DE19923937A1 - Modulplatte für elektrische Flächenheizung von Fußböden oder Wänden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine transportable Modulplatte für Fußboden- oder Wandheizung, wobei jede Modulplatte eine als Vakuum-Wärmeisolierplatte ausgebildete Trägerplatte und hierauf in einer wärmeleitenden Kontakt- und Bindeschicht eingebettete stromleitende Materialien, die als elektrische Widerstandsheizung betreibbar sind und eine auf der Kontakt- und Bindeschicht haftfest aufgebrachten Abdeckschicht aus einem wärmeleitenden plattenförmigen Belag umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Modulplatte für elektrische Flächenheizung von Fußböden oder Wänden mit einer Trägerplatte, einer Wärmedämmschicht und einer ggf. in einer wärmeleitenden Kontakt- und Bindeschicht eingebettete stromleitende Materialien, die als elektrische Widerstandsheizung betreibbar sind, enthaltenden Heizschicht.

Aus der DE 196 47 935 A1 ist eine elektrische Innenraumheizung für Wohnwagen bekannt, die als großflächige die Innenwände bedeckende Widerstandsheizung in Verbundbauweise ausgebildet ist. Diese bekannte Widerstandsheizung umfaßt mindestens eine Wärmedämmschicht sowie elektrisch isolierenden Trägerschicht mit erhöhter Festigkeit auf, welche mit einer Heizschicht beschichtet ist, die aus einem Gemisch aus einem mit aushärtbaren Bindemittel versetztem Kohlenstoff, Graphitteilchen und/oder Kohlenstoffasern beschichtet ist. Diese Widerstandsheizung weist eine Heizleistung von 50 bis 200 W/m² auf und ist an eine Ausgangsspannung von 12 bis 50 V oder Schutzkleinspannung anschließbar.

Aus der DE 12 50 573 ist bereits eine beheizbare Platte zur Bekleidung oder Herstellung von Fußböden, Decken oder Wänden bekannt, die mit einem Strom sehr geringer Spannung beheizt werden kann. Hierbei handelt es sich um eine lösbar mit ihrer Unterlage verbundene Platte, die beispielsweise für die Beheizung von Ferkelställen und Hühnerställen oder aber als zusätzlicher Bodenbelag für kalte Fußböden im Winter benutzt werden kann. Die Platte ist als Verbund aus zwei Spanholzplatten mit einer dazwischen liegenden wärmeisolierenden Schicht aus Kunststoff- Hartschaum aufgebaut und weist auf einer freien Oberfläche der einen Spanholzplatte ein Heizgitter aus Maschendraht auf, das mit einem mechanisch und thermisch widerstandsfähigen Estrich abgedeckt ist. Die verwendeten Materialien sind sämtlich brennbar und nicht für hohe Trittfestigkeit und Belastungen ausgelegt.

Bekannte Fußbodenheizungen werden in die Böden der Gebäude integriert, bevorzugt in der Ausstattung mit von einem wärmeführenden Medium durchflossenen Rohrsystem.

Bekannt sind ebenfalls bewegliche Heizkörper, die Wärmeisolierkörper enthalten und mittels elektrischem Strom beheizt werden in Gestalt beispielsweise auf Rollen montierter fahrbarer Speicherheizkörper. Diese stellen jedoch für einen größeren Raum nur punktuelle Wärmequellen dar und können einen Raum nur über einen sehr langen Zeitraum hinweg erwärmen, wobei die von einem Heizkörper abzugebende Wärmemenge in der Regel durch die Größe desselben begrenzt ist und für einen großen Raum eine Mehrzahl solcher Heizkörper erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum elektrischen Beheizen von Fußböden und/oder Wänden in Gebäuden, Haushalten, Wintergärten, Industrieanlagen, Messeständen zu schaffen, die mechanisch stabil und hochbelastbar ist, für Dauereinbau als einzige Heizung oder auch für vorübergehenden Einbau und transportabel ist und in möglichst kurzer Zeit effektiv heizt.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der gestellten Aufgabe eine Modulplatte für elektrische Flächenheizung von Fußböden oder Wänden vorgeschlagen, bei der die Trägerplatte und die Wärmedämmschicht in Gestalt einer Vakuum- Wärmeisolierplatte als freitragendem Konstruktionselement ausgebildet sind und auf der Vakuum-Wärmeisolierplatte auf die bzw. in die haftfest aufgebrachte und elektrisch isolierende Kontakt- und Bindeschicht als stromleitendes Material ein flexibles Flächengebilde enthaltend Kohlefasern aufgebracht ist und hierauf eine Abdeckschicht aus einem gut wärmeleitenden Belag haftfest aufgebracht ist.

Erfindungsgemäß wird ein definiertes Kohlefaserflächengebilde als Heizleiter eingesetzt. Als Trägerplatte wird eine Vakuum-Wärmeisolierplatte vorgeschlagen, die eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit bis < 0,003 W/mK aufweist, die als Wärmedämmschicht bevorzugt mineralisches, nicht brennbares Material aufweist und feuerdämmend bis 800°C ausgebildet sein kann. Insbesondere zeichnet sich die erfindungsgemäße Modulplatte auf Basis der eingesetzten Vakuum- Wärmeisolierplatte durch eine hohe Belastbarkeit und Trittfestigkeit aus, die je nach Ausführung eine Belastbarkeit bis zu 6,5 t/m² zuläßt.

Die erfindungsgemäßen Modulplatten sind sowohl für einen Dauereinbau geeignet als auch für einen vorübergehenden Einbau, daß heißt, leicht montierbar und demontierbar und auch transportabel. Die Größen der Modulplatten sind so gewählt, das sie noch gut handhabbar sind, andererseits möglichst wenig Montagearbeiten anfallen.

Vorteilhafte und erfindungsgemäße Weiterbildungen der Modulplatte für Fußboden- oder Wandheizung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar.

Erfindungsgemäß weist die Vakuum-Wärmeisolierplatte als belastbarer und begehbarer Fußboden eine vakuumdichte Umhüllung aus Edelstahl oder Kunststoff bzw. glasfaserverstärktem Kunststoff auf und ist mit einem Wärmedämmstoff befüllt und vakuumiert. Vakuum-Wärmeisolierplatten sind beispielsweise in der DE 42 14 002 A1 beschrieben. Derartige Vakuum-Wärmeisolierplatten werden bisher üblicherweise in der Kältetechnik eingesetzt, nämlich für Kühlcontainer, Kühlzellen, Tankcontainer, Schockgefrieranlagen, Haushaltskühl- und -gefriergeräte u. a.

Die Trägerplatten sind mit einem hochwärmedämmenden Wärmedämmstoff befüllt, der eine Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52 612, bevorzugt von 0,03 W/mK oder kleiner, aufweist. Als Wärmedämmstoff kommen beispielsweise Mikroglasfasern, Vermiculit, Perlit, Mineralstoffe, Kunststoffe, pulverförmige anorganische Oxyde, Mikrosilica und/oder Kieselgur in Frage. Die Wärmedämmstoffe werden bevorzugt in verpreßter Form zum Befüllen der Trägerplatte eingesetzt. Nach Befüllen der Edelstahlblechumhüllung wird die so gebildete Platte evakuiert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit auf einen Wert von 0,01 W/mK bis 0,003 W/mK gesenkt wird. Als Wärmedämmstoff wir bevorzugt ein mikroporöses Silica-Material eingesetzt, also ein mineralisches anorganisches Material, das unbrennbar ist. Aus der Kombination des mikroporösen Silica-Materials, das bereits eine außerordentlich hohe Wärmeisolierung hat von 0,02 W/mK ergibt sich in Verbindung mit der vakuumierten Platte eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit der Vakuum- Wärmeisolierplatte von bis zu 0,003 W/mK. Das mikroporöse Silica-Material füllt vollständig die Vakuumplatte aus. Auf diese Weise wird auch eine sehr hohe Trittfestigkeit der Vakuumplatte erreicht, da diese nicht hohl ist.

Erfindungsgemäß wird durch die Ausbildung der Trägerplatte als Vakuum- Wärmeisolierplatte das Modul als tragendes Bauelement erhalten, daß sowohl mit einer Unterlage verbunden werden kann als auch als freitragendes Element eingesetzt werden kann. Das erfindungsgemäße Modul kann als Konstruktionselement mit hoher mechanischer, thermischer, korrosiver Stabilität eingesetzt werden. Bereits Vakuum-Wärmeisolierplatten mit einer Dicke von 10 bis 18 mm mit einer Dicke des Edelstahlbleches von 0,6 bis 1,0 mm sind den Belastungen als Fußboden gewachsen und weisen hervorragende Wärmeleitzahlen auf. Für hochbelastete Fußbodenheizungen, die beispielsweise mittels Gabelstapler oder LKW befahrbar sein sollen, können Platten einer Dicke von 40 mm oder mehr mit einer Dicke der Edelstahlblechabdeckung von 3 mm und mehr eingesetzt werden, wobei Trittfestigkeiten bis zu 6,5 t/m² erreichbar sind. Vakuum- Wärmeisolierplatten, die für die erfindungsgemäße transportable Fußboden- und Wandheizung einsetzbar sind, können bereits in großformatigen Platten von 0,6 m × 0,6 m bis zu 2,80 m × 5,00 m Länge hergestellt werden. Es sind Abmaße bis zu 5 m × 8 m möglich. Die Gesamtdicke der heizbaren Modulplatte liegt bei 20 bis 55 mm.

Erfindungsgemäß sind die Module mit einem stromleitenden Material in Gestalt eines definierten Flächengebildes aus Kohlefasern mit einer solchen Leistung ausgerüstet, daß sie zur alleinigen Beheizung von Gebäuden, Wohnungen geeignet sind und nicht nur als Zusatzheizung benutzbar.

Als stromleitendes Material wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ein Flächengebilde aus Glasfasern und Kohlefasern eingesetzt. Das erfindungsgemäß flexibel ausgebildete stromleitende Material kann bei der Herstellung der Modulplatte als Matte vorgefertigt und einfach auf die Kontakt- und Bindeschicht, die auf die Vakuum-Wärmeisolierplatte aufgetragen ist, aufgelegt bzw. eingebettet werden. Dies Handling erleichtert die wirtschaftliche Herstellung der erfindungsgemäßen Modulplatte wesentlich. Als stromleitendes Material kann auch ein Kohlefasergewebe eingesetzt sein, bei dem möglichst viele Kohlefasern in einer Achse angeordnet sind, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Stromleitung und damit der erzeugbaren thermischen Energie erzielbar ist. Ebenso ist als stromleitendes Material eine Kohlefaser-Filz einsetzbar. Erfindungsgemäß wird auch die Tatsache benutzt, daß Kohlefasern bei der Erwärmung einen negativen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, so daß bei Erwärmung das Material nicht kaputtgeht, da keine Spannung erzeugt wird.

Bevorzugt wird ein dichtes Flächengebilde aus Kohlefasern eingesetzt, da die Kohlefasern bei Erwärmung einen negativen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen und damit bei der Erwärmung keine Spannungen in der Kontakt- und Bindeschicht erzeugen. Es können die Kohlefasern oder Kohlefasergebilde auf ein Glasfasergewebe oder Glasfasergelege aufgebracht und mit diesem zusammen auf die Kontakt- und Bindeschicht aufgebracht werden. Die Anschlüsse des stromleitenden Materials sind aus der Modulplatte herausgeführt und werden mit einer elektrischen Energiequelle verbunden, beispielsweise erfolgt die Stromversorgung über thyristorgesteuerte Transformatoren bei einer auf 24 Volt transformierten Netzspannung von 220 Volt.

Nach einem Vorschlag der Erfindung sind die Anschlüsse des stromleitenden Materials als galvanisches System ausgebildet und mit einer mit Niederspannung und Gleichstrom betriebenen Energiequelle verbunden.

Die in die, bzw. auf die Kontakt- und Bindeschicht der Modulplatte aufgebrachten stromleitenden Materialien ermöglichen, flächig eine hohe thermische Energie zu erzeugen. Insbesondere wird diese Energie durch Einsatz von Kohlefasergebilden, wie Kohlefasergeweben, Kohlefaserfilzen oder Kohlefaserstäben, die sich gegebenenfalls auch flexibel der Kontakt- und Mörtelschicht anpassen lassen, realisiert. Die erfindungsgemäß zur Erzeugung der Wärme eingesetzten Kohlefasergebilde werden daher benutzt, um nach dem Prinzip der großen Oberfläche als elektrische Widerstandsheizung eine zudem steuerbare hohe Energiedichte und Wärmemenge in der Modulplatte zu erzeugen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Aufbau der Modulplatte wird diese Wärmemenge zur Fußbodenseite durch die Vakuum-Wärmeisolierplatte isoliert und wandert somit ausschließlich zur Abdeckschicht und durch diese hindurch in den zu beheizenden Raum.

Die erfindungsgemäß beispielsweise einsetzbaren Kohlefasergebilde sind in der Raumfahrtindustrie entwickelt und handelsüblich erhältlich, beispielsweise werden sie unter dem Handelsnamen Sigrabond ® und Sigratherm ® von der SGL Carbon AG vertrieben.

Die erfindungsgemäße Modulplatte zum Einsatz als Fußbodenheizung oder Wandheizung weist nicht nur eine sehr geringe Bauhöhe auf, sondern sie benötigt nur ein Minimum an aufzuwendender Energie, d. h. infolge der höchstwärmedämmenden Trägerplatte aus einer Vakuum-Wärmeisolierplatte ist eine erhebliche Energieeinsparung durch Reduzierung von Wärmeverlusten in der falschen Richtung möglich.

Vakuum-Wärmeisolierplatten, bei denen die äußeren Platten aus Kunststoff oder faserverstärktem Kunststoff, z. B. glasfaserverstärkten Polyesterfasern bestehen, haben eine nicht ganz so große Trittfestigkeit wie diejenigen mit Platten aus Edelstahl. Anderersetis sind sie leichter und damit besser handhabbar, beispielsweise auch gut an Wänden anzubringen.

Die mittels der stromleitenden Materialien als thermische Energiequelle in der Modulplatte erzeugten Temperaturen können mittels einer Steuereinrichtung durch Steuerung der angelegten Spannung geregelt werden. Mittels der stromleitenden in die Kontakt- und Bindeschicht eingebetteten Materialien, beispielsweise den dichten Flächengebilden aus Kohlefasern, können die erforderlichen Heiztemperaturen von bis zu etwa 50°C in kürzester Zeit erzeugt werden. Der gewünschte Temperaturverlauf wird durch Steuerung der Spannung der Energiequelle geregelt. So ermöglicht das erfindungsgemäße Heizsystem mittels der Modulplatten eine besondere Regelcharakteristik, wonach die Modulplatten sich in wenigen Minuten von z. B. 20°C auf 40°C Temperatur der Oberfläche der Abdeckschicht hochfahren lassen. Im Vergleich benötigen herkömmliche Fußbodenheizungen mit Rohrleitung und Wasser als Heizmedium wesentlich längere Zeiten.

Die Regelung des Temperaturverlaufes und der abzugebenden Wärmemenge kann durch Anordnen von Thermomeßelementen und Sensoren an der Oberflächen der Modulplatten erfaßt und die Meßwerte einer Regeleinrichtung zugeführt werden.

Die erfindungsgemäß in die Kontakt- und Bindeschicht eingesetzten stromleitenden Materialien bilden somit in Verbindung mit der angelegten Spannung eine elektrische Widerstandsheizung und erzeugen eine entsprechende thermische Energie.

Wesentlich für einen guten Wirkungsgrad der in die Kontakt- und Bindeschicht eingebetteten stromleitenden Materialien ist ihre Einbettung insbesondere die Kohlefasergebilde, unter Luftabschluß, so daß eine Oxidierung verhindert wird.

Darüber hinaus ist es möglich, daß die Kohlefasern einen Schutzanstrich gegen Oxidation erhalten, beispielsweise eine Glasurbeschichtung auf Basis Silicium- Carbid oder eine Abbrandschutzschicht.

Erfindungsgemäß wird die Modulplatte mit einer Niederspannung, bevorzugt maximal 30 Volt oder weniger zwecks Erwärmung beaufschlagt.

Da eine hohe Dichte des stromleitenden Materials, insbesondere des Kohlefasergebildes, den Wirkungsgrad der Stromleitung erhöht, ist es bevorzugt und von Bedeutung, daß Kohlefasergebilde und Kohlefasern mit einem hohen Reinheitsgrad möglichst über 98% eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Kohlefasergebilde sollten bevorzugt in einer Achsrichtung orientierte Fasern und eine hohe Dichte aufweisen. Der spezifische elektrische Widerstand bei 20°C kann bei 24 bis 32 Ohm/µm liegen, wobei diese Rohdichten zwischen 1,0 bis 1,5 g/cm³ aufweisen.

Als Kontakt- und Bindeschicht wird eine Schicht aus einem wärmeleitenden und elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Mörtel, vorgeschlagen. Es sind aber auch Kontakt- und Bindeschichten aus wärmeleitenden Kunststoffen, Haftvermittlern bzw. Klebemitteln möglich. Gegebenenfalls können auch zusätzliche Haftvermittlerschichten auf der Kontakt- und Bindeschicht zum Herstellen eines ausreichend haftfesten Verbundes zur Abdeckschicht und/oder Vakuum- Wärmeisolierplatte vorgesehen werden. Insbesondere ist es auch möglich, bei Einsatz einer Vakuum-Wärmeisolierplatte mit Außenmantel aus Stahlplatten, diese mit einer elektrisch isolierenden Schicht zu versehen, die gleichzeitig die Kontakt- und Bindeschicht bildet, auf der die elektrisch leitenden Heizmateria­ lien - stromleitenden Materialien - aufgebracht werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, nach dem Aufbringen der stromleitenden Materialien oberflächlich auf die Kontrakt- und Bindeschicht, auf die stromleitenden Materialien oberseitig eine Abdeckschicht aus einer trittfesten Kunststoffschicht aufzubringen. Zugleich kann jedoch diese Schutzschicht auch eingefärbt werden und als Oberfläche dienen, beispielsweise bei Einsatz der Modulplatte als Wandheizung. Bevorzugt ist hierbei als Abdeckschicht ein Schichtpreßstofflaminat, beispielsweise auf Basis Epoxidharz oder Polyster.

Insbesondere für Fußbodenheizungen werden die Modulplatten mit einer Abdeckschicht aus wärmeleitenden Materialien, die sich zur Begehung eignen, wie handelsübliche keramische Fliesen, Steinplatten, Marmorplatten oder andere geeignete Fußbodenmaterialien versehen. Es ist auch möglich, einen durchgehenden Belag aus einem geeigneten und wärmeleitenden Material als Abdeckschicht einzusetzen. Die Abdeckschicht wird bevorzugt haftfest mit der Kontakt- und Bindeschicht verbunden, so daß eine stabile Modulplatte als komplette Montageeinheit vorliegt.

Insbesondere ist vorgesehen, daß die Vakuum-Wärmeisolierplatten großformatig sind und eine Vielzahl kleinformatiger Fliesen oder Platten als Abdeckschicht aufweisen. So ist es möglich, großformatige Modulplatten zu schaffen, wobei der Einsatz von flexiblen stromleitenden Materialien, die das elektrische Heizsystem bilden, eine gewisse Flexibilität der transportablen Fußbodenheizung oder Wandheizung gewährleistet ist, zur Vermeidung von Beschädigungen des Heizsystems.

Erfindungsgemäß kann die Fußbodenheizung oder Wandheizung in Form von vorgefertigten Elementen, den Modulplatten, die zusammengesteckt werden oder auch in Form von größeren Modulplatten als vorgefertigte Heizung in Haushalten, Wintergärten, Industrieanlagen, Messeständen eingesetzt werden. Die Erfindung ermöglicht auch eine transportable elektrisch beheizte und belastbare Fußbodenheizung. Die Modulplatten sind eine vorgefertigte Heizung, umfassend sowohl die Bodenisolierung, das Heizsystem und die begehbare Abdeckschicht. Einer zusätzlichen Wärmedämmschicht oder Isolierung gegenüber dem Untergrund, auf den die Modulplatten aufgebracht werden, bedarf es nicht.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist es möglich, die in den Fußboden als Heizung eingebauten stromleitenden Materialien auch für eine Alarmanlage bzw. ein Alarmsignal zu nutzen. Hierfür wird vorgeschlagen, eine die elektrische Induktivität und Kapazität der stromleitenden Materialien erfassende Meßeinrichtung vorzusehen, die mit einer Alarmanlage verbunden ist, um infolge Betretens der Modulplatte druckbedingte Änderungen der Induktivität/Kapazität zu erfassen und als Alarmsignal der Alarmanlage zuzuführen. Diese Meßeinrichtung kann beispielsweise bei Verlassen des Gebäudes aktiviert werden, so daß dann bei unbefugtem Betreten des Fußbodens das Alarmsignal auslösbar ist.

Wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Modulplatte zur Verwendung als Flächenheizung für Fußböden und/oder Wände ist das Erzeugen einer gerichteten Wärme ausschließlich in die zu beheizenden Räume, da die dem Untergrund zugewandte Seite der Modulplatten sehr gut abisoliert ist. Die erfindungsgemäße Modulplatte ermöglicht den Einbau einer Flächenheizung mit sehr geringer Bauhöhe raumsparend, sie ist eben so für Altbausanierung geeignet, sowie vorübergehende Beheizung als auch für Dauerbetrieb. Die erfindungsgemäßen Modulplatten lassen sich leicht und schnell verlegen. Die Heizung mittels der erfindungsgemäßen Modulplatten ist nicht träge, sondern reaktionsschnell, bereits in einer Reaktionszeit von 5 Minuten beginnt die Wärmeabgabe. Die erfindungsgemäßen Modulplatten lassen sich auch ideal in der Übergangszeit vorübergehend einsetzen. Durch geringe Wärmeverluste zum Untergrund hin sind sie energiesparend und als Boden-, Wand- und Deckenheizung einsetzbar. Hohe mechanische Stabilität der Module und Korrosionsbeständigkeit ermöglichen einen vielseitigen Einsatz.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert.

In der Fig. 1 ist eine Modulplatte M dargestellt, umfassend die Vakuum- Wärmeisolierplatte 1, die zugleich Trägerplatte ist, die haftfest auf der Platte 1 aufgebrachte Kontakt- und Bindeschicht 2 mit darin eingebetteten stromleitenden Materialien als elektrisches Heizsystem und die mit der Kontakt- und Bindeschicht 2 haftfest verbundene Abdeckschicht aus keramischen Fliesen 5. Für die Stromversorgung sind die Anschlüsse 4 vorgesehen.

In der Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt durch die Modulplatte M dargestellt. Die Trägerplatte 1 wird von einer Vakuum-Wärmeisolierplatte gebildet, die eine Wärmeleitzahl von beispielsweise 0,007 W/mK aufweist. Diese Vakuum- Wärmeisolierplatte besteht beispielsweise aus einer Edelstahldoppelplatte 1a, 1b, in die ein hochwärmedämmender Wärmedämmstoff 1c eingebracht ist, beispielsweise ein Produkt auf Basis Mikrosilica. Es können aber auch andere Wärmedämmstoffe, wie Vermiculit oder Perlite oder dergleichen eingesetzt werden. Die Edelstahlplatten 1a, 1b sind ebenfalls an ihren Stirnseiten 1e mit einem Edelstahlrahmen versehen und sind zu einem luftdichten Körper zusammengeschweißt, in dessen Hohlraum sich der Wärmedämmstoff 1c befindet. Dieser Hohlraum wird anschließend nach dem Befüllen mit Wärmedämmstoff evakuiert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit der gesamten Vakuum-Wärmeisolierplatte extrem niedrig wird. Insbesondere wird die Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Wärmedämmstoffes, beispielsweise verdichtete Mikrosilica, die bei 30°C 0,02 W/mK beträgt, durch die Evakuierung weiter gesenkt.

Die Trägerplatte 1 erfüllt somit sowohl die tragenden Anforderungen eines Fußbodens bezüglich Trittfestigkeit und Belastbarkeit als auch diejenigen einer hervorragenden Wärmeisolierung. Auf diese Trägerplatte 1 ist eine Kontakt- und Bindeschicht 2, beispielsweise Mörtel, aufgebracht und hierein ein elektrisches Heizsystem 3 mit stromleitenden Materialien, insbesondere ein Glasfasergewebe mit Kohlenstoffasern als elektrische Widerstandsheizung eingebettet. Die stromleitenden Materialien sind vollständig in die Kontakt- und Bindeschicht 3 eingebettet, so daß sie unter Luftabschluß hierin liegen und nur die Litzen 4 führen aus der Kontakt- und Bindeschicht 2 heraus zu einer Spannungsquelle, beispielsweise wird die Modulplatte M mit einer Niederspannung von 24 Volt beaufschlagt. Auf die Kontakt- und Bindeschicht 2 ist zur Übertragung der Wärmeenergie die begehbare dem zu beheizenden Raum zugewandte Abdeckschicht 5 aufgebracht, beispielsweise in Gestalt von keramischen Fliesen, Marmorplatten, Steinplatten oder anderen geeigneten wärmeleitenden Belägen 5, die mit der Kontrakt- und Bindeschicht 2 haftfest verbunden sind.

Die stromleitenden Materialien 3 werden dazu benutzt, um nach dem Prinzip der großen Oberfläche als elektrische Widerstandsheizung eine steuerbare hohe Energiedichte in Form einer Wärmemenge zu erzeugen und diese über die Kontaktmörtelschicht an die Abdeckschicht 5 und von hier weiter in den Raum abzugeben.

Für die Erwärmung von einem Quadratmeter Fußboden auf 40°C Bodentemperatur der Abdeckschicht 5 aus Keramikfliesen einer Dicke von 10 mm werden 100 Watt benötigt bei einer angelegten Spannung von 12 Volt, einer Dicke der Trägerplatte von 10 mm, mit einer Edelstahlblechdicke von 1,5 mm, einer Dicke der Mörtelschicht von 2 mm und einem Kohlefasergewebe mit einem Gesamtgewicht von 120 g, einer Länge von 6 m und einer Breite von 20 mm und einer Dicke von 1,5 mm. Der gemessene Strom betrug 8,3 Ampere.

Die erfindungsgemäße Modulplatte benötigte 5 Minuten, um die Temperatur der Abdeckschicht 5 von 20°C auf 40°C zu erwärmen. Üblicherweise wird jedoch nur eine allgemeine Fußbodentemperatur in geschlossenen Räumen von maximal 28°C angestrebt.

In der Fig. 3 ist eine Modulplatte im Querschnitt dargestellt, die eine geringe Bauhöhe von 21 mm aufweist und als Fußbodenheizung für normale Bedingungen ausreichend ist. Als Trägerplatte 1 ist eine 10 mm dicke Vakuum-Wärmeisolierplatte mit Edelstahlaußenmantel und Mikrosilica-Füllung vorgesehen, das stromleitende Material 3 in Gestalt eines Flächengebildes aus einem Glasfasergewebe mit Kohlefasern ist in eine dünne elektrisch isolierende Kunststoffschicht 2, eingebettet. Als Abdeckschicht 5 sind Dekorplatten einer Dicke von 10 mm aus Keramik vorgesehen. Der Untergrund 6 weist beispielsweise eine Temperatur von 15°C auf, bei einer Erwärmung der Heizschicht 3 auf 28°C erwärmt sich die Trägerplatte 1 um etwa 1°C, während die Dekorplatte auf ihrer Oberseite ebenfalls 28°C erreicht.

Die Erfindung zeichnet sich durch transportable Modulplatten aus, die als vorgefertigte Bauteile bereits je nach Größe einzeln als Fußbodenheizung einsetzbar sind oder mehrere Modulplatten eine größere Fläche einer Fußbodenheizung ergeben. Die Modulplatten sind einfach nebeneinander auflegbar und elektrisch verbindbar. Durch die hochwertige Isolierung der eingesetzten Trägerplatte ist eine energiesparende elektrische Heizung möglich, die zudem Kosten spart. Die extrem kurzen Aufheizzeiten sind des weiteren von besonderem Vorteil.

Die erfindungsgemäße Heizung kann in Form der vorgefertigten Modulplatten, die zusammengesteckt werden, als vorgefertigte Heizung einschließlich Bodenisolierung, Heizelement und begehbarer Fliesen für Dauereinbau oder als transportable Einrichtung zur Anwendung kommen und überall dort, wo zeitweilig und vorübergehend Räume beheizt werden müssen, aufgebaut und eingesetzt werden. Sie ist ebenso problemlos wieder demontierbar und an einem anderen Ort aufstellbar.

Claims (22)

1. Modulplatte für elektrische Flächenheizung von Fußböden oder Wänden mit einer Trägerplatte, einer Wärmedämmschicht und einer ggf. in einer wärmeleitenden Kontakt- und Bindeschicht eingebettete stromleitende Materialien, die als elektrische Widerstandsheizung betreibbar sind, enthaltenden Heizschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte und die Wärmedämmschicht in Gestalt einer Vakuum-Wärmeisolierplatte (1) als freitragendes Konstruktionselement ausgebildet sind und auf der Vakuum- Wärmeisolierplatte auf die bzw. in die haftfest aufgebrachte und elektrisch isolierende Kontakt- und Bindeschicht (2) als stromleitendes Material ein flexibles Flächengebilde enthaltend Kohlefasern aufgebracht ist und hierauf eine Abdeckschicht (5) aus einem gut wärmeleitenden Belag haftfest aufgebracht ist.

2. Modulplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierplatte eine vakuumdichte Umhüllung aus Edelstahlblech aufweist und mit einem Wärmedämmstoff befüllt und vakuumiert ist.

3. Modulplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierplatte eine vakuumdichte Umhüllung aus Kunststoff oder glasfaserverstärkten Kunststoffplatten aufweist und mit einem Wärmedämmstoff befüllt und vakuumiert ist.

4. Modulplatte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierplatte eine Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52 612 kleiner 0,01 W/mK aufweist.

5. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Vakuum-Wärmeisolierplatten einer Dicke von 10 bis 40 mm vorgesehen sind.

6. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmedämmstoff Mikroglasfasern, pulverförmige anorganische Oxyde, Vermiculit, Perlit, Mineralstoffe, Kunststoffe, Mikrosilica und/oder Kieselgur vorgesehen sind.

7. Modulplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmedämmaterialien mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit von 0,03 W/mK oder kleiner eingesetzt sind.

8. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Trittfestigkeit von mindestens 4 t/m² für den Einsatz als Fußbodenheizung aufweist.

9. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als stromleitendes Material ein Flächengebilde aus Glasfasern und Kohlefasern eingesetzt ist.

10. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als stromleitendes Material Kohlefasergewebe eingesetzt sind, bei denen möglichst viele Kohlefasern in einer Achse angeordnet sind, wodurch ein hoher Wirkungsgrad der Stromleitung und damit der erzeugbaren thermischen Energie erzielbar ist.

11. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als stromleitendes Material ein Kohlefaserfilz vorgesehen ist.

12. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse des stromleitenden Materials als galvanisches System ausgebildet sind und mit einer elektrischen mit Niederspannung und Gleichstrom betriebenen Energiequelle verbindbar sind.

13. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Oberflächentemperatur der Modulplatte durch Steuerung der Spannung der Energiequelle erreichbar ist.

14. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdeckschicht auf das stromleitende Material eine Kunststoffschicht, oder ein Schichtpreßstoff-Laminat auf Basis härtbarer Harze, wie Epoxidharz, Polyester aufgebracht ist.

15. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdeckschicht auf das in die Kontakt- und Bindeschicht eingebettete stromleitende Material ein gut wärmleitender plattenförmiger Belag haftfest aufgebracht ist.

16. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine die elektrische Induktivität und Kapazität der stromleitenden Materialien erfassende Meßeinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Alarmanlage verbunden ist, um infolge Betretens der Modulplatte druckbedingte Änderungen zu erfassen und als Alarmsignal der Alarmanlage zuzuführen.

17. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie in wenigen Minuten, insbesondere weniger als acht Minuten, ausgehend von Raumtemperatur, aufheizbar ist, so daß an der Oberfläche der Abdeckschicht eine um 20°C höhere Temperatur als der Ausgangs-Raumtemperatur entspricht, erreichbar ist.

18. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontakt- und Bindeschicht Mörtel und als Abdeckschicht keramische Fliesen, Steinplatten, Marmorplatten vorgesehen sind.

19. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontakt- und Bindeschicht ein elektrisch isolierendes und wärmeleitendes Klebemittel vorgesehen ist.

20. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß großformatige Vakuum-Wärmeisolierplatten vorgesehen sind, die eine Vielzahl kleinformatiger Fliesen oder Platten als Abdeckschicht aufweisen.

21. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dicke von 20 bis 25 mm aufweisen.

22. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Modulplatten eine flächendeckende Fußboden- oder Wandheizung zusammensteckbar ist.