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Pumpe

Die Pumpenleistung

Von Tom Hess | 19. Januar 2021
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Sie möchten eine existierende Pumpe austauschen oder planen eine neue Anwendung und fragen sich, welche Pumpenleistung nötig ist? Dieser Artikel wird Ihnen nicht nur die Elemente erklären, die benötigt werden, um die Pumpenleistung zu definieren, sondern auch eine detaillierte Berechnungsanleitung für die Förderhöhe einer Pumpe und der gesamten Anlage bereitstellen.

Pumpenleistung
AUF EINEN BLICK
Wovon hängt die Pumpenleistung ab?
Die Pumpenleistung hängt von Faktoren wie Förderhöhe, Druck- und Leistungsverlust, elektrischer Motorleistung und Wirkungsgrad ab. Um die optimale Pumpenleistung für Ihre Anwendung zu berechnen, müssen Sie diese Parameter in entsprechende Formeln einsetzen und die Förderhöhe der Pumpe und Anlage berechnen.

Pumpenleistung für den Heimwerkerbereich

Wenn Sie eine Pumpe kaufen wollen, steht eine Frage immer an erster Stelle: die Pumpenleistung. Bei herkömmlichen Anwendungen, wie einer Wasserförderpumpe für die Gartenbewässerung oder einer Teichpumpe, reicht es meist noch aus, die Förderleistung zu betrachten. Die Förderleistung ist die Durchflussmenge innerhalb einer bestimmten Zeit, also z. B. Kubikmeter pro Minute oder Stunde.

Die Pumpenleistung nach Anwendnungen

Für viele Anwendungen, wie für eine Umwälzpumpe in einer Heizungsanlage oder für die Wasserförderung aus einem Tiefbrunnen, benötigt man jedoch wesentlich mehr Daten, um die erforderliche Pumpenleistung zu definieren. Daher ist es notwendig, die Pumpenleistung anhand gegebener Daten zu berechnen. Nachfolgend sind einige der wichtigsten Parameter zur Bestimmung der Pumpenleistung aufgeführt:

  • Förderhöhe der Pumpe
  • Förderhöhe der gesamten Anlage
  • Höhenunterschiede innerhalb der Anlage (geodätisch)
  • Druck- und Leistungsverlust der Pumpe
  • elektrische Motorleistung
  • Wirkungsgrad der Pumpe
  • Wirkungsgrad des Antriebsmotors

Förderhöhe der Pumpe

Die Förderhöhe geht vom niedrigsten Förderpunkt bis zum höchsten Förderpunkt. Eine Abwasserpumpe im Keller in einer Hebeanlage muss das Fluid (Abwasser) aus dem Pumpensumpf über die Rückstauebene pumpen (heben) und dann in den Abwasserkanal einleiten. So würde wohl ein Laie an die Berechnung der Förderhöhe herangehen. Aber schon das ist falsch.

Fördert eine Pumpe ein Fluid über eine bestimmte Strecke, wird dabei die Bewegungsenergie des Pumpenrades in die Förderenergie des Fluids umgewandelt. Dabei muss aber auch ein bestimmter Druck aufgebaut werden. Die Leistung muss dabei so groß sein, dass der Strömungswiderstand in den Rohrleitungen sowie das physikalische Gewicht des Fluids überwunden werden, um eine bestimmte Förderhöhe zu erreichen.

Der Druck (Widerstand) ist also eine wichtige Größe und daher erfolgt die Berechnung nach diesen Faktor. Nun wird sich der eine oder andere wundern, da auf den wenigsten Pumpen Angaben zum Druck vermerkt sind. Stattdessen liest man oft von „mWS“ oder „mH2O“. Das ist nichts anderes als der Druck einer Wassersäule. Folglich findet bei der Leistungsberechnung der Pumpe nichts anderes als eine Umwandlung von bar (Druck) in mWS (Meter Wassersäule) statt.

Berechnung der Förderhöhe einer Pumpe

Für die Berechnung der Pumpenleistung werden nun nur noch folgende Werte benötigt:

  • H A = die Förderhöhe der Pumpe (m)
  • z 1 = die Höhe des Pumpeneintritts (m)
  • z 2 = die Höhe des Pumpenaustritts (m)
  • p 1 = der Druck am Pumpeneintritt (Pa)
  • p 2 = der Druck am Pumpenaustritt (Pa)
  • v 1 = die Geschwindigkeit am Pumpeneintritt (m/s)
  • v 2 = die Geschwindigkeit am Pumpenaustritt (m/s)
  • ? = die Dichte des Fördermediums (kg/m³)
  • g = die Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²)

Berechnung der Förderhöhe einer Anlage

Daraus lässt sich nun mithilfe der entsprechenden Formel die Förderhöhe der Pumpe berechnen. Die Berechnung lautet folgendermaßen:

Hp = (z 2 minus z 1) plus (p 2 minus p 1), dividiert durch p, multipliziert mit g plus (v2 2 minus v2 2), dividiert durch 2 multipliziert mit g

Die Förderhöhe der Pumpe hat allerdings nichts mit der Förderhöhe der Anlage zu tun. Folglich muss auch die Förderhöhe der Anlage entsprechend berechnet werden. Dazu werden zunächst wieder die entsprechenden Werte ermittelt:

  • H A = Förderhöhe der Anlage (m)
  • H geo = der geodätische Höhenunterschied zwischen Austritts- und Eintrittsquerschnitt (m)
  • p e = der Druck im saugseitigen Behälter (Pa)

    • .

  • p a = der Druck im druckseitigen Behälter (Pa)
  • v e = die Geschwindigkeit im saugseitigen Behälter (m/s)
  • v a = die Geschwindigkeit im druckseitigen Behälter (m/s)
  • ? = die Dichte des Fördermediums (kg/m³)
  • g = die Fallbeschleunigung 9,81 (m/s²)
  • H v = der Druckhöhenverlust durch die Strömungsverluste und Rohrleitungskomponeten (m)
  • p v = der Anlagendruckverlust entsprechend Hv (Pa)

Die Berechnung lautet hier:

H = p a minus p e dividiert durch p multipliziert mit g, plus v2 a minus v2 e dividiert durch 2 multipliziert mit g, plus za minus z e plus H v

Leider ist die Darstellung in einem Schriftdokument ohne Grafik nicht möglich.

Tipps & Tricks
Diese Daten können auch dazu genutzt werden, eine Pumpe auszulegen. Bei einer Umwälzpumpe für eine Heizung kommen aber noch weitere Werte wie beispielsweise die Temperatur hinzu.