Hier gibt es noch nicht viel zu sehen und zu lesen. Demnächst möchte ich dann ein paar Einzelheiten zu meinem „VarioControl“ Projekt vorstellen.
Hardware Design
PCB VarioControl HW: 01.1 – Bauteilseite
PCB VarioControl HW: 01.1 – Rückseite
Features
0 – 10 V Schnittstelle zur Drehzahlsteuerung einer Vario Pumpe
WiFi Schnittstelle
1-wire Schnittstelle für zwei DS18B20 Temperatursensoren
0 – 10 V Eingang für einen Drucksensor (alt. auch 0 – 5 V möglich)
Schaltereingang zur Betriebsartvorwahl (AUTO – AUS – MANUELL)
5 LEDs zur Zustandsvisualisierung
Weitbereichsspannungsversorgung (12 – 36 V)
Software
Features
REST API
Timer für Pumpensteuerung
and many more…
PCB
Projekt Repository
Alle relevanten Unterlagen und Daten zum Projekt sind öffentlich im VarioControl Repository auf GitHub verfügbar. Neben der kompletten Hardwaredokumentation (Schaltpläne, Stückliste, Layouts) werde ich auch die Softwareprojekte im Repo veröffentlichen.
Folgende Stellen sollten vor der Montage geprüft und ein gegeben Falls vorhandener Grat entfernt werden.
Bohrung im Kessel (Innen- und Außenseite)
Kesselseitige Dichtfläche am Stutzen
Dichtfläche am Stutzen (da wo die Verschluskappe aufgedreht wird)
Mutter
Die zwei Dichtflächen am Stutzen
Essentiell für die Dichtheit sind die zwei auf den Fotos zu sehenden Dichtflächen. Bei der Bearbeitung sollte man behutsam und gewissenhaft. Wer sich hier 5 Minuten mehr Zeit lässt, kann sich sich später einiges an Arbeit ersparen.
Dichtfläche ohne Grat (entgratet)
Deutlicher Grat an der Dichtfläche für die Verschlusskappe
Deutliche Naht an der kesselseitigen Dichtfläche
Glatte Dichtfläche, nach Bearbeitung mit Feile
Montage
Zur besseren Montage kann man die beiden Gummidichtungen mit Vaseline behandeln. Zum einen kann hierdurch natürlich die anfängliche Dichtheit verbessert werden. Der eigentlich Vorteil ergibt sich aber dadurch, dass sich die Dichtungen beim Anziehen nicht mehr so schnell verdrehen und dadurch weg geschoben werden. Außerdem wird das Anzugsmoment reduziert, wodurch bei selben Drehmoment mehr Kraft auf die Dichtungen ausgeübt wird.
[ban]
Teflonband
Die „Universalwaffe“ Teflonband oder auch andere Gewindedichtmittel, haben hier nichts zu suchen und wirken sich sogar Kontraproduktiv auf die Dichtheit aus.
Dazu muss man sich nur die Frage beantworten, was es hier bringen soll, wenn der „Spalt“ zwischen Mutter und Stutzen am Gewinde gedichtet wäre? Hier ist keine Dichtheit gefordert. Der Nachteil vom Gewindedichtmittel ist die zusätzliche Hemmung beim Anziehen, wodurch weniger Kraft auf die eigentlichen Flachdichtungen ausgeübt wird.
Schnitt durch montierten Entleerungshahn
Grün markiert sind die beiden relevanten Dichtflächen
Montierter Entleerungshahn
Fertig bearbeiteter Entleerungshahn
Vaseline verhindert das Verdrehen der Dichtungen bei der Montage
Entleerungshahn für ECO und Bali Sandfilter
10,95 €
Für Filterkessel aus dem Hause OKU Obermaier GmbH aus der Produktion ab 2016
Die perfekte Ergänzung für die Entleerung. An den Kugelhan kann, vor dem Öffnen, bequem ein Schlauch angeschlossen werden, somit läuft kein Wasser in den Raum.
Wie vergleicht man eigentlich verschiedene Pumpen miteinander und auf welche Leistungsdaten kommt es an?
In diesem Artikel möchte ich etwas Licht hinter die Zahlen und Daten der üblichen Poolpumpen bringen. Ohne entsprechendes Wissen kauft man, gerade im günstigen Marktsegment, fast immer die Katze im Sack.
Werbung vs. Realität
Beispiel
Einsteigen möchte ich mit den Angeboten von zwei Sandfilteranlagen welche komplett mit Pumpe verkauft werden. Die Angebote stammen aus den Onlineshops verschiedener Fachhändler, welche beide ein umfassendes Sortiment an Pools und entsprechendem Zubehör anbieten.
Sandfilteranlage Plus 400/Pump 100
Druckbeständiger, starkwandiger Filterbehälter Ø 400 mm
7-Wege-Rückspülventil
Selbstansaugende Poolpumpe Pump (SPS) 100 mit Vorfilter; inkl. Montiertem Anschlusskabel mit Netzstecker
Filterleistung: 9 m³/h bei 550 Watt / 230 V
TÜV- und GS-geprüft
Empfohlen für Becken bis ca. 40 m³
229,00 €
Sandfilter Briliant Ø 400, AquaPlus 6
Made in Germany für Pools + Schwimmbecken bis 35 m³
Leistungsstarke Sandfilteranlage, Ø 400 mm Filterkessel
Aqua Plus Pumpe 6 m³/h, selbstansaugend mit Vorfilter
Hochwertiges 6 (+1) Top-Mount Rückspülventil
Optimal geeignet, um einen manuellen Bodensauger anzuschließen
Auf den ersten Blick sieht es nun so aus, dass man mit dem günstigeren Set eine stärkere Pumpe bekommen würde. Leider stimmt das in diesem Fall jedoch nicht, da die Förderleistung (Volumenstrom) einer Pumpe nicht konstant ist, sondern vom Gegendruck (Förderhöhe) abhängt. Ausgedrückt wird diese Abhängigkeit in der sogenannten Pumpenkennlinie, welche jeder Hersteller einer „ordentlichen“ Pumpe bereitstellt. Wird eine solche Kennlinie nicht veröffentlicht und auch keine konkreten Arbeitspunkte (bestehend aus einer Förderleistung bei einer bestimmten Förderhöhe) genannt, kann kein Rückschluss auf die tatsächliche Pumpenleistung getroffen werden. Für mich wäre das ein absolutes Ausschlusskriterium.
Die Pumpenkennlinie
Im Pumpendiagram lässt sich für den anstehenden Gegendruck die resultierende Förderleistung ablesen. Der Druck wird hierbei durch die Förderhöhe ausgedrückt, ein Meter Wassersäule (1 mWS) entspricht hierbei einem Druck von 0,098 bar, also rund 0,1 bar. Die Förderleistung, also der Volumenstrom wird in Kubikmeter je Stunde (m³/h) angegeben, welches auch in der Pooltechnik eine geläufige Einheit ist.
Sucht man jetzt man jetzt die im Beispielangebot genannten Förderleistungen auf der Kennlinie stellt man fest, dass die 9 m³/h der SPS-100 Pumpe der Maximalwert ist, welcher nur bei geringem Druck von circa 0,25 bar erreicht wird. Die angegebenen 6 m³/h der AquaPlus 6 Pumpe hingegen werden noch bei einer Förderhöhe von über 8 m (circa 0,8 bar) erreicht.
Auswertung
Beide Filteranlagen werden mit einem 400 mm Filterkessel angeboten, dieser nimmt 50 kg Sand auf. Muss die Pumpe nun Wasser durch diesen Sand pumpen entsteht ein Gegendruck, welcher in den seltensten Fällen nicht unter 0,5 bar liegen wird (ausgehend von einer Filtergeschwindigkeit > 25 m/h). Hinzu kommt der Gegendruck welchen die Verrohrung und Düsen mit sich bringen.
Geht man jetzt von einem tatsächlichen Kesseldruck von 0,75 bar zeigt sich eindeutig, welche Pumpe mehr leistet.
Etablierte Pumpenhersteller geben die Nominale Förderleistung ihrer Pumpen bei 8 mWS an. Gerade in der Pooltechnik ist dies ein Wert der in der nähe des zu erwartenden Gegendrucks liegt. Dies sieht man gut an der geringen Abweichung zwischen den ermittelten 6,47 m³/h bei 0,75 bar für die AquaPlus 6 Pumpe und dem im Angebot beworbenen Wert von 6 m³/h. Warum andere Hersteller hier praxisferne Maximalwerte angeben soll sich jeder selbst denken.
Stromverbrauch?
Außerdem beachtenswert ist die Leistungsaufnahme beider Pumpen. Die AquaPlus 6 ist mit 450 W angegeben und die SPS-100 mit 550 W. Bei 100 W Differenz1 kommen im Jahr schon ein paar Kilowattstunden zusammen und spätestens nach der zweiten Saison hat man mit der AquaPlus 6 mehr Stromkosten gespart, als die SPS-100 in der Anschaffung günstiger ist.
1 Die genannte Leistungsdifferenz bezieht sich auf die nominalen Leistungsangaben beider Pumpen. Messreihen aus der Praxis zeigen, dass beide Pumpen im Betrieb mit unter eine geringere Leistungsaufnahme haben, sodass auch die Differenz etwas kleiner ausfällt. Hin Hinblick auf die Leistungsabgabe ist die AquaPlus 6 aber in jedem Fall die effizientere Pumpe.
Nicht nur das wir jetzt wissen welches die stärkere Pumpe ist, auch kennen wir einen konkreten Wert was die Pumpe im System leistet. Natürlich muss die Förderleistung (Volumenstrom) immer individuell abgelesen werden, hat man keine meterlange Saugleitung installiert, reicht es aus den Kesseldruck an die Pumpenkennlinie anzulegen. Wer es etwas genauer wissen möchte und/oder den theoretischen Unterdruck der Saugleitung mit einbeziehen will, kann sich mein Tool FlowCalc ansehen.
Mit dem Volumenstrom lässt sich die Filtergeschwindigkeit sowie natürlich die Pumpenlaufzeit berechnen.
Filtergeschwidigkeit
v in m/h; Q in m³/h; A in m²; d in m
Die Filtergeschwidigkeit (v) ist die Fließgeschwindigkeit mit welcher das Wasser den Querschnitt des Filters durchströmt.
Zur Berechnung benötigt man neben dem Volumenstrom (Q) die Querschnittsfläche (A) des Filterkessels oder dessen Durchmesser (d).
Im privaten Poolbereich sollte die Filtergeschwindigkeit nicht über 50 m/h betragen.
Mit einer langsameren Filtergeschwindigkeit von rund 30 m/h würde das Ergebnis der Filtration zwar verbessert werden. Jedoch sind für die Rückspülung (Reinigung des Filters) Spülgeschwindigkeiten von 50-60 m/h erforderlich. Da die Filterpumpe in privaten Pool für Filtration und Rückspülung ausgelegt wird, wählt man als Kompromiss eine Filtergeschwindigkeit um 50 m/h.
Pumpenlaufzeit
t in h; V in m³; Q in m³/h
Die Pumpenlaufzeit (t) ist die Zeit welche benötigt wird um das Poolwasser umzuwälzen und zu filtern.
Zur Berechnung benötigt man neben dem Volumenstrom (Q) das Poolvolumen (V) und die Anzahl der Umwälzungen (n).
Je nach Belastung des Poolwassers, durch Badegäste, eingebrachte Verunreinigungen (Blütenstaub, Laub, Insekten, etc.) aber auch durch Temperatur und Sonneneinstrahlung, sollte täglich eine 2 bis 3-fache Umwälzung und Filterung des Wassers erfolgen.
Pooltechnik und Zubehör kauft man nicht irgendwo, sondern im Fachhandel. Bestens empfehlen kann ich die drei folgenden Shops. Neben guten Preisen bekommt man auch fachlich kompetente Beratung.
Die im Artikel beschriebenen Angebote kompletter Sandfilteranlagen dienen nur zur Veranschaulichung der Leistungsangaben. Die Angebote und Shops sind als Beispiel willkürlich ausgewählt und dienen nicht dazu ein spezielles Angebot anzuprangern oder gar einen Fachhändler zu diffamieren.
Berechnung der Fördermenge von Pool-Pumpen in Abhängigkeit des Systemdrucks und des saugseitigem Druckverlustes.
Wer etwas tiefer in die Thematik der Poolwasserpflege und Reinigung befasst kommt nicht ums Rechnen drum herum. Gerade bei der korrekten Dimensionierung von Filter, Pumpe und Rohrleitungen ist der Taschenrechner ein unverzichtbares Hilfsmittel. Doch macht man sowas nicht altäglich oder möchte sich einen Überblick über verschiedene Systemkonfigurationen schaffen, ist der händische Weg oft langwirig. Mein kleines Tool FlowCalc greift genau hier an und liefert Ergebnisse mit wenigen Klicks.
Überblick der Grundfunktionen
Lade Pumpendefinition…
Laden einer Pumpendefinitions-Datei (*.xml) aus dem Dateisystem. Es öffnet sich ein Dialog der das Durchsuchen des Dateisystems ermöglicht.
Pumpenkennlinie Anzeigen
Wenn Pumpendaten geladen sind, kann über die Schaltfläche die Pumpenkennlinie grafisch dargestellt werden. Es öffnet sich das Pumpenkennlinien-Diagramm, ist dies bereits geöffnet wird im forhandenen Diagramm die Kennlinie ergänzt. Somit lassen sich verschiedene Kennlinien vergleichen.
Pumpe
In diesem Abschnitt können keine Einstellungen vorgenommen werden, hier werden außschlicßlich die Daten der geladenen Pumpendefinitionsdatei angezeigt.
Saugseitige Rohrleitung
Ist die Checkbox aktiviert können hier Daten der Rohrleitung, welche saugseitig an der Pumpe installiert ist, angegeben werden. Nach der Berechnung wird hier auch der saugseitige Druckabfall angezeigt.
Systemdruck
Angabe des Systemdrucks nach der Pumpe. Dieser Wert wird in der Regel am Manometer des Filterkessels abgelesen.
Berechnung Fördermenge
Berechnung ausführen. Es wird der sich einstellende Volumenstrom berechnet.
Ergebnis
Nach der Berechnung wird der auf der Pumpe lastende Differenzdruck in Meter Wassersäule (m WS) und der sich einstellende Volumenstrom angezeigt.
Arbeitspunkt anzeigen
Über diese Schaltfläche wird das Pumpenkennlinien-Diagramm, in welchem der Arbeitspunkt eingezeichnet ist, geöffnet.
Nach dem Laden einer Pumpendefinitionsdatei (über die entsprechende Schaltfläche oder über das Menu Pumpe) und der Eingabe des Systemdrucks (Druck welcher am Manometer am Filterkessel abgelesen wird) kann der sich einstellende Volumenstrom berechnet werden.
Zudem kann der saugseitige Druckverlust bei der Rechnung berücksichtigt werden, gerade bei größeren Entfernungen zwischen Pool und Pumpe oder bei großen Förderleistungen ist dieser nicht zu vernachlässigen. Es wird zum einen die Möglichkeit geboten eine konkrete Länge sowie einen Rohrinnendurchmesser anzugeben oder aber die Bestimmung einer dem System (Rohrleitung, Winkel und Bögen) äquivalente Rohrleitungslänge. Da der in einer Rohrleitung entstehende Druckverlust von der Fließgeschwindigkeit abhängt und diese wiederum durch die Pumpenkennlinie vom Systemdruck abhängt, erfolgt die Berechnung unter Berücksichtigung des saugseitigen Druckabfalls iterativ. Bei der Berechnung wird sich solang angenähert bis der bleibende Fehler zu vernachlässigen ist. Die Anzahl der Durchgeführten Iteration wird nach der Berechnung im Tooltip des Pumpenvordruck angezeigt.
Erstellung von Reports
Alles auf einem Blick
Die von FlowCalc erstellten Reports enthalten alle relevanten Daten, übersichtlich angeordnet auf einer DIN A4 Seite. Die Reports werden direkt als PDF ausgegeben und lassen sich somit suaber archivieren, drucken oder verteilen.
FlowCalc Report
System (Benutzereingaben)
Pumpe inkl. Hersteller
Filterkessel Durchmesser
Poolvolumen
Länge der saugseitigen Rohrleitung, inkl. Durchmesser (d) und Rauheit (k)
Systemdruck (Druck welcher in der Regel am Kessel Manometer abgelesen wird)
Berechnung
Pumpenvordruck (Gegendruck der Saugleitung)
Förderhöhe entspricht der Summe aus Systemdruck und Pumpenvordruck (Angabe auch in bar)
Volumenstrom, abgeleitet von der Pumpenkennlinie
Arbeitspunkt auf der Pumpenkennlinie
Auswertung
Umwälzzeiten für eine und drei Umwälzungen
Filtergeschwindigkeit (grün, orange, rot – zur Signalisierung)
Über die Voreinstellungen kann ein Benutzername definiert werden, welcher neben dem aktuellen Datum auf dem Report (unten rechts) eingeblendet wird.
Weitere Rechner
Neben der eigentlichen Hauptfunktion – der Berechnung des Volumenstroms, in Abhängigkeit der Systemparameter, bringt das Tool noch ein paar weitere Rechner mit.
p-v-Q Rechner
Mit dem p-V-Q Rechner können der Druckabfall (p), die Fließgeschwindigkeit (v) und der Volumenstrom (Q) in definierten Rohrleitungen berechnet werden.
Zur Berechnung müssen die Rohrdaten angegeben werden und ein bekannter Volumenstrom oder eine Strömungsgeschwindigkeit. Berechnet wird dann der Druckabfall, sowie der nicht angegebene Wert für Volumenstrom oder Strömungsgeschwindigkeit.
Der Rechner unterstützt die Ein- und Ausgabe in verschiedenen Einheiten. Ist das Eingabe- bzw. Ausgabefeld schon mit einem Wert gefüllt und es wird die Einheit angepasst wird der Wert sofort umgerechnet. Achtung, hierbei kann es zu Rundungsfehlern kommen. Im Zweifelsfall können die Einheiten allerdings vor Eingabe und Berechnung angepasst werden.
Berechnung der Filtergeschwindigkeit
Dieser Rechner berechnet die Filtergeschwindigkeit in Abhängigkeit des Filterdurchmessers und des Volumenstroms.
Die Filtergeschwindigkeit ist entscheidendes Merkmal für die Qualität der Filtration. Im privaten Poolbereich sollte die Fltergeschwindigkeit nicht über 50 m/h betragen. Mit einer langsameren Filtergeschwindigkeit von rund 30 m/h würde das Ergebnis der Filtration zwar verbessert werden. Jedoch sind für Rückspülung (Reinigung des Filters) Spülgeschwindigkeiten von 50-60 m/h erforderlich. Da die Filterpumpe in privaten Pool für Filtration und Rückspülung ausgelegt wird, wählt man als Kompromiss eine Filtergeschwindigkeit welche sich im Bereich von 50 m/h bewegt.
Der Rechner unterstützt die Ein- und Ausgabe in verschiedenen Einheiten.
Ist das Eingabe- bzw. Ausgabefeld schon mit einem Wert gefüllt und es wird die Einheit angepasst wird der Wert sofort umgerechnet. Achtung, hierbei kann es zu Rundungsfehlern kommen. Im Zweifelsfall können die Einheiten allerdings vor Eingabe und Berechnung angepasst werden.
Wasserinhalt berechnen
Das Füllvolumen eines Rechteckbeckens wird wohl jeder noch berechnen können. Auch für runde Becken kommt man schnell auf die Formel v = PI * r^2 * h. Doch wie siehts beim Ovalpool aus? Eigentlich auch nicht schwer, da es ja nur eine Kombination aus Rechteck- und Rundpool ist. Doch spätestens beim Achtformbecken bin ich selber nicht um eine Googlerecherche herum gekommen. Dieser Rechner nimmt ein das nun alles ab und liefert auf Knopfdruck die Füllmenge der entsprechenden Pools. Zudem wird die Möglichkeit gegeben die Füllhöhe in Prozent anzugeben.
Der Rechner unterstützt die Ein- und Ausgabe in verschiedenen Einheiten.
Ist das Eingabe- bzw. Ausgabefeld schon mit einem Wert gefüllt und es wird die Einheit angepasst wird der Wert sofort umgerechnet. Achtung, hierbei kann es zu Rundungsfehlern kommen. Im Zweifelsfall können die Einheiten allerdings vor Eingabe und Berechnung angepasst werden.
Download
FlowCalc steht auf GitHub, als fertig kompilierte Windows-Anwendung, zum freien Download zur Verfügung. Im Release-Feed werden Releases und Pre-Releases angeboten, unter Assets kann ein Zip-Archiv mit allen zur Ausführung benötigten Dateien herunter geladen werden.
