EP0036068A2 - Warmwasser-Heizungsanlage - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a hot water heating system
- a hot water generator which has a heat source which can be switched on electrically via a control circuit, a heating circuit with flow, radiators and return, temperature-controlled radiator valves being provided on the radiators, by means of which the water flow through the individual radiators in dependence can be regulated by the room temperatures and the setpoints set on the radiator valves, a circulation pump between the hot water generator and the flow and a differential pressure controller, which is connected between the flow and return and has an overflow valve and through which, depending on the differential pressure between the flow and return, when a predetermined value is exceeded Differential pressure a parallel to the radiator short-circuit connection is more or less releasable, in which a switching contact is provided on the differential pressure regulator, which opens when the differential pressure ck exceeds a predetermined response point at which this Switching contact is in the control circuit of the heat source and in which the differential pressure controller contains a mixing valve, which is arranged parallel to the overflow valve between the flow and return and is controlled
- a hot water heating system controlled by a differential pressure regulator is the subject of European laid-open specification 0 001 826 (DE-OS 27 50 098). If there is a low heat requirement in the heating circuit so that the temperature-controlled radiator valves throttle the water flow through the radiators, then the differential pressure between the flow and the return increases.
- the differential pressure regulator opens the overflow valve so that the water pumped by the circulation pump can flow past the heating circuit into the return. When the overflow valve is opened, the heat source, e.g. an oil burner, turned off. This lowers the flow temperature and regulates it to such a value that the temperature-controlled radiator valves operate in a central area of their opening characteristics.
- a heat exchanger through which the heating water flows is provided as the water heater for the preparation of hot process water, which is in series with a thermostatically controlled valve between the flow and the return.
- the valve will controlled by a heat sensor depending on the hot water temperature.
- a switch contact is activated by the heat sensor, which switches the burner on regardless of the heat demand in the heating circuit. Additional control equipment for hot water preparation is required.
- the differential pressure regulator contains a parallel to the overflow valve between flow and return arranged, controlled by the temperature of the feed water admixing valve, which opens when the temperature of the feed water falls below a predetermined value.
- the admixing valve opens, which causes the pressure difference at the differential pressure regulator to collapse and the overflow valve to close so that the heat source is switched on again.
- the invention has for its object to control the heat source of a heating system provided with water heater with simple means so that the heat source is switched on both when the radiator needs heat and when the water heater needs heat and when the temperature falls below a predetermined permissible flow temperature.
- this object is achieved in that the differential pressure regulator with the overflow valve and the parallel mixing valve in series with one switched between flow and return, serving as a water heater, heat exchanger between them and the return is switched on.
- a particularly advantageous embodiment of the invention is the subject of claim 2.
- the differential pressure regulator contains a housing 10, which is divided by a regulator membrane 12 into a flow-side membrane chamber 14 and a return-side membrane chamber 16.
- a flow-side connecting piece 18 opens into the flow-side membrane chamber 14.
- the housing 10 has a central, cylindrical valve seat body 20 which projects from the bottom of the housing in the interior of the same axis to the membrane 12 and forms a valve seat 21.
- the interior of the valve seat body 20 is connected to a return-side connecting piece 24.
- a valve disk 26 is connected to the regulator membrane 12 via a valve tappet 28. The valve plate 26 cooperates with the valve seat 22 to form the overflow valve.
- the diaphragm chamber 16 on the side of the diaphragm 12 facing away from the valve is connected to the interior of the cylindrical valve seat body 20 via a T-bore 30 running in the valve tappet 28, that is to say to the return-side connecting piece 24.
- the valve tappet 28 lies in the diaphragm chamber 16 on one Pressure piece 32 on which in turn a plunger 34 under the influence of a Load spring 36 is present.
- the plunger 36 forms a flange 38 on which the switching arm 40 of a microswitch 42 bears.
- the diaphragm 12 moves upward and also pushes the plunger 34 upwards via the pressure piece 32, whereby the microswitch 42 is actuated via the switching arm 40.
- the microswitch switches off the heat source, for example the oil burner.
- the response point at which the valve 26, 22 opens and the microswitch 42 is actuated can be set by the pretensioning of the spring 36.
- the spring 36 is supported on a straight nut 44 which is guided on a threaded spindle 48 which can be rotated by means of an adjusting knob 46.
- the differential pressure regulator contains an admixing valve 50, which is arranged parallel to the overflow valve 22, 26 between flow and return and is controlled by the temperature of the flow water and which opens when the temperature of the flow water exceeds a predetermined value.
- the admixing valve 50 is arranged in the housing 10 of the differential pressure regulator in a bypass channel 52 that bypasses the regulator valve 22, 26 of the differential pressure regulator.
- the admixing valve 50 is controlled by a thermostat 54 arranged in this bypass channel 52. It is ensured that "at least a minimum flow through the bypass channel 52 is always maintained. This ensures that the Thermistat is always acted upon by the true flow temperature and not by a temperature which deviates from the flow temperature and which is in one of the flow of the flow water kept separate side branch.
- a lateral connecting piece 54 is provided on the valve seat body 20, which forms part of the bypass channel 52 and in which a disk-shaped valve closing body 56 which fills the cross section of the connecting piece is guided by means of radial ribs 58, 60 to form the admixing valve 50 the end faces of the valve closing body 56 are attached to this.
- the thermostat 54 is an expansion work element on which the valve closing body 56 bears under the influence of a compression spring 62.
- the compression spring 62 is supported in an annular recess 64 of the connecting piece 54 and lies on a plate 66 on which the ribs 60 arranged in front of the end faces of the thermostat side are connected and connected to them.
- the thermostat 54 protrudes through a central opening in this plate 66.
- the expansion working element forming the thermostat 54 is supported on the adjusting screw 68 guided in the housing wall.
- the opening point of the admixing valve 50 can be adjusted by adjusting the adjusting screw 68.
- the opening characteristic of the admixing valve 50 quickly releases a passage cross section which forces the differential pressure to drop below the said response point after the opening point has been exceeded.
- 70 denotes a boiler which contains a burner 72 as a heat source.
- a circulation pump 74 conveys heating water via a flow 76 to a radiator system 78, from which the heating water flows back to the boiler 70 via a return 80.
- a heat exchanger 82 serving as a water heater.
- a device 84 of the type shown in FIG. 1 with the overflow valve 22, 26 with the connections 18 and 24 and the admixing valve 50 parallel to it.
- valves 22, 26 and 50 are shown separately in the schematic illustration in FIG. 2.
- the reference symbol 86 denotes the actual heating controller.
- the admixing valve 50 parallel to the overflow valve 22, 26 is controlled by the thermostat 54 in the bypass channel 52, in which, as stated, a minimum flow is constantly maintained.
- the thermostat 54 responds and opens the admixing valve 50, as a result of which the pressure difference between flow 76 and return 80 drops and the burner 72 is also switched on via the microswitch 42.
- the admixing valve 50 In the open position, the admixing valve 50 preferably offers a very low flow resistance in comparison to the radiator system, so that there is a small pressure loss at the admixing valve 50.
- the pressure difference available for the radiator system 78 breaks down very sharply, so that practically no heating water flows over the radiator system and the entire boiler output is used to heat the water heater.
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Abstract
Bei einer Warmwasser-Heizungsanlage ist zwischen Vorlauf 76 und Rücklauf 80 ein Differenzdruckregler mit einem Überströmventil 22, 26 vorgesehen, durch den bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks eine parallel zu den Heizkörpern 78 liegende Kurzschlußverbindung freigebbar ist. Ein Schaltkontakt 42 im Steuerkreis der Wärmequelle 72 an dem Differenzdruckregler öffnet bei Öffnen des Überströmventils 22, 23 und schaltet die Wärmequelle ab. Dadurch erfolgt eine Regelung der Vorlauftemperatur in Abhängigkeit vom Wärmebedarf. Um ein zu starkes Absinken der Vorlauftemperatur zu vermeiden, liegt parallel zu dem Überströmventil 22.26 ein Beimischventil 50, welches öffnet, wenn die Temperatur des Vorlaufwassers einen vorgegebenen Wert unterscheidet. Der Differenzdruckregler mit Überströmventil 22, 26 und Beimischventil 50 liegt in Reihe mit einem als Warmwasserbereiter dienenden Wärmetauscher 82 zwischen diesem und dem Rücklauf.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Warmwasser-Heizungsanlage enthaltend: einen Warmwassererzeuger, der eine elektrisch über einen Steuerkreis einschaltbare Wärmequelle aufweist, einen Heizkreis mit Vorlauf, Heizkörpern und Rücklauf, wobei an den Heizkörpern temperaturgesteuerte Heizkörperventile vorgesehen sind, durch welche der Wasserdurchfluß durch die einzelnen Heizkörper in Abhängigkeit von den Raumtemperaturen und den an den Heizkörperventilen jeweils eingestellten Sollwerten regelbar ist, eine Umlaufpumpe zwischen Warmwassererzeuger und Vorlauf und einen Differenzdruckregler, der zwischen Vorlauf und Rücklauf geschaltet ist und ein Überströmventil aufweist und durch den in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks eine parallel zu den Heizkörpern liegende Kurzschlußverbindung mehr oder weniger freigebbar ist, bei welcher an dem Differenzdruckregler ein Schaltkontakt vorgesehen ist, der öffnet, wenn der Differenzdruck einen vorgegebenen Ansprechpunkt überschreitet, bei welcher dieser Schaltkontakt im Steuerkreis der Wärmequelle liegt und bei welcher der Differenzdruckregler ein parallel zu dem Überströmventil zwischen Vorlauf und Rücklauf angeordnetes, von der Temperatur des Vorlaufwassers gesteuertes Beimischventil enthält, welches öffnet, wenn die Temperatur des Vorlaufwassers einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
- Eine von einem Differenzdruckregler gesteuerte Warmwasser-Heizungsanlage ist Gegenstand der europäischen Offenlegungsschrift 0 001 826 (DE-OS 27 50 098). Wenn im Heizkreis ein geringer Wärmebedarf besteht, so daß die temperaturgesteuerten Heizkörperventile den Wasserdurchfluß durch die Heizkörper drosseln, dann erhöht sich der Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf. Der Differenzdruckregler öffnet das überströmventil, so daß das von der Umlaufpumpe geförderte Wasser an dem Heizkreis vorbei in den Rücklauf fließen kann. Beim Öffnen des überströmventils wird gleichzeitig die Wärmequelle, z.B. ein ölbrenner, abgeschaltet. Dadurch wird die Vorlauftemperatur abgesenkt und auf einen solchen Wert geregelt, daß die temperaturgesteuerten Heizkörperventile in einem mittleren Bereich ihrer öffnungscharakteristik arbeiten. Bei geringem Wärmebedarf kann dies aber dazu führen, daß die Vorlauftemperatur auf einen sehr niedrigen Wert abgesenkt wird, der im Taupunktbereich der Rauchgase liegt. Es kann dann eine Kondensation von Rauchgasen stattfinden, die beispielsweise bei ölbefeuerten Stahlheizkesseln zu Korrosionsschäden führen kann.
- Es ist in der Europäischen Offenlegungsschrift auch eine Anordnung beschrieben, bei welcher als Warmwasserbereiter zur Bereitung von warmem Brauchwasser ein vom Heizwasser durchflossener Wärmetauscher vorgesehen ist, der in Reihe mit einem thermostatisch gesteuerten Ventil zwischen Vorlauf und Rücklauf liegt. Das Ventil wird durch einen Wärmefühler in Abhängigkeit von der Brauchwassertemperatur gesteuert. Durch den Wärmefühler wird gleichzeitig ein Schaltkontakt betätigt, der den Brenner unabhängig vom Wärmebedarf im Heizkreis einschaltet. Es sind dabei zusätzliche Regelmittel für die Brauchwasserbereitung erforderlich.
- Um eine Warmwasser-Heizungsanlage der vorliegenden Art so auszubilden, daß stets eine Mindesttemperatur des Kesselwassers aufrechterhalten wird, welche eine Kondensation der Rauchgase verhindert, enthält gemäß der älteren, nicht vorveröffentlichten Europäischen Patentanmeldung 79 103 827.6 der Differenzdruckregler ein parallel zu dem Überströmventil zwischen Vorlauf und Rücklauf angeordnetes, von der Temperatur des Vorlaufwassers gesteuertes Beimischventil, welches öffnet, wenn die Temperatur des Vorlaufwassers einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
- Wenn die Temperatur des Kesselwassers, also die Vorlauftemperatur des Heizkreises durch den Regelmechanismus der EU-OS O 001 826 einen zulässigen Mindestwert unterschreitet, öffnet das Beimischventil, wodurch die Druckdifferenz am Differenzdruckregler zusammenbricht und das Überströmventil schließt, so daß die Wärmequelle wieder eingeschaltet wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wärmequelle einer mit Warmwasserbereiter versehenen Heizungsanlage mit einfachen Mitteln so zu steuern, daß die Wärmequelle sowohl bei Wärmebedarf der Heizkörper als auch bei Wärmebedarf des Warmwasserbereiters sowie bei Unterschreiten einer vorgegebenen zulässigen Vorlauftemperatur eingeschaltet wird.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Differenzdruckregler mit dem Überströmventil und dem dazu parallelen Beimischventil in Reihe mit einem zwischen Vorlauf und Rücklauf geschalteten, als Warmwasserbereiter dienenden Wärmetauscher zwischen diesen und den Rücklauf eingeschaltet ist.
- Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruch 2.
- Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:
- Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Differenzdruckregler bei einer erfindungsgemäßen Warmwasser-Heizungsanlage.
- Fig. 2 zeigt das Schaltbild der Heizungsanlage.
- Der Differenzdruckregler enthält ein Gehäuse 10, welches durch eine Reglermembran 12 in eine vorlaufseitige Membrankammer 14 und eine rücklaufseitige Membrankammer 16 unterteilt ist. In der vorlaufseitigen Membrankammer 14 mündet ein vorlaufseitiger Anschlußstutzen 18. Das Gehäuse 10 weist einen zentralen, zylindrischen Ventilsitzkörper 20 auf, der vom Boden des Gehäuses in dessen Inneres gleichachsig zu der Membran 12 hineinragt und einen Ventilsitz 21 bildet. Das Innere des Ventilsitzkörpers 20 steht mit einem rücklaufseitigen Anschlußstutzen 24 in Verbindung. Mit der Reglermembran 12 ist ein Ventilteller 26 über einen Ventilstößel 28 verbunden. Der Ventilteller 26 wirkt mit dem Ventilsitz 22 zur Bildung des Überströmventils zusammen. Die Membrankammer 16 auf der dem Ventil abgewandten Seite der Membran 12 ist über eine in dem Ventilstößel 28 verlaufende T-Bohrung 30 mit dem Inneren des zylindrischen Ventilsitzkörpers 20 verbunden, also mit dem rücklaufseitigen Anschlußstutzen 24. Der Ventilstößel 28 liegt in der Membrankammer 16 an einem Druckstück 32 an, an welchem wiederum ein Stößel 34 unter dem Einfluß einer Belastungsfeder 36 anliegt. Der Stößel 36 bildet einen Flansch 38, an welchem der Schaltarm 40 eines Mikroschalters 42 anliegt. Wenn der Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf einen vorgegebenen Wert überschreitet, bewegt sich die Membran 12 nach oben und schiebt auch den Stößel 34 über das Druckstück 32 nach oben, wodurch der Mikroschalter 42 über den Schaltarm 40 betätigt wird. Der Mikroschalter bewirkt die Ausschaltung der Wärmequelle, also beispielsweise des Ölbrenners. Der Ansprechpunkt, bei welchem das Ventil 26,22 öffnet und der Mikroschalter 42 betätigt wird, kann durch die Vorspannung der Feder 36 eingestellt werden. Zu diesem Zweck stützt sich die Feder 36 an einer geradgeführten Mutter 44 ab, die auf einer mittels eines Stellknopfes 46 verdrehbaren Gewindespindel 48 geführt ist.
- Der Differenzdruckregler enthält ein parallel zu dem überströmventil 22,26 zwischen Vorlauf und Rücklauf angeordnetes, von der Temperatur des Vorlaufwassers gesteuertes Beimischventil 50, welches öffnet, wenn die Temperatur des Vorlaufwassers einen vorgegebenen Wert überschreitet. Das,Beimischventil 50 ist im Gehäuse 10 des Differenzdruckreglers in einem das Reglerventil 22,26 des Differenzdruckreglers umgehenden Umgehungskanal 52 angeordnet. Das Beimischventil 50 wird von einem in diesem Umgehungskanal 52 angeordneten Thermostaten 54 gesteuert. Es ist dafür gesorgt, daß stets"wenigstens eine Mindestströmung durch den Umgehungskanal 52 aufrechterhalten bleibt. Dadurch wird sichergestellt, daß der Thermistat stets von der wahren Vorlauftemperatur beaufschlagt ist und nicht etwa von einer Temperatur, die von der Vorlauftemperatur abweicht und sich in einem vom Strom des Vorlaufwassers getrennten Seitenzweig gehalten hat.
- Im einzelnen ist an dem Ventilsitzkörper 20 ein seitlicher Stutzen 54 vorgesehen, der einen Teil des Umgehungskanals 52 bildet und-in dem zur Bildung des Beimischventils 50 ein scheibenförmiger, den Querschnitt des Stutzen ausfüllender Ventilschließkörper 56 mittels radialer Rippen 58,60 geführt ist, die vor den Stirnflächen des Ventilschließkörpers 56 an diesem angebracht sind. Der Thermostat 54 ist ein Dehnstoffarbeitselement, an welchem der Ventilschließkörper 56 unter dem Einfluß einer Druckfeder 62 anliegt. Die Druckfeder 62 stützt sich in einer ringförmigen Vertiefung 64 des Stutzens 54 ab und liegt an einem Teller 66 an der vor den Stirnflächen der thermostatseitig angeordneten Rippen 60 sitzt und mit diesen verbunden ist. Der Thermostat 54 ragt durch einen zentralen Durchbruch dieses Tellers 66 hindurch. Das den Thermostaten 54 bildenden Dehnstoffarbeitselement stützt sich an in der Gehäusewandung geführten Stellschraube 68 ab. Auf diese Weise ist der Öffnungspunkt des Beimischventils 50 durch Verstellen der Stellschraube 68 einstellbar. Bei der beschriebenen Konstruktion des Beimischventils 50 gibt die Öffnungscharakteristik des Beimischventils 50 nach Überschreiten des öffnungspunktes schnell einen das Absinken des Differenzdrucks unter den besagten Ansprechpunkt erzwingenden Durchlaßquerschnitt frei.
- Diese Baugruppe an sich ist Gegenstand der Europäischen Patentanmeldung 79 103 827.6.
- In Fig. 2 ist mit 70 ein Heizkessel bezeichnet, der als Wärmequelle einen Brenner 72 enthält. Eine Umlaufpumpe 74 fördert Heizwasser über einen Vorlauf 76 zu einem Heizkörpersystem 78, von welchem das Heizwasser über einen Rücklauf 80 zum Kessel 70 zurückfließt.
- Zwischen Vorlauf 76 und Rücklauf 80 liegt ein als Warmwasserbereiter dienender Wärmetauscher 82. In Reihe mit dem Wärmetauscher 82 und zwischen diesem und dem Rücklauf 80 liegt mit den Anschlüssen 18 und 24 ein Gerät 84 der in Fig. 1 dargestellten Art mit dem Überströmventil 22,26 und dem dazu parallelen Beimischventil 50.
- Der Deutlichkeit halber sind in der schematischen Darstellung von Fig. 2 die Ventile 22,26 und 50 getrennt dargestellt. Das Bezugszeichen 86 bezeichnet den eigentlichen Heizungsregler. Das Beimischventil 50 parallel zu dem Überströmventil 22,26 ist von dem Theromstaten 54 im Umgehungskanal 52 gesteuert, in welchem, wie gesagt, ständig eine Mindestströmung aufrechterhalten bleibt.
- Bei starker Drosselung der Heizkörper im Heizkörpersystem 78 steigt der Druck an der Membran 12. Der Mikroschalter 42 schaltet den Brenner 72 aus. Sinkt der Druck, der wegen des geringen Strömungswiderstandes des Wärmetauschers 82 praktisch der Druckdifferenz zwischen Vorlauf 76 und Rücklauf 80 entspricht, infolge höheren Wärmebedarfs und Öffnen der Thermostatventile, so wird der Brenner 72 wieder eingeschaltet.
- Sinkt die Vorlauftemperatur unter ein für den Kessel kritisches Maß, spricht der Thermostat 54 an und öffnet das Beimischventil 50, wodurch die Druckdifferenz zwischen Vorlauf 76 und Rücklauf 80 abfällt und der Brenner 72 über den Mikroschalter 42 ebenfalls eingeschaltet wird.
- Wird warmes Brauchwasser gezapft, so wird das durch den Wärmetauscher 82 und über den Umgehungskanal 52 fließende Heizungswasser stark abgekühlt. Auch dadurch wird das Beimischventil 50 geöffnet und damit die Druckdifferenz zwischen Vorlauf 76 und Rücklauf 80 vermindert, so daß der Brenner 72 über den Mikroschalter 42 eingeschaltet wird.
- Vorzugsweise bietet das Beimischventil 50 in Offenstellung einen im Vergleich zum Heizkörpersystem sehr geringen Strömungswiederstand,-so daß sich an dem Beimischventil 50 ein geringer Druckverlust einstellt. Beim öffnen des Beimischventils 50 bricht dann die für das Heizkörpersystem 78 zur Verfügung stehende Druckdifferenz sehr stark zusammen, so daß praktisch kein Heizungswasser über das Heizkörpersystem strömt und die gesamte Kesselleistung zur Aufheizung des Warmwasserbereiters ausgenutzt wird.
Claims (2)
1. Warmwasser-Heizungsanlage enthaltend:
einen Warmwassererzeuger (70), der eine elektrisch über einen Steuerkreis einschaltbare Wärmequelle (72) aufweist,
einen Heizkreis mit Vorlauf (76), Heizkörpern (78) und Rücklauf (80), wobei an den Heizkörpern (78) temperaturgesteuerte Heizkörperventile vorgesehen sind, durch welche der Wasserdurchfluß durch die einzelnen Heizkörper in Abhängigkeit von den Raumtemperaturen und den an den Heizkörperventilen jeweils eingestellten Sollwerten regelbar ist,
eine Umlaufpumpe (74) zwischen Warmwassererzeuger (70) und Vorlauf (76) und
einen Differenzdruckregler, der zwischen Vorlauf (76) und Rücklauf (80) geschaltet ist und ein Überströmventil (22,26) aufweist und durch den in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen Vorlauf und Rücklauf bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks eine parellel zu den Heizkörpern (78) liegende Kurzschlußverbindung mehr oder weniger freigebbar ist, bei welcher an dem Differenzdruckregler ein Schaltkontakt (42) vorgesehen ist, der öffnet, wenn der Differenzdruck einen vorgegebenen Ansprechpunkt überschreitet,
bei welcher dieser Schaltkontakt (42) im Steuerkreis der Wärmequelle (72) liegt und
bei welcher der Differenzdruckregler ein parallel zu dem Überströmventil zwischen Vorlauf und Rücklauf angeordnetes, von der Temperatur des Vorlaufwassers gesteuertes Beimischventil (50) enthält, welches öffnet, wenn die Temperatur des Vorlaufwassers einen vorgegebenen Wert unterschreitet,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Differenzdruckregler mit dem Überströmventil (22, 26) und dem dazu parallelen Beimischventil (50) in Reihe mit einem zwischen Vorlauf (76) und Rücklauf (80) geschaltet, als Warmwasserbereiter dienenden Wärmetauscher (82) zwischen diesen und den Rücklauf (80) eingeschaltet ist.
2. Warmwasser-Heizungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beimischventil (50) in Offenstellung einen sehr geringen Strömungswiderstand bietet.
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