ES2615482T3 - Sistema de calentamiento de agua potable y método para operar un sistema de calentamiento de agua potable - Google Patents

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ES2615482T3 ES14185147.7T ES14185147T ES2615482T3 ES 2615482 T3 ES2615482 T3 ES 2615482T3 ES 14185147 T ES14185147 T ES 14185147T ES 2615482 T3 ES2615482 T3 ES 2615482T3
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Abstract

Sistema de calentamiento de agua potable con un acumulador de reserva (2), un acumulador de precalentamiento (3) y un intercambiador de calor tampón (4), donde una salida de retorno (6) del acumulador de precalentamiento (3), mediante una línea de retorno (7), está conectada a una entrada de retorno (9) del intercambiador de calor tampón (4), y una salida de suministro (11) del intercambiador de calor tampón (4), mediante una línea de suministro (12), se encuentra conectada a una entrada de suministro (13) del acumulador de precalentamiento (4) y, mediante una línea de agua tibia (14), se encuentra conectada a una entrada de agua tibia (15) del acumulador de reserva (2), caracterizado porque, una salida de agua caliente (17) del acumulador de reserva (2), mediante una línea de agua caliente (18), se encuentra conectada a la entrada de suministro (13) del acumulador de precalentamiento (3), y en la línea de suministro (12) está dispuesta una válvula de conmutación (21).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de calentamiento de agua potable y metodo para operar un sistema de calentamiento de agua potable
La presente invencion hace referencia a un sistema de calentamiento de agua potable segun el preambulo de la reivindicacion 1. En el documento DE10201396 se describe un sistema de calentamiento de agua potable segun el preambulo de la reivindicacion 1. Con respecto a la reivindicacion 8, el documento mencionado describe tambien un metodo para operar un sistema de calentamiento de agua potable, con un modo de desinfeccion.
Los sistemas de calentamiento de agua potable se utilizan para el precalentamiento de agua potable en edificios con una demanda diaria mas elevada, por ejemplo a partir de 3000 litros. Una parte del calor requerido para el calentamiento de agua potable se obtiene frecuentemente de energlas regenerativas, como por ejemplo mediante energla solar. Generalmente, ese calor es almacenado de forma intermedia en un acumulador tampon y despues, mediante un intercambiador de calor tampon, es transmitido al resto del sistema de calentamiento de agua potable.
El agua potable calentada previamente en el intercambiador de calor tampon es almacenada primero en un acumulador de precalentamiento, a una temperatura moderada. Mediante una llnea de agua tibia, esta alcanza el acumulador de reserva, en donde tiene lugar otro calentamiento del agua potable, mediante un intercambiador de calor integrado en el acumulador de reserva, el cual por ejemplo es abastecido de calor mediante combustible fosil. El agua caliente puede ser extralda mediante una salida de agua caliente del acumulador de reserva, y puede ser suministrada para una utilizacion deseada.
Para evitar la formacion de bacterias Legionella y de otras bacterias, el agua que se encuentra presente en el sistema de calentamiento de agua potable y las areas del sistema de calentamiento de agua potable que entran en contacto con el agua deben calentarse temporariamente al menos a 60 °C. En el acumulador de calor de reserva esa temperatura se alcanza facilmente, pero esa temperatura no puede garantizarse sin mas en el acumulador de precalentamiento. A modo de ejemplo, en el caso de una radiacion solar menor y, con ello, con una absorcion de calor menor en el intercambiador de calor tampon, la temperatura en el acumulador de precalentamiento se ubica por debajo de 60 °C.
Por lo tanto es usual por ejemplo operar durante la noche el sistema de calentamiento de agua potable en un modo de desinfeccion, donde agua es llevada desde el acumulador de reserva, mediante una llnea adicional, al acumulador de precalentamiento, para calentar de ese modo el acumulador de precalentamiento. De este modo, mediante una desinfeccion periodica de bacterias Legionella, tiene lugar una circulation de agua entre el acumulador de reserva y el acumulador de precalentamiento, para el cual se proporciona una bomba adicional.
Debido a ello es posible aumentar el acumulador de precalentamiento al menos por momentos por encima de 60 °C, donde sin embargo el intercambiador de calor tampon no se calienta, de manera que este probablemente mantiene una temperatura inferior a 60 °C. En correspondencia con ello, no se eliminan all! de forma fiable bacterias Legionella probablemente formadas.
Se presenta otro problema cuando agua es extralda a traves de un usuario, donde de manera correspondiente agua frla fluye posteriormente. En los sistemas de calentamiento de agua potable conocidos esa agua frla, tambien durante el modo de desinfeccion, alcanza el acumulador de precalentamiento mediante el intercambiador de calor tampon, impidiendo o retardando un aumento de la temperatura en ese acumulador.
El objeto de la presente invencion consiste en eliminar las desventajas del estado del arte y en posibilitar un calentamiento adicional del acumulador de precalentamiento para impedir la formacion de bacterias Legionella con medios sencillos. En particular debe mantenerse sencilla una estructura hidraulica del sistema de calentamiento de agua potable. Ademas, un calentamiento del acumulador de precalentamiento debe desarrollarse tambien sin dificultades en el caso de un flujo posterior de agua frla.
De acuerdo con la invencion, dicho objeto se alcanzara a traves de un sistema de calentamiento de agua potable con las caracterlsticas de la reivindicacion 1, as! como a traves de un metodo para operar el sistema de calentamiento de agua potable con las caracterlsticas de la reivindicacion 8. En las reivindicaciones dependientes se indican perfeccionamientos ventajosos.
En un sistema de calentamiento de agua potable con un acumulador de reserva, un acumulador de precalentamiento y un intercambiador de calor tampon, donde una salida de retorno del acumulador de precalentamiento, mediante una llnea de retorno, esta conectada a una entrada de retorno del intercambiador de calor tampon, y una salida de suministro del intercambiador de calor tampon, mediante una llnea de suministro, se encuentra conectada a una entrada de suministro del acumulador de precalentamiento y, mediante una llnea de agua tibia, se encuentra conectada a una entrada de agua tibia del acumulador de reserva, de acuerdo con la invencion, se preve que una salida de agua caliente del acumulador de reserva, mediante una llnea de agua
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caliente, se encuentre conectada a la entrada de suministro del acumulador de suministro y que en la llnea de suministro este dispuesta una valvula de conmutacion.
De este modo es posible extraer agua caliente desde el acumulador de reserva y, mediante la llnea de agua caliente y la entrada de suministro, es posible introducirla en la parte superior del acumulador de precalentamiento. Desde la salida de retorno del acumulador de precalentamiento, dispuesta mas abajo con respecto a la entrada de suministro, el agua alcanza el intercambiador de calor tampon y, desde all!, alcanza nuevamente el acumulador de reserva, en donde puede continuar siendo calentada. Un nuevo ingreso del agua que sale desde el acumulador de precalentamiento a traves de la llnea de suministro se impide de este modo a traves de la valvula de conmutacion. De este modo es posible que el agua caliente circule a traves de todo el sistema de calentamiento de agua potable, desde el acumulador de reserva, asegurando as! un calentamiento por encima de 60 °C, de manera que se impide de forma segura una formacion de bacterias Legionella. Ademas, el sistema de calentamiento de agua potable presenta una estructura relativamente sencilla. En principio solo se requiere una valvula de conmutacion adicional en la llnea de suministro. De este modo resulta un circuito hidraulico simplificado.
Al ser atravesado el acumulador de precalentamiento se alcanza entonces una direccion de flujo desde arriba hacia abajo y, con ello, una estratificacion termica ventajosa, mejorada. De manera correspondiente, se reduce la inversion de tiempo para cumplir con esa funcion necesaria, en comparacion con los procedimientos conocidos.
Tambien en el caso de una extraccion adicional de agua caliente y del suministro correspondiente de agua frla, el calentamiento del acumulador de precalentamiento se influencia solo de forma minima. A traves de la valvula de conmutacion se impide una afluencia directa del agua fria hacia el acumulador de precalentamiento. Mas bien esa agua fria primero debe circular en el acumulador de reserva, y alli es calentada. De este modo se incrementa la seguridad de funcionamiento.
El funcionamiento habitual del sistema de calentamiento de agua no se perturba proporcionando adicionalmente la linea de agua caliente y la valvula de conmutacion. Mas bien, en el funcionamiento normal, el agua puede circular entre el acumulador de precalentamiento y el intercambiador de calor tampon, mediante la linea de retorno, la linea de suministro y la valvula de conmutacion abierta de forma correspondiente, as! como al extraer agua caliente desde el acumulador de precalentamiento puede ser conducida hacia el acumulador de reserva.
Preferentemente, en la llnea de retorno esta dispuesta una bomba. La bomba, en primer lugar, sirve para hacer circular el agua en el funcionamiento normal y, en segundo lugar, sin embargo, en el caso de un dimensionamiento suficiente, puede utilizarse tambien para hacer circular el agua en el modo de desinfeccion, entre el acumulador de reserva, el acumulador de precalentamiento y el acumulador tampon. Una bomba de esa clase se encuentra presente con frecuencia de todos modos, formando en particular una unidad con el intercambiador de calor tampon. A la unidad mencionada puede estar asociada tambien la valvula de conmutacion, donde esa unidad puede ser utilizada con una inversion relativamente reducida para equipar posteriormente sistemas de calentamiento de agua potable existentes.
En una variante preferente, una llnea de agua fria desemboca en la linea de retorno. Mediante esa llnea de agua fria es conducida agua fria para compensar la cantidad extralda en el caso de una extraccion de agua caliente. Puesto que la llnea de agua fria desemboca en la linea de retorno, se asegura que el agua fria suministrada pueda absorber primero calor en el intercambiador de calor tampon, antes de que la misma alcance el acumulador de precalentamiento o incluso directamente el acumulador de reserva.
En una forma de ejecucion preferente, una bomba de agua caliente esta dispuesta en la llnea de agua caliente. Gracias a ello es posible dimensionar de menor tamano la bomba dispuesta en la llnea de retorno, ya que mediante la bomba de agua caliente se contribuye a una circulacion del agua en el modo de desinfeccion. Con la ayuda de la bomba de agua caliente tambien es posible controlar un volumen de traspaso desde el acumulador de reserva hacia el acumulador de precalentamiento.
Preferentemente, en la linea de agua caliente esta dispuesta una valvula de no retorno que permite un flujo solo desde la salida de agua caliente hacia la entrada de suministro del acumulador de precalentamiento. Se impide de este modo una circulacion del agua desde el acumulador de precalentamiento a traves de la linea de agua caliente hacia la salida de agua caliente del acumulador de reserva. Se aumenta con ello la seguridad de funcionamiento. La valvula de no retorno puede presentar diferentes variantes, donde por ejemplo puede estar realizada tambien como freno de gravedad.
En una variante preferente, la valvula de conmutacion esta realizada como valvula de dos vlas, donde la llnea de agua caliente entre la valvula de conmutacion y la entrada de suministro del acumulador de precalentamiento desemboca en la llnea de suministro. La valvula de conmutacion, en el modo de desinfeccion, solo sirve para impedir una circulacion del agua desde el intercambiador de calor tampon hacia el acumulador de precalentamiento, de manera que el agua es conducida desde el intercambiador de calor tampon directamente hacia el acumulador de
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reserva. En cambio, en el funcionamiento normal, la valvula de conmutacion se encuentra abierta, de manera que el agua, desde el intercambiador de calor tampon, puede alcanzar el acumulador de precalentamiento. La llnea de agua caliente puede estar integrada en la llnea de suministro, en particular mediante una pieza simple en forma de T. Una circulacion del agua a traves de la llnea de agua caliente, hacia la entrada de agua caliente del acumulador de reserva, se impide eventualmente a traves de la valvula de no retorno.
En una variante alternativa, la valvula de conmutacion esta realizada como valvula de tres vlas, donde la llnea de agua caliente, mediante la valvula de conmutacion, esta integrada en la llnea de suministro. Puede prescindirse entonces de una valvula de no retorno adicional en la llnea de agua caliente, ya que la valvula de tres vlas puede conectarse de forma correspondiente, para impedir una circulacion del agua desde el intercambiador de calor tampon, as! como desde el acumulador de precalentamiento, mediante la llnea de agua caliente, hacia el acumulador de reserva. De este modo resulta una estructura particularmente sencilla.
En un metodo para operar un sistema de calentamiento de agua potable segun una de las reivindicaciones 1 a 7, de acuerdo con la invencion, se preve que en un modo de desinfeccion agua sea conducida desde la salida de agua caliente del acumulador de calor de reserva, mediante la entrada de suministro, hacia el acumulador de precalentamiento, y desde el acumulador de precalentamiento, mediante el intercambiador de calor tampon y la llnea de agua tibia, sea conducida de regreso hacia el acumulador de calor de reserva, donde se encuentra cerrado un flujo a traves de la llnea de suministro , desde el intercambiador de calor tampon, hacia la entrada de suministro.
El cierre de la llnea de suministro tiene lugar en particular mediante una valvula de conmutacion. A traves de ese procedimiento se calienta la totalidad del sistema de calentamiento de agua potable con la ayuda del agua caliente, desde el acumulador de calor de reserva, hasta que este presenta una temperatura superior a 60 °C. De este modo, una formacion de bacterias Legionella se impide de forma segura. Se presentan con ello las ventajas a descritas con relacion al sistema de calentamiento de agua potable.
De manera adicional puede preverse que se detecte una temperatura en la llnea de suministro y/o en la llnea de retorno y que el modo de desinfeccion finalice cuando la temperatura asciende por lo menos a 60° C. De este modo puede asegurarse que el modo de desinfeccion sea mantenido hasta que tenga lugar un calentamiento suficiente de todo el sistema de calentamiento de agua potable, impidiendose con ello la formacion de bacterias Legionella.
A continuacion, la invencion se explicara con mayor detalle mediante ejemplos de ejecucion preferentes, en combinacion con los dibujos. Las figuras muestran:
Figura 1: un circuito de una primera forma de ejecucion del sistema de calentamiento de agua potable, y
Figura 2: una forma de ejecucion modificada del sistema de calentamiento de agua potable.
En la figura 1 se representa esquematicamente un circuito hidraulico de un sistema de calentamiento de agua potable 1.
El sistema de calentamiento de agua potable 1 comprende un acumulador de reserva 2, un acumulador de precalentamiento 3 y un intercambiador de calor tampon 4. El intercambiador de calor tampon 4 es abastecido con calor desde un acumulador tampon 5, por ejemplo un panel solar, y emite dicho calor al agua del sistema de calentamiento de agua potable.
Una salida de retorno 6 del acumulador de precalentamiento 3, mediante una llnea de retorno 7 en la cual esta dispuesta una bomba 8, se encuentra conectada con una entrada 9 del intercambiador de calor tampon 4. De este modo, una llnea de agua frla 10 desemboca en la llnea de retorno 7, mediante la cual agua fresca puede ser conducida posteriormente hacia el sistema de calentamiento de agua potable 1.
Una salida de suministro 11 del intercambiador de calor tampon 4, mediante una llnea de suministro 12, esta conectada a una entrada de suministro 13 del acumulador de precalentamiento 3. Ademas, la salida de suministro 11, mediante una llnea de agua tibia 14, esta conectada a una entrada de agua tibia 15 del acumulador de reserva 2.
Desde el acumulador de reserva 2, en donde tiene lugar otro calentamiento del agua mediante un intercambiador de calor 16, el agua puede ser extralda mediante una salida de agua caliente 17. La salida de agua caliente 17 se encuentra dispuesta geodesicamente mas elevada que la entrada de agua tibia 15. La salida de agua caliente 17 se encuentra conectada a un punto de extraccion 22 para la extraction o para otra utilization del agua calentada.
Ademas, la salida de agua caliente 17 esta conectada a una llnea de agua caliente 18, en donde de forma opcional se encuentra dispuesta una bomba de agua caliente 19, as! como eventualmente una valvula de no retorno 20. La llnea de agua caliente 18 desemboca en la llnea de suministro 12.
En la ilnea de suministro 12 esta dispuesta una valvula de conmutacion 21 que, en este ejemplo de ejecucion, esta realizada como valvula de tres vlas y se utiliza para integrar la llnea de agua caliente 18 en la llnea de suministro 12.
En la variante segun la figura 2, la valvula de conmutacion 21, a diferencia de la variante segun la figura 1, esta realizada como valvula de dos vlas. En este caso, la llnea de agua caliente 18 desemboca en la llnea de suministro 5 12, en particular mediante una pieza simple en forma de T.
En el funcionamiento normal del sistema de calentamiento de agua potable, la posicion de la valvula de conmutacion 21 es tal, que el agua puede alcanzar el acumulador de precalentamiento 3 desde el intercambiador de calor tampon 4, a traves de la llnea de suministro 12. En el caso de una conformacion como valvula de tres vlas, como se representa en la figura 1, a traves de la valvula de tres vlas 21 se bloquea una entrada hacia la llnea de agua 10 caliente 18, en la direccion del acumulador de reserva 2. De manera adicional puede realizarse un bloqueo a traves de la valvula de no retorno 20.
En el caso de una realizacion de la valvula de conmutacion 21 como valvula de dos vlas, como se muestra en la figura 2, una circulacion a traves de la llnea de agua caliente 18 en la direccion del acumulador de reserva 2 se impide solamente a traves de la valvula de no retorno 20.
15 En el funcionamiento normal, por tanto, el agua puede alcanzar el acumulador de precalentamiento 3 y el acumulador de reserva 2 desde el intercambiador de calor tampon 4, donde se impide un flujo a traves de la llnea de agua caliente en la direccion del acumulador de reserva 2.
Cuando el acumulador de precalentamiento 3 y/o el intercambiador de calor tampon 4 debe ser calentado a mas de 60 °C para impedir una formacion de bacterias Legionella, el sistema de calentamiento de agua potable es operado 20 en un modo de desinfeccion. De este modo, la valvula de conmutacion se conecta de manera que se impida una circulacion del agua desde el intercambiador de calor tampon 4 hacia el acumulador de precalentamiento 3, a traves de la llnea de suministro 12. El agua es transportada con la ayuda de la bomba 8 y eventualmente de la bomba de agua caliente 19, con una temperatura elevada, desde la salida de agua caliente 17 del acumulador de reserva 2, y mediante la llnea de agua caliente 18 y una parte de la llnea de suministro 12, es conducida hacia la entrada de 25 suministro 13 y, con ello, hacia el acumulador de precalentamiento 3. De este modo, el agua caliente alcanza mas arriba el acumulador de precalentamiento 3, ya que la entrada de suministro 13 esta dispuesta mas elevada que la salida de retorno 6. El agua caliente atraviesa el acumulador de calor de suministro 3 desde arriba hacia abajo, provocando as! un calentamiento por capas. A continuacion, mediante la llnea de retorno 7, el agua alcanza el intercambiador de calor tampon 4 y puede calentarlo tambien de forma suficiente como para impedir all! una 30 formacion de bacterias Legionella. A continuacion, el agua es conducida de regreso hacia el acumulador de calor de reserva 2 mediante la llnea de agua tibia 14, y all! es calentada nuevamente. De este modo es posible calentar de forma suficiente todo el sistema de calentamiento de agua potable, por ejemplo para evitar la formacion de bacterias Legionella.
A traves del funcionamiento de la bomba 8 en la llnea de retorno 7, el contenido mas frlo del acumulador de 35 precalentamiento 3, mediante el intercambiador de calor tampon 4, por ejemplo inactivo durante la noche, es transportado hacia el acumulador de reserva 2, y all! es calentado por lo menos a 60 °C. De este modo, tiene lugar en cierto modo una conexion en serie del acumulador de precalentamiento 3, del intercambiador de calor tampon 4 y del acumulador de reserva 2. Se considera que se alcanza un calentamiento suficiente cuando en el retorno 7 se aplican al menos 60 °C. Igualmente, lo mismo se alcanza cuando en la direccion de flujo, detras del intercambiador 40 de calor tampon 4, se detecta una temperatura correspondiente.
A traves de la solucion de acuerdo con la invencion resulta un circuito hidraulico simplificado dentro del sistema de calentamiento de agua potable. Se alcanza as! una estratificacion de temperatura ventajosa con una circulacion a traves del acumulador de precalentamiento en una direccion de flujo desde arriba hacia abajo, durante el modo de desinfeccion.
45 De manera correspondiente, puede preverse que un calentamiento suficiente tenga lugar dentro de un tiempo relativamente breve. Tambien en el caso de una extraccion simultanea de agua tibia en el punto de extraccion 22, la cual conduce a que agua frla sea conducida posteriormente mediante la llnea de agua frla 10, es posible un calentamiento suficiente, ya que esa agua puede alcanzar el acumulador de precalentamiento 3 una vez calentado el acumulador de reserva 2. Por consiguiente, la solucion de acuerdo con la invencion ofrece una seguridad de 50 funcionamiento elevada con una estructura simplificada.

Claims (9)

  1. 5
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    15
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    REIVINDICACIONES
    1. Sistema de calentamiento de agua potable con un acumulador de reserva (2), un acumulador de precalentamiento (3) y un intercambiador de calor tampon (4), donde una salida de retorno (6) del acumulador de precalentamiento (3), mediante una llnea de retorno (7), esta conectada a una entrada de retorno (9) del intercambiador de calor tampon (4), y una salida de suministro (11) del intercambiador de calor tampon (4), mediante una llnea de suministro (12), se encuentra conectada a una entrada de suministro (13) del acumulador de precalentamiento (4) y, mediante una llnea de agua tibia (14), se encuentra conectada a una entrada de agua tibia (15) del acumulador de reserva (2), caracterizado porque, una salida de agua caliente (17) del acumulador de reserva (2), mediante una llnea de agua caliente (18), se encuentra conectada a la entrada de suministro (13) del acumulador de precalentamiento (3), y en la llnea de suministro (12) esta dispuesta una valvula de conmutacion (21).
  2. 2. Sistema de calentamiento de agua potable segun la reivindicacion 1, caracterizado porque en la llnea de retorno (7) esta dispuesta una bomba (8).
  3. 3. Sistema de calentamiento de agua potable segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque una llnea de alimentacion de agua frla (10) desemboca en la llnea de retorno (7).
  4. 4. Sistema de calentamiento de agua potable segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la llnea de agua caliente (18) esta dispuesta una bomba de agua caliente (19).
  5. 5. Sistema de calentamiento de agua potable segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la llnea de agua caliente (18) esta dispuesta una valvula de no retorno (20), de manera que se permite un flujo solo desde la salida de agua caliente (17) hacia la entrada de suministro (13).
  6. 6. Sistema de calentamiento de agua potable segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la valvula de conmutacion (21) esta realizada como una valvula de dos vlas, donde la llnea de agua caliente (18) entre la valvula de conmutacion (21) y la entrada de suministro (13) desemboca en la llnea de suministro (12) y donde la llnea de agua tibia (14) entre la valvula de conmutacion (21) y la salida de suministro (11) del intercambiador de calor tampon (4) desemboca en la llnea de suministro (12).
  7. 7. Sistema de calentamiento de agua potable segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la valvula de conmutacion (21) esta realizada como valvula de tres vlas, donde la llnea de agua caliente (18), mediante la valvula de conmutacion (21), esta integrada en la llnea de suministro (12).
  8. 8. Metodo para operar un sistema de calentamiento de agua potable segun una de las reivindicaciones precedentes, donde en un modo de desinfeccion agua es conducida desde la salida de agua caliente (17) del acumulador de calor de reserva (2), mediante la entrada de suministro (13), hacia el acumulador de precalentamiento (3), y desde el acumulador de precalentamiento (3), mediante el intercambiador de calor tampon (4) y la llnea de agua tibia (14), es conducida de regreso hacia el acumulador de calor de reserva (2), donde se encuentra cerrado un flujo a traves de la llnea de suministro (12), desde el intercambiador de calor tampon (4), hacia la entrada de suministro (13).
  9. 9. Metodo segun la reivindicacion 8, caracterizado porque se detecta una temperatura en la llnea de suministro (12) y/o en la llnea de retorno (7) y el modo de desinfeccion finaliza cuando la temperatura asciende por lo menos a 60° C.
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