Die Umwälzpumpe - Das Herzstück einer jeden Heizungsanlage
In den letzten Jahren ist ein zunehmender Anstieg der Energiekosten zu verzeichnen. Ebenso steigen Kosten für die Wärmeerzeugung sowie die Kosten für Wasser und Abwasser stetig.
Die gesamten Kosten für den Energiebedarf stiegen in privaten Haushalten zwischen 1990 und 2005 zum Beispiel durchschnittlich um 150%. Den größten Anteil daran hatten die Kosten für Heizung und Warmwasser. Jeder private Hausbesitzer hat glücklicherweise die Möglichkeit, Einfluß auf die Höhe dieser Kosten - ob es nun die Heizung, die Warmwassererzeugung oder den Stromverbrauch im allgemeinen betrifft - zu nehmen.
Rund 10 - 15% des Stromverbrauchs eines durchschnittlichen Haushaltes in Deutschland werden verursacht durch Umwälzpumpen der Heizungen.
Eine Umwälzpumpe ist ein Gerät, dass in einer Heizanlage dafür sorgt, dass erwärmtes Wasser zu den Heizkörpern gefördert wird und gleichzeitig das abgekühlte Wasser aus dem Rücklauf wieder zur Heizung transportiert wird, damit es erneut erwärmt werden kann. Bei Überschreiten einer bestimmten Temperaturdifferenz wird die Umwälzpumpe eingeschaltet. Egal, ob die Heizanlage mit Öl-, Gas- oder Festbrennstoffen, mit einer Wärmepumpe oder mit einer Solaranlage betrieben wird, Herzstück jeder dieser Anlagen ist eine Heizungsumwälzpumpe.
Für jede Art von Heizung wird eine andere Umwälzpumpe genutzt, wobei die Art und ihr Alter wesentlichen Einfluß auf die Energiekosten haben. Eine Umwälzpumpe für eine Heizung unterscheidet sich nicht nur in der Bauweise sondern vor allem auch in der Leistungsaufnahme und - damit für den Endverbraucher wichtig - in der Stromaufnahme. Über die Arbeitsweise, die verschiedenen Bauarten, die bei Umwälzpumpen am Markt sind und die Möglichkeiten des sparsamen Energieverbrauchs bei ihrem richtigen Einsatz, erfahren Sie im folgenden mehr.
Was ist eine Umwälzpumpe?
Eine Umwälzpumpe ist eine meist elektrisch betriebene Flüssigkeitspumpe, die für den Transport des Wassers in Rohrleitungen sorgt. Auf Grund des normalerweise geschlossenen Wasserkreislaufs dient diese Pumpe lediglich zur Überwindung der Rohrreibung.
Hierzu zählt zum Beispiel die elektrisch betriebenen Pumpen, die den Umtrieb des Heizwassers gewährleistet. Bei getrennten Mischkreisen mit unterschiedlichen Temperaturen werden jeweils eigene Pumpen benötigt. Mit dem Einsatz der Umwälzpumpe können komplexere Heizkreise realisiert und die Heizenergie durch bedarfsgerechte Steuerung effizienter genutzt werden.
Die Arbeitsweise und die notwendige Größe einer Umwälzpumpe
Die Heizungspumpe sorgt für die Wasserzirkulation durch Rohre und Ventile, damit das Wasser in den Heizkörpern und Wasserhähnen ankommt und gleichzeitig das abgekühlte Wasser aus dem Rücklauf wieder zur Heizung transportiert wird, damit es erneut erwärmt werden kann. Dabei ist diese Pumpe täglich in Betrieb. Pro Jahr können so durchaus bis zu 5000 Betriebsstunden zusammenkommen. Schnell wird dabei erkennbar, wie notwendig es ist, auf die richtige Größe, sprich die richtige Leistung der Umwälzpumpe beim Kauf zu achten.
Für ein Ein- oder Zweifamilienhaus sollte eine Leistung von 25W für das Aggregat ausreichend sein. Viele alte, heute noch in Gebrauch befindliche Umwälzpumpen arbeiten mit einer Leistung von 60 bis 100W. Sie sind aber damit oft zu groß dimensioniert und erzeugen einen unnötig hohen Druck in den Rohrleitungen. Dies kann nicht selten zu unangenehmen Geräuschen, wie Klopfen oder Pfeifen in den Rohrleitungen führen. Außerdem ergibt sich durch diese hohe Leistung der Umwälzpumpe ein entsprechend hoher Stromverbauch, der sowohl den eigenen Geldbeutel als auch die Umwelt - in Form von CO2 Ausstoß - belastet.
Die benötigte Leistung einer Umwälzpumpe für die Heizung kann im Mittel nach der zu beheizenden Wohnfläche ermittelt werden. Eine entsprechendes Gerät sollte dabei nicht mehr Leistung als 0,15 Watt multipliziert mit der Wohnfläche in Quadratmetern erbringen, für ein Einfamilienhaus mit einer Wohnfläche von 130 qm sind das 20W elektrische Antriebsleistung.
Entsprechend wäre eine Pumpe mit 10 bis 25W für ein Einfamilienhaus völlig ausreichend. Stellt man die Stromkosten dieser kleinen Umwälzpumpe den Kosten der 60 bis 120W großen Pumpe gegenüber, ergibt sich eine jährliche Ersparnis von 100,- bis 130,-Euro. Dabei bedeutet jede eingesparte kWh Strom 680 Gramm CO2 Ausstoß weniger.
Beispielrechnung Stromverbrauch Umwälzpumpe für Heizungen:
| Laufzeit: Sept.-Mai: |
140 Watt |
65 Watt |
7 Watt |
| Durchgehender Betrieb 6.500 h: |
910 kWh |
422 kWh |
46 kWh |
| Stromkosten 19 Cent/kwh: |
172,90 € |
80,18 € |
8,74 € |
| Nachts abgeschaltet 5.300 h: |
742 kWh |
344 kWh |
37 kWh |
| Stromkosten 19 Cent/kwh: |
140,98 € |
65,33 € |
7,03 € |
Die verschiedenen Arten von Umwälzpumpen
Ungeregelte Pumpen:
Die einfachste Umwälzpumpe für die Heizung ist eine ungeregelte Pumpe, die hier an einem Beispiel des Pumpenherstellers Laing erläutert werden soll:
Die Heizungspumpe Ecocirc vario von Laing ist eine ungeregelte Pumpe mit effizienter, elektronisch kommutierter Permanentmagnet-Technologie. Das heisst, eine ungeregelte Umwälzpumpe mit niedrigem Preis und hoher Effizienz. Die elektronische Kommutierung ermöglicht eine deutliche Energieeinsparung bei gleicher Leistung der Pumpe. Basis für die Effizienzsteigerung ist ein permanentmagnetischer Rotor. Das am Rotor erforderliche Magnetfeld muss nicht erst verlustreich erzeugt werden, sondern ist von vornherein permanent - sprich dauerhaft - vorhanden.
Der Rotor wird in Drehung versetzt durch ein umlaufendes Magnetfeld mit variabler Frequenz (elektronische Kommutierung). Im Vergleich zu herkömmlichen Standardpumpen sind hierbei auch höhere Umdrehungszahlen mit mehr Leistung möglich. Die Baugröße kann dabei die Gleiche sein. Diese elektronisch kommutierte Kugelmotorpumpe lässt sich stufenlos über einen sehr großen Bereich regeln. So können alle Ecocirc vario Umwälzpumpen über ihren Leistungsbereich stufenlos an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Bei maximaler Einstellung entsprechen sie in der Förderleistung herkömmlichen Pumpen. Bei kleinerer Einstellung sind sie bestens für moderne Heizungsanlagen geeignet. Hier wird nur ein Bruchteil der Umwälzleistung von heute gebräuchlichen Pumpen benötigt. Eine individuelle Einregulierung an die bestehende Anlage lässt sich bei dieser Umwälzpumpe über die Steuerungseinheit - einen Drehknopf - vornehmen.
Eine grüne LED-Anzeige in diesem Drehknopf informiert über den aktuellen Betriebsstatus der Pumpe. Die Heizungspumpen von ‘Laing’ arbeiten alle nach dem von Laing erfundenen Kugelmotorprinzip. Auf einer ultraharten Keramiklagerkugel frei gelagert ist die kugelförmige Rotor- /Laufradeinheit das einzige beweglich Teil. Es gibt kein konventionelles Wellenlager mit Lagerbuchsen.
Das einzige sich selbst nachstellende Lager im Kleinpumpenmarkt bringt viele Vorteile. Einer davon ist, dass diese Umwälzpumpe dauerhaft leise und sehr langlebig ist. Eine Geräuschzunahme ist ausgeschlossen durch die besondere Lagergeometrie. Außerdem arbeitet die Pumpe über viele Jahre leise und blockiersicher. Laing Heizung Umwälzpumpen laufen damit auch nach langem Stillstand, zum Beispiel nach der Sommerpause, sicher und ohne weiteren Service an. Ein weiterer Vorteil dieser Kugelmotorpumpen ist, daß die Wärme - sowohl von den Spulen als auch von der Leistungselektronik - nutzbringend an das Heizwasser abgegeben werden und nicht als Verlustwärme in der Umgebung verschwinden.
Diese spezielle Umwälzpumpe mit dem Kugelmotorprinzip benötigt daher auch keine Deblockierschraube. Die Ecocirc vario kombiniert das Laing Kugelmotor-Konstruktionsprinzip mit den Vorteilen eines energiesparenden elektronisch kommutierten Motors. Anzuwenden für alle Warmwasser-Heizungsanlagen, Wärmepumpen, Solaranlagen u. mehr.
Geregelte Pumpen:
Eine andere Art von Pumpen für Heizungsanlagen sind geregelte Pumpen. Auch hier soll an einem Beispiel die Arbeitsweise dieser Pumpen erläutert werden, ebenfalls an hand einer Umwälzpumpe von ‘Laing’.
Diese Umwälzpumpe, die ebenfalls nach der oben beschriebenen Kugelmotortechnik arbeitet, ist eine so genannte Hocheffizienzpumpe - die Ecocirc auto. Diese Pumpe paßt automatisch die vom Volumenstrom abhängige Differenzdruckregelung an die Erfordernisse der jeweiligen Heizungsanlage an. Das ermöglicht ein effizientes Arbeiten der Umwälzpumpe und spart noch wesentlich mehr Strom ein. Die Leistung der Umwälzpumpe wird bei sich schließenden Thermostatventilen reduziert, damit werden Geräuschprobleme vermieden. Eine Steuerungseinheit ermöglicht die stufenlose Einstellung zur Anpassung an die jeweils vorhandene Heizungsanlage. Der niedrige Verbrauch dieser Umwälzpumpe hat ihr eine Einordnung in die Energieeffizienzklasse A eingebracht. Sie ist kostengünstig in der Anschaffung und kostengünstig im Verbrauch. Einzusetzen ebenfalls in allen Warmwasser- Heizungsanlagen, Solaranlagen, Wärmepumpen und anderen.
Die nächste Gruppe sind Pumpen einfacher Bauart mit 1-Phasen-Naßläufermotor. Hier am Beispiel einer Grundfos Umwälzpumpe erklärt. Bei dieser Pumpe erfolgt die Leistungsanpassung durch drei Drehzahlstufen. Diese Drehzahlstufen sind über einen Stufenschalter wählbar. Hier bilden Pumpe und Motor eine Einheit und es wird kein externer Motorschutz gebraucht. Durch das Fördermedium erfolgt eine wartungsfreie Lagerschmierung und eine Wellenabdichtung ist hierbei nicht erforderlich. Diese Pumpe gehört der Energieeffizienzklasse B an.
Am Markt wird sie gern als Energiesparwunder bezeichnet, die ALPHA Pro aus dem Hause Grundfos. Dieses Gerät gehört der Energieeffizienzklasse A an. Während ungeregelte Umwälzpumpen circa 70 Watt und herkömmlich geregelte Pumpen circa 35 Watt aufnehmen, reduziert die drehzahlgeregelte ALPHA Pro die Leistungsaufnahme - abhängig vom Volumenstrom - bis auf 6 Watt. Erreicht wird diese Leistung der Umwälzpumpe von Grundfos durch folgende Faktoren:
- beste hydraulische Wirkungsgrade werden durch die Optimierte Hydraulik des Laufrades und des Pumpengehäuses erreicht
- die Pumpe arbeitet mit dem Permanentmagnetmotor und ECM Technologie, wie bereits oben bei der Pumpentechnologie von ‘Laing’ beschrieben. Es wird keine Energie mehr zum Magnetisieren des Rotors benötigt. Dadurch erreicht man ein hohes Energieeinsparpotential mit dieser modernsten Antriebstechnik.
- die Pumpe arbeitet mit einem kompakten Stator. Das Kupferpaket wurde noch enger zusammengepackt. Dies verhilft der Heizung Umwälpumpe ‘ALPHA Pro’ zu unerreichten Wirkungsgraden und Energieeffizienz im Bereich kleiner Umwälzpumpen
Und zusätzlich spart man durch die automatische Nachtabsenkung der Umwälzpumpe im Schlaf bares Geld. Ein solches Aggregat kann nahezu in jeder Heizungsanlage angewendet werden. Die Pumpe verfügt sowohl über eine Proportionaldruckreglung wie auch drei Feststufen mit Konstantdruck.
Hocheffizienzpumpen:
Um eine weitere Hocheffizienzpumpe handelt es sich bei der WILO Stratos Eco. Diese Pumpe gehört ebenso zu den so genannten Naßläuferpumpen. Sie verfügt aber über eine integrierte elektronische Leistungsregelung für variablen Differenzdruck. Auch diese Heizung Umwälzpumpe hat einen blockierstromfesten Synchronmotor mit ECM-Technologie mit höchstem Wirkungsgrad und hohem Drehmoment im Anlauf, einschließlich automatischer Deblockierfunktion, die jede Naßläuferpumpe haben muss. Die Umwälzpumpe verfügt auch über einen automatischen Nachtabsenkbetrieb (Autopilot). Sie ist ebenfalls für alle Heizungsanlagen einsetzbar, egal ob Wärmepumpe, Warmwasser-Zentralheizung, Solaranlage oder andere Heizungsarten. Die oben genannte Hocheffizienzpumpe der Firma WILO wurde von der Stiftung Warentest mit der Note “sehr gut” bewertet.
Die Kosten einer Umwälzpumpe
Errechnet wird die benötigte Größe einer passenden Pumpe für die bestehende oder geplante Heizungsanlage nach der Wohnfläche, die damit beheizt werden soll. Mit einem Energierechner von der Fa. Grundfos kann man ausrechnen, wie groß die Einsparung ist, die man durch den Einbau einer modernen Umwälzpumpe für eine Neuanlage oder den Austausch einer veralteten Umwälzpumpe gegen eine neue Heizungspumpe erreichen kann. Bei einer Wohnfläche von 160 qm würde bei einem Austausch der alten Umwälzpumpe gegen eine modernere, z.B. die ALPHA 2 von der Fa. Grundfos, eine Einsparung von 508kwh, das sind etwa 78% erreicht werden. Denn diese moderne ALPHA 2 verbraucht im Jahr nur 105kwh. Eine herkömmliche Pumpe mit Energieklasse D verbraucht pro Jahr 500 bis 600kwh.
- Die oben beschriebene Umwälzpumpe ALPHA 2 von der Fa. Grundfos kostet ca. 270,- Euro.
- Die nach einem ähnlichen Prinzip mit der gleichen Leistung arbeitende Umwälzpumpe WILO Stratos kostet ca. 225,- Euro.
- Und eine Laing Umwälzpumpe, ebenfalls mit Energieeffizienzklasse A, kostet ca. 165,-Euro.
Als Beispiel soll hier nur eine kleine Auswahl auf dem Markt befindlicher Geräte mit ihren Preisen vorgestellt werden. Da es ein sehr umfangreiches Pumpen-Sortiment am Markt gibt, sollen hier nur einige wenige verglichen werden. Eine preiswerte Pumpe ist schon ab circa 100 Euro im Handel erhältlich. Die Kosten für hochwertigere Umwälzpumpen können aber 1500,-Euro durchaus übersteigen. Der Preis richtet sich dabei nach der benötigten Leistung der Pumpe für die vorgesehene Heizungsanlage oder auch eine andere Verwendung. Hier ist letztlich ein fähiges und kompetentes Unternehmen gefragt, welches bei der Dimensionierung der Umwälzpumpe für die Heizung berät und bei der richtigen Entscheidung hilft.
Weitere nützliche Informationen zum Thema Umwälzpumpen für Heizanlagen sind bei der Stiftung Warentest zu finden. Dort erhält man zahlreiche Informationen zu den einzelnen Herstellern und die Testergebnisse kostenlos.
Energie sparen bei der Umwälzpumpe - Ein Beitrag zum Klimaschutz
Nicht nur in Deutschland sondern in ganz Europa gibt es ein enormes Sparpotential an Energie. Nach einer Studie des Verbandes Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) könnte durch den Austausch ungeregelter Heizungsumwälzpumpen, die heute noch ca. 80% der in Wohngebäuden installierten Umwälzpumpen in Deutschland ausmachen, eine große Menge an Strom eingespart werden und damit ein großer Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden.
Viele Hausbesitzer wissen über das Einsparpotential ihrer Umwälzpumpe nicht Bescheid. In einer Studie, die von der Fa. Grundfos 2007 initiiert wurde, sind 3.300 Haushalte in Deutschland, Frankreich und Großbritannien befragt worden, welches Gerät sie für den größten Stromfresser im Haushalt halten. Waschmaschine, Kühlschrank und Trockner waren die meisten Antworten. Nur 1,5% der Hausbesitzer in Deutschland wissen, dass ihre veraltete Pumpe mit 10% des Gesamtverbrauchs einer der größten Energiefresser ist.
Sie verbraucht etwa gleich viel Strom wie ein großes Haushaltsgerät.
In der Regel sind die heute in Heizungsanlagen eingebauten Umwälzer in die Energieeffizienzklasse D eingestuft. Die Hersteller haben es sich zur Aufgabe gemacht, nach effizienteren Lösungen zu suchen und eine Pumpe zu entwickeln, die der Energieeffizienzklasse A entspricht und qualitativ immer hochwertigere Produkte dem Kunden für seine Heizungsanlage anzubieten.
Umwälzpumpen werden nach einem ähnlichen System klassifiziert, wie es beispielsweise für Kühlschränke bekannt ist. Die Hersteller haben für Umwälzpumpen eine Skala von A bis G entwickelt. Die Mehrzahl neuer Umwälzpumpen, die es in Zukunft auf dem europäischen Markt geben wird, ist nach diesem leicht verständlichen System eingestuft. Und die von von der Fa. Grundfos entwickelte ALPHA 2 ist eine solche sparsame Pumpe, die nach diesem System eingestuft ist und die der Enegieeffizienzklasse A angehört, die dem Kunden einiges an Geld spart und auch die Umwelt durch ihren sehr niedrigen Stromverbrauch entlastet.
Allein die von der Fa. Grundfos seit August 2005 in Europa verkauften Geräte mit der Energieeffizienzklasse A sorgen für eine jährliche Energieeinsparung von 400 Mill. Kwh. Das entspricht etwa der Strommenge, die eine Stadt wie Lübeck mit rund 90.000 privaten Haushalten verbraucht.
Und wenn man weiß, daß in ca. 80% der Haushalte noch Umwälzpumpen nach alter Bauart mit hohem Stromverbrauch genutzt werden, läßt sich schnell ausrechnen, wieviel Strom insgesamt eingespart werden könnte, wenn nur jede zweite Umwälzpumpe gegen eine Neue ausgetauscht werden würde und welcher Beitrag damit zum Klimaschutz geleistet werden könnte.
Einige Hersteller von Umwälzpumpen für Heizungen
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