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Zwei sind nicht zu bremsen: Hocheffiziente Doppelpumpen

Zahlreiche technische Errungenschaften werden von uns als selbstverständlich erachtet und erst richtig wahrgenommen, wenn sie einmal ausfallen. Die gute alte Heizung zählt definitiv zu dieser Kategorie. Ein häufig unterschätzter Aspekt ihrer Wirkungsweise betrifft das ausgeklügelte Pumpensystem, das den Wasserkreislauf in Gang hält. Unser Magazin hat sich daher einmal ausführlich mit den effizientesten Vertretern moderner Umwälzpumpen auseinandergesetzt.

Fleißig und wärmespendend

Von der Zirkulationspumpe abgesehen (verkürzt die Wartezeit, bis warmes Wasser aus dem Hahn austritt), ist besonders die Umwälzpumpe unerlässlich, um die reibungslose Funktionsfähigkeit der Heizung zu gewährleisten. So befördert das Bauteil vom Heizkessel erwärmtes Wasser unablässig zu den Heizkörpern und pumpt die dort bereits abgekühlte Flüssigkeit zu ihrem Ausgangsort zurück. Nicht wenigen Lesern dürfte der Ablauf der Ereignisse nur zu gut bekannt sein: Immerhin wurde das Rohrsystem dem menschlichen Blutkreislauf nachempfunden, während Umwälzpumpen quasi als Herz der Heizung fungieren.

VIESSMANN 7576301 UNIVERSAL-PLANHEIZKÖRPER TYP 22 H200XB1800Dass ungeregelte Pumpen unabhängig vom tatsächlichen Wärmebedarf und nur unter Volllast eingesetzt werden können, wurde jahrzehntelang nicht als Nachteil interpretiert. Schließlich wurden fossile Brennträger noch lange nach der Ölkrise so günstig vertrieben, als ob ihre Quellen niemals versiegen würden. So konnte auf europäischer Ebene erst in den Neunzigern der Konsens erzielt werden, dass die weltweiten Ressourcen zukünftig zu schonen seien. Rufe nach effizienteren Pumpen waren zwar schon seinerzeit zu vernehmen, mussten sich aber schließlich deren langer Lebensdauer (15 bis 20 Jahre) geschlagen geben.

Effizienz

Geregelte Umwälzpumpen entsprechen der neuen Agenda schon eher und passen sich dem aktuellen Wärmebedarf automatisch an. Dadurch verbrauchen sie bis zu 40 Prozent weniger Energie als ihre Vorgängermodelle, weshalb sich die Kosten für die Umrüstung schon innerhalb von zwei Jahren amortisieren. So konnten Eigenheimbesitzer von nun an darauf vertrauen, dass die Pumpen den im Rohrsystem vorherrschenden Druck registrierten und entsprechend gegensteuerten. Die Durchflussmenge und Leistungsaufnahme der Heizung wurden dadurch quasi konstant gehalten. Da der Großteil dieser Umwälzpumpen aber erst vor zehn Jahren installiert wurde, profitieren Eigenheimbesitzer noch nicht von der neuesten Generation, den sogenannten „Hocheffizienzpumpen“.

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Jene Bauteile dienen ebenfalls der Druckregulierung, verbrauchen dabei aber nur einen Bruchteil der bislang benötigten Energie. Schließlich schalten sich ihre mit Dauermagneten realisierten Motoren erst dann zu, wenn zusätzliche Heizleistung tatsächlich angefordert wurde, sodass sich mit ihnen etwa 50 Prozent der Stromkosten einsparen lassen. Dass sie sich auf landesweiter Ebene bisher dennoch nicht entscheidend durchsetzen konnten, lässt sich im Wesentlichen auf zwei Gründe zurückführen: Zum einen liegt ihr Anschaffungspreis deutlich über jenem klassischer Pumpen. Darüber hinaus weisen fortschrittliche Elektrobauteile grundsätzlich erhöhte Ausfallzeiten auf, weshalb letztlich die Entwicklung der Doppelpumpen vorangetrieben wurde.

Doppelt hält besser

Zuvor begegneten Techniker dem Problem nämlich mit einer Übergangslösung: Solche Heizungsanlagen, die sicherheitsrelevante Örtlichkeiten oder hochsensible, biologische Materialien erwärmen, wurden in der Regel mit einem zweiten Heizkreis bedacht. Auf diese Art war zwar der durchgehende Betrieb gewährleistet, erforderte es aber auch, zwei Pumpen parallel zu schalten. Dass dabei häufig Produkte verschiedener Hersteller installiert wurden, ging letztlich zu Kosten stark erhöhter Wartungsintensität, da die Feinjustierung der Modelle ständig aufeinander abgestimmt werden musste. Die moderne Doppelpumpe eliminierte diese Vorgangsweise, da hier zwei Pumpenköpfe im selben Gehäuse wirken. Der Wechsel zwischen den jeweiligen Heizkreisen erfolgt dank stoßgedämpfter und zeitverzögert agierender Umschaltklappen indessen erfreulich geräuscharm. Ihre Platzierung im Druckstutzen der Doppelpumpe vermeidet zudem den unkontrollierten Wasserfluss in die inaktive Pumpenhälfte und übernimmt gleichzeitig sensorische Funktionen.

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Ihr Einsatz lohnt sich aber vor allem finanziell: Die Energiekosten werden erheblich minimiert, weil die Heizung in der meisten Zeit ohnehin unterhalb ihrer vollen Leistungsstärke betrieben wird. Und da der Löwenanteil der elektrischen Leistung im Einschaltaugenblick verbraucht wird, verursachen zwei mit halber Kraft wirkende Einzelpumpen etwa doppelt so hohe Stromkosten, wie ihre Nachfolgemodelle. Zudem gestalten sich die Aufwendungen für

  • die Doppelpumpe
  • die Armaturen
  • die zusätzlichen Rohrverbindungen
  • die Installationskosten
  • den Platzbedarf

deutlich niedriger als bei parallel geschalteten Pumpen. Von den bisher genannten Punkten abgesehen, muss natürlich noch berücksichtigt werden, dass der Steuerung solch hochkomplexer Bauteile grundsätzlich die Schlüsselrolle zufällt. Die frühen Exemplare moderner Doppelpumpen befinden sich daher im Nachteil, weil sie zumeist ohne Möglichkeit der zentralen Steuerung ausgeliefert wurden. Somit stehen die einzelnen Pumpen jeweils in Reserve zueinander und können nicht gleichzeitig betrieben werden. Die gegenseitige Verriegelung muss hierbei noch manuell gelöst werden. Die neuesten Hocheffizienzpumpen, wie etwa die Biral-Serie, verfügen daher über Kontrollmodule, mit denen sich die Anlage fernsteuern lässt.

Heizungsanlage
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Neuster Stand der Technik: Zentral gesteuerte Doppelpumpen

Derartig ausgestattete Bauteile vereinen alle Vorzüge herkömmlicher Einzelpumpen, lassen sich über Computerbefehle aber bequem von der Leitwarte aus steuern. Bedeutend wichtiger dürfte jedoch der Umstand sein, dass nun zwei sich grundsätzlich voneinander unterscheidende Betriebsarten möglich sind:

Im Reserve-Modus agiert die jeweilige Hauptpumpe im Einzelbetrieb, erbringt demnach die volle Ausgangsleistung. Solange das Hauptaggregat störungsfrei wirkt, verbleibt die zweite Pumpe dauerhaft in Reserve. Dies entspricht der Arbeitsweise herkömmlicher Doppelpumpen.

Zeit, das Heizsystem zu modernisieren
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Der zusätzliche Additions-Modus ermöglicht es, die Gesamtleistung von beiden Pumpen paritätisch erzeugen zu lassen. Dank dem Synchronbetrieb der beiden Motoren lässt sich die hydraulische Leistung sehr schnell und damit besonders effizient anpassen. Darüber hinaus lassen sich die maximale Durchflussmenge sowie die aktuellen Leistungsdaten der Pumpe direkt von der Leitwarte aus beeinflussen.

Biral Doppelpumpen

Da sich die Variante mit zentraler Steuerung aber noch nicht sehr lange auf dem Markt befindet, konzentriert sich das Angebot bislang auf wenige Exemplare. Wie bereits andeutet, sticht die Produktpalette von Biral dabei besonders heraus. Als Verbraucher darf man hier zwar keine finanziellen Vorteile erwarten, weil die Bauteile in der Größenordnung von 3.000 – 5.000 Euro angepriesen werden, womit sie sich auf dem Niveau der Konkurrenz einpegeln. Dafür steht aber eine Vielzahl von Ausführungen zur Auswahl, deren Unterschiede sich im Wesentlichen auf die Art des Anschlusses und dem maximalen Nenndruck (6 bis 16 PN) konzentrieren. Weitere Vorzüge lassen sich an folgenden Aspekte ablesen:

  • BIRAL DOPPELPUMPE MODULA-D 100-12 450 RED DN 100, PN 6, DREHZAHLGEREGELTBenutzerfreundlichkeit: Alle Biral Doppelpumpen verfügen über identische Bedienmenüs, damit langjährige Kunden intuitiv agieren können. So werden bei allen Modellen der aktuelle Leistungsverbrauch, der eingestellte Regelungsmodus, die Durchflussmenge und die Regelkennlinien direkt im Hauptmenü angezeigt.
  • Remote-Funktion: Mit dieser Option dürften Biral-Kunden bis auf Weiteres noch ein Alleinstellungsmerkmal für sich verbuchen. Sie ermöglicht es, die Einstellungen der Pumpe per Smartphone abzurufen bzw. zu konfigurieren.
  • Energieeffizienz: Die eingebauten Wärmedämmschalen verkürzen zunächst die Montagedauer. Darüber hinaus sind sie mitverantwortlich dafür, dass der Wirkungsgrad der Doppelpumpe auf beachtliche 99,8 % gesteigert werden konnte.

Heizen getreu dem Motto „Fordern und Fördern“

Aufmerksame Leser dürften angesichts dieser Daten bereits erahnen, dass die moderne Doppelpumpe wohl kaum für den Einsatz in einer herkömmlichen Heizung konstruiert wurde. Schließlich können solch hocheffiziente Bauteile ihre Vorteile nur dann vollends ausspielen, wenn sie in dementsprechend dimensionierten Anlagen wirken. So empfehlen Techniker den Einbau eines zweiten Heizkreises auch erst bei Anlagen mittlerer Größe (also ab einer Gesamtleistung von 10 KW). Ihr Anwendungsbereich beschränkt sich daher bis heute fast ausschließlich auf den Industrie-Sektor. Grundsätzlich kämen sie zwar auch für den Einsatz in größeren Mietshäusern infrage, werden dort aber noch von der langen Lebensdauer ihrer Vorgängermodelle blockiert. Da sich deren Austausch jedoch nicht ewig umgehen lassen wird, können ein paar Informationen zur Finanzierung nicht schaden.

Seit dem 1. August 2016 wird die Verwendung moderner Hocheffizienzpumpen sowie der hydraulische Abgleich staatlich gefördert.

Grundlage dafür ist die Richtlinie über die „Förderung der Heizungsoptimierung des Bundeswirtschaftsministeriums“. Das Ziel des Programms besteht darin, private und gewerbliche Heizungseigentümer durch nicht rückzahlbare Zuschüsse zu motivieren, Optimierungsmaßnahmen am Gesamtsystem durchzuführen zu lassen. Auf lange Sicht soll es somit einen wesentlichen Beitrag zur schonenden Wärmeversorgung des Gebäudebestandes in Deutschland beitragen. Dazu ersetzt das Ministerium bis zu 30 Prozent der Investitionskosten im Zusammenhang mit dem Austausch herkömmlicher Umwälz- und Zirkulationspumpen durch hocheffiziente Bauteile. Die maximale Förderung wurde allerdings auf 25.000 Euro pro Standort bzw. Heizung gedeckelt, was verdeutlicht, dass hier wohl überwiegend Eigenheimbesitzer angesprochen werden sollten.

Hocheffiziente Doppelpumpen: Die Energiewende kann kommen

Das unter Kanzler Schröder verabschiedete Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) besiegelte den deutschen Ausstieg aus der Kohleverstromung und der Kernenergie. „Die daraus entstehenden Folgekosten für Bürger und Unternehmen seien zwar immens, wären aber unumgänglich“, hieß es seinerzeit aus Regierungskreisen. Dass zahlreiche Systeme angepasst oder gar völlig neu konstruiert werden müssen, ging allerdings etwas unter. So sind heutige Heizungsanlagen noch immer ungeeignet, die erheblichen Schwankungen erneuerbarer Energiequellen auszugleichen. Führende Programmierer vertreten die Ansicht, dass die ersten Prototypen ausreichend leistungsfähiger Computersysteme nicht vor 2035 zum Einsatz kommen dürften. Wenn es soweit ist, dürften sie aber bereits auf die zweite Generation hocheffizienter Doppelpumpen treffen, die die neuen Anforderungen schon heute erfüllen.