Grundfos SCALA1 oder SCALA2? Welche sollten Sie kaufen? Detaillierter Vergleich

Grundfos SCALA ist eine kompakte Druckerhöhungsfamilie für einzelne Wohneinheiten und die kleingewerbliche Nutzung, bei der Pumpe, Motor und Regelung in einem einzigen Gehäuse zusammengefasst sind. Der Unterschied zu klassischen Druckerhöhungsanlagen besteht darin, dass weder ein separates Ausdehnungsgefäß noch ein separater Druckschalter noch ein separater Schaltschrank erforderlich ist. Das Gerät wird werkseitig verkabelt, mit Stecker und mit den Einstellungen für die Inbetriebnahme geliefert; die Aufgabe des Installateurs beschränkt sich darauf, die Ein- und Ausgangsverschraubungen anzuschließen und die Erstbefüllung vorzunehmen.

Die SCALA1 besitzt einen drehzahlkonstanten Motor. Der Druck wird über einen Druckschalter und eine Membrankammer mit kleinem Volumen geregelt: Fällt der Druck auf den unteren Wert, läuft die Pumpe mit voller Drehzahl; erreicht er den oberen Wert, schaltet sie ab. Die SCALA2 dagegen ändert dank ihres permanentmagneterregten Motors und des im Gehäuse integrierten Frequenzumrichters kontinuierlich die Drehzahl; um den Solldruck konstant zu halten, beschleunigt und verlangsamt sie je nach Volumenstrom.

Dieser eine Unterschied verändert das Verhalten des Geräts von Grund auf. Eine drehzahlkonstante Pumpe befindet sich nur in zwei Zuständen: bei voller Leistung oder im Stillstand. Eine drehzahlvariable Pumpe kann dagegen in allen Zwischenstufen zwischen diesen beiden Punkten arbeiten. Geräusch, Druckstabilität, Energieverbrauch und die Zahl der jährlichen Motoranläufe hängen unmittelbar von diesem Verhalten ab.

Im Sortiment der Grundfos-Druckerhöhungsanlagen deckt die SCALA-Baureihe das Einstiegs- und das mittlere Segment ab. Für größere Gebäude kommen die Mehrpumpen-Baureihen Hydro und die mehrstufigen Vertikalpumpen CR/CRE ins Spiel. Wenn Sie sich die von Pomeka Mekanik geführte Markenliste und die Produktgruppen ansehen, erkennen Sie, in welchem Segment Sie sich bewegen. (Details: unsere Markenseite)

Die Grundfos SCALA1 ist eine selbstansaugende, drehzahlkonstante Druckerhöhungsanlage für Wohngebäude mit integriertem Druckschalter. Zwei verbreitete Modelle der Baureihe sind die SCALA1 3-45 und die SCALA1 5-55. Die erste Zahl im Modellcode gibt die Größe des Nennvolumenstroms an, die zweite die maximale Förderhöhe in Meter Wassersäule. Bei der SCALA1 3-45 beträgt die maximale Förderhöhe 45 mWS, bei der SCALA1 5-55 55 mWS.

Die Katalogwerte der SCALA1 3-45 lauten: maximaler Volumenstrom ca. 5 m³/h, maximale Förderhöhe 45 mWS, Nennleistung 0,55 kW, einphasige Versorgung mit 230 V, Selbstansaugvermögen bis 8 m, maximale Fördermediumtemperatur 45 °C, Schutzart IPX4D. Die Membrankammer im Gehäuse hat ein Volumen von ca. 0,5 Liter; sie dient nicht dazu, Druck zu speichern, sondern verhindert, dass die Pumpe bei sehr kleinen Leckagen ständig an- und ausschaltet.

Der Stromverbrauch der Grundfos SCALA1 ist wegen des drehzahlkonstanten Betriebs weitgehend unabhängig vom Volumenstrom. Ob eine einzelne Zapfstelle geöffnet ist oder drei gleichzeitig: Der Motor dreht mit derselben Drehzahl, und die aufgenommene Leistung bleibt nahe am Nennwert von 0,55 kW. Der Unterschied liegt allein darin, wie lange die Pumpe läuft.

Die Antwort auf die Frage, wie viel bar die SCALA1 liefert, hängt von Modell und Einstellung ab. Eine Förderhöhe von 45 mWS entspricht ca. 4,4 bar; dieser Wert ist jedoch der Nullförderdruck bei geschlossenem Absperrorgan, also bei einem Volumenstrom von null. Im realen Betrieb arbeitet die Anlage in einem Schaltfenster von 2,0-3,5 bar: Die Pumpe schaltet an der Untergrenze zu und an der Obergrenze ab. Der Druck, den der Nutzer an der Zapfstelle spürt, pendelt in diesem Fenster hin und her.

Die Stärke der SCALA1 ist ihre Einfachheit. Da sich kein Frequenzumrichter im Gerät befindet, ist die Angriffsfläche für elektronische Störungen klein, die Anfangsinvestition niedrig, und sie reagiert toleranter auf Spannungsschwankungen im Netz. Bei Anwendungen mit geringer Nutzungsintensität wie Gartenbewässerung, einem freistehenden Einfamilienhaus mit einem Geschoss, der Versorgung aus einem Behälter oder einem Ferienhaus arbeitet sie über viele Jahre störungsfrei.

Die Grundfos SCALA2 ist eine selbstansaugende Druckerhöhungsanlage für Wohngebäude, die mit ihrem permanentmagneterregten Motor und dem im Gehäuse integrierten Frequenzumrichter den Solldruck konstant hält. Das Basismodell der Baureihe ist die SCALA2 3-45. Katalogwerte: maximaler Volumenstrom ca. 5 m³/h, maximale Förderhöhe 45 mWS, Nennleistung 0,55 kW, einphasig 230 V, Selbstansaugung bis 8 m, Schalldruckpegel 47 dB(A), Schutzart IPX4D, Gewicht ca. 13 kg.

Die Funktionsweise des Geräts ist ein einfacher Rückkopplungskreis. Der Drucksensor im Gehäuse misst fortlaufend den Ausgangsdruck; der Frequenzumrichter vergleicht den gemessenen Wert mit dem eingestellten Sollwert und passt die Motordrehzahl entsprechend an. Wird eine Zapfstelle geöffnet, neigt der Druck zum Absinken, der Frequenzumrichter erhöht die Drehzahl, und der Druck bleibt auf dem Sollwert. Wird die Zapfstelle geschlossen, sinkt die Drehzahl, die Strömung geht auf null zurück, und die Pumpe schaltet sanft ab.

Wie man bei der SCALA2 den konstanten Druck einstellt, erfahren Sie am Bedienfeld an der Gerätefront. Werkseitig ist ein Solldruck von 3 bar voreingestellt. Mit den Plus- und Minus-Tasten auf dem Bedienfeld lässt sich dieser Wert typischerweise im Bereich von 1,5-5,5 bar in Schritten von 0,1 bar ändern. Eine höhere Einstellung bringt an der Brause im oberen Geschoss Entlastung; dabei dürfen jedoch der Betriebsdruck der Installation und die Belastungsgrenze der Armaturen nicht überschritten werden.

Mit einem Katalogwert von 47 dB(A) gehört der Schalldruckpegel der Grundfos SCALA2 zu den niedrigsten in dieser Klasse. Dieser Wert geht auf drei konstruktive Entscheidungen zurück: Der Motor dreht im Teillastbetrieb mit niedriger Drehzahl, das Gehäuse sitzt in einer wassergefüllten Kammer, und die Füße sind schwingungsgedämmt. Zum Vergleich: 47 dB(A) entsprechen einer leisen Büroumgebung, 60 dB(A) normaler Gesprächslautstärke.

Das zweite wichtige Merkmal der SCALA2 ist der Trockenlaufschutz. Wird auf der Saugseite das Wasser unterbrochen, schaltet sich das Gerät selbst ab und unternimmt in bestimmten Abständen neue Anlaufversuche; sobald wieder Wasser ankommt, kehrt es automatisch in den Normalbetrieb zurück. Das ist eine entscheidende Absicherung, die insbesondere in Gebieten mit unterbrochener Netzwasserversorgung das Durchbrennen des Motors verhindert.

Die folgende Liste stellt die Unterschiede der beiden Modelle auf Katalogebene nebeneinander. Die Werte beziehen sich auf die Modelle SCALA1 3-45 und SCALA2 3-45.

• Grundfos SCALA1 3-45 – Motortyp: drehzahlkonstanter Asynchronmotor; Regelung: Druckschalter + 0,5-l-Membrankammer; Max. Volumenstrom: 5 m³/h; Max. Förderhöhe: 45 mWS; Nennleistung: 0,55 kW; Selbstansaugung: 8 m; Druckverhalten: Fenster von 2,0-3,5 bar; Einstellbarer Solldruck: nein
• Grundfos SCALA2 3-45 – Motortyp: permanentmagneterregt, drehzahlvariabel; Regelung: integrierter Frequenzumrichter + Drucksensor; Max. Volumenstrom: 5 m³/h; Max. Förderhöhe: 45 mWS; Nennleistung: 0,55 kW; Selbstansaugung: 8 m; Druckverhalten: konstant, im Band von ±0,2 bar; Einstellbarer Solldruck: 1,5-5,5 bar
• Geräusch – SCALA1: Obergrenze laut Katalog unter 60 dB(A), konstant, da sie mit voller Drehzahl läuft; SCALA2: 47 dB(A), im Teillastbetrieb noch niedriger
• Anzahl der Anläufe – SCALA1: typisch sind 40-80 Anläufe pro Tag, wegen der kleinen Kammer schaltet sie häufig zu; SCALA2: läuft mit einem einzigen Anlauf, solange die Zapfstelle geöffnet bleibt
• Wirkungsgrad im Teillastbetrieb – SCALA1: nicht vorhanden, sie nimmt bei jedem Volumenstrom dieselbe Leistung auf; SCALA2: bei halbem Volumenstrom sinkt die Leistung auf etwa ein Viertel
• Angriffsfläche für elektronische Störungen – SCALA1: klein, kein Frequenzumrichter; SCALA2: enthält Frequenzumrichter und Sensor, die Spannungsqualität gewinnt an Bedeutung
• Anfangsinvestition – SCALA1: Einstiegsniveau im Sortiment; SCALA2: bei gleicher Hydraulik eine höhere Ausstattungsstufe
• Typische Nutzung – SCALA1: Haus mit einem Geschoss, Gartenbewässerung, Versorgung aus einem Behälter, Ferienhaus; SCALA2: Villa mit 2-3 Geschossen, Wohnung mit Priorität auf Duschkomfort, Technikraum neben dem Schlafzimmer

Zu beachten ist Folgendes: Die hydraulischen Kennlinien der beiden Modelle sind nahezu identisch. Die SCALA2 fördert nicht höher und liefert nicht mehr Wasser als die SCALA1. Der Aufpreis, den Sie zahlen, bezahlt keinen Leistungs-, sondern einen Verhaltensunterschied – Druckstabilität, Geräusch und Energieverbrauch im Teillastbetrieb.

Für die Entscheidung genügt es, drei Fragen zu beantworten: Wo steht die Pumpe, wie viele Zapfstellen werden gleichzeitig genutzt, und wie viele Stunden pro Tag wird Wasser entnommen? Die folgende Zuordnung liefert anhand dieser drei Eingangsgrößen eine eindeutige Empfehlung.

• Freistehendes Haus mit einem Geschoss, 1-2 Zapfstellen gleichzeitig, Pumpe auf Garagen- oder Gartenniveau – die SCALA1 3-45 genügt; die Laufruhe der SCALA2 erreicht den Wohnbereich nicht und zahlt sich daher nicht aus
• Gartenbewässerung, Tropfbewässerungsleitung, Fahrzeugwäsche, also ununterbrochene Nutzung an einer einzelnen Stelle – SCALA1 3-45; bei einer Anwendung mit konstantem Volumenstrom ist der Gewinn durch variable Drehzahl begrenzt
• Villa mit zwei bis drei Geschossen, Dusche im oberen Geschoss, 2-3 Zapfstellen gleichzeitig – SCALA2 3-45; dass der Druck beim Duschen nicht hin und her schwankt, ist allein schon Grund genug
• Pumpenraum grenzt als Wandnachbar an Schlafzimmer, Kinderzimmer oder Wohnzimmer – SCALA2 3-45; der Unterschied zwischen 47 dB(A) und 60 dB(A) ist nachts deutlich spürbar
• Netzdruck niedrig, aber nicht unterbrochen, im oberen Geschoss werden 4 bar gewünscht – SCALA2 3-45; dass sich der Solldruck am Bedienfeld einstellen lässt, passt genau zu diesem Szenario
• 55 mWS Förderhöhe erforderlich, Gelände mit großem Höhenunterschied oder 4 Geschosse – SCALA1 5-55; die SCALA2 3-45 erreicht diese Höhe nicht, man muss über das Sortiment hinausgehen
• Lange tägliche Nutzungsdauer, Betrieb von mehr als 1000 Stunden pro Jahr – SCALA2 3-45; der Energieunterschied gleicht die Differenz bei der Anfangsinvestition mit der Zeit aus
• Stromnetz schwankt, Generator im Betrieb, Spannungsqualität niedrig – SCALA1; der Aufbau ohne Frequenzumrichter ist unter diesen Bedingungen widerstandsfähiger

Die Frage „SCALA1 oder SCALA2 für eine Villa?“ endet in der Praxis fast immer bei der SCALA2. Der Grund ist nicht die Förderhöhe; in Villen liegt der Pumpenraum meist im Keller, unmittelbar unter dem Wohnbereich, und die Erwartung an die Druckstabilität an der Dusche im oberen Geschoss ist hoch. Wenn Sie für die Markenwahl einen breiteren Rahmen wünschen, schauen Sie in unseren Ratgeber, der Marken von Druckerhöhungsanlagen vergleicht. (Details: Welche sind die besten Marken für Druckerhöhungsanlagen? Grundfos, Wilo, DAB, Lowara, Etna und Sumak im Vergleich)

Bei einer drehzahlkonstanten Druckerhöhungsanlage pendelt der Druck ständig zwischen den Ein- und Ausschaltwerten des Schalters. Bei einer typischen SCALA1-Installation liegt dieses Fenster zwischen 2,0 bar und 3,5 bar; der Druck an der Armatur schwankt also mit einer Amplitude von 1,5 bar. Bei einer Brausearmatur ohne Thermostat stört diese Schwankung das Gleichgewicht zwischen warm und kalt, da der Widerstand der Warm- und der Kaltwasserleitung unterschiedlich ist.

Bei der SCALA2 bleibt der Druck im gleichen Szenario im Band von ±0,2 bar um den eingestellten Sollwert. Der Unterschied wirkt zahlenmäßig klein, ist sinnlich aber groß: Eine Schwankung mit 1,5 bar Amplitude wird auf der Haut als Änderung des Volumenstroms gespürt, eine Schwankung mit 0,4 bar Amplitude nicht. Das ist die technische Entsprechung von Duschkomfort.

Die zweite Auswirkung der Schwankung ist die Zahl der Motoranläufe. Eine Membrankammer mit kleinem Volumen kann zwischen zwei Anläufen nur wenige Sekunden Wasser vorhalten. Bei langsamer Entnahme an einer Zapfstelle kann die SCALA1 mehrmals pro Minute zu- und wieder abschalten. Jeder Anlauf bedeutet Erwärmung in den Motorwicklungen und Verschleiß an der Gleitringdichtung.

Bei der SCALA2 besteht dieses Problem konstruktionsbedingt nicht. Kommt ein kleiner Volumenstrombedarf, dreht die Pumpe mit niedriger Drehzahl und schaltet nicht ab, solange der Bedarf gedeckt wird. Die jährliche Anlaufzahl des Motors sinkt gegenüber einem drehzahlkonstanten Pendant erheblich; das verlängert unmittelbar die Lebensdauer der Gleitringdichtung und der Wälzlager.

Eine weitere Auswirkung der Druckschwankung auf die Installation ist der Wasserschlag. Das abrupte Abschalten einer drehzahlkonstanten Pumpe erzeugt in der Rohrleitung eine Druckwelle und führt mit der Zeit zu Lockerungen an Verschraubungen und Anschlüssen. Bei drehzahlvariablen Geräten erfolgt das Abschalten über eine Rampe, es entsteht keine Welle. Zu den allgemeinen Grundsätzen der Druckregelung hilft auch unser Ratgeber zum Druckminderer weiter. (Details: Verwendung von Druckminderern)

Der Schalldruckpegel wird auf einer logarithmischen Skala angegeben. Der Unterschied von 13 dB(A) zwischen 47 dB(A) und 60 dB(A) entspricht messtechnisch einem Unterschied von etwa dem 20-Fachen in der Schallleistung, für das menschliche Ohr einem ungefähr dreimal so laut wahrgenommenen Geräusch. Das ist der Unterschied zwischen einem Brummen, das man hinter der Tür nicht hört, und einem dauerhaften Geräusch, das in den Raum dringt.

Der Katalogwert allein genügt jedoch nicht. Der Schall gelangt auf drei Wegen in den Wohnbereich: Ausbreitung über die Luft, Schwingungen, die in das Bauwerk eingeleitet werden, und Strömungsgeräusche, die über die Rohrleitung transportiert werden. Selbst wenn die Pumpe selbst 47 dB(A) erreicht, werden die Schwingungen bei direkt auf den Beton geschraubten Füßen in das obere Geschoss übertragen, und das wahrgenommene Geräusch steigt.

Die praktischen Maßnahmen lauten der Reihe nach: die Pumpe auf einen Schwingungsdämpfer setzen, am Ein- und Ausgang flexible Kompensatoren verwenden, Rohrschellen mit Gummilagerung wählen und die Wand des Pumpenraums möglichst nicht an den Wohnbereich grenzen lassen. Werden diese vier Maßnahmen umgesetzt, kommt der Laufruhevorteil der SCALA2 voll zur Geltung.

Auch bei der Messung ist Sorgfalt nötig. Der Katalogwert von 47 dB(A) ist ein Schalldruckpegel, gemessen in 1 m Abstand vom Gerät im reflexionsfreien Raum. In einem kleinen Pumpenraum mit harten Oberflächen kann dasselbe Gerät 52-55 dB(A) anzeigen; der Unterschied kommt nicht vom Gerät, sondern vom Raum. Eine 5 cm dicke Akustikdämmplatte an der Wand gleicht den größten Teil dieses Unterschieds wieder aus, und ihre Kosten sind neben denen der Pumpe vernachlässigbar.

Bei der SCALA1 ist der Schallpegel unabhängig vom Betriebspunkt, da der Motor stets mit voller Drehzahl läuft. Bei der SCALA2 dagegen sinkt das Geräusch mit dem Volumenstrom; ist nur ein einzelner Waschbeckenhahn geöffnet, erzeugt das Gerät ein Geräusch unterhalb des Katalogwerts. In Wohngebäuden mit intensiver Nachtnutzung wird dieser Unterschied entscheidend.

Der Energiegewinn einer drehzahlvariablen Pumpe ergibt sich aus den Affinitätsgesetzen. Bei einer Kreiselpumpe ist der Volumenstrom proportional zur Drehzahl, die Förderhöhe ändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl und die Wellenleistung mit der dritten Potenz der Drehzahl. Halbieren Sie die Drehzahl, sinkt die aufgenommene Leistung auf ein Achtel. In einer realen Installation fällt der Gewinn wegen der statischen Höhe nicht so deutlich aus, die Tendenz ist aber dieselbe.

Rechnen wir ein konkretes Beispiel. Wird für ein Wohngebäude mit vier Personen ein täglicher Wasserverbrauch von 150 Liter pro Person angenommen, ergeben sich insgesamt 600 l/Tag, d. h. 0,6 m³/Tag. Da die Pumpe eine Kapazität von 5 m³/h hat, genügt bei voller Kapazität eine Laufzeit von 0,12 Stunden pro Tag, also etwa 7 Minuten. Im realen Betrieb werden die Zapfstellen jedoch meist mit Teilvolumenstrom geöffnet.

Für die SCALA1 sieht die Berechnung Schritt für Schritt so aus: Wegen der Nutzung mit Teilvolumenstrom sei die tatsächliche Laufzeit mit durchschnittlich 45 Minuten pro Tag angenommen. Jährliche Laufzeit: 0,75 Stunden/Tag × 365 Tage = 274 Stunden. Da sie drehzahlkonstant ist, beträgt die aufgenommene Leistung etwa 0,55 kW. Jahresverbrauch: 274 Stunden × 0,55 kW = 151 kWh/Jahr.

Für die SCALA2 läuft die Pumpe im gleichen Szenario gleich lange, verbringt aber den größten Teil der Zeit bei Teildrehzahl. Wird eine gewichtete mittlere Leistung von 0,25 kW angenommen, beträgt der Jahresverbrauch: 274 Stunden × 0,25 kW = 69 kWh/Jahr. Der Unterschied beträgt 82 kWh/Jahr. Steigt die Laufzeit in einer intensiv genutzten Villa auf 800 Stunden, wächst der Unterschied auf rund 240 kWh/Jahr.

Auf der Energieseite gibt es noch einen zweiten Posten: den Anlaufstrom. Ein drehzahlkonstanter Motor zieht bei jedem Zuschalten das 4-6-Fache des Nennstroms. Eine SCALA1 mit 60 Anläufen pro Tag bedeutet 21.900 Anläufe pro Jahr, und diese Spitzenströme belasten sowohl den Zähler als auch die elektrische Seite der Installation. Der Frequenzumrichter der SCALA2 dagegen beschleunigt den Motor über eine Rampe; der Anlaufstrom überschreitet den Nennwert nicht. In Installationen, die mit einem kleinen Querschnitt versorgt werden, beseitigt dieser Unterschied Beschwerden über Spannungsfall unmittelbar.

Für ein einzelnes Wohngebäude sind diese Zahlen nicht dramatisch; es wäre nicht richtig, die Entscheidung allein über die Energie zu treffen. Dagegen wird der Unterschied dort, wo die Laufzeit lang ist – Villa mit vielen Personen, kleine Pension, Garten mit ständiger Bewässerung –, kumulativ bedeutsam. Zur Energieeffizienz der gesamten Anlage können Sie sich auch unseren Ansatz in der mechanischen Gebäudetechnik ansehen. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)

Wie viele Geschosse die Grundfos SCALA2 versorgt, ist keine feste Zahl, sondern ergibt sich aus der Berechnung. Die erforderliche Förderhöhe ist die Summe dreier Komponenten: statische Höhe, Rohrreibungsverlust und der an der Armatur geforderte Restdruck. Die Formel lautet: H_erforderlich = H_statisch + H_Reibung + H_Armatur.

Schritt 1 – statische Höhe. Das ist der senkrechte Abstand zwischen der Höhe der Pumpenwelle und der höchsten Zapfstelle. In einem Gebäude mit einer angenommenen Geschosshöhe von 3 m beträgt der Abstand von der Pumpe im Keller bis zur Brause im dritten Geschoss 3 Geschosse × 3 m = 9 m, plus Kellerhöhe 2,5 m, plus Höhe der Brause 2,1 m, insgesamt also 13,6 mWS.

Schritt 2 – Reibungsverlust. Wird in der Wohnungsinstallation eine gesamte Rohrlänge von 35 m (senkrecht und waagerecht) und ein spezifischer Verlust von 0,15 mWS/m angenommen, ergibt sich 35 × 0,15 = 5,25 mWS. Für die äquivalente Länge von Bögen, T-Stücken und Armaturen werden auf diesen Wert 30 Prozent aufgeschlagen: 5,25 × 1,3 = 6,8 mWS.

Schritt 3 – Restdruck an der Armatur. Für eine Standard-Brausearmatur werden 1,5 bar empfohlen, für eine Regenbrause 2,0 bar. 2,0 bar entsprechen 20,4 mWS. Für eine komfortable Dusche legen wir diesen Wert zugrunde.

Schritt 4 – Summe. H_erforderlich = 13,6 + 6,8 + 20,4 = 40,8 mWS. Da die maximale Förderhöhe der SCALA2 3-45 45 mWS beträgt, liegt dieses Szenario nahe an der Grenze, wird aber erfüllt. Der entscheidende Punkt ist jedoch: Der Wert von 45 mWS gilt bei einem Volumenstrom von null. Dieselbe Pumpe liefert bei einem Volumenstrom von 3 m³/h etwa 25-30 mWS. In einem dreigeschossigen Gebäude reicht sie daher für eine einzelne Dusche aus, für zwei gleichzeitig genutzte Duschen nicht.

Praktisches Ergebnis: Die SCALA2 3-45 arbeitet bei zweigeschossigen Bauten mit einem Höhenunterschied von bis zu 12 mWS komfortabel und bei dreigeschossigen Bauten an der Grenze. Ab vier Geschossen ist ein Modell mit höherer Förderhöhe wie die SCALA1 5-55 oder eine mehrstufige Vertikalpumpengruppe erforderlich. Für die Auswahl der Gruppe nach Gebäudegröße sehen Sie sich unsere Produktgruppe an. (Details: Pumpensysteme)

Der Volumenstrom einer Druckerhöhungsanlage wird nicht nach dem Gesamtvolumenstrom aller Armaturen der Installation ausgewählt, sondern nach der Annahme der Gleichzeitigkeit. Nach DIN 1988-300 ergibt sich der gleichzeitige Volumenstrom (Spitzenvolumenstrom) aus der Summe der Belastungswerte (LU) mit folgender Beziehung: Q = 0,682 × (ΣLU)^0,45 − 0,14. Das Ergebnis erhält man in Litern pro Sekunde.

Beispiel: In einer Villa mit zwei Bädern seien 2 Duschen (je 2 LU), 3 Waschbecken (1 LU), 2 Spülkästen (1 LU), 1 Küchenspüle (2 LU) und 1 Waschmaschine (2 LU) vorhanden. Gesamt ΣLU = 4 + 3 + 2 + 2 + 2 = 13 LU.

Berechnung: Q = 0,682 × 13^0,45 − 0,14. Da 13^0,45 ≈ 3,10 ist, gilt Q = 0,682 × 3,10 − 0,14 = 2,11 − 0,14 = 1,97 l/s. Stündlich entspricht das 1,97 × 3,6 = 7,1 m³/h.

Dieses Ergebnis legt eine entscheidende Tatsache offen: Der Spitzenvolumenstrom einer Villa mit zwei Bädern beträgt 7,1 m³/h, während der maximale Volumenstrom der SCALA-Baureihe 5 m³/h beträgt. D. h., im Moment der höchsten Auslastung, wenn alle Armaturen gleichzeitig genutzt werden, reicht das Gerät nicht aus. In der Praxis tritt dieser Moment selten ein; dass morgens zwei Duschen gleichzeitig geöffnet werden, ist jedoch üblich, und in diesem Moment sinkt der Druck.

Die Entscheidungsregel lautet: Liegt der gleichzeitige Volumenstrom unter 5 m³/h, genügt eine einzelne SCALA. Im Bereich von 5-10 m³/h sollte entweder eine Anordnung mit zwei Geräten oder eine mehrstufige Vertikalpumpengruppe in Betracht gezogen werden. Oberhalb von 10 m³/h hat man das Segment der Druckerhöhungsanlagen für einzelne Wohngebäude verlassen.

Auch das Anzeichen für einen unzureichenden Volumenstrom ist eindeutig. Nimmt der Strom an der ersten Zapfstelle sichtbar ab, wenn die zweite geöffnet wird, wird die Dusche im oberen Geschoss schwächer, während unten die Waschmaschine Wasser zieht, oder sinkt morgens der Druck, liegt das Problem nicht in der Druckeinstellung, sondern in der Kapazität. In dieser Situation verschlimmert eine Erhöhung des Solldrucks die Lage noch; die Pumpe wird gezwungen, denselben Volumenstrom bei höherem Druck zu liefern, und der Betriebspunkt wandert in den steilen Bereich der Kennlinie.

Da SCALA1 und SCALA2 dieselbe Hydraulik teilen, ist diese Berechnung für beide gleich. Reicht der Volumenstrom nicht aus, löst der Wechsel auf die SCALA2 das Problem nicht; die Kapazität muss erhöht werden. Dieser oft verwechselte Punkt gehört bei der Auswahl zu den teuersten Fehlern.

Ob die SCALA2 Wasser aus einem Brunnen ansaugt, hängt von der Tiefe ab. Beide Modelle können bis zu 8 m selbst ansaugen; d. h., der Wasserstand darf bis zu 8 m unter die Höhe der Pumpenwelle absinken. Das genügt für flache Brunnen und Erdbehälter. Liegt der Wasserstand tiefer als 8 m, ist eine Tauchpumpe erforderlich; eine oberirdisch aufgestellte Pumpe (Oberflächenpumpe) kann physikalisch nicht ansaugen.

Der Grund für die Grenze ist der atmosphärische Druck. Auf Meereshöhe beträgt der atmosphärische Druck etwa 10,3 mWS, und die theoretische Saughöhe kann diesen Wert nicht überschreiten. In der Realität senken der Reibungsverlust, der Dampfdruck des Wassers und der NPSH-Bedarf der Pumpe diese theoretische Grenze auf 7-8 m. In Gebieten mit großer Höhenlage sinkt die Grenze noch weiter.

Nähert sich die Saughöhe der Grenze, entsteht das Risiko der Kavitation. Kavitation bedeutet, dass der Druck am Laufradeintritt unter den Dampfdruck des Wassers fällt, sich Dampfblasen bilden und im Hochdruckbereich zusammenfallen. Die Folgen sind ein metallisches Knacken, Wirkungsgradverlust und Auskolkungen an der Laufradoberfläche. Wir empfehlen Ihnen, unseren ausführlichen Ratgeber zu diesem Thema zu lesen. (Details: Was ist Pumpenkavitation und wie lässt sie sich vermeiden?)

Für die Saugleitung sind folgende Regeln einzuhalten: Der Durchmesser der Saugleitung darf nicht kleiner sein als der Eintrittsdurchmesser der Pumpe, die Leitung muss mit stetig zur Pumpe ansteigendem Gefälle verlegt werden, es darf kein umgekehrtes U (Luftsack) entstehen, am Leitungsende ist ein Fußventil anzubringen, und auf der Saugseite darf keinesfalls eine Armatur zur Drosselung verwendet werden.

Beim Szenario mit Versorgung aus einem Behälter kehrt sich das Bild um. Liegt der Wasserstand des Behälters über der Pumpe, arbeitet die Pumpe im Zulaufbetrieb; das ist die ideal geeignete Anordnung. In diesem Fall wird das Selbstansaugvermögen nicht benötigt, die Erstbefüllung wird einfacher, und das Kavitationsrisiko entfällt praktisch. Für Behälter und Rohrverbindungselemente können Sie sich unsere Produktgruppe Installationstechnik ansehen. (Details: Installationstechnik)

Die Montage der SCALA-Baureihe ist deutlich kürzer als bei klassischen Druckerhöhungsanlagen, da Behälter, Schalter und Schaltschrank nicht als getrennte Komponenten angeschlossen werden. Wird die richtige Reihenfolge dennoch nicht eingehalten, kommt es beim ersten Start zu Ansaugproblemen (die Pumpe saugt nicht an) und zu einem Trockenlauffehler.

• Schritt 1 – Positionierung: Stellen Sie das Gerät auf einen ebenen, schwingungsgedämmten Untergrund. Lassen Sie ringsum für Wartungsarbeiten mindestens 30 cm Platz. Die Umgebungstemperatur muss im Bereich von 0-55 °C liegen, es darf keine Frostgefahr bestehen.
• Schritt 2 – Saugleitung: Verlegen Sie die Saugleitung mit zur Pumpe ansteigendem Gefälle und montieren Sie am Ende ein Fußventil. Wählen Sie den Rohrdurchmesser nicht kleiner als den Eintrittsdurchmesser der Pumpe. Prüfen Sie die Luftdichtheit der Anschlüsse zweimal; auf der Saugseite verhindert schon die kleinste Luftleckage, dass die Pumpe Wasser fasst.
• Schritt 3 – Druckleitung: Schließen Sie am Ausgang zuerst ein Rückschlagventil und danach einen Kugelhahn an. Ein Manometer in der Druckleitung erleichtert die Inbetriebnahme und die Störungssuche.
• Schritt 4 – Elektrik: Schließen Sie das Gerät an eine geerdete Steckdose an. Bevorzugen Sie eine Leitung, die über einen separaten Fehlerstromschutzschalter abgesichert ist. Verwenden Sie kein Verlängerungskabel; ein zu kleiner Querschnitt führt zu Spannungsfall und zu einem Fehler des Frequenzumrichters.
• Schritt 5 – Erstbefüllung: Öffnen Sie die Einfüllöffnung und füllen Sie das Pumpengehäuse vollständig mit Wasser. Ist die Saugleitung leer, müssen Sie den Füllvorgang unter Umständen wiederholen. Der Betrieb mit ungefülltem Gehäuse schädigt die Gleitringdichtung dauerhaft.
• Schritt 6 – Erster Start: Stellen Sie das Ventil in der Druckleitung auf halb geöffnet und starten Sie das Gerät. Warten Sie, bis die Pumpe ansaugt; spricht bei der SCALA2 der Trockenlaufschutz an, unternimmt das Gerät automatisch neue Versuche.
• Schritt 7 – Druckeinstellung: Stellen Sie bei der SCALA2 den Solldruck am Bedienfeld ein; addieren Sie zum berechneten Restdruck an der Armatur einen Sicherheitszuschlag von 0,3-0,5 bar. Bei der SCALA1 sollte die Schaltereinstellung auf dem Werkswert bleiben und nur bei zwingender Notwendigkeit geändert werden.
• Schritt 8 – Test: Öffnen Sie alle Zapfstellen einzeln und paarweise und beobachten Sie den Druck am Manometer. Bestätigen Sie bei der SCALA2, dass der Druck im Band von ±0,2 bar um den Sollwert bleibt.

Prüfen Sie das Gerät innerhalb der ersten Woche nach der Inbetriebnahme noch einmal. Zu beachten sind: Leckagen an den Verschraubungen, ungewöhnliche Geräusche im Betrieb, Gehäusetemperatur und bei der SCALA1 die Anlaufhäufigkeit. Bei mehr als drei Anläufen pro Minute ist der Vordruck der Membrankammer zu prüfen.

Die kurze Antwort auf die Frage, ob die SCALA2 ein Ausdehnungsgefäß benötigt, lautet: nein. Da das Gerät eine Konstantdruckregelung ausführt, deckt es den Volumenstrom über die Drehzahl ab; eine Druckspeicherung ist nicht erforderlich. Bei der SCALA1 übernimmt die 0,5-Liter-Kammer im Gehäuse die grundlegende Funktion, und im Normalbetrieb ist kein zusätzliches Gefäß erforderlich.

Es gibt drei Sonderfälle, in denen ein zusätzliches Gefäß tatsächlich nützlich ist. Erstens, wenn in der Installation eine kleine, aber dauerhafte Leckage besteht; dann verhindert das zusätzliche Volumen, dass die Pumpe die ganze Nacht über wiederholt anläuft. Zweitens, wenn sehr kurze und sehr kleine Volumenstromanforderungen häufig wiederkehren. Drittens bei langen Leitungen mit Wasserschlagproblemen, als Puffer.

Soll ein Gefäß ausgewählt werden, ist die Einstellung des Vordrucks entscheidend. Die Regel: Der Luftvordruck des Gefäßes wird 0,2-0,3 bar niedriger als der Einschaltdruck der Pumpe eingestellt. Beträgt der Sollwert der SCALA2 3 bar, muss der Vordruck des Gefäßes 2,7-2,8 bar betragen. Ein falscher Vordruck führt dazu, dass das Gefäß gar nicht arbeitet oder dass die Membran vorzeitig reißt.

Das Ausdehnungsgefäß in Heizsystemen und der Druckbehälter auf der Klarwasserseite haben unterschiedliche Funktionen und können nicht gegeneinander ausgetauscht werden. Wie die Volumenberechnung erfolgt, haben wir in unserem Ratgeber ausführlich behandelt. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Eine Druckerhöhungsanlage mit Konstantdruckregelung ist ein Pumpensystem, das den Ausgangsdruck misst, die Motordrehzahl entsprechend anpasst und den Druck so auf einem vorgegebenen Zielwert hält. Eine drehzahlkonstante Druckerhöhungsanlage dagegen betreibt den Motor mit nur einer Drehzahl und begrenzt den Druck allein durch Ein- und Ausschalten. Der Unterschied zwischen SCALA1 und SCALA2 liegt genau zwischen diesen beiden Regelungsphilosophien; Hydraulikgehäuse, Laufradzahl und Werkstoffe sind weitgehend gleich.

Bei der drehzahlkonstanten Anordnung sucht das System keinen Gleichgewichtspunkt, sondern pendelt zwischen zwei Grenzen. Der Druckschalter schließt beim unteren Wert den Kontakt, der Motor dreht mit voller Drehzahl, und der Leitungsdruck steigt, bis er den oberen Wert erreicht. Beim oberen Wert öffnet der Kontakt, der Motor stoppt, und solange der Verbrauch anhält, sinkt der Druck wieder auf den unteren Wert. Der Nutzer erlebt mitten in diesem Zyklus.

Bei der Konstantdruckanordnung dagegen befindet sich das System in jedem Augenblick in einem Gleichgewichtspunkt. Der Frequenzumrichter korrigiert die Drehzahl fortlaufend, um die Differenz zwischen gemessenem Druck und Sollwert auf null zu bringen. Steigt der Volumenstrom, steigt die Drehzahl; sinkt der Volumenstrom, sinkt die Drehzahl. Das ist ein klassischer Proportional-Integral-Regelkreis, und die Ansprechzeit liegt unter einer Sekunde; der Nutzer bemerkt den Übergang nicht.

Der Unterschied hat drei konkrete Folgen. Erstens der Komfort: Die Schwankungsamplitude sinkt von 1,5 bar auf 0,4 bar. Zweitens die Energie: Die im Teillastbetrieb aufgenommene Leistung nimmt gemäß den Affinitätsgesetzen mit der dritten Potenz der Drehzahl ab. Drittens die Lebensdauer: Die tägliche Anlaufzahl des Motors sinkt von mehreren Dutzend auf eine einstellige Zahl, und die Gleitringdichtung wird deutlich weniger beansprucht.

Dagegen besteht der Preis eines Geräts mit Konstantdruck in der Komplexität. Es enthält eine Leistungselektronikplatine, einen Drucksensor und eine Regelungssoftware. Schwankt die Netzspannung, ist die Erdung schwach oder arbeitet das Gerät hinter einem Generator, werden diese Komponenten beansprucht. Unter diesen Bedingungen ist Einfachheit kein Nachteil, sondern ein Vorteil.

Dieselbe Regelungslogik gilt auch für Umwälzpumpen auf der Heizungsseite; dort ist die variable Drehzahl über den EEI-Wert unmittelbar an die Gesetzgebung gekoppelt. Das Thema haben wir in unserem Ratgeber ausführlich behandelt. (Details: Auswahl der Umwälzpumpe)

Eine selbstansaugende Druckerhöhungsanlage ist eine Pumpe, die auch bei luftgefüllter Saugleitung diese Luft selbstständig austreiben und die Wassersäule in das Pumpengehäuse ansaugen kann. Eine Standard-Kreiselpumpe kann das nicht; vor dem Start müssen Gehäuse und Saugleitung vollständig mit Wasser gefüllt sein. Die Grundfos SCALA-Baureihe erreicht diese Fähigkeit durch eine Konstruktion mit einem im Gehäuse integrierten Ejektor und einer Umwälzkammer.

Das Funktionsprinzip lautet: Das Wasser im Gehäuse wird vom Laufrad beschleunigt, durch eine Ejektordüse geleitet und erzeugt am Saugstutzen einen Bereich mit niedrigem Druck. Die Luft in der Saugleitung wird in diesen Bereich mitgerissen, zusammen mit dem Wasser in die Kammer befördert und dort abgeschieden und nach außen abgeführt. Ist die Luft verbraucht, steigt die Wassersäule, und die Pumpe geht in den normalen Kreiselpumpenbetrieb über.

Dieser Vorgang geschieht nicht sofort. Je nach Saughöhe und Rohrvolumen kann die Selbstansaugung 1-5 Minuten dauern. In dieser Zeit macht die Pumpe Geräusche, und am Ausgang kommt das Wasser stoßweise; das ist normal. Überschreitet die Dauer jedoch 5 Minuten, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass eine Luftleckage in der Saugleitung, eine Undichtigkeit am Fußventil oder ein umgekehrtes Gefälle vorliegt.

Das Selbstansaugvermögen ist bei den Modellen Grundfos SCALA1 3-45, Grundfos SCALA1 5-55 und Grundfos SCALA2 3-45 auf 8 m begrenzt, und diese Grenze wird nicht von der Motorleistung, sondern vom atmosphärischen Druck bestimmt. Auch die Wahl einer stärkeren Oberflächenpumpe überwindet diese Grenze nicht; die einzige Lösung besteht darin, die Pumpe näher an die Wasserquelle zu bringen oder auf eine Tauchpumpe zu wechseln.

Zwischen den Modellen der Grundfos SCALA-Baureihe gibt es bei der Selbstansaugleistung keinen deutlichen Unterschied. Die Modellwahl erfolgt nicht über dieses Merkmal, sondern über die erforderliche Förderhöhe und die Erwartung an die Druckstabilität. In Szenarien mit tiefen Brunnen geht man statt auf eine Oberflächenpumpe auf Tauchlösungen über. (Details: Auswahl von Entwässerungspumpen)