EP1450111A2 - Method for determining a heat requirement and heating apparatus for carrying out this method - Google Patents

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EP1450111A2
EP1450111A2 EP03027441A EP03027441A EP1450111A2 EP 1450111 A2 EP1450111 A2 EP 1450111A2 EP 03027441 A EP03027441 A EP 03027441A EP 03027441 A EP03027441 A EP 03027441A EP 1450111 A2 EP1450111 A2 EP 1450111A2
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hot water
heat exchanger
heat
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    • F24H15/355—Control of heat-generating means in heaters
    • F24H15/36—Control of heat-generating means in heaters of burners

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a current heat demand of a hot water circuit, in particular a hot water supply system of a building.
  • the invention also relates to a heating device for Heating such a hot water circuit, which for Implementation of such a method is suitable.
  • a hot water circuit can be operated using a heating device are heated, for example, by the fact that the Heating device by means of a first heat exchanger Coupling fluid circuit heated, which in turn over a second heat exchanger heats the hot water circuit. It is useful that the hot water circuit removable hot water always a predetermined Has hot water temperature. However, since usually the Hot water demand is not constant, but rather can be exposed to strong fluctuations Need to operate the heating device in such a way that if the hot water requirement varies, the hot water circuit always heated to about the same desired hot water temperature becomes. For this, a current heat requirement of the Warmwassernikes needed because this the thermal energy pretends to be from the heater to the hot water circuit must be initiated to the desired To reach hot water temperature.
  • the current heat demand of the hot water circuit can for example based on the current volume flow in Hot water circuit can be determined.
  • sensors are comparatively expensive. It therefore exists the need for an inexpensive solution.
  • a first temperature in the Coupling fluid circuit at an inlet of the second Heat exchanger and a second temperature in the Coupling fluid circuit at an outlet of the second Heat exchanger used From these temperatures can by difference and / or averaging that of Coupling cooling circuit on the second heat exchanger emitted heat can be determined, which apart from Loss of efficiency in the hot water circuit introduced heat corresponds.
  • the invention uses the realization that a pump that drives the Liquid in the coupling liquid circuit, is usually operated constantly. This results in always a constant relationship between the Temperature change of the coupling fluid circuit at the Flow through the second heat exchanger on the one hand and the current heat demand of the hot water circuit on the other hand.
  • This connection can, for example be taken into account arithmetically and / or according to map to come from the measured temperatures to a value that corresponds to or with the current heat requirement correlated. This value can then be in the form of a corresponding signal a parameter for actuating the Form heating device so that it is possible to Heating device depending on the current heat demand to operate.
  • the heat transfer numbers of the two used heat exchanger especially by calcification and / or pollution.
  • the Change measured values of the temperature sensors used for example due to aging.
  • a Burner of the heater during its runtime Change operating points This can cause it during the Lifespan of the heating device that the relationship between the temperature change mentioned above in the coupling fluid circuit the flow of the second Heat exchanger on the one hand and the heat requirement of the Warm water circuit, on the other hand, gradually changed. at is a further development of the present invention provided, by means of a third temperature, which is in the Hot water circuit at an outlet of the second heat exchanger sets to update the relationship mentioned.
  • the permanent or periodically with even or uneven Time intervals can then be carried out a closed control loop that is quasi indirect affects the temperature control of the hot water circuit.
  • the target / actual comparison of the hot water temperature is adapted the temperature control in the sense of a regulation.
  • the heater can therefore show signs of aging be particularly elegantly balanced.
  • the only figure 1 shows a circuit diagram Schematic representation of a heating device according to the invention.
  • the first heat exchanger 4 is in one Coupling liquid circuit 5 is involved and is therefore of through a coupling liquid.
  • the Coupling fluid circuit 5 is also a second one Heat exchanger 6 integrated, to which also a Hot water circuit 7, for example one not closer illustrated hot water supply system of a building, connected. Accordingly, the second one Heat exchanger 6 on the one hand from the coupling liquid of the coupling liquid circuit 5 and on the other hand from Water of the hot water circuit 7 can flow.
  • the hot water circuit 7 for A building can be supplied with hot water Coupling fluid circuit 5 through a pitch circle Heating circuit 8 to be formed for heating this building.
  • the coupling fluid circuit 5 as here a partial circuit of the heating circuit 8
  • one Central building heating acts, connects a coupling branch 9 of the coupling liquid circuit 5 one of the first Heat exchanger 4 coming flow 10 of the heating circuit 8 with a return 11 leading to the first heat exchanger 4 Heating circuit 8.
  • this coupling branch 9 is then second heat exchanger 6 arranged.
  • Servomotor 13 To operate the changeover valve 12 is here Servomotor 13 provided.
  • a first temperature sensor 15 which measures an instantaneous first temperature t 1 of the coupling liquid, is arranged in the coupling liquid circuit 5 between the first heat exchanger 4 and the second heat exchanger 6. Assuming that there is no or only negligible heat loss from the first heat exchanger 4 to the second heat exchanger 6, the first temperature t 1 measured by the first temperature sensor 15 corresponds to the temperature that the coupling liquid has at an inlet 16 of the second heat exchanger 6. Between the second heat exchanger 6 and the changeover valve 12, a second temperature sensor 17 is arranged in the coupling branch 9, which measures a second temperature t 2 of the coupling liquid downstream of the second heat exchanger 6 and upstream of the return 11. This second temperature t 2 corresponds to the temperature which the coupling liquid has at an outlet 18 of the second heat exchanger 6.
  • the heating device 1 can also have a third temperature sensor 19 which is arranged in the hot water circuit 7 downstream of the second heat exchanger 6 and upstream of subsequent heat consumers. Accordingly, the third temperature sensor measures a third temperature t 3 , which prevails in the hot water circuit 7 at a further outlet 20 of the second heat exchanger 6.
  • the heating device 1 further comprises a controller 21 for actuating the pump 14, the burner 2 and the changeover valve 12 or the actuator 13.
  • the controller 21 is connected to the temperature sensors 15, 17, 19. Corresponding control lines and signal lines are symbolized by broken lines.
  • the controller 21 is designed such that it can determine a current heat requirement of the hot water circuit 7 on the basis of the first temperature t 1 and the second temperature t 2 . Depending on this heat requirement, the controller 21 can then operate the burner 2 in a suitable manner. The aim of this control is to set a desired hot water temperature that corresponds to the third temperature t 3 .
  • the heating device 1 works as follows:
  • the second heat exchanger 6 can or does not essentially have to transfer any heat from the coupling liquid circuit 5 to the hot water circuit 7. Accordingly, the first temperature t 1 and the second temperature t 2 are approximately the same.
  • the hot water circuit 7 has to give off hot water or heat
  • comparatively cold water is fed into the second heat exchanger 6 via the hot water circuit 7 and is to be heated to the desired hot water temperature. Due to the temperature difference, the second heat exchanger 6 can now transfer heat from the coupling liquid circuit 5 to the hot water circuit 7. This results in a temperature drop in the coupling liquid circuit 5 when flowing through the second heat exchanger 6. This temperature drop is a measure of the heat requirement of the hot water circuit 7.
  • the controller 21 can determine the temperature change mentioned with the aid of the first temperature sensor 15 and the second temperature sensor 17.
  • the controller 21 can determine, for example, a difference between the first temperature t 1 and the second temperature t 2 . As an alternative or in addition, the controller 21 can determine an average value from the measured temperatures t 1 and t 2 . In particular, on the basis of the difference value or the mean value, the controller 21 can calculate the current heat requirement, for example, by means of a suitable calculation formula, or determine it using characteristic diagrams. The controller 21 thus determines a variable from the two temperatures t 1 and t 2 , which correlates with the current temperature requirement of the hot water circuit 7.
  • the controller 21 can, by corresponding actuation of the burner 2 and / or the changeover valve 12 (or the servomotor 13), give off the heat from the burner 2 to the coupling liquid circuit 7 so that the coupling liquid circuit 5 can emit sufficient heat into the second heat exchanger 6 via its coupling branch 9 such that the heat then transferred from the second heat exchanger 6 to the hot water circuit 7 heats the water of the warm water circuit 7 to such an extent that it heats up at the outlet 20 of the second heat exchanger 6 assigned to the hot water circuit 7 essentially sets the desired hot water temperature.
  • the desired hot water temperature forms one predetermined setpoint, which is derived, for example, from comfort, Ecology and economy guidelines result.
  • the heating device 1 is exposed to signs of aging during its lifetime. For example, various parameters of the burner 2, the combustion chamber 3, the heat exchanger 4, 6 and also the sensors 15, 17 can change. As a result, the heat ultimately given off to the hot water circuit 7 can change over time with the same control commands from the controller 21. In order to be able to compensate for this, the third temperature sensor 19 is now provided. With the help of the third temperature sensor 19, the third temperature t 3 can be determined, which represents an actual value for the hot water temperature actually reached.
  • the controller 21 can therefore carry out a target / actual comparison and evaluate any deviation that may occur and use it to correct its control signals in order to adapt the operating mode of the heating device 1 to compensate for signs of aging. Preferably, however, the controller 21 will determine a correction factor for the current heat requirement of the hot water circuit 7 on the basis of the target / actual deviation. As a result, the intervention in the control concept of the heating device 1 can be kept as small as possible.
  • the third temperature sensor 19 used here is not exposed to the same aging phenomena as the temperature sensors 15 and 17 of the coupling liquid circuit 5 due to its arrangement in the hot water circuit 7. Accordingly, the third temperature t 3 determined by the third temperature sensor 19 can be used as a reference variable. Incidentally, the age-related measurement value deviations of the temperature sensors 15, 17, 19 are very small anyway and are generally negligible.

Abstract

The method involves detecting temperatures (t1,t2) at a coupling circuit (5), linked to an inlet (16) of a heat exchanger (6) on a warm water circuit (7), and at the outlet (18) of the same heat exchanger. The heat requirement of the warm water circuit is determined, based on the temperatures. An independent claim is also included for a heating mechanism.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines aktuellen Wärmebedarfs eines Warmwasserkreises, insbesondere einer Warmwasserversorgungsanlage eines Gebäudes. Die Erfindung betrifft außerdem eine Heizeinrichtung zum Beheizen eines solchen Warmwasserkreises, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens geeignet ist.The invention relates to a method for determining a current heat demand of a hot water circuit, in particular a hot water supply system of a building. The The invention also relates to a heating device for Heating such a hot water circuit, which for Implementation of such a method is suitable.

Ein Warmwasserkreis kann mittels einer Heizeinrichtung beispielsweise dadurch beheizt werden, dass die Heizeinrichtung mittels eines ersten Wärmeübertragers einen Kopplungsflüssigkeitskreis beheizt, der seinerseits über einen zweiten Wärmeübertrager den Warmwasserkreis beheizt. Dabei ist es zweckmäßig, dass das vom Warmwasserkreis entnehmbare Warmwasser stets eine vorbestimmte Warmwassertemperatur aufweist. Da jedoch in der Regel der Warmwasserbedarf nicht konstant ist, sondern vielmehr starken Schwankungen ausgesetzt sein kann, besteht ein Bedürfnis, die Heizeinrichtung so zu betreiben, dass sich bei variierdendem Warmwasserbedarf der Warmwasserkreis stets etwa auf dieselbe gewünschte Warmwassertemperatur erwärmt wird. Hierzu wird ein aktueller Wärmebedarf des Warmwasserkreises benötigt, da dieser die Wärmeenergie vorgibt, die von der Heizeinrichtung in den Warmwasserkreis eingeleitet werden muss, um die gewünschte Warmwassertemperatur erreichen zu können.A hot water circuit can be operated using a heating device are heated, for example, by the fact that the Heating device by means of a first heat exchanger Coupling fluid circuit heated, which in turn over a second heat exchanger heats the hot water circuit. It is useful that the hot water circuit removable hot water always a predetermined Has hot water temperature. However, since usually the Hot water demand is not constant, but rather can be exposed to strong fluctuations Need to operate the heating device in such a way that if the hot water requirement varies, the hot water circuit always heated to about the same desired hot water temperature becomes. For this, a current heat requirement of the Warmwasserkreises needed because this the thermal energy pretends to be from the heater to the hot water circuit must be initiated to the desired To reach hot water temperature.

Der aktuelle Wärmebedarf des Warmwasserkreises kann beispielsweise anhand des aktuellen Volumenstroms im Warmwasserkreis ermittelt werden. Die zur Bestimmung des aktuellen Volumenstroms erforderlichen Meßgeräte oder Sensoren sind jedoch vergleichsweise teuer. Es besteht daher der Bedarf an einer preiswerten Lösung.The current heat demand of the hot water circuit can for example based on the current volume flow in Hot water circuit can be determined. The to determine the current volume flow required measuring devices or However, sensors are comparatively expensive. It therefore exists the need for an inexpensive solution.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegenden Erfindung entsprechend den unabhängigen Ansprüchen hat demgegenüber den Vorteil, dass der aktuelle Wärmebedarf des Warmwasserkreises ohne Kenntnis des aktuellen Volumenstroms im Warmwasserkreis aus geeigneten Temperaturen ermittelt werden kann. Da Temperatursensoren erheblich preiswerter sind als Volumenstrommeßeinrichtungen, ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung ein erheblicher Kostenvorteil.The present invention according to the independent In contrast, claims has the advantage that the current Heat demand of the hot water circuit without knowledge of the current volume flow in the hot water circuit from suitable Temperatures can be determined. Because temperature sensors are considerably cheaper than volume flow measuring devices, there is a significant one in the present invention Cost advantage.

Erfindungsgemäß werden zur Bestimmung des aktuellen Wärmebedarfs eine erste Temperatur im Kopplungsflüssigkeitskreis an einem Einlass des zweiten Wärmeübertragers und eine zweite Temperatur im Kopplungsflüssigkeitskreis an einem Auslaß des zweiten Wärmeübertragers verwendet. Aus diesen Temperaturen kann durch Differenzbildung und/oder Mittelwertbildung die vom Kopplungskühlkreis auf den zweiten Wärmeübertrager abgegebene Wärme ermittelt werden, die abgesehen von Wirkungsgradverlusten der in den Warmwasserkreis eingeleiteten Wärme entspricht. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, dass eine Pumpe, die zum Antreiben der Flüssigkeit im Kopplungsflüssigkeitskreis dient, üblicherweise konstant betrieben wird. Hierdurch ergibt sich stets ein gleichbleibender Zusammenhang zwischen der Temperaturänderung des Kopplungsflüssigkeitskreises bei der Durchströmung des zweiten Wärmeübertragers einerseits und des aktuellen Wärmebedarfs des Warmwasserkreises andererseits. Dieser Zusammenhang kann beispielsweise rechnerisch und/oder kennfeldmäßig berücksichtigt werden, um aus den gemessenen Temperaturen zu einem Wert zu kommen, der dem aktuellen Wärmebedarf entspricht oder mit diesem korreliert. Dieser Wert kann dann in Form eines entsprechenden Signals einen Parameter zur Betätigung der Heizeinrichtung bilden, so dass es möglich ist, die Heizeinrichtung in Abhängigkeit des aktuellen Wärmebedarfs zu betätigen.According to the invention for determining the current Heat demand a first temperature in the Coupling fluid circuit at an inlet of the second Heat exchanger and a second temperature in the Coupling fluid circuit at an outlet of the second Heat exchanger used. From these temperatures can by difference and / or averaging that of Coupling cooling circuit on the second heat exchanger emitted heat can be determined, which apart from Loss of efficiency in the hot water circuit introduced heat corresponds. The invention uses the realization that a pump that drives the Liquid in the coupling liquid circuit, is usually operated constantly. This results in always a constant relationship between the Temperature change of the coupling fluid circuit at the Flow through the second heat exchanger on the one hand and the current heat demand of the hot water circuit on the other hand. This connection can, for example be taken into account arithmetically and / or according to map to come from the measured temperatures to a value that corresponds to or with the current heat requirement correlated. This value can then be in the form of a corresponding signal a parameter for actuating the Form heating device so that it is possible to Heating device depending on the current heat demand to operate.

Während der Lebensdauer der Heizeinrichtung können sich einzelne Parameter der Heizeinrichtung verändern. Beispielsweise können sich Wärmedurchgangszahlen der beiden verwendeten Wärmeübertrager, insbesondere durch Verkalkung und/oder Verschmutzung, verändern. Ebenso können sich die Meßwerte der verwendeten Temperatursensoren verändern, beispielsweise durch Alterungserscheinungen. Ebenso kann ein Brenner der Heizeinrichtung während der Laufzeit seine Betriebspunkte verändern. Hierdurch kann es während der Lebensdauer der Heizeinrichtung dazu kommen, dass sich der obengenannten Zusammenhang zwischen der Temperaturänderung im Kopplungsflüssigkeitskreis der Durchströmung des zweiten Wärmeübertragers einerseits und dem Wärmebedarf des Warmwasserkreises andererseits allmählich verändert. Bei einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist nun vorgesehen, mittels einer dritten Temperatur, die sich im Warmwasserkreis an einem Auslaß des zweiten Wärmeübertragers einstellt, den genannten Zusammenhang zu aktualisieren. Dies kann durch einen relativ einfachen Soll-Ist-Abgleich erreicht werden, da die gemessene dritte Temperatur dem tatsächlich erreichten Istwert entspricht, während der ermittelte Wärmebedarf zur Einstellung eines gewünschten Sollwerts dient. Durch diese Rückkopplung, die permanent oder periodisch mit gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Zeitabständen durchgeführt werden kann, ergibt sich dann eine geschlossene Kontrollschleife, die sich quasi indirekt auf die Temperatursteuerung des Warmwasserkreises auswirkt. Durch den Soll-Ist-Vergleich der Warmwassertemperatur wird die Temperatursteuerung im Sinne einer Regelung adaptiert. Alterungserscheinungen der Heizeinrichtung können somit besonders elegant ausgeglichen werden.During the life of the heater, there may be change individual parameters of the heating device. For example, the heat transfer numbers of the two used heat exchanger, especially by calcification and / or pollution. Likewise, the Change measured values of the temperature sensors used, for example due to aging. Likewise, a Burner of the heater during its runtime Change operating points. This can cause it during the Lifespan of the heating device that the relationship between the temperature change mentioned above in the coupling fluid circuit the flow of the second Heat exchanger on the one hand and the heat requirement of the Warm water circuit, on the other hand, gradually changed. at is a further development of the present invention provided, by means of a third temperature, which is in the Hot water circuit at an outlet of the second heat exchanger sets to update the relationship mentioned. This can by a relatively simple target-actual comparison can be achieved because the measured third temperature the corresponds to the actual value actually reached during the determined heat requirement to set a desired Setpoint. Through this feedback, the permanent or periodically with even or uneven Time intervals can then be carried out a closed control loop that is quasi indirect affects the temperature control of the hot water circuit. The target / actual comparison of the hot water temperature is adapted the temperature control in the sense of a regulation. The heater can therefore show signs of aging be particularly elegantly balanced.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteil der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Other important features and advantages of the present Invention result from the dependent claims, from the Drawing and from the associated description of the figures the drawing.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.Embodiments of the present invention are in the Drawing shown and are closer below explained.

Die einzige Figur 1 zeigt eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Heizeinrichtung nach der Erfindung.The only figure 1 shows a circuit diagram Schematic representation of a heating device according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Entsprechend Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1 einen Brenner 2, dessen Brennraum 3 mit einem ersten Wärmeübetrager 4 wärmeübertragend gekoppelt ist. Der erste Wärmeübertrager 4 ist in einen Kopplungsflüssigkeitskreis 5 eingebunden und ist somit von einer Kopplungsflüssigkeit durchströmbar. In den Kopplungsflüssigkeitskreis 5 ist außerdem ein zweiter Wärmeübertrager 6 eingebunden, an den außerdem ein Warmwasserkreis 7, beispielsweise einer nicht näher dargestellten Warmwasserversorgungsanlage eines Gebäudes, angeschlossen ist. Dementsprechend ist der zweite Wärmeübertrager 6 einerseits von der Kopplungsflüssigkeit des Kopplungsflüssigkeitskreises 5 und andererseits vom Wasser des Warmwasserkreises 7 durchströmbar.1 includes an inventive Heating device 1 a burner 2, the combustion chamber 3 with a first heat exchanger 4 coupled to transmit heat is. The first heat exchanger 4 is in one Coupling liquid circuit 5 is involved and is therefore of through a coupling liquid. In the Coupling fluid circuit 5 is also a second one Heat exchanger 6 integrated, to which also a Hot water circuit 7, for example one not closer illustrated hot water supply system of a building, connected. Accordingly, the second one Heat exchanger 6 on the one hand from the coupling liquid of the coupling liquid circuit 5 and on the other hand from Water of the hot water circuit 7 can flow.

Insbesondere für den Fall, dass der Warmwasserkreis 7 zur Versorgung eines Gebäudes mit Warmwasser dient, kann der Kopplungsflüssigkeitskreis 5 durch einen Teilkreis eines Heizkreises 8 zum Beheizen dieses Gebäudes gebildet sein. Wenn es sich beim Kopplungsflüssigkeitskreis 5 wie hier, um einen Teilkreis des Heizkreises 8, insbesondere einer Gebäudezentralheizung, handelt, verbindet ein Kopplungszweig 9 des Kopplungsflüssigkeitskreises 5 einen vom ersten Wärmeübertrager 4 kommenden Vorlauf 10 des Heizkreises 8 mit einem zum ersten Wärmeübertrager 4 führenden Rücklauf 11 des Heizkreises 8. In diesem Kopplungszweig 9 ist dann der zweite Wärmeübertrager 6 angeordnet. Mit Hilfe eines Umschaltventils 12 kann der Flüssigkeitsstrom durch den Heizkreis 8 und durch den Kopplungszweig 9 eingestellt werden. Zur Betätigung des Umschaltventils 12 ist hier ein Stellmotor 13 vorgesehen.In particular, in the event that the hot water circuit 7 for A building can be supplied with hot water Coupling fluid circuit 5 through a pitch circle Heating circuit 8 to be formed for heating this building. If it is with the coupling fluid circuit 5 as here a partial circuit of the heating circuit 8, in particular one Central building heating, acts, connects a coupling branch 9 of the coupling liquid circuit 5 one of the first Heat exchanger 4 coming flow 10 of the heating circuit 8 with a return 11 leading to the first heat exchanger 4 Heating circuit 8. In this coupling branch 9 is then second heat exchanger 6 arranged. With help of a Switching valve 12, the liquid flow through the Heating circuit 8 and set by the coupling branch 9 become. To operate the changeover valve 12 is here Servomotor 13 provided.

Zum Antrieb der Kopplungsflüssigkeit, die hier gleichzeitig die Heizflüssigkeit des Heizkreises 8 ist, enthält der Heizkreis 8 bzw. der Kopplungsflüssigkeitskreis 5 eine Pumpe 14. To drive the coupling fluid, which here at the same time is the heating liquid of the heating circuit 8, contains the Heating circuit 8 or the coupling liquid circuit 5 a pump 14th

Zwischen dem ersten Wärmetauscher 4 und dem zweiten Wärmetauscher 6 ist im Kopplungsflüssigkeitskreis 5 ein erster Temperatursensor 15 angeordnet, der eine momentane erste Temperatur t1 der Kopplungsflüssigkeit mißt. Unter der Annahme, dass vom ersten Wärmeübertrager 4 bis zum zweiten Wärmeübertrager 6 kein oder nur ein vernachlässigbarer Wärmeverlust auftritt, entspricht die vom ersten Temperatursensor 15 gemessene erste Temperatur t1 derjenigen Temperatur, welche die Kopplungsflüssigkeit an einem Einlass 16 des zweiten Wärmeübertragers 6 aufweist. Zwischen dem zweiten Wärmeübertrager 6 und dem Umschaltventil 12 ist im Kopplungszweig 9 ein zweiter Temperatursensor 17 angeordnet, der stromab des zweiten Wärmeübertragers 6 und stromauf des Rücklaufs 11 eine zweite Temperatur t2 der Kopplungsflüssigkeit mißt. Diese zweite Temperatur t2 entspricht dabei derjenigen Temperatur, welche die Kopplungsflüssigkeit an einem Auslaß 18 des zweiten Wärmeübertragers 6 aufweist.A first temperature sensor 15, which measures an instantaneous first temperature t 1 of the coupling liquid, is arranged in the coupling liquid circuit 5 between the first heat exchanger 4 and the second heat exchanger 6. Assuming that there is no or only negligible heat loss from the first heat exchanger 4 to the second heat exchanger 6, the first temperature t 1 measured by the first temperature sensor 15 corresponds to the temperature that the coupling liquid has at an inlet 16 of the second heat exchanger 6. Between the second heat exchanger 6 and the changeover valve 12, a second temperature sensor 17 is arranged in the coupling branch 9, which measures a second temperature t 2 of the coupling liquid downstream of the second heat exchanger 6 and upstream of the return 11. This second temperature t 2 corresponds to the temperature which the coupling liquid has at an outlet 18 of the second heat exchanger 6.

Entsprechend der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform kann die erfindugnsgemäße Heizeinrichtung 1 außerdem einen dritten Temperatursensor 19 aufweisen, der im Warmwasserkreis 7 stromab des zweiten Wärmeübertragers 6 und stromauf von nachfolgenden Wärmeverbrauchern angeordnet ist. Dementsprechend mißt der dritte Temperatursensor eine dritte Temperatur t3, die im Warmwasserkreis 7 an einem weiteren Auslaß 20 des zweiten Wärmeübertragers 6 herrscht.According to the preferred embodiment shown here, the heating device 1 according to the invention can also have a third temperature sensor 19 which is arranged in the hot water circuit 7 downstream of the second heat exchanger 6 and upstream of subsequent heat consumers. Accordingly, the third temperature sensor measures a third temperature t 3 , which prevails in the hot water circuit 7 at a further outlet 20 of the second heat exchanger 6.

Die Heizeinrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Steuerung 21 zur Betätigung der Pumpe 14, des Brenners 2 und des Umschaltventils 12 bzw. des Stellantriebs 13. Außerdem ist die Steuerung 21 mit den Temperatursensoren 15,17,19 verbunden. Entsprechende Steuerleitungen und Signalleitungen sind durch unterbrochene Linien symbolisiert. Die Steuerung 21 ist bei der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, dass sie einen aktuellen Wärmebedarf des Warmwasserkreises 7 anhand der ersten Temperatur t1 und der zweiten Temperatur t2 ermitteln kann. In Abhängigkeit dieses Wärmebedarfs kann die Steuerung 21 dann in geeigneter Weise den Brenner 2 betätigen. Ziel dieser Steuerung ist dabei das Einstellen einer gewünschten Warmwassertemperatur, die der dritten Temperatur t3 entspricht.The heating device 1 further comprises a controller 21 for actuating the pump 14, the burner 2 and the changeover valve 12 or the actuator 13. In addition, the controller 21 is connected to the temperature sensors 15, 17, 19. Corresponding control lines and signal lines are symbolized by broken lines. In the present invention, the controller 21 is designed such that it can determine a current heat requirement of the hot water circuit 7 on the basis of the first temperature t 1 and the second temperature t 2 . Depending on this heat requirement, the controller 21 can then operate the burner 2 in a suitable manner. The aim of this control is to set a desired hot water temperature that corresponds to the third temperature t 3 .

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung 1 arbeitet wie folgt:The heating device 1 according to the invention works as follows:

Solange aus dem Warmwasserkreis 7 keine Wärme abgeführt werden muss, beispielsweise durch Warmwasserentnahme über Entnahmestellen an entsprechenden Warmwasserverbrauchern oder zur Beheizung eines Warmwasserspeichers, kann bzw. muß der zweite Wärmeübertrager 6 im wesentlichen keine Wärme vom Kopplungsflüssigkeitskreis 5 auf den Warmwasserkreis 7 übertragen. Dementsprechend sind die erste Temperatur t1 und die zweite Temperatur t2 etwa gleich.As long as no heat has to be dissipated from the hot water circuit 7, for example by taking hot water from extraction points at corresponding hot water consumers or for heating a hot water storage tank, the second heat exchanger 6 can or does not essentially have to transfer any heat from the coupling liquid circuit 5 to the hot water circuit 7. Accordingly, the first temperature t 1 and the second temperature t 2 are approximately the same.

Sobald jedoch der Warmwasserkreis 7 Warmwasser bzw. Wärme abgeben muss, wird im zweiten Wärmeübertrager 6 über den Warmwasserkreis 7 vergleichsweise kaltes Wasser zugeführt, das auf die gewünschte Warmwassertemperatur erwärmt werden soll. Durch die Temperaturdifferenz kann nun der zweite Wärmeübertrager 6 Wärme vom Kopplungsflüssigkeitskreis 5 auf den Warmwasserkreis 7 übertragen. Hierdurch ergibt sich bei der Durchströmung des zweiten Wärmeübertragers 6 ein Temperaturabfall im Kopplungsflüssigkeitskreis 5. Dieser Temperaturabfall ist dabei ein Maß für den Wärmebedarf des Warmwasserkreises 7. Die genannte Temperaturänderung kann die Steuerung 21 mit Hilfe des ersten Temperatursensors 15 und des zweiten Temperatursensors 17 feststellen. Um aus den empfangenen Temperatursignalen einen Wert für den aktuellen Wärmebedarf des Warmwasserkreises 7 zu ermitteln, kann die Steuerung 21 beispielsweise eine Differenz zwischen der ersten Temperatur t1 und der zweiten Temperatur t2 ermitteln. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 21 einen Mittelwert aus den gemessenen Temperaturen t1 und t2 bestimmen. Insbesondere auf Basis des Differenzwertes bzw. des Mittelwertes kann die Steuerung 21 beispielsweise durch eine geeignete Berechnungsformel den aktuellen Wärmebedarf berechnen bzw. anhand von Kennfeldern bestimmen. Die Steuerung 21 ermittelt somit aus den beiden Temperaturen t1 und t2 eine Größe, die mit dem aktuellen Temperaturbedarf des Warmwasserkreises 7 korreliert. Da die Steuerung 21 außerdem die momentane Heizleistung des Brenners 2 und gegebenenfalls den momentanen Wärmebedarf des Heizkreises 8 kennt, kann die Steuerung 21 durch eine entsprechende Betätigung des Brenners 2 und/oder des Umschaltventils 12 (bzw. des Stellmotors 13) die Wärmeabgabe des Brenners 2 an den Kopplungsflüssigkeitskreis 7 so einstellen, dass der Kopplungsflüssigkeitskreis 5 über seinen Kopplungszweig 9 hinreichend Wärme in den zweiten Wärmeübertrager 6 abgeben kann, derart, dass die dann vom zweiten Wärmeübertrager 6 auf den Warmwasserkreis 7 übertragene Wärme das Wasser des Warmwasserkreises 7 soweit erwärmt, dass sich an dem dem Warmwasserkreis 7 zugeordneten Auslaß 20 des zweiten Wärmeübertragers 6 im wesentlichen die gewünschte Warmwassertemperatur einstellt.However, as soon as the hot water circuit 7 has to give off hot water or heat, comparatively cold water is fed into the second heat exchanger 6 via the hot water circuit 7 and is to be heated to the desired hot water temperature. Due to the temperature difference, the second heat exchanger 6 can now transfer heat from the coupling liquid circuit 5 to the hot water circuit 7. This results in a temperature drop in the coupling liquid circuit 5 when flowing through the second heat exchanger 6. This temperature drop is a measure of the heat requirement of the hot water circuit 7. The controller 21 can determine the temperature change mentioned with the aid of the first temperature sensor 15 and the second temperature sensor 17. In order to determine a value for the current heat requirement of the hot water circuit 7 from the received temperature signals, the controller 21 can determine, for example, a difference between the first temperature t 1 and the second temperature t 2 . As an alternative or in addition, the controller 21 can determine an average value from the measured temperatures t 1 and t 2 . In particular, on the basis of the difference value or the mean value, the controller 21 can calculate the current heat requirement, for example, by means of a suitable calculation formula, or determine it using characteristic diagrams. The controller 21 thus determines a variable from the two temperatures t 1 and t 2 , which correlates with the current temperature requirement of the hot water circuit 7. Since the controller 21 also knows the instantaneous heating power of the burner 2 and, if applicable, the instantaneous heat requirement of the heating circuit 8, the controller 21 can, by corresponding actuation of the burner 2 and / or the changeover valve 12 (or the servomotor 13), give off the heat from the burner 2 to the coupling liquid circuit 7 so that the coupling liquid circuit 5 can emit sufficient heat into the second heat exchanger 6 via its coupling branch 9 such that the heat then transferred from the second heat exchanger 6 to the hot water circuit 7 heats the water of the warm water circuit 7 to such an extent that it heats up at the outlet 20 of the second heat exchanger 6 assigned to the hot water circuit 7 essentially sets the desired hot water temperature.

Die gewünschte Warmwassertemperatur bildet dabei einen vorgegebenen Sollwert, der sich beispielsweise aus Komfort-, Ökologie- und Ökonomie-Vorgaben ergibt.The desired hot water temperature forms one predetermined setpoint, which is derived, for example, from comfort, Ecology and economy guidelines result.

Die Heizeinrichtung 1 ist während ihrer Lebenszeit Alterungserscheinungen ausgesetzt. Beispielsweise können sich verschiedene Parameter des Brenners 2, der Brennkammer 3, der Wärmeübertrager 4,6 und auch der Sensoren 15,17 verändern. Hierdurch kann sich im Laufe der Zeit bei gleichen Steuerbefehlen der Steuerung 21 die letztlich an den Warmwasserkreis 7 abgegebene Wärme verändern. Um dies ausgleichen zu können, ist nun der dritte Temperatursensor 19 vorgesehen. Mit Hilfe des dritten Temperatursensors 19 kann die dritte Temperatur t3 bestimmt werden, die einen Istwert für die tatsächlich erreichte Warmwassertemperatur repräsentiert. Die Steuerung 21 kann daher einen Soll-Ist-Vergleich durchführen und eine gegebenenfalls auftretende Abweichung auswerten und zur Korrektur ihrer Steuersignale verwenden, um dadurch die Betriebsweise der Heizeinrichtung 1 zum Ausgleich von Alterungserscheinungen zu adaptieren. Vorzugsweise wird die Steuerung 21 jedoch anhand der Soll-Ist-Abweichung einen Korrekturfaktor für den aktuellen Wärmebedarf des Warmwasserkreises 7 ermitteln. Hierdurch kann der Eingriff in das Steuerungskonzept der Heizeinrichtung 1 möglichst klein gehalten werden.The heating device 1 is exposed to signs of aging during its lifetime. For example, various parameters of the burner 2, the combustion chamber 3, the heat exchanger 4, 6 and also the sensors 15, 17 can change. As a result, the heat ultimately given off to the hot water circuit 7 can change over time with the same control commands from the controller 21. In order to be able to compensate for this, the third temperature sensor 19 is now provided. With the help of the third temperature sensor 19, the third temperature t 3 can be determined, which represents an actual value for the hot water temperature actually reached. The controller 21 can therefore carry out a target / actual comparison and evaluate any deviation that may occur and use it to correct its control signals in order to adapt the operating mode of the heating device 1 to compensate for signs of aging. Preferably, however, the controller 21 will determine a correction factor for the current heat requirement of the hot water circuit 7 on the basis of the target / actual deviation. As a result, the intervention in the control concept of the heating device 1 can be kept as small as possible.

Hierdurch wird eine Art Rückkopplung gebildet, die es ermöglicht, die Ansteuerung des Brenners 2 zu kontrollieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Der hierbei verwendete dritte Temperatursensor 19 ist aufgrund seiner Anordnung im Warmwasserkreis 7 nicht denselben Alterungserscheinungen ausgesetzt, wie die Temperatursensoren 15 und 17 des Kopplungsflüssigkeitskreises 5. Dementsprechend kann die vom dritten Temperatursensor 19 ermittelte dritte Temperatur t3 als Referenzgröße genutzt werden. Im Übrigen sind die alterungsbedingten Meßwertabweichungen der Temperatursensoren 15,17,19 ohnehin sehr gering und in der Regel vernachlässigbar. In this way, a type of feedback is formed, which enables the control of the burner 2 to be checked and, if necessary, corrected. The third temperature sensor 19 used here is not exposed to the same aging phenomena as the temperature sensors 15 and 17 of the coupling liquid circuit 5 due to its arrangement in the hot water circuit 7. Accordingly, the third temperature t 3 determined by the third temperature sensor 19 can be used as a reference variable. Incidentally, the age-related measurement value deviations of the temperature sensors 15, 17, 19 are very small anyway and are generally negligible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Heizeinrichtungheater
22
Brennerburner
33
Brennraumcombustion chamber
44
erster Wärmeübertragerfirst heat exchanger
55
KopplungsflüssigkeitskreisThe coupling liquid circuit
66
zweiter Wärmeübertragersecond heat exchanger
77
WarmwasserkreisHot water circuit
88th
Heizkreisheating circuit
99
Kopplungszweigfeedback path
1010
Vorlauf von 8Advance of 8
1111
Rücklauf von 8Rewind from 8
1212
Umschaltventilswitching valve
1313
Stellmotorservomotor
1414
Pumpepump
1515
erster Temperatursensorfirst temperature sensor
1616
Einlass von 6Admission from 6
1717
zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
1818
Auslaß von 6Outlet of 6
1919
dritter Temperatursensorthird temperature sensor
2020
Auslaß von 6Outlet of 6
2121
Steuerungcontrol

Claims (8)

Verfahren zur Bestimmung eines aktuellen Wärmebedarfs eines Warmwasserkreises (7), insbesondere einer Warmwasserversorgungsanlage eines Gebäudes, wobei eine Heizeinrichtung (1) in Abhängigkeit des aktuellen Wärmebedarfs des Warmwasserkreises (7) Wärme mittels eines ersten Wärmeübertragers (4) auf einen Kopplungsflüssigkeitskreis (5) überträgt, der über einen zweiten Wärmeübertrager (6) mit dem Warmwasserkreis (7) wärmeübertragend gekoppelt ist, wobei der Wärmebedarf des Warmwasserkreises (7) anhand einer ersten Temperatur (t1) im Kopplungsflüssigkeitskreis (5) an einem Einlass (16) des zweiten Wärmeübertragers (6) und einer zweiten Temperatur (t2) im Kopplungsflüssigkeitskreis (5) an einem Auslaß (18) des zweiten Wärmeübertragers (6) ermittelt wird. Method for determining a current heat requirement of a hot water circuit (7), in particular a hot water supply system of a building, a heating device (1) depending on the current heat demand of the hot water circuit (7) transfers heat by means of a first heat exchanger (4) to a coupling liquid circuit (5) which is coupled to the hot water circuit (7) via a second heat exchanger (6), wherein the heat requirement of the hot water circuit (7) is based on a first temperature (t 1 ) in the coupling liquid circuit (5) at an inlet (16) of the second heat exchanger (6) and a second temperature (t 2 ) in the coupling liquid circuit (5) at an outlet ( 18) of the second heat exchanger (6) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Wärmebedarf des Warmwasserkreises (7) aus einer Differenz der ersten Temperatur (t1) und der zweiten Temperatur (t2) und/oder aus einem Mittelwert aus erster Temperatur (t1) und zweiter Temperatur (t2) ermittelt wird und/oder dass der aktuelle Wärmebedarf des Warmwasserkreises (7) anhand der ersten Temperatur (t1) und der zweiten Temperatur (t2) durch Berechnung und/oder aus Kennfeldern ermittelt wird. A method according to claim 1, characterized in that the current heat requirement of the hot water circuit (7) is determined from a difference between the first temperature (t 1 ) and the second temperature (t 2 ) and / or from an average of the first temperature (t 1 ) and second temperature (t 2 ) and /or that the current heat requirement of the hot water circuit (7) is determined on the basis of the first temperature (t 1 ) and the second temperature (t 2 ) by calculation and / or from characteristic maps. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (1) in Abhängigkeit des aktuellen Wärmebedarfs des Warmwasserkreises (7) so viel Wärme erzeugt, dass sich im Warmwasserkreis (7) an einem Auslaß (20) des zweiten Wärmeübertragers (6) eine dritte Temperatur (t3) einstellt, die einen vorbestimmten Sollwert aufweisen soll, dass durch Messen der dritten Temperatur (t3) deren aktueller Istwert ermittelt und mit dem gewünschten Sollwert verglichen wird, dass in Abhängigkeit einer Soll-Ist-Abweichung ein Korrekturfaktor für den aktuellen Wärmebedarf ermittelt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that that the heating device (1), depending on the current heat demand of the hot water circuit (7), generates so much heat that a third temperature (t 3 ) is established in the hot water circuit (7) at an outlet (20) of the second heat exchanger (6) should have a predetermined target value, that the current actual value is determined by measuring the third temperature (t 3 ) and compared with the desired setpoint, that a correction factor for the current heat requirement is determined as a function of a target-actual deviation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsflüssigkeitskreis (5) durch einen Teilkreis eines Heizkreises (8), insbesondere einer Gebäudezentralheizung, gebildet ist, dass der Heizkreis (8) von der Heizeinrichtung (1) mittels des ersten Wärmeübertragers (4) beheizbar ist, dass ein Kopplungszweig (9) des Kopplungsflüssigkeitskreises (5) einen Vorlauf (10) des Heizkreises (8) durch den zweiten Wärmeübertrager (6) hindurch mit einem Rücklauf (11) des Heizkreises (8) verbindet. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the coupling liquid circuit (5) is formed by a partial circuit of a heating circuit (8), in particular a central building heating system, that the heating circuit (8) can be heated by the heating device (1) by means of the first heat exchanger (4), that a coupling branch (9) of the coupling liquid circuit (5) connects a flow (10) of the heating circuit (8) through the second heat exchanger (6) to a return (11) of the heating circuit (8). Heizeinrichtung zum Beheizen eines Warmwasserkreises (7), insbesondere einer Warmwasserversorgungsanlage eines Gebäudes, mit einem ersten Wärmeübertrager (4), der von der Heizeinrichtung (1) erzeugte Wärme auf einen Kopplungsflüssigkeitskreis (5) überträgt, mit einem zweiten Wärmeübertrager (6), der den Kopplungsflüssigkeitskreis (5) wärmeübertragend mit dem Warmwasserkreis (7) koppelt, mit einem ersten Temperatursensor (15), der eine im Kopplungsflüssigkeitskreis (5) an einem Einlass (16) des zweiten Wärmeübertragers (6) herrschende erste Temperatur (t1) mißt, mit einem zweiten Temperatursensor (17), der eine im Kopplungsflüssigkeitskreis (5) an einem Auslaß (18) des zweiten Wärmeübertragers (6) herrschende zweite Temperatur (t2) mißt, mit einer Steuerung (21), die mit dem ersten Temperatursensor (15) und dem zweiten Temperatursensor (17) verbunden ist, anhand der ersten Temperatur (t1) und der zweiten Temperatur (t2) einen aktuellen Wärmebedarf des Warmwasserkreises (7) ermittelt und in Abhängigkeit dieses aktuellen Wärmebedarfs die Heizeinrichtung (1) betätigt. Heating device for heating a hot water circuit (7), in particular a hot water supply system of a building, with a first heat exchanger (4) which transfers heat generated by the heating device (1) to a coupling liquid circuit (5), with a second heat exchanger (6), which couples the coupling liquid circuit (5) to the hot water circuit (7) in a heat-transferring manner, with a first temperature sensor (15) which measures a first temperature (t 1 ) prevailing in the coupling liquid circuit (5) at an inlet (16) of the second heat exchanger (6), with a second temperature sensor (17) which measures a second temperature (t 2 ) prevailing in the coupling liquid circuit (5) at an outlet (18) of the second heat exchanger (6), with a controller (21), which is connected to the first temperature sensor (15) and the second temperature sensor (17), uses the first temperature (t 1 ) and the second temperature (t 2 ) to determine a current heat requirement of the hot water circuit (7) and actuates the heating device (1) depending on this current heat requirement. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (21) den aktuellen Wärmebedarf des Warmwasserkreises (7) aus einer Differenz der ersten Temperatur (t1) und der zweiten Temperatur (t2) und/oder aus einem Mittelwert aus erster Temperatur (t1) und zweiter Temperatur (t2) ermittelt und/oder dass die Steuerung (21) den aktuellen Wärmebedarf des Wasserkreises (7) anhand der ersten Temperatur (t1) und der zweiten Temperatur (t2) durch Berechnung und/oder aus Kennfeldern ermittelt. Heating device according to claim 5, characterized in that that the controller (21) determines the current heat requirement of the hot water circuit (7) from a difference between the first temperature (t 1 ) and the second temperature (t 2 ) and / or from an average of the first temperature (t 1 ) and the second temperature (t 2 ) determined and / or that the controller (21) determines the current heat requirement of the water circuit (7) on the basis of the first temperature (t 1 ) and the second temperature (t 2 ) by calculation and / or from characteristic maps. Heizeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (21) mit einem dritten Temperatursensor (19) verbunden ist, der eine im Warmwasserkreis (7) an einem Auslaß (20) des zweiten Wärmeübertragers (6) herrschende dritte Temperatur (t3) mißt, dass die Heizeinrichtung (1) in Abhängigkeit des aktuellen Wärmebedarfs des Warmwasserkreises (7) so viel Wärme erzeugt, dass sich im Warmwasserkreis (7) am Auslaß (20) des zweiten Wärmeübertragers (6) eine Temperatur einstellt, die einen vorbestimmten Sollwert aufweisen soll, dass die Steuerung (21) durch Messen der dritten Temperatur (t3) den aktuellen Istwert ermittelt und mit dem gewünschten Sollwert vergleicht, dass die Steuerung (21) in Abhängigkeit einer Soll-Ist-Abweichung einen Korrekturfaktor für den aktuellen Wärmebedarf des Wasserkreises (7) ermittelt. Heating device according to claim 5 or 6, characterized in that that the controller (21) is connected to a third temperature sensor (19) which measures a third temperature (t 3 ) prevailing in the hot water circuit (7) at an outlet (20) of the second heat exchanger (6), that the heating device (1) generates so much heat as a function of the current heat requirement of the hot water circuit (7) that a temperature is set in the hot water circuit (7) at the outlet (20) of the second heat exchanger (6) which should have a predetermined setpoint, that the controller (21) determines the current actual value by measuring the third temperature (t 3 ) and compares it with the desired setpoint, that the controller (21) determines a correction factor for the current heat demand of the water circuit (7) as a function of a target-actual deviation. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsflüssigkeitskreis (5) durch einen Teilkreis eines Heizkreises (8), insbesondere einer Gebäudezentralheizung, gebildet ist, dass der Heizkreis (8) von der Heizeinrichtung (1) mittels des ersten Wärmeübertragers (4) beheizbar ist, dass ein Kopplungszweig (9) des Kopplungsflüssigkeitskreises (5) einen Vorlauf (10) des Heizkreises (8) durch den zweiten Wärmeübertrager (6) hindurch mit einem Rücklauf (11) des Heizkreises (8) verbindet. Heating device according to one of claims 6 to 7, characterized in that that the coupling liquid circuit (5) is formed by a partial circuit of a heating circuit (8), in particular a central building heating system, that the heating circuit (8) can be heated by the heating device (1) by means of the first heat exchanger (4), that a coupling branch (9) of the coupling liquid circuit (5) connects a flow (10) of the heating circuit (8) through the second heat exchanger (6) to a return (11) of the heating circuit (8).
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