DE20018452U1

DE20018452U1 - Flächenheizelement

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Publication number: DE20018452U1
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Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2001-01-18
Anticipated expiration: 2010-10-28

Description

Flächenheizelement

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement
Strahlungswärme einer Heizquelle.

zur Abgabe von

Beim Bau von Heizanlagen, beispielsweise häuslicher Ofenanlagen wie sogenannte Kachelöfen werden traditionell Verkleidungen aus keramischen Kacheln bzw. Speckstein um die Heizquelle in Gestalt eines Brenners für verschiedenste Brennstoffe eingesetzt. Um Kosten zu sparen, werden die Verkleidungen auch aus keramischen Schamottematerialien gestaltet, die einen Sichtputz erhalten. Übereinstimmende Aufgabe dieser Verkleidungen ist es, die von der Heizquelle erzeugte Wärmeenergie als Flächenheizelement in Form von Strahlungswärme an den Raum abzugeben. Hierzu besitzen die genannten Werkstoffe die Eigenschaft, die Wärme aus dem Innern des Ofens zu speichern und nachfolgend als Strahlungswärme an den Raum abzugeben.

Der Vorteil der Ausführungsform eines Flächenheizelementes aus Kacheln und in Grenzen auch aus Speckstein besteht in der Möglichkeit, pflegeleichte Oberflächen zu schaffen, die eine große Gestaltungsfreiheit hinsichtlich Form und Farbe des Flächenheizelementes und der von diesem gebildeten Verkleidung der Ofenanlage zuläßt.

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Die wesentlichen Nachteile der vorangehend erläuterten Ausführungsformen sind im hohen handwerklichen Aufwand bei der Herstellung und den damit verbundenen hohen Kosten zu sehen und darüber hinaus in Schwierigkeiten, großformatige Flächenheizelemente in einer ansprechenden Qualität und zu akzeptablen Herstellungskosten zu fertigen.

Die Erfindung hat sich von daher die Aufgabe gestellt, ein Flächenheizelement mit vergleichbaren Eigenschaften zu einer Ausbildung aus Kacheln oder Speckstein herzustellen, die jedoch hinsichtlich Variabilität, erzielbarer Größe und Farbenvielfalt größere Gestaltungsfreiräume läßt und zu niedrigen Kosten herstellbar sein soll. Hierbei soll idealerweise die Wärmespeicherkapazität der bekannten Werkstoffe und deren thermische Beständigkeit erreicht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Flächenheizelement vor, welches als plattenförmiges geometrisches Bauelement ausgebildet ist und eine metallische Blechplatte umfaßt, die auf ihrer Sichtseite eine Oberflächenbeschichtung auf Basis von Emaille aufweist und auf ihrer der Sichtseite abgewandten Rückseite mit einer Betonmasse hintergossen ist.

Ein solches erfindungsgemäßes Flächenheizelement wird entsprechend den gestalterischen Vorgaben und der Form und Größe der zu verkleidenden Ofenanlage zu geometrischen Elementen gearbeitet, die beispielsweise die Form einer ebenen Fläche oder auch einen Radius im Querschnitt betrachtet bilden.

Die Oberflächenbeschichtung der Blechplatte auf Basis von Emaille kann verschiedenartig gestaltet werden, ist leicht zu reinigen und widersteht mechanischen, thermischen sowie chemischen Angriffen. Durch das Hintergießen der mit dieser Oberflächenbeschichtung auf Basis von Emaille ausgebildeten metallischen Blechplatte mittels einer Betonmasse, vorzugsweise einem sogenannten Feuerbeton, entsteht der subjektive Eindruck, daß es sich bei dem erfindungsgemäßen Flächenheizelement um ein vollkeramisches Material handelt, welches sowohl optisch einem

Flächenheizelement mit keramischen Kacheln entspricht wie auch vom Klang her einer solchen Fläche ähnlich ist und keinen Hohlklang aufweist.

Im Gegensatz zu keramischen Kacheln können jedoch die erfindungsgemäßen Flächenheizelemente sehr große Abmessungen, beispielsweise größer als ein bis zwei Quadratmeter ohne nennenswerte maßliche Abweichungen aufweisen. Die Wärmespeicherkapazität ist aufgrund der hintergossenen Betonmasse vergleichbar mit der von keramischen Kacheln oder anderen Bauarten, wobei die Bauweise ebenfalls vergleichbar ist, da gleiche Arbeitstechniken und Baumaterialien wie Mörtel etc. verwendet werden.

Um eine sichere Verankerung und Verbindung der Blechplatte mit der hintergossenen Betonmasse sicherzustellen, weist die Blechplatte vorteilhaft auf ihrer Rückseite ein Drahtgeflecht auf, welches in geeigneter Weise an der Blechplatte befestigt ist und in die Betonmasse als Armierung eingegossen ist. Das Drahtgeflecht wird von daher vorteilhaft in einem gewissen Abstand zur Blechplatte aufgespannt und befestigt, so daß es als Armierungsgewebe eine feste Verbindung mit der hintergossenen Betonmasse eingehen kann.

Eine Möglichkeit der Befestigung des Drahtgeflechts an der Blechplatte wird erfindungsgemäß darin gesehen, daß die Randbereiche der Blechplatte unter Ausbildung einer Falz zur Rückseite der Blechplatte umgebogen sind und das freie Ende der Falz zumindest in Teilbereichen in eine sich quer zur Blechplatte erstreckende Richtung, vorzugsweise rechtwinklig zu dieser abgebogen und mit Befestigungslöchern für die Befestigung des Drahtgeflechts ausgebildet ist.

In einer Weiterbildung dieser Befestigungsmöglichkeit kann auch vorgesehen sein, daß im Bereich des freien Endes der Falz vorstehende Laschen ausgebildet sind, die in eine sich quer zur Blechplatte erstreckende Richtung, vorzugsweise rechtwinklig zu dieser abgebogen und mit Befestigungslöchern für die Befestigung des Drahtgeflechts ausgebildet sind.

Die Oberflächenbeschichtung der Blechplatte, die erfindungsgemäß auf Basis von Emaille hergestellt wird, kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein, so daß erfindungsgemäße Flächenheizelemente als Designelemente hergestellt werden können, die sich mit keiner anderen Materialkombination verwirklichen lassen, da es beispielsweise möglich ist, gemalte Dekore verschiedenster Farben auf großen Flächen aufzubringen und als Oberflächenbeschichtung auf der Blechplatte einzubrennen.

Die Blechplatte des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes ist beispielsweise aus Stahlblech einer Dicke von 0,8 bis 2,8 mm ausgebildet.

Die Betonmasse, mit der die Blechplatte des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes hintergossen wird, besteht vorteilhaft aus einer sogenannten Feuerbetonmasse, die auch als Gußschamotte bezeichnet wird 5 und einen dichten Körnungsaufbau aufweist und mit chemisch anorganischen oder hydraulischen Bindemitteln versehen ist.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes gestaltet sich

demnach etwa wie folgt:
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Zunächst wird eine metallische Blechplatte durch bekannte Umformverfahren zu einem gewünschten geometrischen Element, wie einer Fläche, Radius etc.

gearbeitet und dessen Randbereiche unter Ausbildung einer Falz umgebogen.

An den freien Enden der Falz sind im Abstand von beispielsweise etwa 15 mm kleine Laschen mit Befestigungslöchern vorgesehen, die quer zur Blechplatte, vorzugsweise rechtwinklig dazu, von der Rückseite derselben abstehend parallel zueinander abgewinkelt werden.

Sodann wird diese metallische Blechplatte an ihrer Frontseite mit einer oder mehreren farbigen Emailschichten bzw. Emaildekoren versehen und einmal bzw. mehrmals gebrannt, wodurch die Oberflächenbeschichtung auf Basis von Emaille ausgebildet wird, die die spätere Sichtseite des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes bildet.

Nach dem Brennen wird ein Drahtgewebe mit einer Maschenweite von z. B. mehr als 5 mm an den Laschen durch Schweißen oder Einziehen und Umbiegen befestigt, so daß ein Drahtgewebe in einem Abstand von etwa 1 5 bis 20 mm zur Rückseite der Blechplatte erhalten wird. Dieses Drahtgewebe dient als Armierung einer nachfolgend aufgebrachten Betonmasse, vorteilhaft einer Feuerbetonmasse oder Gußschamotte.

Die Betonmasse besteht aus einem dichten Körnungsaufbau, der mit chemisch anorganischen oder hydraulischen Bindemitteln versehen ist, und weist eine Viskosität auf, die es möglich macht, die Betonmasse in eine Form zu gießen, in die vorher die Blechplatte mit dem Drahtgeflecht eingebracht wurde, wobei die Oberflächenbeschichtung der Wandung der Form zugewandt ist. Die Form wird nunmehr mit der Betonmasse in der gewünschten Dicke von beispielsweise 10 bis 40 mm aufgefüllt, wobei eine weitere Temperaturbehandlung aufgrund der hohen Festigkeiten von über 20 MPa der eingesetzten Betonmasse nicht mehr nötig ist. Das Flächenheizelement kann vielmehr nach dem Abbindeprozeß der Betonmasse aus der Form entnommen, gereinigt und verpackt werden.

Aufgrund dieser vorangehend beschriebenen Fertigungsweise können erhebliche Energieeinsparungen vorgenommen werden, da das Brennen der Oberflächenbeschichtung auf Basis von Emaille nur ca. 8 Min. bei beispielsweise 84O⁰C benötigt, während keramische Kacheln bei höheren Temperaturen gebrannt werden müssen und die Fehlerquote insbesondere bei großen Formaten durch Verziehen aufgrund der Trocken- und Brennschwindung stark ansteigt. Die emaillierten Blechplatten des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes werden jedoch nur dann weiterverarbeitet, wenn die erzielte Oberflächenbeschichtung den Anforderungen auch entspricht. Da emaillierte Blechplatten außerdem nachgebrannt werden können, ist es möglich, nahezu fehlerfrei Flächenheizelemente gemäß der Erfindung herzustellen.

Da die metallische Blechplatte des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes mit einer Betonmasse hintergossen wird, ist es auch möglich, andere Wärmequellen in das erfindungsgemäße Flächenheizelement zu integrieren.

So ist es gemäß einem Vorschlag der Erfindung möglich, Heizleitungen für die Durchleitung von Heißwasser, wie sie auch bei Fußbodenheizungen bekannt sind, in die Betonmasse einzubetten. Zu diesem Zweck werden die Heizleitungen vor dem Hintergießen der Blechplatte mit der Betonmasse am Drahtgeflecht befestigt und sodann die Betonmasse in die Form eingegossen, wodurch die Heizleitungen in die Betonmasse eingebettet werden.

Ebenso ist es möglich, anstelle von Heizleitungen für die Durchleitung von Heißwasser Heizleitungen einer beispielsweise elektrischen Widerstandsheizung in die Betonmasse einzubetten.

Durch entsprechende Anschlüsse an den Platten, insbesondere randseitige Anschlußelemente können mehrere randseitig aneinander anfügbare Flächenheizelemente im Bereich der Heizleitungen miteinander verbunden werden. Auf diese Weise ist es möglich, große Flächen mit den erfindungsgemäßen Flächenheizelementen auszubilden, die eine Wärmestrahlung an den Raum abgeben. Es kann so beispielsweise die Wärme eines offenen Kamins an einen Wasserkreislauf in Heizleitungen abgegeben werden, mittels einer Pumpe auf große, mit den erfindungsgemäßen Flächenheizelementen gebildete Flächen verteilt und von diesen beim Durchleiten durch die eingebetteten Heizleitungen abgegeben werden.

Das erfindungsgemäße Flächenheizelement eignet sich von daher nicht nur zur Herstellung von Verkleidungen einer Heizquelle, wie beispielsweise beim Bau sogenannter Kachelöfen oder Kamine, sondern auch zum Aufbau einer Strahlungswärme abgebenden Fläche, die beispielsweise an eine Warmwasserzentralheizung oder andere Heizquellen angeschlossen ist. Ein solches großformatiges Flächenheizelement kann beispielsweise als gestalterisches Element vor einer Raumwand aufgestellt werden und erwärmt

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sodann diesen Raum durch Abgabe der Strahlungswärme der angeschlossenen Heizquelle.

In jedem der vorgenannten Einsatzzwecke ergibt sich jedoch für den Heizungs- bzw. Ofenbauer die Möglichkeit der schnelleren Montage, wenn die erfindungsgemäßen Flächenheizelemente verwendet werden, da diese als großformatige Bauelemente in kurzer Zeit und kostengünstig aneinandergefügt werden können.

Da aufgrund der großformatigen Bauweise der erfindungsgemäßen Flächenheizelemente auch nur eine geringe Anzahl und Breite der Fugen zwischen einzelnen Flächenheizelementen auftreten, lassen sich maßgenaue Bauteile herstellen. Fugen stellen einen mechanischen Schwachpunkt dar, brechen aufgrund von Wärmespannungen aus und weisen weitere Nachteile auf, die durch Ausbildung der erfindungsgemäßen Flächenheizelement weitestgehend vermieden werden.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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Figur 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Flächenheizelement,

Figur 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Flächenheizelementes,
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Figur 3 die Ansicht einer Blechplatte des erfindungsgemäßen

Flächenheizelementes von der Rückseite her,

Figur 4a die Vorderansicht einer Blechplatte des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes,

Figur 4b die Aufsicht auf die Blechplatte gemäß Pfeil V in Figur 4a,

Figur 4c die Seitenansicht der Blechplatte des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes.

In der Figur 1 ist ein Flächenheizelement dargestellt, welches beispielsweise zur Verkleidung einer Ofenanlage für eine Hausbeheizung verwendet werden kann. Das Flächenheizelement umfaßt eine metallische Blechplatte 1, auf deren Sichtseite 10 eine dekorative Oberflächenbeschichtung 100 auf Basis von Emaille aufgebracht worden ist. Auf der der Sichtseite 10 abgewandten Rückseite ist die Blechplatte 1 mit einer Betonmasse 3, beispielsweise einem Feuerbeton in ausreichender Dicke hintergossen, so daß sich ein plattenförmiges Flächenheizelement ergibt, welches bei Erwärmung in der Lage ist, diese Wärme zu speichern und als Strahlungswärme an einen Raum über die Sichtseite 10 abzugeben.

Die in der Figur 1 bereits angedeutete Blechplatte 1 ist in näheren Einzelheiten auch in den Darstellungen gemäß der Figur 3 sowie 4a bis 4c dargestellt.

Die Blechplatte 1 weist hierbei eine dem Verwendungszweck angepaßte geometrische Gestalt auf, kann beispielsweise als ebene Platte oder auch wie im Beispiel gemäß Figur 3 mit einem Radius versehen sein.

Wie in näheren Einzelheiten insbesondere aus der Figur 4c ersichtlich, ist die Blechplatte 1 darüber hinaus an ihren Randbereichen 12 unter Ausbildung einer Falz 120 zur Rückseite, d. h. der Sichtseite 10 abgewandt, umgebogen. Am freien Ende der Falz 120 sind in regelmäßigen Abständen, beispielsweise alle 15 mm, Laschen 11 vorgesehen, die rechtwinklig von der Rückseite der Blechplatte 1 abstehend abgewinkelt sind und eine Durchgangsbohrung 110 aufweisen. Die Laschen 11 erstrecken sich vorzugsweise parallel zueinander und dienen der Befestigung von ein Drahtgeflecht 2 ausbildenden Drähten, siehe hierzu Figur 3. Diese einzelnen, das Drahtgeflecht 2 ausbildenden Drähte werden in den Befestigungslöchern 110 der Laschen 11 befestigt und von den von der Rückseite der Blechplatte 1 abstehenden Laschen 11 in einem

Abstand von beispielsweise 15 bis 20 mm parallel zur Rückseite der Blechplatte 1 gehalten.

Wie insbesondere der Darstellung gemäß Figur 1 entnehmbar ist, dient dieses Drahtgeflecht 2 als Armierung für die Verbindung der Blechplatte 1 mit der hintergossenen Betonmasse 3, indem das Drahtgeflecht 2 beim Hintergießen der Blechplatte 1 mit der Betonmasse 3 in diese eingegossen und eingebettet wird.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes, welches in der Figur 2 dargestellt ist, sind zusätzlich zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 Heizleitungen, beispielsweise Wasserleitungen, die auch von Fußbodenheizungen bekannt sind, am Drahtgeflecht 2 befestigt und über randseitige, hier nicht dargestellte Anschlußöffnungen zugänglich. Ein solches Flächenheizelement gemäß Figur 2 kann von daher nicht nur durch eine hinter dem Flächenheizelement angeordnete Heizquelle indirekt erwärmt werden, um die Wärme als Strahlungswärme über die Sichtseite 10 abzugeben, sondern kann durch Durchleitung von beispielsweise Heißwasser eines Heißwasserkreislaufes durch die Heizleitungen 4 auch direkt erwärmt werden.

Anstelle von Heizleitungen 4 für die Durchleitung von Heißwasser kann selbstverständlich auch eine elektrische Widerstandsheizung oder ähnliches vorgesehen werden, die ebenfalls am als Armierung dienenden Drahtgeflecht 2 vor dem Hintergießen der Blechplatte 1 mit der Betonmasse 3 befestigt werden kann und während des Hintergießens der Betonmasse 3 in dieser eingebettet wird.

Claims

1. Flächenheizelement zur Abgabe von Strahlungswärme einer Heizquelle, gekennzeichnet durch Ausbildung als plattenförmiges Bauelement mit einer metallischen Blechplatte (1), die auf ihrer Sichtseite (10) eine Oberflächenbeschichtung (100) auf Basis von Emaille aufweist und auf ihrer der Sichtseite abgewandten Rückseite mit einer Betonmasse (3) hintergossen ist.

2. Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatte (1) auf ihrer Rückseite ein Drahtgeflecht (2) aufweist, welches in die Betonmasse (3) als Armierung eingegossen ist.

3. Flächenheizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Randbereiche (12) der Blechplatte (1) unter Ausbildung einer Falz (120) zur Rückseite der Blechplatte (1) umgebogen sind und das freie Ende der Falz (120) zumindest in Teilbereichen in eine sich quer zur Blechplatte (1) erstreckende Richtung abgebogen und mit Befestigungslöchern (110) für die Befestigung des Drahtgeflechts (2) ausgebildet ist.

4. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des freien Endes der Falz (120) vorstehende Laschen (11) ausgebildet sind, die in eine sich quer zur Blechplatte (1) erstreckende Richtung abgebogen und mit Befestigungslöchern (110) für die Befestigung des Drahtgeflechts (2) ausgebildet sind.

5. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Heizleitungen (4) für die Durchleitung von Heißwasser oder Heizleitungen einer elektrischen Widerstandsheizung in die Betonmasse (3) eingebettet sind.

6. Flächenheizelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es mit randseitigen Anschlußelementen für die Verbindung der Heizleitungen mehrerer randseitig aneinander anfügbarer Flächenheizelemente und/oder für den Anschluß einer Heizquelle ausgebildet ist.

7. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (100) der Blechplatte (1) ein- oder mehrschichtig ausgebildet ist.

8. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechplatte (1) aus Stahlblech einer Dicke von 0,8 bis 2,8 mm ausgebildet ist.

9. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betonmasse (3) mit anorganischen oder hydraulischen Bindemitteln versehen ist und eine Dicke von 10 bis 40 mm aufweist.

10. Ofen für eine Raumbeheizung, gekennzeichnet durch Ausbildung der Außenverkleidung des Ofens mit Flächenheizelementen gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.