Auswahl der Umwälzpumpe: Aufbau, Arten und Auswahlregeln für die Heizungspumpe

Schwerkraftheizungssysteme funktionieren nur in eingeschossigen Einfamilienhäusern mit einer Fläche von bis zu 100 m² vollständig. Wenn jedoch ein Mehrfamilienhaus oder eine geräumige Villa beheizt werden muss, kommt man um ein System mit Zwangsumwälzung nicht herum. Die beste Lösung ist die Auswahl einer Umwälzpumpe und die Installation des Aggregats im Heizkreislauf.

Wir laden Sie ein, zu verstehen, welche Aufgaben die Pumpe im Heizsystem übernimmt, wie das Gerät aufgebaut ist und funktioniert. Wir haben die Besonderheiten des Betriebs verschiedener Pumpentypen beschrieben und die wichtigsten Kriterien für eine fundierte Auswahl aufgezeigt. Die bereitgestellten Informationen helfen Ihnen, ein geeignetes Modell einer Umwälzpumpe auszuwählen und mit dem Kauf zufrieden zu sein.

Warum wird im Wärmeversorgungssystem eine Pumpe benötigt?

Umwälzpumpen – hydraulische Geräte, die die erzwungene Bewegung des erwärmten Wärmeträgers in einem geschlossenen Kreislauf sicherstellen. Diese Geräte tragen zu einer gleichmäßigen und schnellen Erwärmung des gesamten Systems bei.

Umwälzpumpen werden installiert:

• um die Energieeffizienz der Kesselausrüstung zu erhöhen;
• in Fällen, in denen keine natürliche Zirkulation des flüssigen Mediums gewährleistet werden kann;
• bei fehlender eingebauter Pumpeneinheit im Wärmeerzeuger;
• für Heizsysteme mit Zweirohrschema, die die Regelung der Parameter jedes einzelnen Heizkörpers ermöglichen;
• um die Trägheit von autonomen Systemen mit natürlicher Zirkulation der zur Übertragung von Wärmeenergie verwendeten Flüssigkeit zu überwinden.

Das Kühlmittel muss sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch den geschlossenen Rohrkreislauf des Heizsystems bewegen, um die Wärmeübertragung an die Heizkörper zu gewährleisten.

Bei natürlicher Zirkulation ist diese Bedingung nicht immer erfüllbar – in der Folge erwärmt sich das Heizgerät nicht oder ungleichmäßig.

Daher werden in Wärmeversorgungssystemen Umwälzpumpen installiert. Diese Geräte transportieren das Wärmeträgermedium mit hoher Geschwindigkeit durch das Netz und minimieren so die Belastung des Kessels. Bei der Rückkehr zum Heizelement bleibt das Wasser warm, sodass weniger Energie zum Erhitzen benötigt wird.

Aufbau und Funktionsprinzip der Pumpe

Vom Aufbau her ähnelt die Umwälzpumpe einer Drainageanlage. Die Pumpe besteht aus einem robusten Gehäuse aus Edelstahl/Gusseisen/Aluminium und einem elektrischen Teil, der die Statorwicklung mit einem eingebauten Keramik-/Stahlrotor umfasst.

Der Einbau einer Pumpeinrichtung für die Zwangsumwälzung erhöht die Effizienz von Warmwasserversorgungs- und Autonomieheizsystemen erheblich.

Auf der Welle des rotierenden Teils des Elektromotors ist das Laufrad fixiert.

Das Laufrad besteht aus zwei parallelen Scheiben, die durch radial gebogene Schaufeln verbunden sind. Auf einer befindet sich eine Öffnung für den Durchfluss des Wärmeträgermediums, auf der anderen eine kleine Öffnung zur Befestigung des Laufrads auf der Welle des Elektromotors.

Die Gehäuseteile von Umwälzpumpen werden aus Stahl und robusten Legierungen gefertigt. Unter den Gehäusewänden befindet sich ein verdeckter Rotor mit befestigtem Laufrad.

Der Elektromotor selbst ist mit einer speziellen Steuerplatine und Klemmen für den Anschluss von Drähten ausgestattet. Bei Umwälzpumpen ohne Elektronik ist anstelle der Platine ein Kondensator eingebaut, und am Klemmkasten befindet sich ein Geschwindigkeitsschalter.

Bei Stromzufuhr dreht sich das Laufrad mit den Schaufeln, erzeugt ein Vakuum im Stutzen und fördert das Wärmeträgermedium. Der Rotor erzeugt eine Bewegung des Arbeitsmediums in Richtung vom Einlass- zum Auslassventil.

Die Pumpe entnimmt ständig Wasser von einer Seite und drückt es auf der anderen Seite in das Heizsystem. Die Zentrifugalkraft fördert den Transport der Flüssigkeit durch die gesamte Leitung.

Der erzeugte Druck überwindet den Widerstand in verschiedenen Abschnitten des Kreislaufs und gewährleistet die Zirkulation des Wärmeträgermediums.

Gemessen an der Verkaufsintensität sind auf dem heimischen Markt die Geräte der folgenden Hersteller am beliebtesten:

Arten und Vorteile von Umwälzpumpen

Aufgrund der konstruktiven Merkmale werden Pumpen für Zwangsumwälzung in Förderaggregate mit Nassläufer und leistungsstarke Geräte mit Trockenläufer unterteilt.

Pumpen des “Nassläufer”-Typs. Der Rotor und das Laufrad solcher Pumpen sind in direktem Kontakt mit der Betriebsflüssigkeit, die gleichzeitig zwei wichtige Funktionen erfüllt: Schmierung und Kühlung des Geräts. Rotor und Stator sind bei solchen Pumpen durch einen speziellen Behälter getrennt, der für die Dichtheit der unter Spannung stehenden Teile des Elektromotors sorgt.

Umlaufpumpen des «Nassläufer»-Typs sind mit einem Stufenregler für die Geschwindigkeit ausgestattet. Dadurch kann die optimale Betriebsart gewählt und somit der Stromverbrauch kontrolliert werden.

Der Rotor des Elektromotors und das Laufrad befinden sich bei diesen Pumpen im geförderten Wasser, das die Lagerelemente befeuchtet und den Motor ständig kühlt (+)

Aggregate mit Nassläufer haben eine modulare Bauweise. Die einzelnen Module werden je nach erforderlicher Förderhöhe und Leistung ausgewählt. Die modulare Konstruktion vereinfacht die Reparatur der Pumpe erheblich, da ein defektes Modul leicht und schnell durch ein neues ersetzt werden kann.

Umlaufpumpen dieses Typs werden in kleinen Heizungsanlagen eingesetzt. Sie arbeiten nahezu geräuschlos und eignen sich daher hervorragend für die Installation in Wohnräumen.

Der Elektromotor von Pumpen mit Nassläufer benötigt keine zusätzliche Kühlung, da er ständig mit Wasser in Kontakt steht. Im Inneren der Pumpe befinden sich nur wenige Arbeitsteile, wodurch die Notwendigkeit häufiger Wartung minimiert wird.

Hauptvorteile der Verwendung von Pumpen des «Nassläufer»-Typs:

• geringe Geräuschentwicklung;
• kleine Abmessungen und geringes Gewicht;
• minimaler Stromverbrauch;
• einfache Parametereinstellung, Wartung und Reparatur;
• lange Lebensdauer.

Aggregate mit Nassläufer haben auch Nachteile. Sie sind sehr empfindlich gegenüber der Qualität der Betriebsflüssigkeit. Das Vorhandensein feiner abrasiver Partikel im Wasser führt zu beschleunigtem Verschleiß des Hydraulikteils der Pumpe.

Außerdem überschreitet der Wirkungsgrad solcher Umwälzpumpen nicht 55%. Dieser Wert ist jedoch für Rohrleitungen mit geringer Länge völlig ausreichend, weshalb Pumpen, die direkt mit Wasser in Kontakt kommen, häufig in individuellen Wärmeversorgungssystemen eingesetzt werden.

Für den störungsfreien Betrieb von Nassläuferpumpen ist es erforderlich, dass die Montage der Pumpe korrekt ausgeführt wird. Die Hauptanforderung ist eine streng horizontale räumliche Ausrichtung der Welle. Nur bei dieser Konfiguration wird eine vollständige Schmierung der Lager mit Flüssigkeit gewährleistet.

Fachgerechte Montage der Umwälzpumpe ist der Schlüssel zum stabilen Betrieb der Heizungsanlage während der gesamten Nutzungsdauer.

Pumpen mit Trockenläufer werden erfolgreich zum Fördern großer Mengen von Wärmeträger in großen Anlagen eingesetzt. Die Rotoreinheit solcher Geräte hat keinen Kontakt mit Wasser.

Das Gehäuse von Umwälzpumpen des „Trockenläufer“-Typs wird aus robustem Gusseisen oder verzinktem Stahl gefertigt. Die Oberfläche wird mit speziellen Schutzbeschichtungen versehen, um Korrosion zu verhindern.

Trockenläuferaggregate eignen sich für den gemeinschaftlichen Einsatz in mehrstöckigen Wohngebäuden, Unterhaltungszentren, Büros und Industrieanlagen.

Die Konstruktion von Trockenläuferpumpen sorgt für eine erhöhte Leistung. Diese Pumpenmodelle können einen hohen Druck in den Heizkreisen erzeugen (+)

Zwischen dem Elektromotor und dem Pumpenteil befindet sich eine spezielle Gleitdichtung (2 Schutzringe), die die grundlegenden Funktionselemente vor Flüssigkeitseintritt isoliert.

Diese Ringe sind gut poliert und stehen in engem Kontakt miteinander. Einer davon (der dynamische) ist auf der rotierenden Welle angebracht. Der statische Ring ist fest im Pumpengehäuse fixiert.

Ein dünner Wasserfilm dichtet die Verbindung der Schutzringe zuverlässig ab, aufgrund der Druckunterschiede im Kreislauf und in der Umgebung.

Für die Herstellung der Dichtringe wird Kohle verwendet, die durch Ölagglomeration gewonnen wird. In einigen Pumpenmodifikationen, die für den Einsatz unter extremen Bedingungen vorgesehen sind, sind metallische/keramische Schutzringe verbaut.

Der Wirkungsgrad von Geräten mit Trockenläufer erreicht 85%. Das ist ein ausgezeichneter Wert im Vergleich zu Nassläuferpumpen. Allerdings erzeugen die Trockenläuferaggregate viel Lärm durch den Kühlventilator und werden daher in separaten Räumen mit guter Schalldämmung installiert.

Umwälzpumpen vom Trockenläufertyp gibt es in 3 Arten:

• Monoblockpumpen;
• Konsolenpumpen;
• «In-line».

Monoblockpumpen gehören zur Kategorie der Niederdruckaggregate. Elektromotor und Pumpe sind bei solchen Geräten in einem Block montiert. Sie zeichnen sich durch einfache Bedienung und Wartung aus. Sie eignen sich für den Einsatz in kommunalen Einrichtungen und Mehrfamilienhäusern.

Konsolenpumpen werden auf einer gemeinsamen Basis montiert, wobei die Achsen von Pumpe und Motor auf einer Linie liegen. Der Saugstutzen befindet sich auf der Außenseite des Spiralgehäuses, der Druckstutzen auf der gegenüberliegenden Seite am Gehäuse.

Während Konsolenaggregate in Industriebetrieben sowie in städtischen Wasserversorgungssystemen installiert werden, werden Pumpen vom Typ In-line direkt in die Rohrleitung eingebaut.

Pumpen vom Typ «In-line» werden direkt in die Rohrleitung eingebaut. Der Saug- und der Druckstutzen befinden sich auf einer Linie; es ist ein automatischer Mechanismus zum Ausgleich des Verschleißes der Dichtringe vorgesehen.

Vorteile der Verwendung von Umwälzpumpen mit Trockenläufer:

• hohe Leistung;
• Energieeffizienz;
• geringe Anforderungen an die Qualität des Energieträgers – die geförderte Flüssigkeit kann neutrale Verunreinigungen enthalten;
• einfache Reparatur und Austausch von Ersatzteilen.

Darüber hinaus bieten Hersteller von Heizungsanlagen potenziellen Käufern heute Doppelpumpenmodelle an. Solche Geräte werden zur Leistungsreserve und als zusätzliche Absicherung in Notsituationen eingesetzt.

Die Motoren einer Doppelpumpe können zusammen oder getrennt arbeiten. Bei einem Ausfall einer Pumpe arbeitet die zweite normal weiter und gewährleistet einen unterbrechungsfreien Betrieb des Kessels.

Zuverlässigen und störungsfreien Betrieb der Wärmeversorgungsanlage gewährleisten doppelte Umwälzpumpen, bei denen zwei Laufräder parallel geschaltet sind.

Bei ordnungsgemäßem Betrieb beträgt die Lebensdauer einer Umwälzpumpe mindestens 10 Jahre.

Wie wählt man die Pumpenausrüstung richtig aus?

Die Effizienz der Pumpe hängt von den grundlegenden Parametern ab – Förderleistung und Förderhöhe. Die Förderleistung gibt die Menge des Wärmeträgers an, die das Aggregat pro Zeiteinheit fördern muss. Dieser Parameter wird unter den Bedingungen der maximalen Belastung ermittelt.

Die Förderhöhe ist eine Größe, die die Energie des als Wärmeträger verwendeten Flüssigkeitsstroms ausdrückt. Sie berücksichtigt den hydraulischen Widerstand des gesamten Systems.

Auch die maximale Temperatur sollte beachtet werden. Da die Pumpe erhitztes Wasser fördern wird, muss sie Temperaturen von bis zu 110 °C standhalten.

Es ist sehr wichtig, die geeignete Leistung der Umwälzpumpe auszuwählen. Ein leistungsschwaches Gerät wird die erforderliche Fördermenge des Wärmeträgermediums nicht bewältigen. Die Parameter der Pumpe werden auf der Grundlage von durchgeführten Berechnungen ausgewählt.

Wird jedoch ein leistungsstärkeres Gerät installiert, treten in der Rohrleitung unangenehme Geräusche auf. Auch in diesem Fall verschleißen die Funktionselemente der Kesselanlage viel schneller als vom Hersteller angegeben.

Die Leistung der Umwälzpumpe muss ausreichen, um den hydraulischen Widerstand im geschlossenen Kreislauf zu überwinden

Experten empfehlen, die Umwälzpumpe bereits in der Planungsphase der Wärmeversorgungsanlage auszuwählen. Wenn die Rohrleitungslänge 80 m nicht überschreitet, reicht die Installation einer Pumpe aus. Bei größeren Längen ist es sinnvoll, mehrere Fördergeräte zu installieren.

Beim Kauf sollte auch auf die Materialien geachtet werden, aus denen die Funktionselemente der Pumpe gefertigt sind. Die meisten Teile kommen direkt oder indirekt mit der erhitzten Betriebsflüssigkeit in Kontakt und unterliegen daher einem schnellen Verschleiß.

Daher ist es sinnvoll, Umwälzpumpen mit Keramiklagern und Rotoreinheit den Vorzug zu geben.

Die Elektronik spielt eine nicht unbedeutende Rolle. Um die Temperaturwerte in den Räumen zu regeln, werden in den Heizkreisläufen thermostatische Ventile installiert. Bei steigender Temperatur schließen sie sich, der Druck in den Rohren steigt.

Als Folge dieser Prozesse entsteht ein unangenehmes Geräusch. Um es zu beseitigen, muss die Umwälzpumpe auf eine niedrigere Drehzahl eingestellt werden, was manuell umständlich ist.

Pumpen mit integrierter Elektronik helfen, diese Aufgabe schnell und effizient zu bewältigen. Diese Geräte regulieren die Druckunterschiede in der Rohrleitung je nach Änderung der Flüssigkeitsmenge sanft.

Die Hauptvorteile moderner Pumpen sind Wirtschaftlichkeit und Langlebigkeit, kompakte Abmessungen, niedriger Geräuschpegel, automatischer Betrieb und ein benutzerfreundliches Bedienfeld

Zu erwähnen sind auch die zusätzlichen Funktionen der Pumpen, nämlich:

• stufenlose Regelung;
• Drehzahlkontrolle;
• automatischer Betrieb;
• integriertes informatives Display.

Die einfachsten Modelle von Umwälzpumpen – ohne Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Flüssigkeitstransports zu regulieren. Moderne multifunktionale Pumpen sind zwei-/dreistufige Geräte mit stufenloser Regelung. Sie zeichnen sich durch eine hohe Einstellgenauigkeit aus.

Geräte, die im automatischen Modus arbeiten, werden mit einem Bedienfeld ausgestattet. Die Einstellungen solcher Geräte sind umfangreich und hängen nur von der Modifikation der Geräte ab.

Dies kann eine automatische Drehzahlregelung in Abhängigkeit von Änderungen der Raumlufttemperatur, ein elektronischer Ein-/Aus-Timer, ein automatischer Start der Pumpe bei minimaler Strömungsgeschwindigkeit sein.

Das Vorhandensein eines digitalen Displays ermöglicht es, alle notwendigen Informationen über den Betrieb der Pumpeneinrichtung zu erhalten: Temperatur des Wärmeträgermediums, Widerstand im geschlossenen Kreislauf, Förderleistung, Fehler usw.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Regeln für die Auswahl von Umwälzgeräten im Video:

Feinheiten der Berechnung von Förderhöhe und Leistung im Video:

Video über Aufbau, Funktionsprinzip und Installation einer Umwälzpumpe:

Ein modernes Wärmeversorgungssystem mit eingebauter Pumpe für den Zwangsumlauf ermöglicht es, Wohnräume innerhalb weniger Minuten nach dem Start des Wärmeerzeugers zu beheizen.

Die rationale Auswahl einer Umwälzpumpe und eine qualitativ hochwertige Installation erhöhen die Effizienz der Kesselanlagennutzung erheblich, indem Energieressourcen um etwa 30–35 % eingespart werden.

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