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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserversorgungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur hygienischen Wasseraufbereitung nach dem Durchlauferhitzerprinzip werden beispielsweise Frischwasserstationen verwendet, die kaskadenförmig aufgebaut sind.
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Bei einer bekannten Frischwasserstation ist eine Vielzahl von Wärmetauschervorrichtungen in Reihe geschaltet. Jede Wärmetauschervorrichtung umfasst eine Wärmetauschereinheit, die über entsprechende Verbindungsleitungen mit vier parallel angeordneten Rohrleitungsabschnitten verbunden ist. Die einzelnen Rohrleitungsabschnitte der Wärmetauschervorrichtungen sind untereinander so verbunden, dass sie zwei Rohrleitungskreise ausbilden, in welchem entweder Brauchwasser oder Heizwasser zirkuliert. Eine solche Frischwasserstation zeigt beispielsweise 1.
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Aus baulichen Gründen münden die Verbindungsleitungen häufig in axialer Richtung im mittleren Bereich jedes Rohrleitungsabschnitts in eine Öffnung in der Mantelfläche des entsprechenden Rohrleitungsabschnitts. Dies hat zur Folge, dass bei der von einem Verbraucher oder Versorger am weitesten entfernt liegenden Wärmetauschervorrichtung ein Totraum in einzelnen Rohrleitungsabschnitten entsteht. Ein Totraum bezeichnet in diesem Zusammenhang einen Abschnitt eines Rohres, in den zwar Wasser gelangen kann, welcher aber von dem zirkulierenden Wasser nicht erfasst wird. Das Wasser, das sich in dem Totraum befindet, wird somit auch dann, wenn Wasser durch das Rohrleitungssystem zirkuliert, nicht ausgetauscht.
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Es wurde festgestellt, dass dieser Totraum besonders in der Brauchwasserzirkulation aus hygienischer Sicht bedenklich werden kann. Da das in dem Totraum stehende, zum Teil warme Wasser nicht ausgespült wird, können sich dort Bakterien und Keime ansiedeln, die das Brauchwasser verunreinigen könnten.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wasserversorgungsvorrichtung, insbesondere ein kaskadenförmige Wasserversorgungsvorrichtung bereitzustellen, bei der alle Rohrleitungsabschnitte ausreichend durchströmt werden, um eine Verunreinigung des Brauchwassers aufgrund von Bakterien oder Keimen zu verhindern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Wasserversorgungsvorrichtung, umfassend einen von Wasser durchflossenen Rohrabschnitt mit einer ersten Stirnseite, wobei die erste Stirnseite des Rohrabschnitts verschlossen ist, mit einer zweiten Stirnseite des Rohrabschnitts, mit einem vorgegebenen Innendurchmesser sowie mit einem Ein- und einem Ausgang, die im Abstand voneinander entlang der Längsachse des Rohrabschnitts angeordnet sind, wobei ein Totraum im Inneren des Rohrabschnitts zwischen der verschlossenen Stirnseite des Rohrabschnitts und dem Eingang ausgebildet ist, wobei ein beidseitig offenes Innenrohr mit einem ersten und zweiten Innenrohrende in dem Rohrabschnitt angeordnet und insbesondere konzentrisch in dem Rohrabschnitt ausgerichtet ist, und wobei das erste Innenrohrende im Totraum mit Abstand von der verschlossenen Stirnseite angeordnet ist und die Länge des Innenrohrs so bemessen ist, dass das Innenrohr zumindest aus dem Totraum heraus in den Bereich des Rohrabschnitts zwischen Eingang und zweiter Stirnseite des Rohrabschnitts hineinragt.
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Das Innenrohr sorgt dafür, dass das durch den Rohrabschnitt strömende Wasser in den Totraum gelangt und durch das Innenrohr zum Ausgang des Rohrabschnitts gelenkt wird, so dass sich in dem Totraum kein stehendes Wasser bildet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich des zweiten Innenrohrendes zwischen dem Innenrohr und dem Rohrabschnitt eine Blende vorgesehen.
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Im Rahmen der Erfindung bedeutet Blende jede Art von Blende, die mit einem oder mehreren Löchern versehen ist. Ebenso werden darunter Blenden mit gitternetzartigen Strukturen verstanden. Allgemeine besteht die Funktion der Blende darin, den Durchflusskanal zwischen Innenrohr und Rohrabschnitt zu verengen, aber nicht zu verschließen. Durch geeignete Wahl der Art der Blende lässt sich der Strom um das Innenrohr und durch das Innenrohr hindurch aufteilen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Blende am zweiten Innenrohrende befestigt ist. Somit lässt sich das Innenrohr mit Blende als Einheit einfach in dem Rohrabschnitt montieren.
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Es ist von Vorteil, dass das Innenrohr an dem Außenrohr befestigt ist, um eine sichere Positionierung auch im Dauerbetrieb zu gewährleisten.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist das Innenrohr mittels der Blende an dem Rohrabschnitt befestigt.
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Hierbei ist es vorteilhaft, dass eine Blende mit einem scheibenförmigen Grundkörper und mit einem Rand, der sich an der Stirnseite des scheibenförmigen Grundkörpers in radialer Richtung erstreckt, vorgesehen ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rohrabschnitt eine offene Stirnseite auf, die den Ausgang des Rohrabschnittes bildet. Mit Hilfe dieser Ausführungsform ist es möglich, ein Rohrleitungselement oder einen weiteren Rohrabschnitt an dem Rohrabschnitt anzuschließen, um beispielsweise eine kaskadenförmige Versorgungsvorrichtung auszubilden.
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Es ist ein besonderer Vorteil dieser Erfindung, dass keine baulichen Veränderungen an bereits bestehenden kaskadenförmigen Versorgungsvorrichtungen notwendig sind. Insbesondere kann der Abstand zwischen den einzelnen Wärmetauschervorrichtungen identisch bleiben.
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Bei den eben beschriebenen Ausführungsformen ist es von Vorteil, dass das Innenrohr an dem zweiten Innenrohrende im Bereich des Ausgangs mit dem Rohrabschnitt verbunden ist. So kann beispielsweise eine Schraubverbindung mit Flansch zwischen Rohrabschnitt und Rohrleitungselement verwendet werden, um das Innenrohr in dem Rohrabschnitt sicher zu befestigen.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Querschnittsfläche des Innenrohrs und die von dem Wasser durchströmbare Fläche der Blende ungefähr gleich groß, vorteilhafterweise gleich groß sind.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform einer kaskadenförmigen Wasserversorgungsvorrichtung,
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2 einen Rohrabschnitt mit einem Innenrohr,
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3 das Innenrohr in perspektivischer Ansicht,
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4 die Funktionsweise des Rohrabschnitts,
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5 den Zusammenbau eines Rohrabschnitts mit einem Rohrleitungselement,
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6 eine zweite Ausführungsform einer kaskadenförmigen Wasserversorgungseinrichtung,
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7 den Zusammenbau eines Innenrohrs mit einem Rohrabschnitt und einem Rohrleitungselement in einer Anordnung gemäß 6, und
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8 eine Verbindung zwischen einem Rohrabschnitt und einem Rohrleitungselement als Ergebnis des in 7 dargestellten Zusammenbaus.
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1 zeigt eine kaskadenförmige Wasserversorgungsvorrichtung 10 mit einer Vielzahl von Wärmetauschervorrichtungen 12 in Form von Durchlauferhitzern und einer Vielzahl von Rohrleitungselementen 14, die so miteinander verbunden sind, dass ein erster Zirkulationskreis 16 und ein zweiter Zirkulationskreis 18 entstehen. In dem ersten Zirkulationskreis 16 wird das von einer Heizvorrichtung 20 gelieferte heiße Wärmetauschermedium geführt. In dem zweiten Zirkulationskreis 18 zirkuliert das zu erwärmende Brauchwasser. In jedem Zirkulationskreis 16, 18 werden eine warmer Strang 22a, 24a und ein kalter Strang 22b, 24b unterschieden.
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Jede Wärmetauschervorrichtung 12 weist vier parallel angeordnete Rohrleitungselemente 14 auf, die jeweils über Verbindungsrohre 26 mit einer Wärmetauschereinheit 28 verbunden sind. Die Rohrleitungselemente 14 sind jeweils Teil des warmen und kalten Strangs des Heizwassers 22a, 22b und des warmen und kalten Strangs 24a, 24b des Brauchwassers.
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Da es bautechnisch von Vorteil ist, dass die Verbindungsrohre 26 in axialer Richtung des Rohrleitungselements 14 in den mittleren Bereich des Rohrleitungselements 14 münden, befindet sich ein Eingang 30 des Rohrleitungselements 14 in axialer Richtung im mittleren Bereich des Rohrleitungselements 14.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform befinden sich die Anschlüsse zu der Heizvorrichtung 20 bzw. dem Verbraucher 32 auf der linken Seite. Dies führt dazu, dass sich in dem Rohrleitungselement 14 des warmen Strangs 24a des Brauchwasserzirkulationskreises 18 der äußerst rechten Wärmetauschervorrichtung 12 zwischen dem Eingang 30 und der rechten geschlossenen Stirnfläche des Rohrleitungselements 14 ein Totraum 34 bildet (siehe 2). In diesen Totraum 34 kann zwar eine bestimmte Menge an Wasser gelangen, allerdings wird diese Wassermenge bei einer Zirkulation des Brauchwassers nicht mitgenommen. In dem im Rohrleitungselement 14 stehenden Wasser können sich Bakterien oder Keime entwickeln, die zu Verunreinigungen des Brauchwassers führen.
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2 zeigt einen Querschnitt durch das Rohrleitungselement 14 des warmen Strangs 24a des Brauchwasserzirkulationskreises 18 der äußerst rechten Wärmetauschervorrichtung 12, welches verhindert, dass stehendes Wasser während der Zirkulation von Brauchwasser in dem Totraum 34 verbleibt. Zur Unterscheidung des Rohrleitungselements 14 des warmen Strangs 24a des Brauchwasserzirkulationskreises 18 der äußerst rechten Wärmetauschervorrichtung 12 von den übrigen Rohrleitungselementen 14 wird das Rohrleitungselement 14 des warmen Strangs 24a des Brauchwasserzirkulationskreises 18 der äußerst rechten Wärmetauschervorrichtung 12 im Folgenden als Rohrabschnitt 36 bezeichnet.
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Der Rohrabschnitt 36 weist eine erste Stirnseite 38 auf, die beispielsweise mittels einer Kappe 37 verschlossen ist, sowie eine zweite Stirnseite 40, an der der Rohrabschnitt 36 mit einem Rohrleitungselement 14 verbunden ist. Der Rohrabschnitt 36 besitzt einen Innendurchmesser R sowie einen Eingang 30 und einen Ausgang 42. Der Eingang 30 befindet sich in axialer Richtung im mittleren Bereich des Rohrabschnitts 36, so dass der Eingang 30 mit Abstand von der ersten Stirnseite 38 angeordnet ist. Der Ausgang 42 befindet sich an der zweiten Stirnseite 40 des Rohrabschnitts 36.
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Im Inneren des Rohrabschnitts 36 ist ein Innenrohr 50 vorgesehen, das konzentrisch in dem Rohrabschnitt 36 ausgerichtet ist. Der Durchmesser r des Innenrohrs 50 ist geringer als der Durchmesser R des Rohrabschnitts 36. Das Innenrohr 50 weist ein erstes Innenrohrende 52 und ein zweites Innenrohrende 54 auf. Das erste Innenrohrende 52 ist im Totraum 34 mit Abstand von der verschlossenen Stirnseite 38 angeordnet. Das Innenrohr 52 ragt bis zum Ausgang 42 des Rohrabschnitts 36.
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Wie insbesondere in 3 zu erkennen ist, ist das Innenrohr 50 an beiden Seiten offen. Die Länge des Innenrohres 50 ist an die Länge des Rohrabschnitts 36 angepasst. Der Abstand zwischen dem ersten Innenrohrende 52 und der Stirnseite 38 ist so gewählt, dass das zirkulierende Wasser das im Totraum befindliche Wasser mitnimmt und durch das Innere des Innenrohrs 50 zum Ausgang 42 des Rohrabschnitts 36 transportiert.
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An dem zweiten Innenrohrende 54 ist eine Blende 56 vorgesehen. Die Blende 56 bedeckt in radialer Richtung den Bereich zwischen dem Innenrohr 50 und dem Rohrabschnitt 36. Die Blende 56 selbst weist einen scheibenförmigen Grundkörper 57 auf, wobei eine Vielzahl von Öffnungen 58 in dem scheibenförmigen Grundkörper 57 vorgesehen ist. Der Durchmesser des scheibenförmigen Grundkörpers 57 selbst ist kleiner als der Durchmesser R der Rohrabschnitts 36 oder bis auf Fertigungstoleranzen gleich dem Durchmesser R des Rohrabschnitts 36.
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Am der äußeren Stirnseite weist die Blende 56 einen sich in Radialrichtung erstreckenden Rand 60 auf, der einen größeren Durchmesser als der Innenrohrdurchmesser des Rohrabschnitts 36 am Ausgang 42 besitzt. Insbesondere entspricht die Höhe und Form des Rands 60 bis auf Fertigungstoleranzen der Dicke und dem Durchmessers der Wand des Rohrabschnitts 36 am Ausgang 42. Der Rand 60 dient zum einen zur Befestigung der Blende an dem Rohrabschnitt 36 und zum anderen zur Fixierung des Innenrohrs 50 in dem Rohrabschnitt 36, insbesondere dient der Rand 60 dazu, dass das Innenrohr 50 nicht versehentlich zu tief in den Rohrabschnitt 36 eindringt.
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4 zeigt die Funktion des Innenrohrs 50 in dem Rohrabschnitt 36. Wasser strömt durch den Eingang 30 in den Rohrabschnitt 36. Aufgrund des durch das Innenrohr 50 sowie durch die Blende 56 reduzierten Strömungsquerschnitts sowie der Umlenkwirkung des Innenrohrs 50 wird das Wasser, das durch den Eingang 30 in den Rohrleitungsabschnitt 36 gelangt, zum Teil in Richtung des Totraums 34 geleitet. Hierbei versetzt das in den Totraum 34 gedrückte Wasser das in dem Totraum 34 stehende Wasser in Zirkulation und führt das Wasser durch das Innenrohr 50 zu dem Ausgang 42 des Rohrabschnitts 36. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch der Totraum 34 regelmäßig gespült wird und kein stehendes Wasser im Totraum verbleibt.
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5 zeigt den Einbau eines Innenrohrs 50 in einen Rohrabschnitt 36 gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform befinden sich bei den einzelnen Rohrelementen 14 Gewinde 62 linksseitig und der entsprechende Flansch 64 rechtsseitig.
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Das Innenrohr 50 wird mit dem ersten Innenrohrende 52 voran in den Rohrabschnitt 36 eingeführt. Die zum Innenrohr 50 weisende Innenseite des Randes 60 liegt an dem Rohrabschnitt 36 an. Weiterhin ist ein Dichtring 66 zwischen der Flanschseite 64 des Rohrabschnitts 36 und der Blende 56 vorgesehen. Der Dichtring 66 liegt an der nach außen weisenden Seite der Blende 56 im Bereich des Randes 60 an der Blende 56 an.
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Die Blende 56 ist somit zwischen dem Rohrabschnitt 36 und dem Rohrleitungselement 14 angeordnet und mittels der Gewinde-/Flanschverbindung mit dem Rohrleitungselement 14 und dem Rohrabschnitt 36 fest verbunden.
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Der einfache Aufbau des Innenrohrs 50 mit Blende 56 ermöglicht auch die Verwendung in kaskadenförmigen Wasserversorgungsvorrichtungen 110, wie sie in 6 dargestellt ist. Bei dieser in 6 dargestellten Ausführungsform einer Wasserversorgungsvorrichtung 110 befinden sich die Anschlüsse für den Verbraucher 32 sowie für die Heizvorrichtung 20 auf der rechten Seite. Bei dieser Anordnung weist das Rohrleitungselement 114 an der linken Wärmetauschervorrichtung 112 des warmen Strangs 124a des Brauchwasserzirkulationskreises 118 einen entsprechenden Totraum auf, in dem sich stehendes Wasser bilden kann.
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Aufgrund der Verbindungsleitungen 126 können die Rohrleitungen 114 nicht gespiegelt werden, so dass auch bei der in 6 dargestellten Ausführungsform das Gewinde 162 rechtsseitig und der Flansch 164 linksseitig an der Rohrleitung 114 angeordnet sind.
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Das Innenrohr 50 kann in das Rohrleitungselement 114 der linken Wärmetauschervorrichtung 112 des warmen Strangs 124a des Brauchwasserzirkulationskreises 118 eingeführt werden, um einen Rohrabschnitt 136 auszubilden.
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In diesem Fall wird, wie 7 zeigt, das Innenrohr 50 mit dem ersten Innenrohrende 52 voran in den Rohrabschnitt 136 eingeführt, so dass die Blende 56 mit ihrer Innenseite an dem Rohrabschnitt 136 anliegt. Der Dichtungsring 66 wird zwischen das Rohrleitungselement 114 und die Außenseite der Blende 56 angeordnet. Die zum Innenrohr 50 weisende Seite der Blende 56 liegt, wie 8 zeigt, mit ihrem Rand 60 an der Stirnseite des Rohrabschnitts 36 an dessen Rohrwand an.
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Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Blende 56 eine Vielzahl von Öffnungen 58 auf, die auf der Blende 56 gleichmäßig verteilt sind. Anstatt der in der Blende 56 vorgesehenen Öffnungen 58 kann auch ganz oder teilweise ein dick- oder dünnmaschiges Gitter vorgesehen sein.
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Die Wahl der Anzahl, der Größe und Verteilung der Öffnungen 58 bzw. der Art des Gitters ist davon abhängig, wie groß der Strömungswiderstand in dem Rohrabschnitt 36; 136 sein soll, um das Wasser vom Eingang 30 in den Totraum 34 zu leiten.
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Der Durchmesser r des Innenrohrs 50 kann den gegebenen Baulichkeiten der kaskadenförmigen Versorgungsvorrichtung angepasst werden und wird so gewählt, dass das sich im Totraum befindliche Wasser bei jeder Zirkulation möglichst vollständig mitgenommen wird.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Strömungsquerschnitt im Innenrohr 50 gleich der Strömungsfläche ist, die durch die Öffnungen 58 in der Blende 56 gebildeten wird. Es versteht sich, dass im Rahmen der Erfindung auch Abweichungen hiervon möglich sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Innenrohr konzentrisch im Rohrabschnitt angeordnet. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Innenrohr auch exzentrisch im Rohrabschnitt angeordnet sein.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Ausgang 42 an der Stirnseite 40 des Rohrabschnitts 36 vorgesehen. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Ausgang auch auf der Mantelfläche des Rohrabschnitts 36 vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, dass das Innenrohr 50 zumindest aus dem Totraum heraus in den Bereich des Rohrabschnitts zwischen Eingang 30 und Ausgang 42 des Rohrabschnitts 36 hineinragt.
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Die angeführten Ausführungsformen wurden in Zusammenhang mit der Brauchwasserzirkulation exemplarisch dargestellt. Im Rahmen der Erfindung können auch andere Rohrleitungselemente mit einem Totraum mit einem Innenrohr 50 versehen werden, um einen Rohrabschnitt 36, 136 auszubilden. So können auch Rohrleitungselemente 14; 114 in dem Zirkulationskreis des Heizmediums zu einem Rohrabschnitt 36; 136 umgeformt werden.
