Die beste Umwälzpumpe ist nicht die teuerste oder stärkste, sondern die, die zum tatsächlichen Volumenstrom und zur Förderhöhe des Kreises passt, einen EEI-Wert unter 0,20 aufweist und in der richtigen Regelungsart arbeitet. Für eine einzelne Wohnung genügt eine Nassläuferpumpe der Klasse Grundfos ALPHA2 25-60 oder Wilo Yonos PICO 25/1-6. Für Steigleitungen in Mehrfamilienhäusern ist die Grundfos MAGNA1, für Gewerbegebäude die Grundfos MAGNA3 oder Wilo Stratos MAXO die richtige Adresse.
Eine Umwälzpumpe ist die Pumpe, die das Wasser im Heizkreis vom Kessel oder von der Kombitherme zu den Heizkörpern, den Fußbodenheizungsverteilern oder zur Rohrwendel des Warmwasserspeichers fördert und so den Wärmetransport sicherstellt. Sie erzeugt das erwärmte Wasser nicht, sondern wälzt es nur um. Deshalb ist nicht die Leistung das Auswahlkriterium, sondern der vom Kreis benötigte Volumenstrom (m³/h) und die Förderhöhe (mWS), mit der der Widerstand im Kreis überwunden wird. Eine falsch gewählte Pumpe kann den Kreis entweder nicht beheizen oder verursacht unnötige Geräusche, überhöhten Stromverbrauch und Ventilerosion.
In diesem Ratgeber finden Sie:
Was Sie in diesem Ratgeber erwartet
- Der Unterschied zwischen Nassläufer- und Trockenläufertechnik und wo welche eingesetzt wird
- Was die Bezeichnungen 25/4, 25/6 und 25/8 bedeuten und was bei falscher Lesart passiert
- Der nach EN 16297 gemessene EEI und der mit der ErP 641/2009 eingeführte EEI-Grenzwert von 0,23
- Die schrittweise Berechnung von Volumenstrom und Förderhöhe in der Reihenfolge Formel, Wert und Ergebnis
- Der Unterschied zwischen den Regelungsarten Δp-c und Δp-v und welche in welchem Kreis zu wählen ist
- Der Punkt-für-Punkt-Vergleich der Baureihen Grundfos ALPHA2, ALPHA1, MAGNA1 und MAGNA3
- Der Punkt-für-Punkt-Vergleich der Baureihen Wilo Yonos PICO, Stratos PICO und Stratos MAXO
- Berechnung des Verbrauchs in kWh/Jahr, Schallpegel in dB(A) und das klare Urteil für Wohnung, Mehrfamilienhaus und Gewerbegebäude
01Was ist eine Umwälzpumpe und was genau leistet sie im Heizkreis?
Eine Umwälzpumpe ist eine Pumpe, die das Wasser in einem geschlossenen Heiz- oder Kühlkreis ständig umwälzt und dafür eine Förderhöhe erzeugt, um den Reibungswiderstand des Kreises zu überwinden. Im geschlossenen Kreislauf wird das Wasser nicht nach oben gefördert, weil das Gewicht der Wassersäule in der Vorlaufsteigleitung durch die Wassersäule in der Rücklaufsteigleitung ausgeglichen wird. Die einzige Last, die die Pumpe überwinden muss, sind die Rohrreibung, die Verluste in Armaturen und Formstücken sowie der interne Widerstand von Wärmeerzeuger und Heizflächen.
Dies ist der grundlegendste Unterschied zwischen Umwälzpumpe und Druckerhöhungsanlage. Eine Druckerhöhungsanlage arbeitet im offenen System und muss die Gebäudehöhe überwinden; in einem zehngeschossigen Gebäude sind 30–40 mWS erforderlich. Im Heizkreis desselben Gebäudes liegt die von der Umwälzpumpe erwartete Förderhöhe dagegen meist im Bereich von 6–10 mWS. Eine Umwälzpumpe nach der Geschosszahl auszuwählen ist der Konzeptfehler, den wir in der Praxis am häufigsten sehen.
Die von der Pumpe transportierte Wärmemenge ist direkt proportional zum Volumenstrom. Die in einem Kreis transportierte thermische Leistung hängt vom Produkt aus Volumenstrom und Spreizung (Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur) ab. Halbiert sich der Volumenstrom, halbiert sich bei gleicher Spreizung auch die transportierte Leistung; die Heizkörper bleiben lauwarm. Verdoppelt sich der Volumenstrom, steigt die transportierte Leistung nicht, denn diesmal halbiert sich die Spreizung und das Rücklaufwasser kommt mit hoher Temperatur zurück. Bei Brennwertkesseln bedeutet dies, dass die Kondensation gar nicht erst einsetzt und der Wirkungsgrad um 6–10 Prozent sinkt. Sehen Sie sich dazu unsere Produktgruppe Heizung an. (Details: Heizung)
02Was ist der Unterschied zwischen Nassläufer und Trockenläufer?
Eine Nassläufer-Umwälzpumpe ist ein Pumpentyp ohne Gleitringdichtung, bei dem der Motorrotor im Wasser des Kreises läuft. Zwischen Rotor und Stator befindet sich ein Spaltrohr (Spalttopf) aus Edelstahl; das Wasser kühlt den Rotor und schmiert zugleich seine Lager. Da keine Dichtung vorhanden ist, gibt es keine Leckagestelle, die Pumpe ist wartungsfrei und das Betriebsgeräusch sehr niedrig. Heute sind nahezu alle Heizkreise in Wohngebäuden und mittelgroßen Gewerbeobjekten mit Nassläufern ausgestattet.
Bei der Trockenläuferpumpe dagegen ist der Motor über eine Kupplung oder direkt über die Welle verbunden, der Motor wird mit Luft gekühlt und die Welle durch eine Gleitringdichtung abgedichtet. Der Wirkungsgrad ist bei hohen Leistungen besser als beim Nassläufer; deshalb wird sie in großen Anlagen über 5–7 kW, in der Fernwärme und in industriellen Kreisen bevorzugt. Dagegen ist die Dichtung ein Verschleißteil, muss regelmäßig ersetzt werden, und der Geräuschpegel ist wegen des Lüfters deutlich höher.
- Dichtung — Nassläufer: nicht vorhanden, keine Leckagestelle; Trockenläufer: Gleitringdichtung vorhanden, Austausch alle 3–5 Jahre erforderlich
- Kühlung — Nassläufer: durch das Wasser im Kreis; Trockenläufer: luftgekühlt durch den Motorlüfter
- Schallpegel — Nassläufer: typischerweise im Bereich von 30–43 dB(A); Trockenläufer: durch Lüfter- und Kupplungsgeräusche in der Größenordnung von 55–70 dB(A)
- Leistungsbereich — Nassläufer: etwa 3 W bis 2 kW, Wohngebäude und mittlere Größe; Trockenläufer: von einigen hundert W bis zu mehreren zehn kW, große Anlagen
- Wirkungsgrad — Nassläufer: bei kleinen Leistungen überlegen, die Spaltrohrverluste steigen bei großer Leistung; Trockenläufer: bei hoher Leistung überlegen
- Wartung — Nassläufer: praktisch wartungsfrei, lediglich Kontrolle auf Verstopfung und Luft; Trockenläufer: Wartung von Dichtung, Lager und Kupplung wird eingeplant
- Montage — Nassläufer: Welle zwingend waagerecht, Klemmenkasten zur Seite weisend; Trockenläufer: nach dem Positionierungsschema des Herstellers
Bei Nassläuferpumpen gibt es genau eine zwingende Montageregel: Die Motorwelle muss waagerecht liegen. Wird die Welle senkrecht montiert, lastet das Gewicht des Rotors auf dem Axiallager, der Wasserfilm wird gestört, und das Lager beginnt schon nach wenigen Heizperioden Geräusche zu machen. Die Rohrleitung kann senkrecht oder waagerecht verlaufen; entscheidend ist nicht das Rohr, sondern die Ausrichtung des Motorgehäuses. Der Klemmenkasten wird stets so gedreht, dass er zur Seite weist. In Anwendungen dieser Größenordnung werden Pumpe, Strangregulierventile und Verteileranordnung gemeinsam geplant. (Details: Installationstechnik)
03Was bedeuten die Bezeichnungen 25/4, 25/6 und 25/8?
In den Bezeichnungen 25/4, 25/6 und 25/8 bei Umwälzpumpen gibt die erste Zahl den Anschlussdurchmesser an, die zweite Zahl die maximale Förderhöhe bei Volumenstrom null in Metern. Eine 25/6-Pumpe ist eine Pumpe mit Anschluss DN 25, d. h. 1-Zoll-Verschraubung, die bei geschlossenem Ventil 6 mWS fördern kann. Grundfos gibt dieselbe Information in der Schreibweise 25-60 an, wobei die Förderhöhe in Dezimetern angegeben wird; 25-60 und 25/6 sind dieselbe Pumpenklasse.
Es ist zu betonen, dass die zweite Zahl der Maximalwert ist. 6 mWS ist der Druck, den die Pumpe bei Volumenstrom null erzeugen kann, also bei geschlossenen Ventilen. Im tatsächlichen Betriebspunkt sind etwa 50–60 Prozent dieses Werts nutzbar. Die von einer 25/6-Pumpe bei 2 m³/h erwartbare Förderhöhe liegt typischerweise im Bereich von 3,5–4,5 mWS. Bei der Auswahl zählt nicht die einzelne Zahl auf dem Typenschild, sondern die Volumenstrom-Förderhöhen-Kennlinie im Katalog.
- 25/4 — Anschluss DN 25, 4 mWS maximale Förderhöhe; einzelne Wohnung, Kombitherme-Kreis mit 60–90 m², kurze Verrohrung
- 25/6 — Anschluss DN 25, 6 mWS maximale Förderhöhe; Wohnung oder Villengeschoss mit 120–180 m², Zweirohrkreis mit Thermostatventilen
- 25/8 — Anschluss DN 25, 8 mWS maximale Förderhöhe; Villa mit langen Steigleitungen, gemischter Fußbodenheizungs- und Heizkörperkreis
- 32/8 — Anschluss DN 32 mit Flansch oder Verschraubung, 8 mWS; kleine Steigleitung eines Mehrfamilienhauses, 100–200 kW Heizlast
- 40/10 — DN 40 mit Flansch, 10 mWS; Hauptkreis mittelgroßer Mehrfamilien- und Gewerbegebäude
- 180 mm und 130 mm — Baulänge der Pumpe; wenn dieses Maß beim Austausch einer alten Pumpe nicht passt, muss das Rohr gekürzt werden
Die Baulänge ist das Maß, das beim Austausch am häufigsten übersehen wird. Bei Nassläuferpumpen für Wohngebäude gibt es zwei verbreitete Baulängen: 130 mm und 180 mm. Der Versuch, eine 180-mm-Pumpe in die vorgefertigte Rohrgruppe unter der Kombitherme einzubauen, erfordert einen Umbau der Installation. Vor der Bestellung die Länge der vorhandenen Pumpe von Verschraubung zu Verschraubung zu messen, beseitigt dieses Problem in einem einzigen Schritt. Durchmesserpassung und Auswahl der Anschlusselemente sind ein eigenes Thema. (Details: Ventile & Armaturen)
04Was ist der EEI und was bringen EN 16297 und ErP 641/2009?
Der EEI, also der Energieeffizienzindex, ist das Verhältnis der über ein typisches Lastprofil gewichteten mittleren Leistungsaufnahme einer Umwälzpumpe zur Referenzleistung, die für dieselbe hydraulische Leistung definiert ist. Das Messverfahren ist in der Norm EN 16297 beschrieben. Der EEI ist eine dimensionslose Zahl, und ein kleiner Wert ist gut. Liegt der EEI einer Umwälzpumpe unter 0,20, gehört die Pumpe zur heute effizientesten Klasse.
Die Verordnung ErP 641/2009 der Europäischen Union hat für diesen Index eine Obergrenze festgelegt. Seit dem 1. August 2013 darf der EEI bei eigenständigen Umwälzpumpen ohne Wellendichtung 0,27 nicht überschreiten, seit dem 1. August 2015 darf er sowohl bei eigenständigen als auch bei in Produkte integrierten Pumpen 0,23 nicht überschreiten. Diese Grenze hat die klassischen dreistufigen Pumpen mit konstanter Drehzahl faktisch vom europäischen Markt verdrängt. Heute ist jede neu verkaufte Nassläufer-Umwälzpumpe elektronisch geregelt.
- EEI 0,80–1,00 — Alte dreistufige Pumpe mit konstanter Drehzahl; typischer Zustand von Installationen vor 2013
- EEI 0,27 — Mit der ErP 641/2009 am 1. August 2013 eingeführter erster Grenzwert, für eigenständige Pumpen
- EEI 0,23 — Ab dem 1. August 2015 geltende Obergrenze, einschließlich integrierter Pumpen
- EEI 0,20 — In der Verordnung für die effizientesten Pumpen definierter Richtwert (Benchmark)
- EEI 0,15–0,20 — Typisches Band aktueller Wohngebäudebaureihen wie Grundfos ALPHA2 und Wilo Stratos PICO
- Messnorm — EN 16297; Messung der gewichteten mittleren Leistung mit einem im Labor definierten Lastprofil
Achten Sie beim EEI-Vergleich darauf, dass beide Pumpen in derselben hydraulischen Klasse liegen. Da der EEI auf die Referenzleistung normiert ist, drückt ein EEI von 0,19 bei einer 25/4-Pumpe dasselbe Effizienzniveau aus wie ein EEI von 0,19 bei einer 40/10-Pumpe; ihr absoluter Verbrauch unterscheidet sich jedoch stark. Die Entscheidung über den Jahresverbrauch wird nicht mit dem EEI, sondern mit der Berechnung in kWh/Jahr getroffen. Zu unserem allgemeinen Ansatz bei der Energieeffizienz finden Sie Details in unserem ausführlichen Ratgeber. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)
05Wie wählt man eine Umwälzpumpe aus? Berechnung von Volumenstrom und Förderhöhe
Die Frage, wie man eine Umwälzpumpe auswählt, beantwortet sich mit zwei Zahlen: dem erforderlichen Volumenstrom und der erforderlichen Förderhöhe. Der Volumenstrom ergibt sich aus der vom Kreis zu transportierenden thermischen Leistung und der Auslegungsspreizung. Die Förderhöhe ist die Summe aus Rohrreibung des längsten Kreises, lokalen Verlusten und Widerständen der Ausrüstung. Eine dritte Zahl, etwa die Geschosszahl oder die Wohnfläche, wird nicht benötigt.
Die Formel für den Volumenstrom lautet: Q gleich P geteilt durch 1,163 mal ΔT. Dabei ist Q der Volumenstrom (m³/h), P die thermische Leistung (kW), ΔT die Auslegungs-Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklaufwasser (K) und 1,163 der Faktor, der sich aus der spezifischen Wärme des Wassers ergibt (Wh/kg·K). Beim klassischen Heizkörperkreis wird ΔT mit 20 K angesetzt, beim Brennwertkessel und im Niedertemperaturkreis mit 15 K, bei der Fußbodenheizung mit 7–10 K.
Beispiel 1, einzelne Wohnung. Brennwert-Kombitherme mit 24 kW thermischer Leistung, Heizkörperkreis mit den Auslegungstemperaturen 75/55, ΔT 20 K. Berechnung: Q gleich 24 geteilt durch 1,163 mal 20 gleich 24 geteilt durch 23,26 gleich 1,03 m³/h. Der von der Pumpe in diesem Kreis erwartete Volumenstrom beträgt ca. 1,0 m³/h. Beträgt die tatsächliche Heizlast der Kombitherme 12 kW, sinkt der Volumenstrom auf 0,52 m³/h; maßgeblich ist nicht die Leistung der Kombitherme, sondern der Wärmeverlust des Gebäudes.
Gehen wir im selben Beispiel zur Förderhöhe über. Für die Berechnung der Förderhöhe einer Umwälzpumpe ermitteln Sie zunächst die gesamte Rohrlänge von Vor- und Rücklauf des längsten Kreises. In der Wohnung seien das 60 m. In Wohngebäudeinstallationen wird für den spezifischen Reibungsverlust der Bereich von 100–150 Pa/m verwendet; nehmen wir 120 Pa/m. Rohrreibung: 60 mal 120 gleich 7.200 Pa.
Für die lokalen Verluste durch Bögen, T-Stücke, Ventile und Verschraubungen werden 30 Prozent des Rohrverlusts hinzugerechnet: 7.200 mal 1,3 gleich 9.360 Pa. Die Widerstände der Ausrüstung werden gesondert berechnet: Wärmeübertrager der Kombitherme ca. 3.000 Pa, Thermostat-Heizkörperventile und Rücklaufeinstellventile zusammen ca. 3.000 Pa. Gesamt: 9.360 plus 3.000 plus 3.000 gleich 15.360 Pa.
Um den Pa-Wert in Meter Wassersäule umzurechnen, wird durch 9.810 geteilt: 15.360 geteilt durch 9.810 gleich 1,57 mWS. Ergebnis: Diese Wohnung benötigt bei 1,03 m³/h Volumenstrom 1,6 mWS. Diesen Punkt deckt eine Pumpe mit 4 mWS maximaler Förderhöhe problemlos ab. D. h., eine Pumpe der Klasse 25/4, etwa Grundfos ALPHA1 oder Wilo Yonos PICO 25/1-4, ist die richtige Wahl; eine 25/8 wäre sowohl überflüssig als auch eine Geräuschquelle.
Beispiel 2, Steigleitung eines Mehrfamilienhauses. In einem Gebäude mit 30 Wohnungen beträgt die Gesamtheizlast 240 kW, Auslegungstemperaturen 70/50, ΔT 20 K. Volumenstrom: Q gleich 240 geteilt durch 1,163 mal 20 gleich 240 geteilt durch 23,26 gleich 10,3 m³/h. Die Summe aus Vor- und Rücklauf des längsten Kreises beträgt 220 m, der spezifische Verlust 150 Pa/m. Rohr: 220 mal 150 gleich 33.000 Pa.
Lokale Verluste mit 30 Prozent: 33.000 mal 1,3 gleich 42.900 Pa. Der Widerstand von Kessel oder Plattenwärmeübertrager beträgt ca. 20.000 Pa, die von Strangregulierventilen der Steigleitung und Schmutzfänger ca. 12.000 Pa. Gesamt: 42.900 plus 20.000 plus 12.000 gleich 74.900 Pa. Umrechnung in Meter: 74.900 geteilt durch 9.810 gleich 7,6 mWS.
Ergebnis: 7,6 mWS bei 10,3 m³/h Volumenstrom. Dieser Betriebspunkt erfordert eine Pumpe der Klasse 10 mWS mit Gehäuse DN 32 oder DN 40. Die Grundfos MAGNA1 32-100 oder MAGNA3 40-100 sowie die Wilo Stratos MAXO 32/0,5-10 decken diesen Punkt ab. Als Sicherheitszuschlag werden auf die berechnete Förderhöhe 10–15 Prozent aufgeschlagen; mehr drängt die Pumpe in den ineffizienten Bereich ihrer Kennlinie.
Die kritischste Eingangsgröße der Berechnung ist die Wahl von ΔT. Wird im selben 240-kW-Gebäude ΔT mit 10 K angesetzt, steigt der Volumenstrom auf 20,6 m³/h; da die Rohrverluste mit dem Quadrat des Volumenstroms zunehmen, schnellt die erforderliche Förderhöhe auf etwa das Vierfache, in die Größenordnung von 30 mWS. Das wiederum erhöht die Pumpenleistung auf ungefähr das Achtfache. Ein Kreis mit niedriger Spreizung ist auf der Pumpenseite der teuerste Planungsfehler. Da das Thema ganz auf der Logik der Pumpenauswahl beruht, können Sie auch unseren grundlegenden Ratgeber lesen. (Details: Auswahl der Umwälzpumpe)
06Δp-c oder Δp-v? Wie wählt man die Regelungsart einer Umwälzpumpe aus?
Die Regelungsart einer Umwälzpumpe ist die Einstellung, die bestimmt, wie die Pumpe auf wechselnden Volumenstrom reagiert; bei falscher Wahl verbraucht selbst die effizienteste Pumpe Strom wie eine alte Pumpe. Es gibt zwei Grundarten: Δp-c, also konstanter Differenzdruck, und Δp-v, also variabler Differenzdruck. Die dritte Option ist die konstante Drehzahl, die in geschlossenen Kreisen nur noch in Sonderfällen verwendet wird.
Im Modus Δp-c hält die Pumpe unabhängig vom Volumenstrom einen konstanten Differenzdruck an ihrem Ausgang. Sinkt der Volumenstrom, verringert sich die Drehzahl, der Druck bleibt aber gleich. Dieser Modus ist richtig für Anlagen, in denen der größte Teil der Widerstandsänderung im Kreis an einer verteilten Stelle entsteht, die nicht nahe an der Pumpe liegt: Fußbodenheizungsverteiler, eingeschossige Kreise mit kurzen Rohren und Anlagen mit geringem Hauptrohrverlust.
Im Modus Δp-v senkt die Pumpe mit sinkendem Volumenstrom auch den gehaltenen Differenzdruck linear ab; typischerweise fällt er bei Volumenstrom null auf die Hälfte des Einstellwerts. Dieser Modus ist richtig für Anlagen, in denen der größte Teil des Widerstands in langen Hauptleitungen entsteht: Zweirohr-Steigleitungen mit Thermostatventilen in mehrgeschossigen Mehrfamilienhäusern und Villen mit langen Verteilleitungen. Je weiter die Thermostatventile schließen, desto mehr sinkt auch der Rohrverlust, die Pumpe muss diesen Druck also nicht mehr halten.
- Δp-c (konstanter Differenzdruck) — Fußbodenheizkreise, Verteilung mit Verteilern, eingeschossige kurze Verrohrung, Anlagen, bei denen der Rohrverlust weniger als 25 Prozent des Gesamtwiderstands ausmacht
- Δp-v (variabler Differenzdruck) — Zweirohr-Heizkörperkreise, Steigleitungen mit Thermostatventilen, mehrgeschossige Mehrfamilienhäuser, Anlagen, bei denen der Rohrverlust mehr als 50 Prozent des Gesamtwiderstands ausmacht
- Konstante Drehzahl (I, II, III) — Kesselschutzkreise, Primärkreise, Leitungen mit gewünschtem konstantem Volumenstrom vor der hydraulischen Weiche, Ladegruppen für Festbrennstoffkessel
- AUTOADAPT / Dynamic Adapt — Automatikmodus, in dem die Pumpe den Kreis selbst erlernt und den Sollwert verschiebt; erste Wahl, wenn der Charakter des Kreises unbekannt ist
- Konstante Temperatur (T-const) und Differenztemperatur (ΔT-const) — Trinkwasser-Zirkulationsleitungen und gewerbliche Kreise, in denen eine ΔT-Festlegung gewünscht ist; in Wilo Stratos MAXO und Grundfos MAGNA3 vorhanden
- Nachtabsenkung (autoadapt night mode) — Modus, der einen Abfall der Vorlauftemperatur erkennt und die Drehzahl drosselt; wird bei Kreisen mit einer einzigen Wärmequelle aktiviert, bei gemeinsamen Steigleitungen deaktiviert
Für die Festlegung des Sollwerts gibt es eine einfache Regel: Geben Sie die berechnete Förderhöhe als Einstellwert in die Pumpe ein. Für die Wohnung aus Beispiel 1 beträgt die Einstellung im Modus Δp-c 1,6 mWS, für die Steigleitung des Mehrfamilienhauses aus Beispiel 2 im Modus Δp-v 7,6 mWS. Im Modus Δp-v geht die Pumpe bei Volumenstrom null bis auf die Hälfte dieses Werts zurück, also auf 3,8 mWS, und liefert bei Volllast 7,6 mWS.
Die Wirkung des Modus ist messbar. Eine Pumpe, die in derselben Steigleitung bei konstanter Drehzahl im Mittel 520 W aufnimmt, geht im Modus Δp-c auf etwa 340 W und im Modus Δp-v auf etwa 260 W zurück. Bei 5.000 Betriebsstunden über die Saison bedeutet das jeweils 2.600 kWh/Jahr, 1.700 kWh/Jahr und 1.300 kWh/Jahr. Eine einzige Menüauswahl bewirkt einen Unterschied von 1.300 kWh pro Jahr; keine Hardwareänderung bringt eine so günstige Einsparung.
Ein Grenzhinweis: Der Modus Δp-v wird in Einrohrsystemen und in Kesselschutzkreisen, die einen konstanten Volumenstrom benötigen, nicht verwendet. In einem Einrohrkreis muss der Volumenstrom der Hauptleitung auch dann konstant bleiben, wenn ein Heizkörperventil schließt; sinkt die Drehzahl der Pumpe, werden die Heizkörper am Ende des Strangs kalt. Auch in Kreisen mit Motorventil und Mischergruppe wird die Regelstrategie nach dem Zusammenwirken von Ventil und Pumpe aufgebaut. (Details: Motorventil-Ratgeber)
07Wie viel Watt verbraucht eine Umwälzpumpe? Berechnung in kWh/Jahr
Die Frage, wie viel Watt eine Umwälzpumpe verbraucht, beantwortet sich je nach Pumpenklasse mit Werten zwischen 3 W und 1.700 W. Eine drehzahlgeregelte Umwälzpumpe der Klasse 25/6 für eine einzelne Wohnung nimmt im Teillastbetrieb 5–12 W und bei Volllast 30–45 W auf. Eine alte dreistufige Pumpe mit konstanter Drehzahl derselben Klasse nimmt dagegen unabhängig von der Stufenwahl dauerhaft 45–90 W auf. Der Unterschied wächst über die Saison auf das Vier- bis Fünffache.
Die Formel für den Jahresverbrauch ist einfach: kWh/Jahr gleich mittlere Leistung (W) mal jährliche Betriebsdauer (h) geteilt durch 1.000. Für das Klima Istanbuls in der Türkei liegt die Heizperiode grob zwischen dem 15. Oktober und dem 15. April, und bei einem durchgehend laufenden Kreis liegt die jährliche Pumpenlaufzeit im Bereich von 4.000–5.500 Stunden. In Berechnungen sind 5.000 Stunden eine praktische Annahme.
Beispiel, einzelne Wohnung. Alte dreistufige 25/6-Pumpe, auf Stufe 2 gemessene Leistung 62 W. Berechnung: 62 mal 5.000 geteilt durch 1.000 gleich 310 kWh/Jahr. Die als Ersatz eingebaute Grundfos ALPHA2 25-60 liegt im Modus AUTOADAPT bei einem gemessenen Saisonmittel von 11 W. Berechnung: 11 mal 5.000 geteilt durch 1.000 gleich 55 kWh/Jahr. Einsparung: 310 minus 55 gleich 255 kWh/Jahr, d. h. 82 Prozent.
Beispiel, Steigleitung eines Mehrfamilienhauses. Alte Trockenläuferpumpe, Typenschildleistung 1,1 kW, bei konstanter Drehzahl gemessener Mittelwert 780 W. Berechnung: 780 mal 5.000 geteilt durch 1.000 gleich 3.900 kWh/Jahr. Die als Ersatz eingebaute Grundfos MAGNA3 40-100 liegt im Modus Δp-v bei einem Saisonmittel von 265 W. Berechnung: 265 mal 5.000 geteilt durch 1.000 gleich 1.325 kWh/Jahr. Einsparung: 2.575 kWh/Jahr, d. h. 66 Prozent.
- Klasse 25/4, drehzahlgeregelt — Im Teillastbetrieb 4–10 W, bei Volllast 18–25 W; typisch 45–90 kWh/Jahr
- Klasse 25/6, drehzahlgeregelt — Im Teillastbetrieb 5–12 W, bei Volllast 30–45 W; typisch 55–140 kWh/Jahr
- Klasse 25/8, drehzahlgeregelt — Im Teillastbetrieb 8–18 W, bei Volllast 55–75 W; typisch 90–220 kWh/Jahr
- Klasse 25/6, alt, dreistufig mit konstanter Drehzahl — Auf Stufe 1 45 W, auf Stufe 3 90 W; typisch 250–450 kWh/Jahr
- DN 32–40, Klasse 10 mWS, elektronische Nassläuferpumpe — Im Modus Δp-v im Mittel 200–350 W; typisch 1.000–1.750 kWh/Jahr
- DN 40–50 Trockenläufer, alte Pumpe mit konstanter Drehzahl — Im Mittel 700–1.200 W; typisch 3.500–6.000 kWh/Jahr
Der Energieverbrauch einer Umwälzpumpe ist in den meisten Gebäuden der größte Posten am gesamten Stromverbrauch des Heizsystems. Während Platine der Kombitherme, Lüfter und Zündung zusammen 80–150 kWh im Jahr ausmachen, nimmt eine Umwälzpumpe mit konstanter Drehzahl allein 300–450 kWh auf. Deshalb ist der Pumpentausch eine der mechanischen Verbesserungen im Wohnbereich mit der kürzesten Amortisationszeit; die Kostenpositionen bestehen nur aus der Pumpe, zwei Kugelhähnen, einem Dichtungssatz und der Montagearbeit.
08Vergleich: Grundfos ALPHA2, ALPHA1, MAGNA1 und MAGNA3
Die Familie der Nassläufer-Umwälzpumpen von Grundfos besteht aus vier Hauptstufen. Die ALPHA1 ist die elektronische Einstiegspumpe für Wohngebäude. Die Grundfos ALPHA2 ist die Wohngebäudepumpe mit gleichen Abmessungen, aber zusätzlichen Funktionen wie AUTOADAPT und Sommerbetrieb. Die Grundfos MAGNA1 ist die drehzahlvariable Pumpe mit Gehäusen DN 25–100 für Mehrfamilienhäuser und mittlere Größen. Die Grundfos MAGNA3 ist schließlich die obere Stufe, die der MAGNA1 Sensorik, Kommunikation und Energiemessfunktionen hinzufügt.
- Grundfos ALPHA1 — DN 25 und DN 32, Klasse 4–8 mWS; Δp-c, Δp-v und drei konstante Drehzahlstufen; EEI unter 0,20; im Teillastbetrieb etwa 4–12 W; LED-Stufenanzeige; Einstiegslösung für den Einsatz unter der Kombitherme und für einzelne Wohnungen
- Grundfos ALPHA2 25-60 — DN 25, Klasse 6 mWS, Baulängen 130 mm und 180 mm; Δp-c, Δp-v, drei konstante Drehzahlen und AUTOADAPT; Display mit Anzeige von momentaner Leistung und Volumenstrom; Sommerbetrieb; EEI im Bereich 0,15–0,20; im Teillastbetrieb 5–12 W, bei Volllast in der Größenordnung von 34–45 W
- Grundfos MAGNA1 — Gehäuseoptionen von DN 25 bis DN 100, Klasse 6–18 mWS; Δp-c, Δp-v, Konstantkennlinie und temperaturabhängiger Modus; externer Regelungseingang 0–10 V; Einzel- und Doppelpumpe; für Steigleitungen von Mehrfamilienhäusern und mittelgroße gewerbliche Kreise
- Grundfos MAGNA3 — Gleiche Gehäusespanne wie die MAGNA1; zusätzlich AUTOADAPT, Volumenstrombegrenzung FLOWLIMIT, integrierte Wärmemengenmessung, Eingang für externen Temperatursensor, kabellose Verbindung über Grundfos GO und Kommunikationsmodule CIM; für Kreise, die an die Gebäudeautomation angebunden werden
- Anzahl der Regelungsarten — ALPHA1: 5; ALPHA2: 7 (einschließlich AUTOADAPT); MAGNA1: 4 Hauptarten plus externes Signal; MAGNA3: mehr als 10 Arten plus Automationsprotokolle
- Überwachung — ALPHA1: LED; ALPHA2: Anzeige von momentanen W und m³/h; MAGNA1: Einstelldisplay; MAGNA3: Energie, Volumenstrom, Temperatur und Wärmemenge, Berichterstattung über die App
Die Wahl zwischen ALPHA1 und ALPHA2 entscheidet eine einzige Frage: Kennen Sie die Hydraulik des Kreises? Wenn ja, können Sie die ALPHA1 in der richtigen Regelungsart und mit dem richtigen Einstellwert installieren und sich selbst überlassen; der Preisunterschied ist nicht nötig. Wenn nicht oder wenn sich der Kreis mit der Zeit ändern wird, beseitigt die AUTOADAPT-Funktion der ALPHA2 den Einstellfehler. Das Bild, das wir vor Ort sehen, ist, dass die meisten Nutzer keine Einstellung vornehmen; deshalb ist im Wohnbereich die ALPHA2 praktisch die sicherere Wahl.
Bei der Wahl zwischen MAGNA1 und MAGNA3 kommt es darauf an, ob Sie Messwerte benötigen. Die MAGNA1 leistet hydraulisch dasselbe und liegt energetisch sehr nah an der MAGNA3. Der Unterschied der MAGNA3 liegt in der integrierten Wärmemengenmessung, der softwareseitigen Begrenzung des Volumenstroms mit FLOWLIMIT und der Fähigkeit zur direkten Anbindung an die Gebäudeautomation. In Gebäuden mit Messung der Wärmeanteile, mit gewünschtem Betriebsbericht oder mit Anbindung an ein BMS (Gebäudeleittechnik) deckt der Nutzen der Daten der MAGNA3 den Kostenunterschied. Für das Spektrum an Marken und Baureihen sehen Sie sich unsere Seite „Marken“ an. (Details: unsere Markenseite)
09Vergleich: Wilo Yonos PICO, Stratos PICO und Stratos MAXO
Auch die Nassläufer-Familie von Wilo folgt einer ähnlichen Abstufung. Die Wilo Yonos PICO ist die elektronische Pumpe der Einstiegs- und Mittelklasse für Wohngebäude. Die Stratos PICO ist das höherwertige Wohngebäudemodell in derselben Größenklasse, bietet aber umfangreichere Einstell- und Anzeigefunktionen. Die Wilo Stratos MAXO ist schließlich die sensorbasierte, app-unterstützte, direkt an die Gebäudeautomation anbindbare Pumpe der oberen Stufe und positioniert sich gegenüber der MAGNA3.
- Wilo Yonos PICO — Anschluss Rp 1 und Rp 1¼, Klasse 4, 6 und 8 mWS (25/1-4, 25/1-6, 25/1-8); Δp-c, Δp-v und Nachtabsenkung; Einstellung mit einer Hand über den roten Knopf; EEI unter 0,20; im Teillastbetrieb 3–9 W, bei Volllast in der Größenordnung von 20–75 W
- Wilo Stratos PICO — Gleiche Gehäuseklasse, 6 und 8 mWS; Δp-c, Δp-v, Dynamic Adapt, automatische Nachtabsenkung; Display mit Anzeige von momentaner Leistung und Gesamt-kWh; Entlüftungsroutine (Deaeration); EEI unter 0,20
- Wilo Stratos MAXO — Von DN 25 bis DN 100, Klasse 6–16 mWS; Dynamic Adapt plus, Multiflow Adaptation, No-Flow Stop, Modi T-const und ΔT-const; Bluetooth und Wilo-Smart-App; Schnittstellen wie Modbus, BACnet, CAN; Doppelpumpen-Option
- Einstellschnittstelle — Yonos PICO: ein Knopf und LED-Balken; Stratos PICO: Grafikdisplay und Menü; Stratos MAXO: Farbdisplay, Installationsassistent und mobile App
- Zielanwendung — Yonos PICO: einzelne Wohnung und Villengeschoss; Stratos PICO: Villa, gemischter Kreis, Wohngebäude mit gewünschter Verbrauchsüberwachung; Stratos MAXO: Steigleitung eines Mehrfamilienhauses, Gewerbegebäude, automatisierte Anlage
- Sonderfunktionen — Die No-Flow Stop-Funktion der Stratos MAXO stoppt die Pumpe, wenn alle Ventile geschlossen sind, und unterbindet unnötigen Verbrauch; Multiflow Adaptation stimmt den Volumenstrom der Primärpumpe auf die Sekundärpumpen ab
Die Wahl zwischen Yonos PICO und Stratos PICO folgt derselben Logik wie die Wahl zwischen ALPHA1 und ALPHA2. Wird die Yonos PICO in der richtigen Regelungsart installiert, arbeitet sie energetisch sehr nah an der Stratos PICO; der Unterschied liegt in der Dynamic-Adapt-Funktion, der Verbrauchsberichterstattung und der Entlüftungsroutine. Wenn in der Installation wiederholt Luftprobleme auftreten, ist die automatische Entlüftungsroutine der Stratos PICO ein echter Nutzen in der Praxis.
Das Merkmalspaket, das die Stratos MAXO abhebt, sind Messung und Systemintegration. Die No-Flow-Stop-Funktion stoppt die Pumpe in den Übergangszeiten, in denen alle Thermostatventile geschlossen sind, vollständig; das ist im Frühjahr und Herbst eine messbare Einsparung. Multiflow Adaptation synchronisiert in Systemen mit Kesselkaskade oder Verteilern den Primärkreis mit dem Sekundärbedarf. Diese Funktionen sind für eine einzelne Wohnung überflüssig, für ein Gewerbegebäude mit vielen Kreisen aber ausschlaggebend.
10Grundfos oder Wilo? Vergleich Punkt für Punkt
Grundfos und Wilo sind bei Nassläufer-Umwälzpumpen die beiden bestimmenden Hersteller des Weltmarkts, und Modelle derselben Klasse liegen hydraulisch sehr nah beieinander. In derselben Klasse 25/6 bleiben sowohl die EEI-Werte als auch die Verbrauchswerte beider Marken innerhalb der Messtoleranz. Der Unterschied zeigt sich bei Einstellschnittstelle, Funktionsbezeichnungen, Servicenetz und Verfügbarkeit von Ersatzteilen. Deshalb lautet die Antwort auf die Frage nach der besten Umwälzpumpe nicht eine Marke, sondern die richtige Klasse und der richtige Modus.
- Wohngebäude, Einstiegsklasse — Grundfos: ALPHA1, mit LED-Anzeige, 5 Regelungsarten; Wilo: Yonos PICO, rote Einstellung mit einem Knopf, Δp-c und Δp-v plus Nachtabsenkung
- Wohngebäude, obere Klasse — Grundfos: ALPHA2, AUTOADAPT und Display mit momentanen W und m³/h; Wilo: Stratos PICO, Dynamic Adapt, kumulativer kWh-Zähler und Entlüftungsroutine
- Mehrfamilienhaus und mittlere Größe — Grundfos: MAGNA1, schlichtes Menü, externer Eingang 0–10 V; Wilo: die kleinen Gehäuse der Stratos MAXO oder die Stratos-Baureihe, umfangreicherer Modussatz
- Gewerbe- und automatisiertes Gebäude — Grundfos: MAGNA3, FLOWLIMIT, integrierte Wärmemengenmessung, Grundfos GO und CIM-Module; Wilo: Stratos MAXO, No-Flow Stop, Multiflow Adaptation, Wilo-Smart und BACnet/Modbus
- Automatische Anpassungsfunktion — Grundfos: AUTOADAPT, erlernt den Charakter des Kreises und verschiebt die Einstellkennlinie; Wilo: Dynamic Adapt plus, zieht den Sollwert im Teillastbetrieb nach unten
- Einstellkomfort — Grundfos: Menü mit Display, numerischer Einstellwert eingebbar; Wilo: schnell mit einem Knopf bei der Yonos PICO, Installationsassistent und mobile App bei der Stratos MAXO
- Verhalten bei Volumenstrom null — Grundfos: läuft mit Mindestdrehzahl weiter, bei der MAGNA3 wird mit FLOWLIMIT eine Volumenstromobergrenze gesetzt; Wilo: Bei der Stratos MAXO stoppt No-Flow Stop die Pumpe vollständig
- Passung der Baulänge — Bei beiden Marken sind 130 mm und 180 mm Standard; beim Austausch ist nicht die Marke maßgeblich, sondern das vorhandene Maß zwischen den Verschraubungen
Um die beiden Marken energetisch zu unterscheiden, muss man klassenweise vergleichen. In der Klasse 25/6 liegt der Saisonverbrauch der Grundfos ALPHA2 25-60 und der Wilo Yonos PICO 25/1-6, im selben Kreis im selben Modus betrieben, typischerweise im Bereich von 55–75 kWh/Jahr, und der Unterschied beträgt in der Größenordnung von 10 kWh/Jahr. Dieser Unterschied ist neben der Differenz von 60–80 kWh/Jahr, die durch die falsche Wahl der Regelungsart entsteht, unbedeutend.
11Die Umwälzpumpe macht Geräusche: dB(A)-Werte und Ursachen der Geräuschentwicklung
Die Quelle der Beschwerde, die Umwälzpumpe mache Geräusche, ist meist nicht die Pumpe selbst, sondern Luft im Kreis oder eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit. Der Schalldruckpegel einer modernen Nassläuferpumpe liegt in 1 m Abstand typischerweise im Bereich von 30–43 dB(A); das ist das Hintergrundgeräuschniveau eines ruhigen Schlafzimmers. Liegen das vom Nutzer gehörte Wasserrauschen, Pfeifen oder metallische Brummen weit über diesem Wert, ist die Ursache hydraulisch.
Es gibt vier typische Ursachen für das Geräusch. Die erste ist Luft im Kreis; Luftblasen erzeugen beim Durchströmen des Rotorbereichs Knistern und Rauschen. Die zweite ist eine zu hohe Pumpeneinstellung; überschreitet die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr 1,0 m/s, beginnt ein Pfeifen, bei über 1,5 m/s ein deutliches Strömungsgeräusch. Die dritte ist ein gedrosseltes Thermostatventil; übersteigt die Druckdifferenz am Ventil 25–30 kPa, pfeift das Ventil. Die vierte ist Lagerverschleiß, der ein gleichbleibendes metallisches Brummen verursacht.
- Luftbedingtes Geräusch — Rauschen, Knistern, unregelmäßig; Lösung: Entlüftung der Anlage, Kontrolle des automatischen Entlüfters, gegebenenfalls Entlüftungsroutine der Pumpe
- Durch die Strömungsgeschwindigkeit bedingtes Geräusch — Dauerhaftes Pfeifen oder Strömungsbrummen; Lösung: Pumpeneinstellwert auf die berechneten mWS absenken, auf den Modus Δp-v wechseln
- Pfeifen des Thermostatventils — Nur bei gedrosselten Ventilen, in einem einzelnen Raum deutlich; Lösung: Differenzdruck der Pumpe senken, gegebenenfalls einen Differenzdruckregler einbauen
- Lagergeräusch — Gleichbleibendes metallisches Brummen, ändert sich bei Änderung der Einstellung nicht; Lösung: Pumpentausch, bei senkrecht montierter Welle die Montage korrigieren
- Kavitationsgeräusch — Geräusch wie von Kieselsteinen; Lösung: statischen Druck auf der Saugseite erhöhen, Vordruck des Ausdehnungsgefäßes korrigieren
- Körperschallübertragung — Das Geräusch kommt nicht von der Pumpe, sondern vom Rohr; Lösung: Schwingungsdämpfer an den Rohraufhängungen, Hülsen bei Wanddurchführungen
Verwenden Sie für die Messung ein Schallpegelmessgerät in 1 m Abstand vom Pumpengehäuse und betreiben Sie die Pumpe nacheinander auf der niedrigsten und der höchsten Einstellung. Steigt der Wert mit der Einstellung, ist das Problem hydraulisch und lässt sich über die Einstellung lösen. Ändert sich das Geräusch bei Änderung der Einstellung nicht, ist es mechanisch, und ein Pumpentausch ist erforderlich. In Wohnräumen ist das Ziel ein Hintergrundpegel unter 30 dB(A) in Schlafzimmern und unter 35 dB(A) in Aufenthaltsräumen. Prüfen Sie auch den statischen Druck des Kreises; Volumen und Vordruck des Ausdehnungsgefäßes bestimmen das Kavitationsgeräusch unmittelbar. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)
Der häufigste Fehler bei der Pumpenauswahl mit dem Ziel der Ruhe ist der Versuch, das Problem durch mehr Leistung zu lösen. Eine größere Pumpe erzeugt mehr Geräusch; jeder mWS über dem Bedarf des Kreises wird über die Strömungsgeschwindigkeit zu Geräusch. Bei Installationen mit Anspruch auf leisen Betrieb lautet die Regel, die richtige Klasse zu wählen und die Pumpe am berechneten Punkt zu belassen. Zu unserem Ansatz beim Schallmanagement auf der Seite der Druckerhöhung können Sie auch den entsprechenden Ratgeber lesen. (Details: Welche Druckerhöhungsanlage ist am leisesten? Die 10 besten für Haus und Villa)
12Wie ändert sich die Auswahl der Umwälzpumpe bei einem Fußbodenheizkreis?
Bei einem Fußbodenheizkreis ändert sich die Auswahl der Umwälzpumpe in zwei Punkten: Die Spreizung sinkt, der Kreiswiderstand steigt. Bei der Fußbodenheizung beträgt die Auslegungs-ΔT 7–10 K, beim Heizkörperkreis 20 K. Bei gleicher thermischer Leistung erhöht das den Volumenstrom um das Zwei- bis Dreifache. Dagegen ist der Widerstand wegen der langen, dünnen Rohre der Verteilerkreise ebenfalls hoch; im Ergebnis kann statt 25/6 eine Pumpe der Klasse 25/8 erforderlich sein.
Rechenbeispiel: Der Wärmeverlust einer Wohnung mit 140 m² Fußbodenheizung beträgt 8,4 kW, Auslegungs-ΔT 8 K. Volumenstrom: Q gleich 8,4 geteilt durch 1,163 mal 8 gleich 8,4 geteilt durch 9,30 gleich 0,90 m³/h. Würde dasselbe Gebäude mit Heizkörpern beheizt, läge der Volumenstrom bei ΔT 20 K bei 0,36 m³/h. Der Faktor 2,5 dazwischen erklärt allein, warum die Pumpe der Fußbodenheizung größer gewählt wird.
Auf der Seite der Förderhöhe wird dagegen der Verlust je Kreis berechnet. Bei einem Rohr 16x2 mm PE-Xa entfallen, wenn der Gesamtvolumenstrom von 0,9 m³/h auf 7 Kreise aufgeteilt wird, auf jeden Kreis etwa 0,13 m³/h; der Verlust eines 90 m langen Kreises beträgt etwa 12–16 kPa. Zusammen mit Verteiler, Volumenstrom-Einstellventilen und Mischergruppe erreicht die Summe etwa 30–35 kPa, also 3,0–3,6 mWS. Dieser Punkt liegt im Bereich, in dem eine Pumpe der Klasse 25/6 bequem arbeitet.
Bei der Regelungsart ist die Regel für die Fußbodenheizung eindeutig: Es wird Δp-c gewählt. Der größte Teil des Kreiswiderstands entsteht in den verteilten Rohren nach dem Verteiler, und wenn die Thermostatköpfe schließen, nimmt der Hauptrohrverlust nicht merklich ab. Im Modus Δp-v sinkt der Volumenstrom der verbleibenden Kreise, und diese Räume werden spät warm. Zum allgemeinen Aufbau von Fußbodenheizungssystemen können Sie sich unsere Produktgruppe ansehen. (Details: Fußbodenheizung)
13Welche Lösung passt zu wem? Das klare Urteil für Wohnung, Mehrfamilienhaus und Gewerbegebäude
Dieser Abschnitt ist das unmittelbare Urteil der obigen Berechnungen. Für jedes Szenario sind thermische Leistung, Volumenstrom, Förderhöhe, Pumpenklasse, Regelungsart und erwarteter Jahresverbrauch gemeinsam angegeben. Sie können Ihre eigene Installation dem nächstliegenden Szenario zuordnen und die Pumpenklasse ablesen.
Bei der Auswahl der Umwälzpumpe für eine Wohnung ist das Urteil klar: In einer Wohnung von 90–150 m² mit Heizkörpern und einer einzelnen Kombitherme ist eine Pumpe der Klasse 25/6 die richtige Wahl. Bei einer 24-kW-Kombitherme und ΔT 20 K beträgt der Volumenstrom 1,0 m³/h, die berechnete Förderhöhe liegt im Bereich von 1,5–2,5 mWS. Grundfos ALPHA2 25-60 oder Wilo Yonos PICO 25/1-6 werden im Modus Δp-v mit einer Einstellung von 1,8–2,5 mWS installiert; der erwartete Verbrauch beträgt 55–90 kWh/Jahr. In kompakten Wohnungen von 60–90 m² genügt die Klasse 25/4.
Bei der Auswahl der Umwälzpumpe für ein Mehrfamilienhaus besteht das Urteil in der Trennung von Steigleitungs-Hauptpumpe und Wohnungspumpe. In einem Gebäude mit 30 Wohnungen und zentralem System ergeben sich bei 240 kW Last und ΔT 20 K ein Volumenstrom von 10,3 m³/h und eine Förderhöhe von 7,6 mWS. Dieser Punkt erfordert eine Pumpe der Klasse 10 mWS mit Gehäuse DN 32–40: Grundfos MAGNA1 32-100 oder Wilo Stratos MAXO 32/0,5-10. Es wird der Modus Δp-v gewählt, als Einstellwert 7,6 mWS eingegeben, der erwartete Verbrauch liegt im Bereich von 1.100–1.500 kWh/Jahr.
- Wohnung 60–90 m², Kombitherme 20–24 kW — Volumenstrom ca. 0,7 m³/h, Förderhöhe 1,2–1,8 mWS; Klasse 25/4; Grundfos ALPHA1 25-40 oder Wilo Yonos PICO 25/1-4; Modus Δp-v; 45–70 kWh/Jahr
- Wohnung oder Villengeschoss 120–180 m², 24–30 kW — Volumenstrom 1,0–1,3 m³/h, Förderhöhe 2,0–3,0 mWS; Klasse 25/6; Grundfos ALPHA2 25-60 oder Wilo Stratos PICO 25/1-6; Modus Δp-v; 55–100 kWh/Jahr
- Villa 250–400 m², lange Steigleitungen, gemischter Kreis — Volumenstrom 1,8–2,6 m³/h, Förderhöhe 4,0–6,0 mWS; Klasse 25/8; Grundfos ALPHA2 25-80 oder Wilo Yonos PICO 25/1-8; Heizkörperseite Δp-v, Fußbodenheizungsseite separate Pumpe und Δp-c; 130–220 kWh/Jahr
- Steigleitung eines Mehrfamilienhauses mit 12–20 Wohnungen, 80–150 kW — Volumenstrom 3,5–6,5 m³/h, Förderhöhe 5,0–7,0 mWS; DN 32, Klasse 8–10 mWS; Grundfos MAGNA1 32-80; Modus Δp-v; 550–950 kWh/Jahr
- Mehrfamilienhaus mit 30–60 Wohnungen, 240–450 kW — Volumenstrom 10–19 m³/h, Förderhöhe 7,5–10 mWS; DN 40–50, Klasse 10–12 mWS; Grundfos MAGNA3 40-100 oder Wilo Stratos MAXO 40/0,5-12; Modus Δp-v und Doppelpumpe; 1.100–2.200 kWh/Jahr
- Gewerbegebäude, Büro oder Hotel, über 400 kW, automatisiert — Volumenstrom ab 17 m³/h, Förderhöhe 8–14 mWS; DN 50–80 Doppelpumpe; Grundfos MAGNA3 oder Wilo Stratos MAXO; BMS-Anbindung, ΔT-const oder Δp-v, Reservebetrieb; 2.000–6.000 kWh/Jahr
- Fußbodenheizungs-Verteilerkreis, 8–12 kW — Volumenstrom 0,9–1,3 m³/h, Förderhöhe 3,0–3,6 mWS; Klasse 25/6; Modus Δp-c; 60–110 kWh/Jahr
Im Gewerbegebäude besteht das Urteil in einer Lösung mit Reserve, nämlich einer Doppelpumpe oder zwei getrennten Pumpen statt einer einzelnen Pumpe. In Hotels, Krankenhäusern, Einkaufszentren und Bürogebäuden beeinträchtigt der Ausfall des Heizkreises den Betrieb unmittelbar. Die Doppelpumpenmodelle der MAGNA3 und Stratos MAXO vereinen zwei Pumpen in einem Gehäuse; fällt eine aus, schaltet sich die andere automatisch zu, und durch den Wechselbetrieb werden die Lager beider Pumpen regelmäßig bewegt. Zur mechanischen Auslegung von Gewerbegebäuden können Sie unseren ausführlichen Beitrag lesen. (Details: Mechanische Systeme in Gewerbegebäuden)
In allen drei Szenarien gilt eine gemeinsame Regel: Eine Pumpe aus der nächsthöheren Klasse zu wählen ist kein Sicherheitszuschlag, sondern eine Quelle von Kosten und Geräusch. Eine elektronische Pumpe kann zu hohen Druck über die Einstellung drosseln, doch der Wirkungsgrad einer Pumpe, die am linken Ende ihrer Kennlinie arbeitet, sinkt, und das Gehäuse erwärmt sich. Auf den berechneten Punkt 10–15 Prozent aufzuschlagen genügt. Zum allgemeinen Rahmen der HLK-Systeme (Heizung, Lüftung, Klima) können Sie auch unseren Ratgeber lesen. (Details: Was ist HVAC?)
14Worauf ist beim Austausch einer alten Pumpe zu achten?
Beim Austausch einer alten Umwälzpumpe gibt es drei maßgebliche Größen: Baulänge zwischen den Verschraubungen, Anschlussdurchmesser und erforderliche Förderhöhe. Die neue Pumpe nach dem Typenschild der alten aus genau derselben Klasse zu wählen ist eine verbreitete Gewohnheit, aber meist falsch; ein Großteil der alten Pumpen ist ohnehin zu groß gewählt worden. Der richtige Ansatz ist, den Kreis neu zu berechnen und die Klasse danach festzulegen.
- Baulänge — Von Verschraubung zu Verschraubung messen; 130 mm und 180 mm sind die beiden häufigsten Werte, passt es nicht, sind Rohrarbeiten nötig
- Anschlussdurchmesser — DN 25 (Rp 1) und DN 32 (Rp 1¼) sind im Wohnbereich üblich; die Verwendung von Adaptern erzeugt Verluste, wählen Sie den richtigen Durchmesser
- Förderhöhe — Den Wert auf dem alten Typenschild nicht übernehmen; die Berechnung neu durchführen, in den meisten Installationen genügt eine Klasse kleiner
- Elektrischer Anschluss — Alte Pumpen können mit einem 3-Stufen-Schalter oder über ein Relais angesteuert worden sein; eine elektronische Pumpe muss dauerhaft versorgt werden, der Stufenschalter ist außer Betrieb zu nehmen
- Absperrarmaturen — Gibt es am Pumpeneingang und -ausgang keine Kugelhähne, ergänzen Sie diese beim Austausch; das erspart bei der nächsten Wartung das Entleeren des gesamten Kreises
- Schmutzfänger — In Altanlagen sollte der Kreis vor dem Austausch gespült und vor der Pumpe ein Filter eingebaut werden; Sediment blockiert den Rotor der neuen Pumpe
- Wellenrichtung — Die Motorwelle der neuen Pumpe muss waagerecht liegen, der Klemmenkasten zur Seite weisen
- Inbetriebnahme — Nach der Montage muss der Kreis entlüftet werden, die Pumpe ist auf dem berechneten mWS-Wert und in der richtigen Regelungsart zu belassen
Das Spülen des Kreises ist der Schritt, der beim Austausch am häufigsten ausgelassen wird. In einem seit zehn Jahren laufenden Heizkreis lagern sich Magnetit und Sediment ab; die alte Pumpe hat sich daran gewöhnt, mit diesem Sediment zu arbeiten. Der Rotorspalt einer neuen elektronischen Pumpe ist enger, und dasselbe Sediment kann den Rotor blockieren. Den Kreis beim Austausch zu spülen und am Pumpeneingang einen Magnetfilter oder Schmutzfänger einzubauen, senkt die Ausfallwahrscheinlichkeit deutlich. Zu den Punkten der regelmäßigen Wartung können Sie unseren Ratgeber lesen. (Details: Pumpenwartung)
15Die 5 häufigsten Fehler
Die folgenden fünf Fehler sind bei der Auswahl und Inbetriebnahme von Umwälzpumpen die, denen wir in der Praxis am häufigsten begegnen, und sie sind leicht vermeidbar.
- Fehler 1 — Die Pumpe nach Wohnungsfläche oder Geschosszahl auswählen: Im geschlossenen Kreislauf wird die Gebäudehöhe nicht überwunden; maßgeblich sind Volumenstrom und Kreiswiderstand. Bei einer viergeschossigen Villa wird die Berechnung genauso mit derselben Formel durchgeführt wie bei einer eingeschossigen Wohnung, das Ergebnis ist von der Gebäudehöhe unabhängig.
- Fehler 2 — Als Sicherheitszuschlag eine Klasse höher wählen: Eine Pumpe der Klasse 8 mWS in einen Kreis einzubauen, der 2 mWS benötigt, erhöht die Strömungsgeschwindigkeit, lässt Thermostatventile pfeifen, beschleunigt den Verschleiß und verdoppelt den Verbrauch. Der richtige Zuschlag beträgt 10–15 Prozent.
- Fehler 3 — Die Regelungsart auf der Werkseinstellung belassen: Δp-v bei der Fußbodenheizung, Δp-c beim Heizkörperkreis mit langen Steigleitungen zu belassen verhindert, dass die Pumpe im effizienten Bereich arbeitet. Eine einzige Menüauswahl kann im Maßstab eines Mehrfamilienhauses einen Unterschied von über 1.000 kWh im Jahr bewirken.
- Fehler 4 — Die Pumpe ohne Entlüftung des Kreises in Betrieb nehmen: Bei der Nassläuferpumpe werden die Lager mit Wasser geschmiert; schon wenige Minuten Lauf unter Luft hinterlassen Spuren am Lager. Nach der Montage müssen der Entlüftungsstopfen der Pumpe und die Entlüfter des Kreises unbedingt verwendet werden.
- Fehler 5 — Die Pumpe mit senkrechter Welle montieren: Das Gewicht des Rotors lastet auf dem Axiallager, der Wasserfilm wird gestört, und die Pumpe beginnt innerhalb von ein bis zwei Saisons zu brummen. Das Rohr darf senkrecht verlaufen, die Motorwelle muss stets waagerecht liegen.
16Checkliste: Auswahl und Inbetriebnahme
Wenn Sie die folgende Liste von Anfang bis Ende ausfüllen, haben Sie sowohl die richtige Pumpenklasse bestimmt als auch Inbetriebnahmefehler ausgeschlossen. Wenn Sie die Antworten notieren, beschleunigt das auch die Angebots- und Projektphase.
- Wie hoch ist der tatsächliche Wärmeverlust des Gebäudes oder der Wohnung in kW? Wurde die berechnete Last eingetragen, nicht die Leistung der Kombitherme?
- Wie groß ist die Auslegungsspreizung zwischen Vor- und Rücklauf (ΔT) in K? Wurde beim Heizkörper 20 K, beim Brennwertgerät 15 K, bei der Fußbodenheizung 7–10 K und bei der Wärmepumpe 5 K angesetzt?
- Wurde der Volumenstrom mit der Formel Q gleich P geteilt durch 1,163 mal ΔT berechnet? Wie viel m³/h ergeben sich?
- Wurde die gesamte Rohrlänge von Vor- und Rücklauf des längsten Kreises gemessen? Wie viele Meter?
- Wurde der spezifische Reibungsverlust aus dem Bereich 100–150 Pa/m gewählt und für lokale Verluste 30 Prozent aufgeschlagen?
- Wurden die Widerstände von Kessel, Wärmeübertrager, Strangregulierventil und Schmutzfänger dem Katalog entnommen und summiert?
- Wurde der Gesamtverlust durch 9.810 geteilt und in mWS umgerechnet? Wie viele mWS ergeben sich?
- Liegt dieser Betriebspunkt auf der Volumenstrom-Förderhöhen-Kennlinie der gewählten Pumpe im effizienten Bereich? Ist der Sicherheitszuschlag auf 10–15 Prozent begrenzt?
- Wurde die Regelungsart nach Kreistyp festgelegt? Wurde bei der Fußbodenheizung Δp-c und beim Zweirohr-Heizkörperkreis Δp-v gewählt?
- Wurden die berechneten mWS als Einstellwert in die Pumpe eingegeben? Wurde sie nicht auf der Werkseinstellung belassen?
- Wurden bei Austausch einer vorhandenen Pumpe die Baulänge zwischen den Verschraubungen (130 mm oder 180 mm) und der Anschlussdurchmesser gemessen?
- Wurden am Pumpeneingang und -ausgang Absperrarmaturen und am Eingang ein Schmutzfänger oder Magnetfilter eingebaut?
- Wurde die Motorwelle waagerecht und der Klemmenkasten zur Seite weisend montiert?
- Wurde der Kreis gespült, entlüftet und der statische Druck im kalten Zustand 0,3 bar über dem höchsten Punkt belassen?
- Wird die Pumpe dauerhaft versorgt? Wurden Stufenschalter oder getaktetes Relais außer Betrieb genommen?
- Wurden nach der Inbetriebnahme momentane Leistung (W) und Volumenstrom (m³/h) vom Display abgelesen und dokumentiert?
Nachdem Sie diese sechzehn Punkte ausgefüllt haben, bleiben Ihnen zwei Zahlen: erforderlicher Volumenstrom und erforderliche Förderhöhe. Diese beiden Zahlen holen die Entscheidung für die beste Umwälzpumpe aus der Markendiskussion und stellen sie auf ein ingenieurtechnisches Fundament. Für Ihre weiteren Fragen finden Sie Antworten auf unserer Seite „Häufig gestellte Fragen“. (Details: häufig gestellte Fragen)
17Häufig gestellte Fragen
Welche ist die beste Umwälzpumpe, gibt es eine einzige Antwort?
Sollte ich 25/4 oder 25/6 kaufen?
Wie viel Watt verbraucht eine Umwälzpumpe, und wie wirkt sie sich auf die Rechnung aus?
Welchen EEI-Wert sollte eine Umwälzpumpe haben?
Soll ich Δp-c oder Δp-v wählen?
Was ist der Unterschied zwischen Grundfos ALPHA1 und ALPHA2?
Sollte ich Grundfos MAGNA1 oder MAGNA3 kaufen?
Meine Umwälzpumpe macht Geräusche, was kann die Ursache sein?
Was bringt mir der Austausch meiner alten dreistufigen Pumpe?
Ist es normal, dass die Umwälzpumpe ständig läuft?
Die richtige Auswahl einer Umwälzpumpe ist eine Entscheidung von wenigen Minuten, sobald Sie zwei Zahlen haben: erforderlichen Volumenstrom und erforderliche Förderhöhe. Wenn Sie uns die Heizlast Ihrer Installation, die Rohrlänge und die Baulänge der vorhandenen Pumpe mitteilen, können wir gemeinsam aus den Grundfos- und Wilo-Programmen das Modell klären, das zu Ihrem Betriebspunkt passt. Das Ingenieurteam von Pomeka Mekanik unterstützt Sie gemeinsam bei Auswahl, Inbetriebnahme und Einstellung der Regelungsart. Sie können sich unsere Produktgruppe ansehen (Details: Pumpensysteme) und uns mit Ihren Berechnungswerten kontaktieren (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.




