Umwälzpumpen
Umwälzpumpen
Umwälzpumpen
Auslegung
Zirkulationspumpen
Förderpumpen
Förderpumpen
Zulaufdruck
Nullpunkt
Wasserstrahlpumpe
Heizölpumpe
 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 (Brunnen, Erdsonden, Erdkollektor)
  •  Pumpen für Feuerlöschanlagen (Sprinkleranlagen)
  •  Regenwassernutzungsanlagen für Toilettenspülung, für Waschmaschinen, Reinigungsarbeiten und Bewässerung
  •  Pumpen in Springbrunnen oder Aquarien
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.
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.
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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 folgende Anlagenteilen unterteilen:

• 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 (hs) nur max. 7 - 8 m. Bei der Auslegung der Pumpe ist zu beachten, dass die Saughöhe hs 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 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
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.
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.
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.
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Quelle: MINERGIE
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 / 12 bei Fußbodenheizungen mit einem (delta)T von 10 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.
   
 
 Zirkulationspumpen
 
 
 
 
 
ich arbeite dran
   
 
Förderpumpen
 
 
 
 
 
 
 
   
 
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 1929 ein Patent erhielt.
Umlaufbeschleuniger
Quelle: Wilo SE
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.
   
 
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.
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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.
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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