Umwälzpumpe (Heiztechnik)

Eine Umwälzpumpe in einer Heizungsanlage ist eine Kreiselpumpe, die das erwärmte Wärmeträgermedium (meist Wasser) zu den Heizkörpern und Hausanschlussstationen fördert und gleichzeitig von dort das abgekühlte Wasser aus dem Rücklauf wieder zurückführt, um es in der Heizung erneut zu erwärmen.

Als Heizkreis wird der Kreislauf bezeichnet, in dem die Umwälzpumpe lediglich die Arbeit zur Überwindung der Reibung im Leitungssystem leisten muss. (Im geschlossenen Kreislauf findet bilanziert keine Hubarbeit statt.)

Vor der Verfügbarkeit von elektrischer Energie funktionierten Warmwasserheizungen nach dem Schwerkraftprinzip. Noch bis in die 1960er und in der damaligen DDR bis Mitte der 1980er Jahre wurden auch Neubauten damit ausgerüstet.

Mit dem Einsatz von Umwälzpumpen können komplexere Heizkreise mit dünneren Rohren realisiert und die Heizenergie durch bedarfsabhängige Steuerungen effizienter genutzt werden. Heizungsbauer bezeichnen sie gerne als Schwerkraftbeschleuniger. Sie fördern relativ große Wassermengen und bauen dabei nur geringe Pumpendrücke auf, die letztlich vom Rohrströmungswiderstand abhängig sind.

Um die Betriebskosten der meist elektrisch betriebenen Umwälzpumpen gering zu halten, ist es sinnvoll, sie mit der geringstmöglichen Leistung zu betreiben. Liefert der Heizkessel keine Wärmeenergie, sollte die Pumpe vollständig abgeschaltet werden.

Die Leistung von Umwälzpumpen kann meist an der Pumpe in drei oder mehr Stufen eingestellt werden.

Hier wird Drehzahl und Leistung automatisch dem Bedarf an umgewälztem Wasser angepasst. Dazu wird die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite ermittelt und die Motordrehzahl und damit die Leistung so gesteuert, dass der Differenzdruck weitestgehend konstant bleibt. Der Differenzdruck ist anlagenspezifisch und entsteht durch Reibung des umgewälzten Wasserstromes an den Rohrwandungen und durch Richtungswechsel an jedem Bogen.

Der notwendige Differenzdruck wird bei elektronisch geregelten Pumpen als Förderhöhe in der häufig irreführenden Pseudoeinheit Meter Wassersäule (mWS) angegeben. 9,81 mWS entsprechen 1 bar. Damit ist in geschlossenen Systemen nicht die Anlagenhöhe gemeint, sondern es ist lediglich ein Maß für die Überwindung des Strömungswiderstandes der Gesamtanlage bei gegebener Durchflussmenge.

Hier wird der Sollwert des Differenzdruckes in Abhängigkeit vom Volumenstrom verändert. Diese Regelung berücksichtigt, dass in der Heizungsanlage je nach Bedarf (Abnahme an Wärmeenergie) eine unterschiedliche Menge an warmen Wasser erforderlich wird, um die erforderliche Wärmeleistung in den Hausanschlußstationen bereitzustellen. Sie lohnt sich bei Umwälzpumpen, die größere Heiznetze versorgen und daher einen hohen Energiebedarf (ab 5 Kilowatt elektrisch) aufweisen. Dort spielen die Reibungsverluste des Wassers durch die Umwälzung im Rohrleitungssystem eine größere Rolle.

Besonders energiesparende Umwälzpumpen (Hocheffizienzpumpen) mit einer selbstätigen elektronischen Regelung bis herunter zu 5 Watt sind in der Anschaffung 100–200 € teurer als konventionelle Umwälzpumpen mit 40–100 Watt konstanter Leistungsaufnahme. Durch den geringeren Strombezug tritt eine Amortisation jedoch schon nach 2–3 Jahren ein. Mittlerweile gibt es auch für Umwälzpumpen ein Energielabel.

Da Pumpen während der Heizperiode in der Regel permanent in Betrieb sind, sind sie neben veralteten, schlecht isolierten Kühlgeräten die Hauptverursacher eines erhöhten Stromverbrauchs im Haushalt. Eine Heizungspumpe kann über 20 Jahre in Betrieb sein. Bei einer Betriebsdauer von 7 Monaten jährlich (210 Tagen = 5040 Stunden) benötigt eine alte Umwälzpumpe mit einer konstanten Leistungsaufnahme von 85 bis 130 Watt eine elektrische Energie von 428–655 kWh - eine geregelte Hocheffizienzpumpe (7–25 Watt Leistung) dagegen nur 35–126 kWh.^[1] Wenn so pro Heizperiode 400 kWh nicht benötigt werden, spart bei einem Strompreis von 25 ct/kWh eine Hocheffizienzpumpe jährlich 100 Euro ein. Bei einer angenommenen Betriebsdauer von 20 Jahren sind dies 2.000 Euro - Verzinsung und Strompreissteigerungen nicht berücksichtigt.

In einer thermischen Solaranlage wird ein frostsicheres Wärmeträgermedium mittels einer Umwälzpumpe bei ausreichender Sonneneinstrahlung in die Sonnenkollektoren gepumpt, um die Wärmeenergie dann in einem Pufferspeicher zwischenzuspeichern bzw. zur Brauchwassererwärmung oder Heizung zu nutzen. Für diese Anlagen sind spezielle hitzeresistente Solar-Umwälzpumpen erforderlich, da die Sonnenkollektoren das Wärmeträgermedium im Extremfall auf über 200 °C erhitzen können.

Am 1. Januar 2013 tritt die Europäische Ökodesign-Richtlinie (ErP) mit strengen Effizienzvorgaben für Pumpen in Kraft und wird in den Jahren 2015 und 2020 in zwei Stufen nochmals verschärft. Ungeregelte Umwälzpumpen in Nassläuferbauweise und ältere elektronisch geregelte Pumpen dürfen demnach nicht mehr angeboten werden.^[2]

• Hydraulischer Abgleich
• Energielabel für Umwälzpumpen in der Heizungstechnik
• Nassläufer

1. ↑ Berechnung mit 6000 Stunden auf sparpumpe.de - Vergleich einer alten Pumpe mit einer Hocheffizienzpumpe (Stiftung Warentest)
2. ↑ Fachinformationszentrum (FIZ) Karlsruhe, BINE Informationsdienst: Hocheffiziente Pumpentechnik wird Pflicht vom 5. Oktober 2012

• Heizungspumpen-Test der Stiftung Warentest In: test.de und „test“ Heft 9/2007
• Ratgeber PumpenCheck der Kampagne „Klima sucht Schutz“, gefördert vom Bundesumweltministerium