AuSbIldung

Ausbildung
Fachbericht (Beschreibung/Skizze) Nr. 4
Woche: 16
Thema: Versuchstechnischer Unterricht zur Pumpenkennlinie
In Heizungsanlagen sind Pumpen eingebaut, die vor Jahren viel Strom verbrauchten. Sie hatten nur eine Drehzahl. Um den Volumenstrom anzupassen, wurden Drosselventile eingebaut. Mit der aufkommenden Mehrstufen-Pumpe konnte entsprechend der Stufeneinstellung 1 bis 3 die Drehzahl angepasst werden. Erst mit der Entwicklung von elektronisch geregelten Pumpen konnte jedoch der
Stromverbrauch um ca. 30 – 50 % gesenkt werden.
Die heutigen Hocheffizienzpumpen sind Hightech-Aggregate.
Sie sind in der Lage, sich sowohl auf einen konstanten als auch auf
einen sich ständig verändernden Förderstrom anzupassen. Entsprechend der sich ergebenden Anforderungen erhöht oder verringert sich deren Drehzahl, um den erforderlichen Förderdruck
möglichst konstant zu halten.
Diese Pumpen verbrauchen im Vergleich nur noch ca. 5 - 10 %
des Stromes der Pumpen alter Bauart. Bei ca. 200 Betriebstagen
mit ca. 18 Stunden Betriebsdauer sind dies 3600 Betriebsstunden
pro Jahr. Eine ungeregelte Pumpe hat eine Leistungsaufnahme von
140 W, eine Drei-Stufenpumpe 80 W, eine Hocheffizienzpumpe
10 W. Bei 3600 jährlichen Betriebsstunden verbraucht die Hocheffizienzpumpe nur ca. 36 kW/a statt 288 kW/a bzw. 504 kW/a. Bei
einem Strompreis von 0,27 Euro ergibt sich ein Einsparungsertrag
von 68 Euro gegenüber einer Mehrstufenpumpe bzw. 126 Euro gegenüber einer nicht geregelten Pumpe jährlich.
Dass sich Pumpen alter Bauart und moderne Pumpen auch in
der Darstellung der Pumpenkennlinien unterscheiden, ist sicher
nachvollziehbar. Zum Darstellen und Beurteilen werden in der Ausbildung Pumpenkennlinien an technischen Aufbauten durch die
Auszubildenden aufgenommen, dargestellt und beurteilt.
Kennlinie einer Heizungspumpe
Die Kennlinie von Pumpen wird durch die Förderhöhe in m
(bzw. dem Förderdruck in bar) und dem Fördervolumen Q in l/h
oder m³/h gebildet. Sie weist einen bogenförmigen Verlauf auf.
Sind alle Heizkörperventile geschlossen, bedeutet dies 0 l/h Förderstrom. Die Pumpe baut den maximalen Förderdruck auf. Sind
alle Ventile geöffnet, bzw. wird das maximal mögliche Fördervolumen erreicht, liegt der Förderdruck auf Minimum.
Durch die eingebaute Drosseleinrichtung an der Pumpe konnte
zwar das Umlaufvolumen reduziert werden, die Förderhöhe in m
bzw. der Förderdruck in bar veränderte sich dabei nicht. Es kam
zu Geräuschbildung an der Pumpe selbst und an einzelnen Armaturen wie Heizkörperventilen. Zur Abhilfe wurden Überströmventile eingebaut, die zumindest den Förderdruck verminderten.
Die Pumpe lief jedoch weiterhin auf einer hohen Drehzahl mit hohem Stromverbrauch.
In den 1990er-Jahren kamen elektronisch geregelte Pumpen
auf. Mithilfe von z. B. Drucksensoren konnte die Regelelektronik
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die Drehzahl der Pumpe bedarfsgerecht einstellen. Die bedarfsgerechte Drehzahl führte zu einem niedrigeren Stromverbrauch.
Zu Anfang des 21. Jahrtausends wurden die ersten Hocheffizienzpumpen auf den Markt gebracht. Mithilfe von Mikroprozessoren, Frequenzumrichter und weiteren elektronischen Bestandteilen wurden die Möglichkeiten der Regelbarkeit von Pumpen
wesentlich erweitert. Die Kennlinien verschmelzen zu Betriebsfeldern.
Diese Pumpen regeln sich abhängig von Differenzdruck und Temperatur selbst ein und übernehmen durch weitere Funktionen wie
die Nachtabsenkung regelungstechnische Aufgaben. Sie können mit
unterschiedlichen Kennlinien betrieben werden und sich entsprechend dem Bedarf (Differenzdruck konstant/variabel oder temperaturgeführt/differenzdruckgeregelt) selbst anpassen. Bei nachtabgesenkten Anlagentemperaturen wird die Drehzahl auf ein Minimum reduzieren. Die Leistungsaufnahme sinkt dann auf 1 - 5 W.
IKZ-PRAXIS 4/2016
Ausbildung
Fachbericht (Beschreibung/Skizze) Nr. 4
Woche: 16
Thema: Versuchstechnischer Unterricht zur Pumpenkennlinie
Versuchsaufbau zum Nachvollziehen von
Pumpenkennlinien
In der Ausbildung werden versuchstechnische Aufbauten zur
Darstellung von Pumpenkennlinien eingesetzt. Nach Abklärung
der statischen Höhe, des Fülldruckes und der Handhabung von
Messgeräten führen die Auszubildenden die erforderlichen Versuche durch.
Aufgabe 1
Die Drücke sind
an den vorgegebenen
Anlagenpunkten 1 bis 7 zu
messen.
Aufgabe 4
Die Pumpe ist auf eine Regelungsart bzw. Stufe einzustellen.
Der maximale Förderstrom ist zu ermitteln, der Differenzdruck
zwischen Saugseite (p1) und Druckseite (p2) sowie die Leistungsaufnahme sind zu messen. Der Förderstrom wird stufenweise bis
auf 0 l/h verringert. Die sich ergebenen Messwerte sind zu protokollieren. Die Aufgabe ist mit der nächst höheren Pumpeneinstellung zu wiederholen.
Beispiel einer Wertetabelle.
Aufgabe 2
Die Messergebnisse sind in einem Schaubild darzustellen.
Aufgabe 4.1
Die Messergebnisse sind in einem Schaubild darzustellen.
Aufgabe 3
Die gemessenen Druckverluste sind
in eine Skizze zum Versuchsaufbau
einzutragen.
Aufgabe 3.1
Die Messergebnisse sind zu kommentieren.
1. Der Fülldruck bzw. der Anlagendruck verändert sich entsprechend der
statischen Höhe um 0,1 bar je m Höhenunterschied.
2. Vor der Pumpe fällt der Druck, nach der Pumpe steigt er beim
Einschalten der Pumpe.
3. Der Pumpenförderdruck wird durch die Einzelwiderstände,
die sich zum Gesamtwiderstand addieren, aufgebraucht.
4. Am Punkt 7 – dem MAG – bleibt der Anlagendruck konstant.
Dieser stellt den Anlagen-Nullpunkt dar.
4/2016 IKZ-PRAXIS
Die ermittelten Kennlinien werden mit den Kennlinien der Pumpenhersteller verglichen. Es werden Kennlinien weiterer Pumpeneinstellungen gemessen bzw. erarbeitet. Zur Vervollständigung
werden die Rohrnetzkennlinien aufgenommen und in das Schaubild der zuvor aufgenommenen Pumpenkennlinie eingezeichnet.
Je nach verwendetem Pumpentyp ist eine Vielzahl unterschiedlicher Kennlinien möglich. Diese werden gegenübergestellt. Mithilfe der Herstellerunterlagen wird der Einsatz, die Anwendung bzw.
die Einstellung zu dementsprechendem Pumpeneinsatz erarbeitet.
Ohne entsprechende Pumpe bzw. deren Einstellung ist ein hydraulischer Abgleich nur bedingt möglich. Altpumpen sollten aufgrund
ihres Stromverbrauches, der Gesetzesvorgaben und fehlenden
Anpassungsmöglichkeiten baldmöglichst ausgetauscht werden.
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