Funktionsprinzip und Aufbau einer typischen Pumpstation für die Wasserversorgung

Glauben Sie mir, ein Privathaus kann mit einem so hohen Komfortniveau ausgestattet werden, dass das Wohnen darin viel bequemer wird als in einer Stadtwohnung. Jedenfalls kann die Wasserleitung mit nicht geringerem Komfort genutzt werden. Genauso muss man zum Erhalt von Wasser lediglich den Wasserhahn öffnen, was jedoch mit der Infrastruktur auf dem Land noch nicht sehr vereinbar ist, oder?

Doch dies ist keineswegs ein ‚rosiger‘ Traum. Um die Idee zu verwirklichen, reicht es, eine Pumpstation in das Wasserversorgungssystem zu integrieren. Sie erledigt für die Eigentümer eine enorme Menge an schwerer körperlicher Arbeit. Für den sachgemäßen Anschluss und Betrieb muss man jedoch den Aufbau der Anlage gut kennen.

Wir bieten Ihnen wertvolle Informationen zu den Besonderheiten der Nutzung dieser Technik. Unser Artikel hilft Ihnen, das Funktionsprinzip der Pumpstation zu verstehen und macht Sie mit den Installationsregeln vertraut. Die von uns bereitgestellten Informationen werden durch äußerst verständliche Schemata, Fotogalerien und Videoanleitungen ergänzt.

Aufbau der Wasserpumpstation

Für die Organisation der Wasserversorgung in einem Privathaus bieten Geschäfte Pumpstationen als kompakte Einheit aus Hydrospeicher, Automatikblock und Elektropumpe an. Man kann eine solche Wasserförderanlage auch aus einzelnen Teilen und Komponenten zusammenstellen.

Beide Varianten sind akzeptabel, aber es ist besser, einen fertigen Bausatz mit Herstellergarantie zu wählen. Dies ist günstiger und praktischer für die spätere Wartung.

Wesentliche Arbeitskomponenten

Eine werkseitig montierte Pumpstation für die Wasserversorgung unterscheidet sich von einer Oberflächenpumpe durch das Vorhandensein eines druckabhängigen Steuerungssystems.

Die folgenden Funktionskomponenten sind enthalten:

1. Oberflächenelektropumpe.
2. Hydrospeicher mit Nippel und innerem Gummiballon ("Birne").
3. Manometer.
4. Druckschalter.
5. Verbindungsarmaturen.

Für die Wasserentnahme wird ein Saugrohr mit Rückschlagventil und Siebfilter angeschlossen. An den Ausgang der Anlage wird eine Leitung angeschlossen, die die geförderte Flüssigkeit zu den Verbrauchsstellen transportiert. Wenn die Station bereits über einen eingebauten Filter und ein Ventil verfügt, kann auf die zusätzliche Ausstattung des Saugschlauchs verzichtet werden.

Eine Pumpstation ist ein Gerätekomplex, der einen Hydrospeicher, einen Druckschalter, ein Manometer und die eigentliche Oberflächenelektropumpe umfasst. Wenn die Gefahr eines Trockenlaufs besteht, wird empfohlen, Automatikpumpen mit Durchflussregler und Automatikeinheit zu kaufen (+).

Ein hydraulischer Membranbehälter in Verbindung mit einer Kreiselpumpe kann in der Wasserleitung eines Ferienhauses einen Druck von 1,5 Atmosphären aufrechterhalten. Dies ist völlig ausreichend für den stabilen Betrieb aller Haushaltsgeräte, die in Privathäusern installiert werden. Darüber hinaus ist der Großteil der Modelle von Hydrospeichern für maximal 4,5 Atmosphären ausgelegt, was selbst für ein zwei- bis dreistöckiges Ferienhaus mehr als ausreicht.

Eine automatische Station ist kompakt und erfordert keine schwere Betonierung des Standorts für die Ausrüstung. Ihr größtes Element ist der Wasserspeichertank. Allerdings ist für die Installation aufgrund des Betriebsgeräusches ein separater Raum erforderlich. Meistens wird die gesamte Anlage im Erdgeschoss oder im Keller installiert, wo sie am bequemsten betrieben und gewartet werden kann.

Je größer das Fassungsvermögen des Hydrospeichertanks ist, desto seltener muss der Pumpenmotor eingeschaltet werden und desto geringer ist sein Verschleiß (+).

Ein etwas teurerer, aber durchaus vernünftiger Lösungsansatz für die Unterbringung der Geräte ist ein Schacht, in dem sowohl die gesamte Aggregateeinheit als auch die Pumpe mit Automatik ohne den im Haus installierten Hydrospeicher untergebracht werden kann. Die Budgetvariante für die Aufstellung der Station im Gartenhaus sieht die Errichtung eines separaten Pavillons vor, der das Aggregat vor Witterungseinflüssen schützt.

Funktion und Eigenschaften der Steuereinheit

Die Aufgabe der automatischen Steuerung einer Pumpstation besteht darin, den Druck im System zu überwachen und den Motor der Hydraulikpumpe bei Bedarf ein- und auszuschalten. Dazu umfasst die Steuereinheit ein Manometer und ein Relais. Ersteres überwacht den aktuellen Druck, Letzteres steuert die Pumpe.

Die Hauptbestandteile des Relais sind zwei Federn. Die größere ist so eingestellt, dass sie den Stromkreis bei dem niedrigsten Druck im Membrandruckbehälter schließt, wenn wenig Wasser darin ist. Die kleinere hingegen überwacht den maximalen Druck und unterbricht den Stromkreis, sobald dieser erreicht ist.

Das Druckschalter startet die Pumpe der Station automatisch, wenn der Druck beispielsweise auf 1,4 Bar sinkt, und schaltet sie aus, sobald der vom Hersteller angegebene Maximalwert erreicht ist. Es ist nicht empfehlenswert, die Werkseinstellungen des Druckschalters zu verändern, da sie auf die Möglichkeiten der Absperrarmaturen abgestimmt sind.

Beim Kauf einer Pumpstation für den Betrieb in Kreisläufen mit der Möglichkeit eines kurzzeitigen Trockenlaufs muss auf das Vorhandensein eines Durchflusscontrollers geachtet werden.

Er dient dazu, den Motor vor Überhitzung zu schützen, falls im Wasserentnahmepunkt kein Wasser vorhanden ist. Bei solchen Aggregaten ist das Steuergerät nicht auf die Druckgrenzwerte ausgerichtet, sondern auf die Verringerung des Durchflusses.

Unser vorgeschlagener Artikel hilft Ihnen zu verstehen, wie Sie eine Pumpstation für die Einrichtung eines Gartengrundstücks richtig auswählen. Neben wertvollen Empfehlungen für Gerätekäufer enthält er eine Rangliste der besten Angebote auf dem heimischen Markt.

Zusammenwirken von Pumpe und Druckspeicher

Das Volumen des Membranbehälters wird auf der Grundlage des Wasserverbrauchs gewählt. Für ein Paar reicht ein Behälter mit 25–40 Litern völlig aus. Für eine mehrköpfige Familie muss ein Gerät ab 100 Litern ausgewählt werden.

Behälter unter 15 Litern werden in der Regel nur für den saisonalen Einsatz im Garten empfohlen. Durch das ständige Nachpumpen von Wasser verschleißt die Membran darin schnell.

Im Ausgangszustand wird über das Nippel (Luftventil) Luft in den Hydrobehälter gepumpt, die einen Druck von 1,5 atm erzeugt. Während des Betriebs wird unter Druck Wasser in die Membran gepumpt, das den Luft“vorrat” zusammendrückt. Beim Öffnen eines Wasserhahns drückt die komprimierte Luft das Wasser heraus.

Es wird angenommen, dass der Pumpenausrüstung umso länger hält, je größer das Volumen ist, da die Anzahl der Ein-/Ausschaltzyklen abnimmt. Ein Behälter mit großem Fassungsvermögen kostet jedoch nicht wenig.

Nach den Regeln wird der Hydrobehälter auf der Grundlage von Berechnungen ausgewählt, die auf den vom Hersteller angegebenen Ein- und Ausschaltdruckwerten sowie dem tatsächlichen Wasserverbrauch bei gleichzeitig geöffneten Wasserentnahmestellen basieren.

Die Wasserreserve im Hydraulikbehälter beträgt in der Regel etwa ein Drittel des Gesamtvolumens. Der gesamte restliche Raum ist der komprimierten Luft vorbehalten, die zur Aufrechterhaltung eines konstanten Wasserdrucks in den Rohren benötigt wird.

Wenn ein Hydrospeicher zur Minimierung der mit Wasserschlägen verbundenen Risiken in das Wasserversorgungssystem integriert wird, kann der Behälter klein gewählt werden. In diesem Fall ist nicht das Volumen entscheidend, sondern das Vorhandensein einer Membran und der Luft dahinter. Diese nehmen im Fall der Fälle den Schlag auf und mildern seine Folgen.

Die Pumpenleistung sollte dem Volumen des Membranbehälters entsprechen (für einen Behälter von 20–25 l wird eine Hydropumpe mit 1,5 m³/h empfohlen, für 50 l – 2,5 m³/h und für einen Tank von 100 l – nicht weniger als 5 m³/h).

Eine automatische Pumpstation arbeitet in zwei Zyklen:

1. Zunächst wird von der Pumpe Wasser aus der Wasserentnahme in den Hydrospeicher gefördert, wodurch ein Überdruck der Luft entsteht.
2. Beim Öffnen eines Wasserhahns im Haus entleert sich der Membranbehälter, woraufhin die Automatik die Pumpenausrüstung erneut startet.

Der Aufbau eines Hydrospeichers für eine Wasserversorgungs-Pumpstation ist denkbar einfach. Er besteht aus einem Metallgehäuse und einer gasdichten Membran, die den gesamten Innenraum in zwei Teile teilt. In einem Teil befindet sich Luft, in den anderen wird Wasser gepumpt.

Die Pumpe fördert Flüssigkeit in den Membrantank nur dann, wenn der Systemdruck auf etwa 1,5 atm fällt. Sobald der eingestellte maximale Druckwert erreicht ist, schaltet sich die Station ab (+)

Nach dem Befüllen des Hydrospeichers schaltet das Relais die Pumpe ab. Das Öffnen des Wasserhahns am Waschbecken führt dazu, dass das durch den Luftdruck auf die Membran gepresste Wasser allmählich in das Wasserversorgungssystem fließt. Irgendwann ist der Tank so weit entleert, dass der Druck nachlässt. Daraufhin schaltet sich die Pumpe wieder ein und startet den Arbeitszyklus der Pumpstation von Neuem.

Bei leerem Tank wird die Membrantrennwand zusammengedrückt und gegen den Flansch des Einlassstutzens gepresst. Nach dem Einschalten der Hydraulikpumpe entfaltet sich die Membran durch den Wasserdruck, komprimiert den Luftteil und erhöht den Luftdruck darin. Genau diese Wechselwirkung zwischen Gas und Flüssigkeit durch die sich verändernde Barriere ist das Funktionsprinzip des Membrantanks der Pumpstation.

Auswahlkriterien für Geräte

Pumpstationen in Werksausführung sind mit einer Oberflächenhydraulikpumpe ausgestattet, die oft einen internen oder externen Ejektor hat. Hydrospeicher können jedoch auch mit Tauchpumpenausrüstung verwendet werden, wobei dann ein etwas anderer technischer Begriff “Pumpensystem” verwendet wird.

Im Tandem mit einer Station können Membrantanks ein kleineres Volumen haben als Hydrospeicher für Systeme mit Tauchpumpen. Dies liegt daran, dass Tauchpumpenaggregate eine geringere zulässige Anzahl von Einschalt-/Ausschaltvorgängen pro Stunde haben als Oberflächenpumpen.

Pumpstationen, die vom Hersteller komplett betriebsbereit vorbereitet sind, müssen nur noch an die entsprechenden Rohrleitungen und die Stromversorgung angeschlossen werden (+)

Oberflächenpumpen mit internem Ejektor haben erhebliche Einschränkungen hinsichtlich der Wassertiefe. Sie können Wasser nur aus 7–8 Metern Tiefe fördern. Allerdings liefern sie einen starken Wasserdruck am Auslass mit einer Wassersäule von 40–60 Metern (4–6 bar).

Interne Auswerfer haben keine Angst vor Lufteinschlüssen. Sie pumpen zunächst Luft ohne negative Folgen für sich selbst und beginnen dann, Wasser aus dem Brunnen in das System zu drücken.

Der Hauptnachteil von Stationen mit internem Auswerfer ist der hohe Geräuschpegel während des Betriebs. Wenn diese Modelle von Pumpanlagen für die autonome Wasserversorgung in einem privaten Haus installiert werden sollen, sollte dies nur in Nebenräumen mit guter Schalldämmung erfolgen.

Die Verwendung eines externen Ejektors ermöglicht die Wasserentnahme aus Tiefen von bis zu 50 Metern. Diese Pumpen sind wirtschaftlicher, haben aber einen geringen Wirkungsgrad (maximal 40%). Dafür sind sie wesentlich leiser als vergleichbare Modelle mit integriertem Ejektor.

Die Wahl des Pumpentyps für die Station hängt von den qualitativen Eigenschaften des zu fördernden Mediums ab:

Standortbestimmung für die Wasserversorgungsstation

Bei der Wahl des Standorts für eine Pumpstation müssen die Eigenschaften der Hydraulikpumpe berücksichtigt werden. Alle zehn Meter horizontale Rohrleitung zwischen Wasserquelle und Pumpe verringern die Saugleistung um 1 m.

Wenn eine Entfernung von mehr als zehn Metern vorgesehen ist, sollte das Pumpenaggregat mit einer erhöhten Saughöhe ausgewählt werden.

Die automatische Station des autonomen Wasserversorgungssystems kann platziert werden:

• im Freien in einem Kessona neben dem Brunnen;
• in einem speziell für die Pumpanlage errichteten isolierten Pavillon;
• im Keller des Hauses.

Die stationäre Außenvariante sieht die Einrichtung eines Kessons und die Verlegung einer Druckleitung von diesem zum Ferienhaus unterhalb der Frostgrenze vor. Bei der Installation einer ganzjährig genutzten Rohrleitung ist die Verlegung unterhalb der saisonalen Frosttiefe zwingend erforderlich.

Bei der Einrichtung temporärer Sommerleitungen für den Aufenthalt in der Datscha wird die Rohrleitung nicht tiefer als 40–60 cm verlegt oder oberirdisch verlegt.

Ein warmer, belüfteter Keller mit Schalldämmung ist der ideale Ort für die Montage der Pumpstation. Dort werden weder die Station noch die Wasserleitungen im Winter einfrieren (+).

Wenn Sie die Station im Sockel oder Keller installieren, brauchen Sie im Winter kein Einfrieren der Pumpe zu befürchten. Sie müssen lediglich das Saugrohr unterhalb der Frostgrenze verlegen, damit es bei starkem Frost nicht einfriert.

Nicht selten wird der Brunnen direkt im Haus gebohrt, dann verkürzt sich die Rohrleitung erheblich. Aber nicht in jedem Einfamilienhaus ist eine solche Bohrung möglich.

Die Installation von Wasserversorgungspumpstationen in einem separaten Gebäude ist nur möglich, wenn die Anlage in Zeiten positiver Temperaturen betrieben wird. Für Regionen mit sehr niedrigen Wintertemperaturen muss diese für den ganzjährigen Betrieb vorgesehene Variante jedoch gedämmt oder mit einer Heizung versehen werden. Besser ist es, die Pumpstation direkt im beheizten Haus zu montieren.

Bei der Auswahl des Standorts für die Wasserversorgungsstation müssen die vom Hersteller im Datenblatt angegebenen Temperaturgrenzen berücksichtigt werden:

Druckparameter im Druckspeicher

Für den einwandfreien Betrieb von sanitären Haushaltsgeräten in der Wasserleitung eines Einfamilienhauses muss ein Druck von 1,4–2,6 Atmosphären aufrechterhalten werden. Damit die Membran des Druckspeichers nicht zu schnell verschleißt, empfehlen die Hersteller, den Druck im Speicher um 0,2–0,3 atm über dem Leitungsdruck einzustellen.

Der Druck in der Wasserleitung eines einstöckigen Hauses beträgt normalerweise 1,5 atm. Von diesem Wert sollten Sie bei der Einstellung des Hydrospeichers ausgehen. Bei größeren Wohngebäuden muss der Druck jedoch erhöht werden, damit das Wasser an allen am weitesten vom Steigrohr entfernten Wasserhähnen ankommt. Hier sind komplexere hydraulische Berechnungen erforderlich, die die Länge und Konfiguration der Rohrleitungen sowie die Anzahl und Art der Sanitäreinrichtungen berücksichtigen.

Vereinfacht lässt sich der erforderliche Druck für die Hauswasserleitung nach folgender Formel berechnen:

(H+6)/10,

wobei «H» die Höhe von der Pumpe bis zum höchsten Wasserentnahmepunkt im obersten Stockwerk des Hauses ist.

Übersteigt der berechnete Wert des Drucks in der autarken Wasserleitung die zulässigen Eigenschaften der vorhandenen Sanitär- und Haushaltsgeräte, so werden diese bei Einstellung eines solchen Drucks ausfallen. In diesem Fall ist eine andere Anordnung der Wasserleitungen zu wählen.

Die Druckregulierung im Luftteil des Hydrospeichers erfolgt über ein Ventil durch Ablassen überschüssiger Luft oder durch Aufpumpen mit einer Autopumpe.

Mögliche Störungen im Betrieb der Anlage

Wenn die Pumpe zu häufig ein- und sofort wieder ausschaltet, müssen Sie sofort den Luftdruck im Hydrospeicher überprüfen. Bei zu niedrigen Werten müssen Sie ihn aufpumpen. Das Problem lässt sich auf diese Weise jedoch nur beheben, wenn die Membran und das Gehäuse des Behälters nicht beschädigt sind. In diesem Fall hilft nur die Kontaktaufnahme mit einem Servicecenter und den Reparaturtechnikern.

Der Nippel zum Aufpumpen der Luft befindet sich meist auf der dem Wassereinlass gegenüberliegenden Seite des Behälters, aber auch seitliche Anordnungen sind möglich.

Wenn Wassertropfen am Nippel des Luftventils des Hydrospeichers auftreten, muss der Speicher sofort vom Wasserversorgungssystem getrennt werden. Dies ist ein direktes Anzeichen für eine beschädigte Membran. In einer solchen Situation ist ein Austausch der Membran unumgänglich. Luft darf nicht über den Membranspeicher in die Wasserleitung eines Privathauses gelangen.

Wenn die Pumpe gar nicht einschalten möchte, sollte man die Einstellung des Druckrelais überprüfen. Es gibt Fälle, in denen es auf einen zu hohen Druck eingestellt ist. Möglich ist aber auch, dass Luft in den Saugschlauch gelangt, was das Auslösen des Trockenlaufschutzes zur Folge hat.

Vorteile der Pumpeneinheit mit Druckbehälter

Die Pumpeneinheit ist ein unverzichtbarer Bestandteil eines autonomen Wasserversorgungssystems. Sie gewährleistet die Wasserförderung aus einem Brunnen oder einer Bohrung, wobei die weitere Wasserverteilung im Haus durch den Betrieb der Pumpe selbst, die Nutzung eines Druckbehälters oder den Einsatz eines Hydrospeichers erfolgt.

Die hydropneumatische Wasserhebeanlage und der Druckbehälter dienen dazu, einen konstanten Druck im hausinternen Wasserversorgungssystem aufrechtzuerhalten.

Die Verwendung nur einer Pumpe für die Wasserverteilung im Ferienhaus ist mit vielen Problemen verbunden. Bei einer solchen Anordnung der autarken Wasserversorgung muss die Pumpenausrüstung ständig ein- und ausgeschaltet werden, was ihre Lebensdauer drastisch verkürzt. Und bei einem Stromausfall bleibt das Haus sogar ganz ohne Wasser.

Um den Verschleiß der Pumpen zu verringern und das Haus im Falle von Stromnetzstörungen zu schützen, wird in das Wasserversorgungssystem des Hauses ein zusätzlicher Speicher integriert. Dies kann ein Druckbehälter auf dem Dachboden sein, aus dem das Wasser durch Schwerkraft zu den Sanitärarmaturen fließt, oder ein Hydrospeicher (auch Membrandruckbehälter oder Hydrobehälter genannt), der den Druck im Netz künstlich aufrechterhält.

In beiden Fällen schaltet sich die Pumpe ein, um einen Wasservorrat im Behälter zu bilden. Nur im zweiten Fall wird der Vorrat automatisch durch ein Steuerungssystem basierend auf Druckparametern erzeugt. Dabei ermöglicht der Speicherbehälter die Schaffung einer Wasserreserve für den Fall eines Stromausfalls, während das System mit dem Hydrobehälter ohne Strom überhaupt nicht funktioniert.

Allerdings hat der Speicher im gefüllten Zustand ein beträchtliches Gewicht und erfordert bei der Installation auf dem Dachboden eine Verstärkung der Decke und eine Wärmedämmung.

Die Variante mit einem Membrandruckbehälter ist bequemer und praktischer. Das Funktionsprinzip des Wasserversorgungssystems mit einer solchen Pumpstation basiert auf der künstlichen Aufrechterhaltung des Wasserdrucks in den Rohren. Die Pumpe selbst, die Wasser aus der Wasserentnahmestelle fördert, schaltet sich nur zum Befüllen des Behälters ein. Anschließend erfolgt die Zufuhr in das System mithilfe von Druckluft.

Die Hydropumpe der im Keller installierten Pumpstation arbeitet nach dem Saugprinzip, was ihren Einsatz nur bei flachen Grundwasserleitern oder bei Bohrlöchern mit natürlichem Wasserdruck ermöglicht.

Im Gegensatz zur Variante mit Ausdehnungsgefäß ist die hydropneumatische Anlage kompakter. Zudem garantiert der Einsatz eines Membrandruckbehälters das Fehlen von Wasserschlägen im Netz und einen konstanten Druck in den Wasserleitungen und vereinfacht die Wartung des Wasserversorgungssystems für Verbraucher in einem Eigenheim.

Der einzige Nachteil von Pumpstationen mit Hydroakkumulator ist die Netzabhängigkeit. Der Wasserspeicherbehälter hat oft ein geringes Volumen von 25–50 Litern. Die Pumpe muss häufig eingeschaltet werden, um ihn zu füllen, und bei einem Stromausfall reicht der Wasservorrat nicht allzu lange. Um solche Situationen zu vermeiden, ist es ratsam, sich mit einem autonomen Generator zu bevorraten.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video #1. Aus welchen Tiefen kann die Pumpausrüstung Wasser fördern:

Video #2. Wie man selbst eine Pumpstation aus einer Haushalts-Kreiselpumpe zusammenbaut:

Video #3. Alles über das Funktionsprinzip des Hydroakkumulators, der zur Pumpstation gehört:

Automatische autonome Wasserversorgungssysteme ermöglichen es, sich beim Leben in einem Landhaus nicht mit dem Tragen von Wassereimern zu belasten. Dank des einfachen Aufbaus sind Pumpstationen einfach zu installieren und zu warten.

Mit ihrer Installation kann fast jeder zurechtkommen. Es gibt eine Vielzahl von Konfigurationen für Pumpausrüstungen verschiedener Typen mit Hydroakkumulatoren, sodass für jedes Haus die optimale Lösung gefunden werden kann.

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