DE102009020326A1

DE102009020326A1 - Electrical flat heating element for radiating infrared heat rays on human skin, has infrared heating element providing heat rays with wavelength of specific value, where element is fastened to printed circuit board

Info

Publication number: DE102009020326A1
Application number: DE102009020326A
Authority: DE
Inventors: Simon Kern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2010-11-18

Abstract

The element has a heating resistor (2) i.e. lamellar, fastened on a ceramic printed circuit board (1). A heat reflector (3) is arranged at a side of the printed circuit board to be used as a rear side. A temperature regulator (4) and a main connection part (5) are connected with an electrical power line. An oblong infrared heating element is connected to the main connection part. Wavelength of heat rays of the infrared heating element is of 0.78-1.4 micro meter. The infrared heating element is fastened to the printed circuit board. An independent claim is also included for a method for producing an electrical flat heating element.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektroflachheizkörper, bestehend aus einer keramischen Trägerplatte und wenigstens einem, darauf befestigten Heizwiderstand und einem Wärmereflektor, der auf der als Rückseite zu nutzenden Seite der Trägerplatte angeordnet ist und einem Temperaturregler und einem Netzanschluss zur Verbindung mit einem elektrischen Netz.The Invention relates to an electric surface heating element, consisting of a ceramic support plate and at least a heating resistor mounted thereon and a heat reflector, on the side to be used as the back side of the carrier plate is arranged and a temperature controller and a power connection for connection to an electrical network.

Die Erwärmung seines Aufenthaltraumes ist für den Menschen außerhalb gemäßigter Klimazonen und außerhalb der seiner Körpertemperatur angemessenen Jahreszeiten ein existentielles Problem. Dabei ist es unbestrittener Wissensstand, dass eine Erwärmung von Lebewesen durch Konvektion mittels der sie umgebenen Luft einen schlechteren Wirkungsgrad hat als ihre Erwärmung durch Strahlung, denn die Wärmestrahlen durchdringen Gase – also auch die Bestandteile der Luft – ohne sie dabei zu erwärmen. Erst beim Auftreffen auf feste Körper geben sie ihre thermische Energie ab.The Warming of his stay room is for the People outside temperate climates and outside of his body temperature reasonable Seasons an existential problem. It is undisputed Knowledge that a warming of living things by convection by means of the surrounding air has a lower efficiency than theirs Heating by radiation, because the heat rays penetrate gases - including the components of the air - without to warm them up. Only when striking on solid body give they lose their thermal energy.

Auf dieser Erkenntnis beruht die weite Verbreitung des Kachelofens, bei dem im Inneren erzeugte, thermische Energie auf die äußere, aus Keramik bestehende Schicht des Kachelofens übertragen wird. Daraufhin geben die als äußerste Schicht angebrachte Ofenkacheln Wärmestrahlen an den Raum ab, die auch auf Personen und andere Lebewesen in diesem Raum abgestrahlt werden und sie beim Auftreffen erwärmen. Dabei wird die von den Wärmestrahlen durchmessene Luft nicht direkt erwärmt, sondern nur durch Konvektion mit den bereits erwärmten Menschen, anderen Lebewesen und weiteren im Raum befindlichen Gegenständen sowie Wänden, Decken und Fußböden.On this realization is based on the widespread use of the tiled stove, with the thermal energy generated inside, on the outer, transferred ceramic existing layer of the tiled stove becomes. Then put the attached as the outermost layer Stove tiles radiate heat to the room, which is also on People and other living things are emitted in this room and warm them up on impact. It is the heat rays not directly heated, but only through Convection with the already warmed people, others Living things and other objects in the room as well as walls, ceilings and floors.

Mit zunehmendem Abstand von der Strahlungsquelle verteilt sich die in alle Richtungen abgestrahlte Energiemenge auf eine immer größere Fläche, sodass die Energiemenge pro Flächeneinheit immer geringer wird und es so erscheint, als ob die Wärmestrahlung eine bestimmte Reichweite hätte. Die wärmende Strahlung der sehr weit entfernten Sonne beweist jedoch, dass Wärmestrahlen erst dann nicht mehr weiter strahlen, wenn sie auf Festkörper treffen, wozu auch Staub und Kondenswassertröpfchen zählen.With increasing distance from the radiation source is distributed in all directions radiated energy to an ever larger Area, so that the amount of energy per unit area always gets lower and it appears as if the heat radiation would have a certain range. The warming Radiation of the very distant sun, however, proves that heat rays only then do not continue to radiate when on solid including dust and condensed water droplets.

Als Wärmestrahler sind auf aktuellem Stand der Technik Infrarotstrahler auf einer im Freien aufgestellten Säule sehr bekannt. Da sie an ihrer Oberseite einen Reflektor aufweisen, der die Wärmestrahlen nach unten hin reflektiert, geht keine Wärmestrahlung in Richtung des Himmels verloren, sondern alle Wärmestrahlen treffen auf den Boden bzw. auf die darauf befindlichen Personen und Gegenstände.When Radiant heaters are state-of-the-art infrared heaters very well known on an outdoor column. There they have at their top a reflector, the heat rays after reflected down, no heat radiation is in the direction lost of the sky, but all heat rays hit on the floor or on the persons and objects on it.

Andere, bekannte Anwendungsbeispiele sind die Infrarotstrahler in wenig benutzten Sanitärräumen oder bei der Haltung von Tieren, insbesondere zur Erwärmung von Jungtieren.Other, known application examples are the infrared radiator in little used sanitary facilities or in the attitude of Animals, in particular for heating young animals.

Auf aktuellem Stand der Technik beschreibt die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2005 004 491 ein sogenanntes „Infrarot-Erwärmungssystem”, welches aus einer Platte aus Naturstein oder Glas besteht, auf deren Rückseite ein elektrisches Heizelement angeordnet ist, das nur zur Platte hin seine thermische Energie abgeben soll, nicht jedoch in Richtung der Rückseite, wofür es mit einer Dämmschicht isoliert ist.The state of the art describes the Utility Model DE 20 2005 004 491 a so-called "infrared heating system", which consists of a plate made of natural stone or glass, on the back of an electrical heating element is arranged, which is only to give off its thermal energy to the plate, but not in the direction of the back, what it with an insulating layer is isolated.

Das wesentliche Merkmal dieser Heizung ist, dass die vom Heizwiderstand erzeugte Wärme konvektiv auf den Naturstein oder die Glasplatte übertragen wird. Daraufhin wird die Wellenlänge der Wärmestrahlung entsprechend den Eigenschaften des abstrahlenden Materials verändert, hier also Naturstein oder Glas.The essential feature of this heater is that of the heating resistor generated heat convectively transferred to the natural stone or the glass plate becomes. Then the wavelength of the heat radiation becomes changed according to the properties of the radiating material, here, natural stone or glass.

Wärmestrahlungen haben bekanntlich mit dem ebenfalls strahlenförmig von einer Strahlungsquelle ausgehenden Licht zahlreiche physikalische Eigenschaften gemeinsam. Strahlen mit einer Wellenlänge von 0,38 μm bis 0,78 μm werden von der menschlichen Netzhaut als „Licht” wahrgenommen. Innerhalb dieses Frequenzbereiches unterscheiden sich die Wellenlängen nach verschiedenen „Farben”. Eine „weiße” Lichtstrahlenquelle enthält Anteile aller Frequenzen. Durch Vorschalten eines Filters kann aus diesem Frequenzspektrum ein bestimmter Anteil herausgefiltert und/oder andere Frequenzen in diesem Frequenzbereich transformiert werden. Dabei wird die abgegebene Wellenlänge durch die Eigenschaften des als Filter vor die Strahlenquelle angeordneten Materials bestimmt.thermal radiation As you know, with the also radiating from A radiation source emits numerous physical properties together. Beams with a wavelength of 0.38 microns to 0.78 microns are perceived by the human retina as "light". Within In this frequency range, the wavelengths differ for different "colors". A "white" light source contains shares of all frequencies. By connecting a Filters can be filtered out of this frequency spectrum a certain proportion and / or other frequencies in this frequency range become. The emitted wavelength is determined by the Properties of the arranged as a filter in front of the radiation source Material determined.

In ähnlicher Weise geben auch Natursteine und Glas Wärmestrahlen mit einer typischen Wellenlänge ab. Die DE 20 2005 004 491 nennt als typische Wellenlänge für die meisten Natursteine 8 bis 10 μm und als Wellenlänge für eine erwärmte Glasplatte eine Wellenlänge von ungefähr 7 μm. Strahlen mit diesen Wellenlängen werden gemäß der Definition nach DIN 5031 auch als Infrarotstrahlen bezeichnet. Innerhalb des infraroten Spektrums werden sie dem Bereich IR-C, fernes Infrarot, zugeordnet.Likewise, natural stones and glass emit heat rays of a typical wavelength. The DE 20 2005 004 491 The typical wavelength for most natural stones is 8 to 10 μm and the wavelength for a heated glass plate is about 7 μm. Rays with these wavelengths become according to the definition DIN 5031 also referred to as infrared rays. Within the infrared spectrum they are assigned to the range IR-C, far-infrared.

Es ist eine ganz entscheidende Einschränkung des vorgenannten Prinzips, dass die Wellenlängen des Bereiches IR-C von der menschlichen Haut schlechter aufgenommen werden, als die Infrarotstrahlen des Bereiches IR-A mit einer Wellenlänge von 0,78 μm bis 1,4 μm. Diese Effekt ist z. B. von schneebedeckten Flächen im Hochgebirge bekannt: Dort können Menschen sich, deren sonnen abgewandte Seite gegen die Wärmeverluste durch Konvektion ausreichend geschützt ist, bei direkter Sonneneinstrahlung auch ohne Bekleidung aufhalten, weil die Infrarotstrahlen des Bereiches A sie ausreichend erwärmen.It is a very important limitation of the aforementioned principle that the wavelengths of the range IR-C are absorbed by the human skin worse than the infrared rays of the range IR-A with a wavelength of 0.78 microns to 1.4 microns. This effect is z. B. of snow-covered areas in the high mountains known: There people can, their sun-facing side against the heat losses by Kon is sufficiently protected, in direct sunlight, even without clothing, because the infrared rays of the area A heat them sufficiently.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Wärmestrahlen des Bereiches IR-A bis zu einer Tiefe von 5 mm in die menschliche Haut eindringen. Wärmestrahlen des Bereiches IR-B (nahes Infrarot, mittelwellig) mit Wellenlängen von 1,4 μm bis 3 μm dringen nur noch bis zu 2 mm tief in die menschliche Haut ein. Wärmestrahlen des Bereiches IR-C, mit Wellenlängen von 3 μm bis 5 μm gelangen nur noch die oberste Hautschicht bis zu einer Tiefe von 0,1 mm. Noch längerwellige Infrarotstrahlen des Bereiches IR-C mit Wellenlängen von 10 μm dringen nicht mehr in die Haut ein, sondern erwärmen nur deren Oberfläche.investigations have shown that the heat rays of the area IR-A penetrate into the human skin to a depth of 5 mm. Heat rays of the range IR-B (near infrared, medium wave) with wavelengths from 1.4 μm to 3 μm penetrate only up to 2 mm deep into the human skin. heat rays of the range IR-C, with wavelengths of 3 μm up to 5 μm, only the uppermost skin layer can reach to a depth of 0.1 mm. Even longer-wave infrared rays of the range IR-C with wavelengths of 10 μm do not penetrate the skin anymore, just warm it up their surface.

Siehe dazu auch:

Bruls WAG, Slaper H. LEUN, JC van der Berrens L, Transmission of human epidermis and stratum corneum as a function of thickness in the ultraviolet and visible wavelength. Photochem Photobiol 1984; 40; 485–494 und
Hardy HT; et al, 1956, Spectral transmittance and reflectance of the excised human skin, J. Appl. Physiol., 9, pp 257–264 .

See also:

Bruls WAG, Slaper H. LEUN, JC van der Berrens L, Transmission of human epidermis and stratum corneum as a function of thickness in the ultraviolet and visible wavelength. Photochem Photobiol 1984; 40; 485-494 and
Hardy HT; et al., 1956, Spectral Transmittance and Reflectance of the Excised Human Skin, J. Appl. Physiol., 9, pp. 257-264 ,

Daraus ergibt sich als ein wesentlicher Nachteil des Prinzips der DE 20 2005 004 491 , dass sich zwar Infrarotstrahlen bilden, nicht jedoch in den Frequenzbereich IR-A und IR-B, in dem sie eine besonders effiziente Erwärmung des Menschen ermöglichen.This results in a major disadvantage of the principle of DE 20 2005 004 491 in that infrared rays are formed, but not in the frequency ranges IR-A and IR-B, in which they allow a particularly efficient heating of humans.

Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Heizkörper zur Abstrahlung von Infrarotwärmestrahlen zu entwickeln, der beim Aufheizen eines zu kühlen Raumes oder als vorü bergehende, zusätzliche Verstärkung kurzfristig Infrarotstrahlen in einem Infrarotwellenbereich abstrahlt, in dem die menschliche Haut die aufgenommenen Wärmestrahlen besonders effizient in Wärme umsetzt und ein angenehmes Wärmegefühl erzeugt.On this background, the invention has set itself the task a radiator for the radiation of infrared heat rays to develop when heating a too cool room or as a temporary additional reinforcement briefly radiates infrared rays in an infrared wave range, in which the human skin absorbs the heat rays particularly efficient in converting heat and a pleasant Warmth generated.

Als Lösung lehrt die Erfindung, dass wenigstens ein längliches Infrarot-A-Heizelement, dessen Wärmestrahlen überwiegend eine Wellenlänge zwischen etwa 0,75 μm und 1,4 μm aufweisen, ebenfalls auf der Trägerplatte befestigt und mit dem Netzanschluss verbunden ist.When Solution teaches the invention that at least one elongated Infrared A heating element, whose heat rays predominantly a wavelength between about 0.75 μm and 1.4 μm have, also attached to the support plate and connected to the mains connection.

Das entscheidende Merkmal der Erfindung ist also, dass der erfindungsgemäße Elektroflachheizkörper zusätzlich zu einem Heizwiderstand, der Infrarotstrahlen im Bereich IR-C abstrahlt, noch ein elektrisches Heizelement enthält, das zumindest einen sehr großen Anteil seiner Wärmeenergie im Frequenzbereich IR-A, auch nahes Infrarot oder kurzwelliges Infrarot genannt, mit einer Wellenlänge von 0,75 μm–1,4 μm abstrahlt und dadurch menschliche Hautschichten bis in 5 mm Tiefe erwärmt.The decisive feature of the invention is therefore that the inventive Electric roof radiator in addition to a heating resistor, the infrared rays in the IR-C range, nor an electric Contains heating element, which is at least a very large Share of its heat energy in the frequency range IR-A, too called near infrared or shortwave infrared, with one wavelength of 0.75 μm-1.4 μm and thereby heated human skin layers to 5 mm depth.

In einer zusätzlichen Ausführungsvariante strahlt das Infrarot-A-Heizelement auch Strahlen im Bereich IR-B, also dem nahen oder mittelwelligen Infrarot mit 1,4 μm–3,0 μm Wellenlänge ab, und erwärmt dadurch die Haut bis zu 2 mm Tiefe.In an additional embodiment radiates the infrared-A heating element and rays in the IR-B, so the near or medium wave infrared with 1.4 μm-3.0 μm Wavelength, and thereby warms the skin up to 2 mm depth.

Anders als die fernen Infrarotstrahlen des Bereiches IR-C mit Wellenlängen von 5 μm–10 μm, werden Infrarot-B-Strahlen an der Haut nicht reflektiert, sondern dringen in die Oberhaut (Epidermis) ein. Sie durchdringen auch die Hornschicht (Stratum Corneum) sowie die darunter liegenden Hornzellen und erreichen die dentritischen Zellen. Durch das Eindringen in ein größeres Volumen der Haut anstelle ei ner Beschränkung auf ihre Oberfläche wird das Wärmeempfinden des Körpers und die Verteilung der Wärme verstärkt.Different as the far-infrared rays of the IR-C region with wavelengths of 5 μm-10 μm, become infrared B-rays not reflected on the skin, but penetrate into the epidermis. They also penetrate the horny layer (stratum corneum) and the underlying horny cells and reach the dendritic cells. By penetrating into a larger volume of Skin instead of a restriction on its surface becomes the heat sensation of the body and the distribution the heat amplifies.

Noch intensiver ist das Wärmeempfinden bei den Infrarot-A-Strahlen, die durch die vorgenannten Schichten hindurch bis in die Lederhaut (Dermis) eindringen. Der positive Eindruck einer starken Erwärmung wird nicht nur durch das nochmalig vergrößerte, erwärmte Hautvolumen verstärkt, sondern auch durch die Blutgefäße, die durch diesen Bereich der Haut hindurchlaufen und erwärmte Blutkörperchen in die Blutbahn transportieren. Die Lederhaut durchlaufende Lymphgefäße transportieren mit der Lymphflüssigkeit ebenfalls erwärmte Flüssigkeiten schnell in andere Körperregionen und erwärmen diese durch Konvektion. Die zahlreichen freien Nervenenden der Dermis erhöhen das subjektive Wärmeempfinden weiter.Yet more intense is the sensation of heat in the infrared A-rays, through the aforementioned layers through to the dermis Penetrate (dermis). The positive impression of a strong warming is not only magnified by the warmed up heated skin volume, but also through the blood vessels passing through this area of the skin run through and heated blood cells in the Transport bloodstream. The dermis traversing lymphatics transport with the lymph fluid also heated Liquids quickly into other body regions and heat them by convection. The numerous free ones Nerve ends of the dermis further increase the subjective feeling of warmth.

Infrarotstrahlen, insbesondere im Frequenzbereich A, erwärmen die Luftmoleküle fast gar nicht, sondern nur die von ihnen getroffenen festen Körper, also z. B. auch die in kühler Umgebung unbekleideten Hautoberflächen des Menschen im Gesicht und den Händen.Infrared rays, especially in the frequency range A, the air molecules heat up almost not, but only the solid bodies they hit, so z. As well as unclothed in a cool environment skin surfaces of man's face and hands.

Beim Eintreten in einen nicht ausreichend erwärmten Raum treten diese Hautflächen in direkten Kontakt mit der unterkühlten Luft, wodurch die zu niedrige Temperatur als unangenehm empfunden wird. Durch auftreffende Wärmestrahlung im IR-A-Bereich und – in geringerem Maße – auch durch Wärmestrahlung im IR-B-Bereich wird dieser Effekt nicht nur kompensiert, sondern erzeugt darüber hinaus ein angenehmes Wärmegefühl. Die Erwärmung der Kleidung, die durch direkten Kontakt mit der Hautoberfläche thermische Energie weitergibt, verstärkt das vorteilhafte Wärmeempfinden weiter.At the Enter into an insufficiently heated room These skin surfaces in direct contact with the supercooled Air, whereby the low temperature is perceived as unpleasant. Due to incident heat radiation in the IR-A range and - in to a lesser extent - also due to heat radiation in the IR-B range, this effect is not only compensated, but also creates a pleasant feeling of warmth. The warming of the clothes by direct contact with the skin surface thermal energy passes, amplified the advantageous heat sensation on.

Bei der Bilanzierung der insgesamt erforderlichen Energiemenge ergibt sich ein weiterer, wesentlicher Vorteil: Je kürzer die Wellenlänge ist, desto weniger werden Staub und kondensierte Feuchtigkeit in der Luft erwärmt, so dass bei der Heizung mit IR-A-Strahlen die Umgebungsluft sehr viel kühler bleiben kann, als sie es bei der Anwendung von IR-B oder gar IR-C-Strahlen wird.When accounting for the total amount of energy required results in another, we Significant advantage: The shorter the wavelength, the less the dust and condensed moisture in the air are heated, so that in the case of heating with IR-A rays, the ambient air can remain much cooler than when using IR-B or even IR-C-rays.

Eine praktische Realisierung von Infrarotstrahlern in den Frequenzbereichen A und B sind sogenannte „Halogen-Quarz-Strahler”, die aus einem Hohlkörper aus Quarz bestehen, dessen Innenraum mit einer halogenhaltigen Verbindung ausgefüllt ist und durch den sich ein Glühelement erstreckt. Das Quarzglas sorgt dafür, dass auch hohe Temperaturen über eine lange Betriebszeit von tausenden von Stunden möglich sind. Das Halogen in der Gasfüllung des Innenraums bewirkt, dass von dem Glühelement abgestrahlte Metallpartikel sich nicht am Quarzglas niederschlagen, sondern in einem Kreislauf wieder zum Glühelement zurückbefördert werden. Dadurch sind sehr hohe Temperaturen des Glühelementes bis zu 2000°C möglich.A practical realization of infrared radiators in the frequency ranges A and B are so-called "halogen quartz emitters", which consist of a hollow body made of quartz, whose interior with a halogen-containing compound is filled in and a glow element extends. The quartz glass provides for that too high temperatures over a long time Operating time of thousands of hours are possible. The Halogen in the gas filling of the interior causes metal particles radiated from the glow element do not precipitate on the quartz glass, but in a cycle again to Heating element to be returned. Thereby are very high temperatures of the heating element up to 2000 ° C possible.

Um diesen hohen Temperaturen standhalten zu können, sind entsprechend temperaturfeste Bestandteile, wie z. B. Wolfram und andere edle Metalle erforderlich. Erreicht wird damit jedoch, dass der größte Teil der abgestrahlten Energie im Frequenzbereichen A des Infrarotspektrums ausgestrahlt wird und ein Teil der Wärmestrahlen auch im Frequenzbereich B, wodurch die menschliche Haut besonders effizient erwärmt wird.Around To be able to withstand these high temperatures are appropriate temperature-resistant components, such as. B. tungsten and other noble Metals required. However, this means that the largest Part of the radiated energy in the frequency range A of the infrared spectrum is emitted and a part of the heat rays also in the Frequency range B, which makes human skin particularly efficient is heated.

Als weiteres Heizelement ist auf der Trägerplatte ein Heizwiderstand befestigt. Es ist seit langem bekannt, dass ein stromdurchflossener, metallischer Leiter seine Temperatur umso mehr erhöht, je geringer sein Querschnitt und damit sein Widerstand umso höher ist. Deshalb sind Heizwiderstände meist aus einem Metall gefertigt, das entweder als ein sehr dünner Draht geformt ist oder als eine dünne Metallschicht auf einem Trägermaterial aufgebracht ist, z. B. durch Aufkleben von Folien oder durch Bedampfen einer entsprechend temperaturstabilen Grundlage.When another heating element is a heating resistor on the carrier plate attached. It has long been known that a current-carrying, metallic conductor increases its temperature all the more the smaller its cross-section and thus the higher its resistance is. Therefore, heating resistors are usually made of a metal made, which is shaped either as a very thin wire or as a thin metal layer on a substrate is applied, for. B. by sticking foils or by steaming a correspondingly temperature-stable basis.

Im Prinzip kann als Heizwiderstand eine Folie mit einer großen Fläche genutzt werden. Der Vorteil ist eine gleichmäßige Verteilung der Wärmeabstrahlung über die gesamte Fläche. Nachteilig ist jedoch der relativ sehr geringe ohmsche Widerstand. Damit sich nicht ein derart großer Strom ergibt, das die Folie überhitzt und zerstört wird, kann nur eine sehr niedrige Spannung angelegt werden, was einen Transformator erfordert.in the Principle can be used as a heating resistor a foil with a large Surface can be used. The advantage is a uniform Distribution of heat radiation over the whole Area. However, the disadvantage is the relatively very low ohmic resistance. So that's not such a big one Power results that overheats and destroys the film is, only a very low voltage can be applied, which requires a transformer.

Wegen seines hohen Gewichtes, des großen Raumbedarfs und den Kosten für seine Wicklungen verteuert er die Heizeinrichtung jedoch sehr. Deshalb sind große Heizflächen in der Praxis eher seltener zu erwarten.Because of its high weight, the large space requirement and the Cost of his windings, he increases the heating costs but very much. That's why large heating surfaces are in to expect the practice rather rare.

Flächige Heizwiderstände werden stattdessen zumeist als Mäander geformt, also als ein linienförmiger Heizwiderstand, der in seinem Verlauf z. B. zweimal rechtwinklig nach links und dann wieder zweimal rechtwinklig nach rechts abknickt, sodass eine große Fläche abwechselnd von einem leitenden und einem nicht leitenden Streifen bedeckt ist und alle Streifen zu einem einzigen, durchgehenden Leiter miteinander verbunden sind. Natürlich sind auch alle anderen Verläufe des Heizleiters auf einer Fläche möglich, wobei der zur Isolation der Leiter voneinander erforderliche Mindestabstand nicht unterschritten werden darf.extensive Heating resistors are instead mostly meanders shaped, so as a line-shaped heating resistor, the in its course z. B. two times right-angle to the left and then again right-angled twice to the right, so a big one Area alternately of a conducting and a not conductive strip is covered and all stripes into a single, continuous conductor are connected together. Naturally all the other characteristics of the heat conductor are on one too Surface possible, with the insulation of the ladder mutually required minimum distance must not be fallen below may.

Wenn das Fertigungsverfahren einen bestimmten Leiterquerschnitt vorsieht, so wird der für die vorgesehene Betriebsspannung und die vorgesehene Heizleistung erforderlicher Widerstandswert durch Einhaltung einer bestimmten Länge dieses streifenförmigen Leiters erreicht. An beiden Enden des Heizleiters mit dieser Länge muss je ein Anschlusspunkt für die Versorgungsspannung gesetzt werden, zu dem eine Zuleitung mit einem erheblich größeren Leitungsquerschnitt führt. Dadurch wird erreicht, dass die Zuleitung fast gar keine „Verlustwärme” abgibt, sondern der weitaus größte Teil der insgesamt verbrauchten elektrischen Energie vom Heizwiderstand abgestrahlt wird.If the manufacturing process provides a specific conductor cross-section, so will the for the intended operating voltage and the provided heating power required resistance by compliance a certain length of this strip-shaped Head achieved. At both ends of the heating conductor with this length must ever have a connection point for the supply voltage be set, to which a supply with a considerably larger Conductor cross section leads. This ensures that the supply almost no "heat loss", but the vast majority of the total consumed electrical energy radiated from the heating resistor becomes.

Bei ausreichender Dimensionierung der Zuleitung ist es in der Praxis ohne weiteres erreichbar, dass 99% der insgesamt verbrauchten Energie nur über den Heizwiderstand als Wärme abgestrahlt werden. Auch das innerhalb des zu beheizenden Raumes verlaufende Kabel zur Netzversorgung strahlt eine – wenn auch sehr geringe – Wärmemenge ab, die ebenfalls zur Beheizung dienlich ist.at sufficient sizing of the supply line is in practice easily achievable that 99% of the total energy consumed only emitted via the heating resistor as heat become. Also within the room to be heated Cable for mains supply radiates one - albeit very much low - amount of heat, which is also used for heating is useful.

Der entscheidende Vorteil eines Heizwiderstandes ist, dass er von allen bekannten Energiewandlern zur Abstrahlung von Wärme im Verhältnis zur abgestrahlten Leistung einer der kostengünstigsten ist. Ein weiterer Vorteil gegenüber allen anderen Prinzipien von Heizungen ist, dass er verschleißfrei arbeitet, sofern die Betriebstemperatur des Heizwiderstandes im Vergleich zur Schmelztemperatur des Metalls sehr niedrig ist und die Metalloberfläche durch eine entsprechende Schutzschicht vor Korrosion geschützt wird, also von dem Eingehen einer chemischen Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft abgehalten wird. Diese Forderungen sind auf aktuellem Stand der Technik durch zahlreiche verschiedene Metalle erfüllbar, worauf sich der wirtschaftliche Vorteil der Widerstandsheizung bei der Investition gründet.Of the The decisive advantage of a heating resistor is that it is from all known energy converters for the radiation of heat in Relative to radiated power one of the most cost-effective is. Another advantage over all other principles of heaters is that he works wear-free, provided the operating temperature of the heating resistor compared to the melting temperature The metal is very low and the metal surface through a corresponding protective layer protected against corrosion becomes, thus by entering into a chemical connection with the Oxygen in the air is prevented. These claims are on current state of the art through numerous different metals satisfiable, what is the economic advantage of Resistance heating is based on the investment.

Obwohl nach derzeitiger Preisstellung elektrischer Strom, der durch Verfeuerung von fossilen Brennmaterialien wie Erdöl, Kohle oder Holz gewonnen wird, noch höhere Betriebskosten verursacht, als das Verfeuern dieser Brennstoffe direkt am Ort des Wärmebedarfs, so kann insgesamt auch heute schon eine elektrische Beheizung durch die deutlich geringeren Investitionskosten für den Heizwiderstand, seine Befestigung und seine Regelung kompensiert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Heizung nur für einen geringen Teil des Jahres betrieben wird und ansonsten nur betriebsbereit zu halten ist.Although, according to current pricing, electric power produced by burning fossil fuels Burning materials such as petroleum, coal or wood is obtained, even higher operating costs caused than the burning of these fuels directly at the place of heat demand, so today can be compensated for an electric heating by the significantly lower investment costs for the heating resistor, its attachment and its regulation become. This is especially true if the heater is operated for a small part of the year and otherwise is only ready to operate.

In einer durchaus absehbaren Zeitspanne, wenn die fossilen Energievorräte des Globus verfeuert sind und die Erkenntnis über eine prinzipiell unmögliche „Entsorgung” des strahlenden Abfalls der Energieerzeugung durch Atomspaltung deutlich geworden ist und wenn stattdessen in sehr windreichen Gegenden des Globus Windräder im großen Maßstab Strom erzeugen und weitere Strommengen in den wüstenartigen Gebieten der Erde durch die Umwandlung solarer Energie in Wärmekraftwerken erzeugt und durch Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung in die industrialisierten Regionen gebracht werden, werden die Kosten von elektrischer Energie im Vergleich zu anderen Energieformen relativ so viel kostengünstiger, dass sich auch die Betriebskosten einer Elektroheizung nicht mehr von den Betriebskosten anderer Heizsysteme unterscheiden werden.In a quite foreseeable period of time, if the fossil energy supplies of the globe are burned and the knowledge of one in principle impossible "disposal" of radiant waste of energy production by nuclear fission clearly and if instead in very windy areas of the Globus wind turbines on a large scale electricity generate and other amounts of electricity in the desert-like areas the earth through the conversion of solar energy in thermal power plants generated and by high-voltage direct current transmission will be brought to the industrialized regions, the costs of electrical energy relative to other forms of energy relative so much more cost effective that also reduces the operating costs of a Electric heating ceases from the operating costs of other heating systems be different.

Für die Bauform eines erfindungsgemäßen Elektroflachheizkörpers sind verschiedene Varianten möglich und vorteilhaft. Die Erfindung sieht z. B. vor, dass die Trägerplatte eine Glasplatte ist und die Heizwiderstände auf deren Rückseite aufgebracht sind. Glas hat den Vorteil, dass sein Ausgangsmaterial Silizium in relativ gigantischen Mengen auf der Erde vorhanden ist und seine Verarbeitung nach derzeitigem Stand der Technik vollauf beherrschbar und wirtschaftlich ist. Die dabei entstehende Glasplatte hat im Vergleich zu vielen anderen Materialien eine extrem lange Lebensdauer, die nach Jahrhunderten zählt. Falls sie dennoch früher entsorgt werden muss, z. B. weil sie zerstört worden ist, so ist sie wieder vollständig in eine neue Glasplatte umwandelbar. Die Recycling-Quote ist also 100%.For the design of a Elektroflachheizkörpers invention Different variants are possible and advantageous. The Invention sees z. Example, that the support plate is a glass plate is and the heating resistors on the back are applied. Glass has the advantage of being its starting material Silicon is present in relatively gigantic amounts on the earth and its processing according to the current state of the art manageable and economical. The resulting glass plate has an extremely long time compared to many other materials Lifespan that counts after centuries. In case they still must be disposed of earlier, eg. Because it destroys has been completely transformed into a new one Glass plate convertible. The recycling rate is therefore 100%.

Wenn die Heizwiderstände auf der Rückseite der Glasplatte angebracht sind, dann kann die Vorderseite des Elektroflachheizkörpers vollständig eben sein und nicht nur deshalb sehr leicht gereinigt werden, sondern auch, weil Glas gegen die Einwirkungen aller Materialien beständig ist, die in Räumen zum Aufenthalt von Lebewesen bei üblicher Nutzung auftreten.If the heating resistors on the back of the glass plate are attached, then the front of the electric surface heating to be completely level and not only very light be cleaned, but also because glass against the effects Resistant to all materials used in rooms Stay of living things occur with usual use.

Eine Glasplatte mit der Ausstattung als Elektroflachheizkörper kann mit verhältnismäßig sehr geringem Aufwand an Wänden befestigt werden, z. B. wie ein Bild aufgehängt werden. Ebenso ist die Montage als Deckenverkleidung sehr einfach. Es ist sogar möglich, einen erfindungsgemäßen Elektroflachheizkörper als begehbare Fläche des Fußbodens einzusetzen, sofern darauf keine weiteren Bodenbeläge oder Ausrüstungsgegenstände platziert werden.A Glass plate with the equipment as Elektroflachheizkörper can with relatively very little Effort to be attached to walls, z. Like a picture be hung up. Likewise, the installation is as a ceiling cladding very easy. It is even possible to use an invention Electroflachheizkörper as walkable area of the Floor use, if there are no other floor coverings or equipment items are placed.

Damit die Vorzüge einer robusten und pflegeleichten, ebenen Vorderseite der wärmeabstrahlenden Glasplatte erhalten bleiben, schlägt die Erfindung vor, dass auch die Infrarot-A-Heizelemente ebenfalls auf der Rückseite der Trägerplatte aufgebracht sind. Dann ist es sinnvoll, dass abwechselnd Heizwiderstände und Infrarotheizelemente nebeneinander angeordnet sind. Dann sind die Infrarot-A- Heizelemente mit ihrer sehr hohen Temperatur in einem relativ großen Abstand zueinander angeordnet und die Abgabe ihrer Strahlung verteilt sich gleichmäßig über die gesamte Fläche des erfindungsgemäßen Elektroflachheizkörpers.In order to the advantages of a robust and easy-care, flat front the heat-radiating glass plate, beats the invention before, that the infrared-A heating elements also applied to the back of the carrier plate are. Then it makes sense that alternating heating resistors and infrared heating elements are arranged side by side. Than are the infrared A heating elements with their very high temperature in a relative arranged large distance from each other and the delivery of their Radiation spreads evenly over the entire surface of the electric roof heater according to the invention.

Auch die Heizwiderstände haben dann jeweils einen etwa gleichen Abstand zueinander. Wenn sie im Dauerbetrieb alleine ohne die Infrarot-A-Heizelemente betrieben werden, verteilt sich ihre Wärme gleichmäßig über die gesamte Fläche.Also the heating resistors then each have approximately the same Distance from each other. When in continuous operation alone without the infrared A heating elements be operated, their heat is distributed evenly over the entire area.

Wir erwähnt strahlen Infrarotheizelemente auf derzeitigem Stand der Technik nur dann Infrarotwärmestrahlen im Frequenzbereich A ab, wenn die Temperatur ihres Glühelementes sehr hoch ist, also Temperaturen bis zu 2000°C erreicht. Diese Temperatur verteilt sich über das Quarzglasgehäuse, sodass dessen Temperatur deutlich niedriger liegt, aber immer noch sehr viel höher ist, als die maximal von den Heizwiderständen abgestrahlte Temperatur. Deshalb muss die Trägerplatte größeren Temperaturdifferenzen Stand halten. Eine Glaspatte muss gehärtet werden, um bei diesen Temperaturunterschieden nicht zu springen. Solches Glas ist als „Sicherheitsglas” hinlänglich bekannt und bewährt.We mentioned radiate infrared heating elements on the current state the technology only infrared heat rays in the frequency domain A down, when the temperature of her glow element is very high is, so temperatures up to 2000 ° C reached. This temperature spreads over the quartz glass housing, so its temperature is much lower, but still very much is much higher than the maximum of the heating resistors radiated temperature. Therefore, the carrier plate needs withstand larger temperature differences. A Glass plate must be hardened to withstand these temperature differences not to jump. Such glass is sufficient as a "safety glass" known and proven.

Eine andere Alternative zur Anordnung der Infrarot-A-Heizelemente ist, dass die Trägerplatte Mulden, Rinnen, Kerben oder andere Vertiefungen aufweist, innerhalb derer die Infrarotheizelemente angeordnet sind. Der Vorteil ist, dass die Wärme der Infrarotheizelemente nicht auf die Glasplatte übertragen wird, also keine Punkte oder Linien extrem hoher Temperatur vorhanden sind. Die Infrarot-A-Heizelemente ragen nicht über die Vorderfront des gesamten Elektroflachheizkörpers hinaus, so dass er an Wände oder Decken angepasst werden kann.A another alternative to the arrangement of the infrared A heating elements is, that the support plate depressions, gutters, notches or other Wells, within which arranged the infrared heating elements are. The advantage is that the heat of infrared heating elements not transferred to the glass plate, so no points or lines of extremely high temperature are present. The infrared A heating elements do not protrude over the front of the entire electric radiator so that it can be adapted to walls or ceilings can.

In einer weiteren Verfeinerung dieser Ausführungsform ist jede Vertiefung der Trägerplatte zu dem darin angeordneten Infrarot-A-Heizelement beabstandet und als ein Reflektor geformt, der mit reflektierendem Material beschichtet ist. In Richtung der Rückseite der Trägerplatte ausgestrahlte Wärmestrahlen werden von diesem Reflektor etwa senkrecht zur Trägerplatte und damit in Richtung der Vorderseite reflektiert und sind dadurch als Wärmestrahlen voll nutzbar. Eine aufwändige Wärmedämmung der Rückseite ist nicht erforderlich. Der Gesamtwirkungsgrad des erfindungsgemäßen Elektroflachheizkörpers ist weiter erhöht.In a further refinement of this embodiment, each well of the support plate is spaced from the infrared A heating element disposed therein and formed as a reflector coated with reflective material. In the direction of the back of the support plate radiated heat rays are from this reflector approximately perpendicular to the support plate and thus in the direction of reflected side and are thus fully usable as heat rays. An elaborate thermal insulation of the back is not required. The overall efficiency of the electric flat heating element according to the invention is further increased.

Wenn der Reflektor – ähnlich wie ein Scheinwerfer – einen parabolischen Querschnitt aufweist, so ist damit die Abstrahlung von Infrarot-A-Strahlen in eine bestimmte Richtung möglich. So sind z. B. Ausführungsvarianten denkbar, die nur in eine ganz bestimmte Richtung innerhalb eines schmalen Bereiches strahlen, also z. B. senkrecht zur Vorderseite der Platte oder in einem bestimmten Winkel dazu geneigt.If the reflector - similar to a headlight - a Parabolic cross-section, so is the radiation of infrared A-rays in a certain direction possible. So z. B. Variants conceivable that only in a very specific direction within a narrow area radiate, so z. B. perpendicular to the front of the plate or in inclined to it at a certain angle.

Die Trägerplatte kann sinnvoller Weise mit einem Rahmen eingefasst werden, der als thermische Isolierung gegen Berührungen von der Seite her dient und der auch zur Aufhängung der Trägerplatte an der Wand oder der Decke benutzt werden kann.The Support plate can be meaningfully framed with a frame be used as thermal insulation against contact from the side serves and also for the suspension of the Support plate can be used on the wall or ceiling can.

In einer weiteren Ausführungsvariante kann dieser Rahmen über die Vorderseite der Trägerplatte hinausragen. An seinen etwa senkrecht zur Vorderseite der Trägerplatte verlaufenden Flächen können Fassungen zur mechanischen Aufnahme und zur elektrischen Versorgung der Infrarot-A-Heizelemente angeordnet werden. Damit wird erreicht, dass die Trägerplatte eine durchgehende Ebene ist, auf der für die Aufhängung der Infrarot-A-Heizelemente keine weiteren Vor richtungen erforderlich sind, so dass die Glasplatte aus einfachem Material herausgeschnitten werden kann.In In another embodiment, this frame can over protrude the front of the support plate. At his approximately perpendicular to the front of the support plate extending Surfaces can be sockets for mechanical recording and arranged for the electrical supply of the infrared-A heating elements become. This ensures that the carrier plate a continuous level is on the for the suspension the infrared A heating elements no further ago directions required so that the glass plate is cut out of plain material can be.

Die Verbindung der Infrarot-A-Heizelemente mit der Trägerplatte erfolgt indirekt über den sie umgebenden Rahmen. Dabei ist es sinnvoll, dass die Infrarot-A-Heizelemente zur Trägerplatte beabstandet sind. Dann kann z. B. zwischen den Infrarot-A-Heizelementen und der Trägerplatte ein Reflektor angeordnet werden, der in rückwärtige Richtungen abgestrahlte Infrarotstrahlen etwa senkrecht zur Vorderseite der Trägerplatte reflektiert. Auch andere Abstrahlwinkel sowie andere Abstrahlrichtungen können mit einem solchen Reflektor leicht eingestellt werden. Es ist sogar denkbar, dass der Abstrahlwinkel und/oder die Abstrahlrichtung dieses Reflektors durch den Benutzer selbst verstellt werden kann, in dem er den Reflektor z. B. mittels eines Hebels im Rahmen schwenkt und/oder über andere Hebel den Öffnungswinkel eines flexiblen Reflektors vergrößert oder verkleinert.The Connection of the infrared A heating elements with the carrier plate takes place indirectly over the surrounding frame. there it makes sense that the infrared A heating elements to the support plate are spaced. Then z. B. between the infrared A heating elements and the support plate are arranged a reflector, the infrared rays radiated in the rearward direction reflected approximately perpendicular to the front of the carrier plate. Other beam angles as well as other radiation directions can be easily adjusted with such a reflector. It is even conceivable that the emission angle and / or the emission direction of this Reflectors can be adjusted by the user himself in the he the reflector z. B. pivots by means of a lever in the frame and / or over other levers the opening angle of a flexible reflector enlarged or reduced.

Der Abstrahlwinkel des Reflektors kann z. B. durch Verändern der Biegung eines rinnenförmigen Blechstreifens mit etwa parabolischem Querschnitt verstellt werden.Of the Beam angle of the reflector can, for. B. by changing the bend of a channel-shaped metal strip with about be adjusted parabolic cross section.

In einer anderen Variante sind die Infrarot-A-Heizelemente auf dem Rahmen angeordnet, der die Trägerplatte umgibt. Dann ist es sinnvoll, dass die Vorderseite des Rahmens im Bereich der Infrarot-A-Heizelemente als Reflektor ausgebildet ist.In another variant is the infrared A heating elements on the Frame arranged surrounding the carrier plate. Then It makes sense that the front of the frame is in the range of infrared A heating elements is designed as a reflector.

In einer weiteren Variante ist die Trägerplatte durchsichtig und wird als Fensterscheibe eines Gebäudes oder eines Fahrzeuges eingesetzt. Es ist bekannt, dass ein Heizwiderstand aus transparentem Werkstoff gefertigt werden kann. Auch der Reflektor ist dann eine Glasplatte, die mit einer wärmestrahlenreflektierenden Schicht be dampft ist, die jedoch für sichtbares Licht durchlässig ist. Dann kann eine Doppelglasscheibe gebildet werden, deren eine Schicht als Reflektor dient und deren andere Schicht die Heizwiderstände trägt.In In another variant, the carrier plate is transparent and is used as a windowpane of a building or a vehicle used. It is known that a heating resistor made of transparent material can be made. The reflector is then a glass plate, which are evaporated with a heat-ray reflecting layer be is, however, permeable to visible light is. Then, a double glass pane can be formed, one of them Layer serves as a reflector and whose other layer is the heating resistors wearing.

Es ist denkbar, dass auf dieser Glasplatte auch die Infrarotheizkörper befestigt sind. In einer anderen Variante sind neben einer solchen, durchsichtigen Anordnung die Infrarotheizelemente auf dem Rahmen angeordnet.It It is conceivable that on this glass plate, the infrared radiators are attached. In another variant, besides such, see-through arrangement of the infrared heating elements on the frame arranged.

Da es die Aufgabe der Trägerplatte ist, Wärme abzustrahlen, ist es in einer weiteren Ausführungsvariante sinnvoll, ihre Oberfläche zu vergrößern. Dazu kann sie mit Rippen, Noppen, Zapfen, Kegeln, Halbkugel oder anderen Ausstülpungen versehen werden. Es ist zu beachten, dass dadurch zwar die wärmeabstrahlende Oberfläche vergrößert wird und auch der Abstrahlwinkel weiter erhöht wird, jedoch die Reinigung etwas erschwert wird, da nicht mehr mit geraden Werkzeugen auf einer Ebene gearbeitet werden kann, sondern um die Ausstülpungen herum gereinigt werden muss.There it is the job of the carrier plate to radiate heat, is it useful in a further embodiment, to enlarge their surface. This can with ribs, burls, cones, cones, hemisphere or other protuberances be provided. It should be noted that although the heat radiating Surface is enlarged and also the Beam angle is further increased, however, the cleaning something more difficult, because no longer with straight tools on one Level can be worked, but around the protuberances around must be cleaned.

Ein erfindungsgemäßer Elektroflachheizkörper ist sinnvoller Weise mit einem eigenen Temperaturregler ausgerüstet. Dieser Temperaturregler erfasst zum einen über einen Sensor die Temperatur der Umgebung. Ein weiterer Temperaturfühler sollte die Temperatur des Elektroflachheizkörpers selbst erfassen, um dessen Überhitzung zu verhindern. Im Normalbetrieb tritt dieser zweite, interne Sensor jedoch nicht in Funktion, da der Regler den Strom durch den Heizwiderstand von vornherein soweit begrenzt, dass er sich eigentlich nicht überhitzen sollte.One Electric roof heater according to the invention is meaningfully equipped with its own temperature controller. This temperature controller detects on the one hand via a sensor the temperature of the environment. Another temperature sensor should detect the temperature of the electric roof radiator itself, to prevent its overheating. In normal operation occurs this second, internal sensor, however, is not in function because of the regulator the current through the heating resistor from the outset so far limited that he should not overheat

Zur Regelung der Raumwärme orientiert sich der Regler am Außentemperaturfühler und vergleicht in seinem Regelkreis die dort ge messene Temperatur stets mit dem eingegebenen Temperatursollwert und schaltet in Abhängigkeit davon den Heizwiderstand und/oder das Infrarot-A-Heizelement ein und aus.to Regulation of the room heat, the controller based on the outside temperature sensor and compares the temperature measured there in its control loop always with the entered temperature setpoint and switches depending on of which the heating resistor and / or the infrared A heating element and from.

Eine einfache und effiziente Möglichkeit zur Dosierung der Leistungsabgabe des Heizwiderstandes und/oder des Infrarot-A-Elementes ist eine sogenannte Pulsweitenmodulation (PWM) mit einem Triac oder einem ähnlichen Leistungshalbleiter. Dieser Leistungshalbleiter wird im Nullpunkt des Spannungsdurchgangs der versorgenden Netzspannung gezündet, also leitend, und nach einer bestimmten „Pulsweite” wieder abgeschaltet. Während der restlichen Zeit der sinusförmigen Netzspannung fließt kein Strom, sodass ein sägezahnartiger oder impulsartiger Spannungsverlauf entsteht.A simple and efficient way to meter the power output of the heating resistor and / or the infrared-A element is a so-called pulse width modulation (PWM) with a triac or a similar power semiconductor. This power semiconductor is ignited at the zero point of the voltage passage of the supplying mains voltage, that is conductive, and switched off again after a certain "pulse width". During the remaining time of the sinusoidal mains voltage no current flows, so that a sawtooth-like or pulse-like voltage curve is formed.

Die Zeitdauer oder „Weite” eines jeden Pulses ist durch die PWM-Funktion steuerbar. Da die Masse der Trägerplatte und der darauf befestigen Heizkörper relativ sehr groß ist, ist dadurch der Mittelwert der abgegebenen Leistung regelbar. Bei einer Veränderung erzeugt der abgegebene pulsförmige Stromverlauf eine im Mittelwert sich kontinuierlich ändernde Leistung.The Duration or "width" of each pulse controllable by the PWM function. Because the mass of the carrier plate and the radiator attached to it is relatively very large, this means that the average value of the power delivered can be regulated. at a change generates the output pulse-shaped current profile a mean continuously changing performance.

In einer weiteren, sehr interessanten Ausführungsvariante kann auf dem Rahmen und/oder auf der Trägerplatte wenigstens ein Beleuchtungskörper befestigt werden. Dann kann der erfindungsgemäße Elektroflachheizkörper zusätzlich zur Beleuchtung dienen.In another, very interesting embodiment can on the frame and / or on the support plate at least a lighting fixture are attached. Then the Electric roof radiator according to the invention in addition to the lighting serve.

Beleuchtungseffekte werden mit einem solchen Elektroflachheizkörper auch dann erzielt, wenn die Infrarot-A-Heizelemente aktiviert sind, da sie in den allermeisten Fällen zusätzlich zu den Infrarot-A-Strahlen auch Licht aussenden. Ähnlich wie bei einem Kaminfeuer ist dieses Licht vorwiegend rot, was durch die Erinnerung an ein Feuer ein positives Gefühl generiert, welches das Wärmeempfinden insgesamt weiter erhöht.lighting effects be with such an electric roof radiator even then achieved when the infrared A heaters are activated, as they are in most cases in addition to the infrared A-rays also emit light. Similar to a log fire This light is predominantly red, thanks to the memory of a Fire generates a positive feeling, which the feeling of warmth Total further increased.

Wie erwähnt können die Heizwiderstände in einem Druck- oder einem Gussverfahren auf die Trägerplatte aufgebracht werden. Alternativ können auch streifenförmige Heizwiderstände aufgeklebt werden oder andere Trägermaterialien, auf denen der Heizwiderstand bereits befestigt ist.As mentioned can the heating resistors in one Pressure or a casting process applied to the carrier plate become. Alternatively, also strip-shaped Heat resistors are glued or other substrates, on which the heating resistor is already attached.

In einer weiteren, optisch sehr interessanten Variante verlaufen die streifenförmigen Heizwiderstände nicht in einer strengen Parallelität, sondern sind künstlerisch frei gestaltet. Ähnlich wie bei einem Holzschnitt, einer Federzeichnung oder einer Patentzeichnung können durch Linien und Schraffuren grafische Darstellungen auch von hohem künstlerischem Anspruch erstellt werden.In another, visually very interesting variant run the strip-shaped heating resistors not in one strict parallelism, but are artistic freely designed. Similar to a woodcut, one Pen drawing or a patent drawing can by Lines and hatching graphic representations also of high artistic Claim to be created.

Die Erfindung schlägt als eine Ausführungsvariante vor, dass die Herstellung solcher künstlerischen Linienführungen des Heizwiderstandes durch ein entsprechendes Programm auf einem Datenverarbeitungsgerät unterstützt wird. Dieses Programm muss die zeichnerische Vorgabe der Linienführung jedes Heizwiderstandes auf der Trägerplatte innerhalb der beabsichtigten Größe ermöglichen. Nach Erreichen einer bestimmten Länge jedes steifenförmigen Heizwiderstandes, die durch die gewünschte Wärmeleistung bei dem gewählten Querschnitt des Heizleiters bestimmt ist, muss das Programm selbsttätig einen Verbindungspunkt zum Anschluss der Versorgungsspannung setzen.The Invention proposes as a variant before that, the production of such artistic lines of the heating resistor by a corresponding program on a Data processing device is supported. This Program must be the graphic default of the lines of each Heating resistor on the backing plate within the intended Enable size. After reaching a certain length of each stiff heating resistor, by the desired heat output at the selected section of the heating conductor is required the program automatically connects to the connection put the supply voltage.

An diesem Verbindungspunkt muss dann die versorgende Netzspannung mit einem Leiter von groß dimensioniertem Querschnitt angeschlossen werden. Auf diese Weise ist es denkbar, dass Künst ler die Linienführung eines Elektroflachheizkörper gestalten, der unabhängig davon eine einwandfreie Wärmeabgabe ermöglicht.At This connecting point must then be supplied with the supplying mains voltage be connected to a conductor of large-dimensioned cross-section. In this way, it is conceivable that artists would like the lines to design an electric roof radiator that is independent of which a perfect heat release allows.

Mit einem solchen Programm zur Anwendung auf einem Personalcomputer ist es bei einer ausreichenden Sicherheitsüberwachung denkbar, dass sogar der Endanwender ein eigenes Design für die Linienführung der Heizwiderstände „seines” Elektroflachheizkörpers entwirft und sich fertigen lässt.With Such a program for use on a personal computer it is conceivable with sufficient safety monitoring that even the end user has his own design for the lines the heating resistors of "his" electric roof radiator designs and manufactures.

Für eine gleichmäßige und monochrome optische Erscheinung der Vorderseite der Glasplatte ist es möglich, zwischen die Glasplatte und den Heizwiderstand eine Schicht von durchgefärbtem Glas aufzubringen. Vorteilhaft ist hier die Farbe schwarz. Praktische Versuche haben ergeben, dass bei einer schwarzen Glasschicht zwischen Widerstandsheizung und durchsichtigem Glas die Temperaturdifferenz zwischen der Rückseite mit dem Heizwiderstand und der Vorderseite der tragenden Glasplatte ca. 6–7 Grad Celsius betrug. Bei Einbringen einer weißen Glasschicht erhöhte sich diese Temperaturdifferenz auf 16 Grad.For a uniform and monochrome visual appearance the front of the glass plate it is possible between the glass plate and the heating resistor a layer of through-colored To apply glass. The advantage here is the color black. practical Experiments have shown that with a black glass layer between Resistance heating and transparent glass the temperature difference between the back with the heating resistor and the front the supporting glass plate was about 6-7 degrees Celsius. at Incorporation of a white glass layer increased this temperature difference to 16 degrees.

Daraus folgt, dass eine optimale Heizwirkung dann erreicht wird, wenn die Heizwiderstände durch die Glasplatte hindurch sichtbar sind. Wenn in diesem Fall die Heizwiderstände relativ breit sind, und mäanderförmig hinter der Glasplatte angeordnet sind, so können die Bereiche des Mäanders, in denen die Linie jeweils zwei mal abgeknickt wird, unter dem Rahmen des erfindungsgemäßen Flachheizkörpers versteckt werden, so dass nur die parallel verlaufenden Bereiche sichtbar sind. Wenn die Heizleiter sehr dünn sind, erscheinen sie im Gesamtbild nur als eine Schraffur. Eine andere Alternative sind sehr breite und in ihrem Verlauf künstlerisch frei gestaltete Heizwiderstände.from that follows that an optimal heating effect is achieved when the Heating resistors visible through the glass plate are. If in this case the heating resistors are relatively wide are, and meandering behind the glass plate are arranged, so the areas of the meander, in which the line is bent twice in each case, under the frame the flat heating element according to the invention be hidden, leaving only the parallel areas are visible. If the heating conductors are very thin, appear they in the overall picture only as a hatching. Another alternative are very broad and artistically free in their course designed heating resistors.

Zur Nutzung der Infrarot-A-Heizelemente ist es sinnvoll, dass Sie unabhängig von der jeweiligen Regelung als Zusatzheizung für eine bestimmte, einstellbare Zeitdauer aktivierbar sind. Dann entsteht ein Effekt ähnlich einer auf aktuellem Stand der Technik bekannten Infrarot-Kabine: Der Nutzer kann sich einem zusätzlichen Schub von Infrarot-A-Strahlen aussetzen. Je nach Größe des erfindungsgemäßen Elektroflachheizkörpers kann er sogar seine Bekleidung reduzieren und die Infrarotstrahlen direkt auf seine Haut einwirken lassen.To use the infrared A heating elements, it makes sense that you can be activated as additional heating for a certain, adjustable period of time, regardless of the respective control. Then, an effect similar to an infrared cabin known in the prior art arises: the user may expose himself to an additional thrust of infrared A rays. Depending on the size of the electric panel heater according to the invention, he can even reduce his clothing and the infrared rays directly on let his skin take effect.

Ansonsten schlägt die Erfindung bei der Nutzung als Heizkörper für die Erwärmung von sehr kühlen, unbeheizten Räumen den folgenden Ablauf vor: Beim Aufheizen über eine wählbare Mindesttemperaturdifferenz hinaus werden zu Beginn sowohl der Heizwiderstand als auch alle Infrarot-A-Heizelemente aktiviert. Das ist z. B. für einen stark unterkühlten Raum sinnvoll, der in der Aufheizphase sowohl vom Heizwiderstand mit Strahlen der Wellenlänge von rund 8 Mikrometer und mehr langsam erwärmt wird und durch Infrarotstrahlen der Wellenlänge zwischen 0,78 Mikrometer und etwa 1,4 Mikrometer im Raum befindliche Personen, andere Lebewesen und Gegenstände sehr viel schneller aufwärmt als dies durch die Infrarot-C-Strahlen möglich ist, die von der Glasplatte mit Wellenlängen zwischen 3 Mikrometer und 10 Mikrometer abgestrahlt werden.Otherwise proposes the invention when used as a radiator for the heating of very cool, unheated Prepare the following sequence: When heating up via be a selectable minimum temperature difference addition at the beginning, both the heating resistor and all infrared A heating elements activated. This is z. B. for a strongly supercooled room useful, in the heating phase of both the heating resistor with Rays of wavelength of around 8 microns and more is heated slowly and by infrared rays of wavelength between 0.78 microns and about 1.4 microns in space People, other creatures and objects much faster warms up than this is possible by the infrared C-rays is that of the glass plate with wavelengths between 3 Microns and 10 microns are emitted.

Kurz vor Erreichen der gewünschten Solltemperatur werden alle Infrarot-A-Heizelemente ausgeschaltet. Zur restlichen Erhöhung und zum Halten der Temperatur werden dann nur noch die Heizwiderstände genutzt, die dann längerwellige Infrarotstrahlen aussenden.Short before reaching the desired setpoint temperature all Infrared A heating elements switched off. To the remaining increase and to hold the temperature then only the heating resistors used, which then emit longer-wave infrared rays.

Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:in the Following are further details and features of the invention will be explained in more detail with reference to an example. This is not intended to limit the invention, but just explain. It shows in a schematic representation:

1 Ausschnitt eines Elektroflachheizkörpers, von der Rückseite gesehen 1 Detail of an electric roof radiator, seen from the back

In 1 ist zeichnerisch von einem erfindungsgemäßen Elektroflachheizkörper ausgehenden vom Rahmen 7 ein rechteckiges Stück ausgeschnitten. Dabei sind der Temperaturregler 4 und die von dort zu den Heizwiderständen 2 und zum Infrarot-A-Heizelement 6 laufenden Kabel nur schematisch in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Die übrigen Teile sind als dreidimensionales Schrägbild wiedergegeben.In 1 is drawing of an electroflash heater according to the invention emanating from the frame 7 cut out a rectangular piece. Here are the temperature controller 4 and from there to the heating resistors 2 and to the infrared A heater 6 current cable shown only schematically in the form of a block diagram. The remaining parts are reproduced as a three-dimensional oblique image.

Ganz links ist ein Teil des Rahmens 7 gezeichnet, in dem die Trägerplatte 1 mit einer Halteklammer angeschraubt ist. In 1 ist die Trägerplatte 1 von ihrer Rückseite her dargestellt, auf der die streifenförmigen Heizwiderstände 2 und das längliche Infrarot-A-Heizelement 6 befestigt sind. Über die Rückseite und alle darauf befestigten Elemente hinweg verläuft ein Wärmereflektor 3, der zeichnerisch vom oberen Teil des Elektroflachheizkörpers abgenommen ist, sodass der mäanderförmige Verlauf des Heizwiderstandes 2 sichtbar wird.Far left is part of the frame 7 drawn in which the carrier plate 1 is screwed with a retaining clip. In 1 is the carrier plate 1 shown on the back, on which the strip-shaped heating resistors 2 and the elongated infrared A heater 6 are attached. A heat reflector runs across the back and all attached elements 3 , which is drawn graphically from the upper part of the electric roof radiator, so that the meandering course of the heating resistor 2 becomes visible.

Der links dargestellte Heizwiderstand 2 ist an seinen Enden elektrisch an den Temperaturregler 4 angeschlossen, was in 1 nach Art eines Blockschaltbildes durch Linien zur Darstellung der Verbindungskabel gezeigt ist. Der Temperaturregler überwacht über – hier nicht gezeichnete – Sensoren die Umgebungstemperatur sowie die Temperatur des Flachheizkörpers. Der Temperaturregler 4 hat eine – hier ebenfalls nicht gezeichnete – Eingabe für einen Temperatursoll wert und regelt in Abhängigkeit von der Sollwertvorgabe und der Außentemperatur die Ströme durch die Heizwiderstände 2 und die Infrarot-A-Heizelemente.The heating resistor shown on the left 2 is electrically connected to the temperature controller at its ends 4 connected, what in 1 is shown in the manner of a block diagram by lines for representing the connection cable. The temperature controller monitors - not shown here - sensors, the ambient temperature and the temperature of the flat radiator. The temperature controller 4 has a value for a temperature setpoint (also not shown here) and controls the currents through the heating resistances as a function of the setpoint specification and the outside temperature 2 and the infrared A heating elements.

In 1 ist gut nachvollziehbar, dass der Strom aus dem Temperaturregler 4 über die Anschlusskabel in den etwa schlangenförmig verlaufenden Heizwiderstand 2 eintritt und über den Temperaturregler 4 aus dem Netzanschluss 5 nachfließt.In 1 is well understood that the current from the temperature controller 4 via the connecting cable in the approximately snake-shaped heating resistor 2 enters and over the temperature controller 4 from the mains connection 5 continues to flow.

Anders als in 1 dargestellt, haben in der Praxis die Anschlusskabel des Heizwiderstandes 2 zum Temperaturregler 4 einen erheblich größeren Querschnitt als der Heizwiderstand 2, weshalb fast die gesamte Leistung vom Heizwiderstand 2 als Wärme abgestrahlt wird.Unlike in 1 shown, in practice have the connecting cables of the heating resistor 2 to the temperature controller 4 a considerably larger cross-section than the heating resistor 2 That's why almost all of the power from the heating resistor 2 is radiated as heat.

Dabei wird zur Rückseite hin gerichtete Wärmestrahlung – in 1 also auf den Betrachter zu weisend – durch den – zeichnerisch teilweise entfernten – Wärmereflektor zurückgeworfen, so dass sie durch die Trägerplatte hindurch von deren Vorderseite 1 abgestrahlt wird. Die gesamte thermische Energie des Heizwiderstandes 2 wird damit von der der Vorderseite der Trägerplatte 1 abgestrahlt, also von der in 1 vom Betrachter abgewandten Seite.In this case, directed towards the rear heat radiation - in 1 pointing to the observer - thrown back by the - partially removed - heat reflector, so that they pass through the support plate from the front 1 is emitted. The total thermal energy of the heating resistor 2 is thus from the front of the carrier plate 1 radiated, ie from the in 1 away from the viewer page.

In 1 ist zwischen den beiden Mäandern der beiden Heizwiderstände 2 das säulenförmige Infrarot-A-Heizelement 6 zu erkennen. Es besteht in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Hohlkörper 61, der mit einer ebenen Fläche auf der Trägerplatte 1 montiert ist. Das Innere des Hohlkörpers 61 ist mit einem – in 1 nicht gekennzeichneten – halogenhaltigen Gas befüllt, in dem ein Glühelement 62 durch den Anschluss an den Temperaturregler 4 und über diesen an das elektrische Netz so hoch erhitzt wird, dass das Glühelement 62 einen großen Teil der von ihm abgestrahlten Energie mit den Wellenlängen des IR-A-Bereiches und des IR-B-Bereiches abstrahlt.In 1 is between the two meanders of the two heating resistors 2 the columnar infrared A heating element 6 to recognize. It consists in the embodiment shown here of a hollow body 61 , which has a flat surface on the backing plate 1 is mounted. The interior of the hollow body 61 is with a - in 1 unlabeled - halogen-containing gas filled in which a glow element 62 by connecting to the temperature controller 4 and heated above it to the electrical network so high that the glow element 62 radiates a large part of the energy radiated by it with the wavelengths of the IR-A range and the IR-B range.

In 1 ist sehr gut zu erkennen, dass die rückwärtige Seite des Infrarot-A-Heizelementes 6 durch den Wärmereflektor 3 abgedeckt ist, der auf ihn auftreffende Infrarotstrahlen reflektiert und nach vorne abstrahlt. Der Wärmereflektor 3 ist in 1 nur im unteren Bereich als ein Streifen dargstellt.In 1 is very good to realize that the rear side of the infrared A heating element 6 through the heat reflector 3 is covered, which reflects on him incident infrared rays and radiates forward. The heat reflector 3 is in 1 only in the lower area as a strip dargstellt.

Da also die Wärmestrahlen des Heizwiderstandes 2 und des Infrarot-A-Heizelementes 6 durch Glas verlaufen, müssen natürlich sowohl der Hohlkörper 61 des Infrarot-A-Heizelementes 6 als auch die Trägerplatte 1 für Infrarotstrahlen mit diesen Wellenlängen gut durchlässig sein.So because the heat rays of the heating resistor 2 and the infrared A heating element 6 run through glass, of course, both the hollow body 61 of the infrared A heating element 6 as well as the carrier plate 1 be well permeable to infrared rays with these wavelengths.

11: Trägerplattesupport plate
22: Heizwiderstand, auf Trägerplatte 1 Heating resistor, on carrier plate 1
33: Wärmereflektor, auf der Rückseite der Trägerplatte 1 Heat reflector, on the back of the carrier plate 1
44: Temperaturreglerthermostat
55: Netzanschluss, zur Versorgung des Heizwiderstandes 2 und der Infrarot-A-Heizelemente 6 über den Temperaturregler 6 Mains connection, to supply the heating resistor 2 and the infrared A heating elements 6 over the temperature controller 6
66: Infrarot-A-Heizelement, auf Trägerplatte 1 Infrared A heating element, on support plate 1
6161: Hohlkörper, äußeres Teil des Infrarot-A-Heizelementes 6 Hollow body, outer part of the infrared A heating element 6
6262: Glühelement, im Hohlkörper 61 Heating element, in the hollow body 61
77: Rahmen am Rand der Trägerplatte 1 Frame on the edge of the carrier plate 1

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 202005004491 U [0007]
DE 202005004491 [0010, 0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- DIN 5031 [0010]
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- Hardy HT; et al., 1956, Spectral Transmittance and Reflectance of the Excised Human Skin, J. Appl. Physiol., 9, pp 257-264 [0013]

Claims

Electric surface heating radiator, consisting of - a ceramic carrier plate 1 and - at least one heating resistor mounted thereon 2 and - a heat reflector 3 on the back side of the carrier plate 1 is arranged and - a temperature controller 4 and - a network connection 5 for connection to an electrical network, characterized in that at least one elongate infrared-A heating element 6 , - Whose heat rays predominantly have a wavelength between about 0.78 microns and 1.4 microns, - also on the support plate 1 attached and - with the mains connection 5 connected is.

Electric roof radiator according to the preceding claim 1, characterized in that the infrared A heating element 6 In addition, heat rays in the range IR-B, so with a wavelength between about 1.4 microns and 3.0 microns are radiated.

Electric roof heater according to one of the preceding claims, characterized in that the heating resistor 2 is strip-shaped.

Electric roof radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the infrared-A heating element 6 a hollow body 61 is made of quartz glass, the interior of which is filled with a halogen-containing gas and through which a glow element 62 extends.

Electric roof heater according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier plate 1 a glass plate is and the heating resistors 2 on the back of the carrier plate 1 upset

Electric roof radiator according to the preceding claim 3, characterized in that the infrared A heating elements 6 also on the back of the carrier plate 1 are applied.

Electric roof radiator according to the preceding claim 4, characterized in that on the back of the carrier plate 1 alternating heating resistors 2 and infrared A heating elements 6 are arranged side by side.

Elektroflachheizkörper according to at least one of claims 3-5, characterized in that the carrier plate 1 Made of temperature-stable safety glass.

Electric roof heater according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier plate 1 Having troughs, grooves, notches or other depressions within which infrared A heating elements 6 are arranged.

Electric flat heating element according to claim 9, characterized in that each recess to the infrared A heating element arranged therein 6 is spaced and shaped as a reflector and coated with reflective material, and the back of the carrier plate 1 radiated heat rays approximately perpendicular to the support plate 1 and reflected towards the front.

Flat radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the heat reflector 3 to the infrared A heating elements 6 is spaced apart and is parabolically shaped in this area and thereby rearwardly directed infrared rays to the front of the carrier plate 1 reflected back.

Elektroflachheizköper according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier plate 1 with a frame 6 is enclosed.

Elektroflachheizköper according to claim 12, characterized in that the frame 6 at its approximately perpendicular to the front of the support plate 1 extending surfaces sockets for mechanical recording and electrical supply of the infrared A heating elements 6 having.

Elektroflachheizköper according to claim 12 or 13, characterized in that the infrared-A heating elements 6 to the carrier plate 1 are spaced.

Elektroflachheizköper according to claim 14, characterized in that between the infrared-A heating elements 6 and the carrier plate 1 a reflector is arranged, which reflects the radiated in the rear directions infrared rays approximately perpendicular to the front of the carrier plate.

Elektroflachheizköper according to any one of the preceding claims, characterized in that the infrared-A heating elements 6 on the frame 7 are arranged.

Electric roof radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the front side of the frame 7 in the field of infrared A heating elements 6 is designed as a reflector.

Electric roof radiator according to one of the preceding claims, characterized in that at least one infrared-A heating element 6 a reflector can be illuminated, which bundles the received beams in one direction.

Electric roof heater according to claim 18, characterized characterized in that the emission direction of the reflector adjustable is.

Electric roof heater according to claim 19, characterized characterized in that the emission direction of the reflector by pivoting and / or moving is adjustable

Electric roof heater according to claim 18, characterized characterized in that the radiation angle of the reflector adjustable is

Electric roof heater according to claim 21, characterized characterized in that the radiation angle of the reflector by changing the bend of a channel-shaped metal strip with about parabolic cross section is adjustable

Electric roof heater according to claim 16 or 17, characterized in that the carrier plate 1 the windowpane of a window - in a building or - in a vehicle and the heating resistor 2 on the carrier plate 1 and the heat reflector 3 is transparent.

Electric flat heating element according to one of the preceding claims, characterized in that the front side of the carrier plate 1 with - ribs or - nubs or - cones or - cones or - hemispheres or other protuberances is provided, which is the surface of the support plate 1 enlarge.

Electric roof heater according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature controller 4 contains a triac as a power semiconductor whose output current according to the pulse-width modulation method (PWM) is variable.

Electric roof radiator according to one of the preceding claims, characterized in that on the frame 7 and / or on the carrier plate 1 at least one lighting fixture is attached.

Electric roof heater according to one of the preceding claims, characterized in that at least one heating resistor 2 can be applied to the carrier plate by means of a printing process or a casting process.

A method for producing a Elektrooflachheizkörper according to any one of the preceding claims, characterized in that the lines of the heating resistors on the support plate 1 can be selected by the user by a program that ensures compliance with a certain length of each strip-shaped heating resistor and automatically sets a connection point for connecting the supply voltage when reaching this length.

Electric roof radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the infrared A heating elements by a separate control button 6 can be activated independently of the respective control for a certain, adjustable period of time.

Method for controlling a Elektrooflachheizkörper according to any one of the preceding claims, characterized in that during heating above a selectable minimum temperature difference addition - at the beginning both the heating resistor 2 as well as all infrared A heating elements 6 be activated and - when reaching a certain, adjustable proportion of the target temperature all infrared-A heating elements 6 are turned off and - for the remaining increase and to hold the temperature then only the heating resistors 2 be used.