EP1800521B1 - Heizgerät - Google Patents

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EP1800521B1
EP1800521B1 EP05794357.3A EP05794357A EP1800521B1 EP 1800521 B1 EP1800521 B1 EP 1800521B1 EP 05794357 A EP05794357 A EP 05794357A EP 1800521 B1 EP1800521 B1 EP 1800521B1
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EP
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base plate
heating device
heat
heating element
heating
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Kerschbaum Margarete
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Easytherm GmbH
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Easytherm GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] 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 [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
    • 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.
  • Such heaters are known in many ways. That's how it shows DE 203 14 061 U1 a heating plate for 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. In order to produce the desired pores here, a complex process is required. Furthermore, a good adhesion of the heating mat is necessary, which is often difficult to achieve.
  • a differently designed heater is in the DE 100 19 315 A1 described. This element is used for heating with hot water and has embedded heating or cooling pipes. That in the AT 006 132 U1 described heater consists of two laminated boards between which a carbon fiber fleece is embedded. All of these heaters are very complex to produce and also have a non-precise heating power.
  • the DE 44 47 408 A a built up of several layers heating element, which is provided as a floor heating element and thus must withstand the corresponding loads.
  • an upper wear layer made of plastic is arranged on a PVC layer here.
  • Underneath is a sheet-like fibrous web, for example a carbon fiber fleece. The whole thing is executed in a web shape.
  • the EP 0 719 074 A2 describes a similarly constructed heating element.
  • the DD 115 413 describes inter alia the use of foam glass as a heat-insulating material for a surface heater.
  • the WO 95/31084 describes a heating of a vehicle mirror, in which the heat heats the electrical insulator in the form of a mirrored glass plate and thereby keeps the mirror ice-free or does not fog even in cold weather.
  • the DE 31 08 025 describes a hotplate, in which also the plate is heated to subsequently by contact with a saucepan to be able to deliver this heat to the pot can.
  • the WHERE 95/31084 and DE 31 08 025 serve to heat a plate, any radiation represents an undesirable loss of energy.
  • 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, wherein the heating element is arranged in a groove in the base plate, wherein the base plate is arranged a cover plate with radiating properties.
  • the flexibility of the heat conductor allows a favorable production, wherein the non-metallic material has good heat radiation properties.
  • the arrangement of the heating element in a groove of the base plate, the heating element can be well fixed 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 cover plate with radiating properties a homogenization of the heat radiation is achieved for example in a living room.
  • 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.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the heating element consists of a carbon wire.
  • the carbon wire can be achieved by a given length an exact heat output.
  • 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.
  • the cover plate may consist of enamel plate or painted aluminum sheet.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that a heat-reflecting cover plate is provided on one, in particular the lower, flat side of the base plate, 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.
  • This cover plate 6 makes the radiation uniform, so that a favorable heating at a uniform room temperature is made possible.
  • a further cover plate 9 is provided, which reflects the heat rays 10 and back through the, preferably consisting of expanded glass, base body 2 radiates in the direction of the remaining heat radiation 7.
  • 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 give the energy without intermediate carrier on.
  • 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.
  • a uniform temperature above the room height is achieved, in contrast to conventional radiators, where on the one hand the warm air rises, the cold air collects on the ground and on the other hand, the wall is colder and radiates this cold in the room.
  • the inventive heater considerable energy savings of up to 50% over conventional heating systems are possible.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • 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 U1 beschriebene Heizgerät besteht aus zwei Schichtstoffplatten zwischen denen ein Carbonvlies eingebettet ist. Alle diese Heizgeräte sind sehr aufwändig herzustellen und haben auch eine unexakte Heizleistung.
  • Weiters beschreibt die DE 44 47 408 A ein aus mehreren Schichten aufgebautes 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 angeordnet. Darunter befindet sich eine flächenförmige Faserbahn, beispielsweise 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 wärmedämmendem Material für einen Flächenheizkörper.
  • Die WO 95/31084 beschreibt eine Beheizung eines Fahrzeugspiegels, bei dem die Wärme den elektrischen Isolator in Form einer verspiegelten Glasplatte erhitzt und dadurch den Spiegel auch bei Kälte eisfrei hält bzw. nicht beschlagen lässt. Die DE 31 08 025 beschreibt eine Kochplatte, bei der ebenfalls die Platte erhitzt wird um anschließend durch Kontakt mit einem Kochtopf, diese Wärme an den Topf abgeben zu können. Die WO 95/31084 und DE 31 08 025 dienen der Beheizung einer Platte, wobei jegliche Abstrahlung einen unerwünschten Energieverlust darstellt.
  • 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, wobei das Heizelement in einer Nute in der Grundplatte angeordnet ist, wobei an der Grundplatte eine Abdeckplatte mit abstrahlenden Eigenschaften angeordnet ist. Die Flexibilität des Heizleiters ermöglicht eine günstige Herstellung, wobei das nichtmetallische Material gute Wärmestrahlungseigenschaften aufweist. Die Anordnung des Heizleiters in einer Nut der Grundplatte 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. Durch die Anordnung einer Abdeckplatte mit abstrahlenden Eigenschaften wird eine Vergleichmäßigung der Wärmeabstrahlung beispielsweise in einen Wohnraum erreicht.
  • 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 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 beispielsweise in einen Wohnraum erreicht.
  • Besonders günstig hat sich erwiesen, wenn das Heizelement, mit der Abdeckplatte direkt in Kontakt steht. Durch die gleichmäßige Wärmeableitung 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 wärmespiegelnde 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 erfindungsgemäßen Heizgerätes und Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig.1 durch ein Heizgerät darstellt.
    • Fig. 1 zeigt das Hauptelement des Heizgeräts 1, das aus einem Grundelement 2 besteht, in das das Heizelement 3 eingebettet ist. Das Grundelement 2 besteht aus einem isolierenden Werkstoff, wobei sich Blähglasgranulat als besonders günstig erwiesen hat. Für besonders leichte Heizgeräte 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 ermüdungsbeständig 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 herstellen. Das Grundelement 2 kann aus Blähglasgranulat gesintert oder warm gepresst werden und anschließend werden die Nuten für das Heizelement 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 nahezu 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 Wärmeverteilung in der Abdeckplatte 6 erfolgt was wiederum zu einer gleichmäßigen 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 Zwischenträger 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 gleichmäßige 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 herkömmlichen Heizsystemen möglich.

Claims (9)

  1. Heizgerät zur Strahlungsheizung bestehend aus einer Grundplatte und einem Heizelement, wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) in einer Nute (8) in der Grundplatte (2) angeordnet ist, wobei an der Grundplatte (2) eine Abdeckplatte (6) mit wärmeabstrahlenden Eigenschaften zur Abgabe von Wärmestrahlung an die Umgebung angeordnet ist.
  2. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (2) aus gesintertem Blähglasgranulat ausgeführt ist.
  3. Heizgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (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 die Abdeckplatte (6) mit abstrahlenden Eigenschaften auf einer Flachseite der Grundplatte (2) angeordnet ist.
  6. Heizgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckplatte (6) aus Emailblech oder lackiertem Alublech besteht.
  7. Heizgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (3) mit der Abdeckplatte (6) direkt in Kontakt steht.
  8. Heizgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der unteren Flachseite der Grundplatte (2) eine wärmespiegelnde Abdeckplatte (9) vorgesehen ist.
  9. Heizgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmespiegelnde Platte (9) aus Stahlblech, Aluminiumblech oder Zinkblech besteht.
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