Hochdruck-Wasserpumpe: Funktionsprinzip, Typen, Regeln für Auswahl und Betrieb

Bewohner von Vorortsiedlungen, deren Gebiete nicht an zentrale Wasserversorgungsleitungen angeschlossen sind, lösen die Frage der Wasserversorgung durch die Einrichtung autonomer Systeme. Bei der Umsetzung dieser Aufgabe spielt eine Wasser-Hochdruckpumpe eine Schlüsselrolle. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Druck im System zu stabilisieren.

Wir berichten Ihnen, welche Auswahl an Wasserpumpen der Markt bietet und nach welchen Kriterien Sie die Geräte auswählen sollten. Wir stellen Ihnen die führenden Hersteller in diesem Segment vor. Bei uns erfahren Sie mehr über die konstruktiven Besonderheiten der Technik, die der Unterteilung in Typen zugrunde liegen.

Zur besseren Veranschaulichung haben wir den Text mit nützlichen Schemata, Fotogalerien und Videoanleitungen ergänzt.

Zweck und Arten der Aggregate

Unabhängig davon, wo die Wasserentnahme erfolgt – aus einem nahegelegenen Gewässer, einem speziell angelegten Brunnen oder einem Schacht – kann die automatische Zufuhr auf das Grundstück mit einer normalen Pumpe erfolgen.

Für den normalen Betrieb von Haushaltsgeräten muss der Wasserdruck im System mindestens 2,5 Atmosphären betragen und darf 6 Atmosphären nicht überschreiten. Dieser Parameter kann nur durch die Einrichtung eines Systems zur Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks erreicht werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene Varianten von Hochdruck-Wasserpumpen eingesetzt.

Wann wird eine Hochdruckpumpe benötigt?

Ein Gerät zur Erhöhung und Aufrechterhaltung des Wasserdrucks in einem autarken System wird verwendet, wenn der Druck so niedrig ist, dass die Nutzung des Wassers für den Betrieb von Haushaltsgeräten nicht möglich ist.

Die Installation einer Pumpe ist zulässig, wird aber nicht besonders empfohlen, um die Druckparameter im Wohnungskreis zu stabilisieren, wenn die Bewohner einen echten Wassermangel erleiden.

Dieser Typ von Wasserpumpen dient dazu, den Druck in einer individuell installierten Wasserleitung zu erhöhen, wenn die Leistung der Wasserförderpumpe nicht ausreicht, um den normalen Druck zu gewährleisten.

Die Verwendung des Geräts ist sinnvoll, wenn der Druck im System nicht höher als 1 – 1,5 Atmosphären beträgt. Das kleine Gerät kann sowohl an der Hauptwasserleitung als auch am Ausgang zu einem einzelnen Haushaltsgerät installiert werden. Zum Beispiel, wenn es an das Rohr angeschlossen wird, das Wasser zum Boiler oder zur Waschmaschine führt.

Im ersten Fall muss man ein leistungsstarkes Gerät mit guten Betriebseigenschaften erwerben, im zweiten Fall kann man mit der Installation einer kleinen, leistungsschwachen automatischen Pumpe auskommen.

Der Betrieb des Geräts kann erfolgen durch:

• Manuelle Steuerung – erfordert den kontinuierlichen Betrieb des Geräts, unabhängig davon, ob gerade Wasser zugeführt wird, jedoch unter der Bedingung, dass das Gerät manuell zwangsweise ausgeschaltet wird. Wird bei der Einrichtung von „Fußbodenheizungen“ verwendet, wo eine konstante Druckhaltung in den Heizkreisen erforderlich ist.
• Automatischer Betrieb – die Einschaltung des Geräts erfolgt durch die Automatik, z.B. beim Öffnen des Wasserhahns. Die Arbeit wird durch einen speziellen Durchflusssensor geregelt: beim Schließen des Wasserhahns wird der Pumpenbetrieb eingestellt.

Die Hauptfunktion des Regelsystems besteht darin, das Gerät bei Druckabfall einzuschalten und auszuschalten, wenn der Druck den eingestellten Wert erreicht hat. Denn ein Druckabfall in der Leitung und ein übermäßiger Druckanstieg zerstören Rohrverbindungen und wirken sich schädlich auf den Betrieb von Haushaltsgeräten aus.

Alternative Maßnahmen zur Druckerhöhung

Die Installation einer Pumpe zur Drucksteigerung ist jedoch völlig nutzlos, wenn die Quelle eine geringe Schüttung hat. Sie hilft auch nicht, wenn das System von Zeit zu Zeit abgesperrt wird. Eine optimale Lösung in einer solchen Situation ist der Einsatz einer selbstansaugenden Pumpstation.

Die Pumpstation ist auf Basis der gleichnamigen Pumpenkategorie ausgestattet, die mit oder ohne Injektoren ausgestattet sind. Darüber hinaus wird sie durch einen Hydrospeicher ergänzt, der zur Wasserspeicherung dient. Äußerlich ähnelt er einem normalen Tank, nur dass innen eine Gummimembran mit Luft angebracht ist. Die Steuerung der Geräte und Vorrichtungen erfolgt über ein Wasserdruckrelais.

Während des Betriebs der Station bei ununterbrochener Wasserversorgung füllt die Pumpe den Vorratstank mit Wasser, von wo es anschließend entnommen wird.

Die Installation einer selbstansaugenden Pumpstation ist auch dann wirksam, wenn im Kellergeschoss des Hauses der Druck normal ist, in den darüber liegenden Geschossen jedoch gar keiner vorhanden ist.

Das gespeicherte Wasser kann später unabhängig davon genutzt werden, ob Wasser im System vorhanden ist, was besonders bei häufigen Unterbrechungen der Wasserversorgung relevant ist. Ein wesentlicher Nachteil solcher Anlagen ist die Sperrigkeit der Konstruktion aufgrund des Hydrospeichers und die Geräuschentwicklung des Geräts während des Betriebs.

Anstelle eines Hydrospeichers kann ein gewöhnlicher Vorratsbehälter verwendet werden, in dem das Wasser bei normalem Versorgungsdruck gespeichert wird. Dieser kann auf einem hohen Gerüst oder auf dem Dach des Hauses installiert werden, um bei Unterbrechungen auf den Vorrat zurückzugreifen.

Eine Möglichkeit zur Behebung des Druckmangels ist die Installation eines Vorratsbehälters. Dieser wird an der höchstmöglichen Stelle platziert, meist auf einem isolierten Dachboden.

Arten und Funktionsweise von Hochdruckpumpen

Bevor Sie sich für die Installation einer Druckerhöhungspumpe entscheiden, sollten Sie den Zustand der Rohrleitung überprüfen. Es ist nicht ausgeschlossen, dass das Druckdefizit durch mit Ablagerungen verstopfte Rohre verursacht wird. Wenn der einzige Ausweg aus der misslichen Lage die Installation eines Geräts ist, sollten dessen technische Besonderheiten genauer betrachtet werden.

Das Funktionsprinzip von Hochdruckpumpen ist unabhängig von der Bauart des Arbeitsorgans und der Konstruktion gleich. Das Gerät erzeugt während des Betriebs der Arbeitseinheit im Inneren des Hohlraums ein Vakuum, durch das Wasser angesaugt wird.

Durch die Erzeugung eines Vakuums wird Wasser aus der Quelle in die Kammer gezogen und anschließend unter hohem Druck durch den Auslassstutzen gedrückt.

Im Handel sind Universalmodelle erhältlich, die für Wasser jeder Temperatur geeignet sind, sowie solche, die nur in kalten oder nur in heißen Medien eingesetzt werden können.

Je nach Kühlart des laufenden Motors gibt es zwei Typen von Aggregaten: mit trockenem und mit nassem Rotor.

Aggregate mit Trockenläufer

Modelle mit trockenem Rotor sind kaum mit nassen Ausführungen zu verwechseln. Sie haben eine asymmetrische Form mit einer deutlichen Betonung des Antriebsteils. Der Motor ist mit einem Lüfterkühlgerät ausgestattet, da er während des Betriebs nicht von Wasser umspült wird.

Aufgrund der asymmetrischen Form und der Verlagerung der Achse zum Motor hin werden „suche Modelle mit Konsolenhalterungen zur zusätzlichen Befestigung an der Wand ausgestattet.

Fördergeräte mit trockenem Rotor zeichnen sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit aus und werden bei der Wasserversorgung großer Flächen eingesetzt.

Dadurch, dass der Motor bei diesen Modellen durch eine Wellendichtung vom hydraulischen Teil getrennt ist, halten sie viel länger als “nasse”. Allerdings neigt die Dichtung ebenso wie das Wälzlager zum Verschleiß und muss regelmäßig ausgetauscht werden.

Aus diesem Grund erfordern Geräte mit Trockenläufer eine häufigere Wartung und regelmäßige Schmierung der reibenden Teile. Ein weiterer Nachteil – “trockene” Geräte sind laut, daher sollte der Installationsort sorgfältig durchdacht werden.

Geräte mit Nassläufer

Durchflussgeräte werden durch das geförderte Wasser gekühlt. Dabei befindet sich der Rotor des Geräts in einer Wasserumgebung und ist durch eine wasserdichte Klappe vom Stator isoliert.

Aggregate mit Nassläufer zeichnen sich durch eine geringe Geräuschentwicklung aus. Umwälzpumpen mit Nassläufer sind für die Einrichtung von Heizsystemen vorgesehen, werden aber häufig für Wasserversorgungssysteme bei der Beheizung von Wohnräumen eingesetzt.

Geräte dieses Typs haben eine modulare Bauweise, sodass sie bei Bedarf problemlos in Einzelkomponenten zerlegt werden können, wenn ein einzelnes Element ausgetauscht werden muss.

Die bei der Konstruktion verwendeten Gleitlager benötigen keine zusätzliche Wartung. Allerdings haben “nasse” Pumpen eine kürzere Lebensdauer und sind hinsichtlich des erzeugten Drucks den “trockenen” Geräten unterlegen. Es gibt Einschränkungen bei der Montagerichtung – diese kann nur horizontal erfolgen.

Ein wesentlicher Nachteil dieser Pumpenart ist die Anfälligkeit bei der Arbeit mit schmutzigem Wasser, dessen Fremdkörper das Gerät beschädigen können.

Einteilung nach der Methode der Vakuumerzeugung

Der Arbeitsmechanismus dieser Geräteart basiert auf der Verdrängungsreaktion. Der Saugvorgang erfolgt durch die Veränderung der Größe der Arbeitskammer. Die Höhe des erzeugten Vakuums hängt direkt vom Grad der Dichtigkeit der Arbeitskammer ab.

Die Höhe des Vakuums kann reguliert werden. Dadurch kann der Druck an bestimmten Stellen des Systems erhöht oder im Gegenteil verringert werden.

Vakuumpumpen haben in den meisten Ausführungen eine zylindrische Form, in deren Inneren eine mit einem Laufrad ausgestattete Welle oder ein Impeller eingebaut ist.

Die Welle ist das führende Arbeitswerkzeug des Mechanismus. Das mit Schaufeln ausgestattete Laufrad führt Drehbewegungen aus. Unter der Wirkung der sich im Kreis bewegenden Schaufeln wird die in der Arbeitskammer befindliche Flüssigkeit erfasst. Mit der Rotation entsteht eine Zentrifugalkraft. Diese führt wiederum zur Bildung eines Flüssigkeitsrings. Der innerhalb des Rings entstehende leere Raum stellt das Vakuum dar.

Je nachdem, wie die Vakuumkammer erzeugt wird, gibt es Hochdruck-Wasserpumpen als Zentrifugal-, Vibrations- und Wirbelpumpen.

Geräte vom Zentrifugaltyp

Zentrifugale Pumpen sind die am weitesten verbreitete Art von Fördergeräten, die einen hohen Druck im System gewährleisten können. Sie fördern Wasser durch die Rotation des im spiralförmigen Gehäuse montierten Laufrads. Das Laufrad besteht aus zwei miteinander verbundenen Scheiben, zwischen denen Schaufeln in entgegengesetzter Richtung zum einströmenden Fluid angebracht sind.

Zentrifugalstationen sind mit Hydrospeichern ausgestattet, die einen Wasservorrat für Engpässe und Druckschwankungen bereitstellen, sowie mit automatischen Steuergeräten.

Während der Rotation entsteht eine Zentrifugalkraft, die das Ausstoßen der Wasserströme aus der Mitte der Kammer anregt und sie in die entfernteren Bereiche schleudert. Dadurch sinkt der Druck im Zentrum des rotierenden Laufrads, und Wasser beginnt in das Innere des Gehäuses zu strömen.

Zentrifugalgeräte sind in den meisten Ausführungen mit Hydrospeichern ausgestattet. Sie werden über Stutzen unterschiedlicher Durchmesser mit den Druckleitungen verbunden.

Reicht das Volumen des Hydrospeichers der Pumpstation nicht aus, kann sie als Aggregat zur Wasserversorgung eines Speicherbehälters eingesetzt werden.

Zentrifugalanlagen können eine unterbrechungsfreie Wasserversorgung bei hohem Druck gewährleisten. Die einzige Betriebsbedingung ist, dass das Gehäuse beim Starten des Aggregats mit Wasser gefüllt sein muss. Das Zentrifugalmodell hat Einschränkungen: Es kann Wasser nicht aus Tiefen von mehr als 8 m fördern, eignet sich aber gut als Ergänzung in einem Druckerhöhungssystem mit mehreren Pumpen und Speichern.

Vibrations-Elektromagnetpumpen

Das Funktionsprinzip von Vibrationspumpen beruht auf der Fähigkeit eines Magneten, aufgrund von Wechselstrom abwechselnd das Anker-Kolben-Tandem anzuziehen und dann wieder loszulassen. Der Polaritätswechsel bewirkt, dass der Anker abwechselnde Bewegungen ausführt. Innerhalb einer Sekunde kann sich die Position des Ankers mehrere Dutzend Mal ändern.

Da elektromagnetische Geräte vom Vibrationstyp keine rotierenden Teile enthalten, gelten sie als die zuverlässigsten und langlebigsten.

Durch die Vibrationen wird das Wasser zunächst in die Arbeitskammer gesaugt und dann über ein Ventil in den Druckstutzen ausgestoßen. Das Vibrationsaggregat kann zusammen mit einer Zentrifugalpumpe arbeiten oder einen Wasservorrat in einen Vorratsbehälter pumpen.

Wirbelpumpenmodelle

Im Hohlraum des Gehäuses solcher Aggregate befindet sich eine flache Scheibe, die mit radial fixierten Schaufeln ausgestattet ist. Die Drehung des Rades mit den peripheren Schaufeln erzeugt ein Vakuum.

Durch die Drehung der Scheibe gelangt die Flüssigkeit in eine speziell eingerichtete Gehäusekammer und wird nach Durchlaufen der Kammer nach außen ausgestoßen.

Wirbelgeräte zeichnen sich durch eine hohe Saugkraft aus. Sie haben keine Angst vor Luftblasen im Wasser. Allerdings sind sie empfindlich gegenüber Schwebstoffen in der Flüssigkeit und haben daher einen eingeschränkten Anwendungsbereich. Da Wirbelgeräte beim Fördern von schmutzigem Wasser schnell kaputtgehen, wird von ihrem Einsatz bei der Errichtung von Sandbrunnen und Schächten abgeraten.

Führende Hersteller und beliebte Modelle

Zu den bewährten Weltmarken, die am beliebtesten sind, gehören:

• «Grundfos» – das dänische Unternehmen setzt auf Pumpen mit Kreislaufsystem, die sich durch geringe Volumina auszeichnen.
• «CatPumps» – eine Besonderheit der unter dieser Marke hergestellten Geräte ist die geringe Pulsation der Mechanismen bei maximal hohem Druck.
• «Wilo» – der deutsche Konzern ist auf die Herstellung von kompakten Pumpstationen mit integrierten Druckspeichern spezialisiert.
• «Sprut» – eine Besonderheit der Druckerhöhungspumpen dieser Marke ist die Anforderung an die Reinheit und Temperatur des Wassers.

Die oben genannten Hersteller fertigen ihre Produkte nach bewährter Technologie, die die Zuverlässigkeit der Pumpenausrüstung garantiert. Sie verfügen über einen Überlast-, Zyklen- und Trockenlaufschutz.

Die Preisspanne für Modelle mit geringer Leistung liegt zwischen 30 und 50 €. Leistungsstärkere Modelle mit Automatiksystem sind für etwa 70 bis 100 € erhältlich. Pumpstationen kosten zwischen 80 und 150 €.

Kompakte und leichte Aggregate sind sowohl für die Einrichtung einer individuellen Wasserversorgung als auch für den Einsatz in der Wohnung praktisch.

In der mittleren Preisklasse haben sich folgende Modelle bewährt:

• „Sprut 15WBX-8“ – Einzelkonstruktion mit Trockenläufer, Leistung 480 l/h bei 90 W Stromverbrauch. Das leichte, kompakte Gerät wird direkt auf dem Rohr montiert.
• „Euroaqua 15WB-10“ – Der elektrische Wirbelapparat bewältigt problemlos Flüssigkeiten, die Luft oder Gas enthalten.
• „Cristal 15GRS-10“ – Das Modell zeichnet sich durch geringen Energieverbrauch und hohen Wirkungsgrad aus und kann den Wasserstrom auf bis zu 65 Grad erwärmen.

Sparen Sie nicht und kaufen Sie keine chinesischen Fälschungen. Fachleute übernehmen keine Reparaturen daran. Unehrliche Hersteller montieren sie so, dass der Defekt eines einzelnen Bauteils sofort einen vollständigen Austausch des Geräts erforderlich macht.

Besonderheiten bei der Auswahl der Ausrüstung

Bei der Auswahl einer Pumpe zur Druckerzeugung sollte man sich an einer Reihe von Parametern orientieren.

Bestimmung der Leistung des Aggregats

Dieser Parameter hängt von der Aufgabe der Pumpe und dem erforderlichen Wasserdurchfluss ab. Bei der Berechnung des Gesamtwasserverbrauchs werden der Haushalts- und der Bedarfsbedarf berücksichtigt, wobei die maximalen Durchflussmengen aller aktiven Verbrauchsstellen pro Zeiteinheit zugrunde gelegt werden.

Ein Diagramm, das die meisten Hersteller der Bedienungsanleitung ihrer Pumpen beifügen, hilft, das Verhältnis von Förderleistung und Förderhöhe zu bestimmen.

Die Leistung von Pumpen der mittleren Preisklasse reicht aus, um den Druck um mindestens 1-1,5 Atmosphären zu erhöhen. Reicht dies nicht aus, wird das System durch Druckerhöhungspumpen oder druckstabilisierende Reduzierventile ergänzt.

Eine kostengünstige Möglichkeit zur Druckerhöhung ist die Installation eines Druckminderers am Eintrittspunkt der Anlage in ein Haus oder eine Wohnung. Das Gerät stabilisiert automatisch den Druck im Kreislauf.

Bei der Auswahl eines Geräts ist auch zu beachten, dass die Förderleistung der Pumpe nicht die Förderleistung des Brunnens oder Bohrlochs übersteigt. Andernfalls arbeitet die Anlage bei schneller Entleerung und rechtzeitiger Wiederbefüllung der Quelle einfach „trocken“. Dies kann zu einer Beschädigung führen.

Empfohlener Förderdruck des Geräts

Dieser Parameter gibt die Höhe in Metern an, auf die das Gerät das Wasser fördern kann. Bei der Bestimmung der erforderlichen Förderhöhe sind die horizontale Förderstrecke und die üblichen Druckverluste während des Transports durch die Rohrleitung zu berücksichtigen.

Wenn dieser Parameter nach einer vereinfachten Formel berechnet wird, nimmt man seinen Wert als ein Zehntel der gesamten horizontalen Leitungslänge an. Beispielsweise als ein Zehntel der Länge des Schlauches, der an eine Pumpe zum Bewässern von Grünpflanzen angeschlossen ist.

Zum Beispiel wird bei der Einrichtung eines 10 Meter tiefen Brunnens zur Wasserversorgung eines Hauses, das 12 Meter vom Wasserentnahmepunkt entfernt liegt, und unter der Bedingung, dass das Wasser auf eine Höhe von 4 Metern über dem Boden gefördert wird, die Förderhöhe der Einheit berechnet, indem die Werte summiert werden: 10 + 4 + (12 : 10) = 15,2 Meter.

Um jedoch genauere Berechnungen zu erhalten, sollten auch der Rohrdurchmesser und die Druckverluste beim Anheben des Wassers durch die Rohre sowie beim Durchlaufen von Krümmern und Verbindungsstellen berücksichtigt werden. Denn bei unzureichender Förderhöhe wird der Druck am Auslass niedrig sein. Aus diesem Grund wählt man bei der Einrichtung von Wasserentnahmesystemen Pumpen, die in der Lage sind, einen Druck im System von 2-6 bar aufrechtzuerhalten.

Für den Hausgebrauch sollte man keine Geräte mit höheren Werten wählen, da sie durch erhöhte Belastungen einen schnellen Verschleiß der Rohrleitung und der Sanitäreinrichtungen verursachen können.

Bei der Auswahl der Ausrüstung sollte man auch Folgendes berücksichtigen:

• den Betriebstemperaturbereich;
• den während des Betriebs erzeugten Geräuschpegel.

Im Handel sind elektrische Modelle und flüssigbrennstoffbetriebene Aggregate erhältlich. Erstere werden nur über das Stromnetz betrieben. Sie können zwei- oder dreiphasig sein. Letztere sind mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet. Als Kraftstoff verwenden sie Diesel oder Benzin.

Das Vorhandensein einer Automatisierung erhöht die Kosten der Ausrüstung erheblich. Aber der hohe Preis automatisierter Mechanismen mit einem hohen Maß an elektrischem Schutz amortisiert sich vollständig, da Geräte dieses Typs feinfühliger auf Situationsänderungen reagieren und weniger Strom verbrauchen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video-Übersicht der Pumpe zur Druckerhöhung:

Variante der Systemeinrichtung mit einer Anlage zur Erhöhung des Wasserdrucks:

Die Auswahl an Pumpenausrüstung ist auf dem Markt breit gefächert. Experten empfehlen jedoch, diese in Fachgeschäften zu kaufen. Dort hilft man bei der Auswahl der optimalen Variante in Abhängigkeit von den technischen Gegebenheiten des Objekts und bietet Garantieleistungen an, was besonders beim Kauf teurer Geräte wichtig ist.

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