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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Heizkesselsystem mit zwei Warmwassertanks und insbesondere auf ein Heizkesselsystem mit zwei Warmwassertanks, bei dem Hochtemperaturwasser in einem Hochtemperaturtank mit Niedrigtemperaturwasser in einem Niedrigtemperaturtank gemischt wird, um Warmwasser mit einer voreingestellten Temperatur an einen Speisewasser-Wärmetauscher zu liefern, wodurch die Temperatur des Warmwasser ständig konstant gehalten wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Allgemein ist, wie in 1 gezeigt, ein Heizkesselsystem so aufgebaut, dass Heizwasser in einem Heizkessel 1 in einem Heißwasserspeicher 10 mit einem ausgezeichneten Wärmeisolierungsvermögen gespeichert wird und an eine Heizungsleitung 20 eines Raum- oder Speisewasser-Wärmetauschers 30 geliefert wird, wodurch der Raum beheizt bzw. Warmwasser bereitet wird.
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Das Heizkesselsystem ist mit einem Heizkessel 1 und einem Heißwasserspeicher 10 ausgerüstet und so konstruiert, dass der Heizkessel betrieben wird, um das Wasser wieder aufzuheizen, wenn eine Temperatur T0 eines von dem Heißwasserspeicher an die Heizungsleitung 20 oder den Speisewasser-Wärmetauscher 30 gelieferten warmen Speicherwassers niedriger als eine voreingestellte Heizwassertemperatur ist, und das Wasser dann von dem Heißwasserspeicher an die Heizungsleitung 20 oder den Speisewasser-Wärmetauscher 30 geleitet wird.
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Das herkömmliche Heizkesselsystem ist jedoch dahingehend problematisch, dass, selbst wenn die Temperatur T0 des heißen Speicherwassers, das von dem Heißwasserspeicher 10 an die Heizungsleitung 20 oder den Speisewasser-Wärmetauscher 30 geleitet wird, höher als eine voreingestellte Temperatur des Heizwasser ist, das Wasser geliefert wird, ohne dass die Temperatur geregelt wird, so dass es vorkommen kann, dass ein Raum über eine voreingestellte Temperatur hinaus geheizt wird oder die Temperatur T2 des Warmwassers zu hoch wird.
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Insbesondere ist das herkömmliche Heizkesselsystem dahingehend problematisch, dass das durch den Heißwasserspeicher 10 gelieferte Warmwasser nicht auf einer konstanten Temperatur bleibt, so dass von dem Speisewasser-Wärmetauscher 30 kommendes Warmwasser dazu führen kann, dass ein Benutzer aufgrund der geringfügigen Änderung der Temperatur des Warmwassers vorübergehend ein Unbehagen oder eine Unannehmlichkeit verspürt.
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Offenbarung
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Technisches Problem
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Demgemäß wurden beim Machen der vorliegende Erfindung die oben genannten Probleme im Blick behalten, die im Stand der Technik auftreten, und ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizkesselsystem mit zwei Warmwassertanks vorzusehen, bei dem ein Heizkessel mit einem Hochtemperatur-Wassertank und einem Niedrigtemperatur-Wassertank ausgerüstet ist, und Hochtemperaturwasser im Hochtemperatur-Wassertank und Niedrigtemperaturwasser im Niedrigtemperatur-Wassertank mit unterschiedlichen Durchflussraten von einem Mischventil gemischt werden, so dass Warmwasser einer voreingestellten Temperatur an einen Speisewasser-Wärmetauscher geliefert wird, wodurch die Temperatur des im Speisewasser-Wärmetauscher erwärmten Wassers konstant bleibt.
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Technische Lösung
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Zum Lösen der oben genannten Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Heizkesselsystem mit zwei Warmwassertanks vor, das so konstruiert ist, dass es Warmwasser eines Heizkessels an eine Heizungsleitung oder einen Speisewasser-Wärmetauscher liefert, um Warmwasser einer vorbestimmten Temperatur abzugeben, wobei das Heizkesselsystem einen Hochtemperatur-Wassertank, der heißes Wasser speichert, das im Heizkessel erwärmt wird, einen Niedrigtemperatur-Wassertank, der heißes Wasser speichert, das von dem Speisewasser-Wärmetauscher oder der Heizungsleitung empfangen wird, und der das Warmwasser an den Heizkessel liefert, sowie ein Mischventil aufweist, das das von dem Hochtemperatur-Wassertank kommende Warmwasser mit dem von dem Niedrigtemperatur-Wassertank kommenden Warmwasser mischt, um dadurch gemischtes Warmwasser einer vorbestimmten Temperatur an den Speisewasser-Wärmetauscher zu liefern, wobei das Mischventil eine Durchflussrate des zu mischenden Warmwassers des Niedrigtemperatur-Wassertanks je nach einer Temperatur des Warmwassers des Hochtemperatur-Wassertanks steuert, wodurch das gemischte Warmwasser mit der vorbestimmten Temperatur geliefert wird.
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Vorteile
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Heizkesselsystem mit zwei Warmwassertanks dahingehend vorteilhaft, dass Hochtemperatur-Warmwasser, dessen Temperatur höher als eine voreingestellte Temperatur ist, und Niedrigtemperatur-Warmwasser, dessen Temperatur niedriger als eine voreingestellte Temperatur ist, miteinander gemischt werden, um ein Warmwasser mit einer voreingestellten Temperatur zu liefern, und dass das Warmwasser der voreingestellten Temperatur an einen Speisewasser-Wärmetauscher geliefert wird, wodurch es immer Warmwasser mit einer Temperatur liefern kann, die für den Gebrauch geeignet ist, und es verhindert, dass die Temperatur des Warmwassers sich ändert, wenn das Warmwasser in Betrieb ist, so dass ein Benutzer kein Unbehagen und auch keine Unannehmlichkeit verspürt.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht, welche den Aufbau eines herkömmlichen Heizkesselsystems veranschaulicht;
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2 ist eine Ansicht, welche den Aufbau eines Heizkesselsystems mit zwei Warmwassertanks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
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3 ist eine Ansicht, welche den Aufbau eines Mischventils des Heizkesselsystems mit zwei Warmwassertanks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Ausführungsform der Erfindung
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Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Einzelnen anhand der beiliegenden Zeichnungen.
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2 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Heizkesselsystems mit zwei Warmwassertanks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 3 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Mischventils des Heizkesselsystems mit zwei Warmwassertanks gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Wie in 2 gezeigt, weist ein Heizkesselsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Hochtemperatur-Wassertank 11, der von einem Heizkessel 1 erwärmtes und geliefertes Warmwasser speichert, einen Niedrigtemperatur-Wassertank 12, der von einem Speisewasser-Wärmetauscher 30 oder einer Heizungsleitung 20 empfangenes Warmwasser speichert, und ein Mischventil 50 auf, das von dem Hochtemperatur-Wassertank geliefertes Warmwasser mit von dem Niedrigtemperatur Wassertank geliefertem Warmwasser mischt, um so Warmwasser mit einer vorbestimmten Temperatur an den Speisewasser-Wärmetauscher 30 oder die Heizungsleitung 20 zu liefern.
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Hierbei speichert der Hochtemperatur-Wassertank 11 von dem Heizkessel 1 erwärmtes Warmwasser und ist so konstruiert, dass das gespeicherte Warmwasser bei einer Temperatur T0 von 60 bis 80°C bleibt.
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Der Niedrigtemperatur-Wassertank 12 speichert Niedrigtemperatur-Warmwasser, das durch den Speisewasser-Wärmetauscher 30 oder die Heizungsleitung 20 geleitet und dann zurückgeleitet wird, und ist so konstruiert; dass das Niedrigtemperatur-Warmwasser bei einer Temperatur T3 von 55°C oder weniger bleibt. Das Niedrigtemperatur-Warmwasser wird wieder in den Heizkessel 1 eingeleitet oder an das Mischventil 50 geliefert.
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Da ferner das Niedrigtemperaturwasser des Niedrigtemperatur-Wassertanks 12, das an das Mischventil 50 geliefert wird, dazu verwendet wird, die Temperatur des Hochtemperaturwasser, das vom Hochtemperatur-Wassertank 11 geliefert wird, auf eine voreingestellte Temperatur T1 gemischten Warmwassers herabzusetzen, wird zu der Zeit, da das Niedrigtemperaturwasser mit dem Hochtemperaturwasser gemischt wird, weniger Niedrigtemperaturwasser als Hochtemperaturwasser verwendet.
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Wie in 3 gezeigt, weist das Mischventil 50 eine Zufuhrventilscheibe 51 und eine Auslassventilscheibe 52 auf. Die Zufuhrventilscheibe 51, die feststehend ist, ist mit einem Hochtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-1 und einem Niedrigtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-2 ausgerüstet, von denen jeder die Form einer Niere aufweist. Die Auslassventilscheibe, die drehbar ist, ist mit einem Auslassanschluss 52-1 ausgerüstet, der die gleiche Form wie der Hochtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-1 und der Niedrigtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-2, nämlich die Form einer Niere, hat.
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Auf diese Weise wird, wenn das Hochtemperaturwasser aus dem Hochtemperatur-Wassertank 11 durch den Hochtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-1 in das Mischventil 50 fließt und das Niedrigtemperaturwasser aus dem Niedrigtemperatur-Wassertank 12 durch den Niedrigtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-2 in das Mischventil 50 fließt, eine vorbestimmte Menge Warmwasser durch den Auslassanschluss 52-1 der Auslassventilscheibe 52 ausgelassen, so dass das Hochtemperaturwasser mit dem Niedrigtemperaturwasser gemischt wird. Bei einer Drehung der Auslassventilscheibe überlappt der Auslassanschluss den Hochtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-1 und den Niedrigtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-2. Die Zufuhrmenge des Hochtemperaturwassers und des Niedrigtemperaturwassers variiert in Abhängigkeit von dem Überlappungsbereich des Auslassanschlusses mit dem Hochtemperatur- und dem Niedrigtemperatur-Wasserzufuhranschluss.
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Was den Niedrigtemperatur-Wassertank 12 betrifft, wird, wenn die Temperatur T0 des Hochtemperaturwassers im Hochtemperatur-Wassertank 11 niedriger als die Temperatur T1 des gemischten Warmwassers ist, das Niedrigtemperaturwasser an den Heizkessel 1 geleitet und dann wieder erwärmt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Temperatur T0 des Hochtemperaturwassers höher als die Temperatur T1 des gemischten Warmwassers ist, das Niedrigtemperaturwasser an das Mischventil 50 geleitet.
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Ferner ist das Mischventil 50 so konstruiert, dass es das Hochtemperaturwasser mit der Temperatur T0 und das Niedrigtemperaturwasser mit der Temperatur T3 von dem Hochtemperatur-Wassertank 11 bzw. dem Niedrigtemperatur-Wassertank 12 empfängt und das Hochtemperaturwasser und das Niedrigtemperaturwasser so mischt, dass das gemischte Warmwasser die Temperatur T1 hat, und dass es dann das gemischte Warmwasser an den Speisewasser-Wärmetauscher 30 oder die Heizungsleitung 20 leitet.
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Wenn zum Beispiel eine Temperatur T2 von Warmwasser, das von dem Speisewasser-Wärmetauscher 30 geliefert wird, auf 55°C eingestellt ist, und der Heizkessel 1 so eingestellt ist, dass er sich einschaltet, wenn die Temperatur T0 des Hochtemperaturwassers 60°C ist, und sich ausschaltet, wenn die Temperatur T0 des Hochtemperaturwassers 80°C ist, wird die Temperatur T0 des Hochtemperaturwassers im Hochtemperatur-Wassertank 11 im Bereich von 60 bis 80°C gehalten und wird die Temperatur T3 des Niedrigtemperaturwasser im Niedrigtemperatur-Wassertank 12 bei 55°C oder weniger gehalten.
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Das Hochtemperaturwasser zwischen 60 und 80°C wird mit dem Niedrigtemperaturwasser bei 55°C oder weniger vom Mischventil 50 gemischt, das auf diese Weise gemischtes Warmwasser mit einer Temperatur T1 von 55 bis 60°C liefert.
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Mit anderen Worten ist unter der Annahme, dass die Leistung des Heizkessels 1 24000 kcal·h ist, Wasser mit 15°C von dem Speisewasser-Wärmetauscher 30 mit einer Durchflussrate von 10 l/min geliefert wird und Warmwasser mit 55°C abgegeben wird, die für 60 Minuten benötigte Wärmeenergie die Folgende: Durchflussrate × Temperaturänderung × Zeit = 10 l/min × 40°C × 60 min = 24000 kcal·h.
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Hierbei wird, wenn die Durchflussrate des gemischten Warmwassers, das vom Mischventil 50 ausgegeben wird, 20 l/min ist, die Temperatur T1 des gemischten Warmwassers 60°C ist, und die Temperatur T3, mit der das gemischte Warmwasser durch den Speisewasser-Wärmetauscher 30 gelangt und zum Niedrigtemperatur-Wassertank 12 zurückgeleitet wird, 40°C ist, die für 60 Minuten an den Speisewasser-Wärmetauscher gelieferte Energiemenge wie folgt berechnet: Durchflussrate × Temperaturänderung × Zeit = 20 l/min × 20°C × 60 mm = 24000 kcal·h. Wie aus dieser Gleichung ersichtlich, ist die an den Speisewasser-Wärmetauscher gelieferte Wärmeenergie gleich der Wärmeenergie, die benötigt wird, wenn Wasser erwärmt und Warmwasser geliefert wird.
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Zu diesem Zweck liefert der Heizkessel 1 24000 kcal·h, was der Leistung des Heizkessels entspricht, zum Erwärmen des Niedrigtemperaturwassers von 40°C, so dass es zu Hochtemperaturwasser mit 60 bis 80°C wird.
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Hierbei wird, wenn die Durchflussrate des Wassers von 15°C, das vom Speisewasser-Wärmetauscher 30 mit einer Durchflussrate von 10 l/min geliefert wird, auf 5 l/min herabgesetzt wird, das Wasser mit 5 l/min mit einer Wärmemenge von 24000 kcal·h erwärmt. Auf diese Weise wird Wasser vorübergehend auf 55°C oder mehr erwärmt und zugeführt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch die an den Speisewasser-Wärmetauscher gelieferte Wärmemenge so gesteuert werden, dass sie auf eine passende Wärmemenge verringert werden kann, das heißt, Durchflussrate × Temperaturänderung × Zeit = 5 l/min × 40°C × 60 min = 12000 kcal·h.
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Mit anderen Worten wird, wenn die Durchflussrate des zugeführten Wassers verringert wird und die Temperatur T2 des erwärmten Wassers auf eine voreingestellte Temperatur oder mehr erhöht wird, die Temperatur T1 des gemischten Warmwassers im Mischventil 50 herabgesetzt. Wenn die Auslassventilscheibe 52 so gedreht wird, dass sich der Auslassanschluss 52-1 zum Niedrigtemperatur-Wasserzufuhranschluss 51-2 der Zufuhrventilscheibe 51 bewegt, wird die Zuflussmenge des Niedrigtemperaturwassers des Niedrigtemperatur-Wassertanks 12 erhöht und die Zufuhrmenge des Hochtemperaturwasser des Hochtemperatur-Wassertanks 11 verringert, wodurch die Temperatur T1 des gemischten Wasser verringert wird.
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Deshalb wird, während die Durchflussrate des von dem Niedrigtemperatur-Wassertank 12 an das Mischventil 50 gelieferten Niedrigtemperaturwassers erhöht wird, die Durchflussrate des an den Heizkessel 1 gelieferten Niedrigtemperaturwassers verringert. Gleichzeitig wird, während die Durchflussrate des von dem Hochtemperatur-Wassertank 11 an das Mischventil 50 gelieferten Hochtemperaturwassers verringert wird, die Temperatur T0 des Hochtemperaturwassers erhöht. Hierbei wird die von dem Heizkessel gelieferte Wärmemenge von 24000 kcal·h auf 12000 kcal·h, nämlich um 50%, verringert.
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Ferner wird, wenn die Durchflussrate des Wassers von 15°C, das an den Speisewasser-Wärmetauscher 30 geliefert wird, auf 2 l/min herabgesetzt wird, eine Wärmemenge von 4.800 kcal·h nötig, um das erwärmte Wasser von 55°C zu erhalten. Auf diese Weise wird ein Heizkessel 1 mit einer maximalen Leistung von 24000 kcal·h so gesteuert, dass er mit nur 20% seiner Leistung betrieben wird.
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Für den Fall, in dem der Betriebsbereich eines Brenners des Heizkessels 1 variabel ist und kontinuierlich mit einer Leistung von 40% bis 100% betrieben wird, weicht, wenn wie oben beschrieben die Betriebsleistung des Heizkessels auf 20% verringert wird, diese von dem variablen Bereich des Brenners ab, wodurch ein Ein-/Aus-Betrieb ausgelöst wird.
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Wenn kein Warmwasser mehr verwendet wird, wird die Auslassventilscheibe 52 im Mischventil 50 so gedreht, dass der Auslassanschluss 52-1 zu dem Niedrigtemperaturwasser-Zufuhranschluss 51-2 der Zufuhrventilscheibe 51 bewegt wird. Dadurch wird eine Zuflussmenge des Niedrigtemperaturwassers des Niedrigtemperatur-Wassertanks 12 erhöht und die Zufuhrmenge des Hochtemperaturwassers des Hochtemperatur-Wassertanks 11 proportional zu der erhöhten Einfließmenge verringert, so dass die Temperatur T1 des gemischten Warmwassers so gesteuert wird, dass sie auf 55°C gesenkt wird. Da die Wärmemenge nie verloren geht, während das gemischte Warmwasser durch den Speisewasser-Wärmetauscher 30 strömt und zum Niedrigtemperatur-Wassertank 12 zurückkehrt, wird die Temperatur T3 des Niedrigtemperaturwassers des Niedrigtemperatur-Wassertanks abrupt auf 55°C erhöht. In diesem Fall wird der Betrieb des Heizkessels 1 sofort gestoppt.
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Zusammengefasst steuert die vorliegende Erfindung die Zufuhrzuflussrate, wenn das Niedrigtemperaturwasser des Niedrigtemperatur-Wassertanks, der eine relativ ungleichmäßige Temperatur T3 hat, an das Mischventil 50 geliefert wird, so dass die Temperatur T1 des gemischten Warmwassers schnell und präzise auf eine voreingestellte Temperatur geregelt werden kann, wodurch die Temperatur T2 des von dem Speisewasser-Wärmetauscher 30 abgegebenen Warmwassers immer konstant gehalten wird.
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Auch wenn die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für veranschaulichende Zwecke offenbart wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Änderungen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne dass dadurch vom Umfang und Geist der Erfindung abgewichen wird, wie er in den beiliegenden Ansprüchen offenbart ist.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung wird auf ein Heizkesselsystem angewendet, so dass immer Warmwasser mit einer Temperatur geliefert wird, die für den Gebrauch geeignet ist, und verhindert wird, dass sich die Temperatur des Warmwassers ändert, wenn das Warmwasser in Betrieb ist, so dass ein Benutzer keinerlei Unbehagen oder Unannehmlichkeit verspürt, wodurch sich eine gute industrielle Anwendbarkeit ergibt.
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Zusammenfassung
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Heizkessel mit zwei Warmwassertanks
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Heizkesselsystem mit zwei Warmwassertanks. Insbesondere sieht die Erfindung ein Heizkesselsystem mit zwei Wassertanks vor, bei dem ein Heizkessel einen Hochtemperatur- und einen Niedrigtemperatur-Wassertank umfasst. Die Erfindung mischt Hochtemperaturwasser im Hochtemperaturtank mit Niedrigtemperaturwasser im Niedrigtemperaturtank mit unterschiedlichen Durchflußraten in einem Mischventil und liefert Warmwasser mit einer voreingestellten Temperatur an einen Wasserversorgungs-Wärmetauscher, so dass die Temperatur des erwärmten Wassers im Wasserversorgungs-Wärmetauscher konstant gehalten wird. Die vorliegende Erfindung kann Warmwasser mit einer konstanten Temperatur liefern, das immer zur Verwendung geeignet ist und das frei von Unannehmlichkeiten oder Unbequemlichkeiten ist, die von einer Temperaturabweichung herrühren können, weil Warmwasser mit einer Temperatur, die höher oder niedriger als die voreingestellte Temperatur ist, mit dem auf voreingestellter Temperatur befindlichen Wasser gemischt wird und dann an den Wasserversorgungs-Wärmetausche geliefert wird.
