Heizungsumwälzpumpe: Worauf kommt es bei der Auslegung an?
Mit einer Umwälzpumpe wird die Heizungsanlage in Betrieb gehalten. Veraltete Pumpen sind jedoch häufig nur begrenzt regelbar, eine elektronische Leistungsanpassung fehlt. Die Folge: ein unnötig hoher Stromverbrauch. Eine korrekte Auslegung führt hier zu höherer Effizienz.
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Um eine Heizungsumwälzpumpe auszulegen, müssen grundsätzlich zwei Werte bekannt sein: der Nennvolumenstrom und die Förderhöhe, die von der Pumpe zu erbringen sind. Bei einem Neubau können diese Angaben der Rohrnetzberechnung entnommen werden. Der Nennvolumenstrom beschreibt die erforderliche Umwälzmenge, um bei den Auslegungstemperaturen die notwendige Heizleistung zu übertragen. Die Förderhöhe ergibt sich als Gesamtwiderstand, aus Rohrreibung, Formteilen, Verbraucher, zusätzlichen Einbauten, des hydraulisch ungünstigsten Heizkreises. Der Betriebspunkt der Pumpe sollte im mittleren Drittel des Pumpenkennfeldes liegen.
Pumpenauslegung im Altbau
In einem Altbau, bei dem die erforderlichen Daten nicht vorliegen, wird die Auswahl der passenden Pumpe bereits schwieriger. Auch hier werden zwingend die Daten der Förderhöhe und der Fördermenge benötigt. Liegen diese nicht vor, müssen sie sinnvoll eingeschätzt und dann errechnet werden. Empfehlenswert ist eine systematische Vorgehensweise. Im ersten Schritt wird die Länge der Rohrleitung zwischen der Pumpe und dem am weitesten entfernten Heizkörper gemessen. Diese Strecke wird dupliziert, da das Wasser sowohl zum Heizkörper als auch von dort wieder zurück transportiert werden muss. Der Druckverlust in diesen Leitungen beträgt in der Regel zwischen 50 und 150 Pascal, die pro Meter Rohr verloren gehen. Um auf der sicheren Seite zu sein, kann mit 150 Pa/m gerechnet werden. Zusätzlich müssen die Bögen, Verbindungen und Ventile eingerechnet werden, deren Widerstände die Pumpe ebenfalls überwinden muss. Hierfür wird ein Faktor zwischen 2,2 und 2,5 als Multiplikator für den Rohrwiderstand angesetzt. Damit ist die Förderhöhe bekannt.
Um die Fördermenge zu ermitteln, sollte zunächst die Heizlast des zu versorgenden Stranges berechnet werden. Dies kann zum Beispiel über die spezifische Heizlast, in Abhängigkeit der Baualtersklasse, pro Quadratmeter Wohnfläche geschehen. Mit der Heizlast und einer angenommenen Spreizung für das jeweilige System (Heizkörper 15–20 K; Fußbodenheizung 5–10 K) kann die bekannte Formel Q = m • c • ∆T nach „m“ umgestellt werden. Damit ist auch die Fördermenge gegeben und es kann die richtige Pumpe gewählt werden. Natürlich sind dies alles nur Orientierungswerte, für den Fall, dass keine Daten der Rohrnetzberechnung vorliegen.
Pumpenauswahl passend zum System
Es ist wichtig, dass die Pumpe für den Einsatz im jeweiligen System geeignet ist. Ist sie das nicht, können ungleichmäßig geheizte Räume, ein erhöhter Stromverbrauch, Geräusche oder der Ausfall der Pumpe die Folge sein. Die konkreten Anforderungen an die Pumpe ergeben sich einerseits aus der berechneten Auslegung und andererseits aus den technischen Einsatzbedingungen. Dazu zählen unter anderem das Fördermedium (Heizungswasser, eventuell mit Zusätzen oder Glykolmischungen) und die zu erwartenden Mediumtemperaturen. Soll durch eine bauseitige Steuerung die Leistungsregelung erfolgen, stellt auch das ein weiteres Kriterium zur Auswahl der richtigen Pumpe dar.
Pumpen im Vergleich: alt versus neu
Nicht selten fragen sich Besitzer, ob sich der Austausch einer alten Pumpe gegen eine neue Pumpe lohnt. Als wesentlicher Aspekt ist hier die Effizienzsteigerung zu nennen. Die Weiterentwicklungen gerade im Bereich der Heizungspumpen zeigen, dass diese in der Effizienz und in der Sparsamkeit deutlich besser sind als ältere Pumpen. Besonders die Verbesserungen in der Motorentechnik haben den Stromverbrauch optimiert.
Ein weiterer entscheidender Vorteil an neuen Pumpen ist die automatische Leistungsanpassung. Dies bedeutet, dass die Pumpe zwar einen Betriebspunkt vorgegeben bekommt, dann aber automatisch anpassend auf einer bestimmten Kennlinie oder einem bestimmten Kennlinienfeld arbeitet. Früher liefen Pumpen entweder auf einer Drehzahl oder konnten mit einem Leistungssteller um wenige Stufen korrigiert werden. Einmal eingestellt lief die Pumpe auf der veränderten Drehzahl, bis sie wieder händisch zurückgestellt wurde – ganz unabhängig davon, ob der Bedarf im System da war oder nicht. Eine neue Pumpe kann durch die vielfältigen Einstellungsmöglichkeiten, zum Beispiel Konstantdruck, Proportionaldruck, bestimmte Drehzahl, oder per App von Anfang an viel genauer auf das System einreguliert werden als das bei älteren Pumpen möglich ist. Damit werden der optimale Anlagenbetrieb und die maximale Energieeffizienz sichergestellt.
Probleme beim Einsatz neuer Pumpen in alten Anlagen vermeiden
Wenn sich Besitzer für die Umrüstung einer Pumpe entscheiden, müssen zwei wesentliche Punkte beachtet werden, um die Funktionsweise der neuen Pumpe in einer bestehenden Anlage zu garantieren.
Wichtig ist die Prüfung der Wasserqualität – das Füllwasser muss den Anforderungen der VDI 2035 entsprechen. Wenn diese nicht erfüllt ist, muss die Anlage vollständig entleert, gespült und mit aufbereitetem Wasser neu befüllt werden. Das ist für den Einsatz von Hocheffizienzpumpen, aber auch zur Effizienzsteigerung der Gesamtanlage und zum dauerhaften Anlagenschutz wichtig. Eine weitere sinnvolle Maßnahme ist die Nachrüstung von Schlamm- und Magnetitabscheidern. Denn neue Hocheffizienzpumpen sind in der Regel anfälliger für Schwebstoffe oder Magnetit im System und darum ist es notwendig, die neue Pumpe gegen diese Einflüsse zu schützen.
Die zweite wichtige Maßnahme ist ein hydraulischer Abgleich. Denn: Nur wenn die Heizungsanlage optimal hydraulisch abgeglichen ist, kann die Umwälzpumpe der Heizung richtig eingestellt und dimensioniert werden. Der hydraulische Abgleich sorgt dafür, dass alle Gebäudeabschnitte und deren Heizflächen genau mit der richtigen Wärmemenge versorgt werden. Und in einer bestehenden Anlage ist, wie bereits zu Beginn erwähnt, die Hydraulik unbekannt. Die alte Pumpe ist mit ihrer Leistung und Drehzahl auf das System eingestellt und versorgt die Räume mit Wärme.
Bei dem Einbau einer neuen Pumpe stellt sich nicht selten heraus, dass die vorherige Pumpe überdimensioniert war. Das liegt zum einen daran, dass das Thema „Energiesparen“ nicht so bedeutend war wie heute. Zum anderen ging man so auf „Nummer sicher“ – konnte also auch ohne genaue Vorberechnung sicherstellen, dass die Pumpenleistung ausreichte. Der Bund fördert sowohl den Austausch einer Heizungspumpe als auch den hydraulischen Abgleich, wenn beide Maßnahmen zur Heizungsoptimierung miteinander kombiniert werden. Beim Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) können Verbraucher einen Zuschuss von 15 Prozent des Nettobetrags auf der Rechnung beantragen. Die Förderung wird im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude ausgezahlt und gilt als Einzelmaßnahme.
Ist das Hochstellen von Pumpen sinnvoll?
Die Antwort lautet „Nein“: Das Hochstellen von Pumpen ist nicht sinnvoll. Wie eingangs beschrieben sollte der Betriebspunkt der Pumpe im mittleren Drittel des Kennlinienfeldes liegen. Ausnahmen können sich zum Beispiel bei Bestandsanlagen ergeben, hier muss ein guter Kompromiss gefunden werden. Muss die Einstellung der Pumpe stark nach oben korrigiert werden, ist meist bei der Rohrdimensionierung oder der Auswahl der Pumpe etwas schiefgelaufen. Die Folge können ein unnötig hoher Energieverbrauch, schnellerer Verschleiß oder auch störende Strömungsgeräusche sein. In der Regel ist die genaue Planung beziehungsweise Kenntnis der Anlage und die fachgerecht geregelte Pumpe die ideale Lösung für effizientes und stromsparendes Heizen.
