◢ INGENIEURORIENTIERTE MECHANISCHE LÖSUNGEN30+ PREMIUM-MARKENPROJEKTUNTERSTÜTZUNG & LIEFERUNG
Pumpensysteme

Umwälzpumpe macht Geräusche: Ursachen und Lösungen

Wenn die Umwälzpumpe Geräusche macht, verrät die Art des Geräuschs die Ursache. Messbare Schwellenwerte und Lösungen für Brummen, Kiesrauschen, Summen und Klackern.

PMIngenieurteam von Pomeka Mekanik26. August 202630 min Lesezeit
Umwälzpumpe macht Geräusche: Ursachen und Lösungen

Wenn die Umwälzpumpe Geräusche macht, lässt sich die Ursache an der Art des Geräuschs ablesen: Brummen und Rauschen bedeuten Luft in der Anlage, Kiesrauschen und Knistern eine hohe Strömungsgeschwindigkeit oder Kavitation, metallisches Summen das Rotorlager, rhythmisches Klackern dagegen das Schlagen des Rückschlagventils und Wasserschlag. Rund drei Viertel der Fälle vor Ort gehören zu den ersten beiden Gruppen, und beide lassen sich ohne Teiletausch durch Entlüften und Senken der Drehzahl beheben.

Die Pumpe auszutauschen, ohne diese Unterscheidung getroffen zu haben, ist der häufigste unnötige Kostenfaktor, den wir bei Heizungsanlagen antreffen. Die neue Pumpe erzeugt in derselben Anlage dasselbe Geräusch, denn das Geräusch kommt meist nicht von der Pumpe selbst, sondern aus der hydraulischen Umgebung, in der die Pumpe arbeitet. Der folgende Ratgeber teilt das Geräusch in sechs Typen ein, nennt für jeden Typ den zu messenden Wert und den Schwellenwert und beschreibt anschließend die Lösung Schritt für Schritt. Jeder Abschnitt ist für sich lesbar; Sie können mit der Überschrift beginnen, die dem Geräusch, das Sie hören, am nächsten kommt.

In diesem Ratgeber finden Sie:

Was Sie in diesem Ratgeber erwartet

  • Die Vordiagnose, die das Geräusch in sechs Typen einteilt und in 60 Sekunden ein Ergebnis liefert
  • Der rechnerische Nachweis, dass die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr in Heizkreisen im Bereich 0,5-1,0 m/s gehalten werden muss
  • Die Antwort auf die Frage, wie viele dB(A) eine Umwälzpumpe erzeugt, einschließlich Abstand und Umgebungsgeräusch
  • Der direkte Zusammenhang zwischen einem Anlagendruck von 1-1,5 bar und dem Geräusch
  • Die Schritt-für-Schritt-Berechnung der Bedingung NPSHa größer als NPSHr und der Kavitationsschwelle
  • Der Unterschied zwischen den Regelungsarten Δp-c und Δp-v bei Geräusch und Energieverbrauch
  • Welches Geräusch ein automatischer Entlüfter, ein Mikroblasenabscheider und ein Schlammabscheider mit Magnet jeweils beseitigt
  • Die Unterbrechung der Körperschallübertragung durch flexible Verbindung, Kompensator und Dämmung der Aufhängung
  • Die Auswahlregel zwischen Senken der Drehzahl und größerem DN, die 5 häufigsten Fehler und die Checkliste

01Warum macht eine Umwälzpumpe Geräusche? 60-Sekunden-Vordiagnose

Eine Umwälzpumpe ist eine Pumpe, die das Wasser im Heiz- oder Kühlkreis in einem geschlossenen Kreislauf umwälzt, eine niedrige Förderhöhe hat und für Dauerbetrieb geeignet ist. Im geschlossenen Kreislauf muss sie keine statische Höhe überwinden; sie deckt nur den Reibungsverlust von Rohr und Armaturen. Deshalb ist eine einwandfreie Umwälzpumpe in der Praxis nicht zu hören. Ist ein Geräusch vorhanden, stammt es aus einer von vier Quellen: aus dem Wasser, aus dem Rohr, aus dem Gehäuse oder aus dem Motor.

Die Vordiagnose besteht aus drei Fragen und erfordert kein Werkzeug. Erste Frage: Ist das Geräusch auch bei stehender Pumpe zu hören? Schalten Sie die Kombitherme oder den Kreis ab; verschwindet das Geräusch, ist die Quelle die Pumpe oder die Strömung, bleibt es bestehen, ist die Quelle ein anderes Gerät. Zweite Frage: Ist das Geräusch kontinuierlich oder rhythmisch? Kontinuierliche Geräusche sind hydraulisch, rhythmische und sich wiederholende Geräusche sind mechanisch. Dritte Frage: Ist das Geräusch am Pumpengehäuse oder an den Heizkörpern und Rohren lauter?

Zur Beantwortung der dritten Frage dient die Schraubendreher-Methode. Setzen Sie die Spitze eines flachen Schraubendrehers auf das Pumpengehäuse und halten Sie den Griff an Ihr Ohr. Ist das Geräusch am Gehäuse deutlich und am Rohr schwach, liegt die Quelle im Pumpenlager. Ist das Geräusch in der Rohrleitung und an den Heizkörpern lauter als an der Pumpe, liegt die Quelle in der Strömung oder in Luft in der Anlage. Ist das Geräusch weder an der Pumpe noch am Rohr, aber an Wand und Boden zu spüren, liegt eine Übertragung von Körperschall vor, und die Lösung liegt bei der Aufhängung.

Diese drei Fragen genügen, um die sechs Geräuschtypen voneinander zu unterscheiden. Kontinuierliches Rauschen und Gluckern bedeuten Luft in der Anlage. Kontinuierliches Kiesrauschen und Knistern bedeutet eine hohe Strömungsgeschwindigkeit oder Kavitation. Kontinuierliches metallisches Summen weist auf das Rotorlager. Kontinuierliches tieffrequentes Brummen und am Boden spürbare Schwingungen sind Körperschallübertragung. Rhythmisches Klackern ist das Schlagen des Rückschlagventils. Ein einzelner heftiger Schlag, der beim Schließen eines Ventils zu hören ist, ist dagegen ein Wasserschlag. Für Komponenten der Heizungsanlage und das Pumpensortiment können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Heizung)

02Brummen und Rauschen: Luft in der Anlage

Luft in der Anlage ist die mit Abstand häufigste Ursache für Geräuschbeschwerden bei Umwälzpumpen. Im Wasser mitgeführte Luftblasen werden zwischen den Laufradschaufeln eingeklemmt, platzen und dehnen sich aus; es entsteht ein kontinuierliches Rauschen, Gluckern oder ein Geräusch wie von einem fließenden Bach. Dasselbe Geräusch ist auch in den oberen Ecken der Heizkörper zu hören, weil sich die Luft an den höchsten und am langsamsten durchströmten Punkten des Kreises sammelt.

Das Symptom lässt sich an drei Punkten bestätigen. Erstens ist der obere Teil des Heizkörpers deutlich kälter als der untere; beträgt der Temperaturunterschied zwischen oben und unten an einem Heizkörper mehr als 20 °C, befindet sich oben Luft. Zweitens trat das Geräusch zu Beginn der Heizperiode auf, nachdem die Anlage aufgefüllt oder Wasser nachgespeist wurde. Drittens nimmt das Geräusch ab, wenn die Pumpendrehzahl gesenkt wird, verschwindet aber nicht vollständig; bei geringerer Strömung wird die Luft weniger mitgeführt, bleibt aber weiterhin im System.

Der zu messende Wert ist der Anlagendruck. In einem geschlossenen Heizkreis sollte der Anlagendruck im kalten Zustand im Bereich 1,0-1,5 bar liegen. Sinkt der Druck unter 0,8 bar, nähert sich der örtliche Druck in den oberen Höhenlagen des Kreises dem Atmosphärendruck, gelöstes Gas wird freigesetzt, und das System erzeugt von selbst Luft. Steigt der Druck dagegen über 2,5 bar, lässt das Sicherheitsventil Wasser ab, das System verliert Wasser, und mit dem Nachspeisewasser gelangt neuer Sauerstoff hinein. Beide Extreme führen zum selben Geräusch.

Den erforderlichen Mindestdruck zu berechnen ist einfach. Die Regel lautet: Zum mWS-Äquivalent des Höhenunterschieds des höchsten Heizkörpers gegenüber dem Pumpenmanometer addiert man einen Sicherheitszuschlag von 0,3-0,5 bar. Beträgt in einem fünfgeschossigen Gebäude der senkrechte Abstand zwischen dem Heizraum im Keller und dem Heizkörper im obersten Geschoss 15 m, ergibt sich als Äquivalent 15 geteilt durch 10,2 gleich ca. 1,47 bar. Addiert man dazu 0,3 bar, muss der Anlagendruck im kalten Zustand mindestens 1,8 bar betragen. In diesem Gebäude bedeutet ein Betrieb mit 1,2 bar dauerhafte Luft und dauerhaftes Rauschen in den oberen Geschossen.

Die Grundursachen lassen sich in vier Punkten zusammenfassen. Erstens wird beim Befüllen die Luft nicht vollständig ausgetrieben; in einer Anlage, die schnell befüllt wird, wird die Luft in Taschen eingeschlossen, statt dem Wasser voraus zu entweichen. Zweitens ist der Vordruck des Ausdehnungsgefäßes falsch, und das System fällt im Betrieb in den Unterdruck. Drittens werden sauerstoffdurchlässige Rohre verwendet; durch die Wand eines Kunststoffrohrs ohne Sauerstoffsperre diffundiert ständig Sauerstoff. Viertens arbeitet der automatische Entlüfter verkehrt und saugt Luft an.

Die Reihenfolge der Lösung ist die folgende und wird nicht verändert. Bringen Sie zuerst den Anlagendruck auf den berechneten Wert. Entlüften Sie dann die Heizkörper, im untersten Geschoss beginnend und nach oben fortschreitend, bei gestoppter Pumpe und nach 10-15 Minuten Wartezeit am Entlüfter; das Entlüften bei laufender Pumpe ist ineffizient, weil die Blasen dabei umgewälzt werden. Prüfen Sie anschließend die automatischen Entlüfter an den Steigleitungsenden und auf der Pumpe. Sammelt sich im letzten Schritt wiederholt erneut Luft, wird dem Kreis ein dauerhafter Mikroblasenabscheider hinzugefügt.

Die dauerhafte Lösung ist der Mikroblasenabscheider. Dieses Element wird am heißesten Punkt mit der geringsten Gaslöslichkeit, am Kesselaustritt, montiert; auf der Drahtgeflecht-Oberfläche im Inneren vereinigen sich die Mikroblasen, steigen auf und werden über den automatischen Entlüfter oben abgeführt. Die Caleffi-Baureihe Discal ist ein verbreitetes Beispiel für diese Funktion und bietet ein Sortiment von DN 20 bis DN 150. Sie können sich unsere Produktgruppe für Installationsanschlüsse und Verrohrung ansehen. (Details: Installationstechnik)

03Kiesrauschen und Knistern: Strömungsgeschwindigkeit zu hoch oder Kavitation

Ein Geräusch wie von Kieselsteinen ist das gemeinsame Symptom zweier verschiedener Vorgänge: einer übermäßig hohen Strömungsgeschwindigkeit und Kavitation. Beide hängen damit zusammen, dass im Wasser Dampf- oder Gasblasen entstehen und wieder zusammenbrechen, entstehen aber an unterschiedlichen Stellen. Das Geräusch bei hoher Strömungsgeschwindigkeit entsteht in Rohr und Ventil, das Kavitationsgeräusch zwischen Saugstutzen der Pumpe und Laufradeintritt. Zur Unterscheidung achtet man darauf, wo das Geräusch am lautesten ist.

Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit ist das Geräusch besonders an angedrosselten Thermostatventilen, an Bögen und an Querschnittsverengungen zu hören. Nimmt das Geräusch deutlich ab, wenn Sie das Thermostatventil vollständig öffnen, ist die Strömungsgeschwindigkeit die Ursache. Bei Kavitation dagegen konzentriert sich das Geräusch am Pumpengehäuse, beim Berühren des Pumpengehäuses sind Schwingungen zu spüren, und beim Senken der Pumpendrehzahl nimmt das Geräusch in der Regel ab. Zu Mechanismus, Entstehung und Vermeidung der Kavitation empfehlen wir Ihnen unseren ausführlichen Ratgeber. (Details: Was ist Pumpenkavitation und wie lässt sie sich vermeiden?)

Der zu messende Wert ist die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr. In Heizkreisen liegt der Zielbereich bei 0,5-1,0 m/s; die kritische Obergrenze beträgt etwa 1,5 m/s. Wird 1,5 m/s überschritten, ist nicht nur das Strömungsgeräusch zu hören, sondern bei Kupfer- und dünnwandigen Stahlrohren beginnt auch das Risiko von Erosionskorrosion. Es gibt auch eine Untergrenze: Unterhalb von 0,3 m/s kann die Strömung Luftblasen nicht mitreißen, und die Blasen sammeln sich im Rohr und werden zu einer eigenen Geräuschquelle.

Die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt mit einer einzigen Formel: v gleich Q geteilt durch A. Dabei sind Q der Volumenstrom in m³/s, A die Rohr-Innenquerschnittsfläche in m² und v die Geschwindigkeit in m/s. Für die praktische Anwendung genügt es, Q in m³/h anzusetzen und durch 3600 zu teilen. Beispiel: Bei einem Stahlrohr DN 25 beträgt der Innendurchmesser etwa 27,3 mm, die Querschnittsfläche Pi mal 0,0273 zum Quadrat geteilt durch 4 gleich 0,000585 m². Beträgt der Kreis-Volumenstrom 2,0 m³/h, ergibt sich umgerechnet auf Sekunden 2,0 geteilt durch 3600 gleich 0,000556 m³/s.

Ergebnis: v gleich 0,000556 geteilt durch 0,000585 gleich 0,95 m/s. Dieser Wert liegt am oberen Ende des Bereichs 0,5-1,0 m/s und gilt als leise. Steigt der Volumenstrom im selben Rohr auf 3,2 m³/h, beträgt die Geschwindigkeit 1,52 m/s, und die kritische Grenze wird überschritten; die Folge ist ein hörbares Strömungsgeräusch. Führen Sie denselben Volumenstrom von 3,2 m³/h in einem Rohr DN 32, beträgt der Innendurchmesser 36,0 mm, die Fläche 0,001018 m², und die Geschwindigkeit sinkt auf 0,87 m/s. Das Geräusch verschwindet mit einer einzigen Vergrößerung des Durchmessers.

Wenn Sie den Volumenstrom nicht kennen, können Sie ihn aus der Heizlast berechnen. Die Beziehung lautet: Q gleich P geteilt durch 1,163 mal Delta T. Dabei ist P in kW, Delta T die Spreizung (Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur) in °C und Q in m³/h. Für eine Heizlast von 24 kW und eine Temperaturdifferenz von 20 °C ergibt sich Q gleich 24 geteilt durch 1,163 mal 20 gleich 1,03 m³/h. Wird dieselbe Heizlast mit einer Temperaturdifferenz von 10 °C transportiert, steigt der Volumenstrom auf 2,06 m³/h, und die Strömungsgeschwindigkeit verdoppelt sich. Die Verringerung der Spreizung ist die tückischste Auslegungsentscheidung, wenn es um Geräuschentwicklung geht.

Auf der Kavitationsseite ist der zu messende Wert der NPSH. In geschlossenen Heizkreisen tritt Kavitation seltener auf als in offenen Systemen, kommt aber in zwei Fällen vor: wenn der Anlagendruck sehr niedrig und die Wassertemperatur hoch ist. Der Dampfdruck von Wasser beträgt bei 80 °C etwa 4,8 mWS, bei 90 °C etwa 7,1 mWS und bei 100 °C 10,3 mWS. Mit steigender Temperatur rückt die Kavitationsschwelle rasch näher; deshalb ist die Druckreserve in einem Kreis, der bei hoher Temperatur arbeitet, noch wichtiger.

04Metallisches Summen und Pfeifen: Rotorlager und Trockenlauf

Metallisches Summen ist ein kontinuierliches Geräusch, das aus der Lagergruppe der Umwälzpumpe kommt und unmittelbar mit der Motordrehzahl zusammenhängt. Bei einer Nassläufer-Umwälzpumpe dreht sich der Rotor auf Keramik- oder Graphitlagern, und die Schmierung übernimmt das Wasser im Kreis selbst. Wird der Wasserstrom unterbrochen oder ist die Lageroberfläche mit Kalk und Magnetit überzogen, steigt die Reibung, und es entsteht ein hochfrequentes Summen. Dies ist die Hauptquelle der Beschwerde, dass die Umwälzpumpe metallische Geräusche macht.

Das Symptom ist, dass sich das Geräusch mit der Drehzahl ändert. Wird beim Senken der Pumpenstufe oder der eingestellten Drehzahl die Tonhöhe des Geräuschs deutlich tiefer und beim Erhöhen höher, ist die Quelle das rotierende Bauteil. Die Tonhöhe des luftbedingten Rauschens ändert sich dagegen bei einer Drehzahländerung nicht nennenswert, es ändert sich nur seine Lautstärke. Diese eine Beobachtung genügt in den meisten Fällen, um mechanisches und hydraulisches Geräusch voneinander zu unterscheiden.

Das zweite Symptom ist die Temperatur. Der Motor einer Pumpe mit erhöhter Lagerreibung läuft wärmer als normal. Bei einer Nassläufer-Umwälzpumpe übersteigt die Gehäusetemperatur unter normalen Bedingungen die Temperatur des Fördermediums nicht um mehr als 15-20 °C. Liegt in einem Kreis, der mit Wasser von 60 °C arbeitet, die Gehäusetemperatur bei 95-100 °C und lässt sich das Gehäuse mit der Hand nicht 5 Sekunden lang halten, liegt ein Problem am Lager oder an der Wicklung vor. Das dritte Symptom ist die aufgenommene Leistung: Ist der Verbrauch bei gleichem Sollwert gegenüber früher um mehr als 20 Prozent gestiegen, hat die mechanische Reibung zugenommen.

Die Grundursachen sind der Reihe nach die folgenden. Erstens der Trockenlauf; eine Nassläuferpumpe, die bei leerem Kreis oder bei vorhandenem Lufteinschluss läuft, beschädigt ihre Lager innerhalb von Sekunden. Zweitens Kalk- und Magnetitablagerungen; im Anlagenwasser gelöstes Eisenoxid sammelt sich im Rotorspalt, und das Magnetfeld lässt es am Rotor haften. Drittens das Festsitzen der Welle einer Pumpe, die lange nicht betrieben wurde; eine Heizungspumpe, die den ganzen Sommer stillstand, läuft im Winter nur schwer an.

Die Lösungsschritte sind die folgenden. Stoppen Sie zuerst die Pumpe und vergewissern Sie sich, dass der Kreis gefüllt und luftfrei ist. Lösen Sie den zentralen Stopfen am Gehäuse von Nassläuferpumpen vorsichtig, bei kalter Anlage und nachdem der Druck abgelassen wurde, und drehen Sie die Welle mit einem Schraubendreher einige Umdrehungen; festsitzende Rotoren kommen mit dieser Maßnahme häufig wieder frei. Da beim Öffnen des Stopfens heißes Wasser herausspritzen kann, muss die Anlage unbedingt abgekühlt und drucklos gemacht werden.

Verschwindet das Lagergeräusch nicht, kommt ein Pumpenaustausch in Betracht. Bei Nassläufer-Umwälzpumpen wird die Lagergruppe nicht als separates Ersatzteil angeboten; die wirtschaftliche Reparaturgrenze ist der Austausch des Motorkopfs. An dieser Stelle ist der Wechsel auf ein Hocheffizienzmodell nach ErP 641/2009 und EN 16297 sinnvoll, denn wenn eine alte drehzahlkonstante Pumpe durch ein Modell mit einem EEI-Wert unter 0,20 ersetzt wird, sinken sowohl das Geräusch als auch der Verbrauch. Informationen zu den Auswahlkriterien finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Auswahl der Umwälzpumpe)

05Schwingungen und Gehäusebrummen: Aufhängung, Schelle und Körperschallübertragung

Körperschallübertragung bedeutet, dass die von der Pumpe erzeugten Schwingungen über Rohre und Aufhängungen in den Beton des Gebäudes übergehen und in entfernten Räumen hörbar werden. Das Kennzeichen dieses Falls ist: Im Heizraum ist das Geräusch gering, doch in einem Schlafzimmer im Obergeschoss ist ein störendes Brummen zu hören. Der größte Teil der Beschwerden, dass die Umwälzpumpe vibriert, ist in Wirklichkeit ein Montagemangel und kein Pumpendefekt.

Zur Bestätigung des Symptoms gibt es einen einfachen Test. Stoppen Sie die Pumpe kurzzeitig; verschwindet das Brummen sofort, ist die Pumpe die Quelle. Schalten Sie die Pumpe dann wieder ein und legen Sie die Hand auf eine der Rohraufhängungen. Sind die Schwingungen in der Hand deutlich zu spüren, ist die Aufhängung der Übertragungsweg. Sind die Schwingungen beim Berühren der Betonwand zu spüren, ist die Übertragung in die Bausubstanz übergegangen, und ein Pumpenwechsel löst das Problem nicht.

Die messbare Kenngröße ist die Schwinggeschwindigkeit. Am Gehäuse einer Umwälzpumpe wird bei einer einwandfreien Installation eine effektive Schwinggeschwindigkeit unter 2,8 mm/s erwartet. Werte über 4,5 mm/s sind ein Zeichen für Unwucht, Lagerverschleiß oder Resonanz. Steht kein Schwingungsmessgerät zur Verfügung, gilt als praktischer Anhaltspunkt: Kann eine auf das Pumpengehäuse gestellte Münze nicht stehen bleiben, liegen die Schwingungen über dem zulässigen Grenzwert.

Die Lösungen werden vom Günstigen zum Teuren abgearbeitet. Der erste Schritt ist die Dämmung der Aufhängung: Unter die vorhandenen Schellen werden Zwischenlagen aus EPDM oder Gummi gelegt; allein das verringert die Körperschallübertragung deutlich. Der zweite Schritt ist, am Ein- und Austritt der Pumpe eine flexible Verbindung einzufügen. Der dritte Schritt ist, in Leitungen über DN 50 einen Gummikompensator zu verwenden; der Kompensator unterbricht die Schwingungen und nimmt zugleich die Wärmeausdehnung auf. Der vierte Schritt ist, einen unabhängigen Festpunkt zu schaffen, der das Pumpengewicht trägt, und so die Rohrspannung von der Pumpe zu nehmen.

Bei der Verwendung von flexibler Verbindung und Kompensator gelten zwei Regeln. Erstens müssen die Rohre an beiden Enden des Kompensators unabhängig voneinander befestigt werden; andernfalls versucht das Element, die axiale Last zu tragen, und seine Lebensdauer verkürzt sich. Zweitens müssen Betriebstemperatur und Druck des Kompensators passend zum Kreis gewählt werden; Standard-EPDM-Kompensatoren sind typischerweise auf 100-110 °C begrenzt und werden in Heißwasserleitungen nicht eingesetzt. Für Anschluss- und Armaturenelemente können Sie einen Blick auf unsere Produktgruppe werfen. (Details: Ventile & Armaturen)

06Klackern und Klacken: Schlagen des Rückschlagventils

Das Schlagen des Rückschlagventils ist ein einzelnes, scharfes Klackern, das entsteht, wenn die Ventilklappe beim Stillstand der Pumpe oder bei einer Drehzahländerung hart auf die Dichtfläche schließt. Bei Doppelpumpen-Gruppen und in parallel arbeitenden Kreisen ist es ausgeprägter, weil das von der anderen Pumpe geförderte Wasser beim Stillstand einer Pumpe in der stehenden Leitung rückwärts drückt und die Klappe schlagartig schließt. Das Geräusch ist an der Stelle des Ventils am lautesten; das erleichtert die Diagnose.

Der zu messende Wert ist die Strömungsgeschwindigkeit im Querschnitt, in dem das Ventil sitzt. Klassische Klappen-Rückschlagventile ohne Feder bleiben nur bei ausreichender Strömungsgeschwindigkeit vollständig geöffnet. Fällt die Strömungsgeschwindigkeit unter 0,5 m/s, pendelt die Klappe in halb geöffneter Stellung, und es beginnt ein Flattern. Federbelastete Rückschlagventile mit Teller sind gegen dieses Problem widerstandsfähiger, weil die Feder das Schließen einleitet, bevor die Strömung zum Stillstand kommt, und die Rückströmgeschwindigkeit verringert.

Die Lösung ist der Wechsel des Ventiltyps. Der Umstieg von einer Klappenbauart auf ein federbelastetes Tellerrückschlagventil oder ein leises Doppelklappen-Rückschlagventil beseitigt das Geräusch in den meisten Fällen vollständig. Der zweite Schritt ist, das Ventil um eine Nennweite zu verkleinern und so die Strömungsgeschwindigkeit in den Bereich 1,0-1,5 m/s zu bringen; das sorgt dafür, dass die Klappe vollständig geöffnet bleibt. Der dritte Schritt ist, ein verkalktes Ventil auszubauen und zu reinigen. Der vierte Schritt ist, bei Doppelpumpen-Gruppen durch eine verlängerte Anlauf- und Auslauframpe zu verhindern, dass die Strömung abrupt abreißt.

07Dumpfer Schlag beim Schließen eines Ventils: Wasserschlag

Der Wasserschlag ist eine Druckwelle, die entsteht, wenn eine in Bewegung befindliche Wassermasse abrupt gestoppt wird, und ist in der Rohrleitung als dumpfer Schlag oder Klacken zu hören. In Umwälzkreisen ist die häufigste Quelle ein schnell schließendes Motorventil, ein Magnetventil oder ein plötzlich schließendes Thermostatventil. Das Geräusch ist nicht nur an sich störend; der Stoßdruck ermüdet Rohre, Schweißnähte und Armaturen in kurzer Zeit.

Die Größe des Druckanstiegs wird mit der Joukowsky-Gleichung abgeschätzt: Delta P gleich Rho mal a mal Delta v. Dabei ist Rho die Dichte des Wassers von etwa 1000 kg/m³, a die Druckwellengeschwindigkeit, im Stahlrohr etwa 1200 m/s, und Delta v die Geschwindigkeit der gestoppten Strömung in m/s. Beim abrupten Stoppen von Wasser, das mit 1,0 m/s strömt, entsteht Delta P gleich 1000 mal 1200 mal 1,0 gleich 1.200.000 Pa, also etwa 12 bar zusätzlicher Druck.

Diese Rechnung zeigt unmittelbar, warum eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit sowohl für das Geräusch als auch für die Festigkeit entscheidend ist. Läge die Strömungsgeschwindigkeit in derselben Leitung bei 0,6 m/s, sänke der Stoßdruck auf etwa 7,2 bar. Halbiert man die Strömungsgeschwindigkeit, halbiert sich auch der Stoßdruck. Deshalb ist der Bereich 0,5-1,0 m/s nicht nur eine Frage des Komforts, sondern zugleich ein mechanischer Sicherheitsbereich.

Die Lösung hat vier Seiten. Erstens die Schließzeit des Ventils zu verlängern; bei Motorventilen erzeugen Typen mit einer Schließzeit im Bereich 15-60 Sekunden im Gegensatz zu schnell schließenden Magnetventilen keinen Stoß. Druckunabhängige Strangregulierventile wie Danfoss AB-QM verringern durch das Konstanthalten des Volumenstroms auch die Schwankungen im Teillastbetrieb. Zweitens die Strömungsgeschwindigkeit durch einen größeren Durchmesser zu senken. Drittens einen Druckstoßdämpfer in Form eines Luftgefäßes oder ein Ausdehnungsgefäß mit kleinem Volumen hinzuzufügen. Viertens die Pumpendrehzahl auf eine Regelungsart mit sanfter Rampe umzustellen.

Die Wahl des Motorventils bestimmt an dieser Stelle unmittelbar das Geräuschverhalten. Schließzeit, Schließcharakteristik und Kvs-Wert müssen gemeinsam bewertet werden; ein im Verhältnis zur Anlage zu groß gewähltes Ventil arbeitet bei geringer Öffnung und erzeugt Knistern, und beim Schließen unterbricht es die Strömung schlagartig. Zu Ventiltyp, Antrieb und Dimensionierungskriterien können Sie sich unseren entsprechenden Ratgeber ansehen. (Details: Motorventil-Ratgeber)

08Wie unterscheidet man ein Geräusch vom Heizkörper von einem Geräusch von der Pumpe?

Die Beschwerde, vom Heizkörper sei ein Wassergeräusch zu hören, und die Beschwerde über Pumpengeräusche erfordern unterschiedliche Lösungen, doch Nutzer können beides oft nicht auseinanderhalten. Die Unterscheidung erfolgt anhand von Charakter und Ort des Geräuschs. Heizkörpergeräusche sind meist Rauschen, Gluckern und ein tickendes Ausdehnungsgeräusch. Pumpengeräusche dagegen sind ein kontinuierliches Brummen, Summen oder Kiesrauschen und werden mit zunehmendem Abstand zur Pumpe schwächer.

  • Geräuschcharakter — Heizkörper: fließendes Wasser, Gluckern, Rauschen; Pumpe: Brummen mit gleichbleibender Tonhöhe, metallisches Summen, Kiesrauschen
  • Ort — Heizkörper: Geräusch an der oberen Ecke des Heizkörpers am lautesten; Pumpe: Geräusch am Gehäuse am lautesten, nimmt entlang der Leitung ab
  • Zeitverlauf — Heizkörper: zu Beginn des Aufheizens in den ersten 10-20 Minuten deutlich, danach nimmt es ab; Pumpe: bleibt während des gesamten Betriebs konstant
  • Reaktion des Kreises — Heizkörper: Geräusch kann zunehmen, wenn das Thermostatventil angedrosselt wird; Pumpe: Geräusch nimmt ab, wenn die Pumpenstufe gesenkt wird
  • Temperaturverteilung — Heizkörper: Oberteil mehr als 20 °C kälter als das Unterteil, das bedeutet Luft; Pumpe: Temperaturverteilung des Heizkörpers ist gleichmäßig
  • Reaktion auf Entlüften — Heizkörper: nach dem Entlüften endet das Geräusch oder nimmt deutlich ab; Pumpe: Entlüften hat keine Wirkung auf das Geräusch
  • Metallisches Klackern — Heizkörper: ausdehnungsbedingt, das Rohr reibt an der Schelle; Pumpe: lagerbedingt, die Tonhöhe ändert sich mit der Drehzahl

Bei Fußbodenheizkreisen ist das Geräuschprofil anders. In Systemen mit Verteiler ist das Geräusch meist im Verteilerschrank zu hören, und die Ursache ist ein Ungleichgewicht der Kreis-Volumenströme; ist das Rotameter eines Kreises ganz offen und das eines anderen fast geschlossen, steigt im offenen Kreis die Strömungsgeschwindigkeit, und es beginnt ein Knistern. Informationen zur Funktionsweise von Fußbodenheizungssystemen und zur Logik des Kreisabgleichs finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Vorteile der Fußbodenheizung)

09Wie viele dB(A) erzeugt eine Umwälzpumpe?

Eine moderne Nassläufer-Umwälzpumpe erzeugt, in 1 Meter Abstand gemessen, typischerweise einen Schallpegel im Bereich 32-45 dB(A). Kleine Pumpen für Wohngebäude liegen am unteren Ende des Bereichs; große Pumpen mit Gehäusen über DN 40 nähern sich bei maximaler Drehzahl dem oberen Ende. Zum Vergleich: Das Grundgeräusch eines ruhigen Schlafzimmers liegt bei etwa 30 dB(A), normales Sprechen bei rund 60 dB(A).

Beim Lesen dieser Werte gelten zwei Regeln. Erstens nimmt der Schalldruck mit dem Abstand ab; verdoppelt sich der Abstand zur Quelle, sinkt der Pegel im Freifeld um etwa 6 dB. Eine Pumpe, die in 1 Meter 42 dB(A) misst, ergibt in 4 Metern etwa 30 dB(A). Zweitens ist das Dezibel logarithmisch; eine Abnahme um 3 dB bedeutet, dass sich die Schallleistung halbiert, eine Abnahme um 10 dB entspricht für das Ohr etwa einer halbierten Lautstärkeempfindung.

Das praktische Ziel lautet: Im Heizraum sind 45-50 dB(A) akzeptabel, im Schrank hinter einer Wand, die an ein Schlafzimmer grenzt, ist jedoch die Grenze von 35 dB(A) zu beachten. Als allgemein anerkannter Wert für Geräusche haustechnischer Anlagen in Wohngebäuden gilt in Aufenthaltsräumen nachts der Bereich 30-35 dB(A). In den meisten Beschwerdefällen liegt der gemessene Wert 10-15 dB über diesem Bereich, und der Unterschied kommt fast immer von Luft, Strömungsgeschwindigkeit oder Körperschallübertragung, nicht vom Katalogwert der Pumpe selbst.

Beim Vergleich der Katalogwerte in dB(A) muss auch die Messbedingung gelesen werden. Wird nicht angegeben, in welchem Abstand, bei welcher Drehzahl und bei welchem Volumenstrom der Wert ermittelt wurde, ist der Vergleich irreführend. Eine Pumpe, die bei maximaler Drehzahl 45 dB(A) erreicht, kann im tatsächlichen Betriebspunkt bei 40 Prozent der Drehzahl 33 dB(A) erreichen. Deshalb ist Ruhe weniger eine Frage der Modellauswahl als der richtigen Dimensionierung und der richtigen Regelungsart. Alternativen bei Marken und Sortimenten finden Sie auf unserer Seite „Marken“. (Details: unsere Markenseite)

10Anlagendruck und NPSH: die zwei Zahlenbedingungen für leisen Betrieb

Leiser Betrieb hat zwei Zahlenbedingungen: Der Anlagendruck muss im Bereich 1-1,5 bar und über der statischen Höhe gehalten werden, und der auf der Saugseite vorhandene NPSH-Wert muss größer sein als der erforderliche NPSH-Wert der Pumpe. Die zweite ist die Bedingung NPSHa größer als NPSHr und ist die mathematische Grenze der Kavitation. Sind diese beiden Bedingungen nicht erfüllt, läuft keine Marke und kein Modell leise.

Die Berechnung von NPSHa besteht aus vier Termen: NPSHa gleich absoluter Druck am Saugpunkt (als Höhe) plus statische Höhe minus Reibungsverlust minus Dampfdruckhöhe. Alle Terme sind in mWS angegeben. In einem geschlossenen Heizkreis ist der Saugdruck die Summe aus Anlagendruck und Atmosphärendruck; deshalb fügt das Halten der Anlage bei 1,5 bar dem NPSHa unmittelbar etwa 15,3 mWS hinzu.

Rechnen wir ein Beispiel. Im Heizraum beträgt der Anlagendruck 1,2 bar, also 12,2 mWS; dazu kommt der Atmosphärendruck von 10,3 mWS, und der absolute Druck beträgt 22,5 mWS. Der Pumpensaugstutzen liegt 1,0 m unterhalb des Verteilers, die statische Höhe beträgt also plus 1,0 mWS. Der Reibungsverlust der Saugleitung wurde mit 0,8 mWS gemessen. Die Wassertemperatur beträgt 80 °C, und die Dampfdruckhöhe 4,8 mWS.

Ergebnis: NPSHa gleich 22,5 plus 1,0 minus 0,8 minus 4,8 gleich 17,9 mWS. Beträgt der im Katalog abgelesene NPSHr-Wert der Pumpe bei diesem Volumenstrom 1,5 mWS, beträgt der Sicherheitsabstand 16,4 mWS, und es besteht kein Kavitationsrisiko. Fällt der Anlagendruck im selben Kreis auf 0,4 bar, sinkt der absolute Druck auf 14,4 mWS, und NPSHa beträgt 9,8 mWS; das ist immer noch ausreichend. Wird die Wassertemperatur jedoch auf 95 °C angehoben, steigt die Dampfdruckhöhe auf 8,5 mWS, und NPSHa fällt auf 2,1 mWS. An diesem Punkt ist Kavitation eine echte Gefahr.

Die allgemeine Regel lautet, dass NPSHa mindestens 0,5 mWS über NPSHr liegen soll, vorzugsweise mit einem Sicherheitsabstand von 1,0 mWS. In Kreisen, die bei hoher Temperatur arbeiten, wird dieser Abstand noch größer gewählt. Der günstigste Weg zum Sicherheitsabstand ist die Erhöhung des Anlagendrucks; der teuerste ist der Pumpenwechsel. Volumen und Vordruck des Ausdehnungsgefäßes sind das eigentliche Element, das bestimmt, ob der Anlagendruck während des Betriebs in diesem Bereich bleibt. Zur Berechnungsmethode finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

11Wie wirkt sich die Regelungsart auf das Geräusch aus? Vergleich Δp-c und Δp-v

Die Regelungsart ist die Einstellung, die bestimmt, wie eine drehzahlvariable Umwälzpumpe ihre Förderhöhe in Abhängigkeit vom Volumenstrom verändert, und sie wirkt sich unmittelbar auf das Geräusch aus. Es gibt zwei grundlegende Arten: die Regelungsart mit konstantem Differenzdruck Δp-c und die mit proportionalem Differenzdruck Δp-v. In Heizkörperkreisen mit Thermostatventilen erzeugt die Wahl der falschen Regelungsart im Teillastbetrieb unnötig hohen Druck und führt zu Knistern an den Ventilen.

  • Funktionsweise — Δp-c: hält die Förderhöhe unabhängig vom Volumenstrom konstant; Δp-v: senkt die Förderhöhe mit abnehmendem Volumenstrom linear bis auf etwa die Hälfte
  • Geeigneter Kreis — Δp-c: Fußbodenheizung, Rohrleitungen mit geringem Widerstand und kurze Rohrleitungen, Kreise mit konstantem Volumenstrom; Δp-v: Heizkörperkreise mit Thermostatventilen, Mehrfamilienhaus-Anlagen mit langen Steigleitungen
  • Geräusch im Teillastbetrieb — Δp-c: je weiter die Ventile schließen, desto größer die Druckdifferenz am Ventil, hohes Knisterrisiko; Δp-v: die Druckdifferenz bleibt begrenzt, das Ventilgeräusch nimmt deutlich ab
  • Energie im Teillastbetrieb — Δp-c: der Verbrauch sinkt langsam; Δp-v: der Jahresverbrauch im selben Kreis liegt typischerweise 20-30 Prozent niedriger
  • Lebensdauer des Thermostatventils — Δp-c: hoher Differenzdruck beschleunigt den Verschleiß von Nadel und Dichtung; Δp-v: der Verschleiß verlangsamt sich
  • Einstellaufwand — Δp-c: die Soll-Förderhöhe wird als einzelner Wert eingegeben, die Einstellung ist einfach; Δp-v: der Sollwert wird nach der Berechnung des am weitesten entfernten Kreises eingegeben, das erfordert etwas mehr Sorgfalt
  • Verhalten bei unabgeglichenem Kreis — Δp-c: maskiert den fehlenden Abgleich, der entfernte Kreis wird trotzdem nicht warm; Δp-v: macht den fehlenden Abgleich früher sichtbar

Das praktische Urteil ist eindeutig. Gibt es in einer Heizkörperanlage mit Thermostatventilen Geräuschbeschwerden, ist das Erste, was zu tun ist, die Regelungsart auf Δp-v umzustellen. Diese Einstellung dauert in den meisten Fällen fünf Minuten, erfordert kein Bauteil und beseitigt das Knistern an den Ventilen, indem sie die im Teillastbetrieb erzeugte überschüssige Förderhöhe automatisch senkt. In Fußbodenheizkreisen ist dagegen Δp-c meist besser geeignet, weil sich der Kreiswiderstand mit dem Volumenstrom weniger verändert.

Auch der Wert der Soll-Förderhöhe ist eine eigene Geräuschquelle. Die Pumpe wird ab Werk oft in der maximalen Stufe geliefert, und niemand senkt sie ab. Wird in einem Wohnkreis, der 6 mWS benötigt, die Pumpe auf 10 mWS belassen, bedeutet das, dass alle Thermostatventile mit hohem Differenzdruck arbeiten und die gesamte Anlage durchgehend knistert. Der richtige Ansatz ist, den Sollwert dem berechneten Gesamtdruckverlust des am weitesten entfernten Kreises gleichzusetzen.

Auch automatisch adaptive Betriebsarten sind für das Geräusch von Nutzen. Die Funktion der automatischen Anpassung in den Baureihen Grundfos ALPHA2 und Grundfos MAGNA3 überwacht den Kreis, senkt die Soll-Kennlinie selbst ab und beseitigt überschüssigen Druck im Laufe der Zeit. Auch bei den Modellen Wilo Stratos PICO und Wilo Yonos PICO gibt es dynamische Einstellung und Nachtbetrieb als Optionen. Der Nachtbetrieb senkt zu Zeiten, in denen keine niedrige Außentemperatur dies erfordert, die Drehzahl und verringert so Verbrauch und Geräusch. Zum Gewinn auf der Effizienzseite finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)

12Lösungsübersicht nach Geräuschtyp

Die folgende Liste verknüpft das Geräusch, das Sie hören, unmittelbar mit einer Messung und einer Lösung. Jeder Punkt folgt derselben Reihenfolge: Geräuschtyp, zu messender Wert, wahrscheinlichste Ursache und zuerst anzuwendende Lösung. Sie können mit dem Punkt beginnen, der Ihrer Beschwerde am nächsten kommt, und dann zum entsprechenden Abschnitt oben zurückkehren.

  • Rauschen und Gluckern — Messung: Anlagendruck und Temperaturunterschied zwischen Heizkörper oben und unten; Ursache: Luft in der Anlage; Lösung: Druck auf 1-1,5 bar bringen, bei stehender Pumpe entlüften, Mikroblasenabscheider ergänzen
  • Kontinuierliches Bachgeräusch — Messung: Strömungsgeschwindigkeit im Rohr; Ursache: Geschwindigkeit über 1,5 m/s; Lösung: Pumpendrehzahl senken, Soll-Förderhöhe verringern, falls nötig DN vergrößern
  • Kiesrauschen und Knistern — Messung: Differenz zwischen NPSHa und NPSHr sowie Wassertemperatur; Ursache: Kavitation oder hohe Geschwindigkeit an einem angedrosselten Ventil; Lösung: Anlagendruck erhöhen, Temperatur senken, Ventilöffnung und Abgleich korrigieren
  • Metallisches Summen — Messung: Gehäusetemperatur und aufgenommene Leistung; Ursache: Reibung am Rotorlager, Magnetitablagerung; Lösung: Welle freigeben, Schlammabscheider mit Magnet ergänzen, bei Erfolglosigkeit den Motorkopf tauschen
  • Tieffrequentes Brummen und Schwingungen am Boden — Messung: Schwinggeschwindigkeit, Ziel unter 2,8 mm/s; Ursache: Körperschallübertragung; Lösung: Dämmung der Aufhängung, flexible Verbindung, Kompensator in Leitungen über DN 50
  • Einzelnes scharfes Klackern — Messung: Zusammenhang des Geräuschs mit dem Anlauf- oder Stillstandsmoment der Pumpe; Ursache: Schlagen des Rückschlagventils; Lösung: auf ein leises federbelastetes Tellerrückschlagventil wechseln, Ventildurchmesser nach der Strömungsgeschwindigkeit verkleinern
  • Dumpfer Schlag beim Schließen eines Ventils — Messung: Strömungsgeschwindigkeit und Schließzeit des Ventils; Ursache: Wasserschlag; Lösung: Schließzeit verlängern, Strömungsgeschwindigkeit senken, Druckstoßdämpfer ergänzen
  • Ticken an der Schelle — Messung: Rohrlänge und Temperaturänderung; Ursache: Einklemmen der Wärmeausdehnung; Lösung: Schelle lockern, Gleitauflager und Dehnungsreserve vorsehen

13Entlüften und Wasseraufbereitung: die Reihenfolge der dauerhaften Lösung

Das Entlüften ist der erste Schritt der Geräuschbehandlung, aber allein nicht dauerhaft. Gelangt weiterhin Luft in die Anlage, kehrt dasselbe Geräusch nach drei Monaten zurück. Die dauerhafte Lösung ist die gemeinsame, richtige Installation von vier Elementen: richtiger Anlagendruck, richtig positionierte automatische Entlüfter, Mikroblasenabscheider und Schlammabscheider mit Magnet. Diese vier Elemente lösen unterschiedliche Probleme und sind nicht gegeneinander austauschbar.

Der automatische Entlüfter ist ein Element mit Schwimmer, das die im Kreis gesammelte freie Luft nach außen abführt. Die richtige Position sind die höchsten Punkte des Kreises und die Steigleitungsenden. Ein falsch positionierter Entlüfter ist nutzlos; ein Entlüfter, der an einem Punkt in der Mitte des Kreises sitzt, kann eine Lufttasche oberhalb nicht entleeren. Außerdem ist eine jährliche Kontrolle der Entlüfter unerlässlich, denn wenn der Schwimmersitz verkalkt, tropft das Element entweder ständig Wasser oder beginnt umgekehrt, Luft anzusaugen.

Der Mikroblasenabscheider fängt statt freier Luft die im Wasser gelösten Blasen im Mikrometerbereich ein. Am effizientesten arbeitet er am Kesselaustritt, wo das Wasser am heißesten und die Gaslöslichkeit am geringsten ist. Da das gesamte Wasser des Systems dieses Element passieren muss, wird bevorzugt, ihn in der Hauptvorlaufleitung vor der Saugseite der Pumpe zu positionieren. Bei richtiger Dimensionierung verringert sich das freie Gas im Kreis nach einigen Tagen Betrieb deutlich.

Der Schlammabscheider mit Magnet dagegen befasst sich nicht mit Luft, sondern mit festen Verunreinigungen. Magnetit, also Eisenoxidschlamm, der sich im Heizkreis mit der Zeit bildet, setzt sich im Rotorspalt der Pumpe und in den Kanälen des Wärmeübertragers ab. Magnetitablagerungen erzeugen sowohl das Lagergeräusch als auch die vom Wärmeübertrager ausgehenden Siedegeräusche. Der richtige Ort des Abscheiders ist die Rücklaufleitung, unmittelbar vor dem Kesseleintritt, und er muss mindestens einmal pro Jahr entleert werden.

Die Wasseraufbereitung ist das letzte Glied dieser Kette. In einem Kreis, der mit hartem Wasser befüllt wird, lagert sich Kalk auf der Wärmeübertragerfläche und im Pumpenlager ab; jede 1 mm dicke Kalkschicht senkt die Wärmeübertragung um etwa 10 Prozent und führt durch die Erhöhung der Oberflächentemperatur zu örtlichen Siedegeräuschen. Das Enthärten des Füllwassers und der Einsatz eines geeigneten Inhibitors verhindern unmittelbar, dass das Geräuschproblem wiederkehrt. Für Lösungen zur Wasseraufbereitung und Filtration können Sie einen Blick auf unsere Produktgruppe werfen. (Details: Wasseraufbereitung)

14Drehzahl senken oder DN vergrößern? Welche Lösung passt zu wem?

Für ein Geräusch durch zu hohe Strömungsgeschwindigkeit gibt es zwei Lösungswege: die Pumpendrehzahl senken oder den Rohrdurchmesser vergrößern. Beide verringern die Strömungsgeschwindigkeit, haben aber unterschiedliche Kosten. Die Regel lautet: Ist das Geräusch im ganzen Kreis verbreitet und heizt der Kreis mehr als erforderlich, wird die Drehzahl gesenkt; konzentriert sich das Geräusch auf eine bestimmte Leitung und muss diese Leitung den erforderlichen Volumenstrom führen, wird der Durchmesser vergrößert.

  • Ausführungsdauer — Drehzahl senken: 5 Minuten, Einstellung am Gerät; DN vergrößern: je nach Abschnitt zwischen einem halben Tag und mehreren Tagen Installationsarbeit
  • Kostenpositionen — Drehzahl senken: keine, nur Arbeitsminuten; DN vergrößern: Rohr, Fittings, Dämmung, Arbeitszeit, falls nötig Aufstemmen von Wand und Estrich
  • Einfluss auf die Heizleistung — Drehzahl senken: der Volumenstrom nimmt ab, in entfernten Kreisen kann die Erwärmung schwächer werden; DN vergrößern: der Volumenstrom bleibt erhalten, die Leistung wird nicht beeinträchtigt
  • Energieverbrauch — Drehzahl senken: die Pumpenleistung sinkt etwa mit der dritten Potenz der Drehzahl, deutlicher Verbrauchsrückgang; DN vergrößern: da der Reibungsverlust abnimmt, sinkt auch die Pumpenleistung
  • Wirkung auf das Geräusch — Drehzahl senken: gleichzeitige Abnahme im gesamten Kreis; DN vergrößern: Abnahme nur im Querschnitt, dessen Durchmesser vergrößert wird
  • Wasserschlagrisiko — Drehzahl senken: da die Strömungsgeschwindigkeit sinkt, sinkt auch der Stoßdruck; DN vergrößern: Wirkung in dieselbe Richtung, die Geschwindigkeit sinkt
  • Für wen geeignet — Drehzahl senken: Wohngebäude, in denen die Pumpe größer als erforderlich gewählt wurde und die Räume überheizt werden; DN vergrößern: einzelne Leitungen, deren Geschwindigkeit selbst mit der richtigen Pumpe 1,5 m/s übersteigt, Engpässe in Steigleitungen

Der Zusammenhang zwischen Pumpenleistung und Drehzahl erleichtert die Entscheidung. Nach den Affinitätsgesetzen ist der Volumenstrom proportional zur Drehzahl, die Förderhöhe ändert sich mit dem Quadrat der Drehzahl und die Wellenleistung mit der dritten Potenz der Drehzahl. Eine Senkung der Drehzahl um 20 Prozent verringert die Leistung um etwa 49 Prozent. Eine Pumpe, die 80 W aufnimmt, sinkt auf 41 W; in einem System, das 5.000 Stunden pro Jahr läuft, bedeutet das eine Einsparung von etwa 195 kWh/Jahr. Da dieselbe Maßnahme auch das Geräusch senkt, kommen beide Vorteile zusammen.

Auch der Vergrößerung des Durchmessers sind Grenzen gesetzt. In einer übermäßig vergrößerten Leitung sinkt die Strömungsgeschwindigkeit unter 0,3 m/s, Luftblasen können nicht mitgerissen werden und sammeln sich im Rohr, und es beginnt diesmal ein anderes Geräusch. Außerdem bedeutet ein Rohr mit großem Durchmesser mehr Wasservolumen und eine höhere thermische Trägheit; die Regelung des Systems wird träger. Daher ist das Ziel nicht, den Durchmesser möglichst groß zu machen, sondern die Geschwindigkeit in den Bereich 0,5-1,0 m/s zu bringen. Für das Pumpensortiment und Unterstützung bei der Dimensionierung können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Pumpensysteme)

15Pumpe der Kombitherme macht Geräusche, was tun? Schneller Fahrplan für Wohngebäude

Die Umwälzpumpe in der Kombitherme arbeitet, anders als eine unabhängige Heizraumpumpe, in einem engen Volumen und starr mit dem Gerätegehäuse verbunden. Deshalb sind dieselben Schwingungen leichter hörbar als bei einer unabhängigen Pumpe. Die Antwort auf die Frage, was zu tun ist, wenn die Pumpe der Kombitherme Geräusche macht, besteht aus einer Abfolge von vier Schritten, und die ersten drei Schritte kann der Nutzer selbst ausführen.

Schritt 1 ist die Druckkontrolle. Sehen Sie bei kaltem Gerät auf das Manometer. Liegt der Wert unter 1,0 bar, bringen Sie ihn über die Nachfüllarmatur langsam auf 1,2-1,5 bar. Füllen Sie nicht schnell; strömt das Wasser schnell ein, wird Luft eingeschlossen. Vergewissern Sie sich nach dem Füllen, dass Sie die Armatur vollständig geschlossen haben, denn eine nicht vollständig schließende Nachfüllarmatur erhöht den Druck ständig und lässt über das Sicherheitsventil Wasser ab.

Schritt 2 ist die Antwort auf die Frage, wie die Heizkörper entlüftet werden. Schalten Sie die Kombitherme aus und warten Sie 15 Minuten; diese Zeit dient dazu, dass sich die Blasen an den oberen Punkten der Heizkörper sammeln. Öffnen Sie dann, im untersten Geschoss beginnend und nach oben fortschreitend, die Entlüftungsschraube jedes Heizkörpers, bis Wasser kommt. Prüfen Sie nach Abschluss den Druck erneut; mit dem Entweichen der Luft sinkt der Druck, und es muss nachgefüllt werden. In einem mehrgeschossigen Gebäude kann der Vorgang in zwei Durchgängen wiederholt werden.

Schritt 3 ist die Pumpenstufe. Steht die Stufe der Pumpe in der Kombitherme oder der Einstellknopf der unabhängigen Pumpe auf der höchsten Position, schalten Sie eine Stufe herunter. Beobachten Sie 24 Stunden, ob das Geräusch abnimmt, und vergewissern Sie sich, dass alle Räume weiterhin warm werden. Bei modernen Kombithermen erfolgt diese Einstellung über das Servicemenü des Geräts; der Zugang zum Menü kann eine Servicefreigabe erfordern. Schritt 4 ist die technische Prüfung für den Fall, dass das Geräusch nach diesen drei Schritten fortbesteht.

Bei der technischen Prüfung ist der Reihe nach auf Folgendes zu achten: Vordruck des Ausdehnungsgefäßes, Verkalkung des Wärmeübertragers, verstopfter Filter, Gängigkeit der Pumpenwelle und Abgleich des Kreises. Bei einer Kombitherme mit abgesunkenem Vordruck des Ausdehnungsgefäßes steigt der Anlagendruck beim Aufheizen schnell an und sinkt beim Abkühlen; diese Schwankung erzeugt allein schon Luft. Zu Kontroll- und regelmäßigen Wartungspunkten finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Pumpenwartung)

16Die 5 häufigsten Fehler

Die folgenden fünf Fehler sind leicht vermeidbare Fehler, die wir bei Einsätzen vor Ort wegen der Beschwerde „Umwälzpumpe macht Geräusche“ am häufigsten antreffen. Alle fünf gehen darauf zurück, dass ohne Messung entschieden wird.

  • Fehler 1 — Pumpe tauschen, ohne den Geräuschtyp zu unterscheiden: Geht das Geräusch von Luft, Strömungsgeschwindigkeit oder Körperschallübertragung aus, erzeugt die neue Pumpe dasselbe Geräusch. Der Schraubendrehertest und die Prüfung der Drehzahlreaktion verursachen keinerlei Kosten und verhindern einen unnötigen Austausch von vornherein.
  • Fehler 2 — Bei laufender Pumpe entlüften: Da das strömende Wasser die Blasen mitreißt, kann sich am Entlüftungspunkt keine Luft sammeln, und der Vorgang bleibt unvollständig. Richtig ist, die Pumpe zu stoppen, 10-15 Minuten zu warten und dann vom untersten Geschoss nach oben zu entlüften.
  • Fehler 3 — Bei zunehmendem Geräusch die Pumpendrehzahl erhöhen: Liegt die Strömungsgeschwindigkeit bereits über 1,5 m/s, vervielfacht eine Drehzahlerhöhung das Geräusch, vergrößert den Wasserschlagdruck und beansprucht die Dichtungen der Thermostatventile rasch. Die richtige Reaktion auf ein zunehmendes Geräusch ist, die Drehzahl zu senken.
  • Fehler 4 — Den Anlagendruck unter 1 bar belassen: An hoch gelegenen Heizkörpern sinkt der örtliche Druck, gelöstes Gas wird freigesetzt, und das System beginnt, seine eigene Luft zu erzeugen. Der Druck wird bestimmt, indem man zum Höhenäquivalent des höchsten Heizkörpers 0,3-0,5 bar addiert.
  • Fehler 5 — Die Pumpe mit einer starren Schelle an der Wand befestigen: Die Schwingungen gehen direkt in den Beton über, und in Räumen abseits der Pumpe ist ein Brummen zu hören. Zwischenlagen aus Elastomer, flexible Verbindungen und, falls nötig, Kompensatoren zu verwenden ist viel günstiger und viel wirksamer als ein Pumpenwechsel.

17Checkliste: bevor Sie den Service rufen

Wenn Sie die folgende Liste von Anfang bis Ende ausfüllen, haben Sie weitgehend bestimmt, in welche Gruppe das Geräusch gehört. Wenn Sie die Antworten notieren, verkürzt das auch die Zeit, die das Serviceteam vor Ort benötigt.

  • Verschwindet das Geräusch, wenn die Pumpe gestoppt wird? Wenn nicht, kann die Quelle ein anderes Gerät sein.
  • Ist das Geräusch kontinuierlich, oder hängt es vom Anlauf- und Stillstandsmoment ab? Rhythmisch oder gleichbleibend?
  • Wurde der Schraubendrehertest durchgeführt? Wo ist das Geräusch am lautesten: am Gehäuse, am Rohr oder an der Wand?
  • Ändert sich die Tonhöhe des Geräuschs, wenn die Pumpendrehzahl um eine Stufe gesenkt wird, oder nimmt nur die Lautstärke ab?
  • Wie viel bar wurden beim Anlagendruck im kalten Zustand abgelesen? Liegt er im Bereich 1,0-1,5 bar und über dem Höhenäquivalent des höchsten Heizkörpers?
  • Wurden die Oberflächentemperaturen oben und unten am Heizkörper im obersten Geschoss gemessen? Liegt die Differenz über 20 °C?
  • Wurden die Heizkörper bei stehender Pumpe und vom unteren Geschoss nach oben entlüftet?
  • Wurde der Kreis-Volumenstrom aus der Heizlast berechnet? Wurde die Beziehung Q gleich P geteilt durch 1,163 mal Delta T angewendet?
  • Wurde die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr berechnet? Liegt der Wert im Bereich 0,5-1,0 m/s und unter der Grenze von 1,5 m/s?
  • Wurde die Regelungsart der Pumpe geprüft? Ist im Heizkörperkreis mit Thermostatventilen Δp-v gewählt?
  • Wurde die Soll-Förderhöhe nach der Berechnung des am weitesten entfernten Kreises eingestellt, oder wurde sie auf dem Werksmaximum belassen?
  • Liegt die Differenz zwischen der Gehäusetemperatur der Pumpe und der Wassertemperatur im Bereich 15-20 °C?
  • Gibt es im Kreis einen Mikroblasenabscheider und einen Schlammabscheider mit Magnet? Wann wurde zuletzt entleert?
  • Funktionieren die automatischen Entlüfter? Ist der Schwimmersitz verkalkt, tropft er?
  • Gibt es an den Rohraufhängungen Zwischenlagen aus Elastomer? Wurde am Ein- und Austritt der Pumpe eine flexible Verbindung verwendet?
  • Sind Typ und Einbaulage des Rückschlagventils richtig? Liegt die Strömungsgeschwindigkeit im Ventilquerschnitt über 0,5 m/s?
  • Sind die Schließzeiten der Motor- und Magnetventile bekannt? Passt das Wasserschlaggeräusch zu diesen Ventilen?
  • Besteht das Geräusch seit der ersten Inbetriebnahme des Systems, oder hat es erst später begonnen?

Nachdem Sie diese achtzehn Punkte ausgefüllt haben, fällt das Ergebnis in der Regel in eine von drei Gruppen: Luft und Wasserqualität, Strömungsgeschwindigkeit und Regelungseinstellung oder mechanisch-strukturelle Übertragung. Wenn Sie, statt ohne Messung zu deuten, die Werte notieren, verhindert das unmittelbar den falschen Teiletausch und wiederholte Serviceeinsätze. Für Ihre weiteren Fragen finden Sie Antworten auf unserer Seite „Häufig gestellte Fragen“. (Details: häufig gestellte Fragen)

18Häufig gestellte Fragen

Warum macht eine Umwälzpumpe Geräusche?
Es gibt eine von vier Quellen: Wasser, Rohr, Gehäuse oder Motor. Rauschen und Gluckern bedeuten Luft in der Anlage, Kiesrauschen und Knistern eine hohe Strömungsgeschwindigkeit oder Kavitation, metallisches Summen das Rotorlager und tieffrequentes Brummen eine Übertragung von Körperschall. Zur Diagnose achtet man zuerst darauf, ob das Geräusch kontinuierlich oder rhythmisch ist, und dann darauf, ob sich seine Tonhöhe ändert, wenn die Pumpendrehzahl verändert wird.
Die Umwälzpumpe brummt, ist das gefährlich?
Das Brummen selbst ist nicht gefährlich, aber seine Ursache kann es sein. Brummen durch Körperschallübertragung ist nur ein Komfortproblem. Kiesrauschen durch Kavitation dagegen höhlt die Laufradoberfläche dauerhaft aus, und Summen durch das Lager schreitet bis zum Festsitzen des Rotors fort. Übersteigt die Gehäusetemperatur die Wassertemperatur um mehr als 20 °C und wird das Geräusch zunehmend lauter, muss die Pumpe gestoppt und geprüft werden.
Wie werden Heizkörper entlüftet?
Stoppen Sie die Kombitherme oder die Pumpe und warten Sie 15 Minuten; die Blasen sammeln sich an den oberen Punkten der Heizkörper. Öffnen Sie, im untersten Geschoss beginnend und nach oben fortschreitend, die Entlüftungsschraube jedes Heizkörpers, bis ohne Unterbrechung Wasser kommt. Prüfen Sie nach dem Vorgang den Anlagendruck und füllen Sie ihn auf den Bereich 1,0-1,5 bar nach. In mehrgeschossigen Gebäuden kann es nötig sein, den Vorgang in zwei Durchgängen zu wiederholen.
Wie viel m/s sollte die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr in Heizkreisen betragen?
Der Zielbereich liegt bei 0,5-1,0 m/s, und die kritische Obergrenze beträgt etwa 1,5 m/s. Wird 1,5 m/s überschritten, wird das Strömungsgeräusch hörbar, das Risiko von Erosionskorrosion beginnt, und der Wasserschlagdruck steigt. Auch niedrige Geschwindigkeiten unter 0,3 m/s sind problematisch, weil Luftblasen nicht mitgerissen werden und sich im Rohr sammeln. Die Berechnung erfolgt mit der Beziehung v gleich Q geteilt durch A.
Der Heizkörper macht Wassergeräusche, aber die Pumpe ist leise, wo liegt das Problem?
Dieses Bild bedeutet fast immer Luft in der Anlage. Ist der obere Teil des Heizkörpers deutlich kälter als der untere und übersteigt der Unterschied 20 °C, befindet sich oben eine Lufttasche. Bringen Sie zuerst den Anlagendruck auf 1,0-1,5 bar und entlüften Sie dann bei stehender Pumpe vom unteren Geschoss nach oben. Sammelt sich die Luft innerhalb von drei Monaten erneut an, muss dem Kreis ein Mikroblasenabscheider hinzugefügt werden.
Wie viele dB(A) sollte eine Umwälzpumpe erzeugen?
Eine moderne Nassläufer-Umwälzpumpe erreicht in 1 Meter Abstand typischerweise 32-45 dB(A). An Standorten neben Aufenthaltsräumen liegt das Ziel unter 35 dB(A). Verdoppelt sich der Abstand, sinkt der Pegel um etwa 6 dB; eine Pumpe mit 42 dB(A) in 1 Meter fällt also in 4 Metern auf etwa 30 dB(A). In Beschwerdefällen kommt der Unterschied meist nicht vom Katalog, sondern von der Installation.
Die Umwälzpumpe vibriert, was soll ich tun?
Finden Sie zuerst den Übertragungsweg: Berühren Sie bei laufender Pumpe die Rohraufhängung und die Wand. Sind die Schwingungen an der Aufhängung zu spüren, legen Sie unter die Schelle eine Zwischenlage aus Elastomer. Sind sie an der Wand zu spüren, ergänzen Sie am Ein- und Austritt der Pumpe eine flexible Verbindung und verwenden Sie in Leitungen über DN 50 einen Gummikompensator. Liegt die Schwinggeschwindigkeit des Gehäuses über 4,5 mm/s, ist nach Unwucht oder Lagerverschleiß zu suchen.
Die Umwälzpumpe macht metallische Geräusche, muss ich die Pumpe austauschen?
Nicht sofort. Vergewissern Sie sich zuerst, dass der Kreis gefüllt und luftfrei ist, und versuchen Sie, bei kalter, drucklos gemachter Anlage durch einige Umdrehungen der Welle am zentralen Stopfen einen festsitzenden Rotor freizugeben. Handelt es sich um Magnetitablagerungen, ist jede Reinigung, die ohne Ergänzung eines Schlammabscheiders mit Magnet erfolgt, nur vorübergehend. Hält das Geräusch nach diesen Schritten an, ist bei Nassläuferpumpen der Austausch des Motorkopfs die wirtschaftliche Lösung.
Wie beseitige ich das Wasserschlaggeräusch dauerhaft?
Vier Maßnahmen wirken zusammen: Typen mit einer Schließzeit von 15-60 Sekunden statt schnell schließender Ventile einsetzen, die Strömungsgeschwindigkeit unter 1,0 m/s senken, am Leitungsende einen Druckstoßdämpfer ergänzen und die Anlauf- und Auslauframpe der Pumpe verlängern. Nach der Joukowsky-Gleichung halbiert eine Halbierung der Strömungsgeschwindigkeit auch den Stoßdruck; deshalb ist die Geschwindigkeitsbegrenzung die wirksamste Einzelmaßnahme.
Soll ich Δp-c oder Δp-v wählen?
Wählen Sie in Heizkörperkreisen mit Thermostatventilen Δp-v; da die Förderhöhe sinkt, wenn die Ventile schließen, nimmt das Knistern an den Ventilen ab, und der Verbrauch im Teillastbetrieb geht typischerweise um 20-30 Prozent zurück. In Systemen wie der Fußbodenheizung, in denen sich der Kreiswiderstand weniger ändert, ist Δp-c geeignet. In beiden Betriebsarten muss die Soll-Förderhöhe dem berechneten Druckverlust des am weitesten entfernten Kreises gleichgesetzt werden.

Eine Beschwerde „Umwälzpumpe macht Geräusche“ lässt sich, wenn in der richtigen Reihenfolge gemessen wird, meist in weniger als einer Stunde diagnostizieren, und der größte Teil der Fälle wird ohne Teiletausch abgeschlossen. Haben Sie Anlagendruck, Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit und Geräuschtyp zur Hand, können wir die richtige Lösung gemeinsam festlegen. Das Ingenieurteam von Pomeka Mekanik wählt aus dem Sortiment von Grundfos, Wilo, Standart Pompa und Lowara die zu Ihrer Anlage passende Umwälzpumpe aus, stellt die Regelungsart ein und unterstützt Sie bei der Inbetriebnahme. Sie können sich unsere Produktgruppe ansehen (Details: Pumpensysteme) und sich mit Ihren Messergebnissen an uns wenden (Details: unsere Kontaktseite).

Unterstützung zu diesem Thema

Bei Auswahl, Projektierung und Lieferung steht Ihnen das Ingenieurteam von Pomeka Mekanik zur Seite. Teilen Sie uns Volumenstrom, Förderhöhe und Nutzungsprofil Ihrer Anlage mit; gemeinsam bestimmen wir das passende Modell.

Finden wir gemeinsam die richtige Lösung für Ihr Projekt

Teilen Sie uns Ihren Bedarf mit – unser technisches Team meldet sich noch am selben Tag mit dem passenden Produkt- und Systemvorschlag.

Angebot per WhatsApp anfordern