Schlagwort: Fließgeschwindigkeit

Pumpenleistung und Daten

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

259,00 €

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 Differenz 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.
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In der Praxis

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.

Einfacher geht es auch hier mit FlowCalc

FlowCalc

  • Filtergeschwindigkeit

    Berechnung der Filtergeschwindigkeit in FlowCalc
  • Pumpenlaufzeit

    Berechnung der Pumpenlaufzeiten in FlowCalc
  • Poolvolumen

    Berechnnung des Poolvolumens in FlowCalc
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.

FlowCalc

FlowCalc

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.

FlowCalc

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