DE2827166A1 - Hot water preparing circuit - has tank enclosing refrigerator condenser coil to feed several users - Google Patents
Hot water preparing circuit - has tank enclosing refrigerator condenser coil to feed several usersInfo
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Abstract
Description
A 3303 14. Juni 19 78A 3303 June 14, 19 78
vo/poevo / poe
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Helmut Genkinger
Grundstraße 13Helmut Genkinger
Grundstrasse 13
7293 Pfalzgrafenweiler7293 Pfalzgrafenweiler
WarmwasseranlageHot water system
Die Erfindung betrifft eine Warmwasseranlage mit einem über Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Drosselorgan wieder zum Verdampfer führenden Kältemittelkreislauf, bei der das Kältemittel mittels der zur Verfügung stehenden Wärme im Verdampfer verdampft wird und das zu erwärmende Wasser mittels der im Verflüssiger beim Verflüssigen des Kältemittels freiwerdenden Wärme erwärmt wird.The invention relates to a hot water system with an evaporator, compressor, condenser and throttle element again refrigerant circuit leading to the evaporator, in which the refrigerant is generated by means of the available heat is evaporated in the evaporator and the water to be heated by means of the heat released in the condenser when the refrigerant is liquefied.
Eine derartige Warmwasseranlage hat einen Kältemittelskreislauf, der nach dem Prinzip der Kompressionswärmepumpe arbeitet. Das Kältemittel mit geeigneten thermodynamischen Eigenschaften wird im Verdampfer auf einem solchen Druck gehalten, daß die Verdampfungstemperatur unter der Temperatur des abzukühlenden Stoffes liegt, der die Wärme zurSuch a hot water system has a refrigerant circuit, which works on the principle of the compression heat pump. The refrigerant with suitable thermodynamic properties is kept in the evaporator at such a pressure that the evaporation temperature is below the temperature of the one to be cooled Material is, which the heat to
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Verfügung stellt. Durch diese Temperaturdifferenz entsteht ein Wärmefluß in dem Verdampfer und das Kältemittel verdampft unter Wärmeaufnahme. Die entstehenden Dämpfe werden vom Verdichter abgesaugt und auf einen so hohen Druck verdichtet, daß die zu diesem Druck gehörende Verflüssigungstemperatur über der Temperatur des zu erwärmenden Wassers liegt. Durch diese Temperaturdifferenz wird im Verflüssiger Wärme entzogen und der gesamte Kältemitteldampf verflüssigt sich unter Wärmeabgabe. Das flüssige Kältemittel wird anschließend im Drosselorgan auf den niedrigen Verdampferdruck entspannt und kann so im Verdampfer wieder Wärme aufnehmen. Der Kältemittelkreislauf ist damit geschlossen.Provides. This temperature difference arises a heat flow in the evaporator and the refrigerant evaporates while absorbing heat. The resulting vapors are sucked off by the compressor and compressed to such a high pressure that the condensing temperature associated with this pressure is above the temperature of the water to be heated. Due to this temperature difference, the Heat is removed from the condenser and the entire refrigerant vapor is liquefied, releasing heat. The liquid one The refrigerant is then expanded in the throttle device to the low evaporator pressure and can thus be used in the evaporator absorb heat again. The refrigerant circuit is thus closed.
Bei den bekannten Warmwasseranlagen wird im Verflüssiger das zu erwärmende Wasser durch eine Rohrschlange oder ein Röhrensystem geleitet, welches durch die Kondensatorschlange aufgeheizt wird. Dabei kann die Kondensatorschlange auch in der Rohrschlange verlaufen. Dieser Aufbau des Verflüssigers bringt nur einen Verbraucherkreis für das erwärmte Wasser. Sollen mehrere Verbraucherkreise mit unterschiedlich warmem Wasser gespeist werden, dann sind mehrere Verflüssiger in Reihe zu schalten, wobei jeder Verflüssiger einen eigenen Verbraucherkreis steuert. Dieser Mehraufwand an Verflüssigern ist beachtlich und außerdem sind die Leistungen der in Reihe geschalteten Verflüssiger fest vorgegeben. Eine derartige Anlag® ist für eine Warmwasseranlage für einen oder mehrere Warinwasserheizkreise und einen Warmwasserverbraucherkras daher nicht geeignet, <ä.h* nicht optimal, da der Bedarf im Warmwasserverbraucherkreis nicht stetig ist· Ein entsprechend ausgelegter Speicherbehälter mit Regelung für jeden Verbsrauciherkreis wäre für einen wirtschaftlichen Betrieb unumgänglich.In the known hot water systems, the water to be heated is in the condenser through a coil or a Pipe system, which is heated by the condenser coil. The condenser coil can also do this run in the pipe coil. This structure of the condenser only brings one consumer circuit for the heated one Water. Should several consumer groups with different warm water are fed, then several condensers are to be connected in series, with each condenser controls its own group of consumers. This additional expenditure on condensers is considerable and, moreover, the The performance of the condenser connected in series is fixed. Such a plant® is for a hot water system for one or more hot water heating circuits and one Hot water consumer kras therefore not suitable, <ä.h * not optimal, since the demand in the hot water consumer circuit is not is continuous · An appropriately designed storage tank with regulation for each Verbsrauciherkreis would be for an economic one Operation inevitable.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Warmwasseranlage der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß auf einfache Weise an dem einzigen Verflüssiger mehrere Verbraucherkreise mit unterschiedlicher Wassertemperatur abgezweigt werden können und außerdem die Bevorratung bzw. Pufferung der Wärme auf verschiedenen Temperaturen auf die gleiche einfache Weise erfolgen kann.It is the object of the invention to design a hot water system of the type mentioned in such a way that in a simple manner Several consumer circuits with different water temperatures can be branched off at the single condenser and also the storage or buffering of heat at different temperatures in the same simple way can be done.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verflüssiger als Speicherbehälter für das zu erwärmende Wasser ausgebildet ist, daß in dem Behälter eine Rohrschlange stehend angeordnet ist, die mit ihrem oberen Einlauf mit dem Ausgang des Verdichters und mit ihrem unteren Auslauf mit dem Eingang des Drosselorganes verbunden ist, daß an dem Behälter mindestens ein Verbraucherkreis für erwärmtes Wasser angeschlossen ist und daß unter Ausnützung der Überhitzungswärme des Kältemittels im oberen Bereich der Rohrschlange ein Teil des Wassers auf höhere Temperatur für einen Verbraucherpreis mit wärmerem Wasser erwärmbar ist.This object is achieved in that the Condenser is designed as a storage container for the water to be heated that a coil in the container is arranged upright, with its upper inlet with the outlet of the compressor and with its lower outlet with the Input of the throttle element is connected that at least one consumer circuit for heated water is connected to the container is and that utilizing the overheating heat of the refrigerant in the upper part of the coil Part of the water can be heated to a higher temperature for a consumer price with warmer water.
Mit diesem Verflüssigeraufbau sind die verschiedenen Verbraucherkreise über den Wasserinhalt des Behälters noch miteinander gekoppelt, so daß die Leistungen der verschiedenen Verbraucherkreise dennoch variieren können. Es stellt sich im Behälter unter dem Einfluß des Temperaturgefälles im Wasser des Behälters stets ein entsprechender Gleichgewichtszustand ein.The various consumer groups are with this condenser structure about the water content of the container with each other coupled, so that the services of the various consumer groups can still vary. It turns out in Container under the influence of the temperature gradient in the water the container is always in a corresponding state of equilibrium.
Für den Verbraucherkreis mit dem erwärmten Wasser wird die überhitzungswärme des Kältemitteldampes beim Einlauf in die Rohrschlange des Verflüssigers ausgenützt, so daß ein Teil des Wassers int oberen Bereich des Behälters auf eine höhere Temperatur erwärmt werden kann. Die übrigen Verbraucherkreise sind direkt am Behälter angeschlossen und erhalten das weniger warme Wasser. Diese Verbraucherkreise speisen Heiz-For the consumer circuit with the heated water, the superheating heat of the refrigerant vapor is used when it enters the condenser pipe coil, so that part of the water in the upper area of the container can be heated to a higher temperature. The other consumer circuits are connected directly to the tank and receive the less warm water. These consumer circuits feed heating
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körper oder dgl., während der im wesentlichen von der überhitzungswärme höher erwärmte Wasseranteil z.B. als Warmwasser für die Warmwasserleitungen verwendet wird.body or the like., During the substantially from the overheating higher heated water content is used e.g. as hot water for the hot water pipes.
Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das auf höhere Temperatur zu erwärmende Wasser in einem Einsatzbehälter untergebracht ist, der vom oberen Bereich der Rohrschlange umschlossen ist. Auf diese Weise lassen sich Heizwasser und Brauchwasser eindeutig voneinander trennen, jedoch in dem einzigen Verflüssiger auf verschiedene Temperaturen erwärmen. According to one embodiment it is provided that the higher Temperature to be heated water housed in an insert container which is enclosed by the upper region of the pipe coil. In this way, heating water and Clearly separate service water from one another, but heat them to different temperatures in the single condenser.
Zur Vorwärmung des dem Einsatzbehälter zugeführten Kaltwassers ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß von diesem Einsatzbehälter eine Abflußleitung für wärmeres Wasser abgeht und daß das zufließende kalte Wasser über einen im unteren Bereich des Behälters angeordneten Wärmetauscher der Zuflußleitung des Einsatzbehälters zuführbar ist. Ist dieser Wärmetauscher nach einer weiteren Ausgestaltung von dem unteren Bereich der Rohrschlange umschlossen, dann wird die Unterkühlung des Kältemittels in der flüssigen Phase zur Vorwärmung des Kaltwassers mit ausgenützt, welches dem Einsatzbehälter zur stärkeren Erwärmung zugeführt wird.In order to preheat the cold water supplied to the insert container, it is provided according to one embodiment that from this Insert container leads off a drain line for warmer water and that the inflowing cold water via an im The heat exchanger arranged in the lower region of the container can be fed to the inflow line of the insert container. Is this According to a further embodiment, the heat exchanger is enclosed by the lower region of the pipe coil, and then the subcooling occurs of the refrigerant in the liquid phase is also used to preheat the cold water which is supplied to the insert container is supplied for greater heating.
Da sich in dem Wasser des Behälters von oben nach unten ein Temperaturgefälle ausbildet, ergibt sich die Möglichkeit, an dem Behälter in unterschiedlichen Höhen verschiedene Verbraucherkreise anzuschließen. Die Abflußleitung liegt dabei stets höher als die Rückflußleitung. Die Verbraucherkreise erhalten dann Wasser mit unterschiedlicher Temperatur.Since a temperature gradient develops in the water in the container from top to bottom, there is the possibility of an to connect different consumer circuits to the container at different heights. The drain line is always located higher than the reflux line. The consumer circuits then receive water at different temperatures.
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Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß im unteren Bereich des Behälters weitere Wärmetauscher angeordnet sind, die zur Zuführung von externer Wärme an das zu erwärmende Wasser im Behälter bzw. zur Entnahme von Wärme aus dem erwärmten Wasser im Behälter verwendbar ist. Auf diese Weise lassen sich weitere externe Wärmequellen zur Erwärmung des Wassers im Behälter mit ausnützen oder es kann das Wasser eines externen Kreislaufes erwärmt werden. Für einen innigen Wärmeaustausch ist dabei vorgesehen, daß zumindest ein Teil dieser Wärmetauscher vom unteren Bereich der Rohrschlange umschlossen ist.According to a further development it is provided that further heat exchangers are arranged in the lower area of the container, those for supplying external heat to the water to be heated in the container or for removing heat from the heated one Water in the container can be used. In this way, additional external heat sources can be used to heat the Take advantage of the water in the tank or the water of an external circuit can be heated. For an intimate Heat exchange is provided that at least a part of this heat exchanger from the lower region of the pipe coil is enclosed.
Der Wirkungsgrad des Kältemittelkreislaufes läßt sich dadurch noch verbessern, daß das flüssige Kältemittel nach Verlassen der Kondensatorschlange über einen im Verdampfer eingebauten Wärmetauscher geführt wird. Dadurch wird neben'der Rückgewinnung der Wärme aus dem flüssigen Kältemittel auch noch eine Erhöhung der volumetrischen Kälteleistung beim Verdampfen des Kältemittels erreicht.The efficiency of the refrigerant circuit can be further improved by leaving the liquid refrigerant the condenser coil is routed through a heat exchanger built into the evaporator. This is in addition to the recovery The heat from the liquid refrigerant also increases the volumetric refrigeration capacity during evaporation of the refrigerant reached.
Reicht bei extremen Bedingungen die überhitzungswärme des Kältemittels nicht aus, den Wasservorrat für den Warmwasserverbraucherkreis mit höherer Temperatur voll auf die gewünschte Temperatur zu erwärmen, dann kann weiterhin vorgesehen sein, daß das Wasser in dem Einsatzbehälter mittels einer elektrischen Heizeinrichtung zusätzlich erwärmbar ist.The overheating heat of the refrigerant is sufficient in extreme conditions not off, the water supply for the hot water consumer circuit with a higher temperature is fully set to the desired level To heat temperature, then it can also be provided that the water in the insert container by means of an electrical Heating device can also be heated.
Im Gegensatz zu bekannten Warmwasseranlagen wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung in dem Kältemittelkreislauf ein Kältemittel verwendet, das sich beim Verdichten stark erhitzt. Auf diese Weise ist der Wärmebedarf für die Erwärmung des Warmwasser-Brauchwassers auf höhere Temperatur in den meisten Fällen ohne zusätzliche elektrische Heizeinrichtung zu erreichen.In contrast to known hot water systems, according to a particularly advantageous embodiment in the refrigerant circuit uses a refrigerant that heats up strongly when it is compressed. In this way the heat demand for warming is of the domestic hot water to a higher temperature in most cases without an additional electrical heating device reach.
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Für eine zufriedenstellende und gleichbleibende Arbeitsweise des einzigen Verflüssigers für die verschiedenen Verbraucherkreise mit unterschiedlich erwärmtem Wasser ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß der Inhalt des Behälters und die Anschlußquerschnitte der Abflußleitungen und der Rückflußleitungen der Verbraucherkreise so groß ausgelegt sind, daß bei der Zirkulation des erwärmten Wassers in den Verbraucherkreisen im Behälter das Temperaturgefälle im erwärmten Wasser möglichst unverändert aufrechterhalten ist.For a satisfactory and consistent operation of the single condenser for the various consumer groups with differently heated water is provided according to a further embodiment that the contents of the container and the connection cross-sections of the drain lines and the return lines of the consumer circuits designed so large are that in the circulation of the heated water in the consumer circuits in the tank, the temperature gradient is maintained as unchanged as possible in the heated water.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer von einem Sonnenkollektor gespeisten Warmwasserheizungsanlage näher erläutert, die auch auf höhere Temperatur erwärmtes Warmwasser-Brauchwasser abgeben kann.The invention is based on an embodiment example shown schematically in the drawing of a solar collector fed hot water heating system explained in more detail, which also heated to a higher temperature hot water domestic water can deliver.
Bei der Warmwasserheizungsanlage nach dem Ausführungsbeispiel wird ein Sonnenkollektor SK zur Erwärmung von Wasser verwendet, über die geöffneten Ventile V1 und V2 wird mit Hilfe der Umwälzpumpe P1 das erwärmte Wasser in Zirkulation versetzt. Der Hauptanteil des erwärmten Wassers wird mit Hilfe des Mischventils MV1 dem Eingangskreis des Verdampfers VD zugeführt. Der Ausgangskreis des Verdampfers VD, der vom Kältemittel beaufschlagt ist, führt über den Verdichter KD und die Leitung L3 zu einer stehend in einem Behälter B angeordneten Rohrschlange HS. Der untere Auslauf der Rohrschlange HS führt über den Wärmetauscher im Verdampfer zum Eingang des Drosselorgans DR. Der Ausgang des Drosselorgans DR führt zum Äusgangskreis des Verdampfers VD, so daß der Kältemittelkreis entsprechend dem Aufbau einer Kompressionswärmepumpe geschlos-In the hot water heating system according to the embodiment, a solar collector SK is used to heat water, The heated water is set in circulation via the opened valves V1 and V2 with the aid of the circulation pump P1. The main part of the heated water is fed to the inlet circuit of the evaporator VD with the help of the mixing valve MV1. The output circuit of the evaporator VD, which is acted upon by the refrigerant, leads via the compressor KD and the line L3 to a pipe coil HS arranged upright in a container B. The lower outlet of the pipe coil HS leads via the heat exchanger in the evaporator to the inlet of the throttle element DR. The outlet of the throttle element DR leads to the Output circuit of the evaporator VD, so that the refrigerant circuit is closed according to the structure of a compression heat pump.
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sen ist. In dem Verdampfer VD wird unter Wärmeentzug aus dem erwärmten Wasser der Sonnenkollektorschleife das Kältemittel verdampft. In dem Verdichter KD wird der Kältemitteldampf auf hohen Druck gebracht und in dem Verflüssiger VF wird der Kältemitteldampf unter Abgabe von Wärme verflüssigt. Die Wärme wird dabei an das in den Behälter B eingebrachte Wasser abgegeben. Da ein Kältemittel verwendet ist, das sich beim Verdichten stark erhitzt, entsteht in den oberen Windungen der Rohrschlange HS eine erhöhte Temperatur, die über der Verflüssigungstemperatur des Kältemittels liegt. Damit läßt sich eine kleinere Wassermenge auf höhere Temperatur erwärmen.sen is. In the evaporator VD, the refrigerant is extracted from the heated water in the solar collector loop evaporates. The refrigerant vapor is brought to high pressure in the compressor KD and in the condenser VF, the refrigerant vapor is liquefied while releasing heat. The heat is transferred to the inside of the container B released water. Since a refrigerant is used that heats up strongly when it is compressed, it is produced in the upper turns of the pipe coil HS an increased temperature which is above the condensation temperature of the refrigerant lies. This allows a smaller amount of water to be heated to a higher temperature.
Aus diesem Grunde ist in dem oberen Bereich des Behälters B ein Einsatzbehälter EB eingebracht, der von den oberen Windungen der Rohrschlange HS umschlossen wird. Das Kaltwasser K wird diesem Einsatzbehälter EB über einen Wärmetauscher VW1 zugeführt, der im unteren Bereich des Behälters B von den unteren Windungen der Rohrschlange HS umschlossen ist. Das Kaltwasser wird über diesen Wärmetauscher VW1 vorgewärmt und über die Leitung L3 der Zuflußleitung ZL des Einsatzbehälters EB zugeführt, die nahe des Bodens des Einsatzbehälters EB endet. DieAbflußleitung AL des Einsatzbehälters EB führt zur Entnahmestelie E für Warmwasser mit höherer Temperatur. Dieser Warmwasser-Verbraucherkreis speist die Warmwasser-Brauchwasserleitungen der Heizungsanlage. Für extreme Bedingungen kann das Wasser in dem Einsatzbehälter EB mittels einer elektrischen Heizeinrichtung ZH bei Bedarf zusätzlich erwärmt werden.For this reason, an insert container EB is placed in the upper region of the container B, which is separated from the upper windings the pipe coil HS is enclosed. The cold water K is this insert container EB via a heat exchanger VW1 supplied, which is enclosed in the lower region of the container B by the lower turns of the coil HS. That Cold water is preheated via this heat exchanger VW1 and via line L3 of the inflow line ZL of the insert container EB supplied, which ends near the bottom of the insert container EB. The discharge line AL of the insert container EB leads to Withdrawal point E for hot water with a higher temperature. This The hot water consumer circuit feeds the hot water service water pipes of the heating system. For extreme conditions the water in the insert container EB can be additionally heated if required by means of an electrical heating device ZH will.
In der stehenden Rohrschlange HS verflüssigt sich das Kältemittel, so daß von oben nach unten ein Temperaturgefälle auf-The refrigerant liquefies in the standing pipe coil HS, so that there is a temperature gradient from top to bottom.
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tritt, das sich auch auf das Wasser im Behälter B überträgt. Wie die Leitungen L4 und L5 zeigen, kann ein Heiz-Verbraucherkreis mit dem Heizkörper HK direkt an dem Behälter B angeschlossen werden. Die Abflußleitung L4 ist dabei über der Rückflußleitung L5 angeordnet. Mit dem Mischventil MV2 kann der Wärmefluß über den Heizkörper HK geregelt werden. Die Ventile V3 und V4 mit der Umwälzpumpe P2 vervollständigen den Heiz-Verbraucherkreis. Die Temperatur des Wassers in diesem Verbraucherkreis hängt von der Höhe der Abflußleitung L4 am Behälter B ab. Auf diese Weise lassen sich in unterschiedlicher Höhe am Behälter B auch weitere Verbraucherkreise anschließen, wobei die Temperatur des zirkulierenden Wassers mit zunehmender Höhe der Abflußleitung L4 am Behälter B ansteigt.occurs, which is also transferred to the water in container B. As lines L4 and L5 show, a heating consumer circuit can be connected directly to container B with the heating element HK. The drain line L4 is above the Return line L5 arranged. With the mixing valve MV2 the heat flow can be regulated via the radiator HK. Complete the valves V3 and V4 with the circulation pump P2 the heating consumer circuit. The temperature of the water in this consumer circuit depends on the height of the drain pipe L4 on container B. In this way, other consumer circuits can also be connected to container B at different heights connect, the temperature of the circulating water increasing with the height of the drain line L4 increases at container B.
Wie der im unteren Teil des Behälters B untergebrachte Wärmetauscher VWZ zeigt, kann bei entsprechender Sonneneinstrahlung diese Wärme dem Speicher direkt zugeführt werden und zur Erwärmung genützt werden.Like the heat exchanger housed in the lower part of tank B. VWZ shows, this heat can be fed directly to the storage tank and to the Warming can be used.
Im unteren Bereich des Behälters B können weitere Wärmetauscher, z.B. VW3, untergebracht sein, die zum Teil auch von den unteren Windungen der Rohrschlange HS umschlossen sein können. Diese Wärmetauscher können wahlweise zur Zuführung von externer Wärme an das Wasser des Behälters B oder zum Entzug von Wärme aus dem erwärmten Wasser des Behälters B für einen externen Verbraucherkreis VK oder dgl- verwendet werden.Further heat exchangers, e.g. VW3, can be accommodated in the lower area of container B, some of which are also supplied by the lower turns of the coil HS can be enclosed. These heat exchangers can optionally be used for supply of external heat to the water of the container B or for the extraction of heat from the heated water of the container B used for an external consumer circuit VK or the like will.
Der Verflüssiger in dieser Form beinhaltet einen Warmwasserboiler/ der unter Ausnützung der überhitzungswärme desThe condenser in this form includes a hot water boiler / which utilizes the overheating of the
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verdichteten Kältemxtteldampfes direkt ein Warmwasser-Brauchwasser mit einer Temperatur liefern kann, die über der Temperatur der an dem Behälter B direkt angeschlossenen Haupt-Verbraucherkreise liegt.condensed refrigerant vapor directly to a hot water service water with a temperature that is above the temperature of the container B directly connected Main consumer circles.
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Claims (12)
das zu erwärmende Wasser im Behälter (B) bzw. zur Entnahme von Wärme aus dem erwärmten Wasser im Behälter
(B) verwendbar sind.6. Hot water system according to one of claims 1 to 5, characterized in that further heat exchangers (eg VW2 and VW3) are arranged in the lower region of the container (B) which are used to supply external heat
the water to be heated in the container (B) or for the extraction of heat from the heated water in the container
(B) are usable.
Priority Applications (1)
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DE2827166A DE2827166C2 (en) | 1978-06-21 | 1978-06-21 | Hot water system |
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DE2827166C2 DE2827166C2 (en) | 1984-06-07 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2827166A Expired DE2827166C2 (en) | 1978-06-21 | 1978-06-21 | Hot water system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2827166C2 (en) |
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