Pumpe, Kennlinienvergleich

Pumpenkennlinien sind eine interessante Informationsquelle. Oft ist nur die Kennline H = f(Q) angegeben, manchmal nicht einmal das, sondern nur maximale Förderhöhe und maximale Fördermenge. Das Online-Pumpen-Auslegungstool von Grundfos zeigt wesentlich mehr Werte, neben Höhe (die man in Druck umrechnen kann) und Durchflussmenge (m³/h) auch noch Pumpenleistung (P₂) und Motorleistung (P₁), dazu noch die Wirkungsgrade von Pumpe und Gesamtsystem Pumpe-Motor, dazu noch die spezifische Energie (E_s, kWh/m³). Und das Anklicken unterschiedlicher Arbeitspunkte kann zum Verständnis beitragen. Hier mal für eine Pumpe Grundfos SP 3A-12, mit 3 m³ Nennförderung und 12 Stufen:  

Dass es in dem Fall eine Unterwasserpumpe ist, spielt bei der Betrachtung der Kennlinie und der Werte keine Rolle. Im Bereich der Nennförderung werden die Pumpen üblicherweise mit dem höchsten Wirkungsgrad betrieben.

Angenommen ist der Fall einer statischen Förderhöhe von 5 m (dort beginnt die rot eingezeichnete Verbraucher-Kennlinie). Eingezeichnet ist als angeschlossener Wasserverbraucher ein Gartensprenger, der bei 2,5 bar 0,9 m³/h Wasser verbraucht (rot-weißer Punkt). Die Verbraucher-Kennlinie ist quadratisch, weil der benötigte Druck quadratisch vom Wasserdurchfluss abhängt (H ~ Q²).

Pumpe auf dem Teststand

Jetzt habe ich endlich mal gemessen, was die elektronische Drehzahlregelung mit der Pumpe macht. Also Prüfstand mit Bordmitteln aufgebaut: Messung des Durchflusses mit Eimer und Stoppuhr, Druck mit analogem Manometer und Wirkleistung mit einem Energiemesser.

Messaufbau mit Invertersteuerung,
Manometer und Energiemesser

Mein Fazit nach Auswertung der Messungen:

• Die Druckregelung spart Energie. 
• Die Einsparung ist am höchsten im unteren Leistungsbereich der Pumpe
  
• Angesichts des relativ geringen Energiebedarfs für die Wasserförderung dauert es aber sehr lange, bis sich eine je nach Hersteller einige 100 Euro teure Inverter-Pumpenssteuerung amortisiert. Beim Betrieb eines Gartensprengers verbraucht man im konkreten Beispiel statt 500 nur 400 Watt und spart pro Betriebsstunde etwa 0,1 kWh ein. Das entspricht 3 Cent pro Stunde. Bis zur Amortisierung würde es also einige tausend Betriebsstunden dauern. 
• Trotz der geringen Ersparnis überwiegt für mich beim Einsatz der Invertersteuerung der Komfort eines konstanten Wasserdrucks. 
• Unnötig hoher Druck bzw. Überdimensionierung der Pumpe führt zu hohem spezifischem Energiebedarf (kWh/m³) und Kosten (EUR/m³)
• Die richtige Auswahl der Pumpe je nach Wassermenge und Druck spart Energie. Ein Anhaltspunkt dafür ist, wenn der Arbeitspunkt etwa am Punkt des höchsten Wirkungsgrades der Pumpe liegt (an dem oft auch der Nennwert der Pumpe liegt)
  

Im Einzelnen: