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Pumpensysteme

Wie wählt man eine Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus? Wie viele HP bei wie vielen Wohnungen?

Auswahl einer Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus: Volumenstrom, Förderhöhe und HP-Berechnung nach Wohnungs- und Geschosszahl, mit Beispielen.

PMIngenieurteam von Pomeka Mekanik26. August 202631 min Lesezeit
Wie wählt man eine Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus? Wie viele HP bei wie vielen Wohnungen?

Die Auswahl einer Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus läuft auf drei Zahlen hinaus: den Spitzenvolumenstrom (m³/h), die erforderliche Förderhöhe (mWS) und die Pumpenleistung (kW oder HP), die beides abdeckt. Als Faustregel gelten bei einem Gebäude mit 10 Wohnungen 6,4 m³/h und 50 mWS, bei 20 Wohnungen 8,8 m³/h und 52 mWS, bei 30 Wohnungen 10,9 m³/h und 74 mWS und bei 40 Wohnungen 12,7 m³/h und 84 mWS; diese Werte werden mit Motoren von 2 bis 4 HP je Pumpe und einer Mehrpumpenanlage gedeckt, bei der mindestens eine Pumpe als Reserve dient.

Fertige Tabellen, die die Wohnungszahl direkt einem HP-Wert zuordnen, werden vor Ort häufig verwendet, sind aber irreführend, denn dieselbe Wohnungszahl kann sich auf 5 oder auf 13 Geschosse verteilen, und die Förderhöhe kann sich dadurch verdoppeln. Der richtige Weg ist, den Volumenstrom anhand der Belastungswerte der Armaturen und die Förderhöhe anhand von Höhenunterschied und Rohrverlusten getrennt zu berechnen. Dieser Ratgeber zeigt beide Berechnungen Schritt für Schritt und rechnet sie für vier verschiedene Gebäudegrößen zahlenmäßig durch.

In diesem Ratgeber finden Sie:

Was Sie in diesem Ratgeber erwartet

  • Die Berechnung des Volumenstroms der Druckerhöhungsanlage nach Wohnungszahl mit der Gleichzeitigkeitsformel
  • Die Berechnung der Förderhöhe nach Geschosszahl aus vier Bestandteilen
  • Einzeln durchgerechnete Zahlenbeispiele für Gebäude mit 10, 20, 30 und 40 Wohnungen
  • Die Umrechnung von HP in kW und die Ermittlung der Motorleistung aus Volumenstrom und Förderhöhe
  • Einzelpumpe oder Mehrpumpenanlage? Klare Entscheidungskriterien
  • Reservepumpe, stufenweise Zuschaltung und Regelung mit Frequenzumrichter
  • Volumen des Membrandruckbehälters, Saugseite und Regeln zur Zonierung
  • Die 5 häufigsten Fehler, eine Checkliste und ein Abschnitt „Häufig gestellte Fragen“ mit 10 Fragen

01Auf welchen drei Zahlen beruht die Auswahl einer Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus?

Die Auswahl einer Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus beruht auf drei Entscheidungen: dem Spitzenvolumenstrom, der erforderlichen Förderhöhe und der Anordnung der Pumpengruppe. Der Volumenstrom wird mit einer statistischen Berechnung ermittelt, die abschätzt, wie viele der Armaturen im Gebäude gleichzeitig geöffnet sind. Die Förderhöhe ist die gesamte Energie, die an der am weitesten entfernten und am höchsten gelegenen Armatur den geforderten Druck sicherstellt. Die Anordnung legt fest, auf wie viele Pumpen sich dieser Volumenstrom verteilt und wie viele davon als Reserve bereitstehen.

In der Türkei sind für Druckerhöhungsanlagen in Mehrfamilienhäusern zwei grundlegende Dokumente maßgebend: TS EN 806-3 und DIN 1988-300. Das erste liefert die Bemessungsgrundlagen für die Trinkwasserinstallation im Gebäude, das zweite die mathematische Grundlage der Gleichzeitigkeitsberechnung. Die Mindestanforderung an den Wirkungsgrad von Wasserpumpen wird in der Verordnung 547/2012/EU über den MEI-Wert festgelegt; alle seriösen Marken am Markt liegen oberhalb der Grenze MEI ≥ 0,40.

Vor der Auswahl sind außerdem Fragen vor Ort zu beantworten: Wird das Gebäude aus dem Netz oder aus einem Behälter versorgt, auf welcher Höhe liegt der Pumpenraum, wie viel kW freie Kapazität hat der Schaltschrank, und an welche Wohnungen grenzt der Pumpenraum? Wenn Sie sich die Marken und Produktgruppen für die Druckerhöhung im Sortiment von Pomeka Mekanik ansehen, erkennen Sie, in welchem Segment Sie arbeiten. (Details: unsere Markenseite)

02Volumenstromberechnung der Druckerhöhungsanlage: Belastungswert (LU) und Gleichzeitigkeitsformel

Der Belastungswert ist der Auslegungsvolumenstrom einer Armatur und wird in l/s angegeben. DIN 1988-300 legt diesen Wert für jeden Armaturentyp fest; in der Berechnung werden die Armaturen einzeln gezählt und ihre Belastungswerte zu ΣLU addiert. ΣLU ist der theoretische Spitzenvolumenstrom des Gebäudes; der tatsächliche Spitzenvolumenstrom liegt deutlich darunter, denn die Wahrscheinlichkeit, dass alle Armaturen gleichzeitig geöffnet werden, geht gegen null.

Die in der Wohnungsinstallation verwendeten Belastungswerte lauten wie folgt. Diese Liste können Sie als Eingabetabelle für die Berechnung verwenden.

  • Waschtischarmatur — Belastungswert: 0,07 l/s
  • Brausearmatur — Belastungswert: 0,15 l/s
  • Wannenarmatur — Belastungswert: 0,15 l/s
  • Unterputzspülkasten — Belastungswert: 0,13 l/s
  • Küchenspülenarmatur — Belastungswert: 0,07 l/s
  • Waschmaschinenanschluss — Belastungswert: 0,15 l/s
  • Geschirrspülmaschinenanschluss — Belastungswert: 0,15 l/s
  • Garten-/Reinigungszapfstelle (DN 15) — Belastungswert: 0,30 l/s

In einer üblichen 3+1-Wohnung gibt es zwei Waschbecken, eine Dusche, zwei Spülkästen, eine Spüle, eine Waschmaschine und eine Geschirrspülmaschine. Summe: 2 × 0,07 + 0,15 + 2 × 0,13 + 0,07 + 0,15 + 0,15 = 0,14 + 0,15 + 0,26 + 0,07 + 0,30 = 0,92 l/s. In der Berechnung wird der Einfachheit halber der Wert von 0,92 l/s je Wohnung verwendet.

Ändert sich der Wohnungstyp, ändert sich auch dieser Wert. In 2+1-Wohnungen mit einem Bad sinkt die Summe der Belastungswerte auf etwa 0,75-0,80 l/s; in 4+1-Wohnungen mit zwei Bädern steigt sie auf 1,20-1,35 l/s. In Residenzanlagen können Zusätze wie Whirlpool, Regendusche und eine zweite Küche je Wohnung bis zu 1,60 l/s erreichen. In einem gemischt genutzten Gebäude müssen die Wohnungstypen einzeln gezählt und addiert werden; ein Mittelwert darf nicht gebildet werden.

Die Brandschutzinstallation wird in diese Berechnung keinesfalls einbezogen. Die Feuerlöschpumpenanlage ist ein eigenes System, unterliegt einer eigenen Norm (TS EN 12845) und darf nicht gemeinsam mit der Trinkwassergruppe betrieben werden. Ausführliche Informationen dazu finden Sie in unserem Ratgeber. (Details: Wie wählt man eine Feuerlöschpumpenanlage aus?)

Die Volumenstromberechnung der Druckerhöhungsanlage erfolgt mit einer Potenzbeziehung, die aus der Summe der Belastungswerte den gleichzeitigen Volumenstrom ableitet. Die Formel, die DIN 1988-300 für Wohngebäude angibt, lautet: Q = 0,682 × (ΣLU)^0,45 − 0,14. Dabei ist ΣLU die Summe der Belastungswerte (l/s) und Q der gleichzeitige Auslegungsvolumenstrom (l/s). Zur Umrechnung des Ergebnisses in m³/h wird mit 3,6 multipliziert.

Dass der Exponent der Formel kleiner als 1 ist, ist der Kern der Sache. Verdoppelt sich die Wohnungszahl, verdoppelt sich der Volumenstrom nicht, sondern steigt auf etwa das 1,37-Fache. Deshalb benötigt ein Gebäude mit 40 Wohnungen nicht den vierfachen, sondern etwa den doppelten Volumenstrom eines Gebäudes mit 10 Wohnungen. Genau das ist mit der Berechnung des Gleichzeitigkeitsfaktors gemeint; sie senkt die Pumpenleistung bei großen Gebäuden entscheidend.

Auf den Gültigkeitsbereich der Formel ist zu achten. Die Beziehung gilt für ΣLU-Werte von etwa 1 l/s bis 500 l/s. Bei sehr kleinen Gebäuden, zum Beispiel einem Haus mit 2-3 Wohnungen, liefert die Formel unrealistisch niedrige Ergebnisse; in diesem Maßstab wird direkt die Summe der beiden größten Armaturen angesetzt. Für die Geräteauswahl bei einem einzelnen Wohnhaus gibt es einen eigenen Vergleichsratgeber. (Details: Grundfos SCALA1 oder SCALA2? Welche sollten Sie kaufen? Detaillierter Vergleich)

03Förderhöhenberechnung der Druckerhöhungsanlage: Wie wird die Geschosszahl in Meter umgerechnet?

Die Förderhöhenberechnung der Druckerhöhungsanlage ist die Summe aus vier Bestandteilen: statische Höhe, Rohrreibungsverlust, am Verbraucher geforderter Restdruck und Verluste der Einbauten in der Leitung. Die Formel lautet: H = H_stat + H_Reibung + H_Armatur + H_Einbauten. Das Ergebnis wird in Meter Wassersäule (mWS) angegeben; mit der Umrechnung 10,2 mWS = 1 bar wird es in bar umgerechnet.

Schritt 1 — statische Höhe. Sie ist der senkrechte Abstand zwischen der Pumpenwellenhöhe und der höchsten Armatur des Gebäudes. Bei einer angenommenen Geschosshöhe von 3,0 m lautet die Rechnung: Kellertiefe + (Geschosszahl − 1) × 3,0 + Armaturenhöhe. Für den Duschkopf im obersten Geschoss wird eine Armaturenhöhe von 2,1 m angesetzt. Sind Dachgeschoss, Maisonette- oder Terrassengeschoss vorhanden, müssen auch sie in die Zählung einbezogen werden.

Schritt 2 — Reibungsverlust. Die gesamte äquivalente Länge von Steigleitung und Geschossverteilung wird mit dem spezifischen Verlust multipliziert. In der Wohnungsinstallation liegt der spezifische Verlust im Bereich von 0,10-0,20 mWS/m, typischerweise werden 0,15 mWS/m angesetzt. Für die äquivalente Länge von Bögen, T-Stücken, Rückschlagventilen und Kugelhähnen werden dem Verlust des geraden Rohrs 30 Prozent zugeschlagen. Ist der Durchmesser der Steigleitung falsch gewählt, verdoppelt sich diese Position rasch.

Schritt 3 — Restdruck an der Armatur. Empfohlen werden 1,5 bar für eine übliche Brausearmatur, 2,0 bar für einen Regenduschkopf, 1,5 bar für eine Thermostatarmatur und 1,0 bar für den Eingang einer Kombitherme. In der Berechnung für das Mehrfamilienhaus wird die anspruchsvollste Armatur zugrunde gelegt; 2,0 bar entsprechen 20,4 mWS. Dieser Wert muss für die am weitesten entfernte Wohnung im obersten Geschoss sichergestellt sein.

Schritt 4 — Verluste der Einbauten. Die Druckverluste über Verteiler, Schmutzfänger, Rückflussverhinderer, Wasserzähler und gegebenenfalls Filter werden addiert. In einer typischen Installation im Mehrfamilienhaus liegt diese Position zwischen 2,0 und 3,5 mWS. Ein verschmutzter Schmutzfänger kann diesen Wert allein auf 5 mWS erhöhen; deshalb wird in der Berechnung nicht der Wert für einen sauberen Filter, sondern der Wert für mittlere Verschmutzung angesetzt.

Der kritischste Punkt der Förderhöhenberechnung ist, dass sie nicht für das oberste Geschoss, sondern für die am weitesten entfernte Wohnung im obersten Geschoss durchgeführt wird. Zwischen der Wohnung, die der Steigleitung auf demselben Geschoss am nächsten liegt, und der am weitesten entfernten kann ein Unterschied von 3-5 mWS entstehen. Die Anlage wird nach dem schwächsten Punkt bemessen; der Überdruck in den übrigen Wohnungen wird mit Druckminderern in den Geschosssteigleitungen ausgeglichen. (Details: Verwendung von Druckminderern)

04Wie erfolgt die Umrechnung von HP in kW bei Druckerhöhungsanlagen und wie wird die Motorleistung ermittelt?

Die Umrechnung von HP in kW bei Druckerhöhungsanlagen beruht auf einer einzigen Konstante: 1 HP = 0,7355 kW (metrische Pferdestärke) oder, im üblichen Gebrauch, 1 HP = 0,746 kW (britische Pferdestärke). In Pumpenkatalogen wird die Motorleistung in kW angegeben; vor Ort spricht man dagegen weiterhin in HP. Der zweite wichtige Punkt bei der Umrechnung ist, dass der HP-Wert die Wellenleistung des Motors ist — die aus dem Netz aufgenommene elektrische Leistung liegt wegen des Motorwirkungsgrads 10-20 Prozent höher.

Die HP-Entsprechungen der üblichen Motorstufen lauten wie folgt. Zwischenwerte werden nicht gebildet; das Rechenergebnis wird immer auf die nächsthöhere Stufe aufgerundet.

  • 0,75 kW — 1,01 HP; in der Praxis 1 HP
  • 1,10 kW — 1,48 HP; in der Praxis 1,5 HP
  • 1,50 kW — 2,01 HP; in der Praxis 2 HP
  • 2,20 kW — 2,95 HP; in der Praxis 3 HP
  • 3,00 kW — 4,02 HP; in der Praxis 4 HP
  • 4,00 kW — 5,36 HP; in der Praxis 5,5 HP
  • 5,50 kW — 7,37 HP; in der Praxis 7,5 HP
  • 7,50 kW — 10,05 HP; in der Praxis 10 HP

Die Motorleistung wird aus der hydraulischen Berechnung abgeleitet. Die Formel für die Wellenleistung lautet: P_Welle = Q × H / (367 × η). Dabei ist Q der Volumenstrom (m³/h), H die Förderhöhe (mWS), η der Pumpenwirkungsgrad (als Dezimalzahl) und 367 eine Einheitenkonstante. Bei vertikalen mehrstufigen Pumpen für den Wohnungsbau schwankt der Wirkungsgrad je nach Betriebspunkt zwischen 0,50 und 0,68; für die Vorberechnung ist der Ansatz von 0,58 auf der sicheren Seite.

Beispielrechnung: Für 8,8 m³/h Volumenstrom und 52 mWS Förderhöhe ergibt sich bei einer Lösung mit einer Pumpe P_Welle = 8,8 × 52 / (367 × 0,62) = 457,6 / 227,5 = 2,01 kW. Die nächsthöhere Normstufe ist 2,2 kW, also 3 HP. Teilen Sie dieselbe Last auf zwei Pumpen auf, fördert jede Pumpe 4,4 m³/h: P_Welle = 4,4 × 52 / (367 × 0,58) = 228,8 / 212,9 = 1,07 kW; die nächsthöhere Stufe ist dann 1,5 kW, also 2 HP.

05Auswahl der Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 10 Wohnungen: Zahlenbeispiel

Die Auswahl der Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 10 Wohnungen wird typischerweise an einem Gebäude mit 5 Geschossen und 2 Wohnungen je Geschoss durchgerechnet. Dieser Maßstab ist die Schwelle, bei der eine einzelne Pumpe noch ausreicht, eine Reserve aber an Bedeutung gewinnt. Eingabewerte der Berechnung: 10 Wohnungen vom Typ 3+1 mit jeweils 0,92 l/s; im Gemeinschaftsbereich 2 Gartenzapfstellen mit jeweils 0,30 l/s.

Volumenstromberechnung. ΣLU = 10 × 0,92 + 2 × 0,30 = 9,20 + 0,60 = 9,80 l/s. Formel: Q = 0,682 × 9,80^0,45 − 0,14. Da 9,80^0,45 = 2,7930 ist, gilt Q = 0,682 × 2,7930 − 0,14 = 1,9048 − 0,14 = 1,765 l/s. Entsprechung in m³/h: 1,765 × 3,6 = 6,35 m³/h. Als Auslegungsvolumenstrom werden 6,4 m³/h angesetzt.

Förderhöhenberechnung. Statisch: Keller 2,5 m + (5 − 1) × 3,0 m + Armatur 2,1 m = 16,6 mWS. Reibung: gesamte äquivalente Rohrlänge 53 m × 0,15 mWS/m = 7,95; für den Anteil von Bögen und Armaturen × 1,3 = 10,3 mWS. Restdruck an der Armatur: 2,0 bar = 20,4 mWS. Einbauten: 2,7 mWS. Summe: 16,6 + 10,3 + 20,4 + 2,7 = 50,0 mWS.

Leistungsberechnung. Fördert eine einzelne Pumpe den gesamten Volumenstrom, gilt P_Welle = 6,4 × 50,0 / (367 × 0,60) = 320 / 220,2 = 1,45 kW; die nächsthöhere Stufe ist 1,5 kW, also 2 HP. Bei der Anordnung mit Reserve wird jede der beiden Pumpen für 100 Prozent der Kapazität gewählt; beide haben 1,5 kW, die installierte Leistung steigt auf 3,0 kW, es läuft aber immer nur eine Pumpe.

Empfohlene Anordnung: 1 Betriebspumpe + 1 Reservepumpe (1+1), kompakte Anlage mit Frequenzumrichter und vertikalen mehrstufigen Pumpen. In diesem Maßstab kommen die Grundfos CRE-3-Baureihe, die Lowara-e-SV-3-Hydraulik, die Wilo-Helix-Baureihe oder Pumpen der Baureihe Standart Pompa TMK als Kandidaten infrage. Die Anlage gleicht die Betriebsstunden beider Pumpen durch wöchentlich wechselnden Betrieb aus.

06Auswahl der Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 20 Wohnungen: Zahlenbeispiel

Die Auswahl der Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 20 Wohnungen wird an einem Gebäude mit 5 Geschossen und 4 Wohnungen je Geschoss durchgerechnet. In diesem Maßstab ist eine Lösung mit einer Pumpe technisch möglich, betrieblich aber nicht vertretbar; der Ausfall der einzelnen Pumpe lässt 20 Wohnungen ohne Wasser. Eingabewerte der Berechnung: 16 Wohnungen vom Typ 3+1 (0,92 l/s), 4 Wohnungen vom Typ 2+1 (0,78 l/s), 2 Gartenzapfstellen (0,30 l/s), 1 Hausmeisterwohnung (0,78 l/s).

Volumenstromberechnung. ΣLU = 16 × 0,92 + 4 × 0,78 + 2 × 0,30 + 0,78 = 14,72 + 3,12 + 0,60 + 0,78 = 19,22 l/s. Formel: Q = 0,682 × 19,22^0,45 − 0,14. Da 19,22^0,45 = 3,7818 ist, gilt Q = 0,682 × 3,7818 − 0,14 = 2,5792 − 0,14 = 2,439 l/s. Entsprechung in m³/h: 2,439 × 3,6 = 8,78 m³/h. Als Auslegungsvolumenstrom werden 8,8 m³/h angesetzt.

Förderhöhenberechnung. Statisch: 2,5 + (5 − 1) × 3,0 + 2,1 = 16,6 mWS. Reibung: 64 m äquivalente Rohrlänge × 0,15 = 9,6; × 1,3 = 12,5 mWS. Armatur: 20,4 mWS. Einbauten: 2,5 mWS. Summe: 16,6 + 12,5 + 20,4 + 2,5 = 52,0 mWS. Obwohl die Geschosszahl dieselbe ist wie im Beispiel mit 10 Wohnungen, ist die Förderhöhe um 2 mWS gestiegen; der Unterschied rührt ausschließlich von den längeren Geschossverteilleitungen her.

Leistungsberechnung. Bei der Anordnung 2+1 fördern die beiden laufenden Pumpen jeweils die Hälfte des Volumenstroms: 4,4 m³/h. P_Welle = 4,4 × 52,0 / (367 × 0,58) = 228,8 / 212,9 = 1,07 kW; die nächsthöhere Stufe ist 1,5 kW, also 2 HP. Die Gruppe besteht aus drei Pumpen mit je 1,5 kW; die installierte Leistung beträgt 4,5 kW, die maximal gleichzeitig laufende Leistung 3,0 kW.

Alternativ, wenn bei der Anordnung 1+1 jede Pumpe für 100 Prozent der Kapazität gewählt wird: P_Welle = 8,8 × 52,0 / (367 × 0,62) = 457,6 / 227,5 = 2,01 kW; die nächsthöhere Stufe ist 2,2 kW, also 3 HP. Die installierte Leistung ist mit 4,4 kW nahezu gleich, doch im Teillastbetrieb sinkt der Wirkungsgrad, weil die einzelne große Pumpe nachts bei sehr geringem Volumenstrom laufen muss.

Empfohlene Anordnung: 2 Betriebspumpen + 1 Reservepumpe (2+1), Anlage mit Frequenzumrichter und stufenweiser Zuschaltung. Die Baureihen Grundfos Hydro Multi-E und Lowara GHV sind die fertig verpackte Ausführung dieser Konfiguration; bei beiden Produkten sitzt der Frequenzumrichter an den Pumpen, und der Platzbedarf des externen Schaltschranks verringert sich. Auch Anlagen auf Basis von Wilo SiBoost und Ebara Matrix decken dasselbe Fenster aus Volumenstrom und Förderhöhe ab.

07Berechnung der Druckerhöhungsanlage für ein Gebäude mit 30 Wohnungen: Zahlenbeispiel

Die Berechnung der Druckerhöhungsanlage für ein Gebäude mit 30 Wohnungen wird an einem Gebäude mit 10 Geschossen und 3 Wohnungen je Geschoss durchgerechnet. Steigt die Wohnungszahl von 20 auf 30, wächst der Volumenstrom um 15 Prozent, während die Förderhöhe wegen der Geschosszahl von 5 auf 10 um 36 Prozent zunimmt. Das ist das deutlichste Beispiel dafür, warum die Auswahl der Druckerhöhungsanlage allein nach Wohnungszahl nicht ausreicht.

Volumenstromberechnung. ΣLU = 24 × 0,92 + 6 × 1,25 + 3 × 0,30 = 22,08 + 7,50 + 0,90 = 30,48 l/s. Formel: Q = 0,682 × 30,48^0,45 − 0,14. Da 30,48^0,45 = 4,6538 ist, gilt Q = 0,682 × 4,6538 − 0,14 = 3,1739 − 0,14 = 3,034 l/s. Entsprechung in m³/h: 3,034 × 3,6 = 10,92 m³/h. Als Auslegungsvolumenstrom werden 10,9 m³/h angesetzt.

Förderhöhenberechnung. Statisch: 2,5 + (10 − 1) × 3,0 + 2,1 = 31,6 mWS. Reibung: 96 m äquivalente Rohrlänge × 0,15 = 14,4; × 1,3 = 18,7 mWS. Armatur: 20,4 mWS. Einbauten: 3,0 mWS. Summe: 31,6 + 18,7 + 20,4 + 3,0 = 73,7 mWS. In der Praxis werden 74 mWS, also 7,25 bar Auslegungsdruck, zugrunde gelegt.

Leistungsberechnung. Bei der Anordnung 2+1 fördern die beiden laufenden Pumpen jeweils 5,45 m³/h: P_Welle = 5,45 × 73,7 / (367 × 0,58) = 401,7 / 212,9 = 1,89 kW; die nächsthöhere Stufe ist 2,2 kW, also 3 HP. Die installierte Leistung beträgt 3 × 2,2 = 6,6 kW. Da die Förderhöhe 74 mWS beträgt, steigt die Stufenzahl der Pumpen; innerhalb derselben Baureihe kommen Modelle mit 8-10 Stufen zum Einsatz.

In diesem Maßstab wird der Druck in den unteren Geschossen zum Problem. In einer Anlage, die am Pumpenausgang 7,25 bar erzeugt, liegt der Druck an einer Armatur im Erdgeschoss bei etwa 7,0 bar; die Betriebsgrenze von Wohnungsarmaturen liegt jedoch in der Regel bei 5 bar. Die Lösung ist, in die Steigleitung der unteren fünf Geschosse einen Druckminderer einzubauen oder das Gebäude in zwei Druckzonen zu teilen. Für Armaturen und Druckregelorgane sehen Sie sich unsere Produktgruppe an. (Details: Ventile & Armaturen)

08Leistung der Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 40 Wohnungen: Zahlenbeispiel

Wird die Leistung der Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 40 Wohnungen an einem Gebäude mit 13 Geschossen und 3 Wohnungen je Geschoss durchgerechnet, werden 84 mWS Förderhöhe und etwa 12 m³/h Volumenstrom benötigt. Das ist die Obergrenze einer Anlage mit nur einer Zone; ab 13 Geschossen wird die Druckzonierung in der Praxis zwingend.

Volumenstromberechnung. ΣLU = 30 × 0,92 + 10 × 1,25 + 4 × 0,30 + 0,78 = 27,60 + 12,50 + 1,20 + 0,78 = 42,08 l/s. Formel: Q = 0,682 × 42,08^0,45 − 0,14. Da 42,08^0,45 = 5,3807 ist, gilt Q = 0,682 × 5,3807 − 0,14 = 3,6696 − 0,14 = 3,530 l/s. Entsprechung in m³/h: 3,530 × 3,6 = 12,71 m³/h. Als Auslegungsvolumenstrom werden 12,7 m³/h angesetzt.

Förderhöhenberechnung. Statisch: 2,5 + (13 − 1) × 3,0 + 2,1 = 40,6 mWS. Reibung: 130 m äquivalente Rohrlänge × 0,15 = 19,5; × 1,3 = 25,4 mWS. Armatur: 20,4 mWS. Einbauten: 3,5 mWS. Summe: 40,6 + 25,4 + 20,4 + 3,5 = 89,9 mWS. Wird der Durchmesser der Steigleitung um eine Stufe vergrößert und der Reibungsverlust dadurch auf 19,5 mWS gesenkt, sinkt die Summe auf 84,0 mWS; das ist ein konkretes Beispiel dafür, wie eine einzige Entscheidung zum Durchmesser die Pumpenleistung verändert.

Leistungsberechnung. Bei der Anordnung 3+1 fördern die drei laufenden Pumpen jeweils 4,23 m³/h: P_Welle = 4,23 × 84,0 / (367 × 0,55) = 355,3 / 201,9 = 1,76 kW; die nächsthöhere Stufe ist 2,2 kW, also 3 HP. Die installierte Leistung beträgt 4 × 2,2 = 8,8 kW, die maximal gleichzeitig laufende Leistung 6,6 kW. Bei der Anordnung 2+1 fördert dagegen jede Pumpe 6,35 m³/h: P_Welle = 6,35 × 84,0 / (367 × 0,58) = 533,4 / 212,9 = 2,51 kW; die nächsthöhere Stufe ist 3,0 kW, also 4 HP.

Der direkte Vergleich der vier Größen lautet wie folgt. Die Werte sind das Ergebnis der obigen Berechnungen und wurden unter den Annahmen einer Geschosshöhe von 3,0 m, eines spezifischen Verlusts von 0,15 mWS/m und eines Restdrucks an der Armatur von 2,0 bar erzeugt.

  • 10 Wohnungen / 5 Geschosse — ΣLU: 9,80 l/s; Gleichzeitiger Volumenstrom: 6,4 m³/h; Erforderliche Förderhöhe: 50 mWS (4,9 bar); Leistung je Pumpe: 1,5 kW (2 HP); Empfohlene Anordnung: Anlage 1+1 mit Reserve; Installierte Leistung: 3,0 kW
  • 20 Wohnungen / 5 Geschosse — ΣLU: 19,22 l/s; Gleichzeitiger Volumenstrom: 8,8 m³/h; Erforderliche Förderhöhe: 52 mWS (5,1 bar); Leistung je Pumpe: 1,5 kW (2 HP); Empfohlene Anordnung: Pumpenanlage 2+1; Installierte Leistung: 4,5 kW
  • 30 Wohnungen / 10 Geschosse — ΣLU: 30,48 l/s; Gleichzeitiger Volumenstrom: 10,9 m³/h; Erforderliche Förderhöhe: 74 mWS (7,25 bar); Leistung je Pumpe: 2,2 kW (3 HP); Empfohlene Anordnung: Pumpenanlage 2+1 + Druckminderer für die untere Zone; Installierte Leistung: 6,6 kW
  • 40 Wohnungen / 13 Geschosse — ΣLU: 42,08 l/s; Gleichzeitiger Volumenstrom: 12,7 m³/h; Erforderliche Förderhöhe: 84 mWS (8,2 bar); Leistung je Pumpe: 2,2 kW (3 HP); Empfohlene Anordnung: Pumpenanlage 3+1 + zwei Druckzonen; Installierte Leistung: 8,8 kW
  • Installierte Leistung je Wohnung — bei 10 Wohnungen 0,30 kW/Wohnung, bei 40 Wohnungen 0,22 kW/Wohnung; ein größeres Gebäude benötigt weniger Leistung je Wohnung

09Einzelpumpe oder Mehrpumpen-Druckerhöhungsanlage?

Eine Mehrpumpen-Druckerhöhungsanlage ist ein Druckerhöhungssystem, bei dem zwei oder mehr parallel an denselben Verteiler angeschlossene Pumpen über eine gemeinsame Regeleinheit nacheinander zugeschaltet werden. Die Lösung mit einer Pumpe ist günstiger und einfacher; die Mehrpumpenlösung bietet dagegen unterbrechungsfreie Wasserversorgung, hohen Wirkungsgrad im Teillastbetrieb und Ausfalltoleranz. Im Mehrfamilienhaus ist nicht die Wohnungszahl die entscheidende Schwelle, sondern die Frage, ob ein Wasserausfall hinnehmbar ist.

Der Vergleich der beiden Anordnungen im Einzelnen lautet wie folgt. Die Werte beziehen sich auf ein Gebäude mit 20 Wohnungen und den Auslegungsdaten 8,8 m³/h und 52 mWS.

  • Anordnung mit einer Pumpe — Pumpenanzahl: 1; Motorleistung: 2,2 kW (3 HP); Installierte Leistung: 2,2 kW; Ausfalltoleranz: keine, bei Stillstand der Pumpe bleibt das Gebäude ohne Wasser; Wirkungsgrad im Teillastbetrieb: niedrig, beim Nachtvolumenstrom arbeitet sie am linken Ende der Kennlinie; Erforderlicher Membrandruckbehälter: über 100 Liter; Wartung: beim Ausbau der Pumpe steht die Anlage vollständig still
  • Anordnung 1+1 mit Reserve — Pumpenanzahl: 2 (eine als Reserve); Motorleistung: 2 × 2,2 kW; Installierte Leistung: 4,4 kW; Ausfalltoleranz: vollständig, die Reserve schaltet sich automatisch zu; Wirkungsgrad im Teillastbetrieb: niedrig bis mittel, eine einzelne Pumpe fördert weiterhin den gesamten Volumenstrom; Erforderlicher Membrandruckbehälter: 24 Liter (mit Frequenzumrichter); Wartung: Eine Pumpe kann ausgebaut werden, während die andere läuft
  • Anordnung 2+1 — Pumpenanzahl: 3 (eine als Reserve); Motorleistung: 3 × 1,5 kW; Installierte Leistung: 4,5 kW; Ausfalltoleranz: vollständig; Wirkungsgrad im Teillastbetrieb: hoch, der Volumenstrom wird in halben Schritten gedeckt; Erforderlicher Membrandruckbehälter: 24 Liter; Wartung: Die dritte Pumpe kann ausgebaut werden, während zwei laufen
  • Anordnung 3+1 — Pumpenanzahl: 4 (eine als Reserve); Motorleistung: 4 × 1,1 kW; Installierte Leistung: 4,4 kW; Ausfalltoleranz: vollständig; Wirkungsgrad im Teillastbetrieb: am höchsten, der Volumenstrom wird in Drittelschritten gedeckt; Erforderlicher Membrandruckbehälter: 24 Liter; Wartung: am flexibelsten
  • Platzbedarf — Einzelpumpe: 0,4 m²; 1+1: 0,8 m²; 2+1: 1,2 m²; 3+1: 1,6 m² Aufstellfläche des Grundrahmens, zusätzlich 60 cm Serviceabstand an drei Seiten
  • Schall — Einzelpumpe: eine einzelne Quelle, bei voller Drehzahl 68-72 dB(A); Mehrpumpenanlage mit Frequenzumrichter: im Teillastbetrieb 58-63 dB(A), doch wenn mehrere Quellen laufen, steigt der Gesamtschallpegel um 3 dB(A)
  • Schalthäufigkeit — Einzelpumpe: typisch sind 150-400 Anläufe pro Tag; 2+1 mit Frequenzumrichter: 20-60 Anläufe pro Tag, weil die Führungspumpe den Bedarf durch Drehzahländerung deckt
  • Kostenpositionen — Einzelpumpe: Pumpe + Schaltschrank + großer Membrandruckbehälter; Mehrpumpenanlage: Pumpen + Verteiler + gemeinsamer Schaltschrank + kleiner Behälter + Montagearbeit; der Platz und die Kosten des großen Behälters werden eingespart

10Welche Lösung passt zu wem? Die klare Entscheidung

Die Entscheidung fällt anhand von drei Eingangsgrößen: Wie viele Wohnungen hat das Gebäude, wie viele Stunden Wasserausfall sind tolerierbar, und wie viel Platz steht im Pumpenraum zur Verfügung? Die folgende Zuordnung liefert anhand dieser drei Größen eine eindeutige Empfehlung.

  • Gebäude mit 4-8 Wohnungen und 3-4 Geschossen, bei Ausfall der einzelnen Pumpe sind 24 Stunden Wartezeit vertretbar — Eine Lösung mit einer Pumpe und Frequenzumrichter genügt; eine vertikale mehrstufige Pumpe im Bereich 1,1-1,5 kW (1,5-2 HP) und ein Membrandruckbehälter mit 24 Litern
  • Gebäude mit 10-15 Wohnungen und 5 Geschossen, die Verwaltung möchte keinen Wasserausfall — Anlage 1+1 mit Reserve; jede Pumpe für 100 Prozent der Kapazität, 1,5 kW (2 HP), wöchentlich wechselnder Betrieb
  • Gebäude mit 16-25 Wohnungen und 5-8 Geschossen — Pumpenanlage 2+1; jede Pumpe 1,5 kW (2 HP), stufenweise Zuschaltung, Führungspumpe mit Frequenzumrichter
  • Gebäude mit 26-35 Wohnungen und 9-12 Geschossen — Pumpenanlage 2+1, je Pumpe 2,2 kW (3 HP); für die unteren fünf Geschosse ist ein Druckminderer in der Steigleitung zwingend
  • Gebäude mit 36-50 Wohnungen und 12-16 Geschossen — Pumpenanlage 3+1, je Pumpe 2,2-3,0 kW (3-4 HP); zwei Druckzonen oder eine Anordnung mit Zwischenbehälter sollten geprüft werden
  • Gemischte Nutzung, Gewerbefläche im Erdgeschoss, unterbrechungsfreie Wasserversorgung zwingend — Mindestens 2+1, alle Pumpen mit Frequenzumrichter; Generatorversorgung und eine zweite Speiseleitung sind zu planen
  • Pumpenraum eng, nur 1 m² nutzbare Fläche vorhanden — Kompaktanlage 1+1 mit vertikalen mehrstufigen Pumpen; horizontale mehrstufige Pumpen liefern dieselbe Förderhöhe mit einer größeren Grundfläche
  • Gebäude alt, Durchmesser der Steigleitungen klein und nicht austauschbar — Nicht der Volumenstrom, sondern die Förderhöhe muss vergrößert werden; es wird eine Pumpe mit hoher Stufenzahl gewählt, und der Verlust der Steigleitung geht mit dem tatsächlichen Durchmesser in die Berechnung ein

11Stufenweise Zuschaltung, Druckerhöhungsanlage mit Frequenzumrichter und Reservepumpe

Stufenweise Zuschaltung bedeutet, dass die Pumpen bei steigendem Bedarf nacheinander zugeschaltet und bei sinkendem Bedarf nacheinander wieder abgeschaltet werden. Die Regeleinheit vergleicht den vom Sensor in der Druckleitung gelesenen Druck mit dem Zielwert; bleibt der Druck unter dem Zielwert, obwohl die Führungspumpe die volle Drehzahl erreicht hat, startet sie die zweite Pumpe. Steigt der Druck über den Zielwert und sinkt die Führungspumpe auf die Mindestdrehzahl, wird die zuletzt zugeschaltete Pumpe abgeschaltet.

Eine Druckerhöhungsanlage mit Frequenzumrichter ist ein System mit einem Frequenzumrichter, der die Motordrehzahl unabhängig von der Netzfrequenz verändern kann. Der Gewinn ergibt sich aus den Affinitätsgesetzen: Bei einer Kreiselpumpe ändert sich der Volumenstrom proportional zur Drehzahl, die Förderhöhe mit dem Quadrat der Drehzahl und die Wellenleistung mit der dritten Potenz der Drehzahl. Eine Pumpe, deren Drehzahl auf 70 Prozent sinkt, nimmt etwa 34 Prozent der Wellenleistung auf.

Die Reservepumpe in der Druckerhöhungsanlage ist die zusätzliche Pumpe, die sich bei Ausfall einer der laufenden Pumpen automatisch zuschaltet und den Auslegungsvolumenstrom der Anlage allein oder gemeinsam mit den verbleibenden Pumpen deckt. Im Mehrfamilienhaus ist die Begründung für die Reservepumpe nicht Komfort, sondern eine rechtliche und praktische Notwendigkeit: Dass ein Mehrfamilienhaus tagelang ohne Wasser bleibt, ist kein hinnehmbares Betriebsszenario.

Die Bemessungsregel für die Reservepumpe lautet N+1. Sind für den Auslegungsvolumenstrom N Pumpen erforderlich, werden in die Anlage N+1 Pumpen eingesetzt, und jede deckt 1/N des Auslegungsvolumenstroms. Bei der Anordnung 2+1 laufen zwei Pumpen, während die dritte wartet; fällt eine Pumpe aus, schaltet die Regeleinheit die Reserve zu, und es entsteht kein Kapazitätsverlust.

Der zweite Nutzen der Reserve ist das Wartungsfenster. Für den Wechsel der Gleitringdichtung, die Kontrolle der Wälzlager oder die Reinigung des Laufrads muss die Pumpe ausgebaut werden. In einer Anlage mit Reserve geschieht dies ohne jeden Wasserausfall im Gebäude, während der Arbeitszeit und ohne Hast. In einer Anlage ohne Reserve bleibt dieselbe Arbeit der Mitternacht und dem Tarif des Notdienstes überlassen. Zum Plan für die regelmäßige Wartung finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Pumpenwartung)

12Membrandruckbehälter, Vorratsbehälter und Saugseite: kritische Regeln im Mehrfamilienhaus

Der Membrandruckbehälter ist ein Volumen mit Druckluftpolster, das in das System eingebaut wird, um die Zahl der Pumpenanläufe pro Stunde zu begrenzen. In einer Anlage mit konstanter Drehzahl muss das Volumen groß sein; bei einer Anlage mit Frequenzumrichter genügt ein kleiner Behälter, denn kleine Volumenstromanforderungen werden dadurch gedeckt, dass die Pumpe ihre Drehzahl senkt.

Für eine Anlage mit konstanter Drehzahl umfasst die Berechnung zwei Schritte. Nutzvolumen: V_u = Q / (4 × Z). Dabei ist Q der stündliche Volumenstrom (l/h) und Z die zulässige maximale Anlaufzahl (Stück/Stunde); bei Motoren unter 4 kW wird Z = 15 angesetzt. Nennvolumen: V_n = V_u × (p_max + 1) / (p_max − p_min). Die Drücke werden als Absolutwerte in bar eingesetzt.

Beispiel: Im Gebäude mit 20 Wohnungen ist Q = 8.800 l/h, Z = 15, p_min = 4,4 bar, p_max = 5,6 bar. V_u = 8.800 / (4 × 15) = 146,7 l. V_n = 146,7 × (5,6 + 1) / (5,6 − 4,4) = 146,7 × 6,6 / 1,2 = 807 l. Das heißt, für eine Lösung mit konstanter Drehzahl ist ein Behälter mit 800 Litern erforderlich; dieses Volumen passt in die meisten Pumpenräume von Mehrfamilienhäusern nicht hinein.

Wird dasselbe Gebäude mit einer Anlage mit Frequenzumrichter gelöst, sinkt das Behältervolumen auf 24 Liter. Regel: Bei Anlagen mit Frequenzumrichter genügt ein Behältervolumen von etwa 0,3 Prozent des Auslegungsvolumenstroms (8.800 l/h × 0,003 ≈ 26 l). Die Funktion des Behälters ist hier nicht die Speicherung, sondern, die Anlage bei null Volumenstrom unter Druck zu halten und die Pumpe nicht unnötig aufzuwecken.

Die Einstellung des Vordrucks ist fester Bestandteil der Berechnung. Regel: Der Luftvordruck des Behälters wird 0,2-0,3 bar niedriger als der Einschaltdruck der Pumpe eingestellt. Beträgt der Einschaltdruck 4,4 bar, muss der Vordruck 4,1-4,2 bar betragen. Ein falscher Vordruck führt entweder dazu, dass der Behälter gar nicht arbeitet, oder dazu, dass die Membran innerhalb eines Jahres reißt. Hilfreich ist auch unser Ratgeber, in dem wir die Volumenberechnung von Ausdehnungs- und Druckbehältern ausführlich behandelt haben. (Details: Berechnung des Ausdehnungsgefäßes)

Eine Druckerhöhungsanlage im Mehrfamilienhaus saugt fast immer aus einem Wasserbehälter an und wird nicht direkt ans Netz angeschlossen. Der Grund ist zweifach, nämlich Vorschriften und Physik: Direktes Ansaugen aus dem Netz senkt den Netzdruck und schädigt benachbarte Abonnenten, und bei einem Netzausfall läuft die Pumpe trocken. Die richtige Anordnung ist, dass das Netz einen Behälter mit Schwimmerventil füllt und die Pumpe aus dem Behälter ansaugt.

Das Behältervolumen wird mit mindestens der Hälfte des täglichen Verbrauchs des Gebäudes gewählt. Bei 20 Wohnungen, 3 Personen je Wohnung und der Annahme von 150 l/Tag je Person beträgt der Tagesverbrauch 20 × 3 × 150 = 9.000 l = 9 m³. Das Behältervolumen wird im Bereich von 4,5-9 m³ gewählt, typischerweise 5 m³. Ein übermäßig großer Behälter verschlechtert die Wasserqualität; die Verweildauer des Wassers sollte 24 Stunden nicht überschreiten.

Die sicherste Saugkonfiguration ist, dass der Wasserstand des Behälters über der Pumpenwellenhöhe liegt. Bei dieser Anordnung saugt die Pumpe unter Zulaufdruck an, die Erstfüllung erfolgt selbsttätig, und das Kavitationsrisiko entfällt in der Praxis. Liegt der Behälter unter der Pumpe, darf die Saughöhe 4 m nicht überschreiten, die Saugleitung muss mit stetig zur Pumpe hin ansteigendem Gefälle verlegt werden, und an ihrem Ende ist ein Fußventil anzubringen.

Kavitation bedeutet, dass der Druck am Laufradeintritt unter den Dampfdruck des Wassers fällt, dabei Dampfblasen entstehen und diese Blasen im Bereich hohen Drucks implodieren. Anzeichen sind ein metallisches Geräusch wie von Kies, Wirkungsgradverlust und Auskolkungen an der Laufradoberfläche. Das Prüfkriterium lautet: Der vorhandene NPSH-Wert muss den erforderlichen NPSH-Wert der Pumpe um mindestens 0,5 mWS übersteigen. (Details: Was ist Pumpenkavitation und wie lässt sie sich vermeiden?)

Auch das Material von Behälter und Saugleitung beeinflusst das Ergebnis. Ein Behälter aus Edelstahl oder Polyethylen erzeugt langfristig weniger Sedimente als ein verzinkter Behälter und senkt die Häufigkeit, mit der der Schmutzfänger zusetzt. Für Rohre, Armaturen, Verteiler und Anschlussteile sehen Sie sich unsere Produktgruppe Installationstechnik an. (Details: Installationstechnik)

13Zonierung im Hochhaus: eine Gruppe oder zwei Druckzonen?

Druckzonierung bedeutet, das Gebäude senkrecht in zwei oder mehr Druckbereiche zu teilen und jeden Bereich mit seinem eigenen Druck zu versorgen. Die Schwelle der Zonierung ist die Festigkeitsgrenze der Armaturen: Wohnungsarmaturen und flexible Anschlussschläuche werden typischerweise für 5 bar Dauerbetriebsdruck gefertigt. Die senkrechte Höhe einer Zone darf 40 m, also etwa 13 Geschosse, nicht überschreiten.

In einem Gebäude mit 13 Geschossen ohne Zonierung werden am Pumpenausgang 8,2 bar erzeugt. Eine Wohnung im Erdgeschoss sieht nahezu den gesamten Druck, und Armaturendichtungen, der Zulaufschlauch der Waschmaschine und das Sicherheitsventil der Kombitherme werden dauernd belastet. Die Folge sind wiederkehrende Leckagen und Beschwerden über geplatzte Schläuche in den unteren Geschossen; das Problem liegt nicht bei der Pumpe, sondern darin, dass keine Zonierung vorgenommen wurde.

In Mehrfamilienhäusern werden drei Zonierungsverfahren eingesetzt. Das erste ist eine Pumpengruppe + Druckminderer in den Steigleitungen: Es ist die günstigste Lösung, in die Steigleitung der unteren Zone wird ein einstellbarer Druckminderer eingebaut. Das zweite sind zwei getrennte Pumpengruppen: Untere und obere Zone werden von einer eigenen Gruppe versorgt, es ist energetisch die effizienteste Lösung. Das dritte ist ein Zwischenbehälter: Die obere Zone wird aus einem Behälter auf dem Dach oder in einem Zwischengeschoss versorgt.

Zahlenbeispiel: Im Gebäude mit 13 Geschossen werde die untere Zone auf die Geschosse 1-6 und die obere Zone auf die Geschosse 7-13 aufgeteilt. Für die obere Zone war die erforderliche Förderhöhe mit 84 mWS berechnet worden. Für die untere Zone gilt: statische Höhe 2,5 + 5 × 3,0 + 2,1 = 19,6 mWS; Reibung 12,0; Armatur 20,4; Einbauten 3,0 → Summe 55 mWS. Werden zwei getrennte Gruppen errichtet, fördern die Pumpen der unteren Zone statt 84 nur noch 55 mWS; der Energieverbrauch der unteren Zone sinkt um 35 Prozent.

14Betriebskosten: Energieverbrauch und Kostenpositionen

Der jährliche Energieverbrauch einer Druckerhöhungsanlage im Mehrfamilienhaus ist das Produkt aus dem geförderten Wasservolumen und dem spezifischen Energieverbrauch. Die Formel für die spezifische Energie lautet: e = 2,725 × H / (η_gesamt) / 1000 kWh/m³, in vereinfachter Form e = 0,002725 × H / η_gesamt. Dabei ist H die Förderhöhe (mWS) und η_gesamt das Produkt aus Pumpen- und Motorwirkungsgrad.

Beispielrechnung — Gebäude mit 20 Wohnungen. Jährlicher Wasserverbrauch: 9 m³/Tag × 365 = 3.285 m³/Jahr. Wird für eine Anlage 2+1 mit Frequenzumrichter η_gesamt = 0,50 angenommen, ergibt sich e = 0,002725 × 52 / 0,50 = 0,283 kWh/m³. Jährlicher Verbrauch: 3.285 × 0,283 = 930 kWh/Jahr. Das sind 46,5 kWh/Jahr je Wohnung.

Wäre dasselbe Gebäude mit einer Anlage mit konstanter Drehzahl gelöst worden, die mit einem Drosselventil abgeglichen wird, würde η_gesamt im Mittel auf 0,32 sinken: e = 0,002725 × 52 / 0,32 = 0,443 kWh/m³, und der jährliche Verbrauch läge bei 1.455 kWh/Jahr. Der Unterschied beträgt 525 kWh/Jahr, also 36 Prozent. Bei einem Gebäude mit 40 Wohnungen entspricht derselbe Anteil bei 84 mWS und 6.570 m³/Jahr einem Unterschied in der Größenordnung von 1.700 kWh/Jahr.

Die bei der Kaufentscheidung zu beachtenden Kostenpositionen lauten wie folgt. Sie sollten einzeln bepreist werden, und der Vergleich sollte anhand dieser Liste erfolgen.

  • Pumpengruppe — Pumpen, Verteiler, Rückschlagventile, Absperrarmaturen, Grundrahmen und Schwingungsdämpfer
  • Regeleinheit — Schaltschrank, Frequenzumrichter (einer oder mehrere), Drucksensor, Trockenlaufschutz
  • Membrandruckbehälter — 24 l bei einer Anlage mit Frequenzumrichter, 500-1000 l bei einer Anlage mit konstanter Drehzahl; der Volumenunterschied ist unmittelbar ein Kosten- und Platzunterschied
  • Behälter — Volumen, Material, Schwimmerventilgruppe, Überlauf und Entleerungsleitung, Niveauschalter
  • Elektrische Infrastruktur — Querschnitt der Zuleitung zum Schaltschrank, Fehlerstromschutzschalter, thermisch-magnetische Schutzschalter, Erdung
  • Montagearbeit — mechanische Montage, elektrische Montage, Inbetriebnahme und Einstellung
  • Betriebskosten — jährlicher Stromverbrauch, regelmäßige Wartung, Wechsel der Gleitringdichtung, Verbrauchsmaterial
  • Ausfallkosten — bei einer Anlage ohne Reserve die Dauer des Wasserausfalls je Störung und die Kosten des Notdienstes

Bei der Energieeffizienz gibt es zwei Regelwerke. Wasserpumpen werden nach der Verordnung 547/2012/EU anhand des MEI-Werts klassifiziert, Umwälzpumpen im Heizkreis dagegen im Rahmen von EN 16297 anhand des EEI-Werts. Bei der Auswahl einer Druckerhöhungsanlage ist die Anforderung MEI ≥ 0,40 die Mindestschwelle; seriöse Hersteller bieten Produkte an, die deutlich über diesem Wert liegen. (Details: Energieeffizienz in mechanischen Anlagen)

15Auswahl von Marke und Baureihe: Welche Produktfamilie für welches Mehrfamilienhaus?

Unter den Marken im Sortiment von Pomeka Mekanik lauten die Produktfamilien, die dem Maßstab des Mehrfamilienhauses entsprechen, wie folgt. Die Auswahl richtet sich danach, in das Wirkungsgradfenster welcher Familie das berechnete Q-H-Paar fällt.

  • Grundfos CRE — vertikal, mehrstufig, mit Frequenzumrichter am Motor; Basispumpe, um im Bereich 1-15 m³/h eine Anlage für ein Mehrfamilienhaus aufzubauen
  • Grundfos Hydro Multi-E — werkseitig verpackte, fertige Druckerhöhungsanlage mit 2-4 Pumpen aus CRE-Pumpen; jede Pumpe hat ihren eigenen Frequenzumrichter
  • Lowara GHV — Familie von Mehrpumpenanlagen, aufgebaut mit vertikalen mehrstufigen e-SV-Pumpen und Hydrovar-Umrichter; Konfigurationen mit 2-6 Pumpen sind erhältlich
  • Wilo SiBoost — Familie von Mehrpumpenanlagen auf Basis der Helix- und MVI-Pumpen mit gemeinsamem Schaltschrank; es gibt Ausführungen mit konstanter Drehzahl und mit Frequenzumrichter
  • Standart Pompa TMK — vertikale mehrstufige Pumpe aus heimischer Produktion; vorteilhaft bei Ersatzteilverfügbarkeit und Servicenetz
  • Ebara Matrix — horizontale mehrstufige Pumpe; wird in Pumpenräumen mit niedriger Decke und in kleinen Mehrfamilienhäusern bevorzugt
  • Gemeinsamkeit — Alle haben hydraulische Teile aus Edelstahl, Gleitringdichtung und Motoren der Klasse IE3/IE5; der Unterschied liegt in Stufenzahl, Wirkungsgradkennlinie und Regelungssoftware

Bei der Wahl der Marke sind nach den technischen Daten zwei Dinge zu beachten: Servicenetz und Ersatzteilverfügbarkeit. Eine Druckerhöhungsanlage im Mehrfamilienhaus läuft 12-15 Jahre und erfordert in dieser Zeit mindestens zweimal den Wechsel der Gleitringdichtung und einmal den Wechsel von Sensor oder Umrichterkarte. Ein Produkt, dessen Ersatzteile nicht innerhalb von drei Tagen beschafft werden können, ist betrieblich riskant, so gut es im Katalog auch aussehen mag. (Details: Welche sind die besten Marken für Druckerhöhungsanlagen? Grundfos, Wilo, DAB, Lowara, Etna und Sumak im Vergleich)

Auf dem Markt gibt es auch andere Marken wie DAB, Etna, Sumak, Impo und Vansan, die ebenfalls Produktfamilien für den Maßstab des Mehrfamilienhauses haben. Pomeka Mekanik liefert diese Marken nicht; bei der Auswahl sollte das Vergleichskriterium nicht der Markenname sein, sondern der Wirkungsgrad beim berechneten Q-H-Paar, der MEI-Wert und der Zugang zum Service.

16Die 5 häufigsten Fehler

Die folgenden fünf Fehler sind die am häufigsten auftretenden und teuersten Auswahlfehler in Projekten für Druckerhöhungsanlagen in Mehrfamilienhäusern. Alle fünf lassen sich in der Projektphase mit je einer Rechenzeile vermeiden.

  • Fehler 1 — Den Volumenstrom ohne Gleichzeitigkeit berechnen: In einem Gebäude mit 20 Wohnungen beträgt der Gesamtvolumenstrom der Armaturen 69 m³/h, der gleichzeitige Auslegungsvolumenstrom dagegen 8,8 m³/h. Wird der Gesamtvolumenstrom der Pumpe zugrunde gelegt, werden statt 1,5 kW Motoren mit 22 kW angeboten; das Gebäude investiert unnötig und zahlt zudem über seine Lebensdauer deutlich mehr für Strom.
  • Fehler 2 — Nur auf die Wohnungszahl schauen und die Geschosszahl ignorieren: Ein 5-geschossiges Gebäude mit 30 Wohnungen benötigt 52 mWS, ein 10-geschossiges Gebäude mit 30 Wohnungen 74 mWS. Bei derselben Wohnungszahl unterscheidet sich die Förderhöhe um 42 Prozent, und dieser Unterschied schlägt sich unmittelbar in der Motorleistung nieder. Eine Tabelle der Druckerhöhungsanlage nach Wohnungszahl reicht allein niemals aus.
  • Fehler 3 — Die Reservepumpe aus dem Budget streichen: Platzt in einer Anlage ohne Reserve die Gleitringdichtung der einzelnen Pumpe, bleibt das Gebäude ohne Wasser, bis das Ersatzteil beschafft ist. Die Kosten der Reservepumpe liegen in der Regel unter den Kosten, die ein einziger 48-stündiger Wasserausfall für die Verwaltung verursacht.
  • Fehler 4 — Den Druck in den unteren Geschossen nicht berechnen: In Gebäuden mit mehr als 10 Geschossen übersteigt der Pumpenausgangsdruck 7 bar, und die Armaturen im Erdgeschoss arbeiten oberhalb der Grenze von 5 bar. Die Folge sind wiederkehrend geplatzte Schläuche und undichte Dichtungen in den unteren Geschossen. Ein Druckminderer in der Steigleitung oder eine Zonierung sollte in der Projektphase eingeplant werden.
  • Fehler 5 — Den Membrandruckbehälter nach der Logik einer Anlage mit konstanter Drehzahl wählen: Genügt bei einer Gruppe mit Frequenzumrichter ein Behälter mit 24 Litern, bedeutet ein Behälter mit 500 Litern Verlust an Platz, Geld und Wasserqualität. Das Gegenteil gilt ebenso: Ein Behälter mit 24 Litern an einer Anlage mit konstanter Drehzahl lässt die Pumpe stündlich hundertfach an- und abschalten und macht den Motor innerhalb eines Jahres unbrauchbar.

17Checkliste: Vor der Bestellung zu prüfen

Bevor Sie ein Angebot einholen, sollten Sie zu allen folgenden Punkten die Zahlenwerte vorliegen haben. Ein fehlender Punkt erhöht unmittelbar die Wahrscheinlichkeit, dass die Auswahl vor Ort nicht trägt.

  • Wurden Wohnungszahl und Wohnungstypen einzeln gezählt? Wurde für jeden Typ die Summe der Belastungswerte ermittelt? (l/s)
  • Wurde der gleichzeitige Auslegungsvolumenstrom mit der Formel Q = 0,682 × (ΣLU)^0,45 − 0,14 berechnet? (m³/h)
  • Wurden Geschosszahl, Geschosshöhe und Höhe des Pumpenraums gemessen? Wurde die statische Höhe ermittelt? (mWS)
  • Wurde der Reibungsverlust mit der äquivalenten Länge von Steigleitung und Geschossverteilung berechnet? (mWS)
  • Wurde der an der am weitesten entfernten Armatur im obersten Geschoss geforderte Restdruck festgelegt? (bar)
  • Wurde die Gesamtförderhöhe ermittelt, und liegt der Druck, der an der Armatur im Erdgeschoss entsteht, unter 5 bar?
  • Wurde die Pumpenanordnung (1+1, 2+1, 3+1) gewählt? Ist die Reservepumpe im Budget enthalten?
  • Wurde die Wellenleistung je Pumpe mit P = Q × H / (367 × η) berechnet und auf die nächsthöhere Normstufe aufgerundet? (kW und HP)
  • Wurden Volumen und Vordruck des Membrandruckbehälters passend zur gewählten Regelungsart (konstante Drehzahl / Frequenzumrichter) bestimmt?
  • Gibt es im Schaltschrank so viel freie Kapazität wie die installierte Leistung und einen passenden Kabelquerschnitt? Wurde ein Fehlerstromschutz eingeplant?

Nach dem Ausfüllen dieser Liste läuft die Auswahl auf eine einzige Entscheidung hinaus: In das Wirkungsgradfenster welcher Produktfamilie fällt das berechnete Q-H-Paar? Entscheidend ist, die Maße vor Ort aufzunehmen, statt sie zu schätzen; ein Höhenfehler von einem Meter oder ein um eine Stufe zu kleiner Durchmesser der Steigleitung verschiebt den Betriebspunkt in einem zehngeschossigen Gebäude in einen völlig anderen Bereich der Kennlinie. Sie können sich unsere Produktgruppe für die Druckerhöhung ansehen. (Details: Pumpensysteme)

18Häufig gestellte Fragen

Wie viele HP braucht die Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 10 Wohnungen?
In einem Gebäude mit 10 Wohnungen und 5 Geschossen beträgt der Auslegungsvolumenstrom 6,4 m³/h, die erforderliche Förderhöhe 50 mWS. Für diese Werte ergibt sich eine Wellenleistung von 1,45 kW, und es wird die nächsthöhere Normstufe von 1,5 kW, also 2 HP, gewählt. Bei der Anordnung mit Reserve werden zwei Pumpen mit je 2 HP installiert; beide sind für 100 Prozent der Kapazität ausgelegt, und es läuft immer nur eine.
Wie viele HP braucht die Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus mit 20 Wohnungen?
In einem Gebäude mit 20 Wohnungen und 5 Geschossen beträgt der Auslegungsvolumenstrom 8,8 m³/h, die erforderliche Förderhöhe 52 mWS. Bei der Anordnung 2+1 fördert jede Pumpe die Hälfte des Volumenstroms, und die Wellenleistung beträgt 1,07 kW; gewählt werden 1,5 kW, also 2 HP. Wird die Lösung mit einer Pumpe bevorzugt, verlangt dieselbe Last 2,2 kW, also 3 HP. Die installierte Leistung liegt in beiden Fällen im Bereich von 4,4-4,5 kW.
Wie viel bar sollte die Druckerhöhungsanlage im Mehrfamilienhaus haben?
Der Ausgangsdruck der Druckerhöhungsanlage ergibt sich aus der Berechnung; einen festen Wert gibt es nicht. Typisch sind 5,0-5,2 bar bei einem Mehrfamilienhaus mit 5 Geschossen, 7,2-7,5 bar bei einem Gebäude mit 10 Geschossen und 8,2-8,5 bar bei einem Gebäude mit 13 Geschossen. Das Prüfkriterium lautet: An der am weitesten entfernten Armatur im obersten Geschoss müssen mindestens 1,5 bar verbleiben, an der Armatur im Erdgeschoss dürfen 5 bar nicht überschritten werden.
Wie erfolgt die Umrechnung von HP in kW bei Druckerhöhungsanlagen?
Es wird die Konstante 1 HP = 0,7355 kW (metrische Pferdestärke) oder 1 HP = 0,746 kW (britische Pferdestärke) verwendet. In der Praxis haben die üblichen Motorstufen folgende Entsprechungen: 1,1 kW ≈ 1,5 HP, 1,5 kW ≈ 2 HP, 2,2 kW ≈ 3 HP, 3,0 kW ≈ 4 HP, 4,0 kW ≈ 5,5 HP. Das Rechenergebnis wird immer auf die nächsthöhere Stufe aufgerundet, nie abgerundet.
Genügt im Mehrfamilienhaus eine einzelne Pumpe, oder ist eine Mehrpumpenanlage erforderlich?
Eine einzelne Pumpe kann technisch bis zu 25 Wohnungen ausreichen, wird im Mehrfamilienhaus aber nicht empfohlen, da sie das Gebäude im Störungsfall vollständig ohne Wasser lässt. Ab 10 Wohnungen sollte mindestens eine Anlage 1+1 mit Reserve, ab 16 Wohnungen eine Pumpenanlage 2+1 installiert werden. Der zweite Nutzen der Mehrpumpenanordnung ist der Wirkungsgrad im Teillastbetrieb: Der Nachtvolumenstrom drängt die einzelne große Pumpe in den Bereich der Kennlinie mit niedrigem Wirkungsgrad.
Spart eine Druckerhöhungsanlage mit Frequenzumrichter tatsächlich Energie?
Ja, und zwar messbar. In einem Gebäude mit 20 Wohnungen und einem Wasserverbrauch von 3.285 m³/Jahr verbraucht eine Gruppe mit Frequenzumrichter bei 0,283 kWh/m³ jährlich 930 kWh, eine Gruppe mit konstanter Drehzahl, die mit einem Drosselventil abgeglichen wird, dagegen bei 0,443 kWh/m³ 1.455 kWh. Der Unterschied beträgt 525 kWh pro Jahr, also 36 Prozent. Der Gewinn ergibt sich aus den Affinitätsgesetzen, also daraus, dass sich die Leistung mit der dritten Potenz der Drehzahl ändert.
Wie wird das Volumen des Membrandruckbehälters im Mehrfamilienhaus bestimmt?
Bei einer Gruppe mit Frequenzumrichter beträgt das Behältervolumen etwa 0,3 Prozent des stündlichen Auslegungsvolumenstroms; für 8.800 l/h genügen 24 Liter. Bei einer Anlage mit konstanter Drehzahl gelten dagegen die Formeln V_u = Q / (4 × Z) und V_n = V_u × (p_max + 1) / (p_max − p_min), und für dasselbe Gebäude ergeben sich Volumen von bis zu 800 Litern. Der Vordruck wird 0,2-0,3 bar niedriger als der Einschaltdruck eingestellt.
Ab wie vielen Geschossen ist eine Druckzonierung erforderlich?
Die senkrechte Höhe einer Druckzone darf 40 m, also etwa 13 Geschosse, nicht überschreiten. Der Grund für die Grenze ist, dass Wohnungsarmaturen und flexible Anschlussschläuche für 5 bar Dauerbetriebsdruck gefertigt werden. Bei Gebäuden mit mehr als 13 Geschossen werden entweder zwei getrennte Pumpengruppen errichtet, oder es wird mit einer Gruppe gearbeitet, indem in die Steigleitung der unteren Zone ein Druckminderer eingebaut wird.
Was ist zu tun, wenn die Druckerhöhungsanlage eines bestehenden Mehrfamilienhauses nicht ausreicht?
Zuerst wird die Art der Beschwerde bestimmt. Gibt es im oberen Geschoss einen schwachen Durchfluss, liegt das Problem bei der Förderhöhe, und es wird eine Pumpe mit hoher Stufenzahl benötigt. Wird der erste Wasserhahn schwächer, sobald ein zweiter geöffnet wird, liegt das Problem beim Volumenstrom, und die Pumpenzahl muss erhöht werden. Platzen in den unteren Geschossen Schläuche, liegt das Problem im Überdruck, und eine Zonierung ist erforderlich. Die Lösungen für die drei Beschwerden unterscheiden sich voneinander; die Pumpe zu vergrößern ist nicht in jedem Fall die richtige Antwort.
Welche Angaben muss ich für die Auswahl bereithalten?
Fünf Angaben genügen: Zahl und Typen der Wohnungen, Geschosszahl und Geschosshöhe, Höhe des Pumpenraums, Wasserquelle (Behälter oder Netz) und vorhandene Durchmesser der Steigleitungen. Mit diesen fünf Eingangsgrößen lassen sich gleichzeitiger Volumenstrom, erforderliche Förderhöhe und Pumpenleistung berechnen. Weitere Antworten auf Ihre Fragen finden Sie auf unserer Seite „Häufig gestellte Fragen“. (Details: häufig gestellte Fragen)

Die Auswahl einer Druckerhöhungsanlage für ein Mehrfamilienhaus erfolgt nicht mit fertigen Tabellen, die die Wohnungszahl einem HP-Wert zuordnen, sondern mit der Berechnung von gleichzeitigem Volumenstrom und Förderhöhe. Wenn Sie uns Ihre Gebäudedaten — Wohnungszahl, Geschosszahl, Höhe des Pumpenraums und Durchmesser der Steigleitungen — mitteilen, erstellt das Ingenieurteam von Pomeka Mekanik die Berechnung und empfiehlt die passende Pumpenfamilie und Anordnung. Sie können sich unsere Produktgruppe für die Druckerhöhung ansehen (Details: Pumpensysteme) und uns mit Ihren Projektdaten kontaktieren (Details: unsere Kontaktseite).

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