S2 is arranged. In this case, the intermediate voltage Uz is tapped parallel to the capacitor C. The according to 3 switches S1 and S2 shown in the closed state can be controlled by the control unit 11 opened and closed who what is indicated by curved double arrows, wherein the following two operating modes are realizable according to the embodiment:

1. The second switch S2 remains in the closed state, whereas the first switch S1 is periodically opened and closed at a certain clock frequency. In this first operating mode, the switching regulator operates 9 as the downward converter, where the inequality 0 <= Uz <= Ue holds for the voltages Ue and Uz, and the magnitude of the voltage Uz depends on the voltage Ue and on the duty cycle of the first switch S1.
2. The first switch S1 remains in the closed state, whereas the second switch S2 is periodically opened and closed with a certain clock frequency. In this second operating mode, the switching regulator operates 9 as an up-converter for the voltages Ue and Uz the inequality Uz> = Ue applies and the height of the voltage Uz depends on the voltage Ue and the duty cycle of the second switch S2.

Durch den auch als kombinierten Aufwärts-Abwärts-Wandler bezeichneten Schaltregler 9 ist die Höhe der Zwischenspannung Uz in weiten Bereichen variierbar.By also referred to as a combined up-down converter switching regulator 9 the height of the intermediate voltage Uz can be varied within wide ranges.

Aus 4 ist ein elektrisches Schaltbild des Schaltreglers 9 nach 2 ersichtlich, wobei der erste Schalter S1 durch den Transistor T1 und die Diode D1 gebildet ist und der zweite Schalter durch den Transistor T2 und die Diode D2 gebildet ist. Den in der 4 offen liegend dargestellten Basis- bzw. Gate-Anschlüssen der Transistoren T1 und T2 wird von der Steuereinheit 11 jeweils ein Steuersignal mit einem bestimmten Tastverhältnis zugeführt, so dass die Transistoren T1 und T2 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Steuersignal leitend oder sperrend geschaltet werden. Dabei entspricht der leitende Zustand des Transistors T1 der geschlossenen Schalterstellung des ersten Schalters S1, und der sperrende Zustand des Transistors T1 entspricht der (nicht dargestellten) geöffneten Schalterstellung des ersten Schalters S1. Ferner entspricht der sperrende Zustand des Transistors T2 der geschlossenen Schalterstellung des zweiten Schalters S2, und der leitende Zustand des Transistors T2 entspricht der (nicht dargestellten) geöffneten Schalterstellung des zweiten Schalters S2. Die Steuersignale für die Transistoren T1 und T2 werden im Steuerkreis 11 von wenigstens einem nicht dargestellten Schwingungsgeber erzeugt, der eine Einstellmöglichkeit für die Tastverhältnisse der beiden Steuersignale aufweist.Out 4 is an electrical diagram of the switching regulator 9 to 2 can be seen, wherein the first switch S1 is formed by the transistor T1 and the diode D1 and the second switch is formed by the transistor T2 and the diode D2. The in the 4 Openly shown base or gate terminals of the transistors T1 and T2 is from the control unit 11 each supplied with a control signal with a certain duty cycle, so that the transistors T1 and T2 are turned on or off in response to the respective control signal. In this case, the conductive state of the transistor T1 corresponds to the closed switch position of the first switch S1, and the blocking state of the transistor T1 corresponds to the (not shown) open switch position of the first switch S1. Furthermore, the blocking state of the transistor T2 corresponds to the closed switch position of the second switch S2, and the conductive state of the transistor T2 corresponds to the (not shown) open switch position of the second switch S2. The control signals for the transistors T1 and T2 are in the control circuit 11 generated by at least one vibrator, not shown, having an adjustment for the duty cycles of the two control signals.

Aus 5 ist ein elektrisches Schaltbild des primär getakteten Schaltnetzteils 10 ersichtlich, dem die Zwischenspannung Uz als Eingangsspannung zugeführt wird. Die Spannung Uz liegt an einer Reihenschaltung von zwei Transistoren T3 und T4 an, zwischen denen zwei Dioden D3 und D4 in gleicher Orientierung in Reihe geschaltet sind. Zwischen den beiden Dioden D3 und D4 wird ein Signal abgegriffen und einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R, einem Kondensator Cp und der Primärwicklung eines Transformators Tr zugeführt, an dessen Sekundärwicklung die Ausgangsspannung Ua abgegriffen wird. Die Höhe der an der Primarwicklung anliegenden Spannung Up ist dabei von der Zwischenspannung Uz abhängig und somit über den Schaltregler 9 einstellbar. Den in der 5 offen liegend dargestellten Basis- bzw. Gate-Anschlüssen der Transistoren T3 und T4 wird von der Steuereinheit 11 jeweils ein Steuersignal mit einem bestimmten Tastverhältnis zugeführt, so dass die Transistoren T3 und T4 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Steuersignal leitend oder sperrend geschaltet werden. Dabei wird dem Transistor T3 bevorzugt das invertierte Steuersignal des Transistors T4 als Steuersignal zugeführt, so dass die beiden Transistoren T3 und T4 nicht gleichzeitig leitend geschaltet werden, sondern nur einer der beiden Transistoren T3 und T4 leitet, während der andere der beiden Transistoren T3 und T4 sperrt. In 5 sind die beiden mäanderförmigen Steuersignale neben den offen liegenden Basis- bzw. Gate-Anschlüssen der beiden Transistoren T3 und T4 schematisch dargestellt, wobei die aufgrund der Invertierung vorhandene Phasenverschiebung zwischen den beiden Steuersignalen von 180 Grad deutlich ersichtlich ist. Die Steuersignale für die beiden Transistoren T3 und T4 werden im Steuerkreis 11 von wenigstens einem nicht dargestellten Schwingungsgeber erzeugt, der eine Einstellmöglichkeit für die Tastverhältnisse der beiden Steuersignale aufweist. Als Transistoren T3 und T4 sind bevorzugt IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) Leistungs-MOSFETs vorgesehen, die aber auch durch andere geeignete Transistoren ersetzt werden können.Out 5 is an electrical diagram of the primary switched mode power supply 10 can be seen, the intermediate voltage Uz is supplied as an input voltage. The voltage Uz is applied to a series connection of two transistors T3 and T4, between which two diodes D3 and D4 are connected in series in the same orientation. Between the two diodes D3 and D4, a signal is tapped and a series circuit of a resistor R, a capacitor Cp and the primary winding of a transformer Tr supplied to the secondary winding, the output voltage Ua is tapped. The height of the voltage applied to the primary winding Up is dependent on the intermediate voltage Uz and thus on the switching regulator 9 adjustable. The in the 5 Openly shown base or gate terminals of the transistors T3 and T4 is from the control unit 11 each supplied with a control signal with a certain duty cycle, so that the transistors T3 and T4 are turned on or off in response to the respective control signal. In this case, the transistor T3 is preferably the inverted control signal of the transistor T4 supplied as a control signal, so that the two transistors T3 and T4 are not simultaneously turned on, but only one of the two transistors T3 and T4 conducts, while the other of the two transistors T3 and T4 locks. In 5 the two meandering control signals are shown schematically in addition to the exposed base and gate terminals of the two transistors T3 and T4, wherein the existing due to the inversion phase shift between the two control signals of 180 degrees is clearly visible. The control signals for the two transistors T3 and T4 are in the control circuit 11 generated by at least one vibrator, not shown, having an adjustment for the duty cycles of the two control signals. As transistors T3 and T4 are preferably IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) power MOSFETs provided, but which can also be replaced by other suitable transistors.

11: elektrisch isolierende Schichtelectrical insulating layer
22: elektrisch leitende Heizschichtelectrical conductive heating layer
3, 43, 4: Elektrodenelectrodes
5, 65, 6: Abschlussleitungenterminating lines
77: SchaltnetzgerätSwitching Power Supply
8, 128th, 12: Gleichrichterrectifier
99: Schaltreglerswitching regulators
1010: primär getaktetes Schaltnetzteilprimary clocked Switching Power Supply
1111: Steuereinheit mit Schwingungsgebercontrol unit with vibration transmitter
1313: StrommesseinrichtungCurrent measurement device
1414: Schnittstelleinterface
1515: externes Gerätexternal device
Uvuv: VersorgungswechselspannungAC supply voltage
UeUe: gleichgerichtete Versorgungsspannungrectified supply voltage
UzUz: Zwischenspannungintermediate voltage
Upup: Spannung an der Primärwicklung des Transformatorstension at the primary winding of the transformer
UaUa: Ausgangsspannungoutput voltage
Ua=Ua =: gleichgerichtete Ausgangsspannungrectified output voltage
IaIa: Strom durch die Heizschichtelectricity through the heating layer
Smsm: Messsignalmeasuring signal
Dbdb: Datenbusbus
S1,S1,: S2 SchalterS2 switch
LL: SpuleKitchen sink
C, CpC., Cp: Kondensatorencapacitors
RR: ohmscher Widerstandohmic resistance
TrTr: Transformatortransformer
T1, T2, T3, T4T1, T2, T3, T4: Transistorentransistors
D1, D2, D3, D4D1, D2, D3, D4: Diodendiodes

Claims

Verwendung eines Schaltnetzgerätes (7) als Stromquelle für eine elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung, welche eine elektrisch isolierende Trägerschicht (1), eine auf dieser angeordnete, elektrisch leitende Heizschicht (2) und wenigstens zwei im Abstand zueinander an der Heizschicht (2) angeordnete und mit dieser im leitenden Kontakt stehende Elektroden (3, 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wand- und/oder Fußbodenheizung wenigstens eine Heizschicht (2) mit einer Leistungsaufnahme von etwa 500 Watt bis 2000 Watt und ein Schaltnetzgerät (7) mit einem primär getakteten Schaltnetzteil (10) sowie eine Stromsteuereinheit (9, 11) aufweist, die den die Heizschicht (2) durchfließenden Strom (Ia) steuert.Use of a switching power supply ( 7 ) as a power source for an electric wall and / or floor heating, which an electrically insulating support layer ( 1 ), an arranged on this, electrically conductive heating layer ( 2 ) and at least two spaced from each other at the heating layer ( 2 ) and in contact with the electrodes ( 3 . 4 ), characterized in that the electrical wall and / or floor heating at least one heating layer ( 2 ) with a power consumption of about 500 watts to 2000 watts and a switched-mode power supply ( 7 ) with a primary switched mode power supply ( 10 ) and a power control unit ( 9 . 11 ) having the heating layer ( 2 ) flowing through current (Ia) controls.

Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuereinheit (9, 11) mit dem Schalter (T3, T4) des Schaltnetzgerätes (7) verbunden und derart ausgebildet ist, dass von dieser zum Steuern des die Heizschicht (2) durchfließenden Stroms (Ia) das Tastverhältnis des Schalters (T3, T4) gesteuert wird.Use according to claim 1, characterized in that the power control unit ( 9 . 11 ) with the switch (T3, T4) of the switching power supply ( 7 ) and is designed such that from this for controlling the heating layer ( 2 ) flowing through current (Ia), the duty cycle of the switch (T3, T4) is controlled.

Verwendung nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuereinheit (9, 11) mit dem Schalter (T3, T4) des Schaltnetzgerätes (7) verbunden und derart ausgebildet ist, dass von dieser zum Steuern des die Heizschicht (2) durchfließenden Stroms (Ia) sowohl das Tastverhältnis des Schalters (T3, T4) als auch die Höhe der an der Primärwicklung des Netztransformators (Tr) des Schaltnetzgerätes (7) anliegenden Spannung (Up) gesteuert wird.Use according to claim 1-2, characterized in that the power control unit ( 9 . 11 ) with the switch (T3, T4) of the switching power supply ( 7 ) and is designed such that from this for controlling the heating layer ( 2 ) flowing through current (Ia), both the duty cycle of the switch (T3, T4) and the height of the primary winding of the power transformer (Tr) of the switching power supply ( 7 ) applied voltage (Up) is controlled.

Verwendung nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuereinheit (9, 11) zum Steuern der Höhe der an der Primärwicklung des Netztransformators anliegenden Spannung (Up) einen Schaltregler (9) aufweist.Use according to claim 1-3, characterized in that the power control unit ( 9 . 11 ) for controlling the level of the voltage applied to the primary winding of the mains transformer (Up) a switching regulator ( 9 ) having.

Verwendung nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltregler (9) ein Aufwärts-Wandler oder ein kombinierter Aufwärts-Abwärts-Wandler ist.Use according to claims 1-4, characterized in that the switching regulator ( 9 ) is an up-converter or a combined up-down converter.

Verwendung nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Schaltnetzgerätes (7) eine Strommesseinrichtung (13) angeordnet ist, von welcher ein der Stärke des die Heizschicht (2) durchfließenden Stroms (Ia) entsprechendes Messsignal (Sm) an die Stromsteuereinheit (9, 11) abgegeben wird, von welcher der die Heizschicht (2) durchfließende Strom (Ia) in Abhängigkeit von diesem Messsignal (Sm) gesteuert wird.Use according to claims 1-5, characterized in that at the output of the switching power supply ( 7 ) a current measuring device ( 13 ), of which one of the thickness of the heating layer ( 2 ) flowing through current (Ia) corresponding measurement signal (Sm) to the current control unit ( 9 . 11 ) is discharged, of which the heating layer ( 2 ) flowing through current (Ia) in response to this measurement signal (Sm) is controlled.

Verwendung nach Anspruch 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetzgerät (7) eine von außen zugängliche Schnittstelle (14) zum Übertragen von Signalen zwischen dem Schaltnetzgerät (7) und einem externen Gerät (15) aufweist.Use according to claims 1-6, characterized in that the switching power supply ( 7 ) an externally accessible interface ( 14 ) for transmitting signals between the switching power supply ( 7 ) and an external device ( 15 ) having.

Verwendung nach Anspruch 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass von dem externen Gerät (15) ein externes Signal an die Stromsteuereinheit (9, 11) abgegeben wird, von welcher der die Heizschicht (2) durchfließende Strom (Ia) in Abhängigkeit von diesem externen Signal gesteuert wird.Use according to claims 1-7, characterized in that from the external device ( 15 ) an external signal to the power control unit ( 9 . 11 ) is discharged, of which the heating layer ( 2 ) flowing current (Ia) is controlled in response to this external signal.

Verwendung nach Anspruch 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Gerät (15) ein Temperaturmessgerät aufweist, und das externe Signal ein der von dem Temperaturmessgerät gemessenen Temperatur entsprechendes Temperaturmesssignal ist.Use according to claims 1-8, characterized in that the external device ( 15 ) comprises a temperature measuring device, and the external signal is a temperature measurement signal corresponding to the temperature measured by the temperature measuring device.

Verwendung nach Anspruch 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetzgerät (7) luftgekühlt und/oder flüssigkeitsgekühlt ist.Use according to claims 1-9, characterized in that the switching power supply ( 7 ) is air-cooled and / or liquid-cooled.

Verwendung nach Anspruch 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaltnetzgerät (7) ein Gebläse, eine wärmeabführende Ummantelung, ein Kühlkörper und/oder Lüftungsschlitze vorgesehen sind.Use according to claims 1-10, characterized in that on the switching power supply ( 7 ) a fan, a heat dissipating sheath, a heat sink and / or ventilation slots are provided.

Verwendung nach Anspruch 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetzgerät (7) mehrere Ausgänge aufweist.Use according to claim 1-11, characterized in that the switching power supply ( 7 ) has multiple outputs.

Verwendung nach Anspruch 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltnetzgerät unauffällig und platzsparend in einer Wand oder hinter einer Fußleiste eines Innenraums montiert ist.Use according to claims 1-12, characterized that the switching power supply inconspicuous and save space in a wall or behind a baseboard an interior is mounted.

Verwendung nach Anspruch 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Trägerschicht (1) als auch die Heizschicht (2) biegsam ausgebildet sind.Use according to claims 1-13, characterized in that both the carrier layer ( 1 ) as well as the heating layer ( 2 ) are formed flexible.