DE2826177A1 - Multiple supply hot water system - has main tank with inner section, to use main supply to preheat second supply - Google Patents
Multiple supply hot water system - has main tank with inner section, to use main supply to preheat second supplyInfo
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Abstract
Description
und Brauchwasserand domestic water
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von Heizungsund Brauchwasser, bei dem das Heizungswasser durch Wärmeübertragung von einem primärseitigen Heizmedium aufgeheizt und sodann im Kreislauf über den Wärmeverbraucher geführt wird. Außerdem betrifft die Erfindung einen Wärmeübertrager zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem in einem geschlossenen Gefäß angeordneten, von dem primärseitigen Heizmedium durchströmten geregelten Heizsystem, das außen von dem Heizungswasser umströmt ist, welches über eine an das Gefäß angeschlossene Vorlaufleitung, den Wärmeverbraucher und eine in dem Gefäß mündende Rücklaufleitung im Kreislauf geführt ist.The invention relates to a method for heating heating and Industrial water, in which the heating water is heated by heat transfer from a primary-side heating medium and then circulated via the heat consumer. The invention also relates to a heat exchanger to carry out this method with one arranged in a closed vessel, from the primary-side The regulated heating system flows through the heating medium, around which the heating water flows outside via a flow line connected to the vessel, the Heat consumer and a return line opening into the vessel is guided in the circuit.
Zur Erwärmung von Heizungswasser ist es bekannt, Wärmeübertrager zu verwenden, die einerseits von dem primärseitigen Heizmedium, beispielsweise Heißwasser, Dampf oder Thermalöl und sekundärseitig von dem Heizungswasser im Gegenstrom durchströmt sind. Die Wärmeübertragung wird dabei in der Regel in Abhängigkeit von bestimmten Kenngrößen der Sekundärseite, beispielsweise der Vorlauftemperatur des Heizungswassers, selbsttätig geregelt, was durch Kondensatanstau oder einen Regeleingriff auf den primärseitigen Vorlauf geschehen kann. Häufig besteht zusätzlich die Aufgabe, für eine Brauchwassererwärmung Vorkehrungen zu treffen. Dazu wird bei Fernheizanlagen durchweg ein eigener Brauchwasser-Wärmeübertrager verwendet, was jedoch einen erheblichen Aufwand mit sich bringt, weil in der Wärmeübergabestation zwei getrennte Wärmeübertrager vorgesehen werden müssen. Abgesehen davon, daß in jedem dieser beiden Wärmeübertrager notwendigerweise Wärmeverluste auftreten, bedingen diese Wärmeübertrager einen erheblichen Platz-To heat heating water, it is known to use heat exchangers that are on the one hand from the primary side Heating medium, for example hot water, steam or thermal oil and on the secondary side of the heating water are flowed through in countercurrent. The heat transfer is usually dependent on certain parameters the secondary side, for example the flow temperature of the heating water, regulated automatically, what can happen due to the accumulation of condensate or a control intervention on the primary-side flow. Often there is also the task of taking precautions for domestic hot water heating. This is done consistently in district heating systems its own domestic water heat exchanger is used, which, however, involves considerable effort because in two separate heat exchangers must be provided for the heat transfer station. Besides being in each of these heat losses necessarily occur in both heat exchangers, these heat exchangers require a considerable amount of space.
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bedarf.requirement.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Weg zu weisen, der es gestattet, in der Wärmeübergabestation einer Fernheizungsanlage die Heizungs- und Brauchwassererwärmung mit einfachen Mitteln bei geringen Wärmeübertragungsverlusten und geringem apperativem Aufwand vorzunehmen.The object of the invention is therefore to provide a way that allows in the heat transfer station of a district heating system heating and domestic water heating with simple means with low heat transfer losses and with little equipment effort.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß derart vorgegangen, daß das Brauchwasser durch Wärmeaustausch mit dem Heizungsvorlaufwasser erwärmt wird und dazu das Heizungswasser vorübergehend in einem der Wärmeübertragung von dem Heizungsvorlaufwasser auf das Brauchwasser dienenden zweiten Kreislauf geführt wird.In order to achieve this object, according to the invention, such proceeded that the domestic water is heated by heat exchange with the heating flow water and that Heating water temporarily in one of the heat transfer from the heating flow water to the service water second cycle is performed.
Dabei kann zusätzlich unmittelbar Wärme von dem Heizmedium auf das Brauchwasser übertragen werden, während andererseits das Brauchwasser auch zwischengespeichert werden kann und dann das Heizungswasser lediglich bis zur Erwärmung der gespeicherten Brauchwassemenge auf eine vorbestimmte Temperatur in dem zweiten Kreislauf geführt wird.In this case, heat can also be transferred directly from the heating medium to the domestic water, while on the other hand the domestic water can also be temporarily stored and then the heating water only until the stored amount of hot water is led to a predetermined temperature in the second circuit.
Dadurch, daß das Brauchwasser durch das von dem Heizmedium erwärmte Heizungsvorlaufwasser aufgeheizt wird, kann mit einem einzigen Wärmeübertrager das Auslangen gefunden werden, womit auch die Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert werden.The fact that the domestic water is heated by the heating flow water heated by the heating medium, can with A single heat exchanger is sufficient, which also reduces heat losses to a minimum will.
Ein zur Durchführung dieses Verfahrens eingerichteter Wärmeübertrager der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gefäß ein Raum zur Erwärmung des Brauchwassers abgeteilt ist, der einen einseitig von dem Brauchwasser beaufschlagten Wärmetauscher enthält, welcher auf der anderen Seite von denn erwärmten Heizungsvorlaufwasser umströmbar ist, wobei der Raum über ein in der Heizungsvorlaufsleitung liegendes Dreiwegeventil wahlweise in einen eigenen zweiten Kreislauf des Heizungswasser ein-A heat exchanger set up to carry out this process of the type mentioned at the beginning is characterized according to the invention in that a space for heating in the vessel of the domestic water is separated, which contains a heat exchanger that is acted upon on one side by the domestic water, which is on the other side of the heated heating flow water Can be flowed around, the space optionally via a three-way valve located in the heating flow line in its own second circuit of the heating water
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schaltbar ist.is switchable.
Dieser Wärmeübertrager weist, verglichen mit den bisher gebräuchlichen zwei Wärmeübertragern für Heizungs- und Brauchwasserbereitung, einen wesentlich geringeren Platzbedarf auf, wobei der apparative Aufwand insgesamt entsprechend herabgesetzt ist, nachdem nurmehr ein einziger Apparat notwendig ist. Zu den daddurch erzielten Montageersparnissen kommt der Vorteil kleinerer Herstellungskosten hinzu.This heat exchanger has, compared to the previously used two heat exchangers for heating and domestic water preparation, take up much less space, the outlay on equipment is correspondingly reduced overall, since only a single device is required is. In addition to the assembly savings achieved as a result, there is the advantage of lower manufacturing costs.
Vorteilhaft ist es, wenn der der Brauchwassererwärmung dienende Raum in dem Gefäß des Wärmeübertragers im Wärmeaustausch mit dem erwärmten Heizungswasser stehend angeordnet ist, so daß auch auf diesem Wege Wärme auf das Brauchwasser übertragen wird. Dabei ergeben sich sehr einfache konstruktive Verhältnisse, wenn der der Brauchwassererwärmung dienende Raum durch ein koaxial zu dem Gefäß angeordnetes Innenrohr begrenzt ist, während das Heizsystem in Gestalt wenigstens einer, das Innenrohr umgebenden Heizschlange ausgebildet sein kann. Diese Anordnung gewährleistet zum einen eine mechanisch, stabile Ausbildung, weil die Heizschlange an dem Innenrohr aufgehängt ist; zum anderen findet aber ein direkter Wärmeübergang von der Heizschlange, d. h. dem primären Heizmedium, auf das Brauchwasser statt, so daß nicht die gesamte zu übertragende Wärmemenge von dem Heizungsvorlauf aufgebracht werden muß.It is advantageous if the space used for domestic water heating in the vessel of the heat exchanger is in heat exchange is arranged standing with the heated heating water, so that also in this way heat to the domestic water is transmitted. This results in very simple structural conditions when the domestic water heating serving space is limited by an inner tube arranged coaxially to the vessel, while the heating system can be designed in the form of at least one heating coil surrounding the inner tube. This arrangement ensures on the one hand, a mechanically stable design, because the heating coil is suspended from the inner tube; on the other hand, there is a direct heat transfer from the heating coil, i. H. the primary heating medium to which Domestic water instead, so that not the entire amount of heat to be transferred is applied by the heating flow must become.
Um gute Wärmeübergangsverhältnisse zu erzielen, ist es dabei vorteilhaft, wenn das Brauchwasser und das Heizungsvorlaufwasser in dem Wärmetauscher im Gegenstrom geführt sind.In order to achieve good heat transfer conditions, it is advantageous if the domestic water and the heating flow water are guided in the heat exchanger in countercurrent.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dem Wärmeübertrager ein mit dem Wärmetauscher verbundener Brauchwasserspeicher zugeordnet, wobei das Dreiwegeventil in Abhängig-In a preferred embodiment, the heat exchanger is a domestic water storage tank connected to the heat exchanger assigned, the three-way valve depending on
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keit von der Brauchwassertemperatur gesteuert ist. Der Brauchwasserspeicher kann mit Vorteil parallel zu dem Wärmetauscher liegen.is controlled by the hot water temperature. Of the Domestic hot water storage tank can be used in parallel with the advantage Heat exchanger.
Im übrigen ist das Brauchwasser zweckmäßigerweise wenigstens teilweise über den Wärmetauscher, gegebenenfalls zwangsläufig; im Kreislauf geführt, womit erreicht wird, daß an der Brauchwasser-Entnahmestelle immer Brauchwasser mit der richtigen Temperatur zur Verfügung steht.In addition, the service water is expediently at least partially via the heat exchanger, possibly inevitably ; Out in the circuit, which ensures that at the domestic water extraction point, domestic water is always available at the correct temperature.
Ein recht einfacher Aufbau des ganzen Leitungssystemes ergibt sich, wenn der der Brauchwassererwärmung dienende Raum mit der Rücklaufleitung des Heizungskreislaufes verbunden ist. Dabei kann die Rücklaufleitung eine Umwälzpumpe enthalten, durch die abhängig von der jeweiligen Stellung des Drei-Wege-Ventiles,das Heizungswasser entweder über den Wärmeverbraucher oder den der Brauchwassererwärmung dienenden Raum jeweils zwangsläufig im Kreislauf geführt ist.A very simple structure of the entire pipeline system results when the one used for domestic water heating Room is connected to the return pipe of the heating circuit. The return line can be a circulation pump contain, depending on the respective position of the three-way valve, the heating water either In each case inevitably circulated via the heat consumer or the room serving for domestic water heating is.
Dadurch, daß das Drei-Wege-Ventil in Abhängigkeit von der Brauchwassertemperatur umgeschaltet wird, ist gewährleistet, daß der Brauchwassererwärmung selbsttätig der Vorrang gegeben ist. Damit kann bei Fernheizanlagen der Anschlußwert sehr klein gehalten werden.The fact that the three-way valve is switched depending on the domestic water temperature ensures that that the domestic water heating automatically given priority is. This means that the connected load can be kept very low in district heating systems.
In der Zej chnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, die Figur zeigt schematisch einen Wärmeübertrager gemäß der Erfindung im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht.In the drawing is an embodiment of the object of the invention, the figure shows schematically a heat exchanger according to the invention in axial section, in a side view.
Der Wärmeübertrager 1 weist ein zylindrisches, rohrförmiges Gefäß 2 auf, das endseitig bei 3 und 4 jeweils durch einen entsprechenden Boden verschlossen ist. In das Gefäß 2 ist ein koaxiales Innenrohr 5 kleineren Durchmessers eingefügt, das an seinen Stirnseiten abgedichtet mit den beiden Böden 3, 4 verbunden ist und das einen der Brauchwasser-The heat exchanger 1 has a cylindrical, tubular vessel 2, the ends at 3 and 4 by a corresponding bottom is closed. A coaxial inner tube 5 of smaller diameter is inserted into the vessel 2, which is sealed at its front sides with the two floors 3, 4 and one of the domestic water
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erwärmung dienenden Raum 6 von dem der Erwärmung des Heizungswassers dienenden Raum 7 abteilt.heating serving space 6 from that of the heating of the heating water serving room 7.
In dem der Hexzungswassererwarmung dienenden Raum 7 ist ein Heizsystem in Gestalt einer das Innenrohr 5 umgebenden Heizschlange 8 angeordnet, die an dem Innenrohr 5 gehaltert ist. Die Heizschlange 8 ist an eine primärseitige Vorlaufleitung 01 und eine sekundärseitige Rücklaufleitung 02 angeschlossen; sie ist von dem primärseitigen Heizmedium, beispielsweise Heizwasser, Dampf oder Thermalöl durchströmt, das von einer nicht weiter dargestellten Wärmequelle, beispielsweise einem Fernheiznetz, geliefert wird.In the room 7 used for heating the water a heating system is arranged in the form of a heating coil 8 surrounding the inner tube 5 and held on the inner tube 5 is. The heating coil 8 is connected to a primary-side flow line 01 and a secondary-side return line 02; it is from the primary-side heating medium, for example Heating water, steam or thermal oil flows through, from a heat source not shown, for example a district heating network.
Von dem der Hexzungswassererwarmung dienenden Raum 7 geht eine sekundäre Vorlaufleitung 04 ab, in welcher ein motorisch betätigtes Dreiwegeventil 9 liegt, an welches auf der einen Seite eine Wärmeverbraucher 10 in Gestalt einer Heizungsanlage angeschlossen ist, von der aus eine Rücklaufleitung 03 in den Raum 7 zurückführt. In der Rücklaufleitung 03 liegt eine Umwälzpumpe 11, die das Heizungswasser zwangsläufig im Kreislauf durch den seiner Erwärmung dienenden Wärmeübertragraum I1 die Vorlaufleitung 04 und den Wärmeverbraucher 10 führen kann. Außerdem ist an die RücklaufleitungA secondary flow line 04, in which a motor-operated three-way valve 9 is located, to which a heat consumer 10 in the form of a heating system is connected on one side, from which a return line 03 leads back into the room 7, goes off from the room 7 used for heating the water . In the return line 03 there is a circulation pump 11, which can inevitably lead the heating water in the circuit through the heat transfer chamber I 1 , which is used for heating, the supply line 04 and the heat consumer 10. It is also connected to the return line
03 ein übliches Ausdehnungsgefäß 12 angeschlossen.03 a conventional expansion vessel 12 is connected.
Wie durch die in die Figur eingetragenen Pfeile angedeutet, sind die Heizschlange 8 und der der Hexzungswassererwarmung dienende Raum 7 des Wärmeübertragers 1 im Gegenstrom von dem primärseitigen Heizmedium und dem Heizungswasser durchströmt. Die dabei von der Heizschlange 8 an das Heizungswasser abgegebene Wärmemenge kann durch ein in der primärseitigen Rücklaufleitung 02 liegendes Motorventil 13 in Abhängigkeit von der Temperatur des Heizungsvorlaufwassers durch Kondensatanstau geregelt werden, wozu in der HeizungsvorlaufleitungAs indicated by the arrows entered in the figure, the heating coil 8 and that of the Hexzungswassererwarmung are Serving space 7 of the heat exchanger 1 flows through in countercurrent from the primary-side heating medium and the heating water. The amount of heat given off by the heating coil 8 to the heating water can be achieved by an in the primary-side Return line 02 lying motor valve 13 as a function controlled by the temperature of the heating flow water through condensate accumulation, including in the heating flow line
04 ein Temperaturfühler 14 vorgesehen ist, dessen Istwert04 a temperature sensor 14 is provided, the actual value of which
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in einen Regler 15 eingegeben wird, welcher den Sollwert-Istwert-Vergleich vornimmt und das Motorventil 13 entsprechend beeinflusst.is entered into a controller 15, which compares the setpoint-actual value undertakes and influences the engine valve 13 accordingly.
An die Heizungsvorlaufleitung 04 ist als Sicherheitseinrichtung ein Sicherheitsventil 16 angeschlossen.To the heating flow line 04 is as a safety device a safety valve 16 is connected.
In dem von dem Innenrohr 5 umschlossenen, der Brauchwassererwärmung dienenden Raum 6 ist ein Wärmetauscher in Gestalt einer Rohrschlange 17 angeordnet, die auf der einen Seite mit einer Brauchwasserleitung 18 und auf der anderen Seite mit einer Kaltwasserleitung 19 verbunden ist. Zwischen der Brauchwasserleitung 18 und der Kaltwasserleitung 19 liegt ein Brauchwasserspeicher 20, der somit parallel zu dem von der Rohrschlange 17 gebildeten Wärmetauscher angeordnet ist. Durch eine in der Kaltwasserleitung 19 vorgesehene Ladepumpe 21 kann das Brauchwasser in den Brauchwasserspeicher 20 gefördert bzw. über diesen zirkulieren lassen werden.In that of the inner pipe 5, the domestic water heating Serving space 6 is a heat exchanger in the form of a coil 17 arranged on one side is connected to a service water line 18 and on the other side to a cold water line 19. Between the Service water line 18 and the cold water line 19 is located a domestic water storage tank 20, which is thus arranged parallel to the heat exchanger formed by the pipe coil 17. The domestic water can be conveyed into the domestic water storage tank 20 by a charging pump 21 provided in the cold water line 19 or let it circulate through it.
Der dritte Anschluß des Dreiwegeventils 9 ist über einen Leitung 22 mit dem der Brauchwassererwärmung dienenden Raum 6 im Bereiche des Anschlusses der Brauchwasserleitung 18 an den Wärmeübertrager 2 verbunden, während auf der anderen Seite von dem Raum 6 eine Rücklaufleitung 23 abgeht, die in dem Bereich zwischen dem Wärmeverbraucher 10 und der Umwälzpumpe 11 an die Heizungsrücklaufleitung 03 angeschlossen ist.The third terminal of the three-way valve 9 is connected via a line 22 to the serving of the water heating chamber 6 in the region of the connection of the water pipe 18 to the heat exchanger 2, while on the other side of the space 6 a return conduit 23 going between in the range the heat consumer 10 and the circulation pump 11 is connected to the heating return line 03.
Der beschriebene Wärmeübertrager arbeitet wie folgt:The heat exchanger described works as follows:
Im normalen Heizungsbetrieb bei mit erwärmtem Brauchwasser gefülltem Brauchwasserspeicher 20 steht das Dreiwegeventil 9 in einer Stellung, in der sich die durch einen Pfeil a angedeutete Durchlaßrichtung ergibt, so c.aß die Umwälzpumpe das Heizungswasser in dem bereits erwähnten ersten Kreislauf über die Vorlaufleitung 04 den Wärmeverbraucher 10 und denIn normal heating operation with the domestic water storage tank 20 filled with heated domestic water, the three-way valve is in place 9 in a position in which the flow direction indicated by an arrow a results, so c.ass the circulation pump the heating water in the already mentioned first circuit via the flow line 04 the heat consumer 10 and the
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der Heizungswassererwärmung dienenden Raum 7 führt. Dabei wird das Heizungswasser, das die Heizschlange 8 umspült, auf eine vorgegebene Sollwert-Temperatur erwärmt, wozu der Regler 15 das Stellventil 13 zweckentsprechend verstellt.the heating water heating serving room 7 leads. The heating water that washes around the heating coil 8 is heated to a predetermined setpoint temperature, for which purpose the controller 15 adjusts the control valve 13 accordingly.
Fällt die Temperatur in dem Brauchwasserspeicher 20 unter einen vorbestimmten Wert ab, so gibt ein Thermostat 24 des Brauchwasserspeichers 20 einen Schaltimpuls auf das Dreiv&geventil 9, das derart umgeschaltet wird, daß sich die durch einen Pfeil b angegebene Durchlaßrichtung ergibt. Damit ist der Wärmeverbraucher 10 von dem Wärmeübertrager 2 vorlaufseitig abgeschaltet, während die Vorlaufleitung 04 nunmehr mit der Leitung 22 verbunden ist, was bedeutet, daß die Umwälzpumpe 11 das Heizungsvorlaufwasser nunmehr im Gegenstrom zu der durch die Ladepumpe 21 gegebenen Zirkulationsrichtung durch den der Brauchwassererwärmung dienenden Raum 6 hindurch und über die Rücklaufleitungen 23 und 03 wieder zurück in den der Heizungswassererwärmung dienenden Raum in einem zweiten, eigenen Kreislauf fördert. Das von der Ladepumpe 21 geförderte Kaltwasser wird beim Durchströmen der Rohrschlange 17 von dem diese im Gegenstrom umspülenden Heizungsvorlaufwasser aufgeheizt, wobei eine zusätzliche Wärmeübertragung über die Wandung des Innenrohres 5 von der primärseitigen Heizschlange 8 und dem das Innenrohr 5 umgebenden erwärmten Heizungswasser aus erfolgt.If the temperature in the water heater 20 falls below From a predetermined value, a thermostat 24 of the domestic hot water tank 20 gives a switching pulse to the three-way valve 9, which is switched in such a way that the transmission direction indicated by an arrow b results. So is the heat consumer 10 is switched off on the flow side by the heat exchanger 2, while the flow line 04 is now is connected to the line 22, which means that the circulation pump 11, the heating flow water is now in countercurrent to the direction of circulation given by the charge pump 21 through the space used for domestic water heating 6 through and via the return lines 23 and 03 back into the space used for heating the heating water promotes in a second, separate cycle. The cold water delivered by the charge pump 21 is when flowing through the coil 17 is heated by the heating flow water flowing around it in countercurrent, with an additional Heat transfer via the wall of the inner tube 5 from the heating coil 8 on the primary side and the one surrounding the inner tube 5 heated heating water takes place.
Die Erwärmung des Brauchwassers erfolgt in dieser Weise so lange, bis der Brauchwasserspeicher 20 wieder aufgeladen ist und das darin enthaltene Brauchwasser die Soll-Wert-Temperatur erreicht. In diesem Augenblick schaltet der Thermostat 24 das Dreiwegeventil wieder auf die Durchlaßrichtung entsprechend dem Pfeil a um, so daß der Wärmeverbraucher 10 wieder mit Wärme versorgt wird.The domestic water is heated in this way until the domestic water storage tank 20 is recharged and the domestic water it contains reaches the setpoint temperature. At that moment it switches the thermostat 24 turns the three-way valve back to the flow direction according to the arrow a, so that the heat consumer 10 is supplied with heat again.
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Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß automatisch der Brauchwassererwärmung der Vorrang gegeben ist. Der Anschlußwert kann damit bei Fernheizanlagen sehr klein gehalten werden.This arrangement ensures that domestic water heating is automatically given priority. The connection value can thus be kept very small in district heating systems.
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Claims (15)
dadurch gekennzeichnet, daß
der Brauchwassererwärmung gegenüber der Wärmeabgabe durch den Wärmeverbraucher der Vorrang gegeben wird.4 - method according to one of the preceding claims,
characterized in that
the domestic water heating is given priority over the heat output by the heat consumer.
wahlweise in einen eigenen zweiten Kreislauf des Heizungswassers einschaltbar ist. the flow line connected to the vessel, the heat consumer and a return line opening into the vessel are circulated, characterized in that a space (6) for heating the domestic water is divided off in the vessel (2), which is a heat exchanger (17 ) contains, which on the other side ^ of the heated Heizungsvorlaufviasser .rr ^ is flowing, and that the space (6) via a three-way valve (9) located in the Iaizungsvorlaufleitung (04)
can optionally be switched into its own second heating water circuit.
gekennzeichnet , daß der der Brauchwassererwärmung dienende Raum (6) in dem Gefäß (2) im Wärmeaustausch mit dem erwärmten Heizungswasser stehend angeordnet ist.6. Heat exchanger according to claim 5, characterized
characterized in that the space (6) serving for domestic water heating is arranged standing in the vessel (2) in heat exchange with the heated heating water.
gekennzeichnet , daß der der Brauchwassererwärmung dienende Raum (6) durch ein koaxial zu dem Gefäß (2) angeordnetes Innenrohr (5) begrenzt ist*7. Heat exchanger according to claim 6, characterized
characterized in that the space (6) used for domestic water heating is delimited by an inner pipe (5) arranged coaxially to the vessel (2) *
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