Umwälzpumpe (Heiztechnik)

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Typische ungeregelte Umwälzpumpe mit Absperrschieber für den schnelleren Austausch

Eine Umwälzpumpe in einer Heizungsanlage ist eine Kreiselpumpe, die das erwärmte Wärmeträgermedium (meist Wasser) zu den Heizkörpern und Hausanschlussstationen fördert und gleichzeitig von dort das abgekühlte Wasser aus dem Rücklauf wieder zurückführt, um es in der Heizung erneut zu erwärmen.

Definition Heizkreis[Bearbeiten]

Als Heizkreis wird der Kreislauf bezeichnet, in dem die Umwälzpumpe lediglich die Arbeit zur Überwindung der Reibung im Leitungssystem leisten muss. Im geschlossenen Kreislauf findet bilanziert, vom Thermosyphon-Effekt (s.a. Thermosiphon-Konvektionsbremse) abgesehen, keine Hubarbeit statt.

Geschichte[Bearbeiten]

Vor der Verfügbarkeit von elektrischer Energie funktionierten Warmwasserheizungen nach dem Schwerkraftprinzip. Noch bis in die 1960er und in der damaligen DDR bis Mitte der 1980er Jahre wurden auch Neubauten damit ausgerüstet.

Mit dem Einsatz von Umwälzpumpen können komplexere Heizkreise mit dünneren Rohren realisiert und die Heizenergie durch bedarfsabhängige Steuerungen effizienter genutzt werden. Heizungsbauer bezeichnen sie gerne als Schwerkraftbeschleuniger. Sie fördern relativ große Wassermengen und bauen dabei nur geringe Pumpendrücke auf, die letztlich vom Rohrströmungswiderstand abhängig sind.

Leistungsanpassung der Heizungs-Umwälzpumpe[Bearbeiten]

Um die Betriebskosten der meist elektrisch betriebenen Umwälzpumpen gering zu halten, ist es sinnvoll, sie mit der geringstmöglichen Leistung zu betreiben. Liefert der Heizkessel keine Wärmeenergie, sollte die Pumpe vollständig abgeschaltet werden.

Manuell[Bearbeiten]

Die Leistung von Umwälzpumpen kann meist an der Pumpe in drei oder mehr Stufen eingestellt werden.

Differenzdruckregelung[Bearbeiten]

Hier wird Drehzahl und Leistung automatisch dem Bedarf an umgewälztem Wasser angepasst. Dazu wird die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite ermittelt und die Motordrehzahl und damit die Leistung so gesteuert, dass der Differenzdruck weitestgehend konstant bleibt. Der Differenzdruck ist anlagenspezifisch und entsteht durch Reibung des umgewälzten Wasserstromes an den Rohrwandungen und durch Richtungswechsel an jedem Bogen.

Der notwendige Differenzdruck wird häufig bei elektronisch geregelten Pumpen als Förderhöhe in der seit den späten 1970er Jahren nicht mehr gesetzlich konformen Einheit Meter Wassersäule (mWS) angegeben. 9,81 mWS entsprechen 1 bar. Damit ist in geschlossenen Systemen nicht die Anlagenhöhe gemeint, sondern es ist lediglich ein Maß für die Überwindung des Strömungswiderstandes der Gesamtanlage bei gegebener Durchflussmenge.

Volumenstromabhängige Differenzdruckregelung[Bearbeiten]

Hier wird der Sollwert des Differenzdruckes in Abhängigkeit vom Volumenstrom verändert. Diese Regelung berücksichtigt, dass in der Heizungsanlage je nach Bedarf (Abnahme an Wärmeenergie) eine unterschiedliche Menge an warmem Wasser erforderlich wird, um die erforderliche Wärmeleistung in den Hausanschlußstationen bereitzustellen. Sie lohnt sich bei Umwälzpumpen, die größere Heiznetze versorgen und daher einen hohen Energiebedarf (ab 5 Kilowatt elektrisch) aufweisen. Dort spielen die Reibungsverluste des Wassers durch die Umwälzung im Rohrleitungssystem eine größere Rolle.

Energiesparende Umwälzpumpen[Bearbeiten]

Besonders energiesparende Umwälzpumpen (Hocheffizienzpumpen) mit einer selbsttätigen elektronischen Regelung bis herunter zu 5 Watt sind in der Anschaffung zwar teurer als konventionelle Umwälzpumpen mit 40–100 Watt konstanter Leistungsaufnahme. Durch den geringeren Strombezug ist eine Amortisation jedoch schon nach wenigen Jahren gegeben. Mittlerweile gibt es auch für Umwälzpumpen ein Energielabel.

Da viele Pumpen während der Heizperiode in der Regel permanent mit konstant hoher Leistungsaufnahme in Betrieb sind, sind sie neben veralteten, schlecht isolierten Kühlgeräten die Hauptverursacher eines erhöhten Stromverbrauchs im Haushalt. Eine Heizungspumpe kann bis zu 20 Jahren in Betrieb bleiben. Bei einer Betriebsdauer von rund 7 Monaten jährlich (210 Tage = 5040 Stunden) benötigt eine alte Umwälzpumpe mit 85 bis 130 Watt Leistungsaufnahme 428–655 kWh an elektrischer Energie - eine geregelte Hocheffizienzpumpe (7–25 Watt Leistung) dagegen nur 35–126 kWh.[1] Wenn pro Heizperiode 400 kWh nicht verbraucht werden, spart eine Hocheffizienzpumpe bei einem Strompreis von 27 ct/kWh jährlich 108 Euro Energiekosten. Das sind 1.620 Euro bei einer angenommenen Betriebsdauer von 15 Jahren - Verzinsung und Strompreissteigerungen nicht berücksichtigt.

Solar-Umwälzpumpe[Bearbeiten]

In einer thermischen Solaranlage wird ein frostsicheres Wärmeträgermedium mittels einer Umwälzpumpe bei ausreichender Sonneneinstrahlung in die Sonnenkollektoren gepumpt, um die Wärmeenergie dann in einem Pufferspeicher zwischenzuspeichern bzw. zur Brauchwassererwärmung oder Heizung zu nutzen. Für diese Anlagen sind spezielle hitzeresistente Solar-Umwälzpumpen erforderlich, da die Sonnenkollektoren das Wärmeträgermedium im Extremfall auf über 200 °C erhitzen können.

Rechtliche Vorschriften[Bearbeiten]

Am 1. Januar 2013 trat die Europäische Ökodesign-Richtlinie (ErP) mit strengen Effizienzvorgaben für Pumpen in Kraft und wird in den Jahren 2015 und 2020 in zwei Stufen nochmals verschärft. Ungeregelte Umwälzpumpen in Nassläuferbauweise und ältere elektronisch geregelte Pumpen dürfen demnach nicht mehr angeboten werden.[2]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Berechnung mit 6000 Stunden auf sparpumpe.de - Vergleich einer alten Pumpe mit einer Hocheffizienzpumpe (Stiftung Warentest)
  2. Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe, BINE Informationsdienst: Hocheffiziente Pumpentechnik wird Pflicht vom 5. Oktober 2012