EP2886963B1 - Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage mit mehreren Heizkesseln und mehreren Heizkreisen - Google Patents

Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage mit mehreren Heizkesseln und mehreren Heizkreisen Download PDF

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EP2886963B1
EP2886963B1 EP14198587.9A EP14198587A EP2886963B1 EP 2886963 B1 EP2886963 B1 EP 2886963B1 EP 14198587 A EP14198587 A EP 14198587A EP 2886963 B1 EP2886963 B1 EP 2886963B1
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EP
European Patent Office
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collector
chamber
heating
distributor unit
connections
Prior art date
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Not-in-force
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EP14198587.9A
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French (fr)
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EP2886963A1 (de
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Christian Matzker
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Sinusverteiler GmbH
Original Assignee
Sinusverteiler GmbH
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Publication date
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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
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1058—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system disposition of pipes and pipe connections
    • F24D3/1066—Distributors for heating liquids
    • 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
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • 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
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1091—Mixing cylinders

Definitions

  • the invention relates to a collector and distributor unit for the heat transfer medium of a heating system with a plurality of boilers and at least one heating circuit, wherein the collector and distributor unit is designed as a single component and a cascade area with connections for the headers and returns of the boiler, a Walkernikverteiler Scheme with connections for the supply and return of the heating circuit and a hydraulic switch, wherein the collector and distribution unit has a built-in horizontally extending, bar-shaped housing having a flow chamber and a return chamber, wherein the flow chamber having connections for the heats of the boiler and wherein the return chamber the Having connections for the returns of the boiler, wherein the housing in addition to the flow chamber and the return chamber has a switch chamber and wherein the switch chamber via a respective flow connection on the one hand with d he flow chamber and on the other hand connected to the return chamber.
  • cascade units are known from the prior art, to which several boilers with their supply and return lines can be connected.
  • the cascade unit may have a hydraulic switch.
  • a heating circuit can then be connected to the cascade unit by means of two connections.
  • Such a cascade unit is for example in the document EP2 233 845 A2 described.
  • the unit can be used as a heating circuit manifold for connecting several heating circuits and one boiler.
  • heating circuit manifolds are known from the prior art, to which a plurality of heating circuits with their supply and return lines can be connected.
  • the heating circuit manifold may have a hydraulic switch.
  • a boiler is then connected by two connections to the heating circuit manifold.
  • Such a heating circuit distributor is for example in the document EP 2 213 984 A2 described.
  • a disadvantage is considered that although several boilers, but only one heating circuit can be connected to the known cascade units, and that although several heating circuits, but only one boiler can be connected to the known heating circuit manifold / is.
  • the hydraulic switch is designed in the form of two connecting lines between the flow chamber and the return chamber, wherein two mutually oppositely directed check valves are arranged in the connecting lines.
  • a compensating flow between the supply chamber and the return chamber should therefore only take place here when a certain, determined by the strength of the preload of the check valves in the closing direction of the pressure difference in one or the other direction is exceeded. This may result in the operation of the collector and distribution unit adversely delayed response of the hydraulic switch, which may affect the switch function.
  • the check valves are moving parts, which require increased manufacturing and assembly costs in the production of the collector and distributor unit and which are subject to wear, which leads over time to malfunction or even malfunction.
  • the task of providing a collector and distributor unit for the heat transfer medium of a heating system available, which is particularly suitable for heating systems with multiple boilers and multiple heating circuits and which is operationally reliable and durable, which is structurally simple and which can be manufactured inexpensively.
  • the collector and distributor unit according to the invention has the advantage that it can be prefabricated as a unitary, structurally relatively simple component and then transported to the installation site of a heating system.
  • the collector and distributor unit only has to be set up, eg on the floor of a boiler room or cellar. Thereafter, both the flow and return of all boilers and the flow and return of all heating circuits can be connected directly to the corresponding connections of the collector and distributor unit. This facilitates and accelerates the installation work at the place of installation of the heating system and avoids connection errors, resulting in time and cost savings.
  • the further provided in the collector and distributor unit according to the invention hydraulic switch decouples the different circuits of the heat transfer medium from each other and allows if necessary the necessary compensation flows of the heat transfer medium.
  • the collector and distributor unit can, depending on the needs, with for different Number of boilers and heating circuits in matching number and location arranged connections are executed. This also provides a very compact and space-saving collector and distributor unit.
  • the collector and distribution unit can be arranged spatially favorable under the boilers and under the heat transfer mediums supplying the heating circuits and fluidly connected to them on advantageously short ways.
  • the soft chamber extends only over the length between the two flow connections, which saves material and weight of the unit.
  • the specified position of the flow connections on the one hand between the flow chamber and the switch chamber and on the other hand between the return chamber and the switch chamber is favorable for a good turnout function.
  • the flow chamber and the return chamber are in a common upper plane and are separated from each other by a wave-shaped partition, which is vertically aligned.
  • a wave-shaped partition which is vertically aligned.
  • the flow chamber and the return chamber can be arranged one above the other, in which case advantageously the flow chamber with the warmer heat transfer medium above and the return chamber with the cooler heat transfer medium below and the return ports are guided from above through the flow chamber to the return chamber.
  • the switch chamber is located in a lower level below the flow chamber and the return chamber. In this position, the switch chamber interferes with the arrangement of the lines to be connected to the collector and distributor unit and the connections provided for this purpose on the collector and distributor unit in no way.
  • the collector and distributor unit points expediently, on its side facing up in the installed state, the connections in the form of prefabricated screw or flange connections.
  • the collector and distributor unit can be modularly composed of several subunits or be assembled. In the not yet assembled state, the individual subunits can be easily transported and easily spent by cramped access in boiler rooms or cellars. In the assembled state, the subunits then form the unitary component which unites the cascade unit, the heating circuit distributor and the hydraulic separator.
  • this modular design allows a simple and flexible adaptation of the collector and distributor unit to different applications with different numbers of boilers and heating circuits.
  • the individual subunits each have a connecting flange at their front ends, wherein either a further subunit or a closure lid can be flanged to each connecting flange. It is also possible to carry out subunits as end units which have a closed front end which does not have to be closed by a lid.
  • the collector and distributor unit can also be realized as an angle solution, ie with an over-the-corner design, which is possible both in a one-piece and modular design.
  • a fixed bend, at a right angle or other angle, as needed, is provided in the course of the collector and distributor unit.
  • at least one elbow between two subunits of the collector and distributor unit is expediently inserted in order to achieve the angular solution, wherein the angle element can also have or form a right angle or another angle, as required.
  • the invention provides that the collector and distributor unit at its in the installed state facing down side several feet or consoles, preferably with adjustable length or height.
  • the collector and distributor unit can be quickly and safely mounted on the floor, alternatively on a wall, a boiler room and aligned as needed.
  • the collector and distributor unit according to the invention can also be used in a cooling system which has a plurality of cooling generators and a plurality of cooling circuits.
  • FIG. 1 The drawing shows a heating system with a collector and distributor unit 1 for the heat transfer medium, with four boilers 2 and three heating circuits 3, in a front view.
  • the collector and distributor unit 1 has a horizontally oriented, bar-shaped housing 10, in which three chambers are located.
  • a flow chamber 11 and a return chamber 12 In an upper level of the housing 10 are, in the view after FIG. 1 one behind the other, a flow chamber 11 and a return chamber 12. To the flow chamber 11 all heats 21 and 31 of the boiler 2 and the heating circuits 3 are connected; to the return chamber 12 all returns 22 and 32 of the boiler 2 and the heating circuits 3 are connected.
  • a turnout chamber 13 which is fluidly connected at two points described in more detail below by means of flow connections 16 and 17 on the one hand with the flow chamber 11 and the other with the return chamber 12 and extending over the length between the two flow connections 16, 17 extends.
  • a plurality of feet 19 are mounted here at intervals, with which the collector and distributor unit 1 is on the floor of a boiler room. To compensate for possible unevenness of the soil, the feet 19 are adjustable in length here.
  • the collector and distributor unit 1 forms a compact distributor-switch combination, which combines a boiler-side primary distribution and a heating-circuit-side secondary distribution in one unit and combined with an integrated hydraulic separator.
  • the integrated hydraulic separator is assigned to both the primary circuit and the secondary circuit and therefore requires only a single switching chamber.
  • FIG. 2 The drawing shows the collector and distributor unit FIG. 1 in a horizontal section through its upper region in the amount of the flow chamber 11 and return chamber 12.
  • the switch chamber 13 is below the cutting plane.
  • a wave-shaped vertical partition 14 is arranged for the separation of the flow chamber 11 and return chamber 12 from each other.
  • a horizontal, planar partition wall 15 is further arranged in the housing 10.
  • two flow connections 16 and 17, which are designed here as approximately rectangular openings in the partition wall 15 extend.
  • the first flow connection 16 connects the flow chamber 11 with the switch chamber 13 and the second flow connection 17 connects the return flow chamber 12 with the switch chamber 13.
  • the first flow connection 16 is, viewed in the housing longitudinal direction, arranged at the level of the heating circuits 3 closest to the connection of the flow 21 of the boiler 2.
  • the second flow connection 17 is located at the farthest from the terminals of the headers 21 of the boiler 2 remote end of the return chamber 12.
  • a plurality of heat generators such as boilers 2, and a plurality of heat consumers, such as heating circuits 3, which are hydraulically decoupled via the switch with the switch chamber 13, can be combined on the collector and distributor unit 1.
  • the currents of the heat transfer medium are in the FIGS. 3 to 5 indicated by flow arrows, in each case in the upper level of the collector and distributor unit 1, the upper arrows indicate the flow in the flow chamber 11 and the lower arrows indicate the flow in the return chamber 12.
  • FIG. 3 the volume flows of the heat transfer medium in the primary or boiler circuit on the one hand and in the secondary or Heating circuit on the other hand the same size. Asked by the boilers 2 available, introduced into the flow chamber 11 volume flow of the heated heat transfer medium is removed from the heating circuits 3 in an identical volume flow and then returned via the return chamber 12 to the boilers 2. A compensating flow of heat transfer medium through the switch chamber 13 does not occur here.
  • the volume flows of the heat transfer medium in the primary or boiler circuit on the one hand and in the secondary or heating circuit on the other hand are not the same size; So there is a volume flow difference.
  • the heating circuits 3 need more heat transfer medium here than the boilers 2 can currently make available.
  • the additionally required heat transfer medium is fed here from the return chamber 12 through the flow connection 17, the switch chamber 13, the flow connection 16 and the flow chamber 11 to the heats of the heating circuits 3.
  • the provided by the boilers 2, fed into the flow chamber volume flow of heated heat transfer medium is not completely removed here from the heating circuits 3; the heating circuits 3 require less heat transfer medium than the boilers 2 currently make available.
  • the excess heat transfer medium is here From the flow chamber 11 through the flow connection 16, the switch chamber 13, the flow connection 17 and the return chamber 12 to the return runs of the boiler 2 is supplied.
  • FIG. 6 The drawing shows a front view of a heating system with a modified, modular collector and distributor unit 1 for the heat transfer medium, the heating system here comprises two boilers 2 and five heating circuits 3.
  • the collector and distributor unit 1 is in this case modularly composed of a total of four subunits 1 ', wherein the subunits 1' are each connected tightly to one another at their abutting ends with connecting flanges 18.
  • the modular design of the collector and distributor unit 1 on the one hand allows easy transport of the individual subunits 1 'and on the other hand, a flexible adaptation of the collector and distributor unit 1 to different needs in terms of the number of boilers 2 and the number of heating circuits. 3 of the respective application.
  • the example of the collector and distributor unit 1 corresponds to FIG FIG. 6 the example described above.
  • FIG. 7 the drawing shows the collector and distributor unit 1 FIG. 6 in a horizontal section through its upper area.
  • a wave-shaped partition wall 14 is provided which separates the upstream in the upper level feed chamber 11 and return chamber 12 from each other.
  • the switch chamber 11 and return chamber 12 lying under the swirl chamber 13 is also separated here by a horizontal partition 15 and horizontal partition sections in each subunit 1 'of the flow chamber 11 and the return chamber 12 and extends only over the length between the two flow connections 16, 17.
  • FIG. 7 shows the position of the flow connections 16 and 17, which are executed here again as openings in the partition wall 15.
  • the first flow connection 16 is seen in the longitudinal direction of the unit 1 at the level of the connection of the flow 21 of the heating circuits 3 closest boiler 2 and connects the flow chamber 11 with the switch chamber 13.
  • the second flow connection 17 is at the extreme, from the terminals of Runs 21 of the boiler 2 arranged farthest end of the unit 1 and connects the return chamber 12 with the switch chamber thirteenth
  • FIG. 7 Also in FIG. 7 are the connecting flanges 18 visible, which connect the individual subunits 1 'together to the collector and distributor unit 1 mechanically and liquid-tight.
  • the collector and distributor unit 1 is executed in a straight line continuously.
  • the collector and distributor unit 1 can also be executed in its course with one or more bends by a right angle or other angle, depending on the local conditions, for example, to the collector and distributor unit. 1 in a room corner to be able to set up.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage mit mehreren Heizkesseln und zumindest einem Heizkreis, wobei die Sammler- und Verteilereinheit als einheitliches Bauteil ausgeführt ist und einen Kaskadenbereich mit Anschlüssen für die Vorläufe und Rückläufe der Heizkessel, einen Heizkreisverteilerbereich mit Anschlüssen für den Vorlauf und Rücklauf des Heizkreises und eine hydraulische Weiche umfasst, wobei die Sammler- und Verteilereinheit ein im Einbauzustand horizontal verlaufendes, balkenförmiges Gehäuse mit einer Vorlaufkammer und einer Rücklaufkammer aufweist, wobei die Vorlaufkammer die Anschlüsse für die Vorläufe der Heizkessel aufweist und wobei die Rücklaufkammer die Anschlüsse für die Rückläufe der Heizkessel aufweist, wobei das Gehäuse zusätzlich zur Vorlaufkammer und zur Rücklaufkammer eine Weichenkammer aufweist und wobei die Weichenkammer über je eine Strömungsverbindung einerseits mit der Vorlaufkammer und andererseits mit der Rücklaufkammer verbunden ist.
    Heutige Heizungsanlagen, insbesondere in größeren Gebäuden, umfassen häufig zwei oder mehr Heizkessel und/oder zwei oder mehr Heizkreise.
    Aus dem Stand der Technik sind einerseits Kaskadeneinheiten bekannt, an welche mehrere Heizkessel mit ihren Vor- und Rückläufen anschließbar sind. Zusätzlich kann die Kaskadeneinheit eine hydraulische Weiche aufweisen. Ein Heizkreis ist dann mittels zweier Anschlüsse an die Kaskadeneinheit anschließbar. Eine solche Kaskadeneinheit ist beispielsweise in dem Dokument EP2 233 845 A2 beschrieben. Alternativ kann die Einheit als Heizkreisverteiler zum Anschluss mehrerer Heizkreise und eines Heizkessels eingesetzt werden.
  • Andererseits sind aus dem Stand der Technik Heizkreisverteiler bekannt, an welche mehrere Heizkreise mit ihren Vor- und Rückläufen anschließbar sind. Zusätzlich kann der Heizkreisverteiler eine hydraulische Weiche aufweisen. Ein Heizkessel ist dann mittels zweier Anschlüsse an den Heizkreisverteiler anschließbar. Ein solcher Heizkreisverteiler ist beispielsweise in dem Dokument EP 2 213 984 A2 beschrieben.
  • Als nachteilig wird dabei angesehen, dass an die bekannten Kaskadeneinheiten zwar mehrere Heizkessel, aber nur ein Heizkreis anschließbar sind/ist, und dass an die bekannten Heizkreisverteiler zwar mehrere Heizkreise, aber nur ein Heizkessel anschließbar sind/ist.
  • Aus der GB 2 480 669 A eine Sammler- und Verteilereinheit der eingangs genannten Art bekannt. Die hydraulische Weiche ist dabei in Form zweier Verbindungsleitungen zwischen der Vorlaufkammer und der Rücklaufkammer ausgebildet, wobei in den Verbindungsleitungen zwei einander entgegengesetzt gerichtete Rückschlagventile angeordnet sind. Eine Ausgleichsströmung zwischen Vorlaufkammer und Rücklaufkammer soll hier also erst dann erfolgen, wenn eine gewisse, durch die Stärke der Vorbelastung der Rückschlagventile in deren Schließrichtung festlegbare Druckdifferenz in der einen oder der anderen Richtung überschritten wird. Hierdurch kann sich im Betrieb der Sammler- und Verteilereinheit nachteilig ein verzögertes Ansprechen der hydraulischen Weiche ergeben, was die Weichenfunktion beeinträchtigen kann. Zudem stellen die Rückschlagventile bewegliche Teile dar, die einen erhöhten Fertigungs- und Montageaufwand bei der Herstellung der Sammler- und Verteilereinheit erfordern und die einem Verschleiß unterliegen, der mit der Zeit zu Funktionsstörungen oder gar Funktionsausfall führt.
  • Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage zur Verfügung zu stellen, die speziell für Heizungsanlagen mit mehreren Heizkesseln und mehreren Heizkreisen geeignet ist und die dabei betrieblich zuverlässig und langlebig ist, die konstruktiv einfach ist und die kostengünstig gefertigt werden kann .
  • Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Sammler- und Verteilereinheit der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,
    • dass die Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage mit mehreren Heizkreisen vorgesehen ist,
    • dass die Vorlaufkammer zusätzlich die Anschlüsse für die Vorläufe der Heizkreise aufweist,
    • dass die Rücklaufkammer zusätzlich die Anschlüsse für die Rückläufe der Heizkreise aufweist,
    • dass in Längsrichtung des Gehäuses gesehen die Strömungsverbindung zwischen der Vorlaufkammer und der Weichenkammer in Höhe des den Heizkreis-Anschlüssen am nächsten liegenden Heizkessel-Vorlaufanschlusses angeordnet ist,
    • dass die Strömungsverbindung zwischen der Rücklaufkammer und der Weichenkammer in Höhe des am weitesten von den Heizkessel-Anschlüssen entfernt liegenden Heizkreis-Rücklaufanschlusses angeordnet ist und
    • dass sich die Weichenkammer nur über die Länge zwischen den beiden Strömungsverbindungen erstreckt.
  • Die Sammler- und Verteilereinheit gemäß Erfindung bietet den Vorteil, dass sie als einheitliches, konstruktiv relativ einfaches Bauteil vorgefertigt und dann zum Installationsort einer Heizungsanlage transportiert werden kann. Am Installationsort muss die Sammler- und Verteilereinheit nur noch aufgestellt werden, z.B. auf dem Boden eines Heizungsraums oder -kellers. Danach können unmittelbar sowohl die Vor- und Rückläufe aller Heizkessel als auch die Vor- und Rückläufe aller Heizkreise mit den entsprechenden Anschlüssen der Sammler- und Verteilereinheit verbunden werden. Dies erleichtert und beschleunigt die Installationsarbeiten am Ort der Aufstellung der Heizungsanlage und vermeidet Anschlussfehler, was zu Zeit- und Kostenersparnis führt. Die weiterhin in der erfindungsgemäßen Sammler- und Verteilereinheit vorgesehene hydraulische Weiche entkoppelt die verschiedenen Kreisläufe des Wärmeträgermediums voneinander und erlaubt bei Bedarf die notwendigen Ausgleichsströmungen des Wärmeträgermediums. Zudem können Druckunterschiede oder Differenzdrücke, die zwischen Primär- oder Heizkesselseite einerseits und Sekundär- oder Heizkreisseite andererseits wirken und sich gegenseitig beeinflussen könnten, über die Weichenkammer kompensiert werden. Bewegliche Teile, wie Rückschlagventile oder andere Ventile, benötigt die erfindungsgemäße Sammler- und Verteilereinheit vorteilhaft nicht. So wird zu einem störungsfreien und wirksamen Heizbetrieb der Heizungsanlage wesentlich beigetragen. Die Sammler- und Verteilereinheit kann, dem jeweiligen Bedarf entsprechend, mit für unterschiedliche Anzahlen von Heizkesseln und Heizkreisen in passender Zahl und Lage angeordneten Anschlüssen ausgeführt werden. Damit wird auch eine sehr kompakte und platzsparende Sammler- und Verteilereinheit zur Verfügung gestellt. Die Sammler- und Verteilereinheit kann räumlich günstig unter den Heizkesseln und unter den die Heizkreise versorgenden Wärmeträgermediumleitungen angeordnet und strömungsmäßig auf vorteilhaft kurzem Wege mit diesen verbunden werden. Dabei verlaufen zweckmäßig die Vorlaufkammer und die Rücklaufkammer über die volle Länge der Sammler- und Verteilereinheit. Die Weichenkammer erstreckt sich aber nur über die Länge zwischen den beiden Strömungsverbindungen, was Material und Gewicht der Einheit einspart. Die angegebene Lage der Strömungsverbindungen zum einen zwischen der Vorlaufkammer und der Weichenkammer und zum anderen zwischen der Rücklaufkammer und der Weichenkammer ist günstig für eine gute Weichenfunktion.
  • Bevorzugt liegen im Gehäuse die Vorlaufkammer und die Rücklaufkammer in einer gemeinsamen oberen Ebene und sind voneinander durch eine wellenförmige Trennwand getrennt, welche vertikal ausgerichtet ist. Auf diese Weise können vorteilhaft alle Anschlüsse der Sammler- und Verteilereinheit für die Kessel und für die Heizkreise auf einer geraden Linie angeordnet werden und kein Anschluss muss durch die Vorlaufkammer oder die Rücklaufkammer hindurchgeführt werden.
  • Alternativ können die Vorlaufkammer und die Rücklaufkammer übereinander angeordnet werden, wobei dann zweckmäßig die Vorlaufkammer mit dem wärmeren Wärmeträgermedium oben und die Rücklaufkammer mit dem kühleren Wärmeträgermedium unten liegt und die Rücklaufanschlüsse von oben her durch die Vorlaufkammer zur Rücklaufkammer geführt sind.
  • Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass im Gehäuse die Weichenkammer in einer unteren Ebene unter der Vorlaufkammer und der Rücklaufkammer liegt. In dieser Lage stört die Weichenkammer die Anordnung der an die Sammler- und Verteilereinheit anzuschließenden Leitungen und der dafür an der Sammler- und Verteilereinheit vorgesehenen Anschlüsse in keiner Weise.
  • Um an der Sammler- und Verteilereinheit alle nötigen Vorläufe und Rückläufe schnell und sicher anschließen zu können, weist die Sammler- und Verteilereinheit zweckmäßig auf ihrer im Einbauzustand nach oben weisenden Seite die Anschlüsse in Form von vorgefertigten Schraub- oder Flanschanschlüssen auf.
  • Bei besonders langen Sammler- und Verteilereinheiten für eine größere Anzahl von Kesseln und Heizkreisen kann eine einstückige Bauweise zu Transport- und Handhabungsproblemen führen. Um diese Probleme zu vermeiden, kann die Sammler- und Verteilereinheit modular aus mehreren Teileinheiten zusammengesetzt oder zusammensetzbar sein. Im noch nicht zusammengebauten Zustand können die einzelnen Teileinheiten leicht transportiert und problemlos auch durch beengte Zugänge in Heizungsräume oder -keller verbracht werden. Im zusammengebauten Zustand bilden die Teileinheiten dann das einheitliche Bauteil, welches die Kaskadeneinheit, den Heizkreisverteiler und die hydraulische Weiche in sich vereint. Zudem ermöglicht diese modulare Bauweise eine einfache und flexible Anpassung der Sammler- und Verteilereinheit an unterschiedliche Einsatzfälle mit verschiedenen Anzahlen von Heizkesseln und Heizkreisen.
  • Um die modulare Sammler- und Verteilereinheit schnell, einfach und sicher zusammenbauen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass die einzelnen Teileinheiten an ihren Stirnenden je einen Verbindungsflansch aufweisen, wobei an jeden Verbindungsflansch entweder eine weitere Teileinheit oder ein Verschlussdeckel anflanschbar ist. Es ist auch möglich, Teileinheiten als Endeinheiten auszuführen, die ein geschlossenes Stirnende aufweisen, das nicht extra durch einen Deckel verschlossen werden muss.
  • Die Sammler- und Verteilereinheit ist bei Bedarf auch als Winkellösung realisierbar, also mit einer über Eck gehenden Bauform, was sowohl bei einer einstückigen als auch modularen Bauweise möglich ist. Bei einer einstückigen Ausführung ist im Verlauf der Sammler- und Verteilereinheit eine feste Abwinklung, in einem rechten Winkel oder einem anderen Winkel, je nach Bedarf, vorgesehen. Bei einer modularen Bauweise ist zur Erzielung der Winkellösung zweckmäßig mindestens ein Winkelstück zwischen zwei Teileinheiten der Sammler- und Verteilereinheit eingefügt, wobei auch das Winkelelement einen rechten Winkel oder einen anderen Winkel, je nach Bedarf, aufweisen oder bilden kann.
  • Schließlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sammler- und Verteilereinheit an ihrer im Einbauzustand nach unten weisenden Seite mehrere Standfüße oder -konsolen, vorzugsweise mit einstellbarer Länge oder Höhe, aufweist. Mit diesen kann die Sammler- und Verteilereinheit schnell und sicher auf dem Boden, alternativ auch an einer Wand, eines Heizungsraums angebracht und bei Bedarf ausgerichtet werden.
  • Statt in einer Heizungsanlage kann die erfindungsgemäße Sammler- und Verteilereinheit auch in einer Kühlanlage Verwendung finden, die mehrere Kälteerzeuger und mehrere Kühlkreise aufweist.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine Heizungsanlage mit einer Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium, mit vier Heizkesseln und drei Heizkreisen, in Frontalansicht,
    Figur 2
    die Sammler- und Verteilereinheit aus Figur 1 in einem Horizontalschnitt durch ihren oberen Bereich,
    Figur 3
    die Heizungsanlage mit der Sammler- und Verteilereinheit aus Figur 1 in einem ersten Betriebszustand,
    Figur 4
    die Heizungsanlage mit der Sammler- und Verteilereinheit aus Figur 1 in einem zweiten Betriebszustand,
    Figur 5
    die Heizungsanlage mit der Sammler- und Verteilereinheit aus Figur 1 in einem dritten Betriebszustand,
    Figur 6
    eine Heizungsanlage mit einer geänderten, modularen Sammler- und Verteilereinheit für das Wärmeträgermedium, mit zwei Heizkesseln und fünf Heizkreisen, in Frontalansicht, und
    Figur 7
    die Sammler- und Verteilereinheit aus Figur 6 in einem Horizontalschnitt durch ihren oberen Bereich.
  • In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.
  • Figur 1 der Zeichnung zeigt eine Heizungsanlage mit einer Sammler- und Verteilereinheit 1 für das Wärmeträgermedium, mit vier Heizkesseln 2 und drei Heizkreisen 3, in Frontalansicht. Die Sammler- und Verteilereinheit 1 besitzt ein im Einsatzzustand horizontal ausgerichtetes, balkenförmiges Gehäuse 10, in welchem sich drei Kammern befinden. In einer oberen Ebene des Gehäuses 10 befinden sich, in der Ansicht nach Figur 1 hintereinander liegend, eine Vorlaufkammer 11 und eine Rücklaufkammer 12. An die Vorlaufkammer 11 sind alle Vorläufe 21 und 31 der Heizkessel 2 und der Heizkreise 3 angeschlossen; an die Rücklaufkammer 12 sind alle Rückläufe 22 und 32 der Heizkessel 2 und der Heizkreise 3 angeschlossen.
  • Unterhalb der Vorlaufkammer 11 und der Rücklaufkammer 12 liegt eine Weichenkammer 13, die an zwei weiter unten noch näher beschriebenen Stellen mittels Strömungsverbindungen 16 und 17 zum einen mit der Vorlaufkammer 11 und zum anderen mit der Rücklaufkammer 12 strömungsmäßig verbunden ist und die sich über die Länge zwischen den beiden Strömungsverbindungen 16, 17 erstreckt.
  • An der Unterseite des Gehäuses 10 sind hier in Abständen mehrere Standfüße 19 angebracht, mit denen die Sammler- und Verteilereinheit 1 auf dem Boden eines Heizungsraums steht. Zum Ausgleich von möglichen Unebenheiten des Bodens sind die Standfüße 19 hier in ihrer Länge einstellbar.
  • Die Sammler- und Verteilereinheit 1 bildet eine kompakte Verteiler-Weichen-Kombination, welche eine kesselseitige Primärverteilung und eine heizkreisseitige Sekundärverteilung in einer Einheit vereinigt und mit einer integrierten hydraulischen Weiche kombiniert ist. Die integrierte hydraulische Weiche ist sowohl dem Primärkreislauf als auch dem Sekundärkreislauf zugeordnet und benötigt daher nur eine einzige Weichenkammer.
  • Die Figur 2 der Zeichnung zeigt die Sammler- und Verteilereinheit aus Figur 1 in einem Horizontalschnitt durch ihren oberen Bereich in Höhe der Vorlaufkammer 11 und Rücklaufkammer 12. Die Weichenkammer 13 liegt unterhalb der Schnittebene. Zur Trennung von Vorlaufkammer 11 und Rücklaufkammer 12 voneinander ist im Gehäuse 10 in dessen oberer Ebene eine wellenförmige, vertikale Trennwand 14 angeordnet. Zur Trennung der Vorlaufkammer 11 und der Rücklaufkammer 12 von der darunter liegenden Weichenkammer 13 ist weiterhin im Gehäuse 10 eine horizontale, ebene Trennwand 15 angeordnet. Durch diese Trennwand 15 verlaufen zwei Strömungsverbindungen 16 und 17, die hier als etwa rechteckige Durchbrechungen in der Trennwand 15 ausgeführt sind. Die erste Strömungsverbindung 16 verbindet die Vorlaufkammer 11 mit der Weichenkammer 13 und die zweite Strömungsverbindung 17 verbindet die Rücklaufkammer 12 mit der Weichenkammer 13.
  • Dabei sind die Strömungsverbindungen 16 und 17 zwischen der Weichenkammer 13 und der jeweiligen Vor- und Rücklaufkammer 11, 12 räumlich getrennt voneinander angeordnet. Die erste Strömungsverbindung 16 ist, in Gehäuselängsrichtung gesehen, in Höhe des den Heizkreisen 3 am nächsten liegenden Anschlusses des Vorlaufs 21 des Heizkessels 2 angeordnet. Die zweite Strömungsverbindung 17 ist an dem am weitesten von den Anschlüssen der Vorläufe 21 der Heizkessel 2 entfernten Ende der Rücklaufkammer 12 angeordnet.
  • Es können auf der Sammler- und Verteilereinheit 1 allgemein mehrere Wärmeerzeuger, wie Heizkessel 2, und mehrere Wärmeverbraucher, wie Heizkreise 3, kombiniert werden, welche hydraulisch über die Weiche mit der Weichenkammer 13 entkoppelt sind.
  • Im Betrieb einer mit der Sammler- und Verteilereinheit 1 ausgestatteten Heizungsanlage können grundsätzlich drei unterschiedliche Betriebsfälle auftreten, die sich hinsichtlich der jeweiligen Volumenströme des Wärmeträgermediums im Primär- oder Kesselkreislauf einerseits und im Sekundär- oder Heizkreiskreislauf andererseits unterscheiden. Diese drei Fälle werden nachfolgend anhand der Figuren 3 bis 5 betrachtet.
  • Die Strömungen des Wärmeträgermediums sind in den Figuren 3 bis 5 durch Strömungspfeile angedeutet, wobei jeweils in der oberen Ebene der Sammler- und Verteilereinheit 1 die oberen Pfeile die Strömung in der Vorlaufkammer 11 und die unteren Pfeile die Strömung in der Rücklaufkammer 12 anzeigen.
  • Im ersten Fall, der in Figur 3 dargestellt ist, sind die Volumenströme des Wärmeträgermediums im Primär- oder Kesselkreislauf einerseits und im Sekundär- oder Heizkreiskreislauf andererseits gleich groß. Der von den Heizkesseln 2 zur Verfügung gestellte, in die Vorlaufkammer 11 eingeleitete Volumenstrom des erhitzten Wärmeträgermediums wird in einem identischen Volumenstrom von den Heizkreisen 3 abgenommen und anschließend über die Rücklaufkammer 12 zu den Heizkesseln 2 zurückgeführt. Eine Ausgleichsströmung von Wärmeträgermedium durch die Weichenkammer 13 tritt hier nicht auf.
  • Wie in der Figur 3 weiter dargestellt ist, erfolgt eine Erfassung der Vorlauftemperatur des in den Heizkesseln 2 erhitzten Wärmeträgermediums in der Vorlaufkammer 11 mittels eines Temperaturfühlers, der zweckmäßig in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums zwischen der Einmündung des Vorlaufs 21 des den Heizkreisen 3 am nächsten liegenden Heizkessels 2 und der Abzweigung des Vorlaufs 31 des den Heizkesseln 2 am nächsten liegenden Heizkreises 3.
  • Im zweiten Fall, der in Figur 4 dargestellt ist, sind die Volumenströme des Wärmeträgermediums im Primär- oder Kesselkreislauf einerseits und im Sekundär- oder Heizkreiskreislauf andererseits nicht gleich groß; es liegt also eine Volumenstromdifferenz vor. Die Heizkreise 3 benötigen hier mehr Wärmeträgermedium als die Heizkessel 2 momentan zur Verfügung stellen können. Das zusätzlich benötigte Wärmeträgermedium wird hier aus der Rücklaufkammer 12 durch die Strömungsverbindung 17, die Weichenkammer 13, die Strömungsverbindung 16 und die Vorlaufkammer 11 den Vorläufen der Heizkreise 3 zugeführt.
  • Die in diesem Fall vorliegenden Strömungen des Wärmeträgermediums sind auch in Figur 4 durch Strömungspfeile angedeutet. Zum Ausgleich der vorhandenen Volumenstromdifferenz tritt hier eine Ausgleichsströmung des Wärmeträgermediums von der Rücklaufkammer 12 durch die Weichenkammer 13 in die Vorlaufkammer 11 auf.
  • Im dritten Fall, der in Figur 5 dargestellt ist, sind die Volumenströme des Wärmeträgermediums im Primär- oder Kesselkreislauf einerseits und im Sekundär- oder Heizkreiskreislauf andererseits wiederum nicht gleich groß; es liegt also wieder eine Volumenstromdifferenz vor, nun allerdings in umgekehrter Richtung. Der von den Heizkesseln 2 erbrachte, in die Vorlaufkammer eingespeiste Volumenstrom an erhitztem Wärmeträgermedium wird hier nicht komplett von den Heizkreisen 3 abgenommen; die Heizkreise 3 benötigen weniger Wärmeträgermedium als die Heizkessel 2 momentan zur Verfügung stellen. Das überschüssige Wärmeträgermedium wird hier aus der Vorlaufkammer 11 durch die Strömungsverbindung 16, die Weichenkammer 13, die Strömungsverbindung 17 und die Rücklaufkammer 12 den Rückläufen der Heizkessel 2 zugeführt.
  • Die in diesem Fall vorliegenden Strömungen des Wärmeträgermediums sind auch in Figur 5 durch Strömungspfeile angedeutet. Zum Ausgleich der vorhandenen Volumenstromdifferenz tritt hier eine Ausgleichsströmung des Wärmeträgermediums von der Vorlaufkammer 11 durch die Weichenkammer 13 in die Rücklaufkammer 12 auf.
  • Die Figur 6 der Zeichnung zeigt in Frontalansicht eine Heizungsanlage mit einer geänderten, modularen Sammler- und Verteilereinheit 1 für das Wärmeträgermedium, wobei die Heizungsanlage hier zwei Heizkessel 2 und fünf Heizkreise 3 umfasst. Die Sammler- und Verteilereinheit 1 ist hier modular aus insgesamt vier Teileinheiten 1' zusammengesetzt, wobei die Teileinheiten 1'jeweils an ihren aneinander stoßenden Enden mit Verbindungsflanschen 18 dicht miteinander verbunden sind.
  • Mit der in Figur 6 ganz linken, ersten Teileinheit 1' sind die zwei Heizkessel 2 über ihre Vorläufe 21 und Rückläufe 22 mit der Sammler- und Verteilereinheit 1 strömungsmäßig verbunden. Das freie, linke Ende der ersten Teileinheit 1' ist geschlossen. Mit der nach rechts anschließenden zweiten Teileinheit 1' sind die beiden ersten der fünf Heizkreise 3 strömungsmäßig verbunden; in gleicher Weise sind mit der dritten Teileinheit 1'wieder zwei Heizkreise 3 verbunden. Die letzte, in Figur 6 ganz rechts dargestellte Teileinheit 1' ist als Endeinheit mit einem verschlossenen äußeren Stirnende ausgeführt und mit nur einem Heizkreis 3 verbunden. Statt mit geschlossenen freien Enden können die äußersten Teileinheiten 1' auch mit Flanschen und daran angebrachten Verschlussdeckeln ausgeführt sein.
  • Es ist ersichtlich, dass die modulare Bauweise der Sammler- und Verteilereinheit 1 einerseits einen leichten Transport der einzelnen Teileinheiten 1' ermöglicht und andererseits eine flexible Anpassung der Sammler- und Verteilereinheit 1 an unterschiedliche Bedürfnisse hinsichtlich der Anzahl der Heizkessel 2 und der Anzahl der Heizkreise 3 des jeweiligen Einsatzfalls erlaubt.
  • Hinsichtlich der übrigen Teile sowie der Funktionen entspricht das Beispiel der Sammler- und Verteilereinheit 1 in Figur 6 dem zuvor beschriebenen Beispiel.
  • Figur 7 der Zeichnung zeigt die Sammler- und Verteilereinheit 1 aus Figur 6 in einem Horizontalschnitt durch ihren oberen Bereich. Auch hier ist in der oberen Ebene der Sammler- und Verteilereinheit 1, genauer in deren einzelnen Teileinheiten 1', eine wellenförmige Trennwand 14 vorgesehen, welche die in der oberen Ebene nebeneinander liegende Vorlaufkammer 11 und Rücklaufkammer 12 voneinander trennt. Die unter der Vorlaufkammer 11 und Rücklaufkammer 12 liegende Weichenkammer 13 ist auch hier durch eine horizontale Trennwand 15 bzw. horizontale Trennwandabschnitte in jeder Teileinheit 1' von der Vorlaufkammer 11 und der Rücklaufkammer 12 abgetrennt und erstreckt sich auch hier nur über die Länge zwischen den beiden Strömungsverbindungen 16, 17.
  • Weiterhin zeigt die Figur 7 die Lage der Strömungsverbindungen 16 und 17, die auch hier wieder als Durchbrechungen in der Trennwand 15 ausgeführt sind. Die erste Strömungsverbindung 16 ist in Längsrichtung der Einheit 1 gesehen in Höhe des Anschlusses des Vorlaufs 21 des den Heizkreisen 3 am nächsten liegenden Heizkessels 2 angeordnet und verbindet die Vorlaufkammer 11 mit der Weichenkammer 13. Die zweite Strömungsverbindung 17 ist am äußersten, von den Anschlüssen der Vorläufe 21 der Heizkessel 2 am weitesten entfernten Ende der Einheit 1 angeordnet und verbindet die Rücklaufkammer 12 mit der Weichenkammer 13.
  • Auch in Figur 7 sind die Verbindungsflansche 18 sichtbar, welche die einzelnen Teileinheiten 1' miteinander zu der Sammler- und Verteilereinheit 1 mechanisch sowie flüssigkeitsdicht verbinden.
  • Bei den dargestellten Beispielen ist die Sammler- und Verteilereinheit 1 jeweils geradlinig durchgehend ausgeführt. Zur Anpassung an räumliche Vorgaben des Aufstellungsortes kann die Sammler- und Verteilereinheit 1 bei Bedarf auch in ihrem Verlauf mit einer oder mehrerer Abwinklungen um einen rechten Winkel oder anderen Winkel, je nach den örtlichen Gegebenheiten, ausgeführt sein, beispielsweise um die Sammler- und Verteilereinheit 1 in einer Raumecke aufstellen zu können. Bezugszeichenliste:
    Zeichen Bezeichnung
    1 Sammler- und Verteilereinheit
    1' Teileinheiten
    10 Gehäuse
    11 Vorlaufkammer
    12 Rücklaufkammer
    13 Weichenkammer
    14 Trennwand zwischen 11 und 12
    15 Trennwand zwischen 11, 12 und 13
    16 Strömungsverbindung zwischen 11 und 13
    17 Strömungsverbindung zwischen 12 und 13
    18 Verbindungsflansche an 1'
    19 Standfüße
    2 Heizkessel
    21 Kesselvorlauf
    22 Kesselrücklauf
    3 Heizkreise
    31 Heizkreisvorlauf
    32 Heizkreisrücklauf
    4 Vorlauftemperaturfühler

Claims (8)

  1. Sammler- und Verteilereinheit (1) für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage mit mehreren Heizkesseln (2) und zumindest einem Heizkreis (3), wobei die Sammler- und Verteilereinheit (1) als einheitliches Bauteil ausgeführt ist und einen Kaskadenbereich mit Anschlüssen für die Vorläufe (21) und Rückläufe (22) der Heizkessel (2), einen Heizkreisverteilerbereich mit Anschlüssen für den Vorlauf (31) und Rücklauf (32) des Heizkreises (3) und eine hydraulische Weiche umfasst, wobei die Sammler- und Verteilereinheit (1) ein im Einbauzustand horizontal verlaufendes, balkenförmiges Gehäuse (10) mit einer Vorlaufkammer (11) und einer Rücklaufkammer (12) aufweist, wobei die Vorlaufkammer (11) die Anschlüsse für die Vorläufe (21, 31) der Heizkessel (2) aufweist und wobei die Rücklaufkammer (12) die Anschlüsse für die Rückläufe (22, 32) der Heizkessel (2) aufweist, wobei das Gehäuse (10) zusätzlich zur Vorlaufkammer (11) und zur Rücklaufkammer (12) eine Weichenkammer (13) aufweist und wobei die Weichenkammer (13) über je eine Strömungsverbindung (16, 17) einerseits mit der Vorlaufkammer (11) und andererseits mit der Rücklaufkammer (12) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Sammler- und Verteilereinheit (1) für das Wärmeträgermedium einer Heizungsanlage mit mehreren Heizkreisen (3) vorgesehen ist,
    - dass die Vorlaufkammer (11) zusätzlich die Anschlüsse für die Vorläufe (31) der Heizkreise (3) aufweist,
    - dass die Rücklaufkammer (12) zusätzlich die Anschlüsse für die Rückläufe (32) der Heizkreise (3) aufweist,
    - dass in Längsrichtung des Gehäuses (10) gesehen die Strömungsverbindung (16) zwischen der Vorlaufkammer (11) und der Weichenkammer (13) in Höhe des den Heizkreis-Anschlüssen am nächsten liegenden Heizkessel-Vorlaufanschlusses angeordnet ist,
    - dass die Strömungsverbindung (17) zwischen der Rücklaufkammer (12) und der Weichenkammer (13) in Höhe des am weitesten von den Heizkessel-Anschlüssen entfernt liegenden Heizkreis-Rücklaufanschlusses angeordnet ist und
    - dass sich die Weichenkammer (13) nur über die Länge zwischen den beiden Strömungsverbindungen (16, 17) erstreckt.
  2. Sammler- und Verteilereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (10) die Vorlaufkammer (11) und die Rücklaufkammer (12) in einer gemeinsamen oberen Ebene liegen und voneinander durch eine wellenförmige Trennwand (14) getrennt sind.
  3. Sammler- und Verteilereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (10) die Weichenkammer (13) in einer unteren Ebene unter der Vorlaufkammer (11) und der Rücklaufkammer (12) liegt.
  4. Sammler- und Verteilereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese auf ihrer im Einbauzustand nach oben weisenden Seite die Anschlüsse in Form von vorgefertigten Schraub- oder Flanschanschlüssen aufweist.
  5. Sammler- und Verteilereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese modular aus mehreren Teileinheiten (1') zusammengesetzt oder zusammensetzbar ist.
  6. Sammler- und Verteilereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Teileinheiten (1') an ihren Stirnenden je einen Verbindungsflansch (18) aufweisen, wobei an jeden Verbindungsflansch (18) entweder eine weitere Teileinheit (1') oder ein Verschlussdeckel anflanschbar ist.
  7. Sammler- und Verteilereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Winkellösung mit einer über Eck gehenden Bauform, einstückig oder modular, ausgeführt ist.
  8. Sammler- und Verteilereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese an ihrer im Einbauzustand nach unten weisenden Seite mehrere Standfüße oder -konsolen (19), vorzugsweise mit einstellbarer Länge oder Höhe, aufweist.
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