Die Erfindung betrifft zunächst ein Heizelement für einen Raum in einem Gebäude mit einem flächigen Träger, der Kohlenstoffnanoröhren sowie eine Mehrzahl von Kontakten trägt, wobei die Kohlenstoffnanoröhren durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontakte zur Infrarot-Emission anregbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein

Verfahren zum Herstellen eines solchen Heizelements, dessen Träger auf eine Wand des Raums aufgebracht wird.

Kohlenstoffnanoröhren („carbon nanotubes", CNT) sind winzige Kohlenstoffröhrchen, die elektrischen Strom leiten, wenn eine Spannung angelegt wird, wobei ihre Leitfähigkeit die von Kupfer deutlich übersteigt. Beim Stromdurchfluss werden CNT energetisch angeregt und emittieren beim Rückfall auf den ursprünglichen Zustand mit einem energetischen. Wirkungsgrad von über 95 vH Wärmestrahlung im fernen Infrarotbereich. CNT sind damit besonders geeignet zum Heizen von Räumen, da der Mensch sehr gut auf diese Art der Wärmestrahlung reagiert. Zur Herstellung eines CNT-basierten Heizelements schlägt DE 20 2011 001 126 Ul vor, die Kohlenstoffnanoröhren in einer Emulsion eines verdunstenden Lösungsmittels mit einem erhärtenden Kunststoff unmittelbar auf eine entsprechend vorbereitete Wand des Raums als flächigen Träger aufzubringen und gegebenen Falls raumseitig mit einer textilen Verstärkung zum Schutz gegen Abrieb zu versehen. CNT-basierte Heizelemente mit separatem flächigem Träger, der Kohlenstoffnanoröhren sowie eine Mehrzahl von Kontakten trägt, wobei die Kohlenstoffnanoröhren durch

Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontakte zur Infrarot-Emission anregbar sind, sind weiterhin aus DE 10 2009 008 967 B4, DE 10 2009 034 306 AI, DE 20 2006 007 228 Ul, DE 20 2007 014 328 Ul, DE 20 2005 014 678 Ul, DE 20 2008 007 815 Ul, DE 20 2009 000 136 Ul sowie aus WO 2007/089118 AI bekannt. Die Träger dieser CNT- basierten Heizelemente sind starr, so dass die Heizelemente als separate Bauteile vor eine Wand des Gebäudes montiert werden können.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Heizelement vorzuschlagen. Lösung

Ausgehend von den bekannten Heizelementen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der Träger aus einem flexiblen Textil besteht, in das die Kontakte eingearbeitet und auf das die Kohlenstoffhanoröhren in einer wässrigen Dispersion aufgetragen sind, wobei das Wasser verdunstet ist.

Das Textil ist ein flächiger Verbund von Fasern und kann insbesondere ein Gewebe, ein Gewirk, ein Gestrick, ein Geflecht, ein Vlies oder ein Filz sein. Das Textil kann mit den Kohlenstoffhanoröhren insbesondere in einer ein- bis zehnprozentigen Dispersion durch Sprühen, Tauchen, Drucken oder Pinseln vor dem oder auch durch Sprühen oder Pinseln im Anschluss an das Aufbringen auf die Wand erfolgen. Die Ausrüstung kann in mehreren Schritten erfolgen, um die Dichte der Kohlenstoffhanoröhren zu steigern. Die Ausrüstung kann auch gezielt ungleichmäßig - beispielsweise mit in einer Richtung ansteigender Dichte der Kohlenstoffhanoröhren - erfolgen, um in einer Raumrichtung wechselndem Wärmebedarf Rechnung zu tragen. Die in das Textil eingearbeiteten Kontakte gewährleisten einerseits auch im Betrieb des Heizelements mit wechselnden Temperaturen eine gleich bleibend gute Kontaktierung der Kohlenstoffhanoröhren. Durch die Einarbeitung ist gewährleistet, dass die Kontakte vollständig mit Nanotubes beschichtet sind und so ein optimaler elektrischer Kontakt vorliegt mit minimalem Übergangswiderstand. Bei einem schichtweisen Aufbau ist dies nicht gegeben. Andererseits kann das Heizelement so besonders einfach zur Montage auf eine Wand vorgefertigt werden.

Bevorzugt besteht das Textil in einem erfindungsgemäßen Heizelement aus Glasfaser. Die Verarbeitung von Glasfasermatten in unterschiedlichen Ausprägungen ist an Wänden von Gebäuden ist allgemein bekannt. Alternativ kommt jede wärme- und feuchtebeständige Faser - insbesondere auch Baumwolle - zur Verwendung als Träger in einem

erfindungsgemäßen Verfahren in Betracht.

Vorzugsweise ist in einem erfindungsgemäßen Heizelement das Textil ein Gewebe mit Kett- und Schussfäden. Gewebe weisen eine besonders gleichmäßige Oberfläche und darüber hinaus eine besonders geringe Dicke auf. In einem solchen erfindungsgemäßen Heizelement sind bevorzugt die Kontakte als Kettoder Schussfäden fadenförmig in das Gewebe eingearbeitet. Beispielsweise kann das Textil ein handelsübliches Glasfaser- Armierungsnetz sein.

Besonders bevorzugt bestehen in einem erfindungsgemäßen Heizelement die Kontakte aus Kupfer. Alternativ kann grundsätzlich jedes leitfähige Material für die Kontakte zum

Einsatz kommen, insbesondere auch Silber oder versilberte Kupferfäden, vorzugsweise mit zehn bis 20 Adern.

Ausgehend von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der Träger aus einem flexiblen Textil besteht, in das die Kontakte eingearbeitet und auf das die Kohlenstoffhanoröhren in einer wässrigen Dispersion aufgetragen werden und dass das Wasser verdunstet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren, durch das ein vorstehend ' beschriebenes Heizelement hergestellt wird, zeichnet sich gleichfalls durch dessen Vorteile aus. Das Aufbringen des textilen Trägers auf die Wand vereinfacht und beschleunigt - gegenüber dem bekannten Aufbringen eines erhärtenden Kunststoffs - signifikant die Montage eines CNT-basierten Heizelements. Wie im Stand der Technik für die

Verarbeitung von Armierungsnetzen bekannt, kann der Träger beispielsweise auf die Wand eingespachtelt, geklebt oder genagelt werden.

Weiterhin kann in einem erfindungsgemäßen Verfahren im Anschluss an die Ausrüstung auf das Textil auf dieselbe Weise eine wasserabweisende und elektrisch isolierende Schutzschicht aufgetragen werden. Ein derart ausgerüstetes Textil kann dann insbesondere mit wasserhaltigen Materialien weiterbehandelt, beispielsweise überstrichen oder unter Verwendung von handelsüblichem Kleister tapeziert werden.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorteilhafter Weise das Heizelement gespachtelt, übertapeziert oder gefliest werden. Das Heizelement wird so einerseits vollständig kaschiert und ist von der übrigen Wand nicht zu unterscheiden. Ein solches erfindungsgemäßes Heizelement ist besonders für Räume geeignet, die aus Gründen des Denkmalschutzes nicht anderweitig geheizt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber sowohl für die Ausrüstung von Neubauten, als auch für die Altbausanierung. Alternativ kann das Heizelement auch ohne Abdeckung auf der Wand belassen oder mit einer für infrarote Strahlung durchlässigen Kaschierung versehen werden. Auf diese Weise kommt besonders für therapeutische Zwecke die spezifische Strahlungscharakteristik der Kohlenstoffhanoröhren zur Geltung. Die raumseitige Oberfläche der Wand kann auch als Dekor mit unter Infrarotlicht leuchtenden oder ihre Farbe ändernden Pigmenten ausgerüstet werden. Wenn die

Kohlenstoffhanoröhren in einem dekorativen Muster wechselnder Dichte auf das Textil aufgebracht sind, so wird dieses Muster im Betrieb des Heizelements sichtbar.

Weiterhin kann der Träger z. B. in Dämmputz als Unterlage eingespachtelt werden, sodass die Dämmwirkung gesteigert wird und auf eine Aussendämmung verzichtet werden kann. Andere Dämmmaterialien als Untergrund sind auch möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In einem erfindungsgemäßen Heizelement basiert der Träger auf einem gewebten Textil aus Glasfaserfäden mit einer Maschenweite von 4 x 4 mm und mit einer Breite von 1 m als endlose Rollenware. Das Textil weist flächige Kontaktbereiche auf, in denen für jeweils zehn aufeinanderfolgende Schussfäden mit möglichst geringem Abstand mindestens fünf Kupfer fäden anstelle der Glasfaser fäden eingewebt sind.

Die Rollenware ist für die Herstellung von Matten konfiguriert, die jeweils an zwei gegenüberliegenden Rändern und dazwischen in der Mitte einen Kontaktbereich aufweisen: Auf einen ersten Kontaktbereich folgt in Richtung der Kettfäden ein

Zwischenbereich mit einer Breite von 30 cm, in einer anderen Ausführung knapp 50 cm, ein zweiter Kontaktbereich mit einem weiteren Zwischenbereich und ein dritter

Kontaktbereich, an den sich ein Trennbereich mit einer Breite von 5 cm anschließt. Auf das fertig gewebte Textil werden Kohlenstoffnanoröhren in einer dreiprozentigen wässrigen Dispersion durch Drucken oder Tauchen aufgetragen. Durch wiederholte Beschichtung werden drei verschiedene Textile mit unterschiedlichen elektrischen

Widerständen für unterschiedliche Versorgungsspannungen - ein Widerstand von 2 bis 3 Ω für 12 V, von 10 bis 12 Ω für 48 V und von 150 bis 170 Ω für 230 V Versorgungsspannung - hergestellt. Die Heizelemente erreichen dann

Oberflächentemperaturen von 35 bis 40 °C, für größere Räume und Hallen auch 50 °C und mehr.

Die Ausrüstung der Textile wird durch entsprechendes Auftragen einer wasserabweisenden und elektrisch isolierenden Schutzschicht aus Styrol-Butadien oder Polyurethan, in einer anderen Ausführung auch aus Latex abgeschlossen. Anschließend wird der mit den Kohlenstoffnanoröhren und der Schutzschicht ausgerüstete Träger in den Trennbereichen in Matten geschnitten. Zur Fertigstellung der Heizelemente werden an den

Kontaktbereichen Klemmstecker als elektrische Anschlüsse angebracht. Drei bis vier derart vorkonfektionierte Heizelemente werden im Rohbau eines Gebäudes oder in einer bestehenden Wohnung auf die Innenwände jedes Raumes geklebt oder ^■ mechanisch an der Wand befestigt, mit Kalk- oder Lehmputz eingespachtelt und bei Bedarf übertapeziert. Die Anschlüsse werden aus dem Putz herausgeführt oder mit gleichfalls unter Putz liegenden Versorgungsleitungen verbunden. Die Heizelemente können seriell oder parallel angeschlossen werden, bei parallelem

Anschluss kann jedes Heizelement einzeln angesteuert werden. Die Heizelemente können über Temperaturfühler bei eingestellten Raumtemperaturen und/oder über eine

selbstlernende Regelung ein- und ausgeschaltet werden.

Die Heizleistung jedes Heizelements (oder aller Heizelemente eines Raumes oder einer anderen Einheit) kann über die Anschlussspannung geregelt oder durch unterschiedliche Verschaltung der Kontakte gesteuert werden: Gegenüber dem Standardfall, in dem die Betriebsspannung zwischen den beiden äußeren Kontakte anliegt, werden der Widerstand halbiert und die Heizleistung verdoppelt, wenn die Betriebsspannung zwischen dem mittleren und nur einem der äußeren Kontakte anliegt. Entsprechend wird gegenüber demselben Standardfall der Widerstand geviertelt und die Heizleistung vervierfacht, wenn die Betriebsspannung zwischen dem mittleren und beiden äußeren Kontakten anliegt.