EP0320678A2 - Gerät zur Brauchwasserbereitung und -speicherung - Google Patents

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EP0320678A2
EP0320678A2 EP88119647A EP88119647A EP0320678A2 EP 0320678 A2 EP0320678 A2 EP 0320678A2 EP 88119647 A EP88119647 A EP 88119647A EP 88119647 A EP88119647 A EP 88119647A EP 0320678 A2 EP0320678 A2 EP 0320678A2
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heat exchanger
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hot water
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F24D3/082—Hot water storage tanks specially adapted therefor

Definitions

  • the invention relates to a device for hot water preparation and storage according to the preamble of the main claim.
  • a device of the type mentioned is known from DE-U - 78 29 552.
  • the riser pipe placed on the bell-shaped shield is connected to the bell interior.
  • the heated process water in this known device shielded from the shield against the cold water layered above it, rises immediately upwards in the riser pipe and is stratified in the form of a hot water cushion in the upper area, which hot water stratification essentially depends on the location of the mouth of the riser pipe.
  • This previously known device works as described, but has various disadvantages and cannot be used without further ado if the storage or water heater has a relatively small total volume, for example of only max. 20 ltr. Should be used.
  • the hot domestic water can theoretically only reach the upper area of the tank from there, but the lower hot water limit only moves down very slowly, if at all, because the hot water plug located above the mouth of the riser pipe prevents hot water from flowing in quickly.
  • the volume ratios of container and shield are in an unfavorable Ver Relationship to each other, that is, the volume enclosed by the shield is relatively small in relation to the container volume, and finally the cold water flowing in from the bottom when hot water is withdrawn reaches the heat exchanger or the shield directly. In a storage container with a relatively large holding volume, these disadvantages are not too serious, but they make themselves felt in small storage tanks with a max. 20 ltr. Content quite noticeable.
  • the invention is based on the domestic water heater or storage of the generic type, the task of improving it, in particular for use as a small storage tank, in such a way that, with a correspondingly limited storage effect, it can also be used to a certain extent as a water heater, with the proviso that to ensure that the hot water generated by the heat exchanger quickly in the entire upper half of the container and the incoming cold water can not get directly to the heat exchanger and that it should also be ensured for a largely exact flow along the heat exchanger.
  • This design of the device according to the invention thus differs from the known essentially by a different volume ratio between the container volume and the shielding volume, by the riser pipe provided with openings and by the sleeve which is used in the free space of the heat exchanger, preferably closed at the top and open at the bottom, and which ensures exact flow guidance guaranteed within the device. Due to the above-mentioned and changed volume ratio, there is a larger, faster heatable thing, especially for the continuous operation with larger hot water withdrawal servo lumen are available, whereby the sleeve ensures that the hot water to be heated and flowing in from below must pass through the pipe sections of the heat exchanger.
  • the total charging of the container with hot water is accelerated through the openings in the riser pipe, since the hot water rising in the riser pipe can leave it not only through the upper mouth, but also through the side openings during the passage of the riser pipe, which means that the lower one The boundary of the hot water layer that forms above moves down faster.
  • the shield has a relatively large volume in relation to the container volume, a correspondingly large transfer area or a correspondingly large heat exchanger can also be accommodated within the shield, it being advantageously possible to design the heat exchanger in the form of a double helix without the Possibility is cut to accommodate the aforementioned sleeve, which ensures an exact flow guidance.
  • the inner coil of the heat exchanger is provided with the heating flow connection and the outer coil with the heating return connection, which means that the hotter strand of the heat exchanger runs directly adjacent to the sleeve and, as a result, the water in the sleeve warms up or preheats better is accessible.
  • One or more small holes can be provided in the upper closure of the sleeve, which are preferably arranged in the peripheral edge region of the closure.
  • these holes are dimensioned with regard to the number and cross-sectional size such that hot water generated in the sleeve can slowly flow upward out of the sleeve and into the much faster ascending flow of the hot water generated by the heat exchanger.
  • the heating flow and the heating return connection of the heat exchanger are advantageous downward on the tank arranged outgoing, which results in simple installation conditions for the heat exchanger, since the wall of the shield does not have to be penetrated by the flow and return connections.
  • an advantageous further development is that the lower bottom of the container is releasably attached to the container.
  • thermal sensors are arranged on the container in the region of the upper and lower end of the shield, these thermal sensors connected in series in the opposite switching direction are connected to the circuit of the charge pump and also in that at the cold water connection Flow switch is arranged.
  • the device according to the invention is intended in particular as a small device, but there is nothing to prevent the special design of the "offal" from being used even in containers with a larger volume. Because of its smaller external dimensions, the device is particularly suitable as a small device as an additional device for small multi-level boilers to be installed on a wall, such as gas boilers in particular, where normally larger storage tanks cannot normally be installed. Due to the inevitably low weight of the device, it can also be easily used for wall installation.
  • the device consists of a container 3 with arranged in the lower inner region, provided with a charge pump 17, helically coiled tubular heat exchanger 1 and with a lower cold and upper hot water connection 8, 8 '.
  • a charge pump 17 helically coiled tubular heat exchanger 1
  • a lower cold and upper hot water connection 8, 8 ' Above the heat exchanger 1 there is an approximately bell-shaped shield 2, which is open at the bottom and surrounds the side of the heat exchanger 1 and whose side wall delimits a gap 22 with the container wall.
  • the shield 2 has an opening on its uppermost surface area, to which the riser pipe 10, which ends in the upper area of the container 3, is attached.
  • the volume of the shield 2 containing the heat exchanger 1 is approximately 30-50% of the volume of the container 3.
  • a sleeve 5, which is closed at the top and open at the bottom, is arranged in the free space 4 within the heat exchanger 1.
  • a few small holes 21 can be arranged in the closure 20 of the sleeve 5, as shown, in the edge region of the closure 20.
  • the cold water supply connection 8 is arranged under the lower opening 6 of the sleeve 5, the openings 7 of which are advantageously attached laterally so that the incoming cold water can spread over the entire lower floor 14 of the container 3.
  • this heat exchange surface can be enlarged further by forming the heat exchanger 1, as shown, in the form of a double spiral, the inner spiral 1 ' provided with the heating flow connection 2 and the outer coil 1 ⁇ of the heat exchanger 1 with the heating return connection 13 is.
  • Both connections advantageously go down through the bottom 14 of the container 3. This prevents penetration of the shield 2.
  • the bottom 14 can advantageously be designed as a releasable lower closure of the container 3 in the sense of FIG. 2, on which the cold water inlet connection 8 is then also arranged.
  • the riser pipe 10 attached upwards at a corresponding opening in the uppermost surface area of the shield 2 ends with its main mouth directly below the hot water connection 8 'and has in its wall 4 a plurality of outflow openings 11 which are arranged distributed over at least half of its upper half.

Abstract

Das Gerät zur Brauchwasseraufbereitung und -speicherung besteht aus einem Behälter (3) mit im unteren Innenbereich angeordneten, mit Ladepumpe (17) versehenen, schraubenlinienförmig gewendelten Rohrwärmetauscher (1) und mit unterem Kalt- und oberem Warmwasseranschluß, wobei über dem Wärmetauscher (1) eine nach unten offene, den Wärmetauscher (1) seitlich umfassende, etwa glockenförmige Abschirmung (2) angeordnet ist, deren Seitenwand mit der Behälterinnenwand einen Spalt (22) begrenzt und die an ihrem obersten Flächenbereich eine öffnung aufweist, an der ein im oberen Bereich des Behälters (3) offen endendes Steigrohr (10) angesetzt ist. Das Volumen der den Wärmetauscher (1) enthaltenden Abschirmung (2) entspricht 30 - 50 % des Volumens des Behälters (3). Im Freiraum (4) innerhalb des Wärmetauschers (1) ist eine nach oben oder unten verschlossene Hülse (5) angeordnet und unter dieser die Mündung (7) des Kaltwasserzufuhranschlusses (8). Ferner sind in der Wandung (9) des Steigrohres (10), mindestens über dessen halbe obere Hälfte verteilt, Ausströmöffnungen (11) angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Brauchwasserbereitung und -speicherung gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
  • Ein Gerät der genannten Art ist nach dem DE- U - 78 29 552 bekannt. Das auf der glockenförmigen Abschirmung aufgesetzte Steigrohr steht dabei mit dem Glockeninnenraum in Verbindung. Dadurch steigt das erwärmte Brauchwasser bei diesem vorbe­kannten Gerät, von der Abschirmung gegen das darüber ge­schichtete Kaltwasser abgeschirmt, im Steigrohr sofort nach oben und schichtet sich in Form eines Warmwasserpolsters im oberen Beriech ab, welche Warmwasserschichtung im wesentli­chen von der Lage der Ausmündung des Steigrohres abhängt. Dieses vorbekannte Gerät funktioniert zwar wie beschrieben, hat aber doch verschiedene Nachteile und ist nicht ohne wei­teres verwendbar, wenn der Speicher- bzw. Warmwasserbereiter mit einem relativ kleinen Gesamtvolumen bspw. von nur max. 20 ltr. Verwendung finden soll. Da das Steigrohr nur nach oben offen ist, kann theoretisch nur von dort her das warme Brauchwasser in den oberen Bereich des Behälters gelangen, wobei sich aber die untere Warmwassergrenze nur sehr langsam, wenn überhaupt, nach unten bewegt, da der über der Steigrohr­mündung sitzende Warmwasserpfropfen ein schnelles Nachströmen von Warmwasser verhindert. Ferner stehen die Volumenverhält­nisse von Behälter und Abschirmung in einem ungünstigen Ver­ hältnis zueinander, d.h., das von der Abschirmung umschlos­sene Volumen ist in bezug auf das Behältervolumen relativ klein, und schließlich gelangt das bei Entnahme von Warmwas­ser von unten zuströmende Kaltwasser direkt an den Wärmetau­scher bzw. in die Abschirmung. Bei einem Speicherbehälter mit relativ großem Aufnahmevolumen sind diese Nachteile nicht allzu gravierend, sie machen sich aber bei Kleinspeichern mit max. 20 ltr. Inhalt durchaus bemerkbar.
  • Der Erfindung liegt, ausgehend vom Brauchwasserbereiter bzw. -speicher der gattungsgemäßen Art die Aufgabe zugrunde, die­sen insbesondere zur Verwendung als Kleinspeicher dahingehend zu verbessern, daß dieser bei entsprechend begrenzter Spei­cherwirkung auch gewissermaßen als Durchlauferhitzer zur Wir­kung gebracht werden kann, und zwar mit der Maßgabe, dabei dafür zu sorgen, daß das durch den Wärmetauscher erzeugte Warmwasser schnell in die ganze ober Hälfte des Behälters und das nachströmende Kaltwasser nicht direkt an den Wärme­tauscher gelangen kann und daß ferner für eine weitgehende exakte Strömungsführung längs des Wärmetauschers gesorgt sein soll.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Gerät zur Brauchwasserbereitung und -speicherung der eingangs genannten Art nach der Erfin­dung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.
  • Diese erfindungsgemäße Ausbildung des Gerätes unterscheidet sich also vom Vorbekannten im wesentlichen durch ein anderes Volumenverhältnis zwischen Behältervolumen und Abschirmvolu­men, durch das mit Öffnungen versehene Steigrohr und durch die im Freiraum des Wärmetauschers eingesetzte, vorzugsweise nach oben verschlossene und nach unten offene Hülse, die eine exakte Strömungsführung innerhalb des Gerätes gewährleistet. Durch das vorerwähnte und geänderte Volumenverhältnis steht insbesondere für den möglichen Durchlaufbetrieb bei größerer Warmwasserentnahme ein größeres, schneller aufheizbares Was­ servolumen zur Verfügung, wobei durch die Hülse dafür gesorgt ist, daß das aufzuheizende, von unten nachströmende Brauch­wasser zwingend die Rohrzüge des Wärmetauschers passieren muß. Die Gesamtaufladung des Behälters mit Warmwasser wird durch die öffnungen im Steigrohr beschleunigt, da das im Steigrohr aufsteigende Warmwasser dieses nicht nur durch die obere Mündung verlassen kann, sondern auch schon durch die seitlichen öffnungen während der Passage des Steigrohres, was bedeutet, daß sich die untere Grenze der sich oben ausbilden­den Warmwasserschicht schneller nach unten bewegt.
  • Da die Abschirmung in bezug auf das Behältervolumen ein rela­tiv großes Volumen besitzt, kann auch innerhalb der Abschir­mung eine entsprechend große übertragungsfläche bzw. ein ent­sprechend großer Wärmetauscher untergebracht werden, wobei es vorteilhaft möglich ist, den Wärmetauscher in Form einer Dop­pelwendel auszubilden, ohne daß damit die Möglichkeit be­schnitten ist, die vorerwähnte, eine exakte Strömungsführung gewährleistende Hülse unterzubringen. Vorteilhaft und zweck­mäßig ist dabei die innere Wendel des Wärmetauschers mit dem Heizungsvorlaufanschluß und die äußere Wendel mit dem Hei­zungsrücklaufanschluß versehen, was bedeutet, daß der heißere Strang des Wärmetauschers unmittelbar benachbart zur Hülse verläuft und dadurch das in der Hülse befindliche Wasser ei­ner Aufwärmung bzw. Vorwärmung besser zugänglich ist. Im obe­ren Verschluß der Hülse können dabei durchaus ein oder meh­rere kleine Löcher vorgesehen sein, die vorzugsweise im Um­fangsrandbereich des Verschlusses angeordnet sind. Diese Lö­cher sind aber bzgl. Anzahl und Querschnittsgröße so bemes­sen, daß in der Hülse erzeugtes Warmwasser langsam nach oben aus der Hülse ausströmen und in den wesentlich schnelleren Aufstiegsstrom des vom Wärmetauscher erzeugten Warmwassers gelangen kann.
  • In Rücksicht auf die den Wärmetauscher umschließende Abschir­mung sind der Heizungsvorlauf- und der Heizungsrücklaufan­schluß des Würmetauschers vorteilhaft nach unten am Behälter abgehend angeordnet, wodurch sich einfache Einbauverhältnisse für den Wärmetauscher ergeben, da die Wand der Abschirmung von den Vor- und Rücklaufanschlüssen nicht durchgriffen wer­den muß. Diesbezüglich besteht eine vorteilhafte Weiterbil­dung auch darin, daß der untere Boden des Behälters lösbar am Behälter befestigt ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Gerätes bestehen darin, daß am Behälter im Bereich des oberen und unteren Endes der Abschirmung je eine Thermofühler angeordent ist, wobei diese Thermofühler in Reihe geschaltet in entgegengesetzter Schaltrichtung mit der Schaltung der Ladepumpe verbunden sind und ferner darin, daß am Kaltwasseranschluß ein Strömungs­schalter angeordnet ist.
  • Das erfindungsgemäße Gerät ist zwar insbesondere als Kleinge­rät bestimmt, es steht jedoch nichts entgegen, die spezielle Ausbildung der "Innereien" auch bei Behältern mit größerem Volumen zur Anwendung zu bringen. Als Kleingerät ist das Ge­rät wegen seiner kleineren äußeren Abmessuxngen insbesondere als Beigerät zu kleinen bspw. an einer Wand zu installieren­den Etagenheizkesseln, wie insbesondere Gasheizkesseln ge­eignet, wo normalerweise größere Speicherbehälter in der Re­gel nicht aufgestellt werden können. Aufgrund des sich zwangsläufig ergebenden geringen Gewichtes des Gerätes kann dieses problemlos ebenfalls für eine Wandinstallation vorge­sehen werden.
  • Das erfindungsgemäße Gerät wird nachfolgend anhand der zeich­nerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläu­tert.
  • Es zeigt schematisch
    • Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch das Gerät;
    • Fig. 2 einen entsprechenden Vertikalschnitt durch das Gerät in etwas anderer Ausführungsform und
    • Fig. 3 einen Schnitt durch das Gerät längs Linie III-III in Fig. 1.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das Gerät aus einem Be­hälter 3 mit im unteren Innenbereich angeordneten, mit Lade­pumpe 17 versehenen, schraubenlinienförmig gewendeltem Rohr­wärmetauscher 1 und mit unterem Kalt- und oberen Warmwasser­anschluß 8, 8′ . Über dem Wärmetauscher 1 ist eine nach unten offene, den Wärmetauscher 1 seitlich umfassende, etwa glockenförmige Abschirmung 2 angeordnet, deren Seitenwand mit der Behälterwand einen Spalt 22 begrenzt. Die Abschirmung 2 weist an ihrem obersten Flächenbereich eine öffnung auf, an der das im oberen Bereich des Behälters 3 offen endende Steigrohr 10 angesetzt ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, be­trägt das Volumen der den Wärmetauscher 1 enthaltenden Ab­schirmung 2 etwa 30 - 50 % des Volumens des Behälters 3. Im Freiraum 4 innerhalb des Wärmetauschers 1 ist eine nach oben verschlossene und nach unten offene Hülse 5 aneordnet.
  • Gemäß Fig. 3 können im Verschluß 20 der Hülse 5 einige kleine Löcher 21, wie dargestellt, im Randbereich des Verschlusses 20 angeordnet sein. Unter der unteren Öffnung 6 der Hülse 5 ist der Kaltwasserzufuhranschluß 8 angeordnet, wobei dessen Ausmündungen 7 vorteilhaft seitlich angebracht sind, damit sich das einströmende Kaltwasser über den ganzen unteren Bo­den 14 des Behälters 3 ausbreiten kann.
  • Abgesehen davon, daß aufgrund der Größe der Abschirmung 2 ein relativ großer Wärmetauscher 1 in der Abschirmung unterbring­bar ist, kann diese Wärmetauschfläche noch dadurch vergrößert werden, daß man den Wärmetauscher 1, wie dargestellt, in Form einer Doppelwendel ausbildet, wobei die innere Wendel 1′ mit dem Heizungsvorlaufanschluß 2 und die äußere Wendel 1˝ des Wärmetauschers 1 mit dem Heizungsrücklaufanschluß 13 versehen ist. Beide Anschlüsse gehen dabei vorteilhaft nach unten durch den Boden 14 des Behälters 3 ab. Damit werden Durch­griffe der Abschirmung 2 vermieden. Der Boden 14 kann dabei vorteilhaft als lösbarer unterer Verschluß des Behälters 3 im Sinne der Fig. 2 ausgebildet werden, an dem dann ebenfalls der Kaltwasserzulaufanschluß 8 angeordnet ist.
  • Das nach oben an einer entsprechenden öffnung im obersten Flächenbereich der Abschirmung 2 angesetzte Steigrohr 10 en­det mit seiner Hauptausmündung unmittelbar unter dem Warmwas­seranschluß 8′ und weist in seiner Wandung 4 mehrere Aus­strömöffnungen 11 auf, die mindestens über dessen halbe obere Hälfte verteilt angeordnet sind. Dadurch kann vom Wärmetau­scher 1 aufgeheiztes Brauchwasser die Abschirmung 2 bzw. das Steigrohr 10 nicht nur durch dessen oberen Hauptmündungen 10′ verlassen, sondern auch schon durch die öffnungen 11, wodurch sich beim Ladevorgang die untere Warmwasserfront wesentlich schneller nach unten bewegen kann als dies der Fall ist, wenn das warme Brauchwasser nur durch die obere Mündung 10′ aus dem Steigrohr austreten kann.
  • Am Behälter 3 bzw. der Behälterwand sind im Bereich des obe­ren und unteren Endes 2, 2˝ Anschlußmuffen 15′, 16′ für je einen Thermofühler 15, 16 angeordnet, die in Reihe geschaltet in entgegengesetzter Schaltrichtung mit der Schaltung 23 der Ladepumpe 17 verbunden sind. Beide Fühler sind dabei bspw. auf 60°C eingestellt. wenn bei entsprechender Brauchwas­serentnahme der obere Fühler von niedriger temperiertem Wasser erreicht wird, wird dabei die Ladepumpe ausgeschaltet, wenn dieser Fühler von 60° heißem Brauchwasser erreicht wird. Vorteilhaft kann zusätzlich im Kaltwasserzuströmanschluß 8 ein Strömungsschalter 19 vorgesehen werden, der bei kleinen Brauchwasserentnahmen und entsprechend geringem Zuströmvolu­men von Kaltwasser nich anspricht, sondern erst bei Entnah­men größerer Zapfmengen, wobei dann via Strömungsschalter 19 und unabhängig von den Fühlern 15, 16 die Ladepumpe 17 sofort eingeschaltet wird.

Claims (8)

1. Gerät zur Brauchwasseraufbereitung und -speicherung, be­stehend aus einem Behälter mit im unteren Innenbereich angeordneten, mit Ladepumpe versehenen, schraubenlinien­förmig gewendelten Rohrwärmetauscher und mit unterem Kalt- und oberem Warmwasseranschluß, wobei über dem Wär­metauscher eine nach unten offene, den Wärmetauscher seitlich umfassende, etwa glockenförmige Abschirmung an­geordnet ist, deren Seitenwand mit der Behälterinnenwand einen Spalt begrenzt und die an ihrem obersten Flächen­bereich eine Öffnung aufweist, an der ein im oberen Be­reich des Behälters offen endendes Steigrohr angesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen der den Wärmetauscher (1) enthaltenden Abschirmung (2) 30 - 50 % des Volumens des Behälters (3) entspricht, daß im Freiraum (4) innerhalb des Wärmetau­schers (1) eine nach oben oder unten verschlossene Hülse (5) angeordnet und unter dieser die Mündung (7) des Kaltwasserzufuhranschlusses (8) angeordnet ist und daß in der Wandung (9) des Steigrohres (10), mindestens über dessen Halbe obere Hälfte verteilt, Ausströmöffnungen (11) angeordnet sind.
2. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher (1) in Form einer Doppelwendel ausgebildet ist.
3. Gerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Wendel (1′) mit dem Heizungsvorlaufan­schluß (12) und die äußere Wendel (1˝) des Wärmetau­schers (1) mit dem Heizungsrücklaufanschluß (13) verse­hen ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizungsvorlauf- (12) und der Heizungsrücklauf­anschluß (13) nach unten am Behälter (3) abgehend ange­ordnet sind.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der untere Boden (14) des Behälters (3) lösbar am Behälter (3) befestigt ist.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Behälter (3) im Bereich des oberen und unteren Endes (2′, 2˝) der Abschirmung (2) je ein Thermofühler (15, 16) angeordnet ist, die in Reihe geschaltet in ent­gegengesetzter Schaltrichtung mit der Schaltung der La­depumpe (17) verbunden sind.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Kaltwasseranschluß (18) ein Strömungskontroll­schalter (19) angeordnet ist, der mit der Schaltung der Ladepumpe (17) verbunden ist.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Verschluß (20) der Hülse (5) mindestens eine kleine Warmwasserzu- oder -abströmöffnung (21) angeord­net ist.
EP88119647A 1987-12-12 1988-11-25 Gerät zur Brauchwasserbereitung und -speicherung Withdrawn EP0320678A3 (de)

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