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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heizkörper, insbesondere zur Anbringung an Innenraumwände.
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Heizkörper für Innenräume sind in vielfältiger Weise bekannt, beispielsweise als metallische Hohlkörper einer Raumheizung, bei der die Wärmeenergie durch Wasser als Heizmedium an die Umgebung abgegeben wird. Die früher üblichen Heizkörper aus Grauguss werden dabei zunehmend durch Flachheizkörper mit vergrößerter Oberfläche ersetzt.
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Besonders dünnflächige Heizelemente, beispielsweise in Form von Heizfolien, finden vielfältige Anwendungen in der Erwärmung von Böden, Wänden oder Decken beliebiger Räume oder Behälter, sowie zur Erwärmung von Flächen. So ist beispielsweise aus
DE 1 908 734 ein Flächenheizelement bekannt, welches als plattenförmiges Element in einen Fußbodenbelag eingearbeitet werden kann, wobei die darin verwendeten Heizkörper als flüssige Schicht auf einer steifen Trägerschicht aufgebracht werden. Die Heizkörper werden dabei als halbleitendes Material aus Mischungen von Kohle, Graphit, Carbid und metallischen Beimengungen gebildet und formen als Endprodukt ein festes, plattenförmiges Element für den Fußbodenbereich und weisen mit dem Heizkörper elektrisch in Verbindung stehende Eingangs- bzw. Ausgangsanschlüsse auf. Weiterhin erwähnenswert sind Glasheizkörper aus bruchsicherem Verbundglas, welche mittels einer eingearbeiteten, transparenten Heizfolie elektrisch erwärmt werden. Als alleinige Heizlösung für Innenräume ist die Glasheizung jedoch sehr energieaufwändig, da das Glas keine vorteilhaften wärmespeichernden oder wärmeleitenden Eigenschaften aufweist.
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Das
DE 202 120 U1 mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 offenbart eine Heizplattenvorrichtung mit einem Latentwärmespeichermedium, wobei die Wärmeabgabeeinheit als elektrisch isolierter Wärmewiderstandsdraht ausgebildet ist. Die das Latentwärmespeichermedium enthaltende Wärmespeichereinheit ist dabei vorzugsweise als gasdichte, wärmeresistente Formschale aus Stahlblech ausgebildet und der elektrisch isolierte Wärmewiderstandsdraht als Rohrheizkörper ausgebildet. Ein Gehäuse mit einer Frontplatte oder einer Rückwand aus Glas, Acryl-Mineralwerkstoffen und Polycarbonatwerkstoffen oder Kombinationen daraus liegt nicht vor.
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DE 600 13 278 T2 beschreibt einen Heizkörper bestehend aus zwei dreilagigen Platten, wobei eine Seite ein Kanalisierungssystem für einen Wärmetausch-Kreislauf aufweist, während an der anderen Seite ein Kanalisierungssystem für einen Luftumlauf vorgesehen ist. Die Platten sind dabei aus Aluminiumblech gefertigt und verschweißt.
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AT 297 166 B betrifft Speicherplatten mit elektrischer Beheizung und zeitlich verschobener Wärmeabgabe, wobei sich hinter der dem Raum zugewandten Schicht eingeschlossene, offenbar nicht austauschbare Hydrate als Speichermasse befinden. Hinter dem Speichermassenbehälter befindet sich eine Elektroheizung, dahinter eine Isolationsschicht. Dabei ist die Speichermasse in geschlossenen Kanälen angeordnet, wobei die Wärme zumindest teilweise über Aluminiumbleche an Platten abgegeben wird. Die Speicherplatte weist keine verschraubbare Frontplatte und Rückwand aus Acryl-Mineralstoffen, Glas oder Polycarbonatwerkstoffen auf.
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DE 44 02 062 A1 zeigt einen Heizkörper mit einer abgeschlossenen Speicherkammer, in welcher sich ein Latentwärmespeichermedium befindet, wobei die Speicherkammer auch elektrisch aufheizbar ist. Dies kann durch elektrische Leiter, beispielsweise blanke Drähte, geschehen, welche das Latentwärmespeichermedium als Gitter durchsetzen. Als Latentwärmespeichermedium wird vorzugsweise Paraffin verwendet, welches in Form eines Öles zugegeben wird. Die Speicherkammer ist zwischen zwei Konvektionsflächen des Heizkörpers angeordnet.
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DE 2 049 511 A1 offenbart mit Latentspeichermassen bestückte Speicherplatten, wobei sowohl eine Wärme- und Schrittschallisolation als auch eine elektrische Heizfolie vorgesehen sind. Dabei folgt der Isolationsschicht zunächst die elektrische Heizfolie, danach ein temperaturausgleichendes Aluminiumblech und eine Speicherplatte, die aus einer ersten Schicht besteht und einer abschließenden Deckplatte, welche mit der Platte verschweißt ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, einen möglichst dünnflächigen und damit Platz sparenden Heizkörper für Gebäudeinnenräume zum effizienten Speichern von Wärme an Innenwandflächen mittels Latentspeichermassen bereit zu stellen. Zudem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vom herkömmlichen, auf Heißwasserspeicher beruhenden Gebäudezentralheizungssystem unabhängigen Heizkörper, der darüber hinaus eine den Benutzer ästhetisch ansprechende Form und Material aufweist, zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 12 bezieht sich auf ein Heizungssystem mit solchen Heizkörpern. Die Merkmale der dem unabhängigen Anspruch nachgeordneten Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
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Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass der Heizkörper mindestens einen Hohlraum aufweist, welcher von einem flächigen Gehäuse umgeben ist, wobei der mindestens eine Hohlraum einen Latentwärmespeicher mit einem darin angeordneten Phasenwechselmaterial und mindestens ein flexibel ausgebildetes, elektrisches Heizelement aufweist.
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Vorzugsweise umspannt das Gehäuse eine flexibel-flächige Form in beliebiger Größe. Dabei kann das Gehäuse eine außergewöhnlich flache Form annehmen, welche mit herkömmlichen Heizkörpern üblicherweise nicht erzielt werden kann. Bevorzugt sind die Frontplatte und/oder die Rückwand des Heizkörpergehäuses aus Glas, Stahlblech, Aluminiumblech, Keramik, Naturstein, Kunststein, Acryl-Mineralwerkstoffen oder Polycarbonatwerkstoffen gefertigt. Somit weist das Gehäuse des erfindungsgemäßen Heizkörpers nicht nur eine ungewöhnlich flache und optisch ansprechende Form auf, sondern kann zudem eine Vielzahl von Werkstoffen umfassen, je nach Geschmack und/oder Bedarf des Benutzers. Zudem ist durch den Einsatz des flexibel ausgebildeten elektrischen Heizelementes im Hohlraum des Heizkörpers lediglich der Anschluss an die Stromversorgung des zu beheizenden Innenraumnes erforderlich. Dadurch lässt sich der erfindungsgemäße Heizkörper je nach Bedarf an unter-schiedlichen Positionen im Raum anbringen und gegebenenfalls ohne Aufwand wieder entfernen.
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Neuere Entwicklungen in der Wärme- und Kältespeicherung nutzen vermehrt Phasenwechselmaterialien (engt. Phase change materials, PCM), um beispielsweise den Energieaufwand zum Heizen und Kühlen von Gebäuden zu minimieren. So kann Gebäuden in Leichtbauweise durch den Einsatz von PCM in Wänden, beispielsweise in Putzen oder Gipsplatten, oder in Deckenelementen zusätzliche thermische Masse verliehen werden.
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PCM zeichnen sich hier durch hohes Wärmespeichervermögen bei kleinen Temperaturänderungen aus, d. h. ihre latente Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absoptionswärme ist wesentlich größer als die spezifische Wärmekapazität der gleichen Menge eines Stoffes ohne Phasenumwandlung. Latentwärmespeicherung bezeichnet die Speicherung von Wärme in einem Material, welches einen Phasenübergang, bevorzugt fest-flüssig, erfährt. Bei der Einspeicherung von Wärme in das Speichermaterial beginnt das Material bei Erreichen der Temperatur des Phasenüberganges zu schmelzen und erhöht dann, trotz weiterer Einspeicherung von Wärme, seine Temperatur nicht, bis das Material komplett geschmolzen ist. Erst danach tritt wieder eine Erhöhung der Temperatur auf. Da für längere Zeit trotz Wärmezufuhr keine merkliche Temperaturerhöhung auftritt, nennt man die während des Phasenüberganges eingespeicherte Wärme „latente Wärme”. Da der Vorgang reversibel ist, gibt das Speichermedium genau diese Wärmemenge beim Erstarren wieder ab. Ein wesentlicher Vorteil dieser Wärmespeichertechnik beruht darauf, in einem durch die Schmelztemperatur des eingesetzten PCM genau festgelegten Temperaturbereich möglichst viel Wärmeenergie in möglichst wenig Masse zu speichern. Der Effekt wird in der Kälte- und Klimatechnik seit vielen Jahren in großem Umfang eingesetzt, beispielsweise in Kühlakkus. Allerdings werden PCM bislang nicht zur Verwendung in Heizkörpern für Gebäudeinnenräume in größerem Maßstab eingesetzt.
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Weitere Beispiele der Anwendung von PCM umfassen einfache Handwärmekissen oder mit Parafin gefüllte Speicherelemente in solarthermischen Anlagen. Der Einsatz von Latentwärmespeichern zum Heizen von Gebäuden, insbesondere Innenräumen, befindet sich, im Gegensatz zur Kälte- und Klimatechnik, vielfach noch im Entwicklungsstadium. So beschreibt beispielsweise
DE 10 2004 025 994 A1 einen Latentwärmespeicher für Wandelemente mit einem in einem Hohlraum angeordneten PCM, welches sich entlang der Kanten von Wandkacheln erstreckt und als Rahmen, Verbindung oder Abstandshalter eingesetzt wird. Der beschriebene Latentwärmespeicher kann auch mit Montageprofilen zum Aufsetzen von Wandelementen aus Hohlbausteinen, aus Glas oder Kunststoff realisiert werden, wobei es in deren Zwischenfugen eingebracht wird.
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Da die spezifische Phasenumwandlungsenthalpie im Vergleich zur spezifischen Wärmekapazität relativ hoch ist, ist die Energiedichte des PCM enthaltenden Latentwärmespeichers erheblich größer als die herkömmlicher Heißwasserspeicher. So kann bei geeigneter Wahl des PCM auch dann Wärme in dem Heizkörper gespeichert werden, wenn dessen Inhalt die gleiche Temperatur aufweist wie seine Umgebung, so dass auch bei langfristiger Speicherung keine Wärmeverluste auftreten. Somit lässt sich beispielsweise auch der bei einem ästhetisch ansprechenden Glaskörper als Heizungsgehäuse auftretende Nachteil überwinden, dass dieser schnell auskühlt.
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Vorzugsweise ist das im Hohlraum des Heizkörpers angeordnete Heizelement als Heizfolie, welche mindestens einen metallischen Heizleiter in einem folienartigen Kunststoffverbund aufweist, ausgebildet. Dabei ist die Heizfolie vorzugsweise chemisch inert und im Bereich von etwa 0°C bis 100°C thermisch strukturstabil. Zur flexiblen und gezielten Flächenbeheizung werden dabei insbesondere Heizfolien mit Trägermaterialien eingesetzt, die für einen Temperaturbereich von etwa 0°C bis etwa 100°C ausgelegt sind und für alle gängigen Versorgungsspannungen zur Verfügung stehen. Als weitere Eigenschaften weisen die eingesetzten Heizfolien kurze Aufheizzeiten und eine lange Lebensdauer auf. Um eine gewünschte Temperatur umzusetzen, werden darüber hinaus Temperaturfühler, Thermosicherungen, Temperaturregler sowie Thermoschalter integriert. Durch präzise Wärmeverteilung und geringe Aufwärmzeit lässt sich durch Verwendung der Heizfolie der Phasenübergangs des PCM genau kontrollieren. Dadurch werden die Verbrauchskosten gering gehalten, sowie eine möglichst gleich bleibende Oberflächentemperatur bzw. eine Gleichverteilung der Oberflächentemperatur des Heizkörpers gewährleistet.
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Bevorzugt ist das Heizelement auf der der Rückwand des Heizkörpers zugewandten Seite des mindestens eines Hohlraumes angeordnet. Hierdurch wird eine möglichst lange Abstrahlung der durch Phasenumwandlung im PCM freiwerdenden Wärme in den zu beheizenden Innenraum erreicht, da eine ausgeschaltete Heizfolie aufgrund des polymeren Materials eine eher wärmeisolierende Wirkung ausübt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist gleichwohl das Heizelement auf der der Frontplatte des Heizkörpers zugewandten Seite des mindestens eines Hohlraumes angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass die von der Heizfolie ausgehende Wärmeenergie möglichst rasch in den zu beheizenden Innenraum abgegeben wird, da die durch den Phasenübergang des PCM freiwerdende Wärme naturgemäß erst mit einer Zeitverzögerung spürbar wird. Es ist weiterhin denkbar, die als Heizfolie ausgebildeten Heizelemente sowohl auf der der Rückwand des Heizkörpers zugewandte Seite als auch auf der der Frontplatte des Heizkörpers zugewandte Seite des mindestens einen Hohlraumes anzuordnen. Hierdurch wird eine möglichst rasche Aufheizung des PCM innerhalb des gesamten Heizkörpers erreicht.
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Vorzugsweise ist die Heizfolie je nach Positionierung in dem mindestens einen Hohlraum des Heizkörpers wellenförmig, zick-zack-förmig oder lamellenartig angeordnet. Dabei wird durch die vergrößerte Oberfläche und bessere Verteilung der Heizfolie im Volumen des PCM vorteilhaft eine genauere und schnellere Kontrolle der Temperatur des PCM erreicht und die Ausbildung starker Temperaturgradienten innerhalb des Heizkörpers vermieden.
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Zur besseren Isolierung der Rückwand des Heizkörpers gegenüber der Wand des zu beheizenden Innenraumes weist die der Rückwand des Heizkörpers zugewandte Seite des Hohlraumes bevorzugt eine Wärmeisolierschicht auf. Diese Isolierschicht kann aus allen gängigen wärmeisolierenden Materialien bestehen, sollte jedoch einen möglichst geringen Platzbedarf aufweisen und ihrer Form nach analog der oben beschriebenen Heizfolien ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist das in dem mindestens einen Hohlraum des Heizkörpers angeordnete PCM zur latenten Wärmespeicherung im Temperaturbereich von etwa 5°C bis etwa 100°C, bevorzugt etwa 6°C bis etwa 60°C, weiter bevorzugt etwa 60°C bis etwa 90°C geeignet. Grundsätzlich kommen alle für den zur Beheizung von Innenräumen üblichen Temperaturbereich entsprechenden Materialien mit geeigneter Temperatur des Phasenwechsels, besonders bevorzugt im Bereich von Raumtemperatur, in Frage. Als PCM werden bevorzugt Parafine, Salzhydrate und deren eutektische Mischungen, Zuckeralkohole, Polyethylenglykole, Clathrate oder Gashydrate oder Mischungen daraus eingesetzt. Insbesondere die Materialklassen der Parafine sowie der Salzhydrate und ihren eutektischen Mischungen sind bereits in großer Vielfalt kommerziell erhältlich. Durch Verwendung eines geeigneten Materials soll insbesondere erreicht werden, dass im Bereich herkömmlicher Raumtemperatur bei kleiner Temperaturänderung verhältnismäßig große Wärmemengen gespeichert und somit hohe Speicherdichten erzielt werden. Da der Phasenübergang bei konstanter Temperatur über einen gewissen Zeitraum verläuft, wird dieser Effekt gleichzeitig genutzt, um Temperaturschwankungen zu glätten und Temperaturspitzen zu verhindern.
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Beispielsweise kann mit dem Einsatz bestimmter Paraffinwachse als PCM über die Kohlenstoff-Kettenlänge des Paraffins und damit dessen Schmelzpunkt der jeweilige Patentwärmespeicher an die spezifischen Anforderungen des zu beheizenden Gebäudes bzw. Innenraumes angepasst werden. Ein Parafin mit einer Kettenlänge aus 16 Kohlenstoffatomen weist einen Schmelzpunkt von 20°C auf, während eines mit 18 Kohlenstoffatomen bei 28°C schmilzt. Somit lassen sich durch die gezielte Auswahl der Kohlenstoff-Kettenlänge des Paraffins Phasenübergänge bei Temperaturen zwischen 6°C und 60°C einstellen. Für den Temperaturbereich von 60°C bis 90°C sind insbesondere Salzhydrate und deren eutektischen Mischungen vorgesehen.
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Derartige PCM als Latentwärmespeicher in einem erfindungsgemäßen Heizkörper absorbieren einerseits aus der Umgebung Wärme und verhindern so eine weitere Temperaturerhöhung des Innenraumes. Bei fallenden Umgebungstemperaturen, beispielsweise nachts, wird die gebundene Wärme bei der Kristallisation des Paraffins wieder frei. Der Einsatz der Heizfolie kommt insbesondere bei winterlichen Umgebungstemperaturen und zur gezielten Induktion des Phasenüberganges zum Tragen, darüber hinaus selbstverständlich als Dauerheizung.
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Besonders bevorzugt liegt das Phasenwechselmaterial in Form von Mikrokapseln, Granulaten, Schäumen oder Platten vor und ist dabei durch mindestens einen Einlass oder mindestens einen Auslass im Gehäuse des Heizkörpers austauschbar. Derartige Weiterentwicklungen in den Phasenwechselmaterialien zur Erfüllung technischer Anforderungen werden mittlerweile bereits kommerziell vertrieben und in vielen Bereichen eingesetzt. Dabei weisen die Mikrokapseln, Granulate, Schäume oder Platten üblicherweise einen PCM-Gehalt zwischen 30 und 90 Vol.% auf und stellen insbesondere bezüglich Handhabung und Einsatz eines PCM einen großen Fortschritt dar. Jedoch werden derartige Materialien bislang nicht in Heizkörpern zur Verwendung in Gebäudeinnenräumen eingesetzt.
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Der erfindungsgemäße Heizkörper auf Basis eines mit eingekapseltem Phasenwechselmate PCM befüllten Hohlraumes bietet gegenüber bisherigen Wasserspeichern insbesondere Vorteile bezüglich Leistungsdichte, Temperaturverlauf und Platzbedarf. Darüber hinaus kann die Verwendung verkapselter oder in plattenartige Martrices eingebrachter PCM zur Lösung der im Zusammenhang mit Phasenwechselmaterialien auftretenden Probleme, wie Volumenausdehnung am Phasenübergang und Unterkühlung, wesentlich beitragen. Darüber hinaus stellt die vorliegenden Erfindung einen ästhetisch ansprechenden Heizkörper bereit, welcher sich beispielsweise durch eine äußerst flachflächige Form und eine große Auswahlbreite hinsichtlich des eine Frontplatte bzw. Rückwand bildenden Materials wie Glas, Stahlblech, Al-Blech, Keramik, Naturstein, Kunststein, Acryl-Mineralwerkstoffe oder Polykarbonatwerkstoffe auszeichnet.
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Vorzugsweise ist der Heizkörper derart ausgebildet, dass das PCM beispielsweise in Form eines verkapselten Pulvers bzw. Mikrokapseln durch mindestens einen Einlass und mindestens einen Auslass im Gehäuse des Heizkörpers austauschbar ist. Eine derartige Anordnung gestattet den raschen Austausch des PCM durch verschließbare Öffnungen am Gehäuse des Heizkörpers, welche mit dem das PCM aufweisenden Hohlkörper verbunden sind. Dadurch ist gewährleistet, dass bei nachlassender Speicherkapazität in Folge von Materialveränderungen das PCM durch wenige Handgriffe ausgetauscht werden kann.
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Ein weiterer wesentlicher Punkt der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Heizungssystems, insbesondere zum Heizen von Innenräumen von Gebäuden mit beispielsweise Solarsystemen, welches mindestens zwei der vorhergehend beschriebenen Heizkörper umfasst. In diesem Heizungssystem sind erfindungsgemäß die das Phasenwechselmaterial und das elektrische Heizelement enthaltenden Hohlräume zweier oder mehrerer Heizkörper jeweils über mindestens einen Einlass und einen Auslass sowie Leitungen elektrisch und fluidisch miteinander verbunden. Ein derartiges Heizungssystem kann unabhängig von Heißwasserspeichern betrieben werden und ist lediglich auf die Stromversorgung des Gebäudes angewiesen. Die Integration der einzelnen Heizkörper-Komponenten in ein Gesamtsystem, beispielsweise in Zusammenwirkung mit einer Solaranlage, erfordert kaum weitergehende bauliche Maßnahmen. Gleichwohl liegt der Schwerpunkt der Erfindung auf der Bereitstellung dezentraler, leicht montierbarer Heizkörper.
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Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
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1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Heizkörpers;
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2 eine Frontansicht des Heizkörpers mit Frontplatte;
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3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Heizkörpers mit zwei Heizelementen;
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4 Seitenansicht eines Heizkörpers mit rückwandiger Wärmeisolierung als dritter Ausführungsform;
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5 Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Heizkörpers mit wellenförmiger Heizfolie;
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Gemäß 1 ist ein Heizkörper 1 mit einem Hohlraum 2 ausgestattet, in welchem sich das Phasenwechselmaterial 6 und mindestens eine Heizfolie 5 in verschiedenen Anordnungen befinden. Das Gehäuse umspannt bevorzugt eine flexibel-flächige Form mit einer Frontplatte 3 und einer Rückwand 4 und ist beispielsweise aus Glas oder Glasbausteinen, Stahl- oder Al-Blech, Keramik, Naturstein, Kunststein, Acryl-Mineralwerkstoffen oder Polykarbonatwerkstoffen in einer Vielzahl von Ausführungen und Lackierungen gefertigt. Als Wandstärke der Frontplatte 3 bzw. der Rückwand 4 sind etwa 4–10 mm vorgesehen, die Dicke des Hohlraumes enthaltend die Heizfolie 5 und den Latentwärmespeicher 6 beträgt etwa 10–20 mm. Damit ist ein erfindungsgemäßer Heizkörper deutlich dünner als herkömmliche Heizkörper mit Heißwasserspeicher.
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Mittels geeigneter Verschraubungen 7 lässt sich das Gehäuse in einfacher Weise an der Innenwand von Gebäuden direkt anbringen oder kann über eine Aufhängung, welche in einfacher Weise an einer Innenwand befestigt werden kann, angebracht werden. Neben einer einfachen Wandmontage ist je nach Bedarf auch eine Bodenmontage oder ähnliches denkbar. Je nach Montageeinrichtung kann der Heizkörper 1 zur Wartung oder Reinigung einfach von der Wand gelöst werden. In das Heizkörpergehäuse können verschiedene Thermostate eingesteckt werden, ggf. mit einer Verbindungsleitung für mehrere Heizkörper.
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In dem vom flächigen Gehäuse des Heizkörpers 1 umgebenen Hohlraum ist der Latentwärmespeicher sowie die mindestens eine flexibel angeordnete Heizfolie 5 vorgesehen. Dabei kann der Hohlraum auch mehrere mit Phasenwechselmaterialien 6 befüllte Kammern aufweisen. In der gezeigten Ausführungsform ist die Heizfolie 5 direkt auf die Innenseite der Frontplatte des Gehäuses aufgebracht, wodurch sich die Wärme schnell im Raum verteilen kann. Dabei lässt sich je nach Gehäusematerial und dessen Wärmeleitfähigkeit die Oberflächentemperatur des Heizkörpers 1 niedrig halten. Um eine flächenhaft gleichmäßige Erwärmung der gesamten Heizfolie zu erreichen, sind die darin enthaltenen metallischen Heizkörperstreifen in einem mäanderförmigen Verlauf über die gesamte Fläche der Heizfolie angeordnet. In geeigneten Randbereichen der Heizfolie 5 sind elektrische Anschlusselemente in Verbindung mit dem Heizkörpergehäuse angebracht, um daran eine Spannung, vorzugsweise 230 Volt (V), anzuschließen. Die Heizfolie 5 ist beispielsweise mittels einer Klebeschicht mit dem Heizkörpergehäuse verbunden. Zusätzlich weist die Heizfolie 5 eine am Gehäuse angebrachte Temperaturschutzschalteinrichtung zum Schutz gegen Überhitzung der stromleitenden Heizleiterstreifen auf. Die Heizleiterstreifen sind beispielsweise mittels eines Schutzlacks auf eine mehrschichtige polymere Trägerfolie aufgedruckt und von geeigneten Isolationsschichten in einer Größenordnung von kleiner 1 mm bedeckt.
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2 zeigt in Frontansicht einen erfindungsgemäßen elektrischen Heizkörper 1 mit einer Frontplatte 3, welche aus einer Vielzahl von Materialien gefertigt sein kann.
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In 3 ist zu erkennen, dass dort sowohl an der Innenseite der Frontplatte 3 als auch an der Innenseite der zur Gebäudewand weisenden Rückwand 4 des Heizkörpers 1 elektrische Heizelemente 5 in Form von Heizfolien aufgebracht sind. Dadurch findet eine rasche und gleichmäßige Erhitzung des Phasenwechselmaterials 6 und eine rasche Erwärmung des zu beheizenden Raumes statt.
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In 4 ist anstatt einer rückwandig angeordneten zweiten Heizfolie 5 eine Isolationsschicht 8 angebracht, um eine Abstrahlung der erzeugten Wärme in den Innenraum zu fördern und Wärmeverluste im Wandbereich zu vermeiden.
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Gemäß 5 kann die Heizfolie 1 zur gleichmäßigen Verteilung der Wärme innerhalb des Phasenwechselmaterials 6 vorzugsweise wellenförmig, zick-zack-förmig oder lamellenartig in dem mindestens einem Hohlraum des Heizkörpers 1 angeordnet sein, wobei die Heizfolie 5 gegenüber dem Phasenwechselmaterial 6 chemisch innert und bei Temperaturen von bis zu etwa 100°C thermisch strukturstabil ist. Durch die vergrößerte Oberfläche des Heizelementes 5 gegenüber dem das Phasenwechselmaterial 6 enthaltenen Heizkörpervolumen lässt sich der Aggregatszustand des Phasenwechselmaterials 6 besonders schnell und gleichmäßig verändern und somit etwaige Nachteile wie beispielsweise Temperaturgradienten und Volumenänderungen vermeiden. Selbstverständlich können auch weitere Heizfolien 5 innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, beispielsweise durch direktes Verkleben mit der Frontplatte 3 sowie der Rückwand 4 des Heizkörpergehäuses und einer zusätzlichen, wellenförmig angeordneten Folie 5 innerhalb des Phasenwechselmaterials 6.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heizkörper
- 3
- Frontplatte
- 4
- Rückwand
- 5
- elektrisches Heizelement
- 6
- Phasenwechselmaterial (PCM)
- 7
- Verschraubung
- 8
- Wärmeisolierung