Ungeregelte
Altpumpen sind oft unentdeckte „Stromfresser“. Umwälzpumpen in einer
Heizungsanlage laufen meist 24 Stunden am Tag über das ganze Jahr und die
meiste Zeit nicht angepasst an den aktuellen Wärmebedarf der Heizungsanlange.
Allein in einem Einfamilienhaus Haus hat der Wechsel auf ein Hocheffizient
geregelte Heizungspumpe einen Einsparpotenzial von 140 eur im Jahr. Deshalb
haben wir das Projekt der Gemeinde Dudelange begleitet wo sämtliche Gebäude der
Gemeinde auf Hocheffizient Pumpen umgestellt werden.
Auch die
moderne Regelungstechnik kann Fehler, die bei Anlagendimensionierung und
Pumpenauslegung gemacht werden, nicht kompensieren. So sollte die Pumpe niemals
nach der Leistung des Wärmeerzeugers, sondern nach Anzahl und Lage der Verbraucher
dimensioniert werden. Hier orientiert man sich am Nennbetriebspunkt des
Rohrsystems. Aus der Länge der einzelnen Heizkreise, den Rohrdimensionen und
dem Rohrwerkstoff sowie den verwendeten Abzweigen und Umlenkungen ergibt sich
dann der Betriebspunkt, das heißt der Schnittpunkt aus Anlagen- und
Pumpenkennlinie.
Ziel der
Pumpenregelung ist, auf Änderungen in der Anlage zu reagieren und den
Betriebspunkt (die Pumpenleistung) den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
Dies erfolgt durch Änderung der Netzspannungsfrequenz und damit der Drehzahl
des Motors.
Ungeregelte Pumpen meist unwirtschaftlich
Bei
ungeregelten Pumpen kann eine Anpassung der Drehzahl zum Beispiel über eine
Schaltung der Wicklungspakete (Stern-Dreieck-Schaltung) oder per Handschaltung
erfolgen. Für eine dynamische Anpassung der Förderleistung an den Bedarf der
Heizungsanlage ist der Einsatz eines externen Schaltgerätes erforderlich.
Ansonsten arbeitet eine ungeregelte Pumpe stets auf dem vorgegebenen
Betriebspunkt. Der Nachteil: Ungeregelte Heizungspumpen sind in der Regel auf
den maximalen Förderstrom – das heißt den Wärmebedarf an einem besonders kalten
Wintertag – ausgelegt. Diese Leistung wird aber nur in zwei Prozent der
Betriebszeit auch wirklich benötigt, die Pumpe verursacht also in 98 Prozent
der Zeit einen zu hohen Stromverbrauch (Abb. 1).
Überproportionale Spareffekte durch
Drehzahlregelung
Demgegenüber
bringt die stufenlose Drehzahlanpassung einer elektronisch geregelten Pumpe bei
verringertem Heizleistungsbedarf überproportionale Spareffekte. Denn bei halber
Drehzahl verringert sich der Förderstrom im selben Verhältnis. Die Förderhöhe
aber reduziert sich auf ein Viertel. Und die notwendige Antriebsenergie beträgt
dann nur noch etwa ein Achtel.
Die Steuerung
elektronisch geregelter Pumpen erfolgt heute überwiegend mittels integrierter
Frequenzumrichter bzw. Pulsweitenmodulation (PWM), wie sie beispielweise die
Hocheffizienzpumpen „Wilo-Stratos“ und „Wilo-Stratos ECO“ aufweisen. Bei
kleinen Pumpen ist eine stufenlos geregelte Drehzahlanpassung schon seit Ende
der 80er-Jahre möglich. Zu dieser Zeit wurde jedoch mit einer anderen
elektronischen Technik gearbeitet, der so genannten Phasenanschnittsteuerung,
etwa vergleichbar mit der Dimmerregelung für Lampen. Heute wird bei kleinen
Pumpen die EMC Technik eingesetzt, in
Verbindung der Pole-Core-Wicklung um eine optimale Ansteuerbarkeit und
höchstmögliche Effizienz zu ermöglichen, wie beispielsweise bei der Wilo
Stratos PICO die bereits jetzt die anspruchsvollen Vorgaben der zweistufigen
EU-Richtlinie 2005/32/EG („Energy using Products“, kurz EuP erfüllt.
Regelungs- und
Betriebsarten im Überblick
Man
unterscheidet zwischen Regelungsarten, die von der Pumpe selbstständig
ausgeführt werden können und Betriebsarten, bei denen die Pumpe über Befehle
auf einen bestimmten Betriebspunkt eingestellt wird:
- Δp-c (Differenzdruck konstant)
- Δp-v (Differenzdruck variabel)
- Δp-T (temperaturgeführte Differenzdruckregelung)
- Δp-cv (Kombination aus Differenzdruck konstant / 2. und 3.
Kennliniendrittel und Differenzdruck variabel / 1. Kennliniendrittel)
Daneben stehen zum
Beispiel bei den Hocheffizienzpumpen von Wilo weitere Betriebsarten wie
Auto-Absenkfunktion, Handsteller und Steuerung per DDC-(Direct Digital
Control-)Schnittstelle zur Verfügung. Welche Regelungs- und Betriebsart in
Frage kommt bzw. die sinnvollste ist, entscheidet sich je nach Ausführung und
Anforderungen der Heizungsanlage sowie der Pumpenbauart.
Konkrete Zahlen bei der Stadt Düdelingen
Düdelingen hat
sich als Mitgliedsgemeinde des nationalen Klimabündnisses verpflichtet seinen
Energiebedarf zu senken und hat in seinem Streben diesbezüglich auch das Thema
der energieeffizienten Technik aufgearbeitet.
Die
Stadtverwaltung hat in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro All-In-One eine
Bestandaufnahme von 31 Gebäuden, darunter 11 Schulgebäude, und deren Heizungspumpen durchgeführt, da
hier ein enormes Einsparpotential vermutet wurde. Die Auswertungen ergaben,
dass von 112 Umwälzpumpen lediglich 15 dem neuesten Standard entsprachen. Im
nächsten Schritt wurden für jede der 97 verbleibenden Pumpen Ersatzmodelle und
die entsprechenden zukünftigen Verbräuche ermittelt. Der Energiebedarf der
ungeregelten Pumpen bezieht sich dementsprechend auf 97 356 kWh pro Jahr,
während die hocheffizient geregelten Pumpen lediglich noch 31 301 kWh pro Jahr
verbrauchen. Dies entspricht einer Energieersparnis von 67,8% respektive 41,8
Tonnen CO2 pro Jahr (bezogen auf Primärenergie). Nach einer Auswertung von mehreren Anbietern
erhielt SaniChaufer den Zuschlag für das Gesamtpaket der Arbeiten. Der
Arbeitsaufwand stellte sich als zu groß heraus, um alle Pumpen in der
Sommerzeit auswechseln zu können. So wurden 2010 in 20 Liegenschaften 51 Pumpen
gewechselt, während die restlichen, meist größer dimensionierten, Pumpen der 11
Schulen im Sommer 2011 ersetzt werden.
Bezogen auf den
Kostenaufwand für die Umrüstung und die errechnete Kostenersparnis pro Jahr,
durch die sich ergebenden Stromeinsparungen, rechnet sich die Investition der
Stadt innerhalb von 7,5 Jahren und wird somit auch als wirtschaftlich
interessant gewertet.
