Pumpen für die verschiedensten Anwendungen

Pumpen

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Fördersysteme	Kreiselpumpen	PWM - Digitale Leistungsregelung	Pumpen- wirkungsgrad	Kugelmotor- prinzip	Pumpen- auslegung

Geniax Dezentrales Pumpensystem	Geniax (Heatfixx) dezentrale Pumpe	Parallel- und Reihenschaltung	Zirkulations- pumpe	Förder- pumpe	Energieeffizienz Umwälzpumpen

Return on Investment primäre ROI	Handpumpen	Umlauf- beschleuniger	Wasserstrahl- pumpe-	Heizölpumpe	Wasserstrahl-pumpe

Zulaufdruck- Haltedruckhöhe	Energieeffizienz- index	Graue Energie Graue Emissionen	Nullpunkt	Wasserturm	PWWH
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In der Gebäudetechnik werden Pumpen für unterschiedliche Funktionen eingesetzt. Hier steht die Heizungspumpe im Vordergrund. Aber auch im Bereich der Wasserversorgung und der Abwasserentsorgung werden sie eingesetzt. So z. B.

Zirkulationspumpen für die TW-Zirkulation, die dafür sorgen, dass an jeder Zapfstelle jederzeit warmes Wasser zur Verfügung steht
Druckhalteanlagen in Heizsystemen
In Druckerhöhungsanlagen, die immer dann eingesetzt werden, wenn der Wasserdruck aus dem öffenlichen Netz zur Versorgung eines Gebäudes nicht ausreicht
Schmutzwasserhebepumpen, die dann notwendig werden, wenn Abwasser oder Fäkalien unterhalb der Rückstauebene anfallen
Pumpen für Kalt- und Kühlwasser (Erdsonden, Erdkollektor)
Pumpen für Feuerlöschanlagen (Sprinkleranlagen)
Förderpumpen für Brunnen und Abwasser
Regenwassernutzungsanlagen für Toilettenspülung, für Waschmaschinen, Reinigungsarbeiten und Bewässerung
Pumpen in Springbrunnen oder Aquarien
Handpumpen auf Brunnen

Ein Druck ist der gemessene statische Druck von Gasen und Flüssigkeiten in Rohrleitungen oder Druckbehältern gegenüber der Atmosphäre (Pa, mbar, bar).

Ruhedruck > Statischer Druck, wenn kein Medium fliesst.
Ruhedruck = Füllhöhe über den jeweiligen Messpunkt + Vordruck im Membran-Druckausdehnungsgefäss.

Fliessdruck > Dynamischer Druck wenn ein Medium fliesst.
Fliessdruck = dynamischer Druck - Druckverlust.

Differenzdruck > Erzeugter Druck durch die Kreiselpumpe zur Überwindung der Summe aller Widerstände in einer Anlage. Gemessen zwischen Saug- und Druckseite der Kreiselpumpe. Durch die Abnahme des Pumpendrucks aufgrund der Verluste entlang der Rohrleitungen, der Armaturen des Kessels und der Verbraucher, herrscht an jeder Anlagenstelle ein anderer Betriebsdruck.

Betriebsdruck > Druck, der beim Betrieb einer Anlage oder einzelner Teilabschnitte herrscht bzw. entstehen kann.

Zulässiger Betriebsdruck > Aus Gründen der Sicherheit festgelegter Höchstwert des Betriebsdruckes.

Pumpendruck > Druck, der an der Druckseite der Kreiselpumpe bei Betrieb erzeugt wird. Dieser Wert kann anlagenbedingt vom Differenzdruck abweichen.

Der Unterschied zwischen der Höhenlage des saugseitigen und druckseitigen Flüssigkeitsniveaus ist der Anteil der Förderhöhe, der als geodätische Höhe bezeichnet wird. In geschlossenen Anlagensystemen ist die Geodätische Höhe - Null. Bei der Förderhöhe der Anlage wird auch der Ausdruck geodätische Förderhöhe (H_geo) verwendet. Diese bezeichnet den Höhenlagenunterschied zwischen dem Austritts- und Eintrittsquerschnitt der Anlage.

Pumpen-Austauschspiegel - Heizung - Trinkwasser
WILO SE

Wasserfördersysteme

Pumpensysteme werden in zwei grundlegende Systeme (offene und geschlossene Systeme) unterteilt. Beide Systeme bestehen aus Widerständen (Reibungsverluste), die in Reihe oder parallel geschaltet sein können und so die Anlagenkennlinie beeinflussen.

Offenes Fördersystem

Es wird zwischen zwei Arten von offenen Systemen unterschieden:

• bei denen die geodätische Förderhöhe positiv ist
• bei denen die geodätische Förderhöhe negativ ist

In Wasserversorgungsanlagen, Bewässerungssystemen und industriellen Prozessanlagen wird die Pumpe zum Transport einer Flüssigkeit zwischen zwei Punkten. Die Pumpe muss die geodätische Förderhöhe und die Reibungsverluste (Widerstände) in den Rohrleitungen und Systembauteilen (Ventile, Regelarmaturen) überwinden können.

Bei einem offenen Fördersystem mit positiver geodätische Förderhöhe wird eine Flüssigkeit aus einem tief liegenden Zulaufbehälter z. B. zu einem höher gelegenen Behälter gefördert. Die Pumpe transportiert das Wasser aus dem unteren Behälter auf die notwendige Höhe. Dabei muss die Förderleistung der Pumpe auf die geodätische Förderhöhe ausgelegt werden, denn an der letzten (höchsten) Zapfstelle (z. B. eine Dusche oder WC-Spülkasten) im obersten Geschoss eines Hauses muss noch ein genügend starker Fließdruck vorhanden sein.

Quelle: Wilo SE

Auch die in der Steigleitung entstehenden Widerstände (Rohrreibungsverluste) müssen berücksichtigt werden. Für notwendige Wartungsarbeiten müssen die einzelnen Leitungsabschnitte durch Armaturen absperrbar sein. Das gilt insbesondere für Pumpen, da sonst vor einer Reparatur oder einem Austausch der Pumpe große Wassermengen aus den Steigleitungen abgelassen werden müssten. Weiterhin sind im tiefer liegenden Zulaufbehälter (z. B. WC-Spülkasten) und im Hochbehälter Schwimmerventile oder andere Regelarmaturen vorzusehen, um ein eventuelles Überlaufen zu verhindern.
Außerdem kann in die Steigleitung an geeigneter Stelle ein Druckwächter eingebaut werden, der die Pumpe dann abschaltet, wenn alle Entnahmestellen geschlossen sind und keine Wasserabnahme mehr erfolgt.

Ein offenes System mit negativer geodätischer Höhe ist z. B. ein Druckerhöhungssystem (Wasserversorgungsanlage). Hier sorgt die geodätische Förderhöhe dass die Verbraucher Wasser aus einem Wasserbehälter (hochliegender Wasserspeicher, Wasserturm) bekommen, dabei fließt das Wasser ohne dass die Pumpe arbeitet. Der Höhenunterschied zwischen dem Flüssigkeitsstand im Behälter und der Höhe des Wasserauslasses ergibt einen Förderstrom. Wenn die Förderhöhe nicht ausreicht, um den notwendigen Förderstrom sicherzustellen, der zu den Verbrauchern geliefert werden soll, dann muss eine Pumpe die Förderhöhe so weit erhöhen, dass die Reibungsverluste im System ausgeglichen werden. Der Förderstrom im System hängt vom Flüssigkeitsstand im Behälter ab und muss daher zusätzlich von der Pumpe ausgeglichen werden.

Geschlossenes Wassersystem

Ein geschlosenes Fördersystem hat zu dem offenen Fördersystem funktionale Unterschiede. Während es sich bei einem Wasserfördersystem um ein offenes System mit freiem Auslauf (z. B. Zapfstelle in Form einer Auslaufarmatur) handelt, ist eine Heizungs-, Solar- und Kühlanlage ein in sich geschlossenes System.

Quelle: Wilo SE

So wird z. B. in einer Heizungsanlage das Heizungswasser in den Rohrleitungen einfach nur in Bewegung gehalten bzw. umgewälzt. Und das Wasser, das durch den Vorlauf nach oben gepumpt wird, fällt auf der anderen Seite im Rücklauf wieder nach unten. Dadurch wird die geodätische Höhe nicht berücksichtigt. Die Pumpe muss alle Widerstände des ungünstigsten Heizkreises bzw. Umlaufkreis überwinden.
Das Heizungssystem besteht aus folgenden Anlagenteile:

• Wärmeerzeuger
• Verteilungssystem (Rohrleitungen)
• Sicherheitsventil
• MAG zur Druckhaltung und zum Druckausgleich
• Wärmeverbraucher (Heizflächen)
• Regeleinrichtung (Thermostat-, Misch- und Strangventile)

Kreiselpumpe

In Heizungs-, Solar- und Kühlanlagen kommen Kreiselpumpen zum Einsatz, die 1956 die bis dahin üblichen Umlaufbeschleuniger ersetzten. Kreiselpumpen unterscheiden sich nach der Art ihrer Konstruktion und nach der Art ihrer Energieumsetzung. Pumpen sind erforderlich, um Flüssigkeiten zu transportieren und die sich dazu einstellenden Durchflusswiderstände im Rohrsystem zu überwinden. Bei Pumpenanlagen mit unterschiedlichen Flüssigkeitsniveaus kommt dabei noch die Überwindung des geodätischen Höhenunterschiedes zur Geltung. Man unterscheidet zwischen normalsaugende und selbstansaugende Pumpen.

Eine normalsaugende Pumpe ist nicht in der Lage, Luftanteile aus der Saugleitung zu evakuieren. Deshalb müssen diese Pumpen und die Saugleitung immer komplett gefüllt sein. Wenn Luft durch Undichtigkeiten, z. B. an der Stopfbuchse des Absperrschiebers oder durch ein nicht schließendes Fußventil in der Saugleitung, in die Pumpe gelangt, müssen Pumpe und Saugleitung wieder neu befüllt bzw. entlüftet werden.

Eine selbstansaugende Pumpe ist nur begrenzt in der Lage, die Saugleitung zu entlüften, d. h. Luft zu evakuieren. Bei der Inbetriebnahme muss die Pumpe evtl. mehrmals gefüllt werden. Die max. Saughöhe beträgt theoretisch 10,33 m und ist vom Luftdruck (1013 hPa = Normal) bei einer Wassertemperatur von 4 °C und 0 m über Normalnull (NN) abhängig.

Quelle: Wilo SE

Da die Pumpe nicht nur den Höhenunterschied von der tiefst möglichen Wasseroberfläche bis zum Saugstutzen der Pumpe, sondern auch die Widerstandsverluste in Anschlussleitungen, Pumpe und Armaturen überwinden muss, beträgt die technisch mögliche Saughöhe (h_s) nur max. 7 - 8 m. Bei der Auslegung der Pumpe ist zu beachten, dass die Saughöhe h_s in die auszulegende Förderhöhe mit negativen Vorzeichen mit einbezogen werden muss.

Die Saugleitung ist mindestens in Nennweite des Pumpenstutzens, wenn möglich eine Nennweite größer, zu verlegen und sie sollte möglichst kurz gehalten werden. Bei einer langen Saugleitung ergeben sich erhöhte Reibungswiderstände, die die Saughöhe stark beeinträchtigen. Die Verlegung der Saugleitung sollte stetig steigend zur Pumpe erfolgen und bei Verwendung von Schlauchmaterial als Saugleitung sollten Spiralsaugschläuche (Dichtigkeit, Festigkeit) favorisiert werden. Undichtigkeiten sind unbedingt zu vermeiden, da sonst Pumpenschäden und Betriebsstörungen auftreten können.

Bei Saugbetrieb ist ein Fußventil stets zur Verhinderung des Leerlaufens der Pumpe und der Saugleitung zu empfehlen. Ein Fußventil mit Saugkorb schützt außerdem die Pumpe und die nachgeschalteten Systeme vor groben Verunreinigungen (Blätter, Holz, Steine, Ungeziefer etc.). Wenn ein Fußventil nicht einsetzbar ist, sollte im Saugbetrieb eine Rückschlagklappe oder ein Rückschlagventil vor der Pumpe (Pumpensaugstutzen) installiert werden.

Kreiselpumpe (Nassläuferpumpe)

Quelle: Wilo SE

Kreiselpumpe (Nassläuferpumpe) sind nach der Art ihrer Konstruktion und nach der Art ihrer Energieumsetzung hydraulische Strömungsmaschinen. Obwohl es eine Vielzahl von Bauarten gibt, ist in allen Kreiselpumpen gleich, dass die Flüssigkeit axial in ein Laufrad eintritt.

Die Pumpenwelle, auf der das Laufrad sitzt, wird von einem Elektromotor angetrieben. Das durch den Saugstutzen und den Saughals axial in das Laufrad eintretende Flüssigkeit erhält von den Laufradschaufeln eine Umlenkung in eine radiale Bewegung. Die an jedem Flüssigkeitsteilchen angreifenden Fliehkräfte bewirken beim Durchströmen des Schaufelbereichs sowohl eine Erhöhung des Druckes als auch der Geschwindigkeit. Nach dem Austritt aus dem Laufrad wird die Flüssigkeit im Spiralgehäuse gesammelt. Dabei wird durch die Gehäusekonstruktion die Strömungsgeschwindigkeit wieder etwas verlangsamt. Es erfolgt durch die Energieumwandlung eine weitere Erhöhung des Druckes.

Eine Pumpe besteht aus folgenden Hauptbestandteilen:
• Pumpengehäuse
• Motor
• Laufrad

Eine Kreiselpumpe (Nassläuferpumpe) kann wahlweise in den Vorlauf oder Rücklauf eingebaut werden. Die Auslegung der Pumpe ist von einer Rohrnetzberechnung, in der das Rohrsystem und die Bauteile berücksichtigt werden, abhängig.

Quelle: Wilo SE

Eine radiale Wasserbeschleunigung wird durch das Laufrad der Pumpe erzeugt. Die Welle, die das Laufrad antreibt, ist aus Edelstahl; die Lager dieser Welle sind aus gesinterter Kohle oder aus Keramik. Der Rotor des Motors, der auf der Welle sitzt, befindet sich im Fördermedium. Die Flüssigkeit schmiert die Lager und kühlt den Motor.

Ein Spaltrohr ist die Abgrenzung zum stromführenden Stator des Motors. Es ist aus nichtmagnetisierbarem Edelstahl oder Kohlefaser hergestellt und hat eine Wanddicke von 0,1 bis 0,3 mm.

Für besondere Zwecke, so z. B. Wasserfördersysteme, werden Pumpenmotore mit einer festen Drehzahl eingesetzt.

Eine Pumpe in einem Heizungskreislauf kann mit einer Drehzahlregelung zur Anpassung an den veränderlichen Wärmebedarf des Hauses ausgestattet werden. Je nach Fremdwärme wird eine unterschiedliche Heizwassermenge benötigt, die durch die an den Heizflächen eingebauten Thermostatventilen bzw. einer ERR geöffnet oder geschlossen werden.

Die Motoren der Pumpen werden deshalb in mehreren Drehzahlstufen oder stufenlos geschaltet. Eine Drehzahlumschaltung kann mit Schaltern oder Steckern manuell durchgeführt werden. Eine Automatisierung ist durch zusätzliche externe Schalt- und Regelsysteme möglich, die abhängig von Zeit, Druckdifferenz oder Temperatur arbeiten. Seit 1988 gibt es Konstruktionen mit integrierter Elektronik, welche die Drehzahl stufenlos regelt..

Der Hersteller Wilo bringt 2001 eine neue Heizungspumpen-Generation (Hocheffizienzpumpe) auf den Markt. Diese benötigt bis zu 80 % weniger Energie gegenüber der bisherigen Pumpen. Das liegt vor allem am Einsatz von EC-Motoren (EC: electronic commutated). Gegenüber der asynchronen Elektromotoren haben sie den Vorteil, dass sie mit Permanentmagneten im Rotor ausgestattet sind und mit synchroner Drehzahl laufen. Das Magnetfeld wird durch das Material der Magnete erzeugt und nicht durch externe Stromzufuhr. Aber Hochleistungs-Permanentmagnete sind korrosionsanfällig und bei hohen Temperaturen verringert sich ihre Magnetkraft. Bei Heizungspumpen fördert falsches Heizungswasser die Korrosion, die Magnete nehmen Magnetit auf und sie fördern Wasser bis zu 110 °C. Auch wenn die Magnete eine wasserdichte Edelstahlkapselung haben und hochwertige Magnete eingesetzt werden, die auch bei hohen Temperaturen ihre magnetische Kraft behalten, können Störungen durch angelagertem Magnetit auftreten.

Der elektrische Anschluss von Kreiselpumpen erfolgt je nach Größe und erforderlicher Pumpenleistung mit Wechselstrom 1~230 V oder mit Drehstrom 3~400 V. Die Kreiselpumpen zeichnen sich durch eine große Laufruhe aus und besitzen konstruktionsbedingt keine Wellenabdichtung. Eine wichtige Eigenschaft dieser Konstruktion ist die Fähigkeit zur Selbstentlüftung bei der Inbetriebnahme.

Die Kreiselpumpe der heutige Generation ist nach dem Baukastenprinzip aufgebaut. Alle Baugruppen werden je nach Pumpengröße und erforderlicher Pumpenleistung variabel zusammengebaut. Dadurch ist eine evtl. notwendig werdende Pumpenreparatur durch Ersatzteiltausch einfacher durchzuführen.

Zulässige Einbaulagen

Quelle: Wilo SE

Einbaulagen
Die Pumpen werden bis zu einer Anschluss-Nennweite von R 1 1/4 (DN 32) mit Rohrverschraubungen geliefert, größere Pumpen haben Flanschanschlüsse. Der Einbau dieser Pumpen in die Rohrleitung kann waagerecht oder senkrecht, aber immer mit waagerechter Welle, erfolgen. Der Einbau mit senkrecht stehender oder hängender Welle führt zu instabilem Betriebsverhalten und zum schnellen Ausfall der Pumpe.

Da das Lager der Umwälzpumpe durch die Flüssigkeit geschmiert wird und die Kühlung des Motors auch die Flüssigkeit benötigt, muss die Zirkulation durch das Spaltrohr ständig gewährleistet sein.

Einbaulagen

Quelle: Wilo SE

Digitale Leistungsregelung mit PWM
Pumpen in Heizungs-, Kühl- und Solarsystemen können durch eine digitale Leistungsregelung mit der Pulsweitenmodulation neben der Drehzahl auch zeitlich geregelt werden. Die PWM wandelt ein digitales Signal in ein analoges Signal um, indem sie die Zeiten für die Einschalt- und Ausschaltdauer ändert. Der Begriff "Tastverhältnis" wird verwendet, um den Prozentsatz oder das Verhältnis zwischen Einschalt- und Ausschaltdauer zu beschreiben. Die digitale Zustandsregelung bei PWM kennt nur die Schaltzustände ON und OFF. Bei OFF ist der Stromfluss gesperrt, bei ON ist die Leitung offen. Es liegt immer die maximale Spannung am PWM Ausgang.
Da der Stromdurchfluss bei OFF gleich 0 ist, entsteht auch keine Verlustleistung. Bei ON entsteht nur ein minimaler Spannungsabfall (abhängig von der Flussspannung des Leistungstransistors). Bein OFF wird also 0 % Leistung abgegeben, bei ON wird 100 % Leistung abgegeben. Die Frequenz ist bei PWM konstant. Die abgegebene Leistung bemisst sich nach der Zeit Ton oder Ton /(T_on+T_off). Eine 50 % Leistungsabgabe bedeutet also dass die Hälfte der Zeit ON ist und die andere Hälfte OFF
Die abgegebene Leistung entspricht dem Integral über die Zeitkonstante.

Der prinzipielle Vorteil von PWM-basierenden Leistungsendstufen ist der sehr hohe Wirkungsgrad (von bis zu 98 % und mehr) sowie die sehr kompakten Abmessungen, ohne dass es selbst bei hohen Strömen zu einer starken Erwärmung der Elektronik kommt.

PWM Signale mit unterschiedlicher Leistungsabgabe. Trägerfrequenz (Zeitkonstante) bleibt unverändert.

PWM-gesteuerte Motorspannung (ohmsch-Induktiv)
Pulsweitenmodulierte (PWM) Leistungsausgänge von Steuerungen zur Motorversorgung sind heutzutage Stand der Technik. Die Leistungsendstufe schaltet die Motorspannung in sehr schnellen Zyklen EIN und AUS bzw. die positive und negative Versorgungsspannung in jedem PWM-Zyklus für eine bestimmte Zeitspanne auf die Motorwicklung. Die PWM-Frequenz ist dabei typischerweise in einem Bereich zwischen 20 kHz und bis zu 100 kHz.

Schaltschema Pulsgenerator
Quelle: Maxon Motor GmbH

Leitungs-MOSFETs als Schalter
Quelle: Maxon Motor GmbH

Die Motorspannung ergibt sich hierbei nicht (wie bei sogenannten Linearreglern, die früher teilweise im Einsatz waren) über den Spannungsabfall eines veränderlichen "elektronischen Widerstand" der Leistungsendstufe, sondern durch das permanente, schnelle Umschalten der Versorgungsspannung am Motor über die MOSFETs der sogenannten H-Brücke. Es ergibt sich hierduch eine durchschnittliche Motorspannung in jedem PWM-Zyklus, welche die Motordrehzahl bestimmt.
Die Verluste in der Leistungselektronik sind bei einer solchen PWM-basierenden Motoransteuerung sehr klein, weil jeder MOSFET wie ein Ein/Aus-Schalter funktioniert. Dies bedeutet, dass der MOSFET entweder abgeschaltet ist (d. h. es in diesem Zweig der H-Brücke keinen Stromfluss gibt) oder der MOSFET vollständig leitend ist (d.h. der Innenwiderstand nahe 0 Ohm ist und somit kein Spannungsabfall und keine Verlustleistung auftritt).
Der prinzipielle Vorteil von PWM-basierenden Leistungsendstufen ist der sehr hohe Wirkungsgrad (von bis zu 98 % und mehr) sowie die sehr kompakten Abmessungen, ohne dass es selbst bei hohen Strömen zu einer starken Erwärmung der Elektronik kommt.
Im Motor erzeugen PWM-gesteuerte Spannungen jedoch einen Stromrippel der Stromwärmeverluste in der Wicklung und Wirbelstromverluste im Eisenkern verursacht. In der Folge kann sich der Motor zusätzlich erwärmen. Eine solche deutliche Erwärmung kann im Falle einer 2-Punkt PWM sogar im Stillstand ohne Drehmomentabgabe des Motors der Fall sein.
Quelle: Jürgen Wagenbach, Maxon Motor GmbH

Eine der wichtigsten Anwendungen für PWM-Stufen ist die direkte Ansteuerung von Motoren. Der große Vorteil von PWM ist auch hier wieder der hohe Wirkungsgrad. Würde man stattdessen einen Digital-Analog-Wandler mit einem nachgeschalteten analogen Verstärker zur Ansteuerung verwenden, würde im Verstärker eine höhere Verlustleistung in Wärme umgewandelt werden. Ein digitaler Verstärker mit PWM hat dagegen geringere Verluste. Dieder Oberwellen im Signal spielen bei der Motorentechnik in der Regel keine Rolle, da hier noch mechanische Trägheiten zur effektiven Glättung beitragen. Die verwendete Frequenz liegt meist im Bereich von einigen 10 kHz. Zur Berechnung der Drehzahl eines Motors kann im Normalfall der Mittelwert der PWM-Spannung als Betriebsspannung angenommen werden.
Bei Leistungsanwendungen spielen die Transienten der ansteuernden Rechteckimpulse jedoch dahingehend eine Rolle, dass sie die Verluste der Schaltelemente (MOSFETs) in die Höhe treiben und die ungefilterten Anteile in den Motoren zu Schwingungen führen, weil Resonanzen angeregt werden können.
Quelle: Mikrocontroller.net

Ein PWM-fähiges Gerät behält das vom Benutzer definierte Tastverhältnis bei, und in einigen Fällen kann der Benutzer jederzeit Änderungen der Pulsbreite programmieren. Mathematisch gesehen ändern die PWM-fähigen Geräte das Ausgangssignal so, dass eine "durchschnittliche" Spannung erzeugt wird. Ein Signal, das auf 50 % Tastverhältnis eingestellt ist, reduziert die einer Last dargebotene durchschnittliche Spannung ungefähr um 50 %. Dies ist jedoch in den meisten Fällen nicht praktikabel, da die Geräte nicht 100 % genau sind. Ein besser zu berücksichtigendes Maß wäre eine Messung des Effektivwertes (root mean square, RMS). Viele Multimeter und andere Messgeräte können Messungen des Effektivwerts durchführen. In einer Simulation mit LTSpice bietet z.B. ein 5VDC-Signal bei 50% Tastverhältnis und einer Aktualisierungsrate von 60 Hz eine effektive Spannung von 3,57 V. Ich habe auch eine Last hinzugefügt, die in der gleichen Simulation typischerweise 1 A ohne PWM-Impuls ziehen würde, sie ergab bei 50 % Tastverhältnis etwa 714 mA(eff).
Quelle: Kaleb Kohlhase, DigiKey Germany GmbH

Pulsweitenmodulation (PWM): Was ist das? Wie kann ich sie verwenden?
Kaleb Kohlhase, DigiKey Germany GmbH
PWM, PWM-Typ (2-Punkt, 3-Punkt), Stromrippel, Motorerwärmung
Jürgen Wagenbach, Maxon Motor GmbH
Pulsweitenmodulation
mikrocontroller.net

PWM-Pumpen
PWM-Pumpen werden über ein digitales PWM-Niederspannungssignal (Pulse Width Modulation - Pulsweitenmodulation) geregelt. Das bedeutet, dass die Drehzahl vom Eingangssignal abhängt. Die Drehzahländerung ergibt sich dann in Abhängigkeit des Eingangsprofils. Diese Kommunikationssignale sind im VDMA-Einheitsblatt 24244 "Nassläufer-Umwälzpumpen - Spezifikation von PWM- Ansteuerungssignalen" definiert.
Das PWM-Rechtecksignal ist für einen Frequenzbereich von 100 bis 4.000 Hz ausgelegt. Das PWM-Signal wird zum Auswählen der Drehzahl (Drehzahlbefehl) und als Rückmeldesignal verwendet. Die PWM-Frequenz für das Rückmeldesignal ist in der Pumpe fest auf 75 Hz eingestellt.
Die PWM-Schnittstelle der Pumpen (z. B. Medium UPM) besteht aus einem Elektronikteil, über den das externe Regelsignal an die Pumpe weitergeleitet wird. Die Schnittstelle wandelt das externe Signal so um, dass der Mikroprozessor in der Pumpe das Signal verarbeiten kann. Außerdem sorgt die Schnittstelle dafür, dass der Bediener nicht in Kontakt mit gefährlicher Spannung kommen kann, wenn er bei spannungsversorgter Pumpe die Signaldrähte berührt.
Hinweis: Der "Signalbezugspunkt" ist ein Bezugspunkt ohne Verbindung zur Schutzerde.

Schematische Zeichnung der Schnittstelle
Quelle: Grundfos A/S

Digitales PWM-Niederspannungssignal
Quelle: Grundfos A/S

Medium UPM - GRUNDFOS A/S
Grundfos Alpha1 L 25-60 180 PWM Heizungspumpe - GRUNDFOS A/S
WITA go.future 2 mit optionaler Sonderfunktion PWM / 0-10V Eingang
WITA-Wilhelm Taake GmbH - Pumpen-, Armaturen- und Regeltechnik

Kreiselpumpe (Nassläuferpumpe) - Wirkungsgrad

Quelle: Wilo SE

Pumpenwirkungsgrad
Das Verhältnis der abgegebenen Leistung zur aufgenommenen Leistung einer Maschine nennt man Wirkungsgrad η (eta) und ist immer kleiner als 1 (100 %), weil ein Antrieb immer Verluste hat.
Der Gesamtwirkungsgrad η_ges einer Heizungsumwälzpumpe (Kreiselpumpe [Nassläuferpumpe]).setzt sich aus dem Motorwirkungsgrad η_M (elektrisch und mechanisch) und dem hydraulischen Wirkungsgrad η_P zusammen.
Diese Wirkungsgrade differieren bei den verschiedenen Pumpenbauarten und Pumpengrößen in weiten Bereichen. Für Nassläuferpumpen ergeben sich Wirkungsgrade η_ges zwischen 5 % und ca. 60 % (Hocheffizienz-Pumpe), und für Trockenläuferpumpen zwischen 30 % und 80 %.
Der beste Gesamtwirkungsgrad liegt im mittleren Bereich des Pumpenkennlinienfeldes. Die Hersteller haben diesen optimalen Arbeitspunkt (Berechnungspunkt, Auslegungspunkt) bei jeder Pumpe in den technischen Unterlagen besonders gekennzeichnet.
Bei der hydraulischen Berechnung (Auslegung) einer Kreiselpumpe stimmt dieser Punkt häufig nicht mit dem wirklichen Betriebspunkt überein, weil Unsicherheiten in der Bestimmung der Anlagenkennlinie, von der Berechnung abweichende Eigenschaften des Fördermediums, Bautoleranz, anlagenbedingte Regelung der Kreiselpumpe, Unsicherheit in der Berechnung und Kennfeldraster von Serienpumpen vorhanden sind. Das Ziel sollte sein, den Berechnungspunkt mit dem Betriebspunkt des besten Wirkungsgrades oder Saugverhaltens zusammenfallen zu lassen. Weichen die wirklichen Strömungszustände erheblich von denen des Berechnungspunktes ab, so ergeben sich für den Teillast- und Überlastbetrieb Wirkungsgradeinbußen und mögliche Störungen aufgrund von Schwingungen und Kavitation.
Da eine Pumpe nie auf einem einzigen definierten Punkt arbeitet, ist bei der Auslegung darauf zu achten, dass sich der Betriebspunkt der Pumpe in der meisten Zeit der Heizperiode im mittleren Drittel der Pumpenkennlinie befindet. Dann arbeitet sie im Bereich der besten Wirkungsgrade.

Alle technischen Gegenstände müssen von den Herstellern oder Importeuren mit einem Typenschild (Leistungsschild) versehen und gut ablesbar angebracht werden. Diese Kennzeichnung muss alle beschreibenden, identifizierenden und klassifizierenden Daten enthalten. Welche Inhalte vorhanden sein müssen, steht in den gesetzlichen Vorschriften, in den Vorschriften von Überwachungsinstitutionen oder in den Regeln einer Branche. > mehr

Pumpen für Heizung, Klima, Kälte - WILO SE
Heizungspumpenübersicht - GRUNDFOS GMBH
KSB Heizungspumpe - KSB Aktiengesellschaft

Kugelmotorpumpen

Die Laing-Umwälzpumpen von Xylem arbeiten nach dem Kugelmotorprinzip. Hier ist das einzige bewegliche Teil die kugelförmige Rotor-/Laufradeinheit, die auf einer ultraharten Keramiklagerkugel frei gelagert ist. Eine Wellendichtung oder ein konventionelles Wellenlager mit Lagerbuchsen ist nicht vorhanden.

Heizungsumwälzpumpen - Kugelmotorprinzip

Quelle: Xylem Water Systems Deutschland GmbH

Pumpen mit dem Kugelmotorprinzip arbeiten dauerhaft leise und langlebig. Eine Geräuschzunahme durch ein größer werdendes Lagerspiel ist durch die besondere Lagergeometrie prinzipbedingt ausgeschlossen. Die Pumpe kann daher über viele Jahre bis zum Ende des groß dimensionierten Verschleißweges betrieben werden, und bleibt dabei über die gesamte Laufzeit konstant leise. Außerdem sind die Pumpen blockiersicher. Die Auflagefläche des Rotors auf der Keramiklagerkugel ist minimal. Für den Pumpenanlauf wird nur ein sehr kleines Anlaufmoment benötigt. Dadurch laufen sie auch nach langem Stillstand, z. B. nach der Sommerabschaltung, sicher und ohne weiteren Service an. Das Kugelmotorprinzip benötigt daher auch keine Deblockierschraube.

Es handelt sich um hocheffiziente Kugelmotorpumpen mit ECM-Technologie und Permanentmagnetmotor. Dadurch sind sie sparsam im Betrieb (4-Meter-Pumpen 6 - 28 Watt, 6-Meter-Pumpen 6 - 50 Watt).

Diese Pumpen gibt es mit einer stufenlosen Einstellung, die dann eingesetzt werden, wenn in den Anlagen ein konstanter und kleiner Volumenstrom (z. B. Speicherladung, Fussbodenheizung, Wärmepumpen) vorhanden ist. Die Förderleistung lässt sich über die 7 Referenzpunkte auf der Drehknopfskala auf die jeweilige Anlagenkennlinie einregulieren.

Die Pumpen mit einer automatischen volumenstromabhängiger Differenzdruckregelung werden in Anlagen mit variablem Volumenstrom (z.B. Heizkörperanlagen mit Thermostatventilen oder Stellantrieben) eingesetzt. Die Regelung stellt den Volumenstrom stufenlos und automatisch auf die jeweiligen Anlagenerfordernisse ein.

Pumpenauslegung

Zur Dimensionierung einer Umwälzpumpe muss der Volumenstrom V(Punkt) und die Förderhöhe H bekannt sein.

Die Förderhöhe H hat nichts mit der Höhe der Anlage (H_statisch) zu tun!

Der Volumenstrom V(Punkt) (m³/h) wird über die Heizlastberechnung nach DIN EN 12831 und der Temperaturdifferenz (delta)_T (Vor-/Rücklauf) ermittelt. Dabei muss je nach dem geplanten System die Temperaturdifferenz (delta)_T (z: B. FBH 5 oder 10 K, NT-Heizkörper 10 bis 15 K) festgelegt werden.

Je kleiner das (delta)_T, desto größer der Volumenstrom

Die Förderhöhe H einer Pumpe ergibt sich aus der Rohrnetzberechnung. Für die Pumpenauslegung kann auch die vorläufige Rohrnetzberechnung angewendet werden. Dabei wird mit einem festgelegten R-Wert (Rohrreibungswiderstand / 0,5 mbar/m bis 3 mbar/m [50 Pa/m ... 300 Pa/m]) für die Rohrleitungen (ungünstigster HK-Kreis), einem anlagenbedingten Prozentsatz der Einzelwiderstände (1/3 oder 1/2 von R . L) und dem Heizkörper-Thermostatventil (Ventilautorität / 40 bis 70 % von R . L + Z) gerechnet. Nachdem eine passende Pumpe ausgewählt wurde, wird mit der ermittelten Förderhöhe (Schnittpunkt (Arbeitspunkt) der Anlagenkennlinie auf der Pumpenkennlinie) das Rohrnetz nachgerechnet und die entsprechenden Einstellwerte für den hydraulischen Abgleich aus einem Ventildiagramm entnommen. Die Nachrechnung bzw. die entgültige Rohrnetzberechnung beinhaltet alle eingeplanten Bauteile (Wärmeerzeuger, Heizkörper, Mischventile, Wärmezähler) und Formstücke.

Pumpenauswahl

Die Auswahl der richtigen Pumpe wird in dem entsprechenden Pumpendiagramm vorgenommen. Dabei sollte der Schnittpunkt (Betriebspunkt/Arbeitspunkt) des Volumenstroms V(Punkt) auf der Pumpenkennlinie bei ca. der 1/2 bis 2/3 des max. Volumenstroms der Pumpe liegen. Bei einer Drosselung des Volumenstroms, z. B. durch schließende Thermostatventile, verschiebt sich der Arbeitspunkt je nach der Regelung der Pumpe unterschiedlich nach links.

Welche Pumpe sollte eingesetzt werden?

Für Heizkreise mit Thermostatventilen, die bei Fremdwärme und mit Absenkfunktion an den Ventilen zufahren, sind drehzahlgeregelte Pumpen sinnvoll. Wenn die Regelungsart einstellbar ist, sollte eine konstante Förderhöhe gewählt werden. In Anlagen mit besonders hohen Strömungswiderständen im Heizkreis (z. B. Lufterwärmer, Plattenwärmetauscher) sind Pumpen mit variabler Förderhöhe günstiger.

Für Heizkreise ohne grosse Änderung des Volumenstroms (Fussbodenheizung ohne Thermostatventile) sind auch ungeregelte Pumpen einsetzbar. In Anlagen mit ständig schaltenden Einzelraumregelungen (ERR) sind drehzahlgeregelte Pumpen evtl sinnvoller.

Für Kreisläufe in Wärmeerzeuger-, Wärmequellen-, Solaranlagen und Warmwasser-Zirkulations- und Speicherladepumpen ist der Einsatz von ungeregelte Pumpen üblich. Der Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen kann aber auch hier sinnvoll sein, weil die Leistung einfacher anzupassen ist.

Einig sind sich alle Fachleute, dass nur noch Effizienzpumpen (Energy-Label A) eingebaut werden sollen.

Die elektrische Leistungsaufnahme der Pumpe sollte bei etwa 1 Promille (1 ‰) der thermischen Heizleistung liegen.

Multifunktionaler Rechner - BitSign GmbH

Quelle: MINERGIE

Pumpenschaltung

Um hydraulische Probleme zu lösen, werden gerne zwei Pumpen in eine Heizungsanlage eingebaut. Aber dann steht die Frage im Raum, nebeneinander (rarallel) oder hintereinander (in Reihe)? Logischerweise wird hier ein Unterschied bestehen. wird. Also, was passiert jeweils und wie verhält sich das System?

Quelle: Wilo SE

Parallelschaltung

Zwei Pumpen, die parallel eingebaut werden, haben den doppelten Volumenstrom, weil sich die Pumpenkennlinien addieren. Da der Kennlinienpunkt nur ein theoretischer Grenzwert ist, ergibt sich bei einer Nullförderhöhe nur die Förderhöhe die eine Pumpe bringen kann.
Im Gegensatz verhält sich die Pumpen-Reihenschaltung. Hier addieren sich die Förderhöhen.
In der Praxis bedeutet das, dass sich für beide Anteile der hydraulischen Arbeit auch hier anteilige Erhöhungen ergeben:

Auf der waagerechten Achse des Kennliniendiagramms – also für den Förderstrom Q – gilt, dass die Erhöhung umso kräftiger ausfällt, je weiter rechts sich die Anlagenkennlinie befindet.
Auf der senkrechten Achse – also für die Förderhöhe H – gilt, dass die Erhöhung am kräftigsten in der Mitte der Kennlinien ausfällt.

Anwendungsbeispiel:
Wenn die Heizlast voll benötigt wird, laufen die Pumpen 1 und 2 gemeinsam im Parallelbetrieb. Die dafür erforderlichen Regelgeräte sind in Aufsteckmodulen bzw. im Elektronikmodul mit entsprechendem Zubehör enthalten. Da jede der beiden in einer Doppelpumpe zusammengebauten Einzelpumpen wieder mehrstufig schaltbar ist oder stufenlos geregelt wird, ergibt sich ein großer Ensatzbereich der Pumpenanpassung an die Heizlast.

Quelle: Wilo SE

Reihenschaltung

Zwei Pumpen, die hintereinander eingebaut werden, haben die doppelte Förderhöhe, weil sich die Pumpenkennlinien addieren. Da der Kennlinienpunkt nur ein theoretischer Grenzwert ist, ergibt sich bei einer Nullförderhöhe keine größere Flüssigkeitsmenge als nur eine Pumpe transportiert.
Im Gegensatz verhält sich eine Pumpen-Parallelschaltung. Hier bleibt die Förderhöhe gleich.
Für die Praxis heißt das, dass sich für beide Anteile der hydraulischen Arbeit anteilige Erhöhungen ergeben:

Auf der senkrechten Achse des Kennliniendiagramms – also für die Förderhöhe H – gilt, dass die Erhöhung umso kräftiger ausfällt, je weiter links sich die Anlagenkennlinie befindet.
Auf der horizontalen Achse des Kennliniendiagramms – also für den Förderstrom Q – gilt, dass die Erhöhung äußerst gering ausfällt.

Eine "Reihenschaltung" ist auch dann gegeben, wenn z. B. eine Kesselkreispumpe und eine Heizkreispumpe nicht richtig aufeinander abgestimmt sind.

Pumpen - Grundlagen

Pumpenseminar

Grundlagen der Pumpentechnik - Pumpenfibel

Fachbetrieb für Wasserpumpen jeder Art - Steffens Pumpen-Fachhandel GmbH

Stromverbrauch und Kosten reduzieren mit modernen Heizungspumpen

Überschlägige Dimensionierung bei bestehenden Anlagen

Volumenstrom

Wenn der jährliche Energieverbrauch einer Heizungsanlage (Brennstoff, Fernwärme) bekannt ist, dann ergibt sich daraus die benötigte max. Heizleistung. Genauer gegenüber der Überschlagsrechnung ist die Berechnung der Heizlast nach DIN EN 12831. Nur ist diese Berechnung in den meisten Fällen bei Altbauten nicht oder nur mit viele Aufwand möglich.

Aus der ermittelten Heizlast , der Art der Wärmeabgabe und der Temperaturspreizung (delta)_T (Vor-/Rücklauf) ergibt sich der Heizwasservolumenstrom V(Punkt).

Die Heizlast (kW) bei Anlagen ohne Trinkwassererwärmung ergibt sich aus dem Energieverbrauch der Anlage in (kWh) geteilt durch 2200 und bei Anlagen mit Trinkwasserwärmung geteilt durch 2600 (in Neubauten 3000). Wenn die Anlage aus mehreren Heizkreisen besteht, dann ist die Heizlast über die jeweils beheizten Flächen umzurechnen.

Der Volumenstrom V(Punkt) (m³/h) wird je nach der Wärmeabgabe und Temperaturdifferenzen überschlägig mit folgenden Faustformeln errechnet.

V(Punkt) = kW / 24 bei älteren Radiatoren mit Vorlauftemperaturen über 60 °C und einem (delta)_T von 20 K
V(Punkt) = kW / 18 bei Niedertemperatur-Heizkörper mit einem (delta)_T von 15 K
V(Punkt) = kW / 6 bei Fußbodenheizungen mit einem (delta)_T von 5 K

Förderhöhe

Die einfachen Richtwerte zur Ermittlung der Förderhöhe. Diese wird in Meter Wassersäule (mWs) angegeben (1 mWs entspricht 10 Kilopascal [kPa]).

Sehr grosse Heizkörperanlagen bis 2 mWs
Heizkörperheizung 1 mWs
Fussbodenheizung 1,5 mWs bis 3 mWs

Die Förderhöhen in Anlagen mit besonderen Bauteilen im Heizkreis (z. B. Plattenwärmetauscher, Wärmemengenzähler, Warmluftgeräte) können nicht über Richtwerte ermittelt werden. Hier ist die Dimensionierung der Pumpe über eine vorläufige bzw. entgültige Rohrnetzberechnung notwendig.

Geniax - Dezentrales Pumpensystem

Die dezentrale Geniax Pumpe (Hocheffizienzpumpe) ist ein Bestandteil des Dezentralen Pumpensystems "Wilo-Geniax". Hier übernehmen anstelle einer zentralen Umwälzpumpe kleine Miniaturpumpen, die jeweils an Heizkörpern bzw. Heizkreisen angebracht sind, die Verteilung des Heiz- oder Kühlwassers. Die Pumpen werden über eine zentrale Regelung (Server ) gesteuert.
Das System besteht aus drei Systemgruppen
• Systemgruppe Pumpe [Wilo-Geniax Pumpe, Pumpenelektronik, Pumpenadapter]
Die Hocheffizienzpumpe versorgt Heizkörper bzw. Heizflächen mit zusätzlicher Förderleistung. Dadurch wird der Zustand der Unterversorgung behoben (mindestens aber reduziert) oder sie dient zur Volumenstromregelung. Die Pumpe wird mit einem passenden Pumpenadapter vorzugsweise im Rücklauf des Heizkörpers bzw. der Heizfläche angeordnet, weil sich dort im allgemeinen keine Lufteinschlüsse befinden. Ein im Vorlauf des Heizkörpers vorhandendes Thermostatventil kann wahlweise demontiert werden oder dort verbleiben. Wird das Thermostatventil nicht demomontiert, dann muss das Ventil voll geöffnet sein. Wenn das Thermostatventil einen zu hohen Druckverlust (Heizkörper wird nicht genügend erwärmt) hat, dann muss es ausgebaut werden. Über ein vorkonfektioniertes Kabel mit Steckeranschluss wird die Pumpe mit der extern installierten Elektronikbox bzw. Pumpenelektronik verbunden
• Systemgruppe Management [Geniax Server, Geniax-Buskoppler, Netzteil]
Der Geniax-Server ist die zentrale Steuereinheit des Geniax-Systems. Es können 128 Geniax-Komponenten wie Bediengeräte, Sensoren und Pumpen geregelt werden. Sind mehr als 128 Geniax-Komponenten erforderlich, sind modulare Erweiterungen des Systems möglich. Im Server werden alle Informationen gesammelt. Er errechnet daraus die Steuersignale sowohl für die einzelnen Pumpen als auch für den Wärmeerzeuger und die Motorventile. Zu Diagnosezwecken werden sämtliche Daten gespeichert. Zur Inbetriebnahme wird hier die Gesamtkonfiguration des Systems, die Projektierung, über eine SD-Karte eingegeben, die zuvor mit der Konfigurationssoftware erstellt wird. Im Betrieb können von hier aus Sonderfunktionen aktiviert werden (z. B. Für Servicearbeiten).
Der Buskoppler dient zur Verzweigung des Geniax-Bus-Systems. Er trennt die einzelnen Bereiche galvanisch und verstärkt das Bussignal.
Das Netzteil dient der Spannungsversorgung für das Geniax-System. Über den Wilo-Geniax-BUS wird neben der Daten- und Signalübertragung auch die Stromversorgung der Pumpen und sonstigen Stelleinrichtungen gewährleistet. Je nach Anzahl der verwendeten Geräte und Busteilnehmer kann der erforderliche Leistungsbedarf variieren. Bei größerem Leistungsbedarf werden mehrere Netzteile in Kombination mit Buskopplern eingesetzt (Verstärker).
Das BACnet-Modul ist die Schnittstelle zu Gebäudeautomationsnetzen bzw. Gebäudemanagementstationen nach dem BACnet-Standard (international genormter, firmenneutraler Standard für die Datenkommunikation in Systemen der Gebäudeautomation – ISO 16484-5). Es tauscht über Ethernet-Schnittstellen laufend Daten zwischen einem oder mehreren (max. 4) Geniax-Servern und einer BACnet-Gebäudeautomation aus. Dies ermöglicht, das Geniax-System mit vorhandenen Bus-Systemen (z. B. KNX) zu koppeln und bereits vorhandene Datentelegramme zu nutzen. Für den Einsatz eines BACnet-Moduls ist eine gesonderte Planung und Beauftragung einer anlagenspezifischen Schnittstellen- und Inbetriebnahmekonfiguration erforderlich.
Das Wilo-Geniax-KNX-Modul bildet das Bindeglied zwischen einem Geniax- und einem KNX-System. Aufgabe des Moduls ist es, empfangene Telegramme aus beiden Richtungen in die jeweils andere Protokollstruktur zu übersetzen und zu senden. Der Einsatz eines Geniax-KNX-Moduls ermöglicht die Einbindung von KNX-Temperatursensoren und Bediengeräten in ein Geniax-System. Informationen über Ist- und Soll-Temperatur werden von den KNX-Geräten an das Geniax-System übergeben. Umgekehrt können Informationen aus dem Geniax-System, wie z. B. die Außentemperatur, im KNX-System zur Anzeige gebracht werden. Einstellungen seitens des Endnutzers sind am Geniax-KNX- Modul nicht vorgesehen. Die vorhandenen Anzeige- und Bedienelemente sind ausschließlich für den Inbetriebnahme-Prozess durch den Fachhandwerker vorgesehen.
• Systemgruppe Bedienung/Software [Raumbediengerät, Zentralbediengerät, Software zur Bedienung des Geniax-Systems über einen PC]
An den Geniax-Zentral- und -Raumbediengeräten stellt der Nutzer mit einem übersichtlichen Menü die gewünschten Funktionen und Zeitprogramme ein und kann aktuelle Zustände ablesen. In den Bediengeräten befindet sich auch der Sensor zur Raumtemperaturmessung. Deshalb sollten diese nicht in Fenster- oder Heizkörpernähe installiert werden, um fremde Temperatureinflüsse durch Sonne, Leuchten,TV-Geräte etc. zu vermeiden. Empfohlen wird die Installation an Innenwänden, um zusätzlich auch eine gute Zugänglichkeit und Bedienung zu gewährleisten (z. B. im Bereich der Innentüren). Um den Anforderungen verschiedener Gebäudetypen und Raum-Nutzungsgewohnheiten Rechnung zu tragen, kann zwischen unterschiedlichen Bediengeräten oder auch einem Temperatur sensor gewählt werden.
Bei Einsatz von Raumtemperatursensoren ist keine Bedienung oder Funktionsabfrage in den Räumen möglich. Um Zeitprogramme einzustellen oder auch Temperaturvorgaben und Sollwerte zu ändern, muss für diese Raumgruppe mindestens ein Zentralbediengerät eingesetzt werden.
Ebenso ist es möglich, eine Wilo-Geniax-Bediensoftware bequem von einem PC aus zu nutzen, um Zeitprofile und Temperatur-Sollwerte einzustellen. In der Regel wird diese Anwendung sinnvoll in Schulen oder Betrieben zum Einsatz gebracht. Eine Kopplung zu bereits vorhandenen Raum bediengeräten oder Raumtemperatursensoren, die auf einem Datenbus-System beruhen, können unter Umständen auch für das Geniax-System genutzt werden. Hierzu sind Datenbus-Schnittstellen für die Kopplung verschiedener Bus-Systeme einzusetzen.
Das Geniax-System kann in Neubauten (Einfamilienhäuser, Mehrfamilienhäuser, Bürogebäude, Nichtwohngebäude [z. B. Schulen, Kindergärten, Bibliotheken, Krankenhäuser, Schwimmbäder] und in Altbauten im Rahmen einer Komplettsanierung zur Nachrüstung (Zusatzpumpe - Heatfixx Geniax Pumpe) eingesetzt werden.

Bei dem Dezentralen Pumpensystem Wilo-Geniax ist systembedingt kein hydraulischer Abgleich erforderlich. Im Gegensatz zur konventionellen Anlage mit Thermostatventilen, in welcher an jedem Heizkörper die entsprechende Voreinstellung am Ventil vorgenommen werden muss, entfällt dieser Aufwand bei diesem Pumpensystem. Ein im Vorlauf des Heizkörpers vorhandendes Thermostatventil kann wahlweise demontiert werden oder dort verbleiben. Wird das Thermostatventil nicht demomontiert, dann muss das Ventil voll geöffnet sein. Wenn das Thermostatventil einen zu hohen Druckverlust (Heizkörper wird nicht genügend erwärmt) hat, dann muss es ausgebaut werden.
Durch den zentralen Server, auf dem sämtliche Betriebsdaten der Anlage gesammelt werden, wird der automatische hydraulische Abgleich möglich. Dieser erfolgt bereits bei der Konfiguration des Geniax-Systems. Es wird stets ein hydraulisch ideales System realsiert, in dem jede Heizfläche (Heizkörper, Fußboden-, Wandflächen- und Deckenheizung bzw. Kühlung) präzise mit dem benötigten Volumenstrom (entsprechend der Raumheizlast) versorgt wird.
Der hydraulische Abgleich erfolgt bereits bei der Projektierung einer Geniax-Anlage. Dabei wird die Soll-Drehzahl jeder einzelnen Pumpe auf einen in der Projektierung aus Volumenstrom und Förderhöhe ermittelten Vorgabewert begrenzt. Mit der Realisierung des hydraulischen Abgleichs wird die Anforderung der VOB Teil C (Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen - DIN 18380 - Heizanlagen und zentrale Wassererwärmungsanlagen) erfüllt.

Katalog - Heizung - Wilo-Geniax - Das Dezentrale Pumpensystem
Wilo Geniax - Systemkomponenten und Zubehör
Pumpenintelligenz im Wohnbereich – Neue Phase der Heizungstechnik

Heatfixx Geniax Pumpe

Nachrüst-Set Heatfixx
Quelle: WILO SE

Die Wilo-Heatfixx Pumpe (Zusatzpumpe - Hocheffizienzpumpe) ist als alleinstehende Anwendung für unterversorgte Heizflächen bestimmt. Die Heatfixx Montage Sets sind in den entsprechenden Ausführungen für Aufputz- oder Unterputzinstallation geeignet. Das Nachrüst-Set Heatfixx besteht aus einer Heatfixx Pumpe, Heatfixx Elektronikbox und Heatfixx Funk-Raumtemperaturregler.
Sobald die am Funk-Raumtemperaturregler eingestellte Solltemperatur unterschritten ist, wird automatisch die Heatfixx Pumpe aktiviert und somit der Heizkörper mit zusätzlicher Förderleistung versorgt. Die Pumpe läuft solange, bis der Raum sich auf die eingestellte Solltemperatur erwärmt hat. Durch die zusätzliche Förderleistung wird der Zustand der Unterversorgung behoben oder zumindest reduziert.
Die Pumpe wird mit einem passenden Pumpenadapter vorzugsweise im Rücklauf des Heizkörpers bzw. der Heizfläche angeordnet, weil sich dort im allgemeinen keine Lufteinschlüsse befinden. Ein im Vorlauf des Heizkörpers vorhandendes Thermostatventil kann wahlweise demontiert werden oder dort verbleiben. Wird das Thermostatventil nicht demomontiert, dann muss das Ventil voll geöffnet sein. Wenn das Thermostatventil einen zu hohen Druckverlust (Heizkörper wird nicht genügend erwärmt) hat, dann muss es ausgebaut werden. Über ein vorkonfektioniertes Kabel mit Steckeranschluss wird die Pumpe mit der extern installierten Elektronikbox bzw. Pumpenelektronik verbunden.
Nach einer Stillstandsdauer der Pumpe von 30 Stunden erfolgt ein Pumpenkick durch das Modul Heatfixx. Die Heatfixx-Pumpe wird für 1 Minute mit der eingestellten Drehzahl in Betrieb genommen. Dadurch wird ein Versetzen der Pumpe verhindert.
Die Werkseinstellung der Pumpendrehzahl beträgt 4.000 min^-1. Bei einer zu geringen oder zu großen Pumpenleistung kann die Drehzahl der Pumpe in 1000er-Schritten individuell im Bereich von 1.000 min^-1 bis 5.000 min^-1 erhöht oder abgesenkt werden.

Produktbeschreibung Wilo-Heatfixx Aufputzmontage Set

Wilo-Heatfixx Aufputz-/Unterputz Set - Einbau- und Betriebsanleitung

Pumpen-Warmwasserheizung

In einer Pumpen-Warmwasserheizung (PWWH) werden die Widerstände im Heizwasserkreislauf im Gegensatz zu einer Schwerkraftheizung durch eine Umwälzpumpe überwunden.

Vorteile:

Schnelleres Aufheizen
Verbesserung der zentralen Regelung
Verbesserung der Raumregelung
Geringere Systemtemperaturen
Geringere Trägheit
Leichte Mischung von Vorlauf und Rücklaufwasser
Kleinere Rohrquerschnitte
Geringere Wärmeverluste infolge leinerer Rohre und niedrigerer Temperaturen
Jede Art von Rohrführung möglich (Dachzentrale, Fußbodenheizung)

(Nachteile):

Abhängigkeit von der Stromversorgung
Höherer Wartungsaufwand
Ständiger Stromverbrauch während der Betriebszeiten

Die Systemtemperaturen können erheblich niedriger geplant werden, da der "wirksame Druck" nicht mehr durch die hohen Temperaturen bzw. Temperaturdifferenzen zur Verfügung gestellt werden muss. Pumpen-Warmwasserheizungen werden als geschlossene Anlagen mit Membrandruckausdehnungsgefäße (MAG) gebaut.

Warmwasserheizung (WWH)

Zirkulationspumpe

Trinkwarmwasser-Zirkulationspumpen (oft fälschlicherweise "Brauchwasser"-Zirkulationspumpe genannt) sind heutzutage notwendig, weil die Schwerkraftzirkulation die geforderte Regelbarkeit nicht gewährleisten kann. Ab welcher Leitungslänge eine Zirkulationsleitung notwendig ist, ist immer wieder ein Streitfall.
Wenn eine Zirkulationsleitung vorhanden ist, dann muss auch eine Zirkulationspumpe installiert und in Betrieb sein. Eine Schwerkraftzirkulation ist nicht mehr zulässig und das Schalten der Pumpe über Taster- oder Funksysteme werden in der Praxis kontrovers diskutiert und entsprechen nicht den technischen Vorgaben. Die Fließrichtung der Pumpe ist grundsätzlich in Richtung Trinkwassererwärmer und der Einsatz eines Ruckflussverhinderers (zugelassene Schwerkraftbremse) ist zwingend notwendig, um eine Schwerkraftzirkulation und ein Zapfen durch die Zirkulationsleitung zu verhindern. Außerdem ist die Zirkulation einzuregulieren, damit die Fließgeschwindigkeit nicht zu hoch ist (Erosionskorrosion) und die Speicherschichtung nicht zerstört wird.
Die Zirkulationsanlage ist 24 Stunden am Tag in Betrieb zu halten. Bei hygienisch einwandfreien Kleinanlagen kann die Laufzeit auf 16 Stunden reduziert werden. Da in diesen Anlagen ständig warmes Wasser umgewälzt wird, müssen diese Leitungen nach den Vorgaben der EnEV gedämmt werden, damit die Energieverluste gering gehalten werden. Das Zirkulationswasser darf nicht mehr als 5 K abkühlen.

Grundfos COMFORT PM AUTOADAPT
Quelle: Grundfos GmbH

©RESOL EC1
variabler Regler für Zirkulationssysteme
Quelle: RESOL - Elektronische Regelungen GmbH

ZIRKOMAT-Vario
Quelle: Energieberatung & Solartechnik
Dipl.-Ing. Heinz Grüterich

Die neuen Warmwasser-Zirkulationspumpen in kleineren Trinkwassersystemen sind Kugelmotor-Pumpen mit sparsamen Permanentmagnet-Motoren (elektronisch kommutierte Synchronmotoren) ausgestattet. Diese brauchen im Gegensatz zu Spaltrohr-Pumpen mit Asynchronmotoren nur noch einen Bruchteil an Strom. Außerdem entfällt der verkalkungsgefährdete enge Spalt des Spaltrohrmotors und durch die dreidimensionale Bewegung wird der Aufbau von Kalkablagerungen vermieden. Sollte die Pumpe doch einmal blockieren, dann kann man den Kugelrotor leicht entnehmen und entkalken.
Mit Hilfe spezieller Regelungen, hier der AutoAdapt-Funktion, passt sich die Zirkulationspumpe selbstlernend an das individuelle Verbrauchsverhalten an. Das Bereitstellen von Warmwasser beschränkt sich weitestgehend auf die Zapfzeiten der Nutzer. Hier sollte der Hersteller aber auf die technischen Regelwerke (W551, DIN 1988-200, VDI/DVGW 6023) hinweisen, die diese Betriebsweise ausschließen. Gegen eine thermisch geregelte Zirkulationspumpe ist ja nichts einzuwenden, nur eine zeitgesteuerte – mit oder ohne Fuzzi-Logic – ist nicht im Sinne der Trinkwasserhygiene, oder?

Grundfos COMFORT PM AUTOADAPT.

Zunehmend werden in Einfamilienhäusern statt einer zeit- oder thermischgesteuerten eine bedarfsgeführte Pumpensteuerung gewünscht.
Bei diesen Systemen wird die Wasserentnahme über einen Strömungsschalter in der Warmwasserleitung überwacht und durch eine Steuereinheit die Zirkulationspumpe geschaltet. Nach kurzem Öffnen einer Zapfstelle wird die Zirkulationspumpe eingeschaltet und nach einer einstellbarer Zeit wieder ausgeschaltet. Hier dient die Zapfstelle als "Fernbedienung".

©RESOL EC1 variabler Regler für Zirkulationssysteme

ZIRKOMAT-Vario

Nach den technischen Regelwerken (W551, DIN 1988-200, VDI/DVGW 6023) dürfen Zirkulationsleitungen nur für max. 8 (zusammenhängende) Stunden am Tag im abgesenkten Betrieb betrieben werden (und das auch nur bei einwandfreien hygienischen Verhältnissen [Trinkwasserverordnung]). Die Temperaturen 60/55 sind zwingend einzuhalten (nach DIN 1988-200 auch im EFH).

Ob eine integrierte "Legionellenschaltung" notwendig ist, wird neuerdings strittig betrachtet. In der Praxis kommt es auf eine hygienische Installation und eine ausreichende Wassertemperatur (>60/55 °C) an, um den Legionellen keine Vermehrungsgrundlage zu geben.

Einbau der Zirkulationspumpe

Eine Zirkulationspumpe darf grundsätzlich nicht in die Warmwasserleitung eingebaut werden. Die Pumpe mit Rückschlagventil wird in die Zirkulationsleitung mit der Fließrichtung zum Wärmeerzeuger eingebaut.
Der Einbau in der WW-Leitung hätte folgende Nachteile:

Bei jedem Zapfvorgang wird bei einer abgeschalteten ZL-Pumpe der Rotor zwangsdurchströmt (Turbinenprinzip).und die Rotorlagerung beschädigt, da die magnetischen Stabilisierungskräfte fehlen. Und bei einer eingeschalteten ZL-Pumpe wird aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit die Drehzahl extrem erhöht.
Da das gesamte Zapfwasser durch die Zirkulationspumpe strömt, kann es unverhältnismäßig hohen Kalkablagerungen kommen.
Bei einer ZL-Pumpe mit thermischer Regelung schaltet der Thermostat die Pumpe aus, bevor das Zapfwasser die Entnahmestelle erreicht.

Bei dem Einbau der Zirkulationspumpen müssen die Installationsanweisungen der jeweiligen Hersteller beachtet werden. Fehlerhaffte Installationen können folgende Mängel hervorrufen:

Falscher Einbauort: Die ZL-Pumpe wurde in die Warmwasserleitung eingebaut
Falsche Einbaulage: Bei dem Einbau der ZL-Pumpe mit nach oben weisender Motorachse können sich Luftblasen im Rotorraum sammeln und einen Trockenlauf verursachen. Außerdem wird der Rotor nicht auf dem Lagerstift stabilisiert, wenn die Pumpe abgeschaltet ist.
Äußere Temperatureinwirkungen: Der Einbau der ZL-Pumpe in unmittelbarer Nähe des Trinkwassererwärmers oder einer anderer Wärmequelle beeinträchtigt die Wärmeleitung die Thermostatfunktion.
Mangelhafte Entlüftung: Luftblasen, die sich in der Zirkulationsleitung, in den Fittings und Armaturen befinden, werden durch die Fließgeschwindigkeit mitgerissen, können sich in der ZL-Pumpe festsetzen und zu einem Trockenlauf führen.
Fehlerhafte Strangregulierung bzw. fehlerhafter Abgleich: In einer verzweigten Zirkulationsanlage kommt es durch unterschiedliche Rohrleitungswiderstände zur Unterversorgung längerer, widerstandsreicher Kreisläufe. Das Wasser fließt immer über den Kreislauf mit dem geringsten Rohrleitungswiderstand zur Zirkulationspumpe. Damit alle Kreisläufe gleichmäßig versorgt werden, müssen die einzelnen Kreisläufe mit entsprechenden Strangregulierventilen (Zirkulationsregler) hydraulisch abgeglichen werden.

Entlüftung der Zirkulationsanlage

Vor der Installallation bzw. vor der Inbetriebnahme der ZL-Pumpe muss die Trinkwasseranlage (Kalt-, Warm- und Zirkulationleitung) gespült und die Zirkulationsleitungen zusätzlich entlüftet werden. Dadurch werden Rotorschäden durch Montagerückstände bzw. Verschmutzungen und/oder ein Lagerschäden durch Trockenlauf vermieden.

Spül- bzw. Entlüftungsflansch

Quelle: Grundfos GmbH

Entlüften einer Trinkwasser-Zirkulationsanlage
Deutsche Vortex GmbH & Co. KG

Eine Entlüftung der Zirkulationsleitung durch das Öffnen einer Zapfarmatur und der Verschraubung an der Pumpe reicht nicht aus, um die Leitung luftfrei zu bekommen, weil die Strömung durch das eingebaute geschlossene Rückschlagventil zum Stillstand kommt. Die Kalt- und Warmwasserleitungen werden durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit luftfrei gehalten. Da aber in einer richtig abgeglichenen Zirkulationsleitung die Strömungsgeschwindigkeit sehr gering ist, werden sich an vielen Stellen (Rohrwandungen, Rohrbögen, Armaturen) Luftpolster bilden. Diese können dann später in die Pumpe kommen und dort zum Trockenlauf führen.
Zum Entlüften der Zirkulationspumpen mit Kugelmotor gibt es einen Entlüftungsflansch, der statt des Motors auf das Pumpengehäuse aufgeschraubt wird. Nachdem ein Ablaufschlauch auf den Schlauchstutzen aufgesteckt wurde, kann durch Öffnen des der Absperr- bzw. Wartungsarmatur die Zirkulationsanlage durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit entlüftet werden. Die Luft, die sich nach Aufschrauben des Motors noch im Pumpengehäuse befindet, wird nach dem Einschalten der ZL-Pumpe relativ schnell abgebaut. In Anlagen, die ZL-Pumpen mit Laufrad haben, muss ein Spülstutzen vorgesehen werden.
Zirkulationssysteme mit mehreren Einzelsträngen müssen strangweise entlüftet werden. Hierbei sind die eingebauten Strangregulierventile zu schließen. Bei dem Einsatz von thermostatischen Strangregulierventilen muss das System im kalten Zustand entlüftet werden.

Jede Zirkulationsanlage benötigt ein Rückschlagventil (Rückflussverhinderer). Nur dadurch wird gewährleistet, dass das warme Wasser nur über die Warmwasserlleitung zu den Zapfstellen kommt. Das Rückschlagventil verhindert, dass bei einem Zapfvorgang das Wasser über die Zirkulationsleitung und durch die Zirkulationspumpe zu den Zapfstellen fließen kann. Das Rückschlagventil kann schon in der Zirkulationspumpen mit V-Pumpengehäuse eingebaut sein oder es wird extern auf der Druckseite der Pumpe installiert.
Ein fehlendes Rückschlagventil kann zu folgenden Störungen führen:

Wenn bei einem abgeschaltetem Motor Warmwasser gezapft, wird der Rotor entgegengesetzt der Fließrichtung zwangsdurchströmt. Die Rotorlagerung wird beschädigt, da die magnetischen Stabilisierungskräfte fehlen.
Wenn der Fließdruck höher ist als der Förderdruck der Pumpe dreht der Rotor gegen die Drehrichtung und der Motor kann Schaden nehmen.
Bei einem abgeschaltetem Motor kann eine einsetzende Schwerkraftzirkulation die Regelung der Zirkulationsanlage (z. B. Zeitschaltuhr) unwirksam machen.
Beim Anschluss der Zirkulationsleitung an die Kaltwasserzuleitung, z. B. bei einem zentralem Mischventil, kann kaltes Wasser durch die Zirkulationspumpe ströemen. Dadurch kommt es zur Kondensatbildung im Motorraum. Der elektrisch aktive Teil des Motors wird zerstört.
Eine thermisch gesteuerte Zirkulationspumpe schaltet ab.

Trinkwarmwasserzirkulation mit VORTEX Pumpen
Technik und Einsatz von Zirkulationspumpen - Robert Doelling - energie-experten.org
Laing Zirkulationspumpen
Zirkulationsleitung - Trinkwarmwasser
Hydraulischer und thermischer Abgleich in Trinkwarmwasser-Zirkulationsleitungen

Energieeffizienz von Umwälzpumpen

Die VERORDNUNG (EG) Nr. 641/2009 DER KOMMISSION vom 22. Juli 2009 zur Durchführung der Richtlinie 2005/32/EG des Europäischen Parlaments und des Rates im Hinblick auf die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von externen Nassläufer-Umwälzpumpen und in Produkte integrierten Nassläufer-Umwälzpumpen.

Artikel 8 - Inkrafttreten
Diese Verordnung tritt am zwanzigsten Tag nach ihrer Veröffentlichung im Amtsblatt der Europäischen Union in Kraft. Sie wird nach folgendem Zeitplan anwendbar:
1. Ab 1. Januar 2013 darf der Energieeffizienzindex von externen Nassläufer-Umwälzpumpen den in Anhang I Nummer 1 Punkt 1 genannten Wert nicht überschreiten, ausgenommen externe Nassläufer-Umwälzpumpen, die speziell für Primärkreisläufe von thermischen Solaranlagen und von Wärmepumpen ausgelegt sind.
2. Ab 1. August 2015 darf der Energieeffizienzindex von externen Nassläufer-Umwälzpumpen und in Produkte integrierten Nassläufer-Umwälzpumpen die in Anhang I Nummer 1 Punkt 2 genannten Werte nicht überschreiten.

Die am 1. Januar 2013 in Kraft tretende Umweltdesignrichtlinie (ErP) für Umwälzpumpen verlangt von den Herstellern, keine Standard-Umwälzpumpen mehr zu produzieren. Ein großer Teil der bisherigen Pumpen wird die anspruchsvollen Vorgaben nicht erfüllen und ist deswegen zukünftig nicht mehr für den Verkauf in der EU zugelassen.

Der Energieeffizienzindex (EEI) der Pumpen darf ab 2013 maximal 0,27 betragen. Hier sind die meisten Umwälzpumpen in der Gebäudetechnik betroffen. Die bisherige Kennzeichnung mit dem Energielabel (Energieeffizienzklassen A-H) entfällt. Ausgenommen sind Pumpen in thermischen Solaranlagen, Wärmepumpen und direkt in den Wärmeerzeuger (Kessel, Therme) integrierte Pumpen. Ab 1. August 2015 wird der Energie-Effizienz-Index (EEI) auf 0,23 abgesenkt..
Ab 2013 dürfen Hersteller nur noch Hocheffizienzpumpen für die betroffenen Bereiche in den Verkehr bringen.
Ab 2014 dürfen Großhändler nur noch Hocheffizenzpumpen für die betroffenen Bereiche in den Verkehr bringen.
Ab 2015 dürfen Handwerker oder sonstige Lieferanten (Internet) nur noch Hocheffiziennzpumpen in den Verkehr bringen.
Ab 2020 muss auch der Austausch integrierter Pumpen (alle Nassläufer-Umwälzpumpen in Wärmeerzeugungs- und Klimaanlagen) in bestehenden Wärmeerzeugern erfolgen.
Die Verordnung gilt nicht für Trinkwarmwasserzirkulationspumpen.

Elektrische Motoren in Industrie und Gewerbe: Energieeffizienz und Ökodesign-Richtlinie

Auswirkungen der EU-Richtlinie 2005/32/EG auf den Pumpenbau

Heizungspumpentausch

Leider wird zunehmend über Störungen bzw. Totalausfällen nach kurzem Betrieb dieser Pumpen berichtet. Vor dem Einbau dieser Pumpen bei einer Sanierung sollte das Heizungs- oder Kühlwasser analysiert und die Anlage bei Bedarf gespült, gereinigt und behandeltes Füllwasser eingefüllt werden. Vielleicht sollten die Hersteller genauer auf dieses Problem hinweisen.

Return on Investment (RoI)
Der Begriff "Return on Investment" (RoI > Investmentrendite) oder auch "Kapitalrendite" ist eine Kennzahl zur Analyse der Rentabilität des Kapitaleinsatzes bzw. zur Beurteilung der Ertragslage eines Unternehmens. Hier gibt er das Verhältnis des gesamten investierten Kapitals und des Umsatzes zum Gewinn an.
Der ROI (RoI) wird auch als vereinfachte Beurteilungs- und Entscheidungsgrundlage für Investitionsgüter (z. B. Hocheffizienzpumpen, Brennwertgeräte, Wärmepumpen, thermische Solaranlagen, Wärmedämmungen) herangezogen. Der sog. "primäre ROI" in Jahren wird berechnet, indem die Investitionskosten (Materialkosten, Installation, Wartung) durch die Einsparungen durch die Investition pro Jahr geteilt werden.

Diese Berechnung erleichtert die Entscheidung für oder gegen eine Investition. Bei diese Berechnung wird in der Regel nur Material- und Installationskosten herangezogen. Die Wartungs- und Kapitalkosten für die Investitionsentscheidung werden meistens nicht berücksichtigt, was ein großer Fehler sein kann.
Wenn man diese Berechnung bei vielen Vorgaben von Verordnungen (z. B. EnEV, Trinkwasserverordnung mit den entsprechenden DIN-Normen) durchführt, wird man feststellen, dass sich viele vorgeschriebene Vorgaben (z. B. Hocheffizienzpumpen, ERR bei Fußbodenheizung) nicht "lohnen" bzw. amortisieren, weil sie schon vor dem Ablauf des POI's ausgetauscht werden müssen. Der Gründe können der Ablauf der technischen Lebensdauer oder ein Fehler bei der Installation (z. B. falsches Heizungswasser) oder der Bedienung bzw. fehlende Wartung sein.

Beiträge im HaustechnikDialogForum
Effiziente Boiler Ladepumpe? + Amortisation - Heizungsunterstützung Solar + Amortisationszeit von Solaranlagen

Dämm-Lüge

Energieeffizienzindex

Der Energieeffizienzindex (EEI) wird in der EuP-Richtlinie bzw. EU-Richtlinie 2005/32/EG und Verordnung (EG Nr. 641/2009) > Ökodesign-Richtlinie beschrieben. Sie bildet den europäischen Rechtsrahmen für die Festlegung von Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte. Auf nationaler Ebene wurde das Energiebetriebene-Produkte-Gesetz ( EBPG) entsprechend angepasst. Am 25. November 2011 trat das neue Energieverbrauchsrelevante-Produkte-Gesetz (EVPG) in Kraft.

Verordnung	Produktgruppe
1275/2008/EG	Bereitschafts- und Aus-Zustand (standby)
107/2009/EG	Einfache set-top-boxen (Fernsehempfänger)
244/2009/EG	Haushaltslampen (Glühlampen, Energiesparlampen)
245/2009/EG	Entladungslampen (Straßen- und Bürobeleuchtung)
278/2009/EG	externe Netzteile
640/2009/EG	Elektromotoren
641/2009/EG	Heizungspumpen
642/2009/EG	Fernsehgeräte
643/2009/EG	Kühl- und Gefriergeräte
1015/2010/EG	Haushaltswaschmaschinen
1016/2010/EG	Haushaltsgeschirrspülmaschinen
327/2011/EG	Ventilatoren

Die Energieeffizienzindexbereiche werden in den Energieeffizienzklassen zusammengefasst In den entsprechenden Verordnungen wird der Energiebedarf (fiktiver) Referenzgeräte beschrieben. Jedes Gerät muss sich an dem passenden Referenzgerät messen und verbraucht im Vergleich zu diesem nur einen Bruchteil der Energie. Diesen Bruchteil gibt der Energieeffizienzindex in Prozent (z. B. 20 %) oder als Zahlenwert (z. B. 0,20) an.

Je kleiner der Energieeffizienzindex, desto effizienter ist das Gerät.

Ab 2013 wird sich der Nassläufer-Umwälzpumpenmarkt im Heizungsbau stark verändern. Die Vorgaben für die Energieeffizienz von Umwälzpumpen wird schrittweise geändert. Etwa 90 % der vorhandenen Nassläufer-Umwälzpumpen in Heizungs- und Klimaanlagen (ungeregelte Pumpen, aber auch geregelte Pumpen) erreichen die Grenzwerte nicht.
In der Produktgruppe der Hocheffizienzpumpen (HE-Pumpen) kann der EEI differenziert werden. verwenden, Durch die neue Pflichtangabe kann man besonders energieeffiziente Modelle erkennen. Der Referenzwert für eine besonders stromsparende Hocheffizienzpumpe ist ein EEI von 0,20. Die älteren elektronisch geregelten Modelle haben eine EEI bei etwa 0,50. Diese verbrauchen etwa 2,5 mal so viel Strom wie ein hocheffizientes Modell. Die höheren Baukosten werden durch den geringen Stromverbrauch im Laufe der Jahre wieder reingeholt werden.
Der Energieeffizienzindex (EEI) soll ein Orientierungsmerkmal des Stromverbrauchs von Nassläufer-Umwälzpumpenfür für Planer und Investoren sein.

In diesem Zusammenhang sollte noch einmal darauf aufmerksam gemacht werden, dass bei dem Einbau der HE-Pumpen besonders viel Sorgfalt auf das Heizungswasser gelegt werden sollte, weil diese Pumpen nur sauberes Wasser vertragen.

Ökodesign-Richtlinie und EBPG - Umweltbundesamt

Gesetz über die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte (Energieverbrauchsrelevante-Produkte-Gesetz - EVPG)

Graue Energie

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Die graue Energie: Der entscheidende Hebel für Klimaschutz beim Bauen
BAUWENDE e. V.

Der indirekte Energiebedarf, der durch den Kauf eines Produktes oder durch eine Dienstleistung entstanden ist, wird "Graue Energie" genannt. Es handelt sich um die Energiemenge, die für die Herstellung, den Transport, der Lagerung, des Verkaufs und der Entsorgung dieses Produktes benötigt wird. Hier werden nicht nur alle Vorprodukte bis zur Rohstoffgewinnung berücksichtigt, sondern auch der Energieeinsatz aller notwendigen Produktionsprozesse dazugerechnet. Außerdem werden auch alle zur Herstellung notwendigen Maschinen, Infrastruktur-Einrichtungen und der Energiebedarf für deren Herstellung und Instandhaltung anteilig dem Produkt oder der Dienstleistung zugerechnet. Der direkte Energiebedarf, der bei der Benutzung eines Produktes benötigt wird, sagt also nicht viel über dessen Energieeffizienz aus, weil auch die Graue Energie die Umwelt belastet.

Heutzutage wird immer wieder zum Energiesparen aufgerufen. Aber in einer Gesellschaft, die auf Wachstum ausgerichtet ist, zählen nur noch Neukäufe, was durch den Internethandel als besonders günstig angesehen wird. Dabei werden die Ressourceneffizienz und die Graue Energie vollständig vernachlässigt und teils vorsätzlich aus den Energiebilanzen nicht beachtet.
So wird z. B. die Graue Energie, die in der Dämmung von Hausfassaden vorhanden ist und oftmals höher liegt als ihr Nutzen durch die Heizersparnisse nicht beachtet. So sind z. B. Hartschaumplatten in 30 Jahren Sondermüll und für die Herstellung von Polystyrol (EPS) werden rund 500 kWh/m³ benötigt, für Zellulosedämmung weniger als 100 kWh/m³.

So ist z. B. bei dem Hausbau die Graue Energie oft beträchtlich, da für die Herstellung und den Transport der Baumaterialien Energie aufgewendet werden muss. In einem konventionellen Haus verbraucht man in 30 bis 40 Jahren für die Beheizung die gleiche Energiemenge, wie zur Herstellung nötig ist. Besonders bei energetisch sehr guten Häusern (z.B. Passivhäusern) sollte die graue Energie besonders beachtet werden, weil diese Häuser im Betrieb sehr wenig Energie benötigen und - relativ gesehen - mehr Energie bei der Errichtung benötigt wird als bei dem Betrieb.

Auch die vielgepriesene Erneuerbare Energie (regenerative Energie, alternative Energie), z. B. Sonnenenergie (solare Energie), Wasserkraft, elektrische Energie (Photovoltaik, solarthermischen Kraftwerke, Windenergie), Biomasse, ist relativ stark mit Grauer Energie belastet. Das hängt mit der niedrigen Leistungs- oder Energiedichte zusammen. Hier sollte bei der Produktion der Anlagenteile auch Erneuerbare Energie verwendet werden, um die Graue Energie zu minimieren.

Bei vielen Produkten ist die Prozesskette sehr umfangreich. Dadurch ist die Berechnung der Grauen Energie schwierig und wird deshalb durch vereinfachende Schätzungen festgelegt, um nicht "schöngerechnet" zu sagen.

Graue Energie und Umweltbelastung von Heizungssystemen - Jenni Energietechnik AG

Graue Energie im Fokus - Heinrich Gugerli, Rolf Frischknecht, Ueli Kasser, Martin Lenzlinger

Graue Energie und Emissionen - Deutsche Energie-Agentur GmbH (dena)
Was ist graue Energie? Nachhaltigkeit bei Gebäuden
Madeleine Spiegelhalter, Stiftung BauKulturerbe gGmbH
Was ist graue Energie bei Gebäuden? Beispiele & Berechnung
Benjamin Fritz & Laura Fritz GbR | nachhaltiges-zuhause.de
Graue Energie – Definition, Schaden, Vermeidung
daemmen-und-sanieren.de - DAA GmbH
Die graue Energie: Der entscheidende Hebel für Klimaschutz beim Bauen
BAUWENDE e. V.

Graue Energie - Video

Graue Emissionen

Runter mit den grauen Bauemissionen
Christine Lemaitre, Pia Hettinger, DGNB e.V.

Die Emissionen bei der Erzeugung der grauen Energie sind die grauen Emissionen. Einen großen Anteil der grauen Emissionen entsteht in der Materialproduktion. Die Darstellung so mancher Bauunternehmen, dass Transportdistanzen durch lokalen Einkauf verringert wurden und die Baumaschinen elektrisch angetrieben sind, zeigt leider nur einen sehr kleinen Teil des Problems. Der allergrößte Anteil wird durch die Materialproduktion verursacht..

Bei den grauen Emissionen handelt es sich um Treibhausgasemissionen, die bei der Gewinnung und Verarbeitung von Roh- und Baustoffen, beim Transport von Materialien zur Baustelle, beim Bau des Gebäudes selbst sowie beim Abriss des Gebäudes inklusive der Entsorgung der Abfälle entstehen. In diesem Zusammenhang spricht man auch von gebundenem Kohlenstoff oder grauer Energie. Dieser Anteil an den Gesamtemissionen während der Lebensdauer eines Gebäudes variiert je nach Gebäudetyp, Standort und verwendeten Materialien. Die grauen Emissionen können mehr als 50 % des gesamten CO2-Fußabdrucks im Lebenszyklus ausmachen. Gerade bei Neubauten, die im Betrieb sehr effizient sind, fallen die grauen Emissionen stark ins Gewicht. Bei einem Neubau nach Effizienzhaus-Standard machen sie zum Beispiel rund 80 % aller Emissionen im Lebenszyklus aus.
Wenn man den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes betrachtet, so verliert ein relativ geringer Energieaufwand im Betrieb an Bedeutung gegenüber dem Aufwand, der in den Phasen Bau und Rückbau entsteht. Erst mit zunehmender Nutzungsdauer relativieren sich die Anteile für die eingebrachte Primärenergie (graue Energie). Diese können aber nie ganz verschwinden. Wenn man ein Bestandsgebäude mit einem Neubau vergleicht, dann kann ein 100 Jahre altes Gebäude demnach häufig trotz geringerer Energieeffizienz im Betrieb eine bessere Energiebilanz aufweisen, als beispielsweise ein neugebautes Passivhaus. Dieses weist nämlich häufig aufgrund der verwendeten Materialien einen hohen Anteil an grauer Energie auf. Das bedeutet, dass das Passivhaus perspektivisch über einen deutlich längeren Zeitraum genutzt werden müsste um den hohen Bedarf an Primärenergie auszugleichen. Am Ende eines solchen Vergleichs steht außerdem noch der Energieeinsatz für den Rückbau des Gebäudes. Der Abbruch eines bestehenden Gebäudes bedarf einer teils beträchtlichen Menge an Energie. Auch diese muss berücksichtigt werden. .

.Graue Emission
Stephan Rössig, R-i-G All Rights Reserved

Warum graue Emissionen so bedeutsam sind
Matti Schenk, Savills plc

Graue Emissionen – welche Herausforderungen sind zu bewältigen?
Clementine Tanguy, Deepki Deutschland GmbH
Graue Emissionen sichtbar machen - Elyser in der Praxis
Karina Große Lögten, Philipp Müller, nachhaltiges Bauen - LIST AG

Förderpumpen

Wie funktioniert ein eigener Brunnen?

ich arbeite dran

Umlaufbeschleuniger - Patent Wilhelm Opländer
Quelle: Wilo SE

Umlaufbeschleuniger

Mit der Erfindung des ersten gekapselten Elektromotors durch den schwäbischen Ingenieur Gottlob Bauknecht im Jahre 1926 wurde der Bau eines Umlaufbeschleuniger für Heizungsanlagen durch dessen Freund, dem westfälischen Ingenieur Wilhelm Opländer, möglich. Er entwickelte eine solche Konstruktion, für die er 1928 ein Patent erhielt.

In einen Rohrkrümmer wurde ein Pumpenrad in Form eines Propellers eingebaut. Der Antrieb erfolgte über eine abgedichtete Welle, die von dem Elektromotor angetrieben wurde.

Diese Technik verbesserte die Umtriebskraft in den bis dahin üblichen Schwerkraftheizungen (Auftriebs- und Abtriebsbewegung des Wassers) und die Heizwassertemperatur konnten immer niedriger gefahren werden.

1956 wurden die Umlaufbeschleuniger von den ersten Umwälzpumpen ersetzt. Seitdem können die Rohrsysteme auch so gebaut werden, wie es bei Schwerkraftheizungen nicht möglich war.

Pumpen - Grundlagen

Pumpenseminar

Grundlagen der Pumpentechnik - Pumpenfibel

Fachbetrieb für Wasserpumpen jeder Art - Steffens Pumpen-Fachhandel GmbH

Stromverbrauch und Kosten reduzieren mit modernen Heizungspumpen

Zulaufdruck/Haltedruckhöhe

Die Haltedruckhöhe (HH bzw. NPSH > Net Positive Suction Head) ist pumpenspezifisch und wird üblicherweise von den Herstellern als Kurve im Kennliniendiagramm der Pumpe dargestellt. Allgemein erkennbar ist die starke Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl.

Bei unveränderter Bauform entspricht:
Hohe Drehzahl ->	Hohe Haltedruckhöhe
Niedrige Drehzahl ->	Niedrige Haltedruckhöhe
hohe Temperatur ->	Hohe Haltedruckhöhe

Um etwaige Unsicherheiten bei der Auslegung des Betriebspunktes zu berücksichtigen, sind diese Werte bei der Auswahl der Pumpe mit einem Sicherheitszuschlag von 0,5 m zu erhöhen.
Für die Haltedruckhöhe HH ist per Definition messtechnisch festgelegt, dass bei der Haltedruckhöhe HH eine Mindestkavitation zulässig ist, die:

Die Förderhöhe der Pumpe im Nennpunkt um 3 % reduziert

Keine die Funktion und Lebensdauer beeinträchtigende Werkstoffzerstörungen auftreten lässt.

Durch die zulässige Kavitation können immer noch Kavitationsgeräusche auftreten, die zum Teil als störend empfunden werden. Je höher die Temperatur, desto gößer die Gefahr der Kavitation. > mehr

Nullpunkt

Mit der Anordnung der Pumpe und des Membrandruckausdehnungsgefäßes wird der Druck- und Saugbereich der Pumpe festgelegt. Theoretisch ist (fasst) immer der Nullpunkt der Anlage am Anschlussstutzen des MAG's. In der Praxis verschiebt sich dieser Punkt in die Anlage, wenn in den Heizflächen größere Luft(Gas)polster vorhanden sind. Diese Luft(Gas)polster wirken wie kleine Ausdehnungsgefäße. Wenn die Anlage im Saugbereich der Pumpe liegt, dann besteht die Möglichkeit, dass Luft an den O-Ringen bzw. Stopfbuchsen der Armaturen eingesaugt wird. Besonders dann, wenn die Druckverhältnisse in der Anlage nicht stimmen.

Die Pumpe sollte im Vorlauf des Wärmeerzeugers angeordnet sein, damit der Unterdruckbereich im WE liegt und so die Luft besser ausgeschieden wird, da Luftabscheider im WE-Vorlauf eingebaut werden sollen. Ob die Pumpe bei Wärmeerzeugern mit höheren Temperaturen im Rücklauf eingebaut werden sollte, ist fachlich umstritten. Die Pumpen sind für die thermisch höhere Belastung ausgelegt und sollten keinen Schaden nehmen. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass Schmutzteilchen (Schlamm, Zunder, Schweißperlen) über den Rücklauf direkt in die Pumpe gelangen und sich nicht im natürlichen "Schlammfänger" Kessel ablagern können. Hier müsste dann zusätzlich eine Entschlammung eingebaut werden.


Pumpe im Vorlauf - MAG auf der Saugseite	Pumpe im Rücklauf - MAG auf der Saugseite	Pumpe im Rücklauf - MAG auf der Druckseite

Wasserstrahlpumpe

Die Wasserstrahlpumpen (Ejektoren) werden zum Fördern von Flüssigkeiten verwendet. Heutzutage werden sie zu dem Entwässern von Schächten, Gruben, Kellern und in der Abwassertechnik eingesetzt. In Gebäudeheizungen wurden sie in Fernheizungsnetzen bei direktbeheizte Übergabestationen angewendet. Dabei mischen sich das Vorlauf- und Umlaufwasser und erzeugen die für den Umlauf erforderliche Förderhöhe.

Wasserstrahlpumpe - Ejektor

Quelle: ITT Water & Wastewater Deutschland GmbH

Wirkungsweise:

Aus einer Düse tritt ein Wasserstrahl aus, der aus einem angeschlossenen Saugstutzen durch den entstehenden Unterdruck Wasser ansaugt. Dieses vermischt sich im Mischrohr (Fangdüse) und fördert das Gemisch bei abnehmender Geschwindigkeit in den Diffusor auf einen höheren Druck.

Durch eine elektrische, pneumatische oder manuelle Verschiebung einer Nadel, die den Treibquerschnitt zum Diffisor verändert, kann der Wasserstrom, die umlaufende Menge und das Mischungsverhältnis geregelt werden.

Der Wasserstrahl kann durch eine separate Pumpe oder durch in einer Anlage strömendes Wasser hergestellt werden. In beiden Fällen hat das Wirkprinzip keine beweglichen Teile. Diese Pumpe kann auch mit einer Venturi-Düse verglichen werden.

Die Wasserstrahlpumpe kann aber auch als eine einfache Saugpumpe aus Glas, Kunststoff oder Metall zur Herstellung eines Unterdrucks verwendet werden. Ein Wasserstrahl strömt unter dem vollen Leitungsdruck aus einer Düse (ca. 2 mm Durchmesser) in ein etwas weiteres Rohr, das sich nach unten leicht konisch erweitert. Dabei reißt der Wasserstrahl Luft mit und evakuiert die angeschlossene Apparatur.

Wegen ihrer geringen Größe, der einfachen Bauart (keine beweglichen Teile) und der völligen Unempfindlichkeit gegen aggressive Dämpfe und Flüssigkeiten werden Wasserstrahlpumpen in chemischen Laboratorien sehr häufig verwendet. Die Wasserstrahlpumpe wurde von Robert Wilhelm Bunsen erfunden. - Eine andere Art ist das Wasserstrahlgebläse, bei dem das austretende Wasser sich in einem besonders abgeschlossenen Kessel von der mitgerissenen Luft trennt und unten abläuft, während die Luft als Druckluft dem Kessel entnommen wird.

Wasserstrahlpumpe

Prinzip - Wasserstrahlpumpe

Quelle: WISAG AG

Heizölpumpe

Ölzahnradpumpe mit Magnetventil

Quelle: Danfoss GmbH

Bei der Ölpumpe handelt es sich um eine Zahnradpumpe. Sie hat die Aufgabe das Heizöl aus dem Öllagerbehälter anzusaugen und auf einen konstanten Druck zu bringen und zu halten. Die Pumpen arbeiten in einen Druckbereich von 7 bis 25 bar.

Die Pumpe besteht aus folgenden Bauteilen

Gehäuse
Welle mit Abdichtung
Zahnradsatz
Filter
Druckregulierventil
Anschlüsse (Saug- und Rücklaufanschluss)
Manometeranschlüsse (Druck und Vakuum)
(evtl. eigebautes Magnetventil)

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Handpumpen

Bis in die 50er und 60er Jahren des letzten Jahrhunderts gab es in jedem Garten und vielen Häusern handbetriebene Wasserpumpen, da entweder kein Wasseranschluss und/oder kein Elektroanschluss vorhanden war. Sie wurden zur Wasserförderung für die Gartenbewässerung, aber auch zur Trinkwasserversorgung, eingesetzt. Heutzutage werden diese Pumpen nur noch eingesetzt, wenn ein eigener Brunnen (Schlagbrunnen [Rammbrunnen], Bohrbrunnen oder Schachtbrunnen), kein Elektroanschluss oder eine unsichere Elektroversorgung vorhanden sind. Aber auch in Kindergärten oder Spielplätzen findet man spezielle Handpumpen.
Die Handpumpen werden heute aber auch eingesetzt, wenn kleinere Flüssigkeitsmengen aus Tanks oder Fässern, Wasser aus Pumpensümpfen, Regentonnen, Zisternen oder Abwasser aus Kläranlagen abgepumpt werden sollen. Je nach dem Einsatzgebiet unterscheidet man zwischen
- Schwengelpumpe
- Flügelpumpe
- Membranpumpe
- Rotationspumpe

Schwengelpumpe

Handschwengelpumpe

Quelle: Wetterauer Pumpenbau GmbH

Schwengelpumpen (Hubkolbenpumpen) eignen sich zur Wasserförderung aus Rammbrunnen, Bohrbrunnen oder Schachtbrunnen durch Handbetrieb. Sie benötigen also keine elektrische Energie. Da diese Pumpen nicht frostsicher sind, muss das Wasser im Winter abgelassen werden.
Bei der Inbetriebnahme oder einer längeren Standzeit sollte die Pumpe mit Wasser aufgefüllt oder die Manschette in Wasser gelegt werden.
Ein Kolben, der durch eine Ledermanschette abgedichtet wird, ist im Inneren des Pumpenkörpers mit dem Schwengel verbunden. Nach dem Einfüllen von Wasser wird durch das Anheben des Schwengel das Einlassventil in der Pumpe geöffnet und Wasser strömt aus der Saugleitung in den Pumpenkörper. Wenn der Schwengels heruntergedrückt wird, öffnet sich das Auslassventil und das Wasser strömt aus dem am Pumpenkörper integriertem Pumpenauslauf ins Freie.
Das Wasser kann aus einer Tiefe von bis zu 7 Metern angesaugt werden. Die Förderleistung von 10 bis 40 Litern pro Minute ist von der Tiefe, Kraft und Ausdauer des Bedieners abhängig.
Eine andere Art dieser Pumpen ist die zweifachwirkende Kolbenpumpe, die für den Einsatz in der Hauswasserversorgung, Brunnen, reines und leicht verunreinigtes Wasser, zähe Flüssigkeiten wie Teer, Bitumen, schwere Öle, Trink- und Frischwasserleitungen und Bilge- und Lenzleitungen auf Schiffen geeignet ist.
Als Gesamtförderhöhe werden 30 m erreicht, wobei hieraus bis zu 7m auf die Saughöhe entfallen können.)

Schwengelpumpe - Brunnenandi e.K

zweifachwirkende Kolbenpumpe

Quelle: Wetterauer Pumpenbau GmbH

Funktion
Eine Schwengelpumpe (Hubkolbenpumpe) besteht aus einem Kolben mit Dichtmanschette, der in einem Zylinder geführt wird, der Zu- und der Ablauf ist durch ein Tellerventil verschlossen. Bei dem Ansaugen bewegt sich der Kolben nach oben. Das Einlassventil öffnet sich und die Flüssigkeit strömt in den Zylinder. Bei der Förderbewegung (Pumpen) schließt das Einlassventil und der Kolben bewegt sich zurück. Nun öffnet sich das Auslassventil und die Flüssigkeit wird herausgedrückt.

Diese Schwengelpumpe ist Bestandteil einer Anlage auf einem Spielplatz am Strand in Tönning/Eiderstedt mit der Kinder (aber auch Erwachsene) die Funktion der Pumpe und einer Archimedischen Schraube spielend kennenlernen

Flügelpumpe

Quelle: Wetterauer Pumpenbau GmbH

Flügelpumpen

Funktion - Flügelpumpe

Quelle: Pumpen & Service Kolpin

Flügelpumpen (Drehschieberpumpe, Flügelzellenpumpe) werden als zwei- oder vierfachwirkende Pumpe mit Klappenventilen, Kegelventilen oder Ventilkugeln angeboten. Doppelt wirkende Flügelpumpe mit Holzgriff werden hauptsächlich für reines Wasser, Kraftstoffe und dünnflüssige Öle verwendet. Besondere Ausführungen sind auch für Laugen, Amoniakwasser, konzentrierte Schwefelsäure, Seewasser, Lebensmittel, Säfte, Medien die Rostansatz hervorrufen geeignet.
Bei mehr als 2 m Saughöhe ist ein Fußventil erforderlich. Die maximale Gesamtförderhöhe beträgt 20 m, wobei hiervon 7 m auf die Saughöhe entfallen können.
Für den Einsatz als Fasspumpe ist ein Saugrohr, Fassspund und Eisenfassanschlussgewinde R 2 erforderlich.

Funktion
Eine doppeltwirkende Flügelpumpe arbeitet mit schwingendem Kolben. Dieser Kolben ist in Form eines Flügels ausgebildet und schwingt um 90° hin und her. Die Betätigung erfolgt meist manuell. Die Druckventile (Klapp- und Kegelventile) sind in dem Flügel untergebracht und die Saugventile im Pumpengehäuse. Die Wirkungsweise ist der Kolbenpumpen gleichzusetzen, nur sind sie mehrfach.
Bei Linkbewegung des Handhebels öffnet sich das rechte Saugventil S2 und die Förderflüssigkeit dringt in den Pumpenraum ein. Dabei wird die gleiche Menge aus dem Pumpenraum C in die Druckleitung gedrängt und Flüssigkeit aus dem Raum B durch das Druckventil D1 in den Raum C gedrückt. Bei Rechtsbewegung des Handhebels erfolgt die gleiche Förderung umgekehrt.
Quelle: Pumpen & Service Kolpin

Membranpumpe

Quelle: Wetterauer Pumpenbau GmbH

Die Membranpumpe arbeitet wie eine Hubkolbenpumpe (Schwengelpumpe). Statt eines Kolbens ist eine Membrane im Gehäuse fest eingespannt und wird in der Mitte bewegt. Wenn die Tellerventile durch Kugelventile ersetzt werden, dann ergeben sich größere Durchgangsöffnungen, die ein Verschlammen der Ventilöffnungen unmöglich machen. Deswegen werden diese Pumpen gerne für zähflüssige Flüssigkeiten (Abwasser, Schmutzwasser) eingesetzt.
Außerdem sind diese Pumpen leckfrei und dadurch für den Einsatz zum Pumpen von gefährlichen Flüssigkeiten und Schlämmen besonders geeignet. Sie werden für Saughöhen bis 4 m eingesetzt. und haben einen geringen Wartungsaufwand.

Funktion
Eine Membranpumpe besteht aus einer Membran, die in der Mitte des Pumpenkörpers angebracht ist, der Zu- und der Ablauf ist durch ein Tellerventil oder ein Kugelventil verschlossen. Bei dem Ansaugen wird die Membran angezogen. Das Einlassventil (Saugventil) öffnet sich und die Flüssigkeit strömt in den Pumpenkörper. Bei der Förderbewegung (Pumpen) schließt das Einlassventil und die Membran bewegt sich zurück. Nun öffnet sich das Auslassventil (Druckventil) und die Flüssigkeit wird herausgedrückt.

Bauteile einer Membranpumpe

Quelle: Pumpen & Service Kolpin

Rotationspumpe

Fasspumpe

Rotationspumpe - Drehkolbenpumpe

Quelle: Hierner GmbH

Rotationspumpen gibt es in verschiedenen Ausführungen. Alle haben den Vorteil, dass sie einen gleichmäßigen Förderstrom haben.
- Eine Pumpe, in der sich ein Kolben dreht, fördert die Flüssigkeit bzw. Luft.
- Eine Pumpe mit einem ovalen Gehäuse in dem sich zwei parallele Walzen mit 4 Flügeln und dazwischen 4 rinnenartigen Vertiefungendr ehen. Die Flügel streifen dicht an den Innenwänden des Gehäuses vorbei und dort wo sich die Walzen berühren, legt sich jeder Flügel in eine Vertiefung der anderen Walze. Die Walzen drehen sich entgegengesetzt und fördern das Wasser an den Innenwänden des Gehäuses in den Auslauf.
- Eine Pumpe mit zwei sechszähnige Zahnräder.
- Eine Pumpe mit zwei sich berührende kreisrunden Scheiben.
- Eine Pumpe mit einem ovaler drehbarer Kolben in einem kreisrunden Gehäuse , dessen größerer Durchmesser dem Gehäuses anpasst; Die Zu- und Ablaufleitungen werden dicht an einander in das Gehäuse geführt, zwischen den Mündungen befindet sich ein beweglicher Schieber. Der inneren Raum ist in zwei Teile aufgeteilt. Wird der Kolben umgedreht, so fördert er das Wasser aus der Zulaufleitung in die Auslaufleitung.

Fasspumpe - Jessberger GmbH

Rotationspumpe - Drehkolbenpumpe Die Pumpengehäuse werden aus Grauguss oder Rotguss gefertigt. Je nach Materialkombination kann Trinkwasser, leicht verunreinigtes Wasser, Seewasser, Lösungsmittel oder dünnflüssige Öl gefördert werden. Förderhöhe max. 5 m, Saughöhe max. 2 m. Es stehen 3 Größen zur Verfügung.

Handpumpen - Pumpen & Service Kolpin

Wasserturm
Wassertürme sind technische Bauwerke, die als massive Türme (Beton oder Ziegelstein), Stahl-Skelett-Konstruktionen oder in Holzbauweise gebaut sind. Im oberen Bereich ist ein Ausgleichsbehälter (Hochbehälter) integriert. Diese Art der Anordnung sorgt für einen gleichmäßigen Wasserdruck im Trinkwasserversorgungsnetz einer Stadt bzw. Gemeinde. Heutzutage wird aufgrund der modernen Pumpen- und Regelungstechnik die Trinkwasserversorgung direkt aus dem Wasserwerk über Erd-Speicherbehälter durchgeführt. Wassertürme gibt es in den verschiedensten Ausführungen (von einfachen Ständerbauwerken bis hin zu aufwendigen architektonisch schönen Bauwerken) und waren/sind oft das Wahrzeichen einer Gegend.

Wasserturm in Kiel

Quelle: Günter Bötel - www.wasserturm-galerie.de

Bahnwasserturm auf dem Betriebsgelände Hamburg-Altona

Quelle: Uwe Barghaan

Die ersten Wassertürme wurden im 14. Jahrhundert gebaut. In der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts entstanden in Deutschland zunehmend Wassertürme.

Im oberen Bereich vieler Türme sind Aussichtsplattformen, da sich die Türme meistens zusätzlich auf einer Anhöhe befinden und es sich dadurch um die höchste Erhebung der Gegend handelt. Im unteren Bereich sind Arbeitsräume angeordnet. Wenn die vorhandenen Wassertürme nicht abgerissen werden, bleiben sie als technisches Baudenkmal bestehen und sind als Wohn-, Bürogebäude, Hotels oder Restaurants umgebaut. Da die Wassertürme die höchsten Punkte in der Gegend sind, werden sie auch als Standort von Sendeeinrichtungen für den Rundfunk, Fernsehen und Mobilfunk genutzt.
Der Wasserstand im Behälter (meistens in runder Ausführung mit einem Fassungsvermögen bis ca. 5.000 m3), wird durch Pumpen aus einem Brunnen im Wasserwerk über einen Erd-Speicherbehälter nachgefüllt, da aus dem Wassernetz ständig Wasser entnommen wird und der Wasserpegel möglichst auf gleicher Höhe bleiben sollte. Dadurch wird der Druck im Wasserversorgungsnetz konstant gehalten. Die Wasserversorgung der an das Wassernetz angeschlossenen Gebäude erfolgt allein mit Hilfe der Schwerkraft des Wassers im Hochbehälter.
Da dieses System nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren arbeitet, darf keine Entnahmestelle in den angeschlossenen Gebäuden über dem Wasserstand im Wasserturm liegen. Um einen Mindestentnahmedruck an der höchsten Zapfstelle zu gewährleisten, muss die Höhendifferenz >10 – 15 m (> 1 bis 1,5 bar) betragen.

Wasserturm-Galerie (über 2000 Türme) - Günter Bötel

Bahnwassertürme
Wassertürme wurden nicht nur für die Trinkwasserversorgung eingesetzt. Ab 1840 wurden Hochbehälter für die Wasserversorgung der Dampflokomotiven gebaut. Diese Wasservorratsgefäße (ca. 400 m3) wurden meistens in die Bahnhofsgebäude integriert. Aber auch auf den Betriebsgeländen der Eisenbahn wurden "richtige" Wassertürme eingesetzt.

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