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DE29812814U1 - Fußboden- oder Wandheizung - Google Patents

Fußboden- oder Wandheizung

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DE29812814U1
DE29812814U1 DE29812814U DE29812814U DE29812814U1 DE 29812814 U1 DE29812814 U1 DE 29812814U1 DE 29812814 U DE29812814 U DE 29812814U DE 29812814 U DE29812814 U DE 29812814U DE 29812814 U1 DE29812814 U1 DE 29812814U1
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Description

G 98 089
Beschreibung
Irmelin Wolf 56182 Urbar
Fußboden- oder Wandheizung
Die Neuerung bezieht sich auf eine Fußboden- oder Wandheizung. 15
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 Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum zeitweiligen und vorübergehenden Beheizen von Fußböden in Gebäuden, Haushalten, Wintergärten, Industrieanlagen, Messeständen zu schaffen, die gegebenenfalls transportabel ist und elektrisch beheizbar ist.
Neuerungsgemäß wird zur Lösung der gestellten Aufgabe eine Fußboden- oder Wandheizung vorgeschlagen; umfassend mindestens
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eine Modulplatte, 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.
Die Neuerung löst erstmalig die Aufgabe, Flächen, wie Wände oder Fußböden, mit einer flächigen aus Modulen zusammensetzbaren Heizung auszustatten, so daß nur vorübergehend zu beheizende Räume, die normalerweise nicht mit auf Dauer installierten Heizkörpern versehen sind, angemessen beheizbar sind. Je nach Örtlichkeit und Anforderung kann die Flächenheizung aus den Modulen vor Ort erstellt oder vorgefertigt transportabel sein.
Vorteilhafte und neuerungsgemäße Weiterbildungen der neuerungsgemäßen transportablen Fußboden- oder Wandheizung sind den kennzeichnenden Merkmalen der Unteransprüche entnehmbar.
Der Neuerung liegt der Gedanke zugrunde, als Trägerplatte und damit als belastbaren und begehbaren Fußboden eine eine vakuumdichte Umhüllung aus Edelstahl aufweisende mit einem mikroporösen Wärmedämmstoff befüllte und vakuumierte Vakuum-Wärmeisolierplatte einzusetzen. Vakuum-Wärmeisolierplatten sind beispielsweise in der DE 42 14 002 Al beschrieben. Derartige Vakuum-Wärmeisolierplatten werden bisher 0 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 52612, bevorzugt von 0,03 W/mK oder kleiner, aufweist. Als Wärmedämmstoff kommen beispielsweise Mikroglasfasern, 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 Trägerplatte evakuiert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit auf einen Wert von 0,01 W/mK oder kleiner gesenkt wird. Bereits Trägerplatten 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 Trägerplatten einer Dicke von 4 0 mm oder mehr mit einer Dicke der Edelstahlblechabdeckung von 3 mm und mehr eingesetzt werden. Vakuum-Wärmeisolierplatten, die als Trägerplatten für die neuerungsgemäße transportable Fußboden- und Wandheizung einsetzbar sind, können bereits in großformatigen Platten von 0,6 m &khgr; 0,6 m bis zu 2,80 m &khgr; 5,00 m Länge hergestellt werden. Die Gesamtdicke der heizbaren Modulplatte liegt bei 20 bis 55 mm. In die Kontakt- und Bindeschicht wird ein Metallgewebe und/oder ein Kohlefasergebilde als stromleitendes Material eingebettet. 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.
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.
Die in die Kontakt- und Bindeschicht der Modulplatte eingebrachte Energiequelle in Gestalt des stromleitenden Materials, bevorzugt eines dichten Flächengebildes aus Kohlefasern, ermöglicht, flächig eine hohe thermische Energie zu erzeugen. Insbesondere wird diese Energiequelle durch Einsatz von Kohlefasergebilden, wie Kohlefasergeweben, Kohlefaserfilzen oder Kohlefaserstäben, die sich gegebenenfalls auch flexibel der Kontakt- und Mörtelschicht anpassen lassen, realisiert. Die neuerungsgemäß als
Energiequelle 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. Diese Wärmemenge wird zur Fußbodenseite durch die Trägerplatte isoliert und wandert somit ausschließlich zur Abdeckschicht und durch diese hindurch in den zu beheizenden Raum.
Die neuerungsgemäß 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 neuerungsgemäße 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.
Die mittels der stromleitenden Materialien als thermische Energiequelle in der Modulplatte erzeugten Temperaturen können durch Steuerung der Spannung erzeugt, geändert und 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 500C in 0 kürzester Zeit erzeugt werden. Der gewünschte Temperaturverlauf wird durch Steuerung der Spannung der Energiequelle geregelt. So ermöglicht das neuerungsgemäße Heizsystem mittels der Modulplatten eine besondere Regelcharakteristik, wonach die Modulplatten sich in wenigen Minuten von 200C auf 400C Temperatur der Oberfläche der Abdeckschicht hochfahren lassen. Im Vergleich benötigen herkömmliche Fußbodenheizung 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. 5
Die neuerungsgemäß in der 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 der Kontakt- und Bindeschicht eingebetteten stromleitenden Materialien ist ihre Einbettung derart in die Kontakt- und Bindeschicht, daß sich die stromleitenden Materialien, insbesondere die Kohlefasergebilde, unter Luftabschluß befinden, 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.
Neuerungsgemäß 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 0 erhöht, ist es bevorzugt und von Bedeutung, daß Kohlefasergebilde und Kohlefasern mit einem hohen Reinheitsgrad möglichst über 98 % eingesetzt werden.
Die neuerungsgemäß einsetzbaren Kohlefasergebilde sollten bevorzugt in einer Achsrichtung orientierte Fasern und eine hohe Dichte aufweisen. Der spezifische elektrische Widerstand bei 200C kann bei 24 bis 32 Ohm//xm liegen, wobei diese Rohdichten zwischen 1,0 bis 1,5 g/cm aufweisen.
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Als Kontakt- und Bindeschicht wird eine Schicht aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Mörtel, vorgeschlagen. Es sind aber auch Kontakt- und Bindeschichten aus wärmeleitenden Klebemitteln möglich. Gegebenenfalls können auch zusätzliche Haftvermittlerschichten auf der Kontakt- und Bindeschicht zum Herstellen eines ausreichend haftfesten Verbundes zur Abdeckschicht und/oder Trägerplatte vorgesehen werden.
Zur Übertragung der Wärmeenergie aus der Kontakt- und Bindeschicht auf die Abdeckschicht werden ebenfalls Beläge aus wärmeleitenden Materialien, die sich zur Begehung eignen, wie handelsübliche keramische Fliesen, Steinplatten, Marmorplatten oder andere geeignete Fußbodenmaterialien eingesetzt. Es ist natürlich auch möglich, einen durchgehenden Belag aus einem geeigneten und wärmeleitenden Material als Abdeckschicht einzusetzen. Die Kontakt- und Bindeschicht stellt zugleich die Verbindung und einen haftfesten Verbund zur Trägerplatte und zur Abdeckschicht her.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die Trägerplatten großformatig sind und eine Vielzahl kleinformatiger Fliesen oder Platten als Abdeckschicht aufweisen. So ist es möglich, großformatige Modulplatten zu schaffen, wobei durch Einsatz von flexiblen stromleitenden Materialien, die das elektrische Heizsystem bilden, eine gewisse Flexibilität der transportablen Fußbodenheizung oder Wandheizung zu gewährleisten, ohne daß das Heizsystem beschädigt wird.
Neuerungsgemäß 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 Neuerung ermöglicht eine transportable elektrisch beheizte und belastbare Fußbodenheizung. Die Modulplatten sind eine vorgefertigte Heizung, umfassend sowohl die
Bodenisolierung, das Heizsystem und die begehbare Abdeckschicht.
Die Neuerung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert.
In der Fig. 1 ist eine Modulplatte M dargestellt, umfassend die Trägerplatte 1, die haftfest auf der Trägerplatte 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 als transportable Fußbodenheizung 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 la, Ib, in die ein hochwärmedämmender Wärmedämmstoff Ic eingebracht ist, beispielsweise ein Produkt auf Basis Mikrosilica. Es können aber auch andere Wärmedämmstoffe, wie Vermikulit oder Perlite oder dergleichen eingesetzt werden. Die Edelstahlplatten la, Ib sind ebenfalls an ihren Stirnseiten Ie mit einem Edelstahlrahmen versehen und sind zu einem luftdichten Körper zusammengeschweißt, in dessen Hohlraum sich der Wärmedämmstoff Ic befindet. Dieser Hohlraum wird anschließend nach dem Befüllen mit Wärmedämmstoff evakuiert, wodurch die 0 Wärmeleitfähigkeit der gesamten Vakuum-Wärmeisolierplatte extrem niedrig wird. Insbesondere wird die Wärmeleitfähigkeit des eingesetzten Wärmedämmstoffes, beispielsweise verdichtete Mikrosilica, die bei 300C 0,02 W/mK beträgt, durch die Evakuierung weiter gesenkt.
Die Trägerplatte 1 erfüllt somit sowohl die tragenden Anforderungen des Fußbodens als auch diejenigen einer hervorragenden Wärmeisolierung. Auf diese Trägerplatte 1 ist
ein elektrisches Heizsystem 3 mit stromleitenden Materialien, insbesondere Kohlenstoffasergebilden und/oder Metallgeweben als elektrische Widerstandsheizung in einer Kontakt- und Bindeschicht 2 aufgebracht. 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 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 4 00C 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 neuerungsgemäße Modulplatte benötigte 5 Minuten, um die Temperatur der Abdeckschicht 5 von 200C auf 400C zu erwärmen. Üblicherweise wird jedoch nur eine allgemeine Fußbodentemperatur in geschlossenen Räumen von maximal 280C angestrebt. In offenen Räumen oder im Freien kann die
Fußbodentemperatur höher sein, was mit der neuerungsgemäßen Modulplatte problemlos erreichbar ist.
Die Neuerung 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 neuerungsgemäße Heizung kann in Form der vorgefertigten Modulplatten, die zusammengesteckt werden, als vorgefertigte Heizung einschließlich Bodenisolierung, Heizelement und begehbarer Fliesen 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 (23)

G 98 Schutzansprüche
1. Fußboden- oder Wandheizung, umfassend mindestens eine Modulplatte, wobei jede Modulplatte (M) eine als Vakuum-Wärmeisolierplatte ausgebildete Trägerplatte (1) und hierauf in einer wärmeleitenden Kontakt- und Bindeschicht (2) eingebettete stromleitende Materialien, die als elektrische Widerstandsheizung betreibbar sind und eine auf der Kontakt- und Bindeschicht (2) haftfest aufgebrachten Abdeckschicht (5) aus einem wärmeleitenden plattenförmigen Belag umfaßt.
2. Modulplatte nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerplatte eine eine vakuumdichte Umhüllung aus Edelstahlblech aufweisende mit einem mikroporösen Wärmedämmstoff befüllte und vakuumierte Vakuum-Wärmeisolierplatte vorgesehen ist.
3. Modulplatte nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuum-Wärmeisolierplatte eine Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52612 kleiner 0,01 W/mK aufweist.
4. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß Trägerplatten einer Dicke von 10 bis 4 0 mm vorgesehen sind.
5. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte als Wärmedämmstoff Mikroglasfasern, pulverförmige anorganische Oxyde, Mikrosilica und/oder Kieselgur enthält.
6. Modulplatte nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß Wärmedämmaterialien mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,03 W/mK oder kleiner eingesetzt sind.
5
7. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als stromleitendes Material ein Metallgewebe als Widerstandsheizung vorgesehen ist.
8. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als stromleitendes Material ein dichtes Flächengebilde aus Kohlefasern eingesetzt ist.
9. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse des stromleitenden Materials aus der Modulplatte herausgeführt und mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar sind.
10. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle mit Niederspannung betrieben wird.
11. Modulplatte nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlefasergebilde mit einem Reinheitsgrad größer 98 % eingesetzt ist.
12. Modulplatte nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlefasergebilde Gewebe 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.
13. Modulplatte nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlefasergebilde ein Kohlefaserfilz vorgesehen ist.
14. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die stromleitenden Materialien flexibel sind.
15. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß mittels des stromleitenden Materials, Metallgewebe und/oder Kohlefasergebilde im Inneren der Kontakt- und Bindeschicht eine steuerbare hohe Energiedichte erzeugbar ist. 10
16. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Oberflächentemperatur der Modulplatte durch Steuerung der Spannung der Energiequelle erreichbar ist.
17. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulplatte in wenigen Minuten, insbesondere weniger als acht Minuten, ausgehend von Raumtemperatur, aufheizbar ist, so daß an der Oberfläche der Abdeckschicht eine um 200C höhere Temperatur als der 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 einemjder Ansprüche 1 bis 18,
0 dadurch gekennzeichnet, daß als Kontakt- und Bindeschicht ein wärmeleitendes Klebemittel vorgesehen ist.
20. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß großformatige Trägerplatten vorgesehen sind, die eine Vielzahl kleinformatiger Fliesen oder Platten als Abdeckschicht aufweisen.
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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 die Modulplatten zu einer eine vorgegebene Fläche bedeckenden Fußboden- oder Wandheizung zusammensteckbar sind.
23. Modulplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulplatten zu einer vorgegebenen Fläche als transportable Fußboden- oder Wandheizung zusammensteckbar sind.
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