Umwälzpumpen

Vom Heizkessel oder einer Wärmepumpe erwärmtes Wasser kann prinzipiell auf zwei unterschiedliche Weisen zu den Raumheizflächen transportiert werden.

#1. Schwerkraftsystem ohne Pumpe

Lange Zeit nutzten Zentralheizungsanlagen das so genannte Schwerkraftprinzip für den Heizwassertransport, die bis etwa Anfang der 80er Jahre des 20. Jahrhunderts ausgeführt waren. Warmes Vorlaufwasser strömt über den Vorlauf zu den Raumheizflächen hin, die die Wärme an den Raum abgeben. Das abgekühlte Wasser wird schwerer und strömt über den Rücklauf nach unten, wo der Heizkessel steht. Bei diesem System entsteht also die Umwälzung des Heizwassers durch die Dichtedifferenz zwischen warmem Vorlaufwasser und kühlem Rücklaufwasser. Das Prinzip ist daher von einer Stromversorgung unabhängig.

Damit auch geringe Dichteunterschiede für den Antrieb der Umwälzung ausreichen, sind gro­ße und speziell berechnete Rohrquerschnitte für Vor- und Rücklauf erforderlich. Diese Systeme waren durch die erforderliche Berechnung hydraulisch meist optimal abgeglichen. Aber die großen Rohrquerschnitte führten zu Einschränkungen bei der Rohrführung und zu hohen Kosten. Von Nachteil war ebenfalls, dass eine Regelung der Heizwassertemperatur nur eingeschränkt möglich war. Eingesetzt wird die Schwerkraftheizung heute nur noch dort, wo unabhängig von einer Umwälzpumpe der Heizbetrieb aufrecht erhalten werden soll.

#2. Heizungsanlage mit Umwälzpumpe

Bei einer Zentralheizung mit Umwälzpumpe sorgt dagegen eine elektrische Pumpe für den nötigen Antrieb des Wasserumlaufes. Der Umtrieb ist daher unabhängig vom Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf, aber abhängig von einer Stromversorgung. Die Rohrquerschnitte können kleiner gewählt werden. Auch Raumheizflächen in Räumen, die mit dem Schwerkraftsystem nicht erreichbar wären, können durch den Umtrieb mittels Umwälzpumpe beheizt werden. Die Temperaturregelung des Heizwassers in Abhängigkeit von der Außentemperatur ist leicht möglich.

#Aufgaben einer Umwälzpumpe

Im Gegensatz zu Hebe-Pumpen, die Wasser über große Höhenunterschiede pumpen müssen, arbeitet die Umwälzpumpe in einem geschlossenen Kreislauf. Sie muss lediglich den Widerstand des Rohrleitungssystems auf das Heizungswasser überwinden und den notwendigen Druck erzeugen, um das Heizwasser durch die Rohre zu befördern. Zu den Aufgaben gehören also die

1. Zirkulation des Heizwassers: Die Umwälzpumpe hält das Heizwasser in Bewegung und sorgt für eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Gebäude.
2. Überwindung des Rohrleitungswiderstands: Sie gleicht den Druckverlust aus, der durch Reibung in den Rohren und Heizkörpern entsteht.
3. Versorgung der Heizflächen: Sie stellt sicher, dass alle Heizkörper und Flächenheizungen im Haus ausreichend mit warmem Heizungswasser versorgt werden.

Es gibt zwei verschiedene Arten von Umwälzpumpen, die sich in ihrer Bauweise und Effizienz unterscheiden.

#Arten von Umwälzpumpen

1. Ungeregelte Pumpen: Diese meist älteren Modelle laufen konstant mit voller Leistung, unabhängig vom tatsächlichen Wärme- und Volumenbedarf an Heizwasser in den Heizflächen. Sie sind wenig effizient und verbrauchen viel Strom.
2. Geregelte Pumpen (Hocheffizienzpumpen): Diese modernen Pumpen passen ihre Leistung automatisch an den aktuellen Wärmebedarf in den Räumen an. Dadurch sparen sie Energie und Betriebskosten. Für geregelte Pumpen gibt es verschieden Reglungsarten:

• Proportionale Druckregelung: Die Pumpe passt den Förderdruck proportional zum Volumenstrom des Heizwassers an.
• Konstante Druckregelung: Die Pumpe hält den Förderruck konstant, unabhängig vom Volumenstrom.
• Differenzdruckregelung: Die Pumpe regelt den Differenzdruck zwischen Vor- und Rücklauf.

#Einbauort von Umwälzpumpen

Die Umwälzpumpe befindet sich meist im Vorlauf der Heizungsanlage, zwischen Wärmerzeuger (Heizkessel, Wärmepumpe) und Heizflächen. Die meisten Hocheffizienzpumpen sind heute direkt im Wärmeerzeuger integriert.

#Bedeutung für die Energieeffizienz

Die Umwälzpumpe hat einen direkten und hohen Einfluss auf den Elektro-Energieverbrauch der Heizungsanlage. Veraltete, ungeregelte Pumpen können unnötig viel Strom verbrauchen und einen erheblichen Teil der Gesamtkosten für Elektroenergie ausmachen. Bereits seit mehr als 70 Jahren können Heizungsbauer Umwälzpumpen auswählen. Dennoch ist ein Großteil der in der Praxis verbauten Umwälzpumpen immer noch nicht geregelt und zu groß dimensioniert. So kann die Stromrechnung in einem Einfamilienhaus zu zwanzig und mehr Prozent vom Betrieb der Umwälzpumpen herrühren. Der heute in der Regel wirtschaftliche Austausch veralteter Umwälzpumpen gegen moderne, geregelte Pumpen ist eine gute Maßnahme zur Reduzierung des Stromverbrauches. Leistungsgeregelte Pumpen modernster Bauart kommen zum Teil mit weniger als einem Zehntel des Strombedarfes konventioneller Pumpen aus. Achten Sie auf das Energielabel der Pumpe. Hocheffizienzpumpen mit der Energieeffizienzklasse A sind am sparsamsten.

#Auswahl der Umwälzpumpe:

Die Auswahl der richtigen Umwälzpumpe ist entscheidend für eine effiziente und kostengünstige Heizungsanlage. Eine falsch dimensionierte Pumpe kann zu unnötigem Energieverbrauch, Geräuschen und einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung führen. Hier sind die wichtigsten Faktoren und Schritte zur Auswahl einer geeigneten Umwälzpumpe:

1. Bedarfsermittlung: Bevor eine Pumpe ausgewählt wird, ist der tatsächliche Bedarf der Heizungsanlage zu ermitteln. Die wichtigsten Parameter sind:

• Heizleistung: Die Heizleistung Ihrer Heizungsanlage in Kilowatt (kW).
• Volumenstrom (oder Durchflussmenge): Die Menge an Heizwasser, die pro Stunde durch das System fließen muss. Dieser Wert wird in Kubikmetern pro Stunde (m³/h) oder Litern pro Minute (l/min) angegeben. Er kann anhand der Heizleistung und der Spreizung (Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf) berechnet werden. Eine gängige Faustformel ist: Volumenstrom (m³/h) = Heizleistung (kW) / (Spreizung (°C) * 1,163).
• Förderhöhe: Der Druck, den die Pumpe aufbauen muss, um das Heizwasser durch das Rohrsystem und die Heizkörper zu befördern. Sie wird in Metern Wassersäule (mWS) oder Hektopascal (hPa) angegeben. Sie hängt von der Länge und dem Durchmesser der Rohre, der Anzahl der Heizkörper und deren Widerstand ab. Auch Ventile, Bögen und andere Einbauten im Rohrsystem erhöhen den Widerstand. Die Förderhöhe ist ein kritischer Faktor. Ist die Förderhöhe zu gering, werden die Heizkörper nicht ausreichend warm. Ist sie zu hoch, verbraucht die Pumpe unnötig viel Energie und kann Geräusche verursachen.

2. Pumpenkennlinie: Jede Umwälzpumpe hat eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen Volumenstrom und Förderhöhe darstellt. Die Kennlinie gibt an, welchen Volumenstrom die Pumpe bei einer bestimmten Förderhöhe liefern kann. Der sogenannte Betriebspunkt, an dem die Pumpe tatsächlich arbeitet, sollte im mittleren Bereich der Kennlinie liegen.
3. Einbaulänge und Anschlussgröße: Die Einbaulänge der Pumpe muss zum vorhandenen Platz passen (meist 130 mm oder 180 mm). Die Anschlussgröße der Pumpe muss zu den Rohrleitungen passen (z. B. 1", 1 1/4" oder 1 1/2").
4. Geräuschpegel: Achten Sie auf einen niedrigen Geräuschpegel, besonders wenn die Pumpe in Wohnräumen installiert ist. Ein hoher Geräuschpegel, der vor allem von Thermostatventilen ausgeht, hat seine Ursache in Umwälzpumpen mit viel zu hoher Leistung.
5. Hersteller und Qualität: Wählen Sie einen renommierten Hersteller mit guter Qualität und Service.
6. Berechnung und Auslegung: Die genaue Berechnung und Auslegung der Umwälzpumpe erfordert Fachkenntnisse und sollte idealerweise von einem Heizungsfachmann durchgeführt werden. Er kann die spezifischen Gegebenheiten Ihrer Heizungsanlage berücksichtigen und die optimale Pumpe auswählen. Ein größeres Haus benötigt in der Regel eine leistungsstärkere Pumpe. Ein Haus mit vergleichsweise guter Dämmung eine leistungsärmere Pumpe
7. weiterführende Webseiten

• Wasserpumpe.de: Detaillierter Überblick über Umwälzpumpen: https://www.wasserpumpe.de/blog/welche-umwaelzpumpe-benoetige-ich
• Dein Heizungsbauer: Tipps zur Einstellung der Umwälzpumpe: https://www.dein-heizungsbauer.de/ratgeber/erste-hilfe/umwaelzpumpe-heizung-einstellen/
• Haustechnik Verstehen: Auslegung einer Heizungspumpe mit Beispielrechnung: https://www.haustechnikverstehen.de/auslegung-einer-heizungspumpe-mit-beispielrechnung/

#Mein Fazit:

Eine Umwälzpumpe ist ein kleines, aber wichtiges Bauteil für eine funktionierende und effiziente Heizungsanlage. Die Auswahl der richtigen Umwälzpumpe erfordert eine sorgfältige Planung und Berechnung. Moderne Hocheffizienzpumpen tragen maßgeblich zur Energieeinsparung bei und sollten bei der Modernisierung einer Heizungsanlage berücksichtigt werden. Ziel muss sein, die erforderliche Wasserumwälzung mit einem Minimum an elektrischer Energie zu bewerkstelligen.