Was ist die Wilo Stratos MAXO? Ratgeber zur intelligenten Umwälzpumpe

Die Wilo Stratos MAXO ist eine elektronisch geregelte Nassläufer-Umwälzpumpe. Sie wird in Heizkreisen, in Kühl- und Klimakreisen und in der Variante mit eigenem Gehäuse in der Trinkwarmwasser-Zirkulation eingesetzt. Von einer klassischen Umwälzpumpe unterscheidet sie sich nicht in der Hydraulik, sondern in der Regelung: Die Pumpe arbeitet nicht nur auf einer festen Kennlinie, sondern verschiebt ihren Betriebspunkt selbst anhand der Informationen, die sie aus der Anlage erhält.

Das Problem, das sie löst, ist folgendes. Eine Heizungsanlage läuft den größten Teil des Jahres weit unterhalb des Auslegungsvolumenstroms. Wenn die Thermostatventile der Heizkörper schließen, steigt der Kreiswiderstand und der tatsächliche Volumenstrom sinkt, doch eine Pumpe mit konstanter Drehzahl nimmt weiterhin dieselbe Leistung auf. Die Folgen sind zusätzlicher Stromverbrauch, Anlagengeräusche durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten und eine unnötig hohe Rücklauftemperatur. Bei Brennwertkesseln bedeutet eine hohe Rücklauftemperatur direkt Wirkungsgradverlust.

Die Antwort der Stratos MAXO besteht darin, die Regelungsarten an das Verhalten der Anlage zu koppeln. Statt den Differenzdruck konstant zu halten, kann sie die Rücklauftemperatur, die Temperaturdifferenz oder den Gesamtbedarf der Sekundärkreise als Referenz verwenden. Damit wird die Pumpe vom Stellantrieb zu einem Teil des Kreises. Zur allgemeinen Logik der Auswahl einer Umwälzpumpe lesen Sie unseren eigenen Ratgeber. (Details: Auswahl der Umwälzpumpe)

Im Sortiment reicht die Stratos MAXO von kleinen Gehäusen mit Gewindeanschluss bis zu Flanschgehäusen in der Größenordnung DN 100. Die Förderhöhe liegt je nach Baureihe im Bereich von ca. 4–18 mWS, der Volumenstrom erreicht bei den größten Gehäusen die Größenordnung von 70 m³/h. Der Temperaturbereich des Fördermediums liegt bei ca. -10 °C bis +110 °C; dadurch kann die Pumpe sowohl in Heizkreisen als auch in Kaltwasserkreisen eingesetzt werden. Für genaue Werte ist die Katalogkennlinie der jeweiligen Baureihe maßgeblich.

Eine Nassläufer-Umwälzpumpe ist ein Pumpentyp, bei dem der Motorrotor im geförderten Medium läuft. Zwischen Rotor und Stator befindet sich ein Spaltrohr aus Edelstahl; das Medium strömt durch den Rotorraum, schmiert dabei die Lager und kühlt den Motor. Es gibt keine Gleitringdichtung, und damit auch keinen Störungsposten „Leckage der Wellendichtung“.

Bei Trockenläuferpumpen wird die Motorwelle dagegen durch eine Gleitringdichtung vom Medium getrennt, und der Motor wird mit Luft gekühlt. Diese Bauart ist bei hohem Volumenstrom und hoher Leistung unvermeidlich; Inline-Trockenläuferpumpen wie die Wilo Stratos GIGA gehören in diese Klasse. Die Grenze liegt in der Praxis bei der Leistung: Oberhalb von ca. 2 kW Wellenleistung stößt die Nassläuferbauweise thermisch an ihre Grenzen, und man wechselt zum Trockenläufer.

Die Vorteile des Nassläufers sind messbar. Der Schallpegel liegt typischerweise im Bereich von 45–55 dB(A), weil es keinen Lüfter gibt und das Medium die Motorgeräusche dämpft. Der Wartungsaufwand ist nahezu null; die jährliche Wartung besteht meist nur aus der Reinigung des Filters und der Kontrolle der Anschlüsse. Der Nachteil ist die Empfindlichkeit gegenüber der Qualität des Fördermediums: Anlagenschlamm, Schweißschlacke und Magnetit können sich im Rotorraum ablagern und die Pumpe blockieren.

Deshalb gehören vor eine Nassläuferpumpe ein geeigneter Schmutzfänger und möglichst ein Magnetabscheider. Bei neuen Anlagen die Spülung vor der Inbetriebnahme, bei Bestandsanlagen die chemische Reinigung und die Aufbereitung des Füllwassers beeinflussen die Lebensdauer der Pumpe weit stärker als die Anzahl der Anläufe. Zu den Optionen auf der Filtrationsseite sehen Sie sich unseren zugehörigen Ratgeber an. (Details: Sandfilter oder Aktivkohlefilter? Was leistet welcher Filter in der Wasseraufbereitung?)

Der Installationsassistent der Stratos MAXO ist eine Menüführung, bei der Sie nicht Parameter für Parameter einstellen, sondern den Anwendungstyp wählen und den Rest mit empfohlenen Werten befüllen lassen. Auf dem Display wird zuerst die Anwendung abgefragt: Heizkörperheizung, Fußbodenheizung, Kühldecke, Primärkreis vor der hydraulischen Weiche, Trinkwarmwasser-Zirkulation und Ähnliches. Mit der Auswahl werden Regelungsart, Zielwert und Grenzen als Startsatz geladen, der zu dieser Anwendung passt.

Der Gewinn liegt in der Zeit. Vor Ort kann es für ein Team, das die Anlage nicht kennt, eine halbe Stunde dauern, eine Umwälzpumpe auf die richtige Betriebsart und den richtigen Zielwert einzustellen; der Assistent reduziert das auf wenige Minuten. Wichtiger noch: Er schließt typische Fehleinstellungen von vornherein aus, zum Beispiel die Wahl von Δp-v statt Δp-c bei einem Fußbodenheizkreis oder eine unnötig hoch belassene Ziel-Förderhöhe in einem Heizkörperkreis.

Der Assistent ersetzt jedoch keine Berechnung. Der von ihm vorgeschlagene Zielwert ist eine allgemeine Annahme auf Basis des Anwendungstyps; den tatsächlichen Druckverlust Ihrer Anlage kennt er nicht. Deshalb ist bei der Inbetriebnahme die richtige Reihenfolge diese: Zuerst werden Volumenstrom und Förderhöhe aus der Planung oder aus einer Messung ermittelt, dann wird der Assistent gestartet, und danach wird der Zielwert auf den berechneten Punkt gesetzt. Den Assistenten an die Stelle der Berechnung zu setzen, ist der Inbetriebnahmefehler, dem wir am häufigsten begegnen.

Die Displaybedienung folgt einer Ein-Knopf-Logik: Sie navigieren durch Drehen und wählen durch Drücken. Im Menü lassen sich der momentane Volumenstrom, die momentane Förderhöhe, die aufgenommene Leistung und der gesamte Energieverbrauch ablesen. Diese Werte vermitteln einen Eindruck vom tatsächlichen Betriebspunkt der Anlage, ohne dass ein separater Durchflussmesser nötig wäre; die Genauigkeit entspricht nicht der einer Labormessung, reicht aber als Referenz für den Abgleich mehr als aus.

Dynamic Adapt plus ist eine Regelfunktion, die die Ziel-Förderhöhe der Pumpe nicht auf einer festen Kennlinie hält, sondern laufend anhand des momentanen Bedarfs der Anlage neu berechnet. Im klassischen Betrieb mit veränderlichem Differenzdruck verringert die Pumpe den Zieldruck mit sinkendem Volumenstrom entlang einer vorab definierten Geraden. Dynamic Adapt plus betrachtet diese Gerade nicht als fest; es beobachtet den tatsächlichen Betriebspunkt und nimmt die unnötige Förderhöhe zurück.

In der Praxis passiert Folgendes. Wenn die Thermostatventile schließen, sinkt der Volumenstrom, und im klassischen Δp-v-Betrieb hält die Pumpe trotzdem einen gewissen Restdruck; dieser Restdruck wird an den gedrosselten Ventilen in Wärme und Geräusche umgewandelt. Da Dynamic Adapt plus den Restdruck senkt, sinken sowohl der Stromverbrauch als auch die Ventilgeräusche. In Wilos eigenen Messungen werden Einsparungen von bis zu 20 Prozent gegenüber dem Δp-v-Betrieb angegeben; das Ergebnis vor Ort hängt vom Teillastprofil der Anlage ab.

Ein Zahlenbeispiel macht es greifbar. Eine Umwälzpumpe, die 5.000 Stunden pro Jahr läuft und im Mittel 120 W aufnimmt, verbraucht 600 kWh im Jahr. Sinkt die mittlere Leistung um 20 Prozent auf 96 W, beträgt der Verbrauch 480 kWh/Jahr; die Differenz liegt bei 120 kWh/Jahr. Rechnen Sie dasselbe für eine Pumpe in einem Gewerbegebäude mit im Mittel 400 W, steigt die Differenz auf die Größenordnung von 400 kWh/Jahr. Der Gewinn ist also nicht absolut, sondern proportional zur Leistung der Pumpe.

Daraus ergibt sich ein klares Urteil: Dynamic Adapt plus ist sinnvoll in Anlagen, die lange im Teillastbetrieb laufen und viele Regelventile haben. In einem Kreis mit nur einer Zone, ohne Ventile und mit dauerhaft vollem Volumenstrom bleibt der Gewinn im Bereich der Messungenauigkeit. Unseren allgemeinen Ansatz zur Energieeffizienz finden Sie im zugehörigen Beitrag. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)

Multi-Flow Adaptation ist eine Funktion, die den Volumenstrom der Hauptpumpe im Primärkreis nach der Summe des momentanen Bedarfs der Pumpen in den Sekundärkreisen einstellt. Die Hauptpumpe und die Sekundärpumpen kommunizieren über Wilo-Net; die Sekundärpumpen melden ihren eigenen Volumenstrom, die Hauptpumpe berechnet die Summe und legt ihren Betriebspunkt entsprechend fest. Sie ist für Anlagen mit hydraulischer Weiche oder Verteiler gedacht.

Das Problem, das sie löst, ist die chronische Überförderung des Primärkreises. In der klassischen Lösung wird die Primärpumpe fest auf das ungünstigste Szenario eingestellt, in dem alle Sekundärkreise gleichzeitig unter Volllast laufen. In Wirklichkeit tritt dieses Szenario nur wenige Stunden im Jahr auf. Der überschüssige Volumenstrom führt in der hydraulischen Weiche zu Vermischung, zu einer höheren Rücklauftemperatur und zu Wirkungsgradverlust beim Brennwertkessel.

Sehen wir uns das in Zahlen an. Hat eine Anlage vier Sekundärkreise mit Kreisvolumenströmen von 6, 4, 3 und 2 m³/h, beträgt die Summe 15 m³/h, und die Primärpumpe wird entsprechend ausgewählt. In der Übergangszeit sind zwei dieser Kreise abgeschaltet und die anderen beiden laufen mit halber Last; dann liegt der tatsächliche Bedarf bei ca. 5 m³/h. Ist Multi-Flow Adaptation aktiv, geht die Hauptpumpe auf 5 m³/h zurück; bei fester Einstellung fördert sie weiter 15 m³/h, und die überschüssigen 10 m³/h werden in der Weiche kurzgeschlossen.

Der Nutzen zeigt sich in zwei Positionen. Erstens sinkt der Stromverbrauch deutlich, weil die Pumpenleistung mit der dritten Potenz des Volumenstroms abnimmt. Zweitens, und oft wertvoller, sinkt die Rücklauftemperatur; bei einem Brennwertkessel bedeutet ein Absinken der Rücklauftemperatur von 55 °C auf 40 °C einen Gewinn von einigen Prozentpunkten beim thermischen Wirkungsgrad. Zu den Komponenten auf der Kesselseite sehen Sie sich unsere Produktgruppe an. (Details: Heizung)

Wo ist sie überdimensioniert? In einer Wohnanlage mit nur einem Kessel, einem einzigen Kreis und ohne hydraulische Weiche hat Multi-Flow Adaptation keine Entsprechung; es gibt keine Sekundärpumpe, mit der kommuniziert werden könnte. Die Funktion entfaltet ihren Sinn in gewerblichen und industriellen Anlagen mit mindestens zwei bis drei Sekundärkreisen und einer echten hydraulischen Entkopplung. Zum Aufbau mechanischer Systeme in Gewerbegebäuden lesen Sie unseren zugehörigen Ratgeber. (Details: Mechanische Systeme in Gewerbegebäuden)

No-Flow Stop ist eine Funktion, die die Pumpe abschaltet, wenn in der Anlage kein tatsächlicher Volumenstrombedarf mehr besteht, und sie automatisch wieder startet, sobald der Bedarf zurückkehrt. Die Pumpe überwacht den Volumenstrom sensorlos; fällt der gemessene Volumenstrom unter die definierte Schwelle, schaltet sie den Motor ab und prüft die Anlage in bestimmten Abständen durch kurze Probeläufe. Der Schwellenwert liegt werkseitig in der Größenordnung von 10 Prozent des maximalen Volumenstroms und kann vom Nutzer geändert werden.

Das Szenario, in dem sie punktet, ist eindeutig: Nächte und Frühlingstage in der Übergangszeit, an denen alle Thermostatventile geschlossen sind. In diesen Stunden läuft eine klassische Pumpe mit einem Volumenstrom nahe null weiter und nimmt dabei dennoch Strom auf. Bei einer Pumpe, die 800–1.500 Stunden im Jahr in diesem Zustand verbleibt, bildet der Teillastverbrauch von 80 W mit 64–120 kWh/Jahr eine vollständig vergeudete Position. No-Flow Stop setzt diese Position auf null.

Das Risiko sollte ebenfalls offen benannt werden. In einem Trinkwarmwasser-Zirkulationskreis kann ein langer Stillstand der Pumpe dazu führen, dass das Wasser in der Leitung abkühlt und die Temperatur in den für Legionellen kritischen Bereich fällt. Deshalb muss No-Flow Stop in der Trinkwasseranwendung zusammen mit Temperaturregelung und Desinfektionsfunktionen eingerichtet werden und darf nicht allein und mit freiem Schwellenwert belassen werden.

Das zweite Risiko betrifft die Heizungsseite. In alten Einrohranlagen oder hydraulisch unausgeglichenen Anlagen kann der tatsächliche Volumenstrom unter die Schwelle fallen, während in einzelnen Strängen noch Wärmebedarf besteht. Die Folge ist die Beschwerde, dass die entfernte Steigleitung nicht warm wird. In solchen Anlagen ist es die richtige Entscheidung, den Schwellenwert zu senken oder die Funktion zu deaktivieren. Zu Ventilen und Abgleichelementen sehen Sie sich unsere Produktgruppe an. (Details: Ventile & Armaturen)

T-const ist die Regelungsart, bei der die Pumpe ihren Volumenstrom so einstellt, dass eine konstante Medientemperatur erreicht wird. Die Regelungsart ΔT-const dagegen zielt darauf ab, die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf konstant zu halten; wird die Differenz kleiner, wird der Volumenstrom gesenkt, wird sie größer, wird er erhöht. In beiden Betriebsarten ist die Referenz nicht der Druck, sondern die Temperatur; daher wird mindestens ein Temperatursensor benötigt, für ΔT zwei.

Die klassische Anwendung von T-const ist die Trinkwarmwasser-Zirkulation. Das Ziel ist, die Temperatur der Rücklaufleitung oberhalb eines bestimmten Werts, typischerweise oberhalb von 55 °C, zu halten. Liegt die Temperatur über diesem Wert, wird die Pumpe langsamer oder bleibt stehen; fällt sie darunter, beschleunigt die Pumpe. So bleibt die Hygienegrenze gewahrt, und unnötige Zirkulation und der damit verbundene Wärmeverlust werden vermieden.

Der natürliche Platz von ΔT-const sind dagegen Lade- und Übertragungskreise von Kessel, Warmwasserspeicher und Wärmeübertrager. Bei einer Speicherladepumpe besteht das Ziel darin, die auf der Primärseite entnommene Wärme mit einer konstanten Temperaturdifferenz zu übertragen. Beträgt die Auslegungs-ΔT 15 K und ist die gemessene Differenz auf 8 K gefallen, zeigt das einen zu hohen Volumenstrom an; die Pumpe drosselt den Volumenstrom und bringt die Differenz wieder auf 15 K. Zur Auswahl von Speichern und zur Ladelogik lesen Sie unseren Ratgeber. (Details: Wie viele Liter Warmwasserspeicher sollte ich kaufen? Berechnung für 2, 4, 6, 10 und 20 Personen)

Ein Zahlenbeispiel: Für einen Kreis, der 30 kW Wärmeleistung überträgt, lautet die praktische Beziehung für Wasser Q = P / (1,163 × ΔT). Wird ΔT mit 15 K gewählt, ergibt sich Q = 30 / (1,163 × 15) = 1,72 m³/h. Soll dieselbe Leistung mit einer Differenz von 8 K übertragen werden, steigt der Volumenstrom auf Q = 30 / (1,163 × 8) = 3,22 m³/h. Der Volumenstrom hat sich nahezu verdoppelt, und da die Pumpenleistung mit der dritten Potenz des Volumenstroms zunimmt, steigt sie noch viel stärker. Die Regelungsart ΔT-const verhindert genau diese Verschiebung.

Auch auf der Kühlseite gilt dieselbe Logik, und sie trägt den Namen Low-ΔT-Syndrom. Bei Kaltwassersätzen beträgt die Auslegungsdifferenz 5–7 K, der Wert vor Ort sinkt jedoch häufig unter 3 K; die Folge ist ein ineffizienter Teillastbetrieb des Satzes und zusätzliche Pumpenenergie. Der ΔT-const-Betrieb ist das praktischste Gegenmittel gegen dieses Syndrom auf der Pumpenseite. Zum allgemeinen Rahmen von HLK-Anlagen lesen Sie unseren zugehörigen Beitrag. (Details: Was ist HVAC?)

Ja, sie sind gültig und in den meisten Anlagen weiterhin die richtige Wahl. Δp-c ist die Betriebsart mit konstantem Differenzdruck: Auch wenn sich der Volumenstrom ändert, hält die Pumpe dieselbe Förderhöhe. Δp-v ist die Betriebsart mit veränderlichem Differenzdruck: Mit sinkendem Volumenstrom wird die Ziel-Förderhöhe linear bis auf etwa die Hälfte abgesenkt. Die intelligenten Funktionen ersetzen diese beiden Betriebsarten nicht, sondern kommen zu ihnen hinzu.

Die Auswahlregel richtet sich danach, wo sich der Druckverlust der Anlage konzentriert. Liegt der größte Teil des Druckverlusts in den Hauptverteilleitungen, ist Δp-v geeignet; da mit sinkendem Volumenstrom auch der Rohrverlust sinkt, ist es physikalisch richtig, den Zieldruck zu verringern. Liegt der größte Teil des Druckverlusts im Endgerät, zum Beispiel im Fußbodenheizungsverteiler oder im Fan-Coil-Ventil, ist Δp-c geeignet, denn dieser Widerstand nimmt mit dem Volumenstrom nicht ab.

Die praktische Entsprechung: Δp-v in Heizkörper-Heizkreisen von Mehrfamilienhäusern mit langen Steigleitungen; Δp-c in Kreisen, die Fußbodenheizungsverteiler speisen, und in weitläufigen eingeschossigen Fan-Coil-Netzen. Zur Funktionsweise von Fußbodenheizungssystemen gibt es einen eigenen Beitrag. (Details: Vorteile der Fußbodenheizung)

Daneben gibt es auch n-const, also die Betriebsart mit konstanter Drehzahl. Diese Betriebsart ist für Fälle gedacht, in denen die Pumpe über ein externes Signal oder mit fester Drehzahl betrieben werden muss: zum Beispiel Anwendungen, in denen ein externer Schaltschrank die Pumpe über ein 0–10-V-Signal ansteuert. Da die konstante Drehzahl alle intelligenten Funktionen außer Kraft setzt, sollte sie nur in zwingenden Fällen gewählt werden.

Das Modul Wilo-Smart Connect BT ist ein Zusatzmodul, das auf die Pumpe gesteckt wird und eine mobile Verbindung über Bluetooth herstellt. Ist das Modul aufgesteckt, lässt sich die Pumpe über die Wilo-App auf dem Telefon auslesen und einstellen. Der Gewinn ist ergonomisch: Die Parameter einer Pumpe, die in einer engen Nische im Heizraum montiert und deren Display schwer einsehbar ist, lassen sich bequem auf dem Telefon ablesen.

Über die App lassen sich der momentane Volumenstrom, die Förderhöhe, die Leistung, die Medientemperatur und die Fehlerprotokolle einsehen; Regelungsart und Zielwert können geändert werden. Für das Inbetriebnahmeprotokoll ist es schneller und fehlerfreier, diese Daten aufs Telefon zu übernehmen, als sie vor Ort von Hand zu notieren. Das Modul ist optional; für den Betrieb der Pumpe ist es nicht erforderlich.

Wilo-Net ist dagegen eine andere Ebene: die Kommunikationsschnittstelle von Pumpe zu Pumpe. Sie erfüllt drei Aufgaben. Erstens sorgt sie bei Doppelpumpengehäusen dafür, dass sich die beiden Motoren erkennen und redundant arbeiten. Zweitens ermöglicht sie bei Multi-Flow Adaptation, dass Hauptpumpe und Sekundärpumpen ihre Volumenstrominformationen austauschen. Drittens erlaubt sie bei Mehrpumpeninstallationen die gemeinsame Übertragung von Einstellungen und Status.

Wilo-Net wird über einen Feldbus mit Abschlusswiderständen an beiden Enden aufgebaut, und die Teilnehmerzahl sowie die gesamte Leitungslänge sind begrenzt; die Teilnehmerzahl liegt in der Größenordnung von 20 und variiert je nach Firmware-Version. In der Planungsphase müssen diese Grenze und der Kabeltyp anhand der aktuellen Montageanleitung überprüft werden; wird der Kabeltyp falsch gewählt, äußert sich der Fehler als Kommunikationsabbruch und tritt in der Regel unter höchster Last auf.

Die Stratos MAXO wird über steckbare Schnittstellenmodule an die Gebäudeautomation angebunden. Gängige Optionen sind Modbus RTU, BACnet MS/TP, CANopen und Ethernet-basierte Protokolle. Das Modul wird in den Steckplatz an der Pumpe gesteckt; so kann dasselbe Pumpengehäuse in verschiedenen Projekten an unterschiedliche Protokolle angepasst werden, und die Variantenvielfalt im Lager nimmt nicht zu.

Typische Daten, die aus der Automation ausgelesen werden können, sind: momentaner Volumenstrom, Förderhöhe, aufgenommene Leistung, gesamter Energieverbrauch, Medientemperatur, Betriebsstunden, Fehler- und Warncodes. Typische Daten, die geschrieben werden können, sind Zielwert, Regelungsart und der Start-Stopp-Befehl. Damit wird die Pumpe von einem blinden Gerät, das über einen Relaisausgang angesteuert wird, zu einem Messpunkt.

Bei der Modulauswahl gilt die Regel, sich an der vorhandenen Automationsinfrastruktur zu orientieren. Ist die Gebäudeautomation mit BACnet MS/TP aufgebaut, wird die Pumpe mit einem BACnet-Modul ausgestattet; ein eigenes Modbus-Segment zu öffnen und es über einen Protokollumsetzer anzubinden, bringt zusätzliche Kosten und zusätzliche Ausfallpunkte. Bei Modbus RTU sind Adresse, Baudrate, Parität und Abschlusswiderstand die vier kritischen Parameter, und die falsche Paritätseinstellung ist die Position, die bei der Inbetriebnahme am meisten Zeit kostet.

Auch in Projekten ohne Automationsanbindung bleibt die Pumpe nicht blind. Serienmäßig sind Relais für Sammelstörmeldung und Sammelbetriebsmeldung, zwei Digitaleingänge und mehrere Analogeingänge vorhanden. Die Analogeingänge akzeptieren die Signale 0–10 V, 2–10 V, 0–20 mA, 4–20 mA sowie den Temperatursensor PT1000. Die für die temperaturgeführten Regelungsarten erforderlichen Sensoren werden an diese Eingänge angeschlossen.

Die Wilo Stratos MAXO-D ist die Doppelpumpenversion mit zwei Motoren und zwei Laufrädern in einem Gehäuse. Die Umschaltklappe in der Mitte des Gehäuses lenkt die Strömung je nach laufender Seite um. Die beiden Motoren kommunizieren über Wilo-Net, und es können drei verschiedene Betriebsarten eingerichtet werden: Haupt-/Reservebetrieb, Wechselbetrieb und Parallelbetrieb.

Im Haupt-/Reservebetrieb läuft eine Pumpe, die andere steht in Bereitschaft; bei einer Störung schaltet sich die Reservepumpe automatisch zu. Im Wechselbetrieb tauschen die beiden Pumpen in bestimmten Abständen, typischerweise alle 24 Stunden, die Rollen; so gleichen sich die Betriebsstunden an, und ein Festsetzen der stillstehenden Seite wird verhindert. Im Parallelbetrieb schaltet sich bei steigendem Bedarf die zweite Pumpe zu und erhöht den Volumenstrom.

Wo ein Doppelgehäuse erforderlich ist, ist klar: in Gebäuden wie Krankenhäusern, Hotels, Rechenzentren und Produktionsstätten, in denen ein Ausfall von Heizung oder Kühlung unmittelbar zu Geschäftsverlusten führt. Dort wird die Ausfallzeit in Minuten gemessen, und eine einzelne Pumpe ist nicht akzeptabel. In einem Mehrfamilienhaus ist ein Doppelgehäuse dagegen meist überdimensioniert; zwei getrennte Einzelpumpen mit Absperrarmaturen parallel zu schalten, bietet sowohl Redundanz als auch die Möglichkeit, bei der Wartung ein Gehäuse vollständig auszubauen.

Ein Hinweis ist angebracht: Ein Doppelgehäuse ist keine automatische Redundanz, sondern eine Frage der Wartungsdisziplin. In Anlagen, in denen die Reserveseite nicht regelmäßig betrieben und die Umschaltklappe jahrelang nicht kontrolliert wird, läuft im Störfall auch die Reserve nicht. Den Wechselbetrieb aktiviert zu lassen, beseitigt dieses Risiko auf die günstigste Weise. Zu den Wartungsintervallen von Pumpen gibt es einen eigenen Ratgeber. (Details: Pumpenwartung)

Die Zirkulationspumpe für Trinkwarmwasser sorgt dafür, dass das warme Trinkwasser ständig in der Rohrleitung zirkuliert und beim Öffnen der Zapfstelle ohne Wartezeit warm ankommt. Das geförderte Medium in diesem Kreis ist Trinkwasser, und es besteht ein grundlegender Unterschied zu einem geschlossenen Heizkreis: Da ständig frisches Wasser nachgespeist wird, wird der Sauerstoff laufend erneuert.

In einem geschlossenen Heizkreis wird das Wasser einmal eingefüllt, der darin gelöste Sauerstoff ist in kurzer Zeit verbraucht, und die Korrosion kommt zum Stillstand. Deshalb dürfen die Gehäuse von Heizungspumpen aus Gusseisen sein. Im Trinkwasserkreis dagegen geht der Sauerstoff nie aus; ein Gusseisengehäuse korrodiert, die Rostprodukte gelangen ins Wasser, und das Ergebnis ist sowohl aus gesundheitlicher als auch aus ästhetischer Sicht inakzeptabel.

Aus diesem Grund muss das Pumpengehäuse bei der Trinkwarmwasser-Zirkulation aus Edelstahl oder Bronze bestehen. Die Wilo Stratos MAXO-Z ist genau für diese Anwendung mit Edelstahlgehäuse gefertigt. Die Standard-Heizungsversion derselben Baureihe in die Trinkwasserleitung einzubauen, ist keine Einsparung, sondern ein direkter Installationsfehler, der sich schnell bemerkbar macht.

Neben dem Werkstoff ist die Temperatur der zweite kritische Punkt. Um das Legionellenrisiko in der Trinkwasserleitung unter Kontrolle zu halten, wird der Austritt am Speicher typischerweise bei mindestens 60 °C gehalten, und die Zirkulations-Rücklauftemperatur soll nicht unter 55 °C fallen. Bei der Systemplanung werden diese Grenzen zusammen mit Dimensionierungsansätzen wie TS EN 806-3 und DIN 1988-300 betrachtet. Zu den Installationskomponenten sehen Sie sich unsere Produktgruppe an. (Details: Installationstechnik)

Der dritte Punkt ist der Volumenstrom. Der Zirkulationsvolumenstrom soll so groß sein, dass er den Wärmeverlust der Leitung deckt, und nicht größer. Der einfache Ansatz lautet: Beträgt der gesamte Wärmeverlust der Leitung 1,2 kW und der zulässige Temperaturabfall 5 K, ergibt sich der erforderliche Volumenstrom zu Q = 1,2 / (1,163 × 5) = 0,21 m³/h. Das erklärt, warum ein typischer Zirkulationskreis im Wohnungsbau mit sehr kleinen Volumenströmen arbeitet; ein zu hoher Volumenstrom erhöht nur den Wärmeverlust.

Die Funktion der thermischen Desinfektion erkennt Zeiträume, in denen die Temperatur in der Trinkwasserleitung zu Desinfektionszwecken angehoben wird, und lässt die Pumpe während dieser Zeit mit maximalem Volumenstrom laufen. Überschreitet der Wert des Temperatursensors in der Rücklaufleitung die definierte Schwelle, verlässt die Pumpe die Regelungsart und geht auf volle Drehzahl. Ist die Dauer abgelaufen und die Temperatur gesunken, kehrt sie in die normale Regelungsart zurück.

Warum ist das nötig? Damit die thermische Desinfektion wirksam ist, muss das heiße Wasser den entferntesten Punkt der Leitung erreichen und dort ebenfalls die Zieltemperatur erreichen. Läuft die Pumpe in dieser Zeit nach der Logik der Energieeinsparung mit niedriger Drehzahl, erreichen die entfernten Stränge die Zieltemperatur nie, und die Desinfektion bleibt auf dem Papier. Die Funktion schließt genau diese Lücke.

In der typischen Anwendung wird die Desinfektionstemperatur in der Größenordnung von 70 °C gehalten, und an jedem Punkt wird eine bestimmte Einwirkzeit angestrebt. Wegen der Verbrühungsgefahr bei dieser Temperatur muss an den Entnahmestellen ein thermostatischer Mischer vorhanden sein; bei der Aktivierung der Desinfektionsfunktion muss das Vorhandensein dieser Sicherheitsebene unbedingt überprüft werden.

Der zweite Nutzen der Funktion liegt in der Dokumentation: Da die Pumpe den Desinfektionszeitraum erkennt, kann dieses Ereignis auch an die Automation gemeldet werden. In Hotels und Gesundheitseinrichtungen, in denen Hygienenachweise geführt werden müssen, bietet das eine weitaus zuverlässigere Überwachung als von Hand geführte Tabellen. Zu automatischen Desinfektionsszenarien, die mit einem Motorventil aufgebaut werden, lesen Sie unseren zugehörigen Ratgeber. (Details: Motorventil-Ratgeber)

Alle drei Baureihen sind Nassläufer mit EC-Motor; der Unterschied liegt nicht in der Hydraulik, sondern in der Regelungs- und Kommunikationsebene. Die Wilo Yonos PICO ist die Einstiegsklasse, die Wilo Stratos PICO die mittlere Klasse, die Stratos MAXO dagegen die Klasse für Gewerbe und Industrie. Die folgende Liste stellt dasselbe Kriterium für die drei Baureihen nebeneinander.

• Zielanwendung — Wilo Yonos PICO: einzelnes Wohngebäude, Heizkreis innerhalb der Wohnung; Wilo Stratos PICO: Villa und kleines Mehrfamilienhaus, Wohngebäude mit mehreren Zonen; Stratos MAXO: Verteiler im Mehrfamilienhaus, Gewerbegebäude, Industriekreis
• Regelungsarten — Wilo Yonos PICO: Δp-c, Δp-v und konstante Drehzahl; Wilo Stratos PICO: zusätzlich dynamische Anpassung und Volumenstrombegrenzung; Stratos MAXO: alle davon plus Dynamic Adapt plus, Multi-Flow Adaptation, T-const und ΔT-const
• Temperaturregelung — Wilo Yonos PICO: nicht vorhanden; Wilo Stratos PICO: eingeschränkt; Stratos MAXO: vollständige Temperatur- und Temperaturdifferenzregelung mit externen PT1000-Sensoren
• Kommunikation — Wilo Yonos PICO: nicht vorhanden; Wilo Stratos PICO: auf Basisebene, je nach Baureihe unterschiedlich; Stratos MAXO: Module für Wilo-Net, Modbus RTU, BACnet MS/TP, CANopen und Ethernet
• Analoge und digitale Eingänge — Wilo Yonos PICO: nicht vorhanden oder ein einzelner Eingang; Wilo Stratos PICO: eingeschränkt; Stratos MAXO: mehrere Analogeingänge, zwei Digitaleingänge, Relais für Sammelstörmeldung und Sammelbetriebsmeldung
• Gehäusebereich — Wilo Yonos PICO: Gewindeanschluss, ca. 4–8 mWS; Wilo Stratos PICO: Gewindeanschluss, ca. 6–10 mWS; Stratos MAXO: Gewinde und Flansch, bis DN 100, ca. 4–18 mWS
• Doppelgehäuse — Wilo Yonos PICO: nicht vorhanden; Wilo Stratos PICO: nicht vorhanden; Stratos MAXO: mit der Wilo Stratos MAXO-D verfügbar
• Trinkwasserversion — Wilo Yonos PICO: separates Modell mit Bronzegehäuse verfügbar; Wilo Stratos PICO: separates Modell mit Edelstahlgehäuse verfügbar; Stratos MAXO: Wilo Stratos MAXO-Z, mit Funktion der thermischen Desinfektion
• Inbetriebnahme — Wilo Yonos PICO: ein Knopf, wenige Einstellungen; Wilo Stratos PICO: menübasiert; Stratos MAXO: anwendungsbasiert mit dem Installationsassistenten der Stratos MAXO

Bei der Energieeffizienzklasse werden alle drei Baureihen nach EN 16297 bewertet und erfüllen die Grenzwerte der ErP 641/2009. Der EEI-Wert der Stratos MAXO liegt unter 0,17; auch bei den PICO-Baureihen liegt der EEI deutlich unter der Grenze von 0,20. Der Unterschied zwischen den Baureihen entsteht also nicht allein aus dem hydraulischen Wirkungsgrad, sondern daraus, wie gut die Regelstrategie zur Anlage passt.

Auch die Trockenläuferseite sollte erwähnt werden. Überschreiten Volumenstrom und Förderhöhe die Grenzen des Nassläufers, also grob oberhalb von 2 kW Wellenleistung, sind Inline-Trockenläuferpumpen wie die Wilo Stratos GIGA an der Reihe. Das Signal für diesen Wechsel ist einfach: Erfüllt selbst das größte Gehäuse der Stratos-MAXO-Baureihe Ihren Betriebspunkt nicht, muss die Baureihe gewechselt werden, statt das Gehäuse zu überlasten.

Dieser Abschnitt ist das Urteil des Vergleichs. Die folgenden Punkte nennen je nach Anlagentyp direkt die Auswahl; Mittelwege gibt es nicht.

• Einzelne Wohnung, eine Kombitherme, Heizkörperkreis — Die Wilo Yonos PICO genügt. Die Stratos MAXO ist hier überdimensioniert; keine der intelligenten Funktionen findet eine Entsprechung, und die Investition amortisiert sich nicht.
• Villa, Fußbodenheizung mit mehreren Zonen, Verteilung über Verteiler — Die Wilo Stratos PICO ist die richtige Wahl. Volumenstrombegrenzung und dynamische Anpassung bringen in dieser Größenordnung einen messbaren Nutzen.
• Hauptheizkreis eines Mehrfamilienhauses, ab 20 Wohnungen — Die Stratos MAXO beginnt, sinnvoll zu werden. Dynamic Adapt plus und No-Flow Stop erzeugen in der Übergangszeit eine Differenz von einigen hundert kWh im Jahr.
• Durch hydraulische Weiche oder Verteiler getrennt, zwei und mehr Sekundärkreise — Die Stratos MAXO ist mit deutlichem Abstand die richtige Wahl. Hier findet Multi-Flow Adaptation ihre Entsprechung.
• Gewerbegebäude mit Gebäudeautomation, Hotel, Einkaufszentrum, Krankenhaus — Die Stratos MAXO ist als zwingend anzusehen. Eine Pumpe, die nicht über Modbus oder BACnet überwacht wird, meldet ihren Ausfall erst durch eine Beschwerde.
• Kaltwasserkreis und Fan-Coil-Netz — Die Stratos MAXO ist die richtige Wahl; die Regelungsart ΔT-const bändigt das Problem der niedrigen Temperaturdifferenz auf der Pumpenseite.
• Trinkwarmwasser-Zirkulation, Maßstab Wohnungsbau — ein Modell der PICO-Klasse mit Edelstahl- oder Bronzegehäuse genügt.
• Trinkwarmwasser-Zirkulation, Maßstab Hotel und Gesundheitseinrichtung — Die Wilo Stratos MAXO-Z sollte bevorzugt werden; die Funktion der thermischen Desinfektion und die Temperaturregelung sind hier eine Hygieneanforderung.
• Kritische Anlage, in der ein Ausfall nicht hinnehmbar ist — Wilo Stratos MAXO-D oder zwei per Absperrarmaturen parallel geschaltete Einzelpumpen; welche Lösung auch gewählt wird, der Wechselbetrieb muss aktiviert bleiben.

Der Vergleich von Alternativen auf der Markenseite ist ein eigenes Thema; zu den von uns geführten Marken und ihrem Sortimentsumfang sehen Sie sich unsere zugehörige Seite an. (Details: unsere Markenseite)

Zu sagen, wo ein Produkt überflüssig ist, ist ebenso wichtig, wie zu sagen, wo es nötig ist. Es gibt drei typische Fälle, in denen die Stratos MAXO keinen Gegenwert erzeugt, und alle drei sind vor Ort häufig anzutreffen.

Erstens sind das Kreise mit konstantem Volumenstrom. Ein Kesselschutzkreis, die Ladepumpe eines Festbrennstoffkessels oder ein Wärmeübertragerkreis mit konstantem Volumenstrom verlangt per Definition keinen veränderlichen Volumenstrom. An einer solchen Stelle werden die intelligenten Funktionen entweder abgeschaltet oder stören den Betrieb des Kreises. Eine einfache und robuste Pumpe ist die richtigere Ingenieurentscheidung.

Zweitens sind das Kreise mit geringer jährlicher Betriebsdauer. In einem Kreis, der nur im Winter 1.000 Stunden läuft, bedeuten 20 Prozent Einsparung bei einer Pumpe mit 100 W 20 kWh/Jahr. Dieser Betrag lässt den Preisunterschied innerhalb der Kostenpositionen nicht in einem vernünftigen Zeitraum zurückfließen. Bei einer Pumpe in einem Gewerbegebäude mit 6.000 Betriebsstunden dagegen ist der Gegenwert derselben Funktion bedeutsam.

Drittens sind das Anlagen, die niemand einstellen wird. Alle intelligenten Funktionen hängen von richtig montierten Sensoren und richtig gewählten Zielwerten ab. Bei einer Pumpe ohne montierten Temperatursensor lässt sich der ΔT-const-Betrieb nicht wählen; eine Pumpe, die ohne Start des Installationsassistenten in der Werkseinstellung belassen wurde, verhält sich nicht anders als eine klassische Δp-v-Pumpe. Eine ungenutzte Funktion ist ein bezahltes, aber nicht erhaltenes Merkmal.

Ein vierter Fall muss ebenfalls ergänzt werden: hydraulisch nicht abgeglichene Anlagen. In einem System, in dem zwischen den Strängen kein Abgleich erfolgt ist, löst eine intelligentere Pumpe die Unwucht nicht, sondern reagiert nur empfindlicher auf sie. In solchen Anlagen sind zuerst die Abgleichventile an der Reihe, dann die Pumpe.

EEI ist der Energieeffizienzindex und wird für Umwälzpumpen nach EN 16297 definiert. Je kleiner der Wert, desto effizienter die Pumpe. Die Verordnung ErP 641/2009 hat den EEI-Grenzwert für eigenständige Nassläufer-Umwälzpumpen von 0,23 auf 0,20 abgesenkt; der deklarierte Wert der Stratos MAXO liegt unter 0,17.

Der EEI allein ist kein ausreichender Indikator. Denn der EEI wird unter einem Standardlastprofil gemessen; das Lastprofil Ihrer Anlage ist ein anderes. Um den tatsächlichen Verbrauch zu sehen, ist der kWh-Wert aus dem eigenen Energiezähler der Pumpe weitaus aussagekräftiger, und die Stratos MAXO zeigt diesen Wert im Display an. Diese Zahl, nach einem Jahr abgelesen, beendet jede Katalogdiskussion.

Rechnen wir grob. Nimmt im Hauptheizkreis eines Mehrfamilienhauses mit 30 Wohnungen eine alte dreistufige Pumpe 550 W auf und läuft sie 4.500 Stunden pro Saison, beträgt der Jahresverbrauch 2.475 kWh. Nimmt die als Ersatz eingebaute Stratos MAXO mit aktivem Dynamic Adapt plus und No-Flow Stop im Mittel 210 W auf und läuft sie 3.900 Stunden, sinkt der Verbrauch auf 819 kWh. Die Differenz beträgt 1.656 kWh/Jahr.

Auf der Kostenseite sind zu berücksichtigen: der Preis der Pumpe, gegebenenfalls der Preis für Sensoren und Module, Arbeitsaufwand für Aus- und Einbau, Zeit für Inbetriebnahme und Abgleich sowie bei Bedarf die Anpassung von Flanschen und Reduzierstücken. Dem stehen als Ertragspositionen die Stromeinsparung, die Wirkungsgradsteigerung des Kessels durch die gesunkene Rücklauftemperatur und weniger Störungsmeldungen gegenüber. Bei Anlagen mit hohen Betriebsstunden verkürzt sich die Amortisationszeit auf wenige Saisons.

Ein Punkt darf nicht übersehen werden: Ein Pumpentausch ist ein hydraulischer Eingriff. Weicht die Kennlinie der neuen Pumpe von der der alten ab, ändert sich auch die Volumenstromverteilung zwischen den Strängen. Deshalb sorgt es dafür, dass die Einsparung nicht auf dem Papier bleibt, wenn die Abgleichventile nach dem Pumpentausch kontrolliert und bei Bedarf neu eingestellt werden. Auch die Seite der Ausdehnung und der Druckhaltung muss überprüft werden. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Bei einer Nassläuferpumpe ist die einzige strikte Montageregel die Wellenachse: Die Motorwelle muss horizontal liegen. Wird der Motor nach unten oder nach oben weisend montiert, werden die Schmierung im Rotorraum und die Entlüftung gestört; die Lager verschleißen in kurzer Zeit. Der Klemmenkasten wird in eine für den Service zugängliche Richtung gedreht.

Die zweite Regel ist die Strömungsrichtung. Der Pfeil auf dem Gehäuse zeigt die Strömungsrichtung an, und eine verkehrt eingebaute Pumpe läuft zwar, fördert aber keinen Volumenstrom. Die dritte Regel ist, auf der Eintritts- und Austrittsseite ausreichend gerade Rohrstrecke zu lassen; ein Bogen oder ein Ventil unmittelbar vor dem Pumpeneintritt führt dem Laufrad eine ungleichmäßige Strömung zu und verursacht Geräusche und Wirkungsgradverlust.

Vor der Inbetriebnahme wird die Anlage unbedingt befüllt und entlüftet. Trockenlauf bedeutet bei einer Nassläuferpumpe, dass die Lager innerhalb von Sekunden Schaden nehmen. Bei Modellen mit automatischer Entlüftungsfunktion wird dieser Schritt erleichtert, ersetzt aber nicht das Entlüften der Anlage an den Hochpunkten über Entlüfter.

Auf der elektrischen Seite haben Pumpen mit EC-Motor eine Besonderheit: Sie können beim Anlauf einen hohen momentanen Strom aufnehmen, und das muss bei der Auswahl des Fehlerstromschutzschalters berücksichtigt werden. Bei Geräten mit Frequenzumrichter muss ein Fehlerstromschutz in einem gegenüber Impulsströmen unempfindlichen Typ verwendet werden; ein Standardtyp führt zu unnötigen Auslösungen. Nach dem Abschalten der Energie ist vor dem Öffnen des Klemmenkastens mindestens 5 Minuten zu warten.

Auch die Dämmung darf nicht vergessen werden. In der Heizungsanwendung verringern am Gehäuse angebrachte Dämmschalen den Wärmeverlust. In der Kühlanwendung dagegen muss die Dämmung diffusionsdicht sein, und das Motorgehäuse darf nicht abgedeckt werden; der Motor muss seine eigene Wärme abgeben können. In Kaltwasserkreisen wird das Kabel mit einer Schlaufe unter der Klemme geführt, damit Kondensat nicht an den elektrischen Anschluss gelangt.