DE2450297A1 - Heizvorrichtung - Google Patents

Description

DR.-ING. DIPL.-ING. M.SC. DIPL-PHVt. DH. DIFL.-PHVS.

HÖGER -STELLRECHT - GRJESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STU. TGART

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18. Oktober 1974

Elektro Standard AB

64100 Katrineholm/Schweden

Heizvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit einer wärmeisolierenden Abdeckung zumindest über Teilen von frei zugänglichen Oberflächenbereichen.

Es ist bekannt, Heizvorrichtungen bzw. Teile derselben, wie z.B. die Frontplatte eines elektrisch beheizten Radiators, an den Stellen, wo sie für den Benutzer frei zugänglich sind, zumindest teilweise mit einem wärmeisolierenden Material zu versehen.

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um für den Fall einer Berührung dieser Teile der Heizvorrichtung durch den Benutzer die Gefahr von Verbrennungen zu verringern.

Zum Erreichen der erwünschten Wärmeabstrahlung arbeiten Heizvorrichtungen bzw. Radiatoren häufig mit relativ hohen Oberflächentempera türen, bei spielsweise mit Temperaturen von ca. C. Bei diesen Temperaturen sind übliche Blechradiatoren nachteilig, da die Gefahr von Verbrennungen besteht, wenn sie mit einem Teil des menschlichen Körpers., üblicherweise mit den Händen oder Fingern, in Berührung kommen. Selbst eine kurze Berührung wird bei der genannten Temperatur als unangenehm empfunden, während eine etwas längere Berührung (einige Sekunden) wie sie bei prindern oder Behinderten geschehen kann, bereits ein erhebliches Risiko mit sich bringt, dass Verbrannungen entstehen. Die Wärme wird nämlich infolge der Wärmeleitung aus benachbarten Teilen des Blechmaterials des Radiators der berührten Stelle zugeführt, wobei die transportierte Wärmemenge aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit des Materials beträchtlich ist.

Eine Möglichkeit, diesen Nachteil zu umgehen, besteht darin, grössere Radiatoren herzustellen, die mit niedrigeren Oberflächen temper a tür en arbeiten. Aus praktischen Gründen, und zwar in erster Linie im Hinblick auf den begrenzten Raum der für das Anbringen von Radiatoren zur Verfugung steht, hat man sich stattdessen jedoch entschlossen, diejenigen Teile des Radiators, die frei zugänglich sind, aus einem Material mit niedrigerer Wärmeleitfähigkeit herzustellen, wodurch einerseits die Oberflächentemperatur auf dem wünschenswert hohem M iveau gehalten werden kann, während andererseits die Gefahr von Verbrennungen beträcht-

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lieh reduziert wird. Bei der Berührung von w?^;rmeisolierendem Material mit einer hohen Oberflächentemperatur wird nämlich die Wärme nur aus einem begrenzten Bereich um den Berührungspunkt herum zu dem berührenden Körperteil transportiert, während eine weitere Wärmezufuhr aus benachbarten· Bereichen der Heizvorrichtung bzw. ihrer Verkleidung aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit verhindert wird. In jüngster Zeit werden derartige gefahrlos zu berührende Radiatoren in zunehmend grösserem Umfang eingesetzt, und zwar hauptsächlich aufgrund der verschärften Sicherheitsbestimmungen, die von den Behörden verschiedener. Länder erlassen wurden.

Es hat sich nun jedoch gezeigt, dass Radiatoren mit einer wärineisolierenden /abdeckung,beispielsweise einer wärmeisolierenden Frontplatte, andere Nachteile mit sich bringen. Verschiedene wärmeisolierende Materialien, wie sie derzeit benutzt werden, haben nämlich eine begrenzte Temperaturbeständigkeit. Wenn nun ein wärmeisolierender Gegenstand, wie z.B. ein Polstermöbel oder dergleichen, unvorsichtigerweise für eine gewisse Zeit in Kontakt mit einer heissen Frontplatte aus wärmeisolierendem Material gebracht wird, dann steigt die Temperatur in dem Material örtlich an, da von den elektrischen Heizelementen Wärme zugeführt wird, während andererseits an den vom Polstermöbel oder dergleichen berührten Bereichen kein entsprechender Wärmeabfluss von der Frontnlatte nach aussen erfolgen kann, und zwar weder durch Abstrahlung noch durch Ableitung in benachbarte Bereiche der FrontOlatte. Wenn nun der wärmeisolierende Gegenstand für einen längeren Zeitraum in Kontakt mit der Frontplatte verbleibt, besteht die Gefahr, dass das Material der Frontplatte schmilzt

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oder in anderer Weise beschädigt wird, wodurch - neben der möglicherweise bestehenden Gefahr, dass das die Frontplatte berührende Objekt beschädigt wird - die elektrische Isolation beeinträchtigt werden kann oder wodurch elektrische Bauteile, denen die elektrische Energie zugeführt wird, von aussen zugänglich werden können, was für den Renutzer erhebliche Risiken mit sich bringt.

Ausgehend von dem beschriebenen Ftand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung bzw. deren frei zugängliche Teile, beispielsweise einen elektrisch beheizten Radiator der vorstehend betrachteten Art so auszubilden, dass Beschädigungen der wärmeisolierenden Abdeckung und die daraus resultierenden Gefahren bei Behinderung des Wärmeabflusses aus Teilen der wärmeisolierenden Abdeckung vermieden oder doch stark verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Heizvorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Abdeckung eine äussere Oberflächenschicht aus wärmeisolierendem Material und eine dahinterliegende Schicht aus gut wärmeleitendem Material umfasst.

Der Vorteil einer derartigen Abdeckung besteht darin, dass einerseits auch bei hohen Oberflächentemperaturen die Verbrennungsgefahr für den Benutzer v/irksam reduziert ist, während gleichzeitig die Entstehung eines Wärmestaus in bestimmten Bereichen der Abdeckung dadurch verhindert bzw. verringert wird, dass die der Abdeckung von hinten zugeführte Wärme durch die

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Schicht aus gut wärmeleitendem Material gleichmässig verteilt bzw. an die jeweils kühlsten Stellen geleitet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a

und 1b schematische Darstellungen des Wärmeabflusses

aus thermisch gut bzw. schlecht leitenden Materialien;

Fig. 2a

und 2b schematische Darstellungen zur Erläuterung des Wärmeabflusses für den Fall, dass ein thermisch isolierender Gegenstand in direktem Kontakt mit . einer beheizten Oberfläche aus einem thermisch gut bzw. schlecht leitendem Material steht und

Fig. 3a

und 3b schematische Darstellungen zur Erläuterung des

Wärmeabflusses bei einer Heizvorrichtung mit einer Abdeckung gemäss der Erfindung.

Wenn ein gut wärmeleitendes Material in einem begrenzten Oberflächenbereich berührt wird, beispielsweise mit einer Fingerspitze, wie dies Fig. 1a zeigt, dann strömt eine grosse Wärmemenge, wie dies in Fig. 1a durch eine Vielzahl von kräftigen Pfeilen angedeutet ist, nicht nur aus dem unmittelbar berührten Bereich sondern auch aus der Nachbarschaft desselben in die Fingerspitze, so dass sich bei einer gewissen Ofoerflächentem-

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peratur ein unangenehmes Gefühl ergibt und so dass bei grösserer Berührungsdauer die Gefahr von Verbrennungen besteht.

Im Gegensatz dazu wird bei Berührung eines wärmeisol-ierenden Materials, wie dies aus Fig. 1b deutlich wird, der Fingerspitze nur eine beträchtlich geringere Wärmemenge aus einem sehr begrenzten Oberflächenbereich zugeführt, da die Wärme aus angrenzenden Oberflächenbereichen nur sehr langsam nachfliessen kann.

Bei gleicher Oberflächentemperatur hängt also bei einer Berührung das Gefühl, ob man sich verbrennt oder nicht, abgesehen vom Kontaktdruck und von der Feuchtigkeit in erster Linie von der thermischen Leitfähigkeit des Materials ab. Es soll darauf hingewiesen v/erden, dass auch die spezifische Wärmekapazität und die Dichte des Materials einen ähnlichen Einfluss haben. (Höhere Werte der spezifischen Wärmekapazität und der Dichte führen zu einer gesteigerten Empfindung der Wärme.) Diese Parameter ändern sich jedoch für verschiedene Materialien entsprechend, weshalb nachstehend nur auf den Einfluss der thermischen Leitfähigkeit eingegangen v/erden soll.

Fig. 2 dient der Erläuterung der Wärmeableitung für den Fall, dass ein wärmeisolierender Gegenstand in direktem Kontakt mit einer beheizten Oberfläche aus einem thermisch leitenden (Fig. 2a) bzw. einem thermisch isolierenden (Fig. 2b) Material steht. Die Darstellung gemäss Fig. 2a entspricht der Situation bei einem üblichen Radiator aus Blech, bei welchem der Temperaturanstieg im Kontaktbereich sehr schnell durch den Wärmeabfluss

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in angrenzende Bereich des Heizkörpermaterials ausgeglichen wird. Im Gegensatz dazu wird aus Fig. 2 deutlich, dass bei Abdeckung eines Radiators mit einer Frontplatte aus wärmeisolierendem Material örtlich ein starker Temperaturanstieg auftritt. Die gemäss Fig. .1b wünschenswerten Eigenschaften einer wärmeisolierenden Abdeckung erweisen sich also bei der Situation gemäss Fig. 2b als ungünstig.

Die Nachteile, die sich gemäss Fig. 1a und 2b bei bekannten Radiatoren aus Blech bzw. mit einer wänneisolierenden Abdeckung ergeben, werden bei einer Heizvorrichtung bzw. einem Radiator gemäss der Erfindung durch die Kombination einer thermisch gut leitenden und einer thermisch isolierenden Schicht vermieden. Wie die Fig. 3a und 3b zeigen, sind die frei zugänglichen Oberflächenbereiche mit einer Abdeckung versehen, die eine äussere Oberflächenschicht aus thermisch isolierendem Material umfasst, wodurch die Gefahr von Verbrennungen bei einer Berührung verringert wird (Figi 3a) und die ferner eine Schicht aus gut wärmeleitendem Material umfasst, die sich hinter der äusseren Oberflächenschicht .bzw. auf der Innenseite derselben befindet und in wärmeleitendem Kontakt mit der äusseren Oberflächenschicht steht, so dass für den Fall, dass die äussere Oberflächenschicht verdeckt bzw. verstellt wird, ein örtlicher Temperaturanstieg ausgeglichen wird (Fig. 3b). Durch die in dieser Weise zusammengesetzte Abdeckung wird also erreicht, dass sowohl die Verbrennungsgefahr als auch die Gefahr eines Wärmestaus mit den sich daraus ergebenden Problemen beträchtlich verringert werden.

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Die gut wärmeleitende Schicht besteht vorzugsweise aus einer Aluminium- oder Stahlschicht, die die thermisch isolierende äussere Oberflächenschicht tragt. Die Stärke der wärmeisolierenden Oberflächenschicht wird in Abhängigkeit von dem gewählten Material so gewählt, dass einerseits bei einer Berührung eine geringe Gefahr von Verbrennungen besteht und dass andererseits ein wirksamer Wärmetransport in die gut wärmeleitende Schicht gewährleistet ist, wenn die Oberflächenschicht verdeckt wird.

Die Oberflächenschicht wird mit der dahinterliegenden gut wärmeleitenden Schicht aus Aluminium, Stahl oder dergleichen vorzugsweise mit Hilfe eines geeigneten Klebers verbunden, um einen wirksamen Wärmetransport zwischen den beiden verschiedenen Materialien zu gewährleisten.

Für die wärmeisolierende Oberflächenschicht können verschiedene Materialien bzw. Materialkombination mit Vorteil verwendet v/erden. Die Oberflächenschicht kann beispielsweise aus gewebten oder nichtgewebten textlien Materialien bestehen, die, falls dies erforderlich ist, mit einem Kunstharz gehärtet oder in ein solches eingebettet sein können. Die Oberflächenschicht

4/ kann auch aus Filz bestehen oder aus Polyester-oder Epoxyiharzen, die mit Glasfasern verstärkt sind. Die Oberflächenschicht kann auch aus geeigneten Kunststoffmaterialien bestehen, beispielsweise aus SC-Flockenmaterialien, aus laminierten Produkten mit verschiedenen Fasern (beispielsweise auch aus Papier), sowie aus Plastikmaterialien usw.

Die oben erwähnten SC-Flockenmaterialien haben sich als beson-

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ders vorteilhaft erwiesen. Derartige Materialien können aus Fasern bestehen, die eine Länge von 2 mm besitzen und die auf elektrostatischem Wege als dichter Überzug auf eine Metallschicht (die die gut wärmeleitende Fchicht bildet) aufgebracht werden können, die an ihrer Oberseite mit einer Flebmittelschicht versehen ist, in der jeweils ein Ende jeder der Fasern haftet.

Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass es auch im Rahmen der Erfindung liegt, die äussere Oberflächenschicht aus einem vorzugsweise flexiblen textlien Material oder dergleichen herzustellen, welches leicht von dem gut wärmeleitenden Material abgehoben werden kann, beispielsweise zum Zwecke der Reinigung oder zum Austausch, insbesondere gegen ein Material anderer Farbe.

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   Patentansprüche :

   Heizvorrichtung mit einer wärmeisolierenden Abdeckung zumindest über Teilen von frei zugänglichen Oberflächenbereichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine äussere Oberflächenschicht aus wärmeisolierendem Material und eine dahinterliegende Schicht aus gut wärmeleitendem Material umfasst (Fig* 3a, 3b).
2. 2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende äussere Oberflächenschicht aus einem textlien Material besteht.
3. 3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet", dass die wärmeisolierende äussere Oberflächenschicht aus einem Filzmaterial besteht.
4. 4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende äussere Oberflächenschicht aus einem wärmebeständigen Kunststoffgewebe besteht.
5. 5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende äussere Oberflächenschicht aus einem PVC-und/oder einem PVS-Gewebe besteht.

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6. 6. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende äussere Oberflächenschicht aus einem glasfaserverstärktem Kunstharzmaterial besteht.
7. 7. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz ein Polyester ist.
8. 8. Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz ein Epoxydharz ist.
9. 9. Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekonnzeichnet, dass die äüssere Oberflächenschicht lösbar mit der Schicht aus gut wärmeleitendem Material verbunden ist.

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