Pumpen

Die Aufgabe einer Pumpe besteht darin, im Heizkreis bzw. im Heizmittel Druck und somit einen Förderstrom zu erzeugen. Es sind dazu verschiedene Bauarten entwickelt worden. Am weitesten sind die im Folgenden beschriebenen Verdränger- und Kreiselpumpen verbreitet.

Das Betriebsverhalten einer Pumpe wird durch die Pumpen- und die Anlagenkennlinie bestimmt. Die bauartspezifische Pumpenkennlinie gibt die Beziehung zwischen Förderhöhe und dem Förderstrom bzw. der Leistung bei konstanter Pumpendrehzahl wieder. Die Anlagenkennlinie (auch Rohrleitungskennlinie) wird für eine bestimmte Heizungsanlage im Einzelfall ermittelt und stellt die Beziehung zwischen der Förderhöhe (oder dem Druckverlust) und dem Förderstrom bzw. der Leistung dar. Der Betriebspunkt ist durch den Schnittpunkt der beiden Kennlinien bestimmt und variiert abhängig von der aktuellen Leistungsnachfrage (Voll-Last oder gedrosselte Teillast).

Pumpen - Betriebspunkt

Verdrängerpumpen kommen vor allem dort zur Anwendung, wo kleine Förderströme bei einer großen Förderhöhe benötigt werden. Ihr Arbeitsprinzip beruht auf der periodischen Volumenänderung von Arbeitsräumen, die durch Trennelemente gegen die Saug- und Druckleitung abgegrenzt werden.

Zu den Verdrängerpumpen gehören z.B. Hubkolben-, Membran-, Zahnrad-, Schraubspindel-, Flügelzellen- und Schlauchpumpen. Allen Verdrängerpumpen gemeinsam ist die Tatsache, dass bei ihnen der Förderstrom in Abhängigkeit von der Hub- bzw. Drehzahl variiert, die Förderhöhe hingegen davon nicht beeinflusst wird. Aus diesem Grunde müssen Verdrängerpumpen gegen unzulässig hohe Betriebsdrücke geschützt werden. Eine Veränderung des Förderstroms ist nur durch eine Veränderung der Hub- bzw. Drehzahl oder durch hydraulische Maßnahmen (Bypass-Strecke) möglich. Die Pumpenkennlinie zeigt für konstante Drehzahlen den Zusammenhang zwischen Förderstrom und Förderhöhe (Pumpendruck, siehe Abb. 26). Bei einer Änderung der Drehzahl ändert sich der Förderstrom proportional zur Drehzahländerung.

Pumpenkennlinie einer Verdrängerpumpe

In der Heizungstechnik werden für die meisten Anwendungen Kreiselpumpen verwendet. Sie zeichnen sich durch eine sehr robuste Bauart, einen einfachen Aufbau und einen niedrigen Preis in Verbindung mit einer guten Regelbarkeit aus.

Ihr Arbeitsprinzip beruht darauf, dass elektrisch angetriebene Laufräder in einem Spiralgehäuse durch Strömungsumlenkung und durch eine zusätzliche Fliehkraftwirkung (bei Radiallaufrädern) Bewegungsenergie auf das Heizmittel übertragen. Im Gegensatz zu Verdrängerpumpen ist der maximale Pumpendruck bereits durch das Arbeitsprinzip begrenzt, sodass besondere Schutzeinrichtungen gegen Überdruck selten erforderlich werden.

Bei einer konstanten Antriebsdrehzahl können unterschiedliche Förderströme über eine einfache Drosselarmatur eingestellt werden. In der jeweiligen Pumpenkennlinie ist hierfür der zulässige Arbeitsbereich dargestellt.

Kennlinie einer Kreiselpumpe - Arbeitsbereich zwischen der maximalen (P1 und der minimalen Pumpenfördergrenze (P2)

Bei der rechnerischen Ermittlung der Anlagenaufwandszahl gem. DIN V 4701 - Teil 10 (s.o.) wird auch der Hilfsenergiebedarf von Pumpen einbezogen. Der sogenannte „Flächenbezogenen Hilfsenergiebedarf“ bezieht sich auf die Wärmeverteilung im Gebäude und berücksichtigt den für den Betrieb der Pumpe erforderlichen Energieaufwand. Er wird maßgeblich von der Temperaturspreizung im Verteilsystem beeinflusst.

Hilfsenergieaufwand geregelte/ungeregelte Pumpen

  AN      Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf kWh/m2a         Flächenbezogener Hilfsenergiebedarf kWh/m2a  
  m²      geregelte Pumpen         ungeregelte Pumpen  
  20 K
90/70°C  
15 K
70/55°C  
10 K
55/45°C 
7 K
35/28°C 
20 K
90/70°C 
15 K
70/55°C 
10 K
55/45°C 
7 K
35/28°C 
100  1,69  1,85  1,98  3,52  2,02  2,22  2,38  4,22 
150  1,12  1,24  1,35  2,40  1,42  1,56  1,71  3,03 
200  0,86  0,95  1,06  1,88  1,11  1,24  1,38  2,44 
300  0,61  0,68  0,78  1,39  0,81  0,91  1,04  0,85 
500  0,42  0,48  0,57  1,01  0,57  0,65  0,78  1,38 
750  0,33  0,38  0,47  0,83  0,45  0,52  0,64  1,14  
1000  0,28  0,33  0,42  0,74  0,39  0,46  0,58  1,02 
1500  0,23  0,28  0,37  0,65  0,33  0,39  0,51  0,90 
2500  0,20  0,24  0,33  0,58  0,28  0,34  0,46  0,81 
5000  0,17  0,22  0,30  0,53  0,24  0,30  0,42  0,74 
10000  0,16  0,20  0,28  0,50  0,22  0,28  0,40  0,70 

Flächenbezogener Hilfsenergieaufwand von geregelten und ungeregelten Pumpen