WO2006037596A1 - Heizgerät - Google Patents

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Margarete Kerschbaum
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    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
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    • H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
    • H05B3/748—Resistive heating elements, i.e. heating elements exposed to the air, e.g. coil wire heater

Definitions

  • the invention relates to a heater consisting of a base plate and a heating element.
  • DE 203 14 061 U1 shows a heating plate for the electrical heating of building spaces, which consists of a base plate of mineral material and inner pores and a mounted on a flat side heating mat.
  • a complex process is required.
  • a good adhesion of the heating mat is necessary, which is often difficult to achieve.
  • a differently designed heater is described in DE 100 19 315 A1. This element is used for heating with hot water and has embedded heating or cooling pipes.
  • the heater described in AT 006 132 U 1 consists of two laminates between which a carbon fiber fleece is embedded. All these devices are very expensive to produce and also have a non-precise heating power.
  • DE 44 47 408 A describes a heating element which is built up from several layers and which is provided as a floor heating element and thus has to withstand the corresponding loads. Specifically, here is an upper wear layer of plastic on a PVC layer ange ⁇ arranged. Below is a sheet-like fiber web, beispiels ⁇ , a carbon fiber fleece. The whole thing is executed in a web shape.
  • EP 0 719 074 A2 describes a similarly constructed heating element.
  • DD 115 413 describes inter alia. the use of foam glass as blaze ⁇ insulating material for a surface heater.
  • the present invention is now intended to avoid these disadvantages, with the advantages of heating by heat rays to be used.
  • the base plate consists of an insulating material and the heating element is embedded therein, wherein the heating element is designed as a flexible wire-shaped electrical heating conductor made of a non-metallic material.
  • the flexibility of Heat conductor allows a cheap production, wherein the Vietnamese ⁇ metallic material has good thermal radiation properties.
  • the base plate is made of sintered expanded glass granules. With this design, a good insulation with simple production is guaranteed.
  • the base plate can also consist of a honeycomb of a phenolic resin-coated aramid paper (Nomex honeycomb) or an aluminum honeycomb. These also have a good insulating effect through the air gaps.
  • the heating element consists of a carbon wire. The carbon wire can be achieved by a given length an exact heat output.
  • heating element is arranged in a groove in the base plate.
  • the heating element can be fixed well and it can also be arranged very accurately. As a result, a uniform radiation is guaranteed and achieved at the same temperature lower energy consumption.
  • a favorable development of the invention is characterized in that a cover plate with radiating properties is arranged on a flat side of the base plate, wherein the cover plate may consist of enamel plate or painted aluminum sheet. By this arrangement, a homogenization of the heat radiation is achieved for example in a living room.
  • the heating element is in direct contact with the cover plate. Due to the uniform heat dissipation, the heat radiation is further uniformed.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that on one, in particular the lower, flat side of the base plate, a heat-reflecting cover plate is provided, wherein the heat- reflecting plate made of sheet steel, aluminum sheet or zinc sheet may exist.
  • the heat- reflecting plate made of sheet steel, aluminum sheet or zinc sheet may exist.
  • the heat radiation is mirrored so that it radiates only on one side of the plate and the other side remains relatively cool.
  • Fig. 1 is a view of the base plate of a heater according to the invention and Fig. 2 is a section along line N-II in Figure 1 by a heater.
  • Fig. 1 shows the main element of the heater 1, which consists of a Grund ⁇ element 2, in which the heating element 3 is embedded.
  • the Grund ⁇ element 2 consists of an insulating material, with expanded glass granules has been found to be particularly favorable.
  • a so-called Nomex honeycomb or an aluminum honeycomb is made of a phenolic resin-coated aramid paper and has high strength at the lowest weight, while being impact-resistant and fatigue-resistant. Due to the honeycomb shape air is stored in the intermediate spaces, which serves as an insulating medium.
  • the aluminum honeycomb also has a very good stability.
  • the base element 2 can be sintered or pressed hot from expanded glass granules, and then the grooves for the heating element 3 are produced, e.g. milled.
  • the flexible heating element 3 is arranged in serpentine form (meandering) and is subsequently connected to power connections 4.
  • the heater 1 can still with a
  • Frame 5 are surrounded and either as a hanging element or be carried out with supports. Also, other elements, such as temperature monitor, can be arranged in the base element.
  • Fig. 2 shows a section through a heater 1 consisting of a base body 2 and a heating element embedded therein 3.
  • a cover plate 6 is mounted, with a plate made of enamel sheet has proven particularly favorable.
  • the heating element 3 is inserted in U-shaped cross-section grooves 8.
  • the heating element 3 has along its entire length on both sides of direct contact with the base body 2 and thus can give off its heat energy to this body, which radiates the heat evenly in further consequence.
  • This cover plate 6 makes the radiation uniform, so that a favorable heating at a uniform room temperature is made possible.
  • On the opposite flat side of the main body 2 is another
  • Cover plate 9 is provided, which reflects the heat rays 10 and back through the, preferably made of expanded glass, base body 2 radiates in the direction of the remaining heat radiation 7. Thus, only small losses occur and it is also possible to heat the heater 1 e.g. to hang on a wall or to use as underfloor heating, without the risk of heating the wall or the floor occurs.
  • the main body 2 may still be surrounded by a frame 5, which may consist of wood, sheet metal or aluminum.
  • the heat rays By converting the electrical energy directly into heat energy in the heating element 3, the heat rays pass on the energy without intermediate carrier.
  • the heat rays arise immediately and noticeably after the Switching on the heater 1 and heat all in the appropriate room solid body evenly. In this way, can be dispensed with an air circulation or it does not occur. As a result, no dust is whirled up. Furthermore, a uniform temperature is achieved over the room height, in contrast to usual

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizgerät (1) bestehend aus einer Grundplatte (2) und einem Heizelement (3). Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) aus einem isolierenden Material besteht und das Heizelement (3) darin eingebettet ist, wobei das Heizelement (3) als flexibler drahtförmiger elektrischer Heizleiter aus einem nichtmetallischen Material, die Grundplatte (2) vorteilhaft aus gesintertem Blähglasgranulat ausgeführt ist und vorteilhafterweise das Heizelement (3) aus einem Carbondraht besteht.

Description

Heizgerät
Die Erfindung betrifft ein Heizgerät bestehend aus einer Grundplatte und einem Heizelement.
Derartige Heizgeräte sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. So zeigt die DE 203 14 061 U1 eine Heizplatte zum elektrischen Heizen von Gebäude-räumen, die eine Grundplatte aus mineralischem Werkstoff und inneren Poren sowie einer auf einer Flachseite angebrachter Heizmatte besteht. Um hier die gewünschten Poren zu erzeugen ist ein aufwändiges Verfahren erforderlich. Weiters ist eine gute Haftung der Heizmatte nötig, die oft nur schwer erreichbar ist. Ein anders gestaltetes Heizgerät ist in der DE 100 19 315 A1 beschrieben. Dieses Element dient zur Heizung mit Heißwasser und weist eingebettete Heiz- bzw. Kühlrohre auf. Das in der AT 006 132 U 1 beschriebene Heizgerät besteht aus zwei Schichtstoff¬ platten zwischen denen ein Carbonvlies eingebettet ist. Alle diese Heiz¬ geräte sind sehr aufwändig herzustellen und haben auch eine unexakte Heizleistung.
Weiters beschreibt die DE 44 47 408 A ein aus mehreren Schichten aufge¬ bautes Heizelement, das als Fußbodenheizelement vorgesehen ist und somit den entsprechenden Belastungen standhalten muss. Speziell ist hier eine obere Verschleißschicht aus Kunststoff auf einer PVC Schicht ange¬ ordnet. Darunter befindet sich eine flächenförmige Faserbahn, beispiels¬ weise ein Kohlenstofffaservlies. Das Ganze ist bahnenförmig ausgeführt. Die EP 0 719 074 A2 beschreibt ein ähnlich aufgebautes Heizelement. Die DD 115 413 beschreibt u.a. die Verwendung von Schaumglas als wärme¬ dämmendem Material für einen Flächenheizkörper.
Die vorliegende Erfindung soll nun diese Nachteile vermeiden, wobei die Vorteile einer Heizung durch Wärmestrahlen genutzt werden soll.
Sie ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte aus einem isolierenden Material besteht und das Heizelement darin eingebettet ist, wobei das Heizelement als flexibler drahtförmiger elektrischer Heizleiter aus einem nichtmetallischen Material ausgeführt ist. Die Flexibilität des Heizleiters ermöglicht eine günstige Herstellung, wobei das nicht¬ metallische Material gute Wärmestrahlungseigenschaften aufweist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte aus gesintertem Blähglasgranulat ausgeführt ist. Mit dieser Ausführung ist eine gute Isolierung bei einfacher Herstellung gewährleistet. Die Grundplatte kann auch aus einer Wabe aus einem phenolharzbeschichteten Aramid-Papier (Nomex-Wabe) oder einer Aluminium-Wabe bestehen. Diese weisen durch die Luftzwischenräume ebenfalls eine gute Isolierwirkung auf. Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement aus einem Carbondraht besteht. Mit dem Carbondraht lässt sich durch eine vorgegebene Länge eine exakte Wärmeleistung erreichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet dadurch, dass das Heizelement in einer Nute in der Grundplatte angeordnet ist.
Damit kann das Heizelement gut fixiert werden und es kann auch sehr exakt angeordnet werden. Dadurch wird eine gleichmäßige Abstrahlung gewährleistet und bei gleicher Temperatur ein geringerer Energieverbrauch erzielt. Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Flachseite der Grundplatte eine Abdeckplatte mit abstrahlenden Eigenschaften angeordnet ist, wobei die Abdeckplatte aus Emailblech oder lackiertem Aluminiumblech bestehen kann. Durch diese Anordnung wird eine Vergleichmäßigung der Wärmeabstrahlung beispiels- weise in einen Wohnraum erreicht.
Besonders günstig hat sich erwiesen, wenn das Heizelement, mit der Abdeckplatte direkt in Kontakt steht. Durch die gleichmäßige Wärme¬ ableitung wird die Wärmeabstrahlung weiter vergleichmäßigt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer, insbesondere der unteren, Flachseite der Grundplatte eine wärmespiegelnde Abdeckplatte vorgesehen ist, wobei die wärme- spiegelnde Platte aus Stahlblech, Aluminiumblech oder Zinkblech bestehen kann. Durch diese Platte wird die Wärmestrahlung so gespiegelt, dass sie nur auf einer Seite der Platte abstrahlt und die andere Seite relativ kühl bleibt. So lassen sich Platten herstellen, die z.B. an den Wänden von Wohn- oder Arbeitsräumen angebracht werden können. Grundsätzlich können diese Platten auch im Fußboden als Fußbodenheizung verwendet werden.
Die Erfindung wir nun anhand der folgenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine Ansicht der Grundplatte eines erfindungs- gemäßen Heizgerätes und Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie N-Il in Fig.1 durch ein Heizgerät darstellt.
Fig. 1 zeigt das Hauptelement des Heizgeräts 1 , das aus einem Grund¬ element 2 besteht, in das das Heizelement 3 eingebettet ist. Das Grund¬ element 2 besteht aus einem isolierenden Werkstoff, wobei sich Blähglas- granulat als besonders günstig erwiesen hat. Für besonders leichte Heiz¬ geräte kann auch eine sogenannte Nomex-Wabe oder eine Aluminium- Wabe eingesetzt werden. Die Nomex-Wabe besteht aus einem phenolharzbeschichteten Aramid-Papier und weist bei geringstem Gewicht eine hohe Festigkeit auf, wobei sie weiters schlagzäh und ermüdungs- beständig ist. Durch die Wabenform wird in den Zwischenräumen Luft gespeichert, das als Isoliermedium dient. Die Aluminium-Wabe weist außerdem eine sehr gute Stabilität auf. Diese Vorteile wiegen in speziellen Fällen die höheren Kosten für das Material auf. Durch diese Wahl des Materials lassen sich in einfacher Weise auch alle möglichen Formen des Grundelementes 2 von Kreis über Oval zu Quadrat und Rechteck her¬ stellen. Das Grundelement 2 kann aus Blähglasgranulat gesintert oder warm gepresst werden und anschließend werden die Nuten für das Heiz¬ element 3 hergestellt, z.B. gefräst. Das flexible Heizelement 3 wird in Schlangenform (mäanderförmig) angeordnet und ist in weiterer Folge mit Stromanschlüssen 4 verbunden. Das Heizgerät 1 kann noch mit einem
Rahmen 5 umgeben werden und entweder als hängendes Element oder mit Stützen ausgeführt sein. Auch können im Grundelement noch andere Elemente, wie z.B. Temperaturwächter, angeordnet werden.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein Heizgerät 1 bestehend aus einem Grundkörper 2 und einem darin eingebetteten Heizelement 3. Auf der einen Flachseite des Grundkörpers 2 ist eine Abdeckplatte 6 angebracht, wobei sich dafür eine Platte aus Emailblech besonders günstig erwiesen hat. Durch diese können die Wärmestrahlen 7 des Heizelementes 3 nahe¬ zu ungehindert an die Umgebung abgegeben werden. Das Heizelement 3 wird in U-förmigen Querschnitt aufweisende Nuten 8 eingelegt. Durch eine exakte Fertigung der Nuten 8 hat das Heizelement 3 entlang seiner gesamten Länge auf beiden Seiten direkten Kontakt mit dem Grundkörper 2 und kann somit seine Wärmeenergie an diesen Körper abgeben, der in weitere Folge die Wärme gleichmäßig abstrahlt. Außerdem besteht zwischen Heizelement 3 und Abdeckplatte 6 ein direkter Kontakt, so dass hier ebenfalls eine gute Wärmeübertragung und anschließende Wärme¬ verteilung in der Abdeckplatte 6 erfolgt was wiederum zu einer gleich¬ mäßigen Wärmeabstrahlung führt.
Diese Abdeckplatte 6 vergleichmäßigt die Strahlung, so dass eine günstige Heizung bei gleichmäßiger Raumtemperatur ermöglicht wird. Auf der gegenüberliegenden Flachseite des Grundkörpers 2 ist eine weitere
Abdeckplatte 9 vorgesehen, die die Wärmestrahlen 10 spiegelt und zurück durch den, vorzugsweise aus Blähglas bestehenden, Grundkörper 2 in Richtung der übrigen Wärmestrahlung 7 abstrahlt. Somit entstehen nur geringe Verluste und es wird auch möglich, das Heizgerät 1 z.B. an einer Wand aufzuhängen oder als Fußbodenheizung zu verwenden, ohne dass die Gefahr einer Aufheizung der Wand bzw. des Bodens auftritt. Der Grundkörper 2 kann noch mit einem Rahmen 5 umgeben sein, der aus Holz, Blech oder auch Aluminium bestehen kann.
Durch die Umwandlung der elektrischen Energie direkt in Wärmeenergie im Heizelement 3 geben die Wärmestrahlen die Energie ohne Zwischen¬ träger weiter. Die Wärmestrahlen entstehen sofort und spürbar nach dem Einschalten des Heizgerätes 1 und erwärmen alle im entsprechenden Raum befindlichen festen Körper gleichmäßig. Auf diese Weise kann auf eine Luftumwälzung verzichtet werden bzw. es tritt diese auch nicht auf. Dadurch wird auch kein Staub aufgewirbelt. Weiters wird eine gleich- mäßige Temperatur über die Raumhöhe erzielt, im Gegensatz zu üblichen
Heizkörpern, bei denen einerseits die warme Luft aufsteigt, die kalte Luft sich am Boden sammelt und andererseits die Wand kälter ist und diese Kälte auch in den Raum abstrahlt. Durch das erfindungsgemäße Heizgerät sind erhebliche Energieeinsparungen von bis zu 50 % gegenüber her- kömmlichen Heizsystemen möglich.

Claims

Patentansprüche:
1. Heizgerät bestehend aus einer Grundplatte und einem Heizelement, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) aus einem isolierenden Material besteht und das Heizelement (3) darin eingebettet ist, wobei das Heizelement (3) als flexibler drahtförmiger elektrischer Heizleiter aus einem nichtmetallischen Material ausgeführt ist.
2. Heizgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grund¬ platte (2) aus gesintertem Blähglasgranulat ausgeführt ist.
3. Heizgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grund¬ platte (2) aus einer Wabe aus einem phenolharzbeschichteten Aramid- Papier oder einer Aluminium-Wabe besteht.
4. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) aus einem Carbondraht besteht.
5. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) in einer Nute (8) in der Grundplatte (2) ange- ordnet ist.
6. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Flachseite der Grundplatte (2) eine Abdeckplatte (6) mit ab¬ strahlenden Eigenschaften angeordnet ist.
7. Heizgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeck- platte (6) aus Emailblech oder lackiertem Alublech besteht.
8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) mit der Abdeckplatte (6) direkt in Kontakt steht.
9. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der unteren Flachseite der Grundplatte (2) eine wärmespiegelnde Abdeckplatte (9) vorgesehen ist.
10. Heizgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wärme¬ spiegelnde Platte (9) aus Stahlblech, Aluminiumblech oder Zinkblech besteht.
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