DE19726689B4

DE19726689B4 - Elektrisches Heizungssystem zum Beheizen eines Raumes in Wohnungen und Gebäuden durch großflächige Wärmeabgabe

Info

Publication number: DE19726689B4
Application number: DE1997126689
Authority: DE
Inventors: Heinrich Schürnann
Original assignee: TS THERMO SYSTEME GmbH
Current assignee: HOFF GMBH, DE
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: DE19726689A1; DE19726689B8

Abstract

Elektrische Heizvorrichtung zum Beheizen eines Raumes in Wohnungen und Gebäuden durch großflächige Wärmeabgabe unter Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht auf der Basis von konduktiven Bestandteilen und einem Bindemittel, wobei mindestens an zwei parallel gegenüberliegenden Begrenzungsseiten der Heizschicht metallische streifenförmige Stromzuführungselektroden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichet, dass ein biegsamer, dielektrischer und Wärmestrahlen reflektierender Folienträger (2) vorgesehen ist, der abschnittsweise oder fortlaufend entsprechend der Breitenabmessung mit einer leitfähigen Heizschicht (1) auf der Basis von Graphitteilchen, Kohlenstoff, Leitruß oder Kohlenstofffasern und dem Bindemittel beschichtet ist, wobei die konduktiven Bestandteile gegebenenfalls unter Zugabe von oberflächenaktiven Substanzen, in dem Bindemittel dispergiert sind, und als Bindemittel eine Kunststoffdispersion, ein Klebstoff- ein Anstrichstoff, ein bituminöses Bindemittel, ein Harz oder ein silikatisches Bindemittel eingesetzt wird, und der Folienträger (2) mit einem Bindemittelauftrag, beispielsweise in Form eines Klebstoffauftrags (25), und dieser mit den konduktiven Bestandteilen, mit pulverförmigen Graphitteilchen oder Leitruß, folienförmigem oder faserförmigem Kohlenstoff oberflächlich beschichtet...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung zum Beheizen eines Raumes in Wohnungen und Gebäuden durch großflächige Wärmeabgabe unter Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht auf der Basis von konduktiven Bestandteilen und einem Bindemittel, wobei mindestens an zwei parallel gegenüberliegenden Begrenzungsseiten der Heizschicht metallische streifenförmige Stromzuführungselektroden vorgesehen sind.
Insbesondere bei der Klimatisierung von Räumen in Wohnungen, die nicht ständig beheizt werden sollen, oder in Gebäuden, die mit einer Außendämmung versehen sind, entstehen beim schnellen Aufheizen durch die kalten Wände Wärmeverluste bei einer an der Wand, im Fußboden oder an der Decke befestigten großflächig befestigten Heizungseinrichtung, was sich auf die Wirtschaftlichkeit und die Akzeptanz beim Heizen mit elektrischer Energie nachteilig auswirken kann. Wärmeverluste entstehen bei kalten Innenwänden durch Wärmeleitung und durch Wärmestrahlunge die von der Oberflächentemperatur der elektrisch leitfähigen Heizschicht abhängig ist. Dieses Problem kann nicht in jedem Fall mit einer zusätzlichen Innendämmschicht beseitigt werden, weil gleichermaßen die Wirtschaftlichkeit einer Wärmedämmkonstruktion im wesentlichen von der Dicke der Dämmschicht abhängig ist.
Andererseits ist unabhängig von der Dicke der Wärmedämmschicht bei höheren Temperaturen bei fast allen Wärmedämmaterialien eine Zunahme der Wärmeleitfähigkeit zu beobachten, die durch Wärmestrahlung innerhalb der Hohlräume der Dämmschicht verursacht wird. Es versteht sich, daß bei einer in Verbindung mit einer Wärmedämmschicht stehenden Wand-, Decken- oder Fußbodenheizung dieses Problem durch die Strahlungseigenschaft und die Oberflächentemperatur des durch Strom zu erwärmenden Heizleiters bedingt ist.
Bekannt sind nach dem Stand der Technik eine Vielzahl von flächenförmigen elektrischen Heizmatten oder Heizfolien, die im wesentlichen ein und denselben Aufbau mit einem streifenförmigen oder drahtförmigen Heizleiter zwischen zwei elektrisch isolierenden Schichten aufweisen. In der USA 4 044 221 und USA 4 086 468 befindet sich ein im Zickzackweg angeordneter Heizdraht zwischen mehreren elektrisch isolierenden Schichten. Diese Schichten müssen im Falle eines Sitzkissens derart ausgeführt werden, daß eine gleichmäßige Wärmeverteilung erzielt und ein direkter Kontakt mit dem sehr heißen Heizdraht vermieden werden kann, der selbst eine wesentlich höhere Oberflächentemperatur als das Kissenetui aufweisen muß. Dadurch besteht zwischen einer gleichmäßigen Wärmeverteilung an der Außenseite des Heizungssystems und der Oberflächentemperatur des Heizleiters ein unmittelbarer Zusammenhang. Wenn die Oberflächentemperatur des Heizleiters niedrig ist, wird bis zur gleichmäßigen Wärmeverteilung an der Oberfläche des Sitzkissens ein langer Zeitraum benötigt. Eine lange Aufzeit ist aber mit einer kurzfristigen Inbetriebnahme nicht vereinbar, so daß eine große Heizleistung installiert werden muß. Durch eine zusätzliche Regeleinrichtung in Verbindung mit einer Temperaturmeßeinrichtung wird die Heizungseinrichtung gesteuert und gegen Überhitzung geschützt.
Nach DE-BUCH "Elektrische Heizsysteme", Fröse, Elektopraxis Pflaum Verlag 1995, Tabelle 1.33.1.-1, ISBN 3790506982 finden außerdem streifenförmige Heizleiter bei Heizfolien mit Graphit Anwendung, deren Abmessungen derart ausgebildet sind, daß die Flächenleistung mindestens 100 W/m² beträgt. Es versteht sich, wie bei dem Beispiel anhand des Sitzkissens demonstriert, daß die Oberflächentemperatur eines Heizleiters mindestens doppelt so hoch ist, wie der nicht durch Strom durchflossenen Bereich der Heizfolie, damit sich im Mittel die angegebene Flächenleistung einstellt. Die bekannten Heizfolien weisen somit den Nachteil auf, daß die Temperaturstrahlung unterschiedlich und in der Nähe des Heizleiters am größten ist. Eine gleichmäßige Temperaturstrahlung und eine schnelle Wärmeabgabe ist deshalb nicht erreichbar.
Entsprechend den zu Anfang gemachten Darlegungen wird demzufolge ein erheblicher Teil der durch den elektrischen Strom erzeugten Wärme in eine mit dem Heizleiter in Kontakt stehende Wärmeisolierung durch Strahlung oder bei Außendämmung durch Wärmeleitung in die Wand abgegeben.
Bei einer in der DE 39 22 465 A1 beschriebenen Fußbodenheizung mit elektrisch leitfähigem Pulver in einer isolierenden Kunstharzschicht ergibt sich ein weiteres Problem dadurch, daß beim Auftragen der elektrisch leitfähigen Heizschicht durch Beschichten und Aufsprühen nach der Oberflächenbeschaffenheit der Grundplatte entsprechend der Holzmaserung kein einheitlicher Leiterquerschnitt erzielt werden kann. Dies kann an verschiedenen Stellen zu einer unterschiedlichen Erwärmung und zu Spannungen in der Heizungsvorrichtung bis hin zum Bruch in der Heizmasse führen, durch den ein Teil der elektrisch leitfähigen Heizschicht nicht mehr funktionsfähig wird.
Unter Bezugnahme auf die genannten Nachteile wurde in der EP 719 074 A2 für eine als Teppichboden ausgebildete Fußbodenheizung ein flexibler, mechanisch belastbarer Schichtverbund mit faserförmigen Kohlenstoffmodifikationen vorgeschlagen, die mit einer dielektrischen textilen Trägerschicht vernadelt wird. Bei der Herstellung der elektrisch leitfähigen Heizschicht wird eine ungeordnete Anordnung von Fasern in Form eines Kohlenstoffaservlieses zum Einsatz gebracht, das mit der textilen Deckschicht mechanisch verbunden wird. Um bei dieser unregelmäßigen Anordnung des eigentlichen Heizleiters eine gleichmäßige Temperaturverteilung über die gesamte Fläche und eine punktuelle Belastbarkeit des Bodenbelages zu erreichen, werden die Fasern mit einer Kunststoffkombination beschichtet und unter Aufwendung einer Fügekraft zusammengepreßt. Die mit einer bestimmten Vliesdicke und Faserdichte zwischen einer Tragschicht und einer Deckschicht angeordnete elektrisch leitfähige Heizschicht soll mit einer mikroporösen Struktur versehen und mit einer Oberflächentemperatur betrieben werden, die 20°K über der Temperatur des zu beheizenden Raumes liegt. Demzufolge beträgt die Oberflächentemperatur in der Deckschicht nach Verteilung der von den in den Kohlenstoffasern erzeugten Wärme mindestens 40°C. Zum schnellen Aufheizen eines Raumes ist deshalb eine aus Kohlenstoffasern bestehende elektrisch leitfähige Heizschicht weniger gut geeignet, weil in der Tragschicht, der Deckschicht und dem Schichtverbund ein erheblicher Teil der Wärme aufgenommen und gespeichert wird, bevor die Wärme durch Strahlung in den Raum gelangen kann. Beim Abschalten der elektrisch leitfähigen Heizschicht wird deshalb der zum Hochfahren der Heizungseinrichtung erforderliche Teil der elektrischen Energie gespeichert, was dann nicht erwünscht ist, wenn der betreffende Raum nur vorübergehend oder zeitweise genutzt und beheizt werden soll. Der Verlust an elektrischer Energie ist infolgedessen von der Wärmekapazität der Heizungseinrichtung abhängig.
Aus der CH 442 558 A ist eine elektrische Heizvorrichtung bekannt zum Beheizen eines Raumes in Wohnungen und Gebäuden durch großflächige Wärmeabgabe unter Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht auf der Basis von konduktiven Bestandteilen und einem Bindemittel, wobei mindestens an zwei parallel gegenüberliegenden Begrenzungsseiten der Heizschicht metallische streifenförmige Stromzuführungselektroden vorgesehen sind.
Die AT 289 969 B offenbart eine elektrische Flächenheizung, insbesondere zur Fußboden-, Wand- und Deckenbeheizung, die aus einer elektrisch isolierenden Grundschicht und einer elektrisch isolierenden Deckschicht aus Kunststoff besteht, zwischen denen eine mit seitlichen Stromzuführungen versehene Heizschicht eingebettet ist, wobei die Heizschicht aus Polyester- oder Polyurethanharz mit eingemischtem Graphit besteht und der Graphitanteil des Harz-Graphitgemisches zwischen 30 und 60% beträgt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Heizschicht aus einer Mischung besteht, die etwa 50 bis 70 Gew.-% Polyesterharz und etwa 50 bis 30 Gew.-% Graphit nebst Beschleuniger für die Kalthärtung enthält und als Polyesterharz eine Mischung eines ungesättigten schwachreaktiven und eines ungesättigten mittelreaktiven Harzes verwendet ist.
Die AT 318 092 B zeigt eine Flächenheizung für Bauteile, wie Wände, Decken, Fußböden, Verkehrsflächen usw., die zumindest eine Schicht aus einer formbaren erhärtenden Masse, vorzugsweise Beton, Mörtel, o. dgl. aufweisen oder aus einer solchen Masse bestehen, in diese Masse elektrisch leitende und durch elektrischen Widerstand erwärmbare Heizfolien mit einem Abstand von der zu beheizenden Außenseite des Bauteiles, vorzugsweise parallel zu dieser Außenseite verlaufend, eingebettet sind und die Heizfolie mit einer ihren Verbund mit der umhüllenden Masse begünstigenden Oberflächenbeschichtung, z.B. einen Kleber, versehen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine großflächige und gleichmäßige Wärmestrahlung zu schaffen unter Senkung von Wärmeverlusten, die durch mehr oder weniger stark erhitzte Bereiche beim schnellen Aufheizen hervorgerufen werden. Bei einer unmittelbar durch Streichen und Spritzen auf eine senkrechte Wand aufgetragenen elektrisch leitfähigen Heizschicht auf der Basis von Wasserglas und Graphitteilchen hat sich nämlich gezeigt, dass die Schichtdecke der Heizschicht bei großer Abmessung der Innenwände nicht gleichmäßig ausführbar ist. Dadurch können Bereich unterschiedlicher Erwärmung der Heizschicht mit starker und schwacher Temperaturstrahlung mit den anhand des Standes der Technik gezeigten Nachteilen nicht vollständig ausgeschlossen werden.
Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Heizvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ein biegsamer, dielektrischer und Wärmestrahlen reflektierender Folienträger vorgesehen ist, der abschnittsweise oder fortlaufend entsprechend der Breitenabmessung mit einer leitfähigen Heizschicht auf der Basis von Graphitteilchen, Kohlenstoff, Leitruß oder Kohlenstofffasern und dem Bindemittel beschichtet ist, wobei die konduktiven Bestandteile gegebenenfalls unter Zugabe von oberflächenaktiven Substanzen, in dem Bindemittel dispergiert sind, und als Bindemittel eine Kunststoffdispersion, ein Klebstoff- ein Anstrichstoff, ein bituminöses Bindemittel, ein Harz oder ein silikatisches Bindemittel eingesetzt wird, und der Folienträger mit einem Bindemittelauftrag, beispielsweise in Form eines Klebstoffauftrags, und dieser mit den konduktiven Bestandteilen, mit pulverförmigen Graphitteilchen oder Leitruß, folienförmigem oder faserförmigem Kohlenstoff oberflächlich beschichtet ist.
Erfindungsgemäß weist das elektrische Heizungssystem einen biegsamen, dielektrischen und Wärmestrahlen reflektierenden Folienträger auf, der maschinell mittels Beschichtungsanlage mit geeigneten Auftragsorganen und Egalisierungseinrichtungen abschnittsweise oder fortlaufend entsprechend der Breitenabmessung mit einer leitfähigen Heizschicht auf der Basis von leitfähigen Bestandteilen wie Graphitteilchen, Kohlenstoff, Ruß oder Kohlenstoffasern und einem Bindemittel beschichtet ist, deren Heizleistung 10 bis 60 W/m² beträgt und deren Oberflächentemperatur auf einen oberen Grenzwert von 35°C einstellbar ist.
Um eine elektrisch leitfähige Heizschicht herzustellen, können die konduktiven Bestandteile beispielsweise durch Mahlen unter Zugabe grenzflächenaktiver Stoffe als Dispergiermittel zum Herstellen und Stabilisieren der Dispersion in dem Bindemittel dispergiert werden. Als Bindemittel können Kunststoffdispersionen, Klebstoffe, Anstrichstoffe, bituminöse Bindemittel, Kunstharz oder silikatische Bindemittel in Form von Wasserglas in Betracht kommen. Diese Heizschichten können durch teilweises Umhüllen der konduktiven Bestandteile einen relativ großen Widerstand aufweisen, der beim Anlegen einer niedrigen Spannung keine ausreichende Wärmeabgabe der elektrisch leitfähigen Heizschicht ermöglicht und mehrere Stromzuführungselektroden erforderlich macht. Beim Auftragen von dickeren oder mehreren, den Widerstand reduzierenden Heizschichten besteht die Gefahr einer Rißbildung.
Es ist aus diesem Grunde zweckmäßig, ein Bindemittel auf dem Folienträger vorzusehen, das mit den konduktiven Bestandteilen, mit pulverförmigen Graphitteilchen, Kohlenstoffasern oder dergleichen oberflächlich beschichtet ist. Als Bindemittel ist beispielsweise ein Klebstoffauftrag geeignet. Auf diese Weise kann die dann vollständig frei liegende elektrisch leitfähige Heizschicht problemlos mit den Stromzuführungselektroden kontaktiert und anschließend mit einer Schutzschicht versehen werden.
Die Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen Heizschicht ist auf diese Weise beliebig aufstockbar wenn auf den Folienträger mehrere Heizschichten übereinander angeordnet werden, wobei zwischen den konduktiven Bestandteilen eine elektrisch leitfähige Kleberschicht angeordnet wird.
Durch Herstellung der elektrisch leitfähigen Heizschicht unter Verwendung einer maschinellen Beschichtungsanlage kann ein völlig ebenmäßige Leiterquerschnitt über die Länge und die Breite erzielt werden, damit beim Anlegen einer Spannung eine gleichmäßige Erwärmung und gleichmäßige Temperaturstrahlung erzielt werden kann. Dadurch kann ein Raum in einer kurzen Zeitspanne ohne große Wärmeverluste beheizt werden.
Die Erfindung geht davon aus, daß das Aufheizen eines Raumes bereits vonstatten gegangen ist, wenn die Oberflächentemperatur der raumumgrenzenden Innenwände die Behaglichkeitstemperatur erreicht hat. Bei herkömmlichen Heizungssystemen erfolgt dies durch eine ausschließlich die Raumluft erwärmende Heizungsvorrichtung oder allein durch Temperaturstrahlung.
Bekannt ist in diesem Zusammenhang, daß die Körpertemperatur des Menschen durch Thermoregulation erfolgt, durch Stoffwechselerhöhung oder Zittern der Muskeln bei Kälte, beziehungsweise durch Schweißabsonderung oder verstärktes Atmen bei Wärme, was durch Temperaturrezeptoren in den Organen und der Haut ausgelöst wird. Hierbei gibt der menschliche Körper einen Teil der Körperwärme an kalte Raumumgrenzungsflächen durch Strahlung ab, oder er nimmt von wärmeren Umgebungsflächen Wärme auf. Die Temperaturstrahlung rezipierenden Temperaturrezeptoren bewirken dabei über den Hypothalamus, daß bei kalten Raumumgrenzungsflächen selbst bei relativ hoher Raumlufttemperatur ein Kältegefühl mit einer daraus resultierenden Unbehaglichkeit hervorgerufen wird. Zwischen der Raumlufttemperatur und einer mittleren Raumumgrenzungstemperatur besteht dadurch ein unmittelbarer Zusammenhang, der anhand einer relativ eng begrenzten Behaglichkeitszone darstellbar ist. Bei einer Raumumgrenzungstemperatur von 15°C ist eine Raumlufttemperatur von 25°C erforderlich Demgegenüber genügt bereits eine Raumlufttemperatur von 20°C, um Behaglichkeit herzustellen, wenn die Raumumgrenzungstemperatur 20°C beträgt. Um Behaglichkeit herzustellen soll die Lufttemperatur zwischen 21 und 23°C liegen und der Durchschnittswert der Temperatur der Raumumschließungsflächen soll bei geringer Abweichung von der gleichen Größenordnung sein. Die Erwärmung der Raumluft kann durch eine elektrisch leitfähige Heizschicht erfolgen, die auf Elementen der Belüftungsanlage aufgetragen wird.
Mit Hilfe der Erfindung kann auf diese Weise durch eine großflächige und gleichmäßige Temperaturstrahlung mit einer niedrigen Oberflächentemperatur sowie mit einer geringen Heizleistung Behaglichkeit gewährleistet und der Verlust an Wärme verhindert werden, was im nachfolgen anhand eines Ausführungsbeispiel und mit Hilfe von Zeichnung näher erläutert werden soll. Darüber hinaus gehende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüche enthalten.
In den zu dem Ausführungsbeispiel gehörenden Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:
1 einen Folienträger mit einer fortlaufend ausgebildeten elektrisch leitfähigen Heizschicht,
2 eine Beschichtungsanlage zum Herstellen der Heizschicht,
3 die Anordnung der Heizschicht auf einer Raumumgrenzungsfläche,
4 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Raumklimas,
5 einen Folienträger mit auf einer Klebschicht angeordneten konduktiven Bestandteilen, und
6 eine Luftwechselanlage mit beheizbaren Elementen zum Belüften eines Raumes.
1 zeigt eine Ausgangsform des Heizungssystems mit einer elektrisch leitfähigen Heizschicht 1, die fortlaufend auf einem ununterbrochenen biegsamen Folienträger 2 angeordnet ist. Der Folienträger 2 kann aus einem geeigneten dielektrischen Schichtkörper aus Kunststoff, Gewebe oder Papier bestehen, das auf der Kehrseite 3 metallisiert oder mit einer wärmereflektierenden Beschichtung versehen ist, wenn die für die Montage des Heizungssystems vorgesehene Unterlage gegenüber Temperaturstrahlung durchlässig ist. Als Folienträger 2 kann außerdem eine an sich im Handel erhältliche druckfeste Untertapete wie aus extrudiertem Isolierschaum mit oder ohne Reflexionsfolie eingesetzt werden.
Die Kehrseite 3 des Folienträgers 2 kann des weiteren zur Erleichterung der Montage mit einer bei Zimmertemperatur wärmestabilen Haftklebemasse 4 beschichtet und mit einer abziehbaren Siliconbeschichtung versehen werden. Bei einer Oberflächentemperatur der elektrisch leitfähigen Heizschicht 1 mit einem oberen Grenzwert von höchstens 35°C kann in einem Raum Behaglichkeit durch Temperaturstrahlung hergestellt werden, wenn die mittlere Raumlufttemperatur nicht mehr als 0°C beträgt. Eine über 35°C hinausgehende Temperaturstrahlung kommt nicht in Betracht, weil dadurch die Behaglichkeitsgrenze nach oben überschritten wird. Auf diese Weise kann ohne Bedenken eine geläufige Haftklebemasse 4 ausgewählt werden. Demgegenüber weisen bekannte streifenförmige Heizleiter eine mindestens doppelt so hohe und höhere Oberflächentemperatur auf. Diese bedingen eine hoch temperaturfeste Haftklebemasse 4. Durch die Erfindung kann im Gegensatz dazu die Montage des Heizungssystems wesentlich vereinfacht und haltbarer ausgeführt werden.
Auf seiner Vorderseite wird der Folienträger 2 entsprechend seiner Breitenabmessung abschnittsweise oder fortlaufend mit der leitfähigen Heizschicht 1 mit einer Heizleistung von 10 bis 60 W/m² beschichtet. Die Beschichtung enthält die konduktive Bestandteile, wie Graphitteilchen, Kohlenstoff, Leitruß oder Kohlenstoffasern, die in einem Bindemittel gegebenenfalls mit Hilfe eines Dispersionsmittels dispergiert sind. Als Bindemittel können Kunststoffdispersionen, Klebstoffe, Anstrichstoffe, bituminöse Bindemittel, natürliche der synthetische Harze oder silikatische Bindemittel wie Wasserglas, nämlich Natronwasserglas sowie Kaliwasserglas eingesetzt werden. Beim Einsatz von Natronwasserglas, das gegen einwirkende Feuchtigkeit empfindlich ist, wird die elektrisch leitfähige Heizschicht 1 auf der Vorderseite mit einer diathermen oder infrarot-emittierenden Deckschichtfolie 5 beschichtet, die an den vorgesehenen Stellen zum Kontaktieren von Stromzuführungselektroden 6 leicht lösbar ist.
Anstelle einer vergleichsweise dünnen und leicht biegsamen Deckschichtfolie 5 kann außerdem als Träger für die Heizschicht 1 eine dielektrische Flachpreßplatte mit faserförmigen zellulosehaltigen Teilchen oder Glasfasern zur Verstärkung vorgesehen werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein elektrisches Heizungssystem in fest vorgegebenen Abmessungen hergestellt werden soll. Besonders geeignet sind hierfür Flachpreßplatten mit einer hydraulischen Bindemittelzusammensetzung wie Faserzement oder Glasfaserzement. Andere geeignete Flachpreßplatten sind zum Beispiel diatherme gefüllte, ungefüllte oder faserverstärkte Kunststoffplatten aus Polyesterharz, Polyurethanharz Epoxydharz oder Polycarbonat, die eine Schichtdicke von 1 bis 3 mm aufweisen können.
Das Beschichten des Folienträgers 2 mit der elektrisches leitfähigen Heizschicht 1 kann mit einem in 2 stark schematisiert dargestellten Walzenauftragssystem vorgenommen werden. In einem Vorratsbehälter 7 kann sich eine aus einer aufschmelzbaren Kunststoffdispersion und Graphitteilchen zusammengesetzte Heizmasse 8 befinden. Das Dosieren der Heizmasse 8 erfolgt hier mit einer sich drehenden und in die Heizmasse 8 eintauchenden Schöpfwalze 9 und durch einen die Schichtdicke der Heizschicht 1 dosierenden Rakel 10. Nach dem Vordosieren wird die Heizschicht 1 mit der Auftragwalze 11 auf dem Folienträger 2 verteilt, der mit einer Gegenwalze 14 gestutzt und in Richtung des Pfeils 15 transportiert wird. Vorzugsweise kann das Auftragen der Heizschicht durch Tapetendruck oder mit einem adäquaten Verfahren vorgenommen werden.
Derart beschichtete Folienträger 2 werden nach einem Zuschnitt oder in Plattenform in entsprechenden Abmessungen der raumumschließenden Wände entsprechend 3 auf der Innenseite 16 eines zu beheizenden Raumes in einem Gebäude auf einer rückseitig mit einer Wärmedämmschicht versehenen Gipskartonplatte 17 oder dergleichen mit Hilfe der Haftklebemasse 4 angeordnet, wenn das Gebäude mit einer Außendämmung versehen ist. Eine Flachpreßplatte kann direkt mit einer vorhandenen Dämmschicht verbunden werden.
Die elektrisch leitfähige Heizschicht 1 wird in Höhe des Deckenrandes 18 und der Fußbodenkante 19 mit Stromzuführungselektroden 6 kontaktiert, die über Anschlußleitungen 20 mit einer Stromversorgungseinrichtung 22 verdrahtet sind. Entsprechend der Höhe des Raumes kann eine gemeinsame Kathode 21 zwischen die obere und die untere Stromzuführungselektrode 6 gelegt werden, um den elektrischen Widerstand der leitfähigen Heizschicht 1 zu verkürzen. Die zusätzliche mittlere Stromzuführungselektrode 21 kann bei einer hinreichenden Leitfähigkeit entfallen.
Auf dem Folienträger 2 wird zu diesem Zweck gemäß 5 ein Klebstoffauftrag 25 vorgesehen, der mit den konduktiven Bestandteilen, mit folienförmigen, pulverförmigen Graphitteilchen oder faserförmigen Kohlenstoffteilchen oberflächlich beschichtet wird. Durch mehrere übereinanderliegende Heizschichten 1, 1', 1'' kann der Widerstand weiter verringert werden. Hierbei befindet sich zwischen den Heizschichten 1–1' und 1'–1'' jeweils eine anisotrope, nur in Z-Richtung elektrisch leitfähige Klebstoffschicht 26. Die Heizschicht 1'' wird nur mit den Stromzuführungselektroden 6 kontaktiert und mit einer nicht weiter dargestellten Deckschichtfolie 5 abgedeckt.
Um eine gute Behaglichkeit in einem Raum 27 zu erreichen, wird die Oberflächentemperatur der Heizschicht 1 entsprechend der Raumlufttemperatur unabhängig von äußeren Einflüssen mit einem Temperaturregler 23 geregelt.
In 4 ist ein Diagramm mit der Behaglichkeitszone veranschaulicht, die in Abhängigkeit der Raumlufttemperatur von der Raumumgrenzungstemperatur dargestellt ist. Bei einer Raumlufttemperatur von 15°C ist zum Beispiel eine Oberflächentemperatur der elektrisch leitfähigen Heizschicht 1 von 25°C erforderlich. Bei einer Heizfolie mit einem draht – oder streifenförmigen Heizleiter, der im Vergleich eine mindestens doppelt so große Temperaturstrahlung abgibt, muß die Raumlufttemperatur dementsprechend gesenkt werden, damit die Behaglichkeitsgrenze nach oben nicht überschritten wird. Dadurch war es bisher erforderlich, letzten Endes die Behaglichkeit über wesentlich höhere Raumumgrenzungstemperaturen unter Inanspruchnahme eines höheren Energieverbrauchs zu steuern. Demgegenüber genügt bei einer erfindungsgemäßen gleichmäßigen Heizschicht 1 eine Oberflächentemperatur von lediglich 20°C, wenn die Raumlufttemperatur desgleichen 21–23°C beträgt. Bei einem Niedrig-Energie-Haus mit Luftkreislauf mit kontrollierter Be- und Entlüftung sowie Wärmerückgewinnung kann die Behaglichkeit somit schnell durch Anlegen einer Spannung zwischen den Stromzuführugselektroden 6 beziehungsweise 21 hergestellt werden. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn zum Erwärmen der Luft Elemente der Luftwechselanlage 28, beispielsweise durch Auftragen einer elektrisch leitfähigen Heizschicht 1, beheizbar sind. Vorzugsweise können entsprechend 6 rohrförmige Frischluftzuführungsleitungen 29 oder kanalförmige Lüftungsinstallationselemente mit rechteckigem Querschnitt mit einer elektrisch leitfähigen Heizschicht 1 in Höhe der Luftauslaßöffnung 30 zum Belüften des Raumes 27 beheizt werden, um die Luftströmung zu erwärmen. Wenn die Frischluftzuführungsleitungen 29 wärmeisoliert verlegt sind, kann die elektrisch leitfähige Heizschicht 1 des gleichen auf einer Fläche eines Verteilerkastens 31 für die Frischluftzufuhr aufgetragen und die erwärmte Luft zu den Luftauslaßöffnungen 30 geführt werden.

Claims

Elektrische Heizvorrichtung zum Beheizen eines Raumes in Wohnungen und Gebäuden durch großflächige Wärmeabgabe unter Verwendung einer durch Strom aufheizbaren elektrisch leitfähigen Heizschicht auf der Basis von konduktiven Bestandteilen und einem Bindemittel, wobei mindestens an zwei parallel gegenüberliegenden Begrenzungsseiten der Heizschicht metallische streifenförmige Stromzuführungselektroden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichet, dass ein biegsamer, dielektrischer und Wärmestrahlen reflektierender Folienträger (2) vorgesehen ist, der abschnittsweise oder fortlaufend entsprechend der Breitenabmessung mit einer leitfähigen Heizschicht (1) auf der Basis von Graphitteilchen, Kohlenstoff, Leitruß oder Kohlenstofffasern und dem Bindemittel beschichtet ist, wobei die konduktiven Bestandteile gegebenenfalls unter Zugabe von oberflächenaktiven Substanzen, in dem Bindemittel dispergiert sind, und als Bindemittel eine Kunststoffdispersion, ein Klebstoff- ein Anstrichstoff, ein bituminöses Bindemittel, ein Harz oder ein silikatisches Bindemittel eingesetzt wird, und der Folienträger (2) mit einem Bindemittelauftrag, beispielsweise in Form eines Klebstoffauftrags (25), und dieser mit den konduktiven Bestandteilen, mit pulverförmigen Graphitteilchen oder Leitruß, folienförmigem oder faserförmigem Kohlenstoff oberflächlich beschichtet ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Folienträger (2) einen Klebstoffauftrag (25) und mehrere Heizschichten (1', 1'', 1''') aufweist, wobei zwischen den Schichten mit konduktiven Bestandteilen eine anisotrop in Z-Richtung elektrisch leitfähige Klebstoffschicht (26) vorgesehen ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Folienträger (2) eine druckfeste Untertapete aus extrudiertem Isolierschaum mit Reflexionsfolie benutzt und beim Auftragen der elektrisch leitfähigen Heizschicht (1) Tapetendruck oder adäquates Verfahren eingesetzt wird.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Kehrseite (3) des bedruckten Folienträgers (2) eine bei Zimmertemperatur wärmestabile Haftklebemasse (4) vorgesehen ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Heizschicht (1) auf der Vorderseite mit einer diathermen oder infrarot-emittierenden Deckschicht beziehungsweise Deckschichtfolie (5) beschichtet ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Heizschicht (1) auf der Rückseite der diathermen oder infrarot-emittierenden Deckschichtfolie (5) aufgetragen ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Deckschichtfolie (5) und Träger für die Heizschicht (1) eine dielektrische Flachpressplatte mit einer Schichtdicke von 1 bis 3 mm in vorgegebenen Abmessungen mit faserförmigen zellulosehaltigen Teilchen oder Glasfasern zur Verstärkung vorgesehen ist.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachpressplatten eine hydraulische Bindemittelzusammensetzung mit Verstärkungsfasern wie Faserzement oder Glasfaserzement enthalten, die in Bezug auf infrarote Temperaturstrahlung eine strahlungsintensive Oberfläche aufweisen.
Elektrische Heizvorrichtung, nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachpressplatten als diatherme gefüllte, ungefüllte oder faserverstärkte Kunststoffplatten aus Polyesterharz, Polyurethanharz, Epoxydharz oder Polycarbonat ausgebildet sind.
Elektrische Heizvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente einer Luftwechselanlage (28) durch Auftragen mit der elektrisch leitfähigen Heizschicht (1) versehen sind.
Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Belüften eines Raumes (27) mit einer erwärmten Luftströmung rohrförmige Frischluftzuführungsleitungen (29) oder kanalförmige Lüftungsinstallationselemente mit rechteckigem Querschnitt in Höhe eine Luftauslassöffnung (30) oder ein für die Frischluftzufuhr vorgesehenen Verteilerkasten (31) durch Auftragen mit der elektrisch leitfähigen Heizschicht (1) versehen sind.